Печень занимает центральное место в обмене веществ. Она обладает многочисленными функциями, из которых важнейшими являются следующие:
Печень состоит на 80% из паренхиматорных клеток, 16% состовляют ретикулоэндотелиальные клетки, 4% эндотелий кровеносных сосудов.
^
Печень и углеводный обмен
Паренхиматозные клетки печени служат главным местом биохимических превращений углеводов пищи и оказывают на их обмен регуляторное воздействие. Всасываясь, сахара попадают из клеток эпителия кишечника в воротную вену; по ней моносахариды пищи поступают в печень (1)
здесь галактоза, фруктоза, манноза превращаются в глюкозу. (2)
Одной из важнейших функций печени является поддержания постоянного уровня глюкозы
в крови (глюкостатическая функция), глюкоза поступая в избытке превращается в резервную, пригодную для хранения форму, с тем чтобы снова обратить запасы в глюкозу в период, когда пища поступает в ограниченных количествах.
Энергетические потребности самой печени, как и другие ткани организма, удовлетворяются за счет внутриклеточного катаболизма поступающей глюкозы. В катаболизме глюкозы участвуют два различных процесса: (3)
Кроме того реакции глюкозы могут протекать в обратном направлении, благодаря чему (5) происходит синтез глюкозы путем глюконеогенеза.
При фосфоглюконатном окислении образуются пентозы, которые могут быть использованны в синтезе нуклеидов и нуклеиновых кислот.
В печени приблизительно 1/3 глюкозы окисляется по фосфоглюконатному пути, а остальные 2/3 по гликолитическому пути.
галактоза, фруктоза, манноза
Глю Глю 6-ф Гликоген
(100-300г)
гликостатическая
функция
гликолиз
холестерин (2 моль АТФ + 2 лактата)
фосфоглюконатный путь
(6СО 2 + 12НАДФН+Н +)
превращение
^
Печень и липидный обмен
В нормальной печени содержится 24% липидов из них 5-50% ТАГ. Печень в обмене липидов играет ведущую роль. Она участвует во всех этапах обмена липидов, включая переваривание и (1)
промежуточный обмен. Желчь
, образующаяся исключительно в печени, является необходимым компонентом превращения и восстановления липидов.
(2) В печени осуществляется синтез ФЛ- процесс для которого необходимы липотропные вещества (холин, метионин, В 12). В норме в печени содержатся около 4% ФЛ и 2% нейтральных жиров. При жировом перерождении печени содержание нейтральных жиров может достигнуть 40% (общий предшествинник фосфатидная кислота при дефиците липотропных веществ используется преимущественно для синтеза нейтральных жиров). Усиление синтеза нейтральных жиров и снижении синтеза ФЛ может быть связано с дефицитом АТФ (при диффузных поражениях печени).
(3) Печень играет важную роль в синтезе холестерина, который постоянно синтезируется из Ацетил - КоА. При паренхиматозных поражениях синтетические способности печени снижаются и это приводит к гипохолестеринемии. Особенно падает концентрация эфиров холестерина. Напротив при механических желтухах резко возрастает концентрация холестерина, особенно в неосложненных случаях, когда функция гепатоцита не нарушена.
Печень играет важную роль в синтезе (4) липидов, жирных кислот , (5) липолизе, кетоновых тел.
Печень занимает ключевую позицию в процессах мобилизации, переработке и биосинтезе жиров. Нарушение баланса этих противоборствующих систем может приводить к очень серьезным растройствам обмена веществ, а также к отложению жира в клетчатке (ожирение) или в клетках самой печени (жировое перерождение печени).
Свободные Жирные ЛП (плазма крови)
жир. к-ты к-ты Е (бетта-окисление)
Ацетил КоА кетоновые тела
Холестерон СО 2 + Н 2 О + Е
(90-95% эндоген. холестерона)
Желчные
кислоты
(Путь выведения холестерина)
^
Печень и обмен белков
Печень игрант ключевую роль в обмене белков. Такое первостепенное значение обусловленно многими причинами.
Первая и наиболее очевидная связана с анатомическим расположением органа. После потребления белковой пищи клетки печени первыми принимают на себя удар потока аминокислот и других продуктов переваривания поступающих по системе воротной вены. Другим анатомическим преимуществом печени является ее органическая связь с желчевыводящими путями, что позволяет выводить некоторые вредные конечные продукты азотистого обмена непосредственно в желудочно-кишечный тракт.
Вторая причина почему печень занимает ключевое положение в азотистом обмене, заключается в том, что гепатоциты в отличии от других клеток нашего организма содержат полный набор ферментов, участвующих в обмене аминокислот. Ведущая роль в обмене аминокислот связана с 3-мя функциональными процессами:
Т.о. печень функционирует как аминостат, регулирубщий поступление азотистых соединений и их освобождение на периферию несмотря на суточные колебания в спросе и предложениях, уровень белков и свободных аминокислот в плазме остается постоянным.
участие в цикле Кори
(глю-ала)
белки печени
транспорт Аминокислоты
в др. ткани белки плазмы
NH 3 специальные продукты
Глю (гем, порфирин, гормоны,
азотистые осн. и др.)
промежуточные
продукты обмена
Липиды Ацетил-КоА
СО 2 + Н 2 О + Е
^
Желчеобразовательная и экскреторная функции печени
Желчь - более 40 соединений причем это не только желчные кислоты, белки, холестерин и его эфиры, минеральные вещества, 98% воды, продукты обмена пигментов, продукты обмена гормонов и витаминов, чужеродные вещества.
^
Биохимические синдромы нарушения функции печени
Синдром цитолиза
- нарушение проницаемости мембран гепатоцитов и органелл; повышение активности АЛТ,АСТ, ЛДТ и, специфических ферментов альдолазы, ГДГ, В 12 , Fe, билирубин.
Синдром холестаза - нарушение желчевыделительной функции.
Синдром печеночно-клеточной недостаточности - нарушение синтетической функции.
Воспалительный синдром
Роль печени в обезвреживании различных веществ
Обезвреживание в печени может происходить как эндогенных токсических веществ, так и чужеродных соединений. В две фазы:
В биохимическом превращении лекарств и некоторых чужеродных соединенийв печени участвует ряд чужеродных ферментных систем, способных воздействовать на множество разнообразных по своей структуре лекарственных препаратов. Эти ферментные системы встроены в мембране эндоплазматической сети специализированных печеночных клеток - гепатоцитов, эндоплазматическая сеть состоит из сообщающихся канальцев, основная функция которых сборка ферментных комплексов, переработка чужеродных веществ. Эндоплазматическую сеть невозможно выделить из клетки не повредив ее, при гомогенизации и центрифугировании система канальцев разрушается и обрывки ее мембран образуют мельчайшие пузырьки (микросомы). Функция микросом служит источником ферментов, которые используют при изучении метаболизма в качестве лекарственных препаратов.
Процесс переработки лекарств и пищевых чужеродных веществ в печени включает реакции сравнительно немногих типов:
Превращения энергетических веществ в организме с момента их поступления в клетку характеризуют второй этап - этап межуточного обмена. В ходе межуточного обмена из большей части продуктов первого этапа обмена образуются ацетил коэнзим-А, α-кетоглутарат и щавелевоуксусная кислота. Эти вещества подвергаются окислению в цикле лимонной кислоты. В результате окислительных процессов освобождается энергия, запасаемая в макроэргических связях аденозинтрифосфорной кислоты.
Конечный этап обмена веществ - выделение продуктов неполного распада с мочой, потом, экскретами сальных желез. В процессе обмена веществ происходит образование клеточных структур и освобождение энергии. Эти две стороны обмена выступают в единстве. Однако роль различных пищевых веществ в пластической и энергетической сторонах обмена неодинакова.
Роль центра в регуляции обмена веществ и энергии играют ядра гипоталамуса. Они имеют непосредственное отношение к генерации чувства голода и насыщения, теплообмену, осморегуляции. В гипоталамусе имеются полисенсорные нейроны, реагирующие на изменения концентрации глюкозы, водородных ионов, температуры тела, осмотического давления, т. е. важнейших гомеостатических констант внутренней среды организма. В ядрах гипоталамуса осуществляется анализ состояния внутренней среды и формируются управляющие сигналы, которые посредством эфферентных систем приспосабливают ход метаболизма к потребностям организма.
В качестве звеньев эфферентной системы регуляции обмена используются симпатический и парасимпатический отделы вегетативной нервной системы. Вьщеляющиеся их нервными окончаниями медиаторы оказывают прямое или опосредованное вторичными посредниками влияние на функцию и метаболизм тканей. Под управляющим влиянием гипоталамуса находится и используется в качестве эфферентной системы регуляции обмена веществ и энергии - эндокринная система. Гормоны гипоталамуса, гипофиза и других эндокринных желез оказывают прямое влияние на рост, размножение, дифференцировку, развитие и другие функции клеток. Гормоны принимают участие в поддержании в крови необходимого уровня таких веществ, как глюкоза, свободные жирные кислоты, минеральные вещества.
