РОЛЯТА НА ЖИВОТА В ОБМЕНА НА ПРОТЕИНИ

Черният дроб играе централна роля в метаболизма на протеините. Извършва следните основни функции: синтез на специфични плазмени протеини; образуването на урея и пикочна киселина; синтез на холин и креатин; трансаминиране и деаминиране на аминокиселини, което е много важно за взаимните трансформации на аминокиселини, както и за процеса на глюконеогенеза и образуването на кетонни тела. Всички плазмени албумини, 75-90% от α-глобулините и 50% от β-глобулините се синтезират от хепатоцити. Само γ-глобулините се произвеждат не от хепатоцити, а от макрофаговата система, към която принадлежат звездните ретикуло-ендотелиални клетки (клетките на Купфер). В черния дроб се образуват предимно у-глобулини. Черният дроб е единственият орган, където такива важни протеини за тялото се синтезират като протромбин, фибриноген, проконвертин и проакцелерин.

При чернодробни заболявания определянето на фракционния състав на плазмените протеини (или серум) на кръвта често е от интерес както за диагностични, така и за прогностични термини. Известно е, че патологичният процес в хепатоцитите значително намалява техните синтетични способности. В резултат на това съдържанието на албумин в кръвната плазма рязко спада, което може да доведе до намаляване на онкотичното налягане на кръвната плазма, развитието на оток и след това асцит. Отбелязва се, че при цироза на черния дроб, срещаща се със симптоми на асцит, съдържанието на албумин в кръвния серум е с 20% по-ниско, отколкото при цироза без асцит.

Нарушаването на синтеза на редица протеинови фактори на кръвосъсирващата система при тежки чернодробни заболявания може да доведе до хеморагични събития.

При увреждане на черния дроб се нарушава и процесът на деаминиране на аминокиселини, което допринася за повишаване на концентрацията им в кръвта и урината. Така, ако нормалното азотно съдържание на аминокиселините в серума е около 2.9–4.3 mmol / l, то при тежки чернодробни заболявания (атрофични процеси) тази стойност нараства до 21 mmol / l, което води до аминоацидурия. Например, при остра атрофия на черния дроб, количеството тирозин в дневното количество урина може да достигне 2 g (при скорост от 0.02-0.05 g / ден).

В организма образуването на урея се появява главно в черния дроб. Синтезът на уреята е свързан с изразходването на значително количество енергия (3 молекули АТР се консумират за образуването на 1 молекула на урея). При заболяване на черния дроб, когато количеството на АТФ в хепатоцитите е намалено, синтеза на урея се нарушава. Показателен в тези случаи е определянето в серума на съотношението на азотния карбамид към амино азота. Обикновено това съотношение е 2: 1, а при тежко увреждане на черния дроб е 1: 1.

Повечето от пикочната киселина се образува и в черния дроб, където много ензим ксантин оксидаза, с участието на който хидроксипуринът (хипо-ксантин и ксантин) се превръща в пикочна киселина. Не трябва да забравяме ролята на черния дроб в синтеза на креатина. Има два източника на креатин в тялото. Има екзогенен креатин, т.е. креатинови храни (месо, черен дроб и др.) и ендогенен креатин, синтезирани в тъканите. Синтезът на креатин възниква главно в черния дроб, откъдето влиза в мускулната тъкан през кръвния поток. Тук креатинът, фосфорилиран, се превръща в креатин фосфат и от него се образува креатинин.

Ролята на черния дроб в метаболизма на въглехидратите

Основната роля на черния дроб в метаболизма на въглехидратите е да се поддържа нормогликемия. Поддържането на нормална концентрация на глюкоза в кръвта се извършва по три основни механизма:

1. способността на черния дроб да депонира глюкоза, абсорбирана от червата и да я снабдява, както е необходимо, към общата циркулация (припомнете си, че глюкозо-6-фосфатът, образуван в реакциите на гликогенолиза в различни тъкани, не може да проникне през плазмената мембрана на клетките, но хепатоцитите могат да синтезират глюкоза-6- фосфатаза, която разцепва фосфата, образувайки свободна глюкоза, последната лесно напуска клетките на черния дроб;

2. да образуват глюкоза от невъглехидратни продукти (глюконеогенеза).

3. превръщат други хексози (галактоза и фруктоза) в глюкоза.

Абсорбцията на глюкоза от червата се съпътства от едновременно освобождаване на инсулин, който стимулира синтеза на гликоген в черния дроб и ускорява окислителното разлагане на глюкозата в него. Между храненията (ниска концентрация на глюкоза → ниска инсулинова концентрация) в черния дроб се активират реакциите на гликогенолиза, което предотвратява развитието на хипогликемия. При продължително гладуване първо се използват гликогенни аминокиселини (глюконеогенеза), след което депонираните мазнини се разграждат (образуване на кетонни тела).

Ролята на черния дроб в липидния метаболизъм.

Черният дроб отлага липидите и играе ключова роля в техния метаболизъм:

• Синтезира, разгражда, удължава или скъсява мастните киселини (идващи от храната или образувани по време на разграждането на прости и сложни липиди);

• Дезинтегриране, триацилглицероли се синтезират или модифицират;

Повечето липопротеини се синтезират и 90% от общото количество холестерол в организма (около 1 g / s). Всички органи с недостатъчен синтез на холестерол (напр. Бъбреци) се доставят с чернодробен холестерол;

В черния дроб жлъчните киселини се синтезират от холестерол, който е част от жлъчката, необходима за усвояването на липидите в червата;

Черният дроб е единственият орган, в който се синтезират ацетонните тела.

Ролята на черния дроб в метаболизма на протеините.

В черния дроб интензивно протичат реакциите на протеиновата биосинтеза, които са необходими за поддържане на жизнената активност както на самите хепатоцити, така и на нуждите на организма като цяло. Той също така завършва процеса на разграждане на протеините на тялото (синтез на урея).

Аминокиселините, освободени в процеса на храносмилането, които преминават през кръвния поток на порталната вена към черния дроб, се използват за:

· Синтез на плазмени протеини (албумин, различни глобулини, коагулационни фактори),

· Образуване на α-кетокиселини чрез трансаминиране или окислително деаминиране на аминокиселини,

· Глюконеогенеза от гликогенни аминокиселини,

· Кетогенеза от кетогенни аминокиселини,

· Синтез на мастни киселини,

Аминокиселините се използват за енергия, разрушавайки се в цикъл на трикарбоксилната киселина.

Амонякът, произведен в метаболизма на аминокиселините в черния дроб, както и NH₃, възникващи в процеса на разпадане на белтъците в дебелото черво, се превръща в урея в хепатоцитите и по този начин се неутрализира.

Креатинът се синтезира в черния дроб, който той доставя в кръвния поток за по-нататъшна употреба на сърцето и скелетните мускули.

Синтезът на креатин протича в 2 етапа:

1. Гуанидиновата група на аргинин (NH₂ - С = NH), с образуването на гуанидиноацетат. Ензимът е аргинил глицин трансаминаза. Тази реакция протича в бъбреците.

2. От бъбреците, гуанидиноацетат се транспортира до черния дроб, където се метилира чрез S-аденозилметионин (активната форма на метионина) - образува се креатин. Ензимът е гуанидиноацетат трансметилаза.

СООН аргинил глицин СН₂ - COOH

Черният дроб преминава метаболизма на въглехидрати, липиди и протеини

Черният дроб, който е централен орган на метаболизма, участва в поддържането на метаболитна хомеостаза и е в състояние да осъществява взаимодействието на метаболизма на протеини, мазнини и въглехидрати.

