Андреева, СД методы исследования печени

31

Особенность кровообращения плода характеризуется в наличии овального отверстия между предсердиями, венозного (аранциевого) протока, артериального (боталового) протока, пупочных артерий и вен. После рождения овальное отверстие зарастает, но у 20-30% телят оно может сохранятся. Артериальный (боталов) проток запустевает и превращается в артериальную связку. Венозный (аранциев) проток превращается в серповидную связку печени, пупочные артерии превращаются в пузырно-пупочные связки, а пупочная вена – в круглую связку печени.

2.2 Роль печени в обмене белков

Печень играет ключевую роль в обмене белков. В этом метаболизме данный орган выполняет следующие основные функции:

-синтез специфических белков плазмы; -образование мочевины и мочевой кислоты; -синтез холина и креатина;

-трансаминирование и дезаминирование аминокислот, что весьма важно для взаимных превращений аминокислот, а также для процесса глюконеогенеза и образования кетоновых тел.

Все альбумины плазмы, а также 75-90% -глобулинов и 50% -глобу- линов синтезируются гепатоцитами. Лишь небольшая часть -глобулинов продуцируется не гепатоцитами, а звездчатыми ретикулоэндотелиоцитами печени (клетками Купфера). Следует, однако, подчеркнуть, что в большинстве своём -глобулины образуются вне печени.

Печень является единственным органом, где синтезируются такие важные для организма белки, как протромбин, фибриноген, проконвертин и проакцелерин. Нарушение синтеза ряда белковых факторов системы свертывания крови при тяжелых заболеваниях печени может приводить к геморрагическому синдрому.

При заболеваниях печени определение фракционного состава белков плазмы (или сыворотки) крови нередко представляет интерес как в диагностическом, так и в прогностическом плане. Известно, что патологический процесс в гепатоцитах резко снижает их синтетические возможности, в результате содержание альбумина в плазме крови резко падает, что может привести к снижению онкотического давления плазмы крови, развитию отеков, а затем асцита.

Отмечено, что при циррозах печени, протекающих с явлениями асцита, содержание альбуминов в сыворотке крови на 20 % ниже, чем при циррозах без асцита.

При поражениях печени нарушается процесс дезаминирования аминокислот, что приводит к увеличению их концентрации в крови и моче. Так, если в норме содержание азота аминокислот в сыворотке крови состав-

32

ляет примерно 2,9-4,3 ммоль/л, то при тяжелых заболеваниях печени (атрофические процессы) эта величина возрастает до 21 ммоль/л, что обусловливает выраженную аминоацидурию. Дезаминирование аминокислот сопровождается образованием аммиака, являющегося клеточным ядом. Аммиак обезвреживается путем синтеза мочевины. Этот процесс имеет место почти исключительно в печени, мочевинообразование является одной из самых важных её функций (рис.24).

АММИАК

АММИАК

АММИАК

Рисунок 24 – Роль печени в обезвреживании аммиака (по Котарду Ж. П.)

При заболевании печени, когда количество АТФ в гепатоцитах уменьшено, синтез мочевины нарушается. Кроме дезаминирования, аминокислоты подвергаются в печени переаминированию. Процесс переаминирования (трансаминирования) не является специфическим для печени, он происходит и в других органах, но в печени интенсивность этих ферментативных реакций весьма значительна. В крови повышение активности трансаминаз (АЛТ - аланинаминотрансферазы, АСТ - аспартатаминотрансферазы) наблюдается при различных деструктивных изменениях, например при инфарктах миокарда и при гепатитах. С помощью этих ферментативных реакций можно судить о поражении указанных органов. При некротических изменениях в сердечной мышце в крови резко повышается активность АСТ, в то время как при гепатите отмечается возрастание активности АЛТ. Причем весьма важным является то, что определение активности трансаминаз позволяет обнаружить патологию печени ещё до момента появления желтушности.