Химическая энергия питательных веществ используется для ресинтеза АТФ, выполнения всех видов работы и процессы, протекающие внутри клетки. Поэтому важнейшим эффектором, через который оказывается регулирующее воздействие на обмен веществ и энергии, являются клетки органов и тканей. Регуляция обмена веществ заключается в воздействии на скорость биохимических реакций, протекающих в клетках.
Интеграция обмена белков, жиров и углеводов клетки осуществляется посредством общих для них источников энергии. При биосинтезе любых простых и сложных органических соединений, макромолекул и надмолекулярных структур в качестве общих источников энергии используется АТФ, которая поставляет энергию для процессов фосфорилирования, или НАД Н, НАДФ Н, поставляющих энергию для восстановления окисленных соединений других веществ.
Углеводный обмен
В гепатоцитах активно протекают процессы углеводного обмена. Благодаря синтезу и распаду гликогена печень поддерживает концентрацию глюкозы в крови. Активный синтез гликогена происходит после приема пищи, когда концентрация глюкозы в крови воротной вены достигает 20 ммоль/л. Запасы гликогена в печени составляют от 30 до 100 г. При кратковременном голодании происходит гликогенолиз, в случае длительного голодания основным источником глюкозы крови является глюконеогенез из аминокислот и глицерина.
Печень осуществляет взаимопревращение сахаров, т.е. превращение гексоз (фруктозы, галактозы) в глюкозу.
Активные реакции пентозофосфатного пути обеспечивают наработку НАДФН, необходимого для микросомального окисления и синтеза жирных кислот и холестерола из глюкозы.
Липидный обмен
Если во время приема пищи в печень поступает избыток глюкозы, который не используется для синтеза гликогена и других синтезов, то она превращается в липиды – холестерол и триацилглицеролы. Поскольку запасать ТАГ печень не может, то их удаление происходит при помощи липопротеинов очень низкой плотности (ЛПОНП). Холестерол используется, в первую очередь, для синтеза желчных кислот, также он включается в состав липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) и ЛПОНП.
При определенных условиях – голодание, длительная мышечная нагрузка, сахарный диабет I типа, богатая жирами диета – в печени активируется синтез кетоновых тел, используемых большинством тканей как альтернативный источник энергии.
Белковый обмен
Больше половины синтезируемого за сутки в организме белка приходится на печень. Скорость обновления всех белков печени составляет 7 суток, тогда как в других органах эта величина соответствует 17 суткам и более. К ним относятся не только белки собственно гепатоцитов, но и идущие на "экспорт" – альбумины, многие глобулины, ферменты крови, а также фибриноген и факторы свертывания крови.
Аминокислоты подвергаются катаболическим реакциям с трансаминированием и дезаминированием, декарбоксилированию с образованием биогенных аминов. Происходят реакции синтеза холина и креатина благодаря переносу метильной группы от аденозилметионина. В печени идет утилизация избыточного азота и включение его в состав мочевины.
Реакции синтеза мочевины теснейшим образом связаны с циклом трикарбоновых кислот.
" |
Кафедра экологии и природопользования
КУРСОВАЯ
РАБОТА
По дисциплине:
«Биохимия, биофизика и физико –
химические основы жизнидеятельности»
На тему
« Биохимия печени»
Выполнил: студент
гр. ЭП-31
Харчева А.А
Проверил: доцент,
к.т.н Патова М.А
Нижний Новгород, 2011
Оглавление
Введение
3
1.
Функциональная биохимия печени
4
4
1.1.1
Углеводный
обмен в печени и его регуляция
4
1.1.2
Регуляция
липидного обмена
7
11
13
1.1.5
Участие печени в водно-минеральном обмене
16
17
1.2
Мочевинообразовательная функция
19
1.3
Желчеобразовательная и экскреторная
функция
22
2.
Заболевания
печени и лабораторная диагностика заболеваний
печени
26
2.1
Основы клинической лабораторной диагностики
заболеваний печени
26
2.2
Основные клинико-лабораторные синдромы
при поражениях печени
28
2.2.1
Синдром гепатодепрессии (малой недостаточности
печени)
28
2.2.2
Синдром воспаления
30
2.2.3
Синдром регенерации и опухлевого роста
печени
31
Заключение
32
Список
литературы
33
Глюкоза,
поступающая в клетки печени, так
же подвергается фосфорилированию с
использованием АТФ. Эту реакцию
катализирует ферменты гексокиназа
и глюкокиназа.
печень
патология диагностика заболевание
Гексокиназа
обладает высоким сродством к
глюкозе (К м <0,1 ммоль/л), поэтому
максимум скорости реакции достигается
при низкой концентрации глюкозы. Глюкозо-6-фосфат
ингибирует гексокиназу. Глюкокиназа
отличается от гексокиназы высоким значением
К м для глюкозы – 10 ммоль/л и не ингибируется
глюкозо-6-фосфатом. Это обеспечивает взаимное
фунционирование обоих ферментов в печени.
Образование
глюкозо-6-фосфата в клетке – своеобразная
«ловушка» для глюкозы, так как
мембрана клетки непроницаема для фосфорилированной
глюкозы (нет соответствующих транспортных
белков). Кроме того, фосфорилирование
уменьшает концентрацию свободной
глюкозы в цитоплазме. В результате
создаются благоприятные условия
для облегченной диффузии глюкозы
в клетки печени из крови.
Возможна
и обратная реакция превращения
глюкозо-6-фосфат в глюкозу при
действии глюкозо-6-фосфатазы, которая
катализирует отщепление фосфатной
группы гидролитическим путем.
Образовавшаяся
свободная глюкоза способна диффундировать
из печени в кровь. В других органах
и тканях (кроме почек и клеток
кишечного эпителия) глюкозо-6-фосфатазы
нет, и поэтому там проходит только
фосфорилирование, без обратной реакции,
и выход глюкозы из этих клеток невозможен.
Итак,
рассмотрим окисление глюкозы и
глюкозо-6-фосфата в печени. Этот
процесс идет двумя путями: дихотомическим
и апотомическим. Дихотомический путь
это гликолиз, который включает «анаэробный
гликолиз», завершающийся образованием
молочной кислоты (лактата) или этанола
и СО 2 и «аэробный гликолиз» –
распад глюкозы, проходящий через образование
глюкозо-6-фосфата, фруктозобисфосфата
и пирувата как в отсутствие так и в присутствие
кислорода (аэробный метаболизм пирувата
выходит за рамки углеводного обмена,
однако может рассматриваться как завершающая
его стадия: окисление продукта гликолиза
– пирувата).
Апотомический
путь окисления глюкозы или пентозный
цикл заключается в образовании
пентоз и возвращению пентоз в
гексозы в результате распадается
одна молекула глюкозы и образуется
СО 2 .
Реакция протекает при участии спецефического цитоплазматического фермента карнитин-ацилтрансферазы. После прохождения ацилкарнитина через мембрану митохондрий происходит обратная реакция – расщепление ацилкарнитина при участии HS- KoA и митохондриальной карнитин-ацилтрансферазы:
3.
Внутримитохондриальное окисление
жирных кислот.
Процесс окисления жирной кислоты в митохондриях
клетки включает несколько последовательных
реакций.
Первая
стадия дегидрирования. Ацил-КоА в
митохондриях подвергается ферментативному
дегидрированию, при этом ацил-КоА
теряет 2 атома водорода в б- и
в-положениях, превращаясь в КоА-эфир
ненасыщенной кислоты. Реакцию катализирует
ацил-КоА-дегидрогеназа, продуктом
является еноил-КоА:
Стадия гидратации. Ненасыщенный ацил-КоА (еноил-КоА) при участии фермента еноил-КоА-гидратазы присоединяет молекулу воды. В результате образуется в-оксиацил-КоА (или 3-гидроксиацил-КоА):
Вторая стадия дегидрирования. Образовавшийся в-оксиацил-КоА (3-гидроксиацил-КоА) затем дегидрируется. Эту реакцию катализируют НАД-зависимые дегидрогеназы:
Тиолазная реакция. Расщепление 3-оксоацил-КоА с помощью тиоловой группы второй молекулы КоА. В результате образуется укороченный на два углеродных атома ацил-КоА и двууглеродный фрагмент в виде ацетил-КоА. Данная реакция катализируется ацетил-КоА-ацилтрансферазой (в-ке-тотиолазой):
Образовавшийся
ацетил-КоА подвергается окислению
в цикле трикарбоновых кислот,
а ацил-КоА, укоротившийся на два
углеродных атома, снова многократно
проходит весь путь в-окисления вплоть
до образования бутирил-КоА (4-углеродное
соединение), который в свою очередь
окисляется до 2 молекул ацетил-КоА.
Метаболизм
фосфолипидов
. Фосфолипиды играют важную
роль в структуре и функции клеточных
мембран, активации мембранных и лизосомальных
ферментов, в проведении нервных импульсов,
свертывании крови, иммунологических
реакциях, процессах клеточной пролиферации
и регенерации тканей, в переносе электронов
в цепи дыхательных ферментов. Особая
роль фосфолипидам отводится в формировании
липопротеидных комплексов. Наиболее
важные фосфолипиды синтезируются главным
образом в эндоплазматической сети клетки.