Някои от "съединенията" на метаболизма на въглехидрати и протеини са пировинова киселина, оксалоацетна киселина и а-кетоглутарова киселина от ТСАА, които могат да бъдат превърнати в аланин, аспартат и глутамат в реакции на трансаминиране, съответно. Процесът на превръщане на аминокиселини в кетокиселини протича по подобен начин.

Въглехидратите са още по-тясно свързани с липидния метаболизъм:

• Молекулите NADPH, образувани в пътя на пентозофосфата, се използват за синтезиране на мастни киселини и холестерол,
• глицералдехид фосфат, също образуван в пентозофосфатния път, е включен в гликолиза и се превръща в диоксиацетон фосфат,
• глицерол-3-фосфат, образуван от гликолиза диоксиацетонфосфат, се изпраща за синтезиране на триацилглицероли. Също така за тази цел може да се използва глицералдехид-3-фосфат, синтезиран по време на структурните пренареждания на пътя на пентозофосфата,
• "Глюкоза" и "аминокиселина" ацетил-SkoA могат да участват в синтеза на мастни киселини и холестерол.

Връзката между метаболизма на протеини, мазнини и въглехидрати

Обмяна на въглехидрати

В хепатоцитите са активни процесите на въглехидратния метаболизъм. Благодарение на синтеза и разграждането на гликогена, черният дроб поддържа концентрацията на глюкоза в кръвта. Активната синтеза на гликоген се случва след хранене, когато концентрацията на глюкоза в кръвта на порталната вена достигне 20 mmol / l. Гликогеновите запаси в черния дроб варират от 30 до 100 г. При краткотрайно гладуване настъпва гликогенолиза, в случай на дългосрочно гладуване, глюконеогенезата от аминокиселини и глицерол е основният източник на кръвна захар.

Черният дроб извършва взаимното превръщане на захарите, т.е. превръщане на хексози (фруктоза, галактоза) в глюкоза.

Активните реакции на пентозофосфатния път осигуряват производството на NADPH, което е необходимо за микрозомалното окисление и синтез на мастни киселини и холестерол от глюкоза.

Липиден обмен

Ако излишък от глюкоза, която не се използва за синтеза на гликоген и други синтези, навлиза в черния дроб по време на хранене, тя се превръща в липиди - холестерол и триацилглицероли. Тъй като черният дроб не може да акумулира TAG, те се отстраняват чрез липопротеини с много ниска плътност (VLDL). Холестеролът се използва главно за синтеза на жлъчни киселини, той също е включен в състава на липопротеините с ниска плътност (LDL) и VLDL.

При определени условия - гладно, продължително мускулно натоварване, захарен диабет тип I, диета, богата на мазнини - в черния дроб се активира синтеза на кетонни тела, използвани от повечето тъкани като алтернативен източник на енергия.

Обмен на протеин

Повече от половината от синтетичния протеин на ден в организма пада върху черния дроб. Скоростта на обновяване на всички чернодробни протеини е 7 дни, докато в други органи тази стойност съответства на 17 дни или повече. Те включват не само протеините на хепатоцитите, но и тези за износ - албумин, много глобулини, кръвни ензими, както и фибриноген и фактори на кръвосъсирването.

Аминокиселините претърпяват катаболни реакции с трансаминиране и деаминиране, декарбоксилиране с образуването на биогенни амини. Реакциите на синтез на холин и креатин се дължат на прехвърлянето на метиловата група от аденозилметионин. В черния дроб е изхвърлянето на излишния азот и включването му в състава на карбамид.

Реакциите на синтеза на урея са тясно свързани с цикъла на трикарбоксилната киселина.

Тясното взаимодействие на синтеза на урея и ТСА

Размяна на пигменти

Включването на черния дроб в пигментния метаболизъм се състои в превръщането на хидрофобния билирубин в хидрофилната форма и неговата секреция в жлъчката.

Пигментният метаболизъм, от своя страна, играе важна роля в метаболизма на желязото в организма - железен-съдържащ феритин протеин се намира в хепатоцитите.

Оценка на метаболитната функция

В клиничната практика съществуват техники за оценка на определена функция:

Участието в въглехидратния метаболизъм се оценява:

• концентрация на глюкоза в кръвта
• по кривата на теста за глюкозен толеранс,
• на "захарната" крива след натоварване с галактоза,
• най-голямата хипергликемия след приложение на хормони (напр. адреналин).

Разглежда се ролята на липидния метаболизъм:

• на нивото на триацилглицероли в кръвта, холестерол, VLDL, LDL, HDL,
• атерогенен коефициент.

Протеиновият метаболизъм се оценява:

• за концентрацията на общия протеин и неговите фракции в серум, t
• по отношение на коагулограма,
• по отношение на урея в кръвта и урината,
• за активността на ензимите AST и ALT, LDH-4,5, алкална фосфатаза, глутамат дехидрогеназа.

Пигментният метаболизъм се оценява:

• на концентрацията на общ и директен билирубин в серума.

Участие на черния дроб в метаболизма на протеините

Данните за нарушения на всички видове метаболизъм при чернодробни заболявания са със сигурност информативни при изследването на пациентите, но недостатъкът на дефинирането на тези показатели, с изключение на тези, които ще бъдат разгледани по-долу, е, че те не са характерни за ранните стадии на заболяването, предвид големия резервен капацитет на органа., Остри метаболитни нарушения обикновено се откриват на височината на заболяването.

Показателите за активността на редица ензими и показателите за метаболизма на пигментите, които ще бъдат разгледани по-долу, са много по-информативни. Ранното диагностициране на чернодробни заболявания е важно не само защото те са склонни да станат хронични и често необратими, но и по отношение на епидемиологични мерки, като се има предвид вирусната етиология на редица заболявания.

За да продължите изтеглянето, трябва да съберете снимката:

РОЛЯ НА ЖИВОТА В ПРОТЕИНОВАТА ОБМЕНА;

Черният дроб играе централна роля в метаболизма на протеините. Извършва следните основни функции: синтез на специфични плазмени протеини; образуването на урея и пикочна киселина; синтез на холин и креатин; трансаминиране и дезаминиране

аминокиселини, което е много важно за взаимното превръщане на аминокиселини, както и за процеса на глюконеогенеза и образуването на кетонни тела. Всички плазми на албумин 1, 75 - 90% о-глобулини и 50% (3-глобулини се синтезират от хепатоцити. Само глобулини се произвеждат не от хепатоцити, а от макрофаговата система, която включва звездни ретикулоендотелни клетки (клетки Купфер). Черният дроб е единственият орган, в който такива важни протеини за тялото се синтезират като протромбин, фибриноген, проконвертин и проакцелерин.

Във връзка с горното, при чернодробни заболявания, определянето на фракционния състав на плазмените протеини (или серум) на кръвта често е от интерес както за диагностични, така и за прогностични термини. Известно е, че патологичният процес в хепатоцитите значително намалява техните синтетични способности; В резултат на това, съдържанието на албумин в кръвната плазма рязко спада, което може да доведе до намаляване на онкотичното налягане на кръвната плазма, развитието на оток и след това асцит. Отбелязва се, че при цироза на черния дроб, срещаща се със симптоми на асцит, съдържанието на албумин в кръвния серум е с 20% по-ниско, отколкото при цироза без асцит.

Нарушаването на синтеза на редица протеинови фактори на кръвосъсирващата система при тежки чернодробни заболявания може да доведе до хеморагични събития.