Не менее ценным для органоспецифической энзимодиагностики пора-

33

жения печени имеют исследования изоферментного спектра лактатдегидрогеназы (ЛДГ) сыворотки крови: увеличение активности пятой фракции ЛДГ (ЛДГ-5) в изоэнзимном спектре с достоверностью свидетельствует о деструктивных процессах в печеночной ткани, а нарастание активности ЛДГ-1

– о повреждении миокарда. Но существуют различия и в субклеточном распределении изоферментов ЛДГ, которое зависит от специфичности функций органелл клетки. Так, митохондрии гепатоцитов, где происходят энергетические процессы в печени и высок уровень кислорода, богаты ЛДГ-1 и ЛДГ- 2, тогда как ЛДГ-4, ЛДГ-5 сосредоточены в цитоплазматической фракции гепатоцитов.

Большая часть мочевой кислоты также образуется в печени, где много фермента ксантиноксидазы, при участии которого оксипурины (гипоксантин и ксантин) превращаются в мочевую кислоту. Важна роль печени и в синтезе креатина. Синтезированный в печени креатин с током крови поступает в мышечную ткань; здесь креатин, фосфорилируясь, превращается в креатинфосфат, а последний далее преобразуется в креатинин.

Необходимо подчеркнуть роль метионина, способного участвовать в процессах переметилирования, в результате которых синтезируется холин. При поражении печеночной паренхимы количество АТФ в печеночных клетках резко снижается, и процессы переметилирования нарушаются. В этих случаях активирование метионина может быть в какой-то мере нормализовано введением витамина В12.

2.3 Роль печени в обмене липидов и липоидов

Ферментные системы печени участвуют в подавляющем большинстве реакций метаболизма липидов. Эти реакции обеспечивают течение таких процессов, как синтез жирных кислот, триглицеридов, фосфолипидов, холестерина (относящегося к липоидам) и его эфиров, а также липолиз триглицеридов, окисление жирных кислот, образование ацетоновых (кетоновых) тел, синтез плазменных липопротеидов. Со второй половины беременности жировая ткань плода начинает собственный синтез жирных кислот; он более интенсивен, чем у матери, и снижается после рождения, особенно в печени.

Внорме содержание нейтральных жиров в печени составляет 1,5- 2% от общей массы органа, но при различных патологических процессах оно может значительно увеличиваться. При выраженном ожирении содержание липидов может достигать 20 % от массы органа, а при жировом перерождении печени количество липидов в этом органе может составлять 50% от его сырой массы. При некоторых патологических процессах в печени возрастает содержание продуктов обмена жиров и липоидов.

Вэтих случаях речь может идти о жировой инфильтрации печени.

34

Одной из причин является нарушение синтеза фосфолипидов. Но синтез фосфолипидов, в частности фосфатидилхолина (лецитина), лимитируется синтезом азотистых оснований (для фосфатидилхолина это – холин), в составе которых находятся так называемые подвижные метильные группировки. При недостаточном их поступлении в печень синтез фосфолипидов из компонентов нейтрального жира становится либо невозможным, либо резко снижается, и нейтральный жир откладывается в печени. И это указывает на возможность развития жировой инфильтрации печени, которая может затем перейти в ее жировую дистрофию. Считается, что при недостатке в пище липотропных веществ, наряду с накоплением в печени нейтральных жиров, количество гликогена уменьшается. Наступает диффузный фиброз, ведущий к тяжелым функциональным расстройствам. На ранних стадиях заболевания, когда фиброз еще не развился, жировая инфильтрация может подвергнуться обратному развитию при достаточном поступлении в организм липотропных веществ.

Жировая инфильтрация печени (рис. 31,42) может быть вызвана усиленным транспортом жиров из жировых депо в печень в связи с энергетическими нуждами организма в тех случаях, когда организм не может получать энергию за счет распада углеводов. Такой механизм жировой инфильтрации имеет место при голодании. Этот же компенсаторный механизм действует при сахарном диабете и при некоторых других патологических процессах.

