Роль печени в пищеварении и обмене веществ

 

 

Министерство сельского  хозяйства Российской Федерации

Кафедра анатомии и физиологии

 

 

 

 

 

Реферат

По физиологии  на тему: «Роль печени в пищеварении и  обмене веществ»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Учебный городок 2012

Печень (лат. hepar) — жизненно важный непарный внутренний орган позвоночных животных, в том числе и человека, находящийся в брюшной полости (полости живота) и выполняющий большое количество различных физиологических функций.

 

Печень: углеводный обмен и его нарушения

Участие печени в поддержании  концентрации глюкозы в крови  определяется тем, что в ней протекают  процессы гликогенеза, гликогенолиза, гликолиза и глюконеогенеза. Эти процессы регулируются многими гормонами, в том числе инсулином , глюкагоном , СТГ , глюкокортикоидами и катехоламинами . Поступающая в кровь глюкоза быстро захватывается печенью. Считают, что это обусловлено исключительно высокой чувствительностью гепатоцитов к инсулину (хотя есть данные, заставляющие усомниться в важности этого механизма). При голодании снижается уровень инсулина, и повышаются уровни глюкагона и кортизола. В ответ на это в печени усиливаются гликогенолиз и глюконеогенез . Для глюконеогенеза необходимы аминокислоты, особенно аланин , которые образуются при распаде мышечных белков. Напротив, после приема пищи аланин, и разветвленные аминокислоты поступают из печени в мышцы, где участвуют в синтезе белков. Этот глюкозо-аланиновый цикл регулируется изменениями сывороточных концентраций инсулина, глюкагона и кортизола.

Предполагалось, что после  приема пищи гликоген и жирные кислоты  синтезируются прямо из глюкозы. Однако на самом деле эти превращения происходят непрямым путем с участием трикарбоновых метаболитов глюкозы (например, лактата ) или других субстратов глюконеогенеза , таких, как фруктоза и аланин .

При циррозе печени часто  изменяется уровень глюкозы в крови. Обычно наблюдаются гипергликемия и нарушение толерантности к глюкозе . При этом активность инсулина в крови нормальна или повышена (за исключением гемохроматоза ); следовательно, нарушение толерантности к глюкозе обусловлено инсулинорезистентностью. Ее причиной может быть снижение числа функционирующих гепатоцитов.

Есть также данные, что  при циррозе печени наблюдается  рецепторная и пострецепторная  инсулинорезистентность гепатоцитов. Кроме того, при портокавальном шунтировании уменьшается печеночная элиминация инсулина и глюкагона, поэтому концентрация этих гормонов повышается. Однако при  гемохроматозе уровень инсулина может снижаться (вплоть до развития сахарного диабета) из-за отложения железа в поджелудочной железе. При циррозе способность печени использовать лактат в реакциях глюконеогенеза снижается, в результате его концентрация в крови может возрасти.

Хотя гипогликемия наиболее часто возникает при молниеносном гепатите, она может развиться и на конечных стадиях цирроза печени - вследствие снижения запаса гликогена в печени, уменьшения реакции гепатоцитов на глюкагон, понижения способности печени синтезировать гликоген из-за обширного разрушения клеток. Это усугубляется тем, что количество гликогена в печени даже в норме ограничено (около 70 г), организму же необходимо постоянное поступление глюкозы (около 150 г/сут). Поэтому запасы гликогена в печени истощаются очень быстро (в норме - уже после первого дня голодания).

 
Печень: белковый обмен и его нарушения

Печень: обмен  белков: общие сведения. Печень играет важную роль в обмене белков. Наибольшее количество белка синтезируется в мышцах, однако в пересчете на 1 г массы в печени их производится больше. Здесь образуются не только собственные белки гепатоцитов, но и большое количество секретируемых белков, необходимых для нужд организма в целом. К наиболее важным из них относится альбумин, синтез которого составляет 25% от общего образования белков в печени и 50% - от количества секретируемых белков.

Ежедневно образуется около 12 г альбумина. Его Т1/2 равен 17-20 сут. В зависимости от потребностей организма альбумин синтезируется в 10-60% гепатоцитов. Около 60% альбумина покидает сосудистое русло, однако оставшиеся 40% составляют наибольшую фракцию белков плазмы.

Альбумин играет важную роль в поддержании онкотического  давления крови. Кроме того, он необходим  для связывания и транспортировки  многих веществ, в том числе некоторых  гормонов, жирных кислот, микроэлементов, триптофана, билирубина, многих эндогенных и экзогенных органических анионов. Однако при редком врожденном нарушении - анальбуминемии не возникает тяжелых физиологических изменений, кроме избыточного накопления жидкости в тканях.

По-видимому, другие белки  плазмы также могут связывать  и переносить различные вещества; кроме того, многие гидрофильные вещества могут переноситься в свободном  состоянии.