Центральную
роль в биосинтезе фосфолипидов играют
1,2-диглицериды (в синтезе фосфатидилхолинов
и фосфатидилэтаноламинов), фосфатидная
кислота (в синтезе фосфатидилинозитов)
и сфингозин (в синтезе сфингомиелинов).
Цитидинтрифосфат (ЦТФ) участвует в
синтезе практически всех фосфолипидов.
Регуляция
синтеза и распада
жиров в печени
. В клетках печени
есть активные ферментные системы и синтеза,
и распада жиров. Регуляция обмена жиров
в значительной мере определяется регуляцией
обмена жирных кислот, но не исчерпывается
этими механизмами. Синтез жирных кислот
и жиров активируется при пищеварении,
а их распад - в постабсорбтивном состоянии
и при голодании. Кроме того, скорость
использования жиров пропорциональна
интенсивности мышечной работы. Регуляция
обмена жиров тесно сопряжена с регуляцией
обмена глюкозы. Как и в случае обмена
глюкозы, в регуляции обмена жиров важную
роль играют гормоны инсулин, глюкагон,
адреналин и процессы переключения фосфорилирования- дефосфорилирования
белков.
Декарбоксилирование аминокислот. Процесс отщепления карбоксильной группы аминокислот в виде СО 2 . Образующиеся продукты реакции – биогенные амины. Реакции декарбоксилирования в отличие от других процессов промежуточного обмена аминокислот являются необратимыми. Они катализируются специфическими ферментами – декарбоксилазами аминокислот.
Хотя все три производных 3-оксипиридина наделены витаминными свойствами, коферментные функции выполняют только фосфорилированные производные пиридоксаля и пиридоксамина. Фосфорилирование пиридоксаля и пиридоксамина является ферментативной реакцией, протекающей при участии специфических киназ. Синтез пиридоксальфосфата, например, катализирует пиридоксалькиназа:
Витамин
В 1 (тиамин). В химической структуре
его содержатся два кольца – пиримидиновое
и тиазоловое, соединенных метиленовой
связью. Обе кольцевые системы синтезируются
отдельно в виде фосфорилированных форм,
затем объединяются через четвертичный
атом азота.
В
превращении витамина B1 в его
активную форму – тиаминпирофосфат
(ТПФ), называемый также тиаминдифосфатом
(ТДФ), участвует специфический АТФ- зависимый
фермент тиаминпирофосфокиназа.
Часть каротинов преобразуется в витамин
А под влиянием каротиндиоксигеназы. Каротины
являются провитаминами для витамина
А. Известны 3 типа каротинов: б-, в- и г-каротины,
отличающиеся друг от друга химическим
строением и биологической активностью.
Наибольшей биологической активностью
обладает в-каротин, поскольку он содержит
два в-иононовых кольца и при распаде в
организме из него образуются две молекулы
витамина А:
При
окислительном распаде б- и г-каротинов
образуется только по одной молекуле
витамина А, поскольку эти провитамины
содержат по одному в-иононовому кольцу.
Витамин Д подвергается первому
гидроксилированию на пути получения
гормона кальцитриола; в печени
осуществляется гидроксилирование
в 25-м положении. Ферменты, катализирующие
эти реакции, называются гидроксилазами,
или монооксигеназами. В реакциях
гидроксилирования используется
молекулярный кислород.
Окислившийся витамин С восстанавливается
в аскорбиновую кислоту;
Витамины РР, В 2 , пантотеновая
кислота включаются в соответствующие
нуклеотиды (НАД + , НАД + Ф, ФМН,
ФАД, КоА-SH);
Витамин К окисляется, чтобы в
виде своего пероксида служить
коферментом в созревании (посттрансляционной
модификации) белковых факторов
свёртывания крови.
В
печени синтезируются белки, выполняющие
транспортные функции по отношению
к витаминам. Например, ретинолсвязывающий
белок (его содержание уменьшается
при опухолях), витамин Е-связывающий
белок и т.д. Часть витаминов, в
первую очередь жирорастворимых, а
также продуктов их преобразований
выделяется из организма в составе
жёлчи.
Тема: "БИОХИМИЯ ПЕЧЕНИ"
1. Химический состав печени: содержание гликогена, липидов, белков, минеральный состав.
2. Роль печени в углеводном обмене: поддержание постоянной концентрации глюкозы, синтез и мобилизация гликогена, глюконеогенез, основные пути превращения глюкозо-6-фосфата, взаимопревращения моносахаридов.
3. Роль печени в обмене липидов: синтез высших жирных кислот, ацилглицеролов, фосфолипидов, холестерола, кетоновых тел, синтез и обмен липопротеинов, понятие о липотропном эффекте и липотропных факторах.
4. Роль печени в белковом обмене: синтез специфических белков плазмы крови, образование мочевины и мочевой кислоты, холина, креатина, взаимопревращения кетокислот и аминокислот.
5. Метаболизм алкоголя в печени, жировое перерождение печени при злоупотреблении алкоголем.
6. Обезвреживающая функция печени: стадии (фазы) обезвреживания токсических веществ в печени.
7. Обмен билирубина в печени. Изменения содержания желчных пигментов в крови, моче и кале при различных видах желтух (надпечёночной, паренхиматозной, обтурационной).
8. Химический состав желчи и её роль; факторы, способствующие образованию желчных камней.
31.1. Функции печени.
Печень является органом, занимающим уникальное место в обмене веществ. В каждой печёночной клетке содержится несколько тысяч ферментов, катализирующих реакции многочисленных метаболических путей. Поэтому печень выполняет в организме целый ряд метаболических функций. Важнейшими из них являются:
31.2 . Роль печени в обмене углеводов.
Основная роль печени в обмене углеводов заключается в поддержании постоянного уровня глюкозы в крови. Это осуществляется путём регуляции соотношения процессов образования и утилизации глюкозы в печени.
В клетках печени содержится фермент глюкокиназа , катализирующий реакцию фосфорилирования глюкозы с образованием глюкозо-6-фосфата. Глюкозо-6-фосфат является ключевым метаболитом углеводного обмена; основные пути его превращения представлены на рисунке 1.
31.2.1. Пути утилизации глюкозы. После приёма пищи большое количество глюкозы поступает в печень по воротной вене. Эта глюкоза используется прежде всего для синтеза гликогена (схема реакций приводится на рисунке 2). Содержание гликогена в печени здоровых людей обычно составляет от 2 до 8% массы этого органа.
Гликолиз и пентозофосфатный путь окисления глюкозы в печени служат в первую очередь поставщиками метаболитов-предшественников для биосинтеза аминокислот, жирных кислот, глицерола и нуклеотидов. В меньшей степени окислительные пути превращения глюкозы в печени являются источниками энергии для обеспечения биосинтетических процессов.
Рисунок 1. Главные пути превращения глюкозо-6-фосфата в печени. Цифрами обозначены: 1 - фосфорилирование глюкозы; 2 - гидролиз глюкозо-6-фосфата; 3 - синтез гликогена; 4 - мобилизация гликогена; 5 - пентозофосфатный путь; 6 - гликолиз; 7 - глюконеогенез.
Рисунок 2. Схема реакций синтеза гликогена в печени.
Рисунок 3. Схема реакций мобилизации гликогена в печени.
31.2.2. Пути образования глюкозы. В некоторых условиях (при голодании низкоуглеводной диете, длительной физической нагрузке) потребность организма в углеводах превышает то количество, которое всасывается из желудочно-кишечного тракта. В таком случае образование глюкозы осуществляется с помощью глюкозо-6-фосфатазы , катализирующей гидролиз глюкозо-6-фосфата в клетках печени. Непосредственным источником глюкозо-6-фосфата служит гликоген. Схема мобилизации гликогена представлена на рисунке 3.
Мобилизация гликогена обеспечивает потребности организма человека в глюкозе на протяжении первых 12 - 24 часов голодания. В более поздние сроки основным источником глюкозы становится глюконеогенез - биосинтез из неуглеводных источников.
Основными субстратами для глюконеогенеза служат лактат, глицерол и аминокислоты (за исключением лейцина). Эти соединения сначала превращаются в пируват или оксалоацетат - ключевые метаболиты глюконеогенеза.
Глюконеогенез - процесс, обратный гликолизу. При этом барьеры, создаваемые необратимыми реакциями гликолиза, преодолеваются при помощи специальных ферментов, катализирующих обходные реакции (см. рисунок 4).
Из других путей обмена углеводов в печени следует отметить превращение в глюкозу других пищевых моносахаридов - фруктозы и галактозы.
Рисунок 4. Гликолиз и глюконеогенез в печени.
Ферменты, катализирующие необратимые реакции гликолиза: 1 - глюкокиназа; 2 - фосфофруктокиназа; 3 - пируваткиназа.
Ферменты, катализирующие обходные реакции глюконеогенеза: 4 -пируваткарбоксилаза; 5 - фосфоенолпируваткарбоксикиназа; 6 -фруктозо-1,6-дифосфатаза; 7 - глюкозо-6-фосфатаза.
31.3. Роль печени в обмене липидов.