Кроме того, жировая инфильтрация печени может наблюдаться при усилении синтеза жиров из углеводов, что имеет место при избыточном содержании углеводов в пище.

Известно, что ферментные реакции синтеза триглицеридов в печени и в жировой ткани сходны. Синтезированные в печени триглицериды либо остаются в печени, либо секретируются в кровь в составе липопротеинов, главным образом липопротеинов очень низкой плотности (ЛПОНП). Секреция их происходит с определенной задержкой (1-3 ч), что, вероятно, соответствует времени, необходимому для образования липопротеинов.

Основным местом образования плазменных a-липопротеинов (липопротеинов высокой плотности - ЛПВП) и пре-b-липопротеинов (липопротеинов очень низкой плотности - ЛПОНП) является печень.

Синтезированные в печени триглицериды в норме выделяются в кровь и в составе липопротеинов очень низкой плотности (ЛПОНП) транспортируются в жировую ткань.

Основная масса b-липопротеинов (липопротеинов низкой плотностиЛПНП) образуется в плазме крови из ЛПОНП при действии липопротеинлипазы. В ходе этого процесса образуются сначала промежуточные короткоживущие липопротеины. Через стадию образования промежуточных липопротеинов формируются частицы, обедненные триглицеридами и обо-

35

гащенные холестерином, т. е. образуются ЛПНП.

При высоком содержании жирных кислот в плазме крови их поглощение печенью возрастает, усиливается синтез триглицеридов, а также окисление жирных кислот, что может привести к повышенному образованию кетоновых тел. Необходимо подчеркнуть, что кетоновые тела образуются в печени в ходе так называемого b-окси-b-метилглутарил-КоА пути. Из печени кетоновые тела током крови доставляются в ткани и органы (мышцы, почки, мозг и др.), где они быстро окисляются при участии соответствующих ферментов. В самой же ткани печени кетоновые тела не окисляются, т. е. в этом плане по сравнению с другими тканями печень является исключением.

Часть холестерина (липоида, относящегося к стеринам, или стеролам, т.е. стероидным спиртам) поступает в организм с пищей, но значительно большее количество его синтезируется в печени из ацетата. Биосинтез холестерина в печени подавляется экзогенным холестерином. Таким образом, биосинтез холестерина в печени регулируется по принципу отрицательной обратной связи. Чем больше холестерина поступает с пищей, тем меньше его синтезируется в печени, и наоборот.

Часть синтезированного в печени холестерина выделяется из организма вместе с желчью, другая часть участвует в образовании желчных кислот, а также используется в других органах для синтеза стероидных гормонов и других соединений.

Впечени холестерин может взаимодействовать с жирными кислотами

собразованием эфиров холестерина. Образовавшиеся в печени эфиры холестерина поступают в кровь, в которой содержится также определенное количество свободного холестерина.

Эстерификация холестерина в печени (как и гидролиз его эфиров) осуществляется при участии холестеролэстеразы. В печени синтезируется холестерол-лецитин-ацилтрансфераза (ХЛАТ), катализирующая эстерификацию холестерина в плазме крови. Необходимо отметить, что транспортируемый липопротеинами высокой плотности (ЛПВП) a-холестенин обладает антиатерогенными свойствами, в то время как пре-b-холестерин в составе липопротеинов очень низкой плотности (ЛПОНП) и особенно b-холестерин в составе липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) обладают выраженным атерогенным действием.

Определение холестерина в крови позволяет в известной мере судить о функции печени. При паренхиматозных поражениях печени синтетическая активность ее клеток ослаблена, и концентрация холестерина в крови снижается. Особенно понижена в этих случаях концентрация эфиров холестерина. При механических желтухах функция печеночных клеток нарушена незначительно (в неосложненных случаях), в то же время выделение холестерина с желчью резко снижено, что приводит к повыше-

36

нию содержания общего холестерина в крови.