Механизмы синтеза секретируемых  белков, особенно альбумина, хорошо известны. Трансляция мРНК происходит на полирибосомах шероховатого эндоплазматического ретикулума (напротив, внутриклеточные белки, такие, как ферритин, синтезируются в основном на свободных полирибосомах). При синтезе альбумина, как и других секретируемых белков, сначала образуются предшественники большего размера. Препроальбумин содержит на N-конце так называемый сигнальный пептид из 24 аминокислот. Он необходим для того, чтобы препроальбумин распознавался системой транспорта белков в мембране эндоплазматического ретикулума и направлялся в его полость для процессинга и последующей секреции (а не использовался внутри клетки и не разрушался). При процессинге сигнальный пептид отщепляется в 2 этапа, причем первый происходит еще до окончания трансляции (при этом образуется проальбумин). После завершения синтеза и процессинга молекула альбумина переносится в аппарат Гольджи, откуда транспортируется на поверхность гепатоцита. В этом процессе участвуют микрофиламенты и микротрубочки, однако сам механизм переноса неизвестен.

Вновь синтезированный альбумин может остаться в пространстве Диссе, однако большая часть его, как и других секретируемых белков, поступает в кровь. Неизвестно, где происходит распад альбумина.

Синтез альбумина регулируется рядом факторов, в том числе  скоростью транскрипции мРНК и доступностью тРНК. Процесс трансляции зависит  от факторов, влияющих на инициацию, элонгацию  и высвобождение белка, а также  от наличия АТФ, ГТФ и ионов магния. Синтез альбумина зависит также от поступления предшественников аминокислот, особенно триптофана - самой редкой из незаменимых аминокислот . У больных с крупным карциноидом синтез альбумина может резко понизиться, так как клетки опухоли используют триптофан для синтеза серотонина .

При понижении онкотического  давления плазмы синтез альбумина увеличивается.

Наконец, на метаболизм белков в печени влияют такие гормоны, как  глюкагон и инсулин.

В печени образуются и другие секретируемые белки. Синтез и процессинг большинства из них происходит так  же, как и альбумина. Многие белки в шероховатом эндоплазматическом ретикулуме или в аппарате Гольджи гликозилируются, превращаясь в гликопротеиды; захват их в последующем тканями и связывание с рецепторами зависят от углеводного участка. К клинически значимым секретируемым гликопротеидам относятся церулоплазмин, альфа1-антитрипсин и большинство других альфа-глобулинов и бета-глобулинов. Распад гликопротеидов происходит следующим образом: концевые остатки сиаловых кислот отщепляются, и в результате обнажаются остатки галактозы или N-ацетилглюкозамина , которые связываются с рецепторами гепатоцитов и купферовских клеток и обеспечивают захват и последующее разрушение "состарившихся" белков. При хронических и тяжелых острых болезнях печени снижение количества рецепторов гепатоцитов к асиалогликопротеидам ведет к повышению концентрации гликопротеидов в сыворотке.

Большинство белков плазмы крови синтезируется в печени. 
Белковый обмен включает: 

а) дезаминирование. Организм не может запасать аминокислоты, и те из них, которые не используются сразу для биосинтеза белка, подвергаются дезаминированию в печени. Этот процесс состоит в ферментативном отщеплении аминогруппы и одновременном окислении остатка молекулы с образованием углевода, который используется в процессе дыхания. Аминогруппа отщепляется вместе с атомом водорода, поэтому азотистым продуктом дезаминирования оказывается аммиак , который может быть использован для синтеза определенных аминокислот или оснований типа аденина или гуанина , либо удален из организма.

б) образование мочевины. Аммиак, образующийся при дезаминировании, превращается в мочевину - растворимый продукт, подлежащий удалению.        

 Высокая концентрация  аммиака в головном мозге при  печеночной коме ведет к нарушению  обмена энергии и деятельности Na+,K+-ATФазы, увеличению количества  и размера астроцитов, а также  концентрации токсических продуктов  метаболизма аммиака. Кроме того, нарушается медиаторная передача - в частности, образуются "ложные" медиаторы, которые могут конкурировать  с обычными медиаторами за  рецепторы. Наконец, аммиак или  другие продукты его метаболизма  могут сами взаимодействовать  с бензодиазепиновыми рецепторами,  вызывая угнетение ЦНС.  
в) трансаминирование. Это процесс синтеза аминокислот путем ферментативного переноса аминогруппы с аминокислоты на оксокислоту. Трансаминирование служит способом образования тех аминокислот, которых не хватает в пищевом рационе, т.е. это еще одна гомеостатическая функция печени . Незаменимые аминокислоты не могут синтезироваться в печени и должны поступать с пищей .

г) нарушения обмена белков. К наиболее важным нарушениям метаболизма белков относится гипоальбуминемия, обусловленная снижением синтетической активности печени. Это снижение может быть связано с уменьшением количества гепатоцитов или ухудшением их функциональной способности.