В гепатоцитах содержатся практически все ферменты, участвующие в метаболизме липидов. Поэтому паренхиматозные клетки печени в значительной степени контролируют соотношение между потреблением и синтезом липидов в организме. Катаболизм липидов в клетках печени протекает главным образом в митохондриях и лизосомах, биосинтез - в цитозоле и эндоплазматическом ретикулуме. Ключевым метаболитом липидного обмена в печени является ацетил-КоА, главные пути образования и использования которого показаны на рисунке 5.
Рисунок 5. Образование и использование ацетил-КоА в печени.
31.3.1. Метаболизм жирных кислот в печени. Пищевые жиры в виде хиломикронов поступают в печень через систему печёночной артерии. Под действием липопротеинлипазы, находящейся в эндотелии капилляров, они расщепляются до жирных кислот и глицерола. Жирные кислоты, проникающие в гепатоциты, могут подвергаться окислению, модификации (укорочению или удлинению углеродной цепи, образованию двойных связей) и использоваться для синтеза эндогенных триацилглицеролов и фосфолипидов.
31.3.2. Синтез кетоновых тел. При β-окислении жирных кислот в митохондриях печени образуется ацетил-КоА, подвергающийся дальнейшему оки-слению в цикле Кребса. Если в клетках печени имеется дефицит оксалоацетата (например, при голодании, сахарном диабете), то происходит конденсация ацетильных групп с образованием кетоновых тел (ацетоацетат,β-гидроксибутират, ацетон). Эти вещества могут служить энергетическими субстратами в других тканях организма (скелетные мышцы, миокард, почки, при длительном голодании - головной мозг). Печень не утилизирует кетоновые тела. При избытке кетоновых тел в крови развивается метаболический ацидоз. Схема образования кетоновых тел - на рисунке 6.
Рисунок 6. Синтез кетоновых тел в митохондриях печени.
31.3.3. Образование и пути использования фосфатидной кислоты. Общим предшественником триацилглицеролов и фосфолипидов в печени является фосфатидная кислота. Она синтезируется из глицерол-3-фосфата и двух ацил-КоА - активных форм жирных кислот (рисунок 7). Глицерол-3-фосфат может образоваться либо из диоксиацетонфосфата (метаболит гликолиза), либо из свободного глицерола (продукт липолиза).
Рисунок 7. Образование фосфатидной кислоты (схема).
Для синтеза фосфолипидов (фосфатидилхолина) из фосфатидной кислоты необходимо поступление с пищей достаточного количества липотропных факторов (веществ, препятствующих развитию жировой дистрофии печени). К этим факторам относятся холин, метионин, витамин В12 , фолиевая кислота и некоторые другие вещества. Фосфолипиды включаются в состав липопротеиновых комплексов и принимают участие в транспорте липидов, синтезированных в гепатоцитах, в другие ткани и органы. Недостаток липотропных факторов (при злоупотреблении жирной пищей, хроническом алкоголизме, сахарном диабете) способствует тому, что фосфатидная кислота используется для синтеза триацилглицеролов (нерастворимых в воде). Нарушение образования липопротеинов приводит к тому, что избыток ТАГ накапливается в клетках печени (жировая дистрофия) и функция этого органа нарушается. Пути использования фосфатидной кислоты в гепатоцитах и роль липотропных факторов показаны на рисунке 8.
Рисунок 8. Использование фосфатидной кислоты для синтеза триацилглицеролов и фосфолипидов. Липотропные факторы обозначены знаком * .
31.3.4. Образование холестерола. Печень является основным местом синтеза эндогенного холестерола. Это соединение необходимо для построения клеточных мембран, является предшественником желчных кислот, стероидных гормонов, витамина Д3 . Первые две реакции синтеза холестерола напоминают синтез кетоновых тел, но протекают в цитоплазме гепатоцита. Ключевой фермент синтеза холестерола - β -гидрокси- β -метилглутарил-КоА-редуктаза (ГМГ-КоА-редуктаза) ингибируется избытком холестерола и желчными кислотами по принципу отрицательной обратной связи (рисунок 9).
Рисунок 9. Синтез холестерола в печени и его регуляция.
31.3.5. Образование липопротеинов. Липопротеины - белково-липидные комплексы, в состав которых входят фосфолипиды, триацилглицеролы, холестерол и его эфиры, а также белки (апопротеины). Липопротеины транспортируют нерастворимые в воде липиды к тканям. В гепатоцитах образуются два класса липопротеинов - липопротеины высокой плотности (ЛПВП) и липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП).
31.4. Роль печени в обмене белков.
Печень является органом, регулирующим поступление азотистых веществ в организм и их выведение. В периферических тканях постоянно протекают реакции биосинтеза с использованием свободных аминокислот, либо выделение их в кровь при распаде тканевых белков. Несмотря на это, уровень белков и свободных аминокислот в плазме крови остаётся постоянным. Это происходит благодаря тому, что в клетках печени имеется уникальный набор ферментов, катализирующих специфические реакции обмена белков.
31.4.1. Пути использования аминокислот в печени. После приёма белковой пищи в клетки печени по воротной вене поступает большое количество аминокислот. Эти соединения могут претерпевать в печени ряд превращений, прежде чем поступить в общий кровоток. К этим реакциям относятся (рисунок 10):
а) использование аминокислот для синтеза белков;
б) трансаминирование - путь синтеза заменимых аминокислот; осуществляет также взаимосвязь обмена аминокислот с глюконеогенезом и общим путём катаболизма;
в) дезаминирование - образование α-кетокислот и аммиака;
г) синтез мочевины - путь обезвреживания аммиака (схему см. в разделе "Обмен белков");
д) синтез небелковых азотсодержащих веществ (холина, креатина, никотинамида, нуклеотидов и т.д.).
Рисунок 10. Обмен аминокислот в печени (схема).
31.4.2. Биосинтез белков. В клетках печени синтезируются многие белки плазмы крови: альбумины (около 12 г в сутки), большинство α- и β-глобулинов, в том числе транспортные белки (ферритин, церулоплазмин, транскортин, ретинолсвязывающий белок и др.). Многие факторы свёртывания крови (фибриноген, протромбин, проконвертин, проакцелерин и др.) также синтезируются в печени.
31.5. Обезвреживающая функция печени.
В печени обезвреживаются неполярные соединения различного происхождения, в том числе эндогенные вещества, лекарственные препараты и яды. Процесс обезвреживания веществ включает две стадии (фазы):
1) фаза модификации - включает реакции окисления, восстановления, гидролиза; для ряда соединений необязательна;
2) фаза конъюгации - включает реакции взаимодействия веществ с глюкуроновои и серной кислотами, глицином, глутаматом, таурином и другими соединениями.
Более подробно реакции обезвреживания будут рассмотрены в разделе "Биотрансформация ксенобиотиков".
31.6. Желчеобразовательная функция печени.
Желчь - жидкий секрет желтовато-коричневого цвета, выделяемый печёночными клетками (500-700 мл в сутки). В состав желчи входят: желчные кислоты, холестерол и его эфиры, желчные пигменты, фосфолипиды, белки, минеральные вещества (Nа+ , К+ , Са2+ , Сl- ) и вода.
31.6.1. Желчные кислоты. Являются продуктами метаболизма холестерола, образуются в гепатоцитах. Различают первичные (холевая, хенодезоксихолевая) и вторичные (дезоксихолевая, литохолевая) желчные кислоты. В желчи присутствуют главным образом желчные кислоты, конъюгированные с глицином или таурином (например, гликохолевая, кислота, таурохолевая кислота и т.д.).
Желчные кислоты принимают непосредственное участие в переваривании жиров в кишечнике:
При нарушении оттока желчи желчные кислоты проникают в кровь и мочу.
31.6.2. Холестерол. С желчью выводится из организма избыток холестерола. Холестерол и его эфиры присутствуют в желчи в виде комплексов с желчными кислотами (холеиновые комплексы). При этом отношение содержания желчных кислот к содержанию холестерола (холатный коэффициент) должно быть не ниже 15. В противном случае нерастворимый в воде холестерол выпадает в осадок и откладывается в виде камней желчного пузыря (желчно-каменная болезнь).
31.6.3. Желчные пигменты. Из пигментов в желчи преобладает конъюгированный билирубин (моно- и диглюкуронид билирубина). Он образуется в клетках печени в результате взаимодействия свободного билирубина с УДФ-глюкуроновой кислотой. При этом снижается токсичность билирубина и увеличивается его растворимость в воде; далее конъюгированный билирубин секретируется в желчь. При нарушении оттока желчи (механическая желтуха) в крови значительно увеличивается содержание прямого билирубина, в моче обнаруживается билирубин, в кале и моче снижено содержание стеркобилина. Дифференциальную диагностику желтух см. в разделе "Обмен сложных белков".
31.6.4. Ферменты. Из ферментов, обнаруженных в желчи, следует в первую очередь отметить щелочную фосфатазу. Это экскреторный фермент, синтезируемый в печени. При нарушении оттока желчи активность щелочной фосфатазы в крови возрастает.
Одной из важнейших функций печени в отношении белкового обмена является образование мочевины (уреогенез) из аминокислот, доставляемых в печень из кишечника с кровью по воротной вене. Образование мочевины в печени заключается в дезаминировании аминокислот путем отщепления от них аммиака, из которого путем присоединения углекислоты образуется мочевина.