При увреждане на черния дроб се нарушава и процесът на деаминиране на аминокиселини, което води до повишаване на концентрацията им в кръвта и урината. Така, ако нормалното азотно съдържание на аминокиселините в серума е около 2,9 - 4,3 mmol / l, то при тежки чернодробни заболявания (атрофични процеси), тази стойност нараства до 21 mmol / l, което води до аминоацидурия. Например, при остра атрофия на черния дроб, съдържанието на тирозин в дневното количество урина може да достигне 2 g (при скорост от 0,02 - 0,05 g / ден).

В организма образуването на урея се появява главно в черния дроб. Синтезът на уреята е свързан с изразходването на значително количество енергия (3 молекули АТР се консумират за образуването на 1 молекула на урея). При заболяване на черния дроб, когато количеството на АТФ в хепатоцитите е намалено, синтеза на урея се нарушава. Показателен в тези случаи е определянето в серума на съотношението на азотния карбамид към амино азота. Обикновено това съотношение е 2: 1, а при тежко увреждане на черния дроб става 1: 1.

Голяма част от пикочната киселина при хората също се образува в черния дроб, където много ензим ксантин оксидаза, с участието на който хидроксипуринът (хипоксантин и ксантин) се превръща в пикочна киселина. Не можем да забравим за ролята на черния дроб в синтеза на креатина. Има два източника, които определят наличието на креатин в организма. Има екзогенен креатин, т.е. креатин в хранителните продукти (месо, черен дроб и др.) И ендогенен креатин, който се синтезира в тъканите. Синтезът на креатин се появява главно в черния дроб (виж глава 11), откъдето влиза в мускулната тъкан през кръвния поток. Тук креатинът, фосфорилиран, се превръща в креатин фосфат и от него се образува креатинин.

Детоксикация на различни вещества в черния дроб

Чуждите вещества (ксенобиотици) в черния дроб често се превръщат в по-малко токсични и понякога безразлични вещества. Очевидно е, че само в този смисъл може да се говори за тяхната „неутрализация“ в черния дроб. Това се случва чрез окисление, редукция, метилиране, ацетилиране и конюгиране с определени вещества. Трябва да се отбележи, че в черния дроб окислението, редукцията и хидролизата на чужди съединения се извършват главно от микрозомални ензими.

Наред с микрозомата (вж. Глава 8), пероксизомалното окисление също съществува в черния дроб. Пероксизоми - микроорганизми, открити в хепатоцити; те могат да се разглеждат като специализирани окислителни органели. Тези микроорганизми съдържат оксидаза на пикочната киселина, лактатна оксидаза, D-аминокиселинна оксидаза и каталаза. Последният катализира разцепването на водороден пероксид, който се образува под действието на тези оксидази, откъдето идва името на тези микроорганизми, пероксизоми. Пероксизомално окисление, както и микрозомално, не се съпровожда от образуването на макроергични връзки.

"Защитни" синтези също са широко представени в черния дроб, например, синтеза на карбамид, в резултат на което високотоксичен амоняк се неутрализира. В резултат на гнилостните процеси, протичащи в червата, се образуват фенол и крезол от тирозин, и скатол и индол от триптофан. Тези вещества се абсорбират и с притока на кръв към черния дроб, където се неутрализират чрез образуване на двойни съединения със сярна или глюкуронова киселина (виж глава 11).

Неутрализацията на фенол, крезол, скатол и индол в черния дроб става в резултат на взаимодействието на тези съединения не със свободната сярна и глюкуронова киселини, а с техните така наречени активни форми: FAPS и UDPC.

Глюкуроновата киселина участва не само в неутрализацията на гниещите продукти на белтъчните вещества, образувани в червата, но и в свързването на редица други токсични съединения, образувани в процеса на метаболизма в тъканите. По-специално, свободен или индиректен, билирубин, който е силно токсичен, взаимодейства с глюкуроновата киселина в черния дроб, образувайки моно- и диглукони-билирубин. Нормалният метаболит е хипуровата киселина, която се образува в черния дроб от бензоена киселина и глицин.

Като се има предвид, че синтезът на хипуровата киселина при хората се проявява предимно в черния дроб, в клиничната практика често е достатъчно да се тества антитоксичната функция на черния дроб чрез теста Quick-Pytel (с нормална функционална способност на бъбреците). Тестът е да се зареди натриев бензоат, последвано от определяне в урината на образуваната хипурова киселина. При паренхимни увреждания на черния дроб синтезът на хипуровата киселина се намалява.

В черния дроб са широко представени процесите на метилиране. Така, преди отделянето на урина, амидът на никотинова киселина (витамин РР) се метилира в черния дроб; В резултат се образува N-метилникотинамид. Заедно с метилирането протичат интензивно процесите на ацетилиране 2. По-специално, различни сулфаниламидни препарати са подложени на ацетилиране в черния дроб.

Пример за неутрализиране на токсичните продукти в черния дроб чрез редукция е превръщането на нитробензола в пара-аминофенол. Много ароматни въглеводороди се неутрализират чрез окисление до образуване на съответните карбоксилни киселини.

Черният дроб също участва активно в инактивирането на различни хормони. В резултат на проникването на хормони през кръвния поток към черния дроб, тяхната активност в повечето случаи рязко намалява или е напълно загубена. Така, стероидните хормони, подложени на микрозомално окисление, се инактивират, след което се превръщат в съответните глюкурониди и сулфати. Под въздействието на аминоксидази, катехоламините се окисляват в черния дроб и т.н.

От горните примери е ясно, че черният дроб е способен да инактивира редица мощни физиологични и чужди (включително токсични) вещества.

Ролята на черния дроб в пигментния метаболизъм

Помислете само за хемохромогенни пигменти, които се образуват в организма по време на разграждането на хемоглобина (в много по-малка степен по време на разграждането на миоглобина, цитохрома и др.). Разпадането на хемоглобина се наблюдава в клетките на макрофагите; по-специално в звездни ретикулоендотелиоцити, както и в хистиоцити на съединителната тъкан на всеки орган.

Както вече беше отбелязано (виж глава 12), началният етап в разпадането на хемоглобина е разчупването на един метинов мост, за да се образува вердоглобин. Освен това, атомът на желязото и глобиновия протеин се отделят от молекулата на вердоглобин. В резултат се образува биливердин, който е верига от четири пиролови пръстена, свързани с метанови мостове. Тогава biliverdin, възстановяване, се превръща в билирубин - пигмент, отделен от жлъчката и поради това се нарича жлъчен пигмент. Полученият билирубин се нарича индиректен (неконюгиран) билирубин. Той е неразтворим във вода, дава непряка реакция с диазореактивен, т.е. реакцията се получава само след предварителна обработка с алкохол.

В черния дроб билирубин се свързва (конюгати) с глюкуронова киселина. Тази реакция се катализира от ензима UDP-глюкуронилтрансфераза. В този случай, глюкуроновата киселина реагира в активна форма, т.е. във формата на UDHP. Полученият билирубин глюкуронид се нарича пряк билирубин (конюгиран билирубин). Той е разтворим във вода и дава директна реакция с диазореактивен. По-голямата част от билирубина се свързва с две молекули глюкуронова киселина, образувайки диглукуронидния билирубин:

Образуван в черния дроб, директният билирубин заедно с много малка част от индиректния билирубин се екскретира в жлъчката в тънките черва с жлъчка. Тук глюкуроновата киселина се отцепва от директния билирубин и се редуцира с последователното образуване на мезобилубин и мезобилиноген (уробилиноген). Смята се, че около 10% от билирубина се възстановява до мезолиогеногена по пътя към тънките черва, т.е. в екстрахепаталните жлъчни пътища и жлъчния мехур. От тънките черва част от образуванияя мезолиогеноген (уробилиноген) се резорбира през чревната стена, влиза в v. Порта и кръвният поток се пренася в черния дроб, където се разделя напълно на ди- и трипсироли. Така мезосиногенът не влиза в общата циркулация на кръв и урина.