Синтез белков нарушается и при недостаточном поступлении  аминокислот с пищей.

В определенных пределах снижение синтеза альбумина может компенсироваться уменьшением скорости его распада. Механизм этот не универсален: другие белки (например, фибриноген) при хронических болезнях печени расщепляются быстрее, чем в норме.

При гипоальбуминемии в/в  введение альбумина бывает неэффективным  именно из-за того, что устраняется  компенсаторное подавление распада  альбумина. Гипоальбуминемия усиливается  при асците в результате выхода большого количества альбумина в асцитическую жидкость. При повышении давления в системе печеночных вен (нарушение  оттока крови из синусоидов, обструкция печеночных вен) образование лимфы  в печени увеличивается, и она  поступает в полость брюшины. На белковый состав печеночной лимфы (в  отличие от лимфы, оттекающей от кишечника) практически не влияет онкотическое давление асцитической жидкости. Видимо, это обусловлено отсутствием  плотных контактов между клетками синусоидов. 
д) обмен факторов свертывания и нарушения обмена.

В печени синтезируются многие факторы свертывания: фибриноген (фактор I) , протромбин (фактор II) , фактор V , фактор VII , фактор IХ, фактор X , фактор XI , фактор XII , фактор XIII , а также ингибиторы свертывания и фибринолиза.

Синтез протромбина и  факторов VII, IХ и X зависит от наличия  витамина К и, следовательно, от всасывания жиров в кишечнике (витамин К жирорастворим). Витамин К активирует ферменты эндоплазматического ретикулума гепатоцитов, катализирующие гамма-карбоксилирование остатков глутаминовой кислоты в предшественниках факторов свертывания. Благодаря гамма-карбоксилированию, в частности, возрастает способность протромбина связывать ионы кальция и фосфолипиды и быстро превращаться в тромбин в присутствии факторов V и X.

Метаболическая функция  печени имеет большое значение в  регуляции гемостаза. Тяжелое поражение печени ведет к снижению синтеза протромбина . Гипопротромбинемия может усилиться из-за нарушения всасывания витамина К при истощении , введении антибиотиков широкого спектра действия или нарушении всасывания жиров из-за понижения концентрации желчных кислот в кишечнике (например, при холестазе ). В таких случаях для нормализации уровня протромбина назначаются препараты витамина К в/м или в/в.

Однако если коагулопатия возникает в результате нарушения  функции гепатоцитов и не связана  с холестазом или нарушением всасывания, то введение препаратов витамина К  не влияет на синтез протромбина. Т1/2 витамин-К-зависимых факторов свертывания значительно меньше, чем Т1/2 альбумина , поэтому гипопротромбинемия обычно предшествует развитию гипоальбуминемии , особенно при остром поражении печени.

У больных циррозом печени нарушения гемостаза могут усугубиться  из-за тромбоцитопении, вызванной гиперспленизмом.

При болезнях печени может  нарушиться синтез и других факторов свертывания. Так, тяжелое поражение  печени иногда приводит к снижению концентрации в плазме фактора V . Концентрация фибриногена обычно почти не изменяется, кроме тех случаев, когда развивается  ДВС-синдром. По неизвестным причинам поврежденная печень может синтезировать повышенное количество фибриногена , а также других белков, которые называют белками острой фазы воспаления ( С-реактивный белок , гаптоглобин , церулоплазмин и трансферрин ). Последний образуется как при повреждении печени, так и при системных заболеваниях - злокачественных новообразованиях, ревматоидном артрите, бактериальных инфекциях, ожогах, инфаркте миокарда. Видимо, синтез белков острой фазы воспаления стимулируется цитокинами , включая ИЛ-1 и ИЛ-6 .

Хотя поврежденная печень может синтезировать нормальное или повышенное количество фибриногена, но его молекулярная структура может быть значительно изменена из-за тонких нарушений синтеза белков. Возможно, это один из механизмов нарушений гемостаза, часто возникающих при хронических болезнях печени.  

 

Печень: жировой  обмен и его нарушения

Печень больше участвует  в метаболизме жиров и транспорте жиров, чем в их хранении. В жировом обмене клетки печени выполняют следующие функции: превращают в жиры избыток углеводов, поглощают из крови и расщепляют холестерол и фосфолипиды , а в случае надобности синтезируют их, образуют глобулины для транспорта липидов.

В норме источником основной части жирных кислот, поступающих в печень и этерифицирующихся в ней с образованием триглицеридов, служат жировая ткань и пища. Некоторые жирные кислоты (особенно насыщенные) синтезируются непосредственно в печени из ацетата. Жирные кислоты могут не только образовывать триглицериды, но и этерифицироваться с холестерином, встраиваться в фосфолипиды, окисляться до СО2 и воды или до кетоновых тел. Большая часть образовавшихся триглицеридов поступает в кровь, предварительно связываясь с апопротеинами с образованием липопротеидов.