Альбумины поддерживают осмотическое давление, связывают и транспортируют гидрофильные вещества, в том числе билирубин и уробилин. Глобулины, вырабатывающиеся в основном в ретикулоэндотелиальной системе, подразделяются на отдельные подфракции: а1-, а2-, в- и у-глобулины. Глобулины аир являются носителями липидов крови и гликопротеидов; а-глобулины транспортируют растворимые в жирах витамины, гормоны и медь; в-глобулины транспортируют железо, фосфолипиды, витамины и гормоны; у-глобулины являются носителями антител. Фибриноген и протромбин участвуют в процессе свертывания крови.
1. Определение количества общего белка в сыворотке крови. Для определения общего белка в сыворотке крови предложены различные методы. Одним из наиболее часто применяемых методов является метод рефрактометрии. Для этого применяется аппарат - рефрактометр, устройство которого основано на изменении угла преломления луча света в зависимости от количественного содержания белка в исследуемой жидкости. Пересчет показателя рефрактометра на количество белка производят по специальной таблице.
У здорового человека содержание общего белка в сыворотке колеблется в пределах 6-8 г%, альбуминов - 4,6-6,5 г%, глобулинов - 1,2- 2,3 г%, фибриногена - 0,2-0,4 г%. Альбуминово-глобулиновый коэффициент (А/Г) колеблется в пределах 1,5-2,4.
2. Определение белковых фракций методом электрофореза на бумаге. Принцип этого метода заключается в следующем. При пропускании электрического тока в специальной камере через бумажную ленту, смоченную электролитом, с нанесенной на ней каплей сыворотки или плазмы, происходит разделение белковых фракций в зависимости от разницы их электрического потенциала и величины белковых молекул. При помощи этого метода можно определить в сыворотке и плазме крови количество альбуминов, at-, а2-, (3- и у-глобулинов, а в плазме также и фибриноген.
У здорового человека относительное содержание белковых фракций при определении их методом электрофореза на бумаге, следующее: альбумины%, а1-глобулины 3-6%, а2-глобулины 7-10%, в-глобулины%, у-глобулины%.
При заболеваниях печени общее количество белка мало изменяется. Лишь при длительных хронических заболеваниях, особенно при циррозе печени, наблюдается гипопротеинемия (снижение общего количества белка). При воспалительных заболеваниях печени - гепатитах - отмечается умеренное уменьшение количества альбуминов, увеличение у-глобулинов. При циррозе печени отмечается значительное снижение количества альбуминов и выраженное увеличение у-глобулинов. При механической желтухе имеет место уменьшение количества альбуминов и умеренное увеличение a2-, в- и у-глобулинов.
3. Определение содержания в крови фибриногена и протромбина, которое обычно бывает понижено при поражениях паренхимы печени (гепатит, цирроз печени), особенно острых. При этих поражениях содержание протромбина в крови может уменьшиться и не увеличивается и после введения витамина К (который в норме способствует синтезу протромбина в печени), при механической желтухе уровень протромбина в крови повышается после введения витамина К.
4. Осадочные пробы. К ним относятся проба Таката-Ара (фуксинсулемовая проба), формоловая проба, коагуляционная проба Вельтмана, тимоловая проба и некоторые другие. Сущность этих проб заключается в том, что у больных с поражением паренхимы печени при прибавлении к сыворотке крови определенных веществ происходит помутнение сыворотки, чего не бывает у здоровых людей. Причиной этого помутнения является нарушение нормального взаимоотношения между мелкодисперсными и грубодисперсными белками крови в результате нарушения функции печени в отношении белкового обмена. Методики этих проб описываются в специальных руководствах по лабораторной технике.
Для исследования функции печени в отношении липоидного обмена определяют количество в крови холестерина. В норме оно равномг%. При механической желтухе количество холестерина остается нормальным или даже повышается, при паренхиматозной - нередко понижается, поскольку паренхима печени играет большую роль в синтезе холестерина.
Роль печени в липоидном обмене не ограничивается синтезом холестерина. В печени происходит разложение и выделение холестерина, а также синтез фосфолипидов и нейтрального жира. 60-75% холестерина в крови находится в виде эстеров, остальной холестерин находится в свободном состоянии. Поэтому для суждения о роли печени в липоидном обмене имеет значение не только определение общего количества холестерина, но и раздельное определение свободного и эстерифицированного холестерина. Следует также отметить, что большинство липидов находится в крови в составе белково-липидных комплексов. К их числу относятся липопротеидные фракции, количественное соотношение которых определяется методом электрофореза. Липопротеиды синтезируются в печени, а затем печеночными клетками выделяются в кровь. При заболеваниях печени уменьшается процент эстерифицированного холестерина и иногда изменяются соотношения липопротеидных фракций. Однако нарушение жирового обмена наблюдается лишь при тяжелых диффузных поражениях печени, и поскольку определение показателей жирового обмена сложно, оно не нашло широкого применения в клинике.
Для исследования обезвреживающей функции печени большое распространение получила проба Квика-Пытеля. Она основана на том, что в нормальной печени из бензойной кислоты и аминокислоты - гликоколя - синтезируется гиппуровая кислота. Производится проба следующим образом. Утром в день пробы больной съедает завтрак (100 г хлеба с маслом и стакан чая с сахаром). Через час он опорожняет мочевой пузырь до отказа и выпивает 6 г натрия бензоата в полустакане воды. Затем собирается вся моча, выделенная больным в течение 4 ч (все это время больной не пьет). Измеряют количество выделенной мочи и, если ее оказывается больше 150 мл, прибавляют несколько капель ледяной уксусной кислоты и выпаривают до объема 150 мл. После этого мочу переливают в химический стаканчик, прибавляют NaCl из расчета 30 г на каждые 100 мл мочи и нагревают до полного растворения соли. После охлаждения до 15-20° С добавляют 1-2 мл децинормального раствора H2S04, в результате чего выпадают кристаллы гиппуровой кислоты. Для ускорения кристаллизации жидкость помешивают. Затем мочу охлаждают на льду или в холодной воде и фильтруют через маленький фильтр. Осадок промывают до тех пор, пока промывная вода полностью не освобождается от H2S04, что доказывается пробой с ВаС12. Воронку с фильтром опускают в тот же стакан, в котором происходит осаждение гиппуровой кислоты, и наливают туда 100 мл горячей воды, приливая ее пипеткой по стенке, чтобы весь осадок растворился. После этого титруют горячим полунормальным раствором едкого натра, прибавив в качестве индикатора несколько капель раствора фенолфталеина.
Расчет производится следующим образом. 1 мл 0,5-нормального раствора едкого натра эквивалентен 1 мл 0,5-нормального раствора натрия бензоата, а 1 мл последнего соответствует 0,072 г гиппуровой кислоты. Следовательно, количество миллилитров 0,5-нормального раствора едкого натра, умноженное на 0,072, показывает количество гиппуровой кислоты в граммах. Так как в 150 жл воды остаются нерастворенными 0,15 г гиппуровой кислоты, следует эту цифру прибавить к вычисленному количеству гиппуровой кислоты. В норме у здорового человека, принявшего 6 г натрия бензоата, за 4 ч выделяется 3-3,5 г гиппуровой кислоты. Если ее выделяется меньше, то это указывает на понижение синтетической (обезвреживающей) функции печени.
Если моча содержит белок, ее следует предварительно освободить от него.
Для исследования экскреторной функции печени применяются пробы с нагрузкой билирубином и различными красками, которые адсорбируются в печени и выделяются с желчью в двенадцатиперстную кишку.
Билирубиновая проба (по Бергману и Эльботу).
Исследуемому вводят внутривенно 0,15 г билирубина в 10 см3 раствора соды и через 3 ч исследуют кровь на содержание билирубина. В норме уровень билирубина в крови остается нормальным. При некоторых заболеваниях печени обнаруживается гипербилирубинемия, что является показателем понижения способности печеночных клеток выделять билирубин из крови. Эта проба позволяет обнаружить нарушение этой функции печени и в тех случаях, когда уровень билирубина в крови без нагрузки им оказывается нормальным.
Для изучения водорегулирующей функции печени применяется проба с водной нагрузкой. Больной получает в течение 6 ч 900 мл слабого чая (по 150 мл через каждый час). Перед каждым приемом жидкости он опорожняет мочевой пузырь. Определяется суммарный диурез. У здорового человека выпитая жидкость выделяется за 6 ч. Задержка жидкости указывает на поражение печени, если исключены сердечная или почечная недостаточность.
Ферментативная активность печени изучается путем определения активности различных ферментов в сыворотке крови. Для этого используются колориметрический и спектрофотометрический методы. Эти методы описаны в специальных руководствах по лабораторным исследованиям.
Важное диагностическое значение при заболеваниях печени имеет повышение активности клеточных ферментов - трансаминаз (аминотрансфераз) и альдолазы. Из трансаминаз наибольшее значение приобретает определение активности глютаминощавелевоуксусной и глютаминопировиноградной трансаминаз.
В норме активность глютаминощавелевоуксусной трансаминазы колеблется в пределах от 12 до 40 единиц (в среднем 25 единиц), глютаминопировиноградной трансаминазы - от 10 до 36 единиц (в среднем 21 единица), альдолазы - от,5 до 8 единиц.