Основното количество мезобилиноген от тънките черва навлиза в дебелото черво, където се редуцира до stercobilinogen с участието на анаеробни

микрофлора. Stercobilinogen, образуван в долните части на дебелото черво (главно в ректума), се окислява до stercobilin и се екскретира в изпражненията. Само малка част от stercobilinogen се абсорбира в долните части на дебелото черво в системата на долната вена кава (тя първо влиза в Haemorrhoidalis) и впоследствие се екскретира в урината от бъбреците. Следователно, в нормалната човешка урина има следи от stercobilinogen (на ден се екскретира в урината до 4 mg). За съжаление, доскоро в клиничната практика stercobilinogen, съдържащ се в нормалната урина, продължава да се нарича urobilinogen. Това е неправилно. На фиг. 15.2 схематично показва начините на образуване на уробилиногенни тела в човешкото тяло.

Определянето в клиниката на съдържанието на общия билирубин и неговите фракции, както и на уробилиногенните органи, е важно при диференциалната диагностика на жълтениците с различна етиология. Когато хемолитичнож жълтоХипербилирубинемията се проявява главно в резултат на образуването на индиректен билирубин. Благодарение на засилената хемолиза, тя се формира интензивно в клетките на макрофаговата система от разпадащия се хемоглобин. Черният дроб не може да формира толкова голям брой билирубин-глюкурониди, което води до натрупване на индиректен билирубин в кръвта и тъканите (фиг. 15.3). Известно е, че индиректният билирубин не преминава през бъбречния праг, следователно билирубин в урината с хемолитична жълтеница обикновено не се открива.

При чернодробна жълтеница се извършва разрушаване на чернодробните клетки, нарушава се екскрецията на директния билирубин в жлъчните капиляри и навлиза в кръвния поток, съдържанието му се увеличава значително. В допълнение, способността на чернодробните клетки да синтезират билирубин-глюкурониди намалява; в резултат на това се увеличава и количеството на индиректния серумен билирубин. Поражението на хепатоцитите е придружено от нарушение на способността им да унищожават до

ди- и трипсироли мезобилиноген, напоени от тънките черва. Последният влиза в системното кръвообращение и се отделя от бъбреците с урината.

Обструктивна жълтеница нарушава жлъчната екскреция, което води до рязко увеличаване на съдържанието на директния билирубин в кръвта. Концентрацията на индиректния билирубин е леко повишена в кръвта. Съдържанието на стеркобилоген (stercobilin) ​​в изпражненията намалява рязко. Пълна obchuratsiya жлъчен канал, придружен от липса на жлъчни пигменти в изпражненията (acholic стол). Характерните промени в лабораторните параметри на пигментния метаболизъм в различни жълтеници са представени в Таблица. 15.2.

N - Норма: | - увеличен; | - намалена; f се определя; 0- не е дефинирано.

Жлъчката - течна тайна от жълтеникаво-кафяв цвят, разделена от чернодробните клетки. Човек произвежда 500-700 ml жлъчка на ден (10 ml на 1 kg телесно тегло). Образуването на жлъчката се случва непрекъснато, въпреки че интензивността на този процес се променя рязко през целия ден. Извън храносмилането жлъчката на черния дроб навлиза в жлъчния мехур, където се сгъстява в резултат на абсорбцията на вода и електролити. Относителната плътност на чернодробната жлъчка е 1.01, а на кистозната жлъчка - 1.04. Концентрацията на основните съставки в кистозната жлъчка е 5-10 пъти по-висока, отколкото в чернодробната (Таблица 15.3).

Таблица 15.3. Съдържанието на основните компоненти на човешката жлъчка

Fiziologiya_Pechen_metabolizm

Основните функции на черния дроб

Участие на черния дроб в метаболизма на протеините

Ролята на черния дроб в метаболизма на въглехидратите

Ролята на черния дроб в липидния метаболизъм

Черен дроб при водно-солевия метаболизъм

Ролята на черния дроб в метаболизма на птиците

Позоваването

Черният дроб играе огромна роля в храносмилането и метаболизма. Всички вещества, абсорбирани в кръвта, трябва да влязат в черния дроб и да преминат през метаболитни трансформации. В черния дроб се синтезират различни органични вещества: протеини, гликоген, мазнини, фосфатиди и други съединения. Кръвта влиза в чернодробната артерия и порталната вена. Нещо повече, 80% от кръвта, идваща от коремните органи, идва през порталната вена и само 20% през чернодробната артерия. Кръвта тече от черния дроб през чернодробната вена.

За изучаване на функциите на черния дроб, те използват ангиостамичния метод, фистулата Ekka - Pavlov, с помощта на който изучават биохимичния състав на вливането и протичането, използвайки метода на катетеризацията на съдовете на порталната система, разработен от А. Алиев.

Черният дроб играе важна роля в метаболизма на протеините. От аминокиселини, идващи от кръвта, се образува протеин в черния дроб. Образува фибриноген, протромбин, който изпълнява важни функции в кръвосъсирването. Процесите на аминокиселинно пренареждане се извършват тук: деаминиране, трансаминиране, декарбоксилиране.

Черният дроб е централно място за неутрализиране на отровните продукти на азотния метаболизъм, предимно на амоняк, който се превръща в карбамид или преминава в образуването на амидни киселини, нуклеиновите киселини се разграждат в черния дроб, окисляването на пуриновите основи и образуването на крайния продукт на техния метаболизъм, пикочната киселина. Вещества (индол, скатол, крезол, фенол), идващи от дебелото черво, съчетани със сярна и глюкуронова киселини, се превръщат в етер-сярна киселина. Отстраняването на черния дроб от животните води до тяхната смърт. Той идва, очевидно, поради натрупването в кръвта на амоняк и други токсични междинни продукти на азотния метаболизъм. [1]

Основна роля играе черният дроб в метаболизма на въглехидратите. Глюкозата, донесена от червата през порталната вена, се превръща в гликоген в черния дроб. Поради високото съдържание на гликоген, черният дроб служи като основно въглехидратно депо на тялото. Гликогенната функция на черния дроб се осигурява от действието на редица ензими и се регулира от централната нервна система и 1 хормона - адреналин, инсулин, глюкагон. В случай на повишена нужда от тяло в захар, например, по време на повишена мускулна работа или на гладно, гликогенът под действието на ензима фосфорилаза се превръща в глюкоза и навлиза в кръвта. По този начин черният дроб регулира постоянството на глюкозата в кръвта и нормалното снабдяване с тях органи и тъкани.

В черния дроб се осъществява най-важната трансформация на мастни киселини, от която се синтезират мазнини, характерни за този вид животни. Под действието на ензима липаза, мазнините се разделят на мастни киселини и глицерол. Съдбата на глицерола е подобна на съдбата на глюкозата. Преобразуването му започва с участието на АТФ и завършва с разлагане до млечна киселина, последвано от окисление до въглероден диоксид и вода. Понякога, ако е необходимо, черният дроб може да синтезира гликоген от млечна киселина.

Черният дроб също синтезира мазнини и фосфатиди, които влизат в кръвния поток и се транспортират по цялото тяло. Той играе важна роля в синтеза на холестерола и неговите естери. С окисляването на холестерола в черния дроб се образуват жлъчни киселини, които се секретират с жлъчката и участват в процесите на храносмилането.

Черният дроб участва в метаболизма на мастноразтворимите витамини, е основното депо на ретинол и неговия провитамин - каротин. Той е способен да синтезира цианокобаламин.

