Биохимические исследования при заболеваниях печени.
Печень играет важную роль в обмене белков, углеводов, липидов. Клетки печени метаболизируют, детоксицируют и экскретируют экзо- и эндогенные вещества.
Функции печени многообразны:
- метаболические (регулирует обмен белков и аминокислот, липидов, углеводов и биологически активных веществ (гормонов, витаминов), микроэлементов.
- депонирующие (в печени происходит накопление углеводов, белков, жиров, гормонов, витаминов и минеральных веществ).
- секреторные (образование желчи, которая является важным путем удаления из плазмы ряда веществ, преобразованных в печени, и участвует в пищеварении, эмульгируя жиры ).
- детоксикационные (биологический фильтр печени - печеночные макрофаги - клетки Купфера образуют мало ядовитые эфирносерные кислоты, которые выводятся затем в кишечник)
- выделительные (токсичные соединения индол, скатол, тирамин соединяются в печени с серной и глюкуроновой кислотами
- гомеостатические (печень участвует в регуляции метаболического, антигенного гомеостаза организма)
Многообразие функций печени находит отражение в обилии лабораторных исследований, предложенных для оценки функционального состояния этого органа. печень обладает высокой регенерирующей способностью, позволяющую ей длительное время компенсировать патологический процесс. В печени находятся различные ферментные белки. Наряду с ферментами, имеющимися и в других органах, печень содержит ферменты, присущие только ей.
РОЛЬ ПЕЧЕНИ В ОБМЕНЕ БЕЛКОВ
Печень играет ключевую роль в обмене белков:
- синтез специфических белков плазмы: альбумин, протромбин, фибриноген, проконвертин и проакцелерин;
- образование мочевины и мочевой кислоты;
- синтез холина и креатина;
- трансаминирование и дезаминирование аминокислот.
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. Дезаминирование аминокислот сопровождается образованием аммиака, являющегося клеточным ядом. Последний обезвреживается путем синтеза мочевины. Этот процесс имеет место почти исключительно в печени; мочевинообразование является одной из самых важных её функций.
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. При некротических изменениях в сердечной мышце в крови резко повышается активность АСТ, в то время как при гепатите отмечается возрастание активности АЛТ. 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. Причем весьма важным является то, что определение активности трансаминаз позволяет обнаружить патологию печени ещё в дожелтушный период.
РОЛЬ ПЕЧЕНИ В ОБМЕНЕ ЛИПИДОВ.
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.
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) и транспортируются в жировую ткань.
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.
Болезни печени сопровождаются рядом лабораторных синдромов: цитолитический синдром, мезенхимально-воспалительный синдром, холестатический синдром, синдром малой печеночно-клеточной недостаточности, Обычно в каждом конкретном случае заболевания имеет место сочетание нескольких биохимических синдромов.
Синдром нарушения целостности гепатоцитов (синдром цитолиза или цитолитический синдром).
Характеризуется повышением в плазме крови активности индикаторных ферментов — АсАТ, АлАТ, ЛДГ и ее изоферментов — ЛДГ4 и ЛДГ3; специфических печеночных ферментов: фруктозо-1-фосфатальдолазы, сорбитдегидрогеназы, а также концентрации ферритина, сывороточного железа, витамина В12 и билирубина главным образом за счет повышения прямой фракции.
В оценке степени выраженности патологического процесса основное значение придается активности АлАТ и АсАТ. Повышение их уровня в сыворотке крови менее чем в 5 раз по сравнению с верхней границей нормы рассматривается как умеренная, от 5 до 10 раз — как средняя степень и свыше 10 раз — как высокая степень выраженности. Морфологической основой этого синдрома являются гидропическая и ацидофильная дистрофия и некроз гепатоцитов с повреждением и повышением проницаемости клеточных мембран. Синдром холестаза (экскреторно-билиарный синдром, холестатический синдром - нарушение экскреторной функции печени). Сопровождается повышением уровня в сыворотке крови ЩФ, ЛАП, ГГТФ, холестерина, Р-липопротеинов, конъюгированной фракции билирубина, желчных кислот, фосфолипидов, снижается экскреция бромсульфалеина (вофавердина) и радиофармакологических препаратов. Морфологической основой внутриклеточного холестаза являются ультраструктурные изменения гепатоцита — гиперплазия гладкой цитоплазматической сети, изменения билиарного полюса гепатоцита, накопление компонентов желчи в гепатоците, которые нередко сочетаются с цитолизом гепатоцитов. При внутрипеченочном холестазе выявляют накопление желчи в желчных ходах, а при внепеченочном — расширение междольковых желчных протоков.
Синдром печеночно-клеточной недостаточности (синдром синтетической недостаточности).
Проявляется уменьшением содержания в сыворотке крови общего белка и особенно альбумина, трансферрина, холестерина, II, V, VII факторов свертывания крови, холинэстеразы, альфа-липопротеинов, но в то же время повышением билирубина за счет неконъюгированной фракции. Морфологическим субстратом синдрома являются выраженные дистрофические изменения гепатоцитов и/или значительное уменьшение функционирующей паренхимы печени вследствие ее некротических изменений.
Нарушенная функция гепатоцитов может приводить к нарушению синтеза альбумина, что наблюдается при хронических заболеваниях печени. Наиболее выраженные гипоальбуминемии выявляются при портальном циррозе, жировой дистрофии печени.
Мезенхимально-воспалительный синдром.