Трансаминазы и альдолаза в большом количестве содержатся в печеночных клетках и в сердечной мышце. При поражениях этих органов (гепатит, инфаркт миокарда) эти ферменты в значительном количестве поступают в кровь. Так, при болезни Боткина еще до появления желтухи, а также при безжелтушной форме заболевания значительно повышается активность трансаминаз и альдолазы. При механической и гемолитической желтухах активность этих ферментов нормальна или незначительно повышена.
Для более детального изучения изменений в паренхиме печени при ее заболеваниях производится пункция печени с последующим цитологическим исследованием печеночного пунктата. Особенную ценность этот метод приобретает для диагностики рака печени. Однако в связи с возможными осложнениями (кровотечение, инфицирование, прокол желчного пузыря и др.) пункция показана лишь в тех случаях, когда возникает значительное затруднение в установлении точного диагноза.
Прокол печени проводится иглой для внутривенных вливаний, надетой на стерильный и обезвоженный двух-пятиграммовый шприц. Предварительно путем тщательной пальпации печени определяют место прокола. Если печень изменена диффузно, прокол делают в любом месте органа, если же подозреваются изменения лишь в определенном месте, прокол делают в этом участке. В случаях, когда печень не выступает из-под реберной дуги или выступает незначительно, прокол делают в IX-X межреберье по правой средней подмышечной линии.
Иглу извлекают при появлении в шприце первых капель крови. Содержимое иглы выдувают поршнем шприца на предметные стекла и делают мазки. Мазки окрашивают по Романовскому, исследуют под микроскопом.
Для получения кусочка ткани производится пункционная биопсия печени с помощью иглы Менгини, длиной 7 см и диаметром 1,2 мм, со специальным стержнем, выполняющим роль клапана. Игла через резиновую трубку соединяется с 10-граммовым шприцом, содержащим 3 мг физиологического раствора. Физиологический раствор помогает более легко получить ткань печени, а игла обеспечивает получение цилиндрического кусочка.
При гепатите и циррозе в мазках обнаруживаются дистрофические изменения в печеночных клетках, наличие элементов мезенхимы; при раке печени - атипичные раковые клетки.
Лапароскопия печени. Важным методом исследования в диагностике заболеваний печени и желчных путей является метод лапароскопии - осмотр брюшной полости и находящихся в ней органов. Для проведения лапароскопии применяется специальный аппарат - лапароскоп, который вводится в брюшную полость после наложения пневмоперитонеума. Через оптическую трубку лапароскопа производится осмотр и фотографирование органов брюшной полости. Осмотр печени позволяет судить о ее размерах, окраске, характере поверхности, состоянии переднего края и консистенции. Через лапароскоп можно производить пункционную биопсию печени.
Скеннирование печени. В последнее время в клиническою практику начали внедряться радиоизотопные методы исследования различных органов. Одним из этих методов является метод скеннирования - автоматической топографической регистрации уровня радиоактивности в различных точках исследуемого объекта.
Аппарат для скеннирования - скеннер - представляет собой высокочувствительный гамма-топограф. Основными его узлами являются: сцинтилляционный датчик, регистрирующий гамма-излучения; детектор, преобразующий радиоактивное излучение в энергию электрических импульсов, автоматически передвигающийся по определенной траектории над объектом исследования; регистрирующее устройство, которое дает штриховое изображение объекта исследования.
Скеннирование печени осуществляется при помощи раствора красителя - бенгальской розы, меченного йодом-131, или коллоидного раствора изотопа золота-198. Бенгальская роза избирательно накапливается в клетках паренхимы печени, а затем выделяется желчью в кишечник; золото-198 в основном накапливается в купферовских клетках печени, из которых оно практически не выводится. Один из указанных растворов вводят внутривенно в дозе 200 мккюри и черезмин начинают исследование.
В норме на скеннограмме печень не выходит из-под реберной дуги, ее контуры ровные и конфигурация не изменена, распределение штриховки равномерное, менее интенсивное у краев печени, так как уровень радиоактивности над ними меньше, чем в центре.
При заболеваниях печени на скеннограмме отмечаются изменения границ печени, диффузное ослабление штриховки (при хронических гепатитах), неодинаковая ее интенсивность (при циррозах печени), отсутствие штриховки в отдельных участках в результате дефекта поглощения радиоактивного индикатора (рак, эхинококк, абсцесс и др.).
Печень находится в правом подреберье под диафрагмой.
На нижней поверхности находятся ворота печени, в которых различимы печеночная артерия, воротная и печеночная вены, желчный и лимфатический протоки.
Структурными компонентами печени являются паренхиматозные клетки (гепатоциты), эпителий желчных протоков, клетки ретикуло-эндотелиальной системы, соединительная ткань, формирующая капсулу печени.
Первичная структурная единица печени - гепатоцит. Гепатоциты составляют более 60% всей массы органа. 20% паренхимы печени - это эндотелиальные клетки. Оставшиеся 20% занимает интерстиций (клетки протоков, соединительной ткани и пр.). Количество гепатоцитов - более 300 млрд.
Основа структуры печени - долька, формирующаяся из гепатоцитов. В центре дольки - центральная вена, являющаяся частью системы печеночной вены. От центральной вены к периферии дольки располагаются гепатоциты, образующие балки. По периметру дольки расположены портальные тракты, в которых выделяются разветвления воротной вены, печеночной артерии и желчных протоков.
Печень имеет сегментарную структуру, в ней есть собственная система крово- и лимфотока, оттока желчи и иннервации.
Гепатоциты - неправильные шестигранники, имеющие 2 полюса. Два соседних гепатоцита создают поперечник балки, а длинник последних радиально ориентирован от центральной вены к периферии дольки. Между балками расположены синусоиды, играющие роль капилляров, несущих кровь в центральную вену.
Кровь в печень поступает по печеночной артерии (1/3 объема) и воротной вене (2/3). Общий печеночный кровоток равен 1300 мл/мин, что составляет 1/4 сердечного выброса. Артериальный кровоток начинается в брыжеечных артериях. Затем поток крови попадает через венулы и вены в систему портальной вены, где давление в 2 раза меньше, чем в названных капиллярах (от 10 до 5 мм рт. ст.). Воротная вена распадается на междольковые капилляры, собирающиеся в систему печеночной вены, где давление еще ниже - от 5 до 0 мм рт. ст. Общий перепад давления в портальной системе составляет 120 мм рт. ст. Движение крови по венозной системе определяется не только указанным градиентом, но и суммарным сопротивлением обеих капиллярных сетей, величиной просвета сосудов, изменяющейся под влиянием нервной и гуморальной регуляции.
Портальные тракты, окружающие дольки, содержат, наряду с соединительной тканью, небольшое количество лимфоцитов, макрофагов, плазматических клеток, лейкоцитов. В портальных трактах расположены так называемые триады: веточки воротной вены, печеночные артерии и междольковые желчные протоки.
Для реализации процессов детоксикации то или иное вещество должно попасть в печень. Обычно источником интоксикации является желудочно-кишечный тракт, но не исключено и попадание веществ непосредственно из циркулирующей крови (при сепсисе). Та часть, которая поступает в результате процессов пищеварения, т. е. через кишечник, а затем через систему воротной вены, подвергается сложной обработке с помощью специальных катализаторов - ферментов. Лишь когда полученные продукты становятся совершенно нетоксичными, они покидают печень, выделяясь в дальнейшем либо почками, либо с выдыхаемым воздухом через легкие. Возможны и другие пути выведения - кожа и пр., однако значительная часть утилизируется самим организмом.
Все многообразие функций печени можно перечислить следующим образом:
Печень - средоточие аминокислотного гомеостаза. Именно в ней осуществляется их синтез, обмен, а также синтез многих ферментов, осуществляющих необходимые преобразования с аминокислотами. Патологические процессы в печени сопровождаются нарушением соотношения аминокислот и даже возможным увеличением их общего количества. По-видимому, это связано с нарушением не столько синтетической, сколько регуляторной функции печени в отношении аминокислот. Расстройства аминокислотного обмена приводят к ряду известных заболеваний. Так, гепатоцеребральная дистрофия (болезнь Вильсона) сопровождается гипераминоацидемией и гипераминоацидурией. Увеличение содержания фенилаланина, тирозина, триптофана и метионина также ведет к возникновению патологических процессов.
Печень играет важную роль в метаболизме продуктов расщепления аминокислот, в частности аммиака. В здоровой печени аммиак полностью преобразуется, составляя большую часть мочевины. Мочевина, как известно, не является токсичным продуктом и выводится почками. Показательно, что преобразование аммиака в мочевину является одним из наиболее устойчивых процессов в печени, даже при удалении 90% печеночной ткани при выпадении целого ряда функций мочевино-образовательная функция сохраняется.
В печени осуществляется также синтез основных белков: альбумин (12-15 г/сут), до 80% глобулинов, различные факторы. свертывания. Главный из них - альбумин. Период полураспада альбумина составляет 7-26 дней, поэтому падение альбуминсинтезирующей функции печени клинически проявится через 2-3 недели.