Черният дроб може да задържи излишната вода сама по себе си и по този начин да предотврати разреждането на кръвта: съдържа запаси от минерални соли и витамини, участва в метаболизма на пигментите.

Черният дроб изпълнява бариерна функция. Ако в нея с кръв попаднат патогенни микроби, те се подлагат на дезинфекция. Тази функция се изпълнява от звездни клетки, разположени в стените на кръвоносните капиляри, които понижават чернодробните лобули. Чрез улавянето на отровни съединения, звездните клетки заедно с чернодробните клетки ги дезинфекцират. Когато е необходимо, звездните клетки излизат от стените на капилярите и, свободно движещи се, изпълняват функцията си. [6]

Освен това черният дроб може да превърне оловото, живака, арсена и други токсични вещества в нетоксични.

Черният дроб е основното въглехидратно депо на тялото и регулира постоянството на глюкозата в кръвта. Съдържа минерали и витамини. Това е депо за кръв, произвежда жлъчка, която е необходима за храносмилането.

Основните функции на черния дроб.

Според разнообразието от функции, изпълнявани от черния дроб, той може да бъде наречен без преувеличение основната биохимична лаборатория на човешкото тяло. Черният дроб е важен орган, без него не могат да съществуват нито животни, нито човек.

Основните функции на черния дроб са:

1. Участие в храносмилането (образуването и секрецията на жлъчката): черният дроб произвежда жлъчка, която влиза в дванадесетопръстника. Жлъчката участва в чревното храносмилане, помага да се неутрализира киселата маса, идваща от стомаха, разгражда мазнините и насърчава усвояването им, има стимулиращ ефект върху подвижността на дебелото черво. През деня черният дроб произвежда до 1-1,5 литра жлъчка.

2. Бариерна функция: черният дроб неутрализира токсични вещества, микроби, бактерии и вируси, идващи от кръвта и лимфата. Също така в черния дроб се разграждат химикали, включително лекарства.

3. Участие в метаболизма: всички хранителни вещества, абсорбирани в кръвта от храносмилателния тракт, продуктите на храносмилането на въглехидрати, протеини и мазнини, минерали и витамини, преминават през черния дроб и се обработват в него. В същото време част от аминокиселините (протеинови фрагменти) и част от мазнините се превръщат в въглехидрати, затова черният дроб е най-голямото “депо” на гликоген в тялото. Той синтезира протеини от кръвна плазма - глобулини и албумин, както и реакцията на трансформация на аминокиселини. Кетоновите тела (продукти на метаболизма на мастни киселини) и холестеролът също се синтезират в черния дроб. [2.]

В резултат на това можем да кажем, че черният дроб е своеобразен склад на хранителните вещества на организма, както и химически завод, „вграден” между двете системи - храносмилането и кръвообращението. Дебалансирането в действието на този сложен механизъм е причина за многобройни заболявания на храносмилателния тракт, сърдечно-съдовата система, особено на сърцето. Има най-тясна връзка между храносмилателната система, черния дроб и кръвообращението.

Черният дроб участва в почти всички видове метаболизъм: протеини, липиди, въглехидрати, минерали, пигменти.

Участие на черния дроб в белтъчния метаболизъм:

Характеризира се с факта, че активно продължава с синтеза и разграждането на протеини, които са важни за организма. Около 13-18 g протеини се синтезират на ден в черния дроб. От тях се образуват само албумин, фибриноген, протромбин и черния дроб. В допълнение, до 90% от алфа-глобулините и около 50% от гама-глобулините на тялото са синтезирани тук. В тази връзка, чернодробните заболявания в него или намаляват синтеза на протеини и това води до намаляване на количеството на кръвните протеини, или настъпва образуването на протеини с променени физикохимични свойства, което води до намаляване на колоидната стабилност на кръвните протеини и те са по-лесни от нормалните, отпадат. в утайката под действието на утаители (соли на алкални и алкалоземни метали, тимол, живачен хлорид и др.). Възможно е да се открият промени в количеството или свойствата на протеините, като се използват тестове за колоидна резистентност или седиментни проби, сред които често се използват Veltman, тимол и сублиматни проби. [6; 1.]

Черният дроб е основното място за синтеза на протеини, осигуряващо процеса на кръвосъсирване (фибриноген, протромбин и др.). Нарушаване на техния синтез, както и недостиг на витамин К, който се развива в резултат на нарушение на жлъчната секреция и жлъчна екскреция, води до хеморагични събития.

Аминокиселинните трансформационни процеси (трансаминиране, деаминиране и др.), Които се проявяват активно в черния дроб при тежките му лезии, се променят значително, което се характеризира с увеличаване на концентрацията на свободни аминокиселини в кръвта и тяхното отделяне в урината (хипераминоацидурия). Кристалите на левцин и тирозин също могат да бъдат открити в урината.

Образуването на урея се случва само в черния дроб и нарушаването на функциите на хепатоцитите води до увеличаване на количеството му в кръвта, което има отрицателно въздействие върху цялото тяло и може да се прояви, например, в чернодробна кома, което често води до смърт на пациента.

Метаболитните процеси, които протичат в черния дроб, се катализират от различни ензими, които в случай на заболявания влизат в кръвта и влизат в урината. Важно е освобождаването на ензими от клетките да настъпва не само когато те са повредени, но и в нарушение на пропускливостта на клетъчните мембрани, които се появяват в началния период на заболяването, поради което промяната на ензимните спектри е един от най-важните диагностични показатели за оценка на състоянието на пациента в предклиничния период. Например, в случая на болестта на Botkin, повишение на кръвната активност на AlTA, LDH и AsTA се наблюдава в периода преди жълтеницата, а при рахит се наблюдава повишаване на нивото на алкалната фосфатаза.

Черният дроб изпълнява основна антитоксична функция за организма. Там се извършва неутрализация на такива вредни вещества като индол, скатол, фенол, кадаверин, билирубин, амоняк, продукти от метаболизма на стероидните хормони и др. Начините за неутрализиране на токсичните вещества са различни: амонякът се превръща в урея; Индол, фенол, билирубин и други образуват съединения, които са безвредни за организма със сярна или глюкуронова киселини, които се екскретират в урината. [5]

Ролята на черния дроб в метаболизма на въглехидратите:

се определя предимно от участието му в процесите на синтез и разлагане на гликоген. То е от голямо значение за регулирането на нивата на кръвната захар. В допълнение, процесите на взаимно превръщане на монозахариди активно протичат в черния дроб. Галактоза и фруктоза се превръщат в глюкоза, а глюкозата може да бъде източник за синтеза на фруктоза.

Процесът на глюконеогенеза се осъществява и в черния дроб, в който се образува глюкоза от невъглехидратни вещества - млечна киселина, глицерол и гликогенни аминокиселини. Черният дроб участва в регулирането на въглехидратния метаболизъм чрез контролиране на нивото на инсулин в кръвта, тъй като черният дроб съдържа ензима инсулиназа, който разгражда инсулина, в зависимост от нуждите на организма.

Енергийните нужди на самия черен дроб се посрещат от разграждането на глюкозата, първо, по анаеробния път с образуването на лактат, и второ, по протежение на пептичния път. Значението на тези процеси е не само образуването на NADPH2 за различни биосинтези, но и способността да се използват продуктите на разлагане на въглехидрати като изходни вещества за различни метаболитни процеси [1; 5; 6.]