Характеризуется гипергаммаглобулинемией, увеличением СОЭ, появлением в крови продуктов деградации соединительной ткани (С-реактивный белок, серомукоид и др.). При морфологических исследованиях печени характерна активация и пролиферация лимфоидных и ретикулогистиоцитарных клеток, усиление фиброгенеза, формирование активных септ с некрозами гепатоцитов, внутрипеченочная миграция лейкоцитов, васкулиты.
Синдром цитолиза (цитолитический синдром или синдром нарушения целостности гепатоцитов) |
↑ АсАТ, АлАТ, ЛДГ и ее изоферментов — ЛДГ4 и ЛДГ3, фруктозо-1-фосфатальдолазы, сорбитдегидрогеназы, а концентрации ферритина, сывороточного железа, витамина В12 и билирубина за счет повышения прямой фракции |
Синдром холестаза (экскреторно-билиарный синдром, холестатический синдром |
↑ ЩФ, ЛАП, ГГТФ, холестерина, Р-липопротеинов, конъюгированной фракции билирубина, желчных кислот, фосфолипидов |
Синдром печеночно-клеточной недостаточности (синдром синтетической недостаточности) |
↓ общего белка (особенно альбумина), трансферрина, холестерина, II, V, VII факторов свертывания крови, холинэстеразы, альфа-липопротеинов ↑ билирубина за счет неконъюгированнойфракции |
Мезенхимально-воспалительный синдром |
↑ СОЭ, появление в крови С-реактивного белка, ревматоидного фактора, антител к субклеточным фракциям гепатоцита, антимитохондриальных и антиядерных антител, изменение количества и функциональной активности Т- и В-лимфоцитов, повышение уровня иммуноглобулинов. |
При любом поражении печени может развится желтуха, которая зачастую является первым симптомом болезни печени.
Желтуха представляет собой желтое неестественное окрашивание кожи или склер. Это связано с присутствием в плазме билирубина в концентрациях, превышающих 40 мкмоль/л. В норме концентрация билирубина в плазме менее 22 мкмоль/л.
Жёлчные пигменты — продукты распада гемоглобина и других производных порфирина, экскретируемые с желчью, мочой, калом. Основная их масса образуется в процессе катаболизма гемоглобина при распаде эритроцитов в клетках системы мононуклеарных фагоцитов. Желчные пигменты представляют собой соединения, содержащие 4 пиррольные группы, соединенные одноуглеродными мостиками в открытую, незамкнутую цепь (в отличие от замкнутой структуры гема). В результате разрыва a-метинового мостика в геме гемоглобина образуется вердоглобин (холеглобин) — железосодержащее порфириновое соединение с открытой пиррольной структурой, окрашенное в зеленый цвет. После отщепления от молекулы вердоглобина белка глобина и железа образуется зеленый желчный пигмент биливердин. Альтернативный путь образования биливердина заключается в отщеплении белковой части от молекулы гемоглобина, образовании железопорфиринового пигмента гематина и окисления гематина с разрывом метинового мостика и утратой железа. В клетках системы мононуклеарных фагоцитов биливердин восстанавливается до билирубина, который с кровью поступает в печень. Небольшое количество билирубина образуется в клетках системы мононуклеарных фагоцитов из гема, не использованного для синтеза гемоглобина, из гема, образующегося в печени при катаболизме других гемсодержащих белков (миоглобина, цитохромов и др.), или из гемоглобина, обновляющегося в процессе созревания эритроцитов. Билирубин — основной и наиболее диагностически ценный желчный пигмент, обнаруживаемый в желчи человека. Биливердин присутствует в желчи в следовых количествах (общее содержание Ж. п. в желчи составляет 15—20% ее сухой массы). В печени билирубин формирует парные соединения, или конъюгаты, главным образом с глюкуроновой кислотой (альдегидкарбоновойуроновой кислотой — производным глюкозы) и в меньшей степени — с серной кислотой.
Ежедневно образуется около 300 мг билирубина.
Билирубин слаборастворим в воде, в плазме билирубин первично появляется в неконъюгированной форме, связанный с альбумином (непрямой, свободный билирубин). Неконъюгированный билирубин не может проникнуть через почечный барьер. В печени происходит переход билирубина от альбумина на синусоидальную поверхность гепатоцитов. В клетках печени непрямой билирубин подвергается энзиматической конъюгации с глюкуроновой кислотой и превращается в билирубинмоно- и билирубиндиглюкоронид (конъюгированный, прямой, связанный билирубин).
Дальнейший метаболизм билирубина связан с поступлением его в желчные пути и кишечник. В нижних отделах желчевыводящих путей и кишечнике под воздействием микробной флоры происходит постепенное восстановление связанного билирубина до уробилиногена. Часть уробилиногена (мезобилиноген) всасывается в кишечнике и по системе воротной вены вновь попадает в печень, где в норме происходит практически полное его разрушение. Другая часть уробилиногена (стеркобилиноген) всасывается в кровь в геморроидальных венах, попадая в общий кровоток и выделяясь почками с мочой в незначительных количествах в виде уробилина, который часто не выявляется клиническими лабораторными методами. Наконец, третья часть уробилиногена превращается в стеркобилин и выделяется с калом, обусловливая его характерную темно-коричневую окраску.
Имеются 3 основные причины повышения уровня билирубина в крови:
Скорость синтеза билирубина повышена и превышает выделительную способность печени (гемолитическая, надпеченочная желтуха).
Угнетение конъюгационных и/или выделительных механизмов в печени – снижается способность печени метаболизировать синтезируемый в нормальных количествах билирубин (печеночная, гепатоцеллюлярная желтуха).
Обструкция билиарной системы, препятствующая оттоку желчи (холестатическая, подпеченочная, механическая, обструкционная желтуха).