В ядре и цитоплазме гепатоцитов синтезируются многие факторы свертывания крови, в частности протромбин (период полураспада 12 ч) и фибриноген (период полураспада 4 дня).
В плазмоцитах, ретикулярных клетках печени и в купферовских клетках синтезируется у-глобулин - основной поставщик антител. Помимо синтеза белков в чистом виде, в печени происходит синтез белковых комплексов гликопротеидов, липопротеидов, церулоплазмина, трансферрина. Нарушение состава белка, как качественное, так и количественное, может быть связано (применительно к печени) с угнетением синтетической функции печени, т. е. с истощением белкового резерва. Кроме того, гипопротеинемия может быть обусловлена усиленным катаболизмом, кровопотерей, развитием асцита, потерей белка при диспепсиях и при повышении проницаемости тканей.
Синтез первичных желчных кислот - холевой и хенодезоксихолевой, связанных с таурином и глицином, с которыми они образуют соли, осуществляется из холестерина. Желчные соли - мощный детергент, растворяющий липиды - заключаются в агрегаты - так называемые мицеллы. Они организованы таким образом, что гидрофобные группы ориентированы внутрь, а гидрофильные, гидроксильные и карбоксильные группы ориентированы наружу. В кишечнике соли первичных желчных кислот преобразуются во вторичные желчные кислоты - дезоксихолевую и литохолевую. Желчные кислоты выделяются через желчные капилляры, протоки в двенадцатиперстную кишку. Из кишечника всасывается 90-95% желчных кислот, которые с кровью снова поступают в печень. Происходит постоянный процесс их обращения (рециркуляции). Возвращающиеся в печень кислоты тормозят образование новых желчных кислот из холестерина. Необходимо иметь в виду, что роль кислот в нормальном синтезе холестерина велика, различные нарушения метаболизма желчных кислот сопровождаются значительными расстройствами обмена и самого холестерина.
В печени синтезируются многие гормональные препараты липидной природы, сложные липиды, липопротеиды. Наиболее значительна роль печени в обмене холестерина, 90% его синтезируется в печени (и в кишечнике). Показательно, что в синтезе холестерина участвует значительная часть массы печени (до 40%). Основную часть холестерина человек получает из пищи, при недостаточном его поступлении необходимое количество организм синтезирует из промежуточных продуктов распада жирных кислот. В то же время одна треть холестерина в самой печени превращается в желчные кислоты, затем метаболизируется в стероидные гормоны и частично в витамин D2 (7-дегидрохо-лестерин).
Жирные кислоты довольно токсичны, однако при нормальной функции печени организм этого не ощущает. При патологических процессах в печени нерасщепленные жирные кислоты накапливаются в крови и, обладая способностью проникать через гематоэнцефалический барьер, оказывают выраженное токсическое воздействие на головной мозг. Нарушение преобразования жирных кислот может иметь место при тяжелых дистрофических изменениях печени, особенно при повреждении ее митохондрий и лизосом.
При холестазе, наряду с желчными кислотами, в крови накапливаются холестерин и β-липопротеиды. Возможно повышение содержания триглицеридов и фосфолипидов. Такой холестаз может быть связан как с нарушением оттока желчи, так и с нарушением секреции ее компонентов. Последнее может резко увеличить синтез липидов. При алкогольной интоксикации нарушение функции печени сопровождается резким увеличением транспорта жира, синтеза липопротеинов, подавлением активности липопротеинлипазы. Развивающаяся при этом гиперлипидемия напоминает дислипопротеидемию IV и V типов по Фредриксону. Пятый тип характеризуется значительным помутнением плазмы крови; показательно, что при биопсии печени значительные расстройства липидного обмена можно увидеть в виде значительных жировых включений в гепатоцит. Сами гепатоциты находятся в состоянии тяжелой дистрофии, у части из них в ядрах видны следы некроза.
Печень поглощает большую часть всосавшихся в кишечнике углеводов. В гепатоцитах галактоза и фруктоза превращаются в глюкозу. Глюкоза синтезируется также из некоторых аминокислот, молочной и пировиноградной кислот. Благодаря печени сохраняется стабильность гликемии.
Печень обеспечивает синтез и регулирует обмен гликогена. Последний синтезируется из моносахаридов, поступающих из кишечника. Гликоген является одним из регуляторов уровня сахара в крови, он необходим для сокращения мышц. Большая часть поступающих в печень моносахаридов преобразуется в гликоген. Снижение уровня глюкозы в сыворотке крови (при выбросе адреналина, глюкагона) сопровождается усиленным распадом гликогена, в результате которого возмещается недостающая глюкоза.
Регуляция углеводного обмена очень хорошо компенсируется печенью, поэтому ценность проб, ассоциированных с определением сахара, даже при различных нагрузках, мало информативна для оценки функции печени. Это связано с тем, что изменения сахарной кривой могут быть вызваны многими причинами: нарушением всасывания глюкозы в кишечнике и поражением поджелудочной железы в первую очередь, поэтому для суждения о функциональном состоянии печени с привлечением показателей углеводного обмена рекомендуется использовать не глюкозную, а галактозную кривую. В печени синтезируется глюкозо-1-фосфат, недостаточность которого ведет к развитию галактоземии.
Сказанным не ограничивается участие печени в углеводном обмене. Генетически обусловленный дефицит ферментов гепатоцитов, отвечающих за углеводный обмен, может нарушать синтез глюкозы из галактозы, фруктозы или гликогена, что ведет к накоплению последних в печени.
В печени синтезируется гепарин. Нарушение этого процесса ведет к нарушению свертывания крови. Печень играет ключевую роль в метаболизме гормонов. Хотя стероидные гормоны синтезируются не в печени, последняя отвечает за их инактивацию. При поражении печени может повышаться содержание этих гормонов в крови. Развивается вторичный гиперальдостеронизм, уменьшается экскреция 17-кетостерои-дов и 17-оксикокортикостероидов с мочой, увеличивается содержание и экскреция эстрогенов. В печени синтезируется транспортный белок - транскортин, связывающий гидрокортизон и инактивируется инсулин. При нарушении функции печени возможно развитие гипогликемии. С печенью связана надежность синтеза адреналина, нора-дреналина, дофамина из тирозина. Последний синтезируется в самой печени.
Печень является основным депо витаминов A, D, К, РР, в ней содержатся в большом количестве витамины С, В 1 , В 12 , фолиевая кислота. Нарушение обмена витаминов при поражении печени учитывается явно недостаточно. При снижении выделения желчных кислот в кишечник нарушается всасывание жирорастворимых витаминов. Однако наличие желчи необходимо и для всасывания водорастворимых витаминов. При недостатке витамина А развиваются трофические нарушения. Это особенно выражено при хронических заболеваниях печени, в особенности при циррозах.
Витамин В 1 (тиамин). Его биологическая активность обусловлена коферментными свойствами, превращением в кокарбоксилазу, участвующую в построении некоторых ферментов, катализирующих ряд важнейших биохимических процессов: декарбоксилирование, α-кетокислотный, пентозный цикл и др.
Витамин D (кальциферол) участвует в процессах регенерации, кроме того, он регулирует фосфорно-кальциевый обмен.
Витамин К (викасол) - жирорастворимый витамин, необходимый для нормального свертывания крови. Так, при относительном снижении содержания протромбина восстановить его можно введением витамина К. Витамин К используют для дифференциальной диагностики желтух. Так, если свертывание крови и низкий уровень протромбина нормализуются введением витамина К, это говорит об обтурационном процессе, если же картина не улучшается, то чаще всего речь идет о гепатоцеллюлярной желтухе. Введение витамина К при обтурационной желтухе повышает уровень протромбина, при паренхиматозной желтухе, связанной с гибелью клеток, - не повышает. При паренхиматозных процессах в печени также наблюдается дефицит аскорбиновой и никотиновой кислот.
Микроэлементы в печени постоянно находятся в виде запасов железа, меди, цинка, марганца, молибдена. Печень регулирует их обмен. При патологических процессах в печени запасы микроэлементов резко истощаются, создается большой их избыток в циркулирующей крови, что является предпосылкой для серьезных расстройств.
Ещелет назад было известно немногим более 2 тыс. ферментов. Каждый год их количество за счет вновь открытых возрастает приблизительно на 100. Около 50% белка идет на синтез ферментов, поэтому любые расстройства белкового обмена - всегда ферментопатия. Ферментативный гомеостаз столь же, а может быть - и более важен, как и водный, электролитный, кислотный.
Перепечатка материалов с сайта строго запрещена!
Информация на сайте предоставлена для образовательных целей и не предназначена в качестве медицинской консультации и лечения.
Не задавайтесь подобным вопросом, если у вас здоровые почки, и контролируйте потребление белка, если они больны. Самый разумный подход – постепенно наращивать потребление белка до более высокого уровня в рационе, а не «прыгать двумя ногами одновременно» – но об этом так, к слову.
Как правило, при повышенном употреблении белка рекомендуется пить больше воды. Пока нет внятного научного обоснования, почему так следует делать, но возможно это разумный подход.