Паренхимните чернодробни клетки играят водеща роля. Процесите на биосинтеза на холестерола, жлъчните киселини, образуването на плазмени фосфолипиди, кетонни тела и липопротеини протичат директно в хепатоцитите. От друга страна, черният дроб контролира липидния метаболизъм на целия организъм. Въпреки че триацилглицеролите съставляват само 1% от общата маса на черния дроб, именно това регулира процесите на синтез и транспорт на мастните киселини на организма. В черния дроб се доставя голямо количество липиди, които се “сортират” според нуждите на органите и тъканите. В същото време, в някои случаи, тяхното разлагане може да се увеличи до крайните продукти, докато в други жлъчните киселини могат да отидат за синтез на фосфолипиди и да бъдат транспортирани чрез кръв към тези клетки, където те са необходими за образуването на мембрани, или чрез липопротеини могат да бъдат транспортирани до клетки, които нямат енергия. и т.н.

По този начин, обобщавайки ролята на черния дроб в липидния метаболизъм, може да се отбележи, че той използва липиди за нуждите на хепатоцитите и също така изпълнява функцията за наблюдение на състоянието на липидния метаболизъм в тялото. [5]

Също толкова важно е метаболизъм на черния дроб и водата. Така че, това е депо на кръв, и следователно, извънклетъчната течност, тя може да се натрупва до 20% от общия обем на кръвта. Освен това за някои минерални вещества черният дроб служи като място за натрупване и съхранение. Те включват натрий, магнезий, манган, мед, желязо и др. Черният дроб синтезира протеини, които транспортират минерали през кръвта: трансферин, церулоплазмин и др. Накрая, черният дроб е мястото на инактивиране на хормони, които регулират метаболизма на водата и минералите (алдостерон)., вазопресин).

От всичко това става ясно защо черният дроб се нарича “биохимична лаборатория” на организма, а нарушаването на неговата дейност засяга неговите различни функции. [6]

Ролята на черния дроб в метаболизма на птиците.

Както при животните, така и при птиците, черният дроб е централен орган, отговорен за метаболитните процеси в целия организъм. Много експерти го наричат ​​най-голямата "жлеза" на животни и птици. В черния дроб се произвеждат жлъчката и много жизнено важни протеини, които участват в снабдяването на тялото с множество хранителни вещества (през кръвоносната система). Именно тук биотрансформацията на по-голямата част от изключително токсичните вещества навлиза в организма с храна. Такава биотрансформация включва превръщането на токсични химически вещества в нови вещества, които вече не са опасни за организма и могат лесно да бъдат отстранени от него. Черният дроб е в състояние да възстанови собствените си болни клетки, да ги регенерира или замени, като запазва функциите си в относителна последователност.

Черният дроб е най-голямата "жлеза" на тялото на птицата, като се използват най-важните функции в основния метаболизъм. Тези функции са най-разнообразни и се дължат на свойствата на чернодробните клетки, които представляват анатомично и физиологично единство на организма. В биохимичния аспект най-важни са функциите на черния дроб, свързани с образуването, състава и ролята на жлъчката, както и с различни метаболитни промени. Секрецията на жлъчката при птиците е 1 ml / h. Съставът на жлъчката на птиците включва главно тауроенодезоксиклична киселина в отсъствието на дезоксихолинова киселина. Функционирането на черния дроб на птиците се различава до известна степен от функционирането на черния дроб на бозайниците. По-специално, образуването на урея е ясно изразена функция на черния дроб при бозайниците, докато при птиците пикочната киселина е основният краен продукт на азотния метаболизъм.

В черния дроб на птиците настъпва активен синтез на плазмените протеини. Серумният албумин, фибриногенът? - и? Глобулините се синтезират в черен дроб от домашни птици и представляват приблизително половината от протеините, синтезирани от този орган. Времето на полуживот на албумина е 7 дни, а за глобулини - 10 дни. В черния дроб има синтез и разграждане на плазмените протеини, които се използват като източник на аминокиселини за последващи различни тъканни синтези.

Тялото на пилетата почти не е в състояние да синтезира глицин. Използването на глицин в синтеза на пуринови бази, скъпоценната структура е основната причина за високата нужда от птици за тази киселина. При бозайниците около 50% от аргинина се осигурява чрез синтез в черния дроб, докато при птиците това не се случва. Птиците имат изразена способност за реакции на трансаминиране, включващи активна дехидрогеназа на глутаминова киселина. При липидния метаболизъм на птиците черният дроб е идентифициран като основното място на липогенезата. Концентрацията на α-хидроксимална киселина в черния дроб на птиците е 5 пъти по-висока, отколкото в черния дроб на бозайниците, което показва активността на окислителните процеси в този орган. Комбинация от висока степен? - окисление и липогенеза на мастни киселини, осигуряващи механизми за контрол на количеството мастни киселини, които преминават към синтеза на липопротеини с много ниска плътност. Метаболитната активност на черния дроб е изключително висока при птиците по време на периода на снасяне, когато количеството на синтезираната мазнина през годината е почти точно телесното тегло на птицата. По-специално, при бройлери масата на мастната тъкан може да достигне 18% от телесното тегло.

Черният дроб има огромна способност да съхранява гликоген. Съдържанието на гликоген в черния дроб варира в зависимост от въглехидратното съдържание на диетата от домашни птици.

Най-честата патология на този орган е постепенното "затлъстяване" на клетките му, което води до развитие на заболяване във времето, което ветеринарите наричат ​​мастна дегенерация на черния дроб. Причината обикновено е дългосрочният ефект на клетъчните токсини, мощни лекарства, ваксини, кокцидиостатици и др., Които изискват максимален стрес от черния дроб, както и неправилно или лошо балансирано хранене. По правило всичко това е съпроводено с физическа неактивност на птици и животни, особено с клетъчно съдържание. [4; 6.]

Литература:

1. Лисов В.Ф., Максимов В.И.: Физиологията и етологията на животните; Издание: MOSCOW, 2012, 605s.

2. Физиология. Основи и функционални системи. Ед. Судакова К.В.; Новосибирск, 2000, 784с.

3. Скален А.В.: Химични елементи в физиологията и екологията на човека: инструментариум; Ростов-на-Дон, 2004, 216s.

4. Член: Особености на метаболизма при птиците: авторът е неизвестен; Санкт Петербург, 2001.

5. Статия: Ролята на черния дроб в метаболизма: авторът е неизвестен; Москва, 2006.

6. В. В. Рогожин: Биохимия на животните; Издание: МОСКВА, 2005.

Участие на черния дроб в метаболизма на протеините

Без участието на черния дроб в метаболизма на протеина, тялото може да направи не повече от няколко дни, след това смъртта настъпва. По-долу са сред най-важните функции на черния дроб в метаболизма на протеините.

1. Дезаминиране на аминокиселини.
2. Образуване на урея и възстановяване на амоняка от телесните течности.
3. Образуване на плазмени протеини.
4. Взаимното превръщане на различни аминокиселини и синтеза на аминокиселини от други съединения.

Предварителното деаминиране на аминокиселини е необходимо за тяхното използване в производството на енергия и превръщането им в въглехидрати и мазнини. В малки количества дезаминирането се извършва в други тъкани на тялото, особено в бъбреците, но по отношение на важността тези процеси не са сравними с деаминирането на аминокиселини в черния дроб.

Образуването на урея в черния дроб помага за извличането на амоняк от телесните течности. В процеса на деаминиране на аминокиселини се образува голямо количество амоняк, като допълнително количество от него постоянно се образува от бактериите в червата и се абсорбира в кръвта. В тази връзка, ако урея не се образува в черния дроб, концентрацията на амоняк в кръвната плазма започва да нараства бързо, което води до чернодробна кома и смърт. Дори в случай на рязък спад на кръвния поток през черния дроб, който понякога се появява в резултат на образуването на шънт между порталната и вена кава, съдържанието на амоняк в кръвта нараства драстично със създаването на условия за токсикоза.