Не только холестерин, но и другие вещества стероидной природы подвергаются определенным превращениям в печени. В частности, это относится к гормонам коры надпочечника и половым гормонам. Кортикостероиды и половые гормоны в печени переходят в 17-кетостероиды, которые выделяются с мочой. В печени под влиянием ароматазы возможно превращение андрогена тестостерона в эстрадиол. Повышенная активность указанного фермента, по-видимому, играет важную роль в «эстрогенизации», наблюдаемой при таких состояниях, как цирроз печени и ожирение. При тяжелых заболеваниях печени превращение стероидных гормонов в 17-кетостероиды может быть нарушено, количество последних в моче уменьшается, в то время как выделение неизмененных стероидных гормонов увеличивается. Повышение содержания в крови одного из стероидных гормонов - альдостерона - является одной из причин развития отеков при тяжелых нарушениях функций печени.

2.4 Роль печени в обмене углеводов

Печень является депо для полисахарида гликогена (до 7-8%). При тяжелых паренхиматозных поражениях количество гликогена в печеночных клетках резко снижается. И, наоборот, при различных типах гликогеновой болезни (гликогенозы) оно увеличивается, доходя до 20% и более от массы печени.

Основным итогом этого сложного регуляторного механизма является то, что за счет распада гликогена печени и мышц в крови появляется глюкоза - важнейшее питательное вещество для мозга. В нервных клетках глюкоза - основной источник энергии. Она поступает в ткани мозга пассивно по градиенту концентраций без участия каких-либо переносчиков, поэтому данный процесс не регулируется инсулином и чрезвычайно чувствителен к снижению концентрации глюкозы в крови.

Концентрация глюкозы в крови обычно составляет 4-5 мМ. Если она повышается на 20-30% (вследствие приема пищи, богатой углеводами, или выброса в кровь больших количеств адреналина и глюкагона), происходит секреция инсулина. Интересно, что в отсутствие инсулина печень может выбрасывать глюкозу в кровь даже тогда, когда её концентрация в крови составляет 10-20 мМ, а в присутствии инсулина печень начинает поглощать глюкозу из крови, и этот процесс может продолжаться даже тогда, когда концентрация глюкозы в крови снизится до 3 мМ.

Параллельно с активацией транспорта глюкозы инсулин подавляет синтез ключевых ферментов глюконеогенеза (фосфатпируваткарбоксикиназы и фруктозо-1,6-дифосфатазы), снижает концетрацию ц-АМФ в печени, тем самым инактивируя фосфорилазу и триглицеридлипазу, но стимулируя гликогенсинтетазу и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу, продуцирующую

37

НАДФН - кофермент синтеза жирных кислот и глицерофосфата. В результате этого в печени начинается активный синтез гликогена и триглицеридов - создается запас высококалорийных и легкомобилизуемых питательных веществ.

Инсулин обеспечивает также поступление глюкозы, аминокислот и минеральных веществ в жировую ткань и тем самым активирует в ней липогенез, а, действуя подобным образом на мышечную ткань, стимулирует в ней гликогенез.

Рассмотренные процессы включаются или выключаются путем изменения концентрации глюкозы в крови, они служат поддержанию этой концентрации на постоянном уровне. Однако метаболизм и перераспределение сахаров в организме может контролироваться также высшими отделами ЦНС. Это осуществляется через те же эндокринные механизмы регуляции, но служит иной задаче - экстренной мобилизации всех энергетических ресурсов, что, по-видимому, имеет большое значение для животного, например при подготовке к нападению или бегству. Эту последовательность нейроэндокринных процессов обычно называют реакцией стресса. Факторы стресса (страх, боль, повышенная или пониженная температура, изменение давления, яды, инфекция и т. д.) через нервные волокна активируют две ткани - мозговое вещество надпочечников, в результате чего секретируется адреналин, и гипоталамус, который через систему кортиколиберин-АКТГ стимулирует синтез и секрецию из коры надпочечников глюкокортикоидов. Стоит отметить, что данные гормоны стимулируют также синтез и секрецию друг друга, как бы всегда стремясь работать в паре. Так, например, катехоламины усиливают секрецию кортиколиберина, а глюкокортикоиды не только усиливают эффекты катехоламинов, но и индуцируют образование в мозговом веществе надпочечников метилазы, превращающей норадреналин в адреналин.