Обновлено 26.08.:08
Наблюдения за ведущими активный образ жизни спортсменами-мужчинами и измерение уровня мочевины, креатинина и альбумина в моче показали, что в диапазоне приема белка от 1,28 до 2,8 г/кг веса тела испытуемого никаких существенных изменений не наблюдалось (1). Данный эксперимент продолжался всего 7 дней, но и другое исследование не показало ассоциаций между количеством потребляемого белка и здоровьем почек (у женщин в постменопаузальный период) (2). «Повышенное содержание белка» в этом случае определялось, как 1,1±0,2 г/кг веса тела, этот показатель был связан с увеличением скорости клубочковой фильтрации (2). Исследование с участием медсестер подтверждает полученные результаты. Но при этом позволяет предположить, что данные о безвредности белка не относятся к случаям заболевания почечной недостаточностью и другим болезням почек, а также, что немолочные белки животного происхождения могут быть оказаться более опасными для организма, чем другие белки (3).
Существует предположение, что потребление белка приводит к функциональным изменениям в почках (4). Белок может влиять на работу почек (5,6), поэтому при его употреблении существует вероятность их повреждения. Наиболее выраженные результаты были получены в ходе экспериментов на мышах (белок составлял от 10-15% до 35-45% суточного рациона за раз) (7,8). Также в ходе одного исследования с участием здоровых людей было выявлено, что удвоение объема потребляемого белка (от 1,2 до 2,4 г/кг веса тела) приводит к превышению нормы показателей белкового метаболизма в крови. Была отмечена тенденция к адаптации организма – увеличению скорости клубочковой фильтрации, но этого было не достаточно, чтобы привести к норме показатели мочевой кислоты и мочевины крови в течение 7 дней (9).
Все эти исследования, прежде всего, говорят о том, что слишком много белка приводят к слишком быстрым изменениям, а процесс постепенного наращивания объемов не ухудшает почечную функцию (10). Это значит, что целесообразнее постепенно менять объем потребления белка на протяжении относительно длительного времени.
Людям с заболеваниями почек рекомендуется использовать диеты с ограниченным употреблением белка, так как это позволит замедлить неизбежное, казалось бы, ухудшение состояния (11,12). Отсутствие контроля за потреблением белка у пациентов с заболеваниями почек ускоряет (или, как минимум, не замедляет) процесс ухудшения их работы (3).
Нет никаких оснований считать, что нормальные объемы потребления белка, являющегося часть обычного рациона, могут быть вредными для печени здоровых крыс и людей. Однако, существуют данные предварительных исследований, согласно которым, очень большие количества белка после достаточно длительной голодовки (более 48 часов) могут привести к острой травме печени.
Когда наблюдается вредное влияние белка на печень?
Действующие стандарты лечения заболеваний печени (цирроз) рекомендуют уменьшать потребление белка, так как он является причиной накопления аммиака в крови (13,14), что вносит свой негативный вклад в развитие печеночной энцефалопатии (15).
Как минимум, на одной животной модели было показано, что повреждения печени развиваются при цикличном чередовании 5-дневных периодов достаточного потребления белка и периодов белкового дефицита (16). Сходный эффект наблюдался при потреблении пищи, содержащей 40-50% казеина, после 48-часового голодания (17). В последнем исследовании отмечается, что в группах, получавших пищу с 35%-ным и 50%-ным содержанием казеина наблюдались более высокие уровни аспартатаминотрансферазы (АСТ) и аланинаминотрансферазы (АЛТ) по сравнению с нижней границей объема потребляемого белка в контрольной группе. Это говорит об эффективной реакции организма на фоне синдрома возобновленного кормления (нарушения метаболизма после длительного периода недоедания) в целом и при его негативном побочном влиянии на ферменты печени (18,19). Повышение уровня ферментов печени в данном исследовании наблюдалось одновременно со снижением экспрессии (активности) цитопротекторного гена Hsp72, кодирующего белки теплового шока, и увеличением активности генов с-Fos и nur-77, которые активируются в ответ на повреждения.
Таким образом, в ходе исследований на животных были получены предварительные доказательства того, что повышенное потребление белка (35-50%) в момент возобновления кормления после 48-часового голодания может нанести вред печени. Более короткие периоды голодания не рассматривались.
И, наконец, афлатоксины (токсичные вещества, которые образуются в некоторых орехах и семенах), как известно, обладают более канцерогенным действием (вызывают рак) при диетах с повышенным содержанием белка (20) и не столь опасны на фоне рациона с пониженным содержанием белка (21,22,23). Это объясняется тем, что токсин биоактивируется ферментной системой цитохрома Р450, общая активность которой возрастает при увеличении в рационе дозы белка. Аналогичный феномен наблюдается для лекарств, метаболизируемых системой Р450: может потребоваться увеличение их дозировки на фоне рациона с повышенной дозой белка из-за увеличения скорости обмена веществ (24).
В приведенном выше исследовании само по себе употребление больших количеств белка не приводит к негативным побочным эффектам, так как при этом все-таки требуется пероральное введение афлатоксина, которого можно было бы избежать. Но, с другой стороны, упомянуть об этом все равно стоит.
По данной теме также было еще одно исследование 1974 года, которое показало, что рацион с 35%-ным содержанием казеина приводит к росту уровней АЛТ и АСТ у крыс (25). Но, кажется, результаты этого исследования были не воспроизведены.
Помимо вышеописанных ситуаций, не существует каких-либо негативных взаимодействий самого по себе белка на печень. То есть, вы можете без опасений есть белок, если у вас здоровая печень.
Аминокислоты – это кислоты, не так ли? Что насчет кислотности?
Теоретически можно доказать вред аминокислот за счет их избыточной кислотности. Но клинической проблемой это не является: их кислотность слишком мала, чтобы причинить какие-либо неприятности.
Минеральная плотность костной ткани (МПКТ)
Анализ крупного обзорного исследования не дает никакой связи между потреблением белка и риском переломов костей (показатель их здоровья). Исключением является ситуация, когда на фоне повышенной дозы белка в рационе общее потребление кальция падает ниже уровня 400 мг/1000 ккал ежедневно (хотя отношение рисков было довольно слабым и составило 1,51 при сравнении с самой высокой квартилью) (26). В других исследованиях сходной корреляции выявить не удалось, хотя логически этого следовало бы ожидать (27,28).
В ходе одного интервенционного исследования было показано, что потребление белка на самом деле положительно влияет на минеральную плотность костной ткани. Но данная взаимосвязь была выявлена лишь в случаях, когда контролировалось влияние сульфатов, полученных при окислении серосодержащих аминокислот (29).
Соевый белок, похоже, сам по себе обладает дополнительным защитным эффектом для костной ткани у женщин в постменопаузе, что может быть связано с содержанием в сое изофлавонов (30). Для получения дополнительной информации, пожалуйста, прочитайте наш список часто задаваемых вопросов об изофлавонах сои.
Почки могут резко увеличивать скорость клубочковой фильтрации, или скорость фильтрации крови. Они делают это в ответ на потребление белка (31). При некоторых заболеваниях данный компенсационный механизм не срабатывает, поэтому в таких случаях контроль за потреблением белка является частью терапии (32).
Кроме того, почки участвуют в регулировании кислотно-щелочного баланса в организме при помощи бикарбонатной буферной системы (33). Нарушение кислотно-щелочного баланса может привести к появлению патологических симптомов и развитию почечных осложнений.
Данными защитными способностями, по всей видимости, обладают здоровые почки, но при заболеваниях они начинают давать сбои.
Роль силовых тренировок
В одном из исследований крысы подвергались резкому воздействию значительных доз белка в рационе, в результате чего у них наблюдалось ухудшение работы почек. Но «тренировки с отягощениями» уменьшали у некоторых из них негативный эффект и оказывали защитные действие (8).
1. Poortmans JR, Dellalieux O Do regular high protein diets have potential health risks on kidney function in athletes . Int J Sport Nutr Exerc Metab. (2000)
2. Beasley JM, et al Higher biomarker-calibrated protein intake is not associated with impaired renal function in postmenopausal women . J Nutr. (2011)
3. Knight EL, et al The impact of protein intake on renal function decline in women with normal renal function or mild renal insufficiency . Ann Intern Med. (2003)
4. Brändle E, Sieberth HG, Hautmann RE Effect of chronic dietary protein intake on the renal function in healthy subjects . Eur J Clin Nutr. (1996)
5. King AJ, Levey AS Dietary protein and renal function . J Am Soc Nephrol. (1993)
6. Dietary protein intake and renal function
7. Wakefield AP, et al A diet with 35% of energy from protein leads to kidney damage in female Sprague-Dawley rats . Br J Nutr. (2011)
8. Aparicio VA, et al Effects of high-whey-protein intake and resistance training on renal, bone and metabolic parameters in rats . Br J Nutr. (2011)
9. Frank H, et al Effect of short-term high-protein compared with normal-protein diets on renal hemodynamics and associated variables in healthy young men . Am J Clin Nutr. (2009)
10. Wiegmann TB, et al Controlled changes in chronic dietary protein intake do not change glomerular filtration rate . Am J Kidney Dis. (1990)
11. Levey AS, et al Effects of dietary protein restriction on the progression of advanced renal disease in the Modification of Diet in Renal Disease Study . Am J Kidney Dis. (1996)
12. }
legno-board.ru - Сайт о саде, даче и комнатных растениях