Всички основни плазмени протеини, с изключение на някои гама глобулини, се образуват от чернодробни клетки. Техният брой е приблизително 90% от всички плазмени протеини. Останалите гама глобулини са антитела, образувани главно от лимфоидни плазмени клетки. Максималната степен на образуване на протеини от черния дроб е 15-50 g / ден, така че ако тялото губи около половината от плазмените протеини, тяхното количество може да бъде възстановено в рамките на 1-2 седмици.

Трябва да се има предвид, че изчерпването на плазмените протеини е причина за бързото начало на митотичното разделяне на хепатоцитите и увеличаване на размера на черния дроб. Този ефект се комбинира с освобождаването на протеини в кръвната плазма от черния дроб, което продължава до достигане на нормални стойности на концентрацията на протеини в кръвта. При хронични чернодробни заболявания (включително цироза) нивото на протеините в кръвта, особено на албумина, може да спадне до много ниски стойности, което е причина за появата на генерализиран оток и асцит.

Сред най-важните функции на черния дроб е способността му да синтезира някои аминокиселини заедно с химични съединения, които включват аминокиселини. Например, в черния дроб се синтезират така наречените есенциални аминокиселини. В процеса на този синтез участват кетокиселини с подобна химична структура с аминокиселини (с изключение на кислород в кето положение). Амино радикалите преминават през няколко етапа на трансаминиране, преминавайки от присъстващите аминокиселини в кетокиселината до мястото на кислорода в кето положение.

Биохимия на черния дроб

Тема: "БИОХИМИЯ НА ЖИВОТА"

1. Химическият състав на черния дроб: съдържанието на гликоген, липиди, протеини, минерален състав.

2. Ролята на черния дроб при въглехидратния метаболизъм: поддържане на постоянна концентрация на глюкоза, синтез и мобилизация на гликоген, глюконеогенеза, основните начини за превръщане на глюкоза-6-фосфат, интерконверсия на монозахариди.

3. Ролята на черния дроб при липидния метаболизъм: синтез на висши мастни киселини, ацилглицероли, фосфолипиди, холестерол, кетонни тела, синтез и метаболизъм на липопротеините, концепцията за липотропния ефект и липотропните фактори.

4. Ролята на черния дроб в метаболизма на протеините: синтеза на специфични плазмени протеини, образуването на урея и пикочна киселина, холин, креатин, интерконверсия на кетокиселини и аминокиселини.

5. Метаболизма на алкохола в черния дроб, мастната дегенерация на черния дроб с алкохолна злоупотреба.

6. Неутрализираща функция на черния дроб: етапи (фази) на неутрализация на токсичните вещества в черния дроб.

7. Обмяна на билирубин в черния дроб. Промени в съдържанието на жлъчни пигменти в кръвта, урината и изпражненията при различни видове жълтеница (adhepatic, parenchymal, obstructive).

8. Химическият състав на жлъчката и нейната роля; фактори, допринасящи за образуването на камъни в жлъчката.

31.1. Чернодробна функция.

Черният дроб е уникален орган в метаболизма. Всяка чернодробна клетка съдържа няколко хиляди ензима, които катализират реакциите на множество метаболитни пътища. Следователно, черният дроб изпълнява в организма редица метаболитни функции. Най-важните от тях са:

• биосинтеза на вещества, които функционират или се използват в други органи. Тези вещества включват плазмени протеини, глюкоза, липиди, кетонни тела и много други съединения;
• биосинтеза на крайния продукт на азотния метаболизъм в организма - урея;
• участие в процесите на храносмилане - синтез на жлъчни киселини, образуване и отделяне на жлъчката;
• биотрансформация (модификация и конюгиране) на ендогенни метаболити, лекарства и отрови;
• екскреция на някои метаболитни продукти (жлъчни пигменти, излишък на холестерол, продукти за неутрализация).

31.2. Ролята на черния дроб в метаболизма на въглехидратите.

Основната роля на черния дроб в метаболизма на въглехидратите е да се поддържа постоянно ниво на глюкоза в кръвта. Това се постига чрез регулиране на съотношението на процесите на образуване и използване на глюкоза в черния дроб.

Чернодробните клетки съдържат ензима глюкокиназа, който катализира глюкозната фосфорилираща реакция с образуването на глюкозо-6-фосфат. Глюкозо-6-фосфатът е ключов метаболит на въглехидратния метаболизъм; Основните начини за нейното преобразуване са представени на фигура 1.

31.2.1. Начини за оползотворяване на глюкозата. След хранене голямо количество глюкоза навлиза в черния дроб през порталната вена. Тази глюкоза се използва предимно за синтеза на гликоген (реакционната схема е показана на фигура 2). Съдържанието на гликоген в черния дроб на здрави хора обикновено варира от 2 до 8% от масата на този орган.

Гликолизата и пентозофосфатният път на глюкозното окисление в черния дроб служат предимно като доставчици на прекурсорни метаболити за биосинтеза на аминокиселини, мастни киселини, глицерол и нуклеотиди. В по-малка степен, окислителните пътища на превръщане на глюкозата в черния дроб са източници на енергия за биосинтетични процеси.

Фигура 1. Основните пътища за превръщане на глюкозо-6-фосфат в черния дроб. Цифрите показват: 1 - глюкозно фосфорилиране; 2 - хидролиза на глюкозо-6-фосфат; 3 - синтез на гликоген; 4 - мобилизация на гликоген; 5 - път пентозофосфат; 6 - гликолиза; 7 - глюконеогенеза.

Фигура 2. Диаграма на реакциите на синтеза на гликоген в черния дроб.

Фигура 3. Диаграма на реакциите на мобилизация на гликоген в черния дроб.

31.2.2. Начини на образуване на глюкоза. При някои условия (при диета с ниско съдържание на въглехидрати на гладно, продължително физическо натоварване) необходимостта на организма от въглехидрати надвишава количеството, което се абсорбира от стомашно-чревния тракт. В този случай, образуването на глюкоза се извършва с помощта на глюкоза-6-фосфатаза, която катализира хидролизата на глюкоза-6-фосфат в чернодробните клетки. Гликогенът служи като пряк източник на глюкозо-6-фосфат. Схемата за мобилизация на гликоген е представена на фигура 3.

Мобилизирането на гликоген осигурява нуждите на човешкото тяло за глюкоза през първите 12 до 24 часа на гладно. На по-късен етап, глюконеогенезата, биосинтеза от източници на въглехидрати, става основен източник на глюкоза.

Основните субстрати за глюконеогенезата са лактат, глицерол и аминокиселини (с изключение на левцин). Тези съединения първо се превръщат в пируват или оксалоацетат, ключовите метаболити на глюконеогенезата.

Глюконеогенезата е обратният процес на гликолизата. В същото време бариерите, създадени от необратими реакции на гликолиза, се преодоляват с помощта на специални ензими, които катализират реакциите на байпас (виж Фигура 4).

Сред другите начини за метаболизъм на въглехидратите в черния дроб, трябва да се отбележи, че глюкозата се превръща в други хранителни монозахариди - фруктоза и галактоза.

Фигура 4. Гликолиза и глюконеогенеза в черния дроб.

Ензими, които катализират необратими реакции на гликолиза: 1 - глюкокиназа; 2-фосфофруктокиназа; 3 - пируват киназа.