Эффекты этих гормонов не ограничиваются поддержанием концентрации сахара в крови на постоянном уровне. Адреналин, например, сужает кровеносные сосуды кожи и почек, но расширяет сосуды мозга и мышц, облегчая тем самым их снабжение кислородом и питательными веществами. Однако основная функция катехоламинов и глюкокортикоидов сводится к ускорению катаболических процессов (глюкокортикоиды вызывают анаболический эффект только в печени). Поэтому данные гормоны могут мобилизовать организм лишь на короткое время, а при длительном действии (или при высоких концентрациях) приводят к его ослаблению, что, в частности, может выражаться в появлении язв в желудке и кишечнике, ослаблении защиты от воспалительных процессов и т. п.

Процессы катаболизма и анаболизма тесно связаны также с поддержанием постоянной температуры тела. Основным источником тепла в организме теплокровного животного являются метаболические процессы. Их

38

КПД равен лишь 30-40%, из чего следует, что большая часть энергии химических связей превращается в тепло. При охлаждении организма происходит разобщение окисления с фосфорилированием, и вся энергия окислительных реакций превращается в тепло. В этом разобщении участвуют, вероятно, свободные жирные кислоты, которые повышают протонную проводимость митохондриальной мембраны. Процессы образования свободных жирных кислот стимулируются под действием целого ряда гормонов (прежде всего тех, которые повышают концентрацию ц-АМФ в клетке), поэтому представляется вероятным, что КПД окислительного фосфорилирования, а следовательно, и количество тепла, выделяющегося при этом находится под контролем нейроэндокринной системы.

2.5 Роль печени в пигментном обмене

Печень вырабатывает желчь и выделяет ее в двенадцатиперстную кишку. Желчь принимает участие в процессах пищеварения: является киназой для пищеварительных ферментов, эмульгирует жиры, подготавливая их для действия липазы, нейтрализует кислое содержимое желудка, поступающее в кишечник, стимулирует перистальтику, обладает бактерицидным действием, предотвращая развитие гнилостных процессов в кишечнике.

Процесс образования билирубина начинается с распада эритроцитов. Срок жизни эритроцитов составляет 100-120 дней. Эритроциты разрушаются в селезенке или ретикуло-эндотелиальной системе. При этом гемоглобин расщепляется на глобин, железосодержащий гемосидерин и не содержащий железа гематоидин.

Рисунок 25 - Схема билирубинового обмена у здоровых животных (по Котарду Ж.П.)

39

Глобин распадается на аминокислоты и снова идет на построение белков организма. Железо подвергается окислению и снова используется организмом в виде ферритина. Гематоидин (порфириновое кольцо) превращается через стадию биливердина в свободный билирубин. Свободный билирубин захватывается альбуминами крови. В крови здоровых животных имеется небольшое количество свободного (непрямого) билирубина. Свободный билирубин (токсичное вещество) совершенно не растворим в воде, он поступает в печень, где в клетках Купфера освобождается от транспортных белков и затем в гепатоцитах под влиянием фермента глюкуронилтрансферазы переходит в билирубин - глюкуроновую кислоту, то есть связанный билирубин (прямой).

В отличие от свободного билирубина эта кислота растворима в воде. Связанный билирубин состоит на 80% из билирубина диглюкуронида (связан с двумя молекулами глюкуроновой кислоты) и на 20% - билирубина моноглюкуронида (связан с одной молекулой глюкуроновой кислоты).

