Глава 5. Обмен веществ в печени

Печень – самая крупная железа пищеварительного тракта. У взрослого человека ее масса составляет около 1500 г. Около 70% от массы печени составляет вода, более половины сухого остатка приходится на долю белков, из которых 90% – глобулины. В печени человека содержится 150-200 г гликогена, липиды составляют около 5% от ее массы.

Печень обладает уникальной системой кровоснабжения (к ней приносится артериальная и венозная кровь), что дает возможность образованию анатомических связей с другими органами и тканями. Печень принимает, преобразует и распределяет вещества в организме, которые приносятся кровью по воротной вене из пищеварительного тракта и продукты обмена веществ из органов и тканей организма по печеночной артерии. В печени эти вещества подвергаются химическим превращениям и в виде промежуточных или конечных метаболитов поступают в кровь и разносятся в органы и ткани, где используются для обеспечения необходимых условий жизнедеятельности.

Паренхиматозные клетки печени – гепатоциты – содержат практически все органеллы со специфическими для них ферментными системами, осуществляющими синтез нуклеопротеинов (в ядре), окисление жирных кислот, пирувата, аминокислот, ацетил-КоА, окислительное фосфорилирование, синтез кетоновых тел (в митохондриях), образование гликопротеинов и гликозаминогликанов (в комплексе Гольджи), инактивацию ксенобиотиков и лекарственных веществ (в микросомах, ЭПР), синтез структурных белков и белков крови (на рибосомах) и пр. В связи с этим в организме человека печень выполняет многие функции:

1. Метаболическая – участвует в метаболизме белков, углеводов, липидов, а также биологически активных соединений, обеспечивая их синтез и распад.

2. Внешнесекреторная (желчеобразующая) – желчь и некоторые ее компоненты синтезируются в печени.

3. Экскреторная – осуществляется за счет выделения токсических соединений (лекарственных веществ, конечных продуктов распада гормонов, билирубина и др.) вместе с желчью.

4. Гемостатическая и гомеостатическая – в печени синтезируются большинство белков свертывания крови, а также других белков и пептидов крови (например, альбуминов, ангиотензиногена и др.), которые принимают участие в поддержании онкотического давления, водно-электролитного и кислотно-основного баланса, артериального давления.

5. Депонирующая – в печени как запасаются, так и подвергаются метаболизму витамины А, РР, В₁₂, D, К, происходит обмен микроэлементов и их соединений (ионов меди, цинка, марганца, молибдена, железа, ферритина и гемосидерина).

6. Барьерная и антитоксическая – инактивация инфекционных и неинфекционных патогенных факторов, а также различных токсических химических соединений экзогенного или эндогенного происхождения происходит в печени.

Таким образом, печень занимает ключевую роль в процессах интеграции и регуляции практически всех видов обмена веществ и обеспечивает постоянство содержания многих жизненно важных компонентов крови.

5.1. Роль печени в белковом обмене

Печень играет важную роль в поддержании постоянства количества белков и аминокислот плазмы крови. Очень большая часть аминокислот, поступающих из пищеварительного тракта и поглощаемых гепатоцитами из системного кровотока, используются для синтеза белков плазмы крови, а также частично структурных и ферментных белков печени, других органов и тканей. Печень обладает способностью сорбировать из кровотока аминокислоты, подвергать их дезаминированию и трансаминированию и использовать в процессе синтеза различных белков. В печени синтезируются все альбумины крови, значительная часть α-глобулинов (до 90%) и β-глобулинов (около 50%). В печени образуется большинство факторов свертывания крови: I (фибриноген), II (протромбин), V (проакцелерин), VII (проконвертин), VIII (антигемофильный глобулина А), (IX (антигемофильный глобулин В), X (фактор Стюарта), что обеспечивает участие печени в регуляции коагуляционного гемостаза.

В печени синтезируются такие вещества как креатин, холин, а также постоянно секретируется и выделяется в кровь глутатион, откуда он поступает ко всем тканям. Глутатион принимает участие в синтезе белков и нуклеиновых кислот, поддерживает функции мембран, выполняет защитную и коферментную функции.

В печени осуществляются все этапы расщепления тканевых и сывороточных белков до низкомолекулярных соединений, что происходит, главным образом, за счет процессов непрямого дезаминирования аминокислот при участии системы α- кетоглутаровая кислота – глутаминовая кислота с образованием конечных продуктов дезаминирования: аммиака, воды и кетокислот. Необходимо отметить, что конечные этапы катаболических изменений белков в печени одновременно отражают и ее антитоксическую функцию, т. к. образованный при дезаминировании аммиак обезвреживается в орнитиновом цикле синтеза мочевины. Дезаминирование аминокислот, осуществляемое в гепатоцитах, тесно связано с трансаминированием аминокислот, что в печени в условиях нормы обеспечивает сбалансированное соотношение белков, жиров и углеводов за счет участия безазотистого остатка в процессах глюконеогенеза и кетогенеза. Важна роль печени в расщеплении нуклеопротеинов до аминокислот, пиримидиновых и пуриновых оснований, которые разрушаются здесь до конечных продуктов, превращаясь в мочевую кислоту (пурины), выделяемую затем почками.

Существенна роль печени и в обмене билирубина, который является конечным продуктом метаболизма гема – составной части гемопротеинов. В организме в клетках ретикуло-эндотелиальной системы постоянно происходят процессы разрушения эритроцитов, что сопровождается распадом гемоглобина до билирубина (неконьюгированного), который является токсичным. Неконьюгированный билирубин секретируется в кровь, где связывается с альбуминами плазмы и с током крови достигает печени, где и обезвреживается. В печени после связывания комплекса альбумин-неконъюгированный билирубин рецепторными белками на поверхности гепатоцита осуществляется его транспорт внутрь клетки. Затем этот комплекс поступает в эндоплазматическую сеть гепатоцита, после чего происходит связывание молекулы билирубина через остатки пропионовой кислоты с двумя молекулами глюкуроновой кислоты при участии фермента УДФ-глюкуронилтрансферазы (Рис. 29)

Рис.29. Образование билирубиндиглюкуронида [15].

Далее конъюгированный билирубин выводится через апикальную мембрану гепатоцита в желчные капилляры и затем во внепеченочные желчные ходы. Конъюгированный билирубин в составе желчи поступает в кишечник, где от него сначала отщепляется глюкуроновая кислота, а затем под действием ферментов бактерий он превращается в мезобилиноген (уробилиноген), незначительное количество которого поступает в кровь и затем в печень, где разрушается до моно- и ди- и трипирролов. Поэтому в норме в крови мезобилиноген отсутствует. Основная часть уробилиногена поступает в толстый кишечник и превращается в конечный продукт стеркобилиноген и выводится с калом, небольшая его часть (5%) экскретируется почками.

Одной из ведущих функций печени в белковом обмене является ее участие в обеспечении синтеза белков-ферментов. Одни из них остаются в самих гепатоцитах, обеспечивая их метаболизм или катализируя специфические реакции (некоторые из них органоспецифичные и индикаторные – орнитинкарбамоилтрансфераза, аргиназа, фосфофруктоальдолаза, гистидаза, ЛДГ₅, γ-глутамилтрансфераза, АлАт, АсАт), другие выделяются в кровь (секреторные – холинэстераза, факторы свертывания крови), третьи – в желчь (экскреторные – щелочная фосфатаза, лейцинаминопептидаза).

Определение активности печеночных ферментов, мочевины, мочевой кислоты, аминокислот, билирубина в крови являются значимыми диагностическими тестами, позволяющими выявлять повреждение и нарушение различных функций печени.