Из печёночных клеток связанный билирубин поступает в желчные протоки и в норме у здоровых животных весь связанный билирубин поступает с желчью в кишечник. Поступая в составе желчи в кишечник, связанный билирубин подвергается изменениям под действием микрофлоры тонкого отдела и превращается в уробилиноген. Большая его часть превращается в толстом отделе под действием микробных ферментов в стеркобилиноген, а в прямой кишке окисляется до стеркобилина (пигмент кала). Меньшая часть уробилиногена всасывается в тонком кишечнике и по кишечным сосудам поступает обратно в печень по воротной вене, где и задерживается на 90-95% и используется для превращения в связанный билирубин, остальная часть 5-10% уробилина поступает из печени в кровь и выводится через почки (рис. 25). Окисляясь, уробилиноген превращается в уробилин, который окрашивает мочу в желтый цвет. Нарушения процесса образования и выделения желчи приводит к появлению синдрома желтух.

2.6 Роль печени в обезвреживании токсических продуктов (барьерная функция)

Клетки Купфера подобно амебам захватывают чужеродные бактерии и переваривают их, а гепатоциты при достаточном содержании гликогена способны разрушать микробные токсины. Микроорганизмы в печени подвергаются фагоцитозу, то есть «съедаются» специализированными клетками. Печеночные клетки обезвреживают все токсические для организма вещества. Слизистая оболочка печеночных сосудов и специальные клетки всасывают и расщепляют ядовитые вещества, поступающие с кровью и лимфой. В печень с кровью и лимфой поступают не только чужеродные молекулы, но и погибшие микробы, бактерии, вирусы, простейшие (лямблии, хламидии, гард-

40

нереллы, описторхисы, трихомонады), а также паразиты, такие как аскариды, эхинококки, разрушенные клетки тканей и клетки крови.

Также печень принимает участие в расщеплении многих гормонов: тироксина, альдостерона, антидиуретического гормона, инсулина и других. Печень играет важную роль в поддержании гормонального баланса организма, благодаря ее участию в обмене гормонов.

Если печень не может превратить токсичное вещество в полностью нетоксичное, она делает его менее токсичным. Например, токсичный аммиак превращается в печени в нетоксичную мочевину (карбамид). Чаще всего печень обезвреживает токсичные соединения за счет образования с ними парных соединений с глюкуроновой и серной кислотой, глицином, таурином, цистеином и др. Так обезвреживаются высокотоксичные фенолы, нейтрализуются стероиды и другие вещества. Большую роль в обезвреживании играют окислительные и восстановительные процессы, ацетилирование, метилирование (поэтому для печени так полезны витамины, содержащие свободные метильные радикалы-СН3), гидролиз и др. Для выполнения печенью своей дезинтоксикационной функции необходимо достаточное энергетическое обеспечение, а для этого, в свою очередь, необходимо достаточное содержание в ней гликогена и присутствие достаточного количества АТФ.

2.7 Печень как депо витаминов и минеральных веществ (депонирующая функция)

Печень чрезвычайно богата различными витаминами, особенно это касается витаминов А, каротина, С, РР, В12, пантотеновой кислоты, в меньшей степени – витаминов В6, Е и В2. Важнейшую роль играет печень в образовании метаболита витамина D3 – его транспортной формы 25-гидрокси- холекальциферола (25-ОН-D3). Все жирорастворимые витамины всасываются в стенке кишечника только в присутствии желчных кислот, выделяемых печенью.

Разнообразен и минеральный состав печени. В ней содержатся Nа, К, Са, Mg и ряд микроэлементов: Fe, Zn, Cu, Mn, Аs и др. Количество железа, меди, марганца и мышьяка превышает содержание этих элементов в других органах. При ряде патологических процессов содержание отдельных элементов может значительно изменяться.

Важным фактором гомеостаза является также водно-солевой баланс организма. От концентрации солей зависит потенциал на мембране, активность многих ферментов, функциональное состояние хроматина и рибосом. Вода, в свою очередь, не только служит растворителем, но и участвует в поддержании определенной структуры биополимеров, определяет давление крови и лимфы в сосудах, участвует во многих химических реакциях, протекающих в клетке. Около 70% массы печени составляет вода, содержание которой подвержено значительным колебаниям как в норме, так и осо-