Ензими, които катализират реакциите на байпас на глюконеогенезата: 4-пируват карбоксилаза; 5 - фосфоенолпируват карбоксикиназа; 6 -fruktozo-1,6-difosfataza; 7 - глюкозо-6-фосфатаза.

31.3. Ролята на черния дроб в липидния метаболизъм.

Хепатоцитите съдържат почти всички ензими, участващи в липидния метаболизъм. Следователно, паренхимните клетки на черния дроб до голяма степен контролират съотношението между консумация и липиден синтез в организма. Липидният катаболизъм в чернодробните клетки възниква главно в митохондриите и лизозомите, биосинтезата в цитозола и ендоплазмения ретикулум. Основният метаболит на липидния метаболизъм в черния дроб е ацетил-CoA, основните начини на образуване и използване на който са показани на фигура 5.

Фигура 5. Образуване и използване на ацетил СоА в черния дроб.

31.3.1. Метаболизъм на мастни киселини в черния дроб. Диетичните мазнини под формата на хиломикрони влизат в черния дроб чрез системата на чернодробната артерия. Под действието на липопротеин липаза, разположена в ендотелиума на капилярите, те се разграждат в мастни киселини и глицерол. Мастните киселини, които проникват в хепатоцитите, могат да се подложат на окисление, модификация (скъсяване или удължаване на въглеродната верига, образуване на двойни връзки) и да се използват за синтезиране на ендогенни триацилглицероли и фосфолипиди.

31.3.2. Синтез на кетонни тела. Когато β-оксидирането на мастни киселини в черния дроб на митохондриите, се образува ацетил-CoA, което претърпява допълнително окисление в цикъла на Кребс. Ако има недостиг на оксалоацетат в чернодробните клетки (например, по време на гладно, захарен диабет), ацетилните групи се кондензират, за да образуват кетонни тела (ацетоацетат, β-хидроксибутират, ацетон). Тези вещества могат да служат като енергийни субстрати в други тъкани на тялото (скелетни мускули, миокард, бъбреци, с дългосрочно гладуване, мозъка). Черният дроб не използва кетонни тела. С излишък от кетонни тела в кръвта се развива метаболитна ацидоза. Диаграма на образуването на кетонни тела е показана на фигура 6.

Фигура 6. Синтез на кетонни тела в чернодробните митохондрии.

31.3.3. Образование и начини за използване на фосфатидна киселина. Общ прекурсор на триацилглицеролите и фосфолипидите в черния дроб е фосфатидната киселина. Синтезира се от глицерол-3-фосфат и две ацил-CoA-активни форми на мастни киселини (Фигура 7). Глицерол-3-фосфатът може да се образува или от диоксиацетон фосфат (гликолиза метаболит) или от свободен глицерол (продукт на липолиза).

Фигура 7. Образуване на фосфатидна киселина (схема).

За синтеза на фосфолипиди (фосфатидилхолин) от фосфатидна киселина е необходимо да се снабди с храна достатъчно количество липотропни фактори (вещества, които предотвратяват развитието на мастна дегенерация на черния дроб). Тези фактори включват холин, метионин, витамин В12, фолиева киселина и някои други вещества. Фосфолипидите са включени в състава на липопротеиновите комплекси и участват в транспорта на липиди, синтезирани в хепатоцити към други тъкани и органи. Липсата на липотропни фактори (с злоупотреба с мазни храни, хроничен алкохолизъм, диабет) допринася за факта, че фосфатидната киселина се използва за синтеза на триацилглицероли (неразтворими във вода). Нарушаването на образуването на липопротеини води до факта, че излишъкът от TAG се натрупва в чернодробните клетки (мастна дегенерация) и функцията на този орган е нарушена. Начинът на използване на фосфатидна киселина в хепатоцитите и ролята на липотропните фактори са показани на фигура 8.

Фигура 8. Използване на фосфатидна киселина за синтеза на триацилглицероли и фосфолипиди. Липотропните фактори се посочват с *.

31.3.4. Образуване на холестерол. Черният дроб е основното място за синтеза на ендогенен холестерол. Това съединение е необходимо за изграждането на клетъчни мембрани, е предшественик на жлъчните киселини, стероидните хормони, витамин D 3. Първите две реакции на синтез на холестерол приличат на синтеза на кетонни тела, но протичат в цитоплазмата на хепатоцитите. Ключовият ензим в синтеза на холестерол, β-хидрокси-β-метилглутарил-КоА редуктаза (HMG-CoA редуктаза), се инхибира от излишък на холестерол и жлъчни киселини на базата на отрицателна обратна връзка (Фигура 9).

Фигура 9. Синтез на холестерола в черния дроб и неговото регулиране.

31.3.5. Образуване на липопротеин. Липопротеини - протеин-липидни комплекси, които включват фосфолипиди, триацилглицероли, холестерол и неговите естери, както и протеини (апопротеини). Липопротеините транспортират неразтворими във вода липиди в тъканите. Два вида липопротеини се образуват в хепатоцити - липопротеини с висока плътност (HDL) и липопротеини с много ниска плътност (VLDL).

31.4. Ролята на черния дроб в метаболизма на протеините.

Черният дроб е тялото, което регулира приема на азотни вещества в организма и тяхното отделяне. В периферните тъкани постоянно се получават реакции на биосинтеза с използването на свободни аминокиселини, или те се освобождават в кръвта по време на разграждането на тъканните протеини. Въпреки това, нивото на протеините и свободните аминокиселини в кръвната плазма остава постоянно. Това се дължи на факта, че чернодробните клетки имат уникален набор от ензими, които катализират специфични реакции на белтъчния метаболизъм.

31.4.1. Начини за използване на аминокиселини в черния дроб. След поглъщане на протеинови храни, голямо количество аминокиселини навлиза в чернодробните клетки през порталната вена. Тези съединения могат да претърпят серия от трансформации в черния дроб преди да влязат в общата циркулация. Тези реакции включват (Фигура 10):

а) използването на аминокиселини за синтез на протеини;

б) трансаминиране - пътя на синтеза на заменими аминокиселини; също така свързва обмена на аминокиселини с глюконеогенеза и общия начин на катаболизма;

в) деаминиране - образуването на а-кето киселини и амоняк;

г) синтез на урея - начинът на неутрализация на амоняка (виж схемата в раздела "Протеинова обмяна");

д) синтез на непротеинови азотсъдържащи вещества (холин, креатин, никотинамид, нуклеотиди и др.).

Фигура 10. Аминокиселинен метаболизъм в черния дроб (схема).

31.4.2. Протеинова биосинтеза. Много плазмени протеини се синтезират в чернодробните клетки: албумин (около 12 g дневно), повечето α- и β-глобулини, включително транспортни протеини (феритин, церулоплазмин, транскортин, ретинол-свързващ протеин и др.). В черния дроб се синтезират и много фактори на кръвосъсирването (фибриноген, протромбин, проконвертин, проакцелерин и др.).

31.5. Неутрализираща функция на черния дроб.

Неполярните съединения с различен произход, включително ендогенни вещества, лекарства и отрови, се неутрализират в черния дроб. Процесът на неутрализация на веществата включва два етапа (фази):

1) фазова модификация - включва реакцията на окисление, редукция, хидролиза; за редица съединения е по избор;

2) фазово конюгиране - включва реакцията на взаимодействието на вещества с глюкуронова и сярна киселина, глицин, глутамат, таурин и други съединения.

По-подробно реакциите на неутрализация ще бъдат разгледани в раздела "Биотрансформация на ксенобиотици".

31.6. Билиарното образуване на черния дроб.

Жлъчния секрет е жълтеникаво-кафяв цвят, секретиран от чернодробни клетки (500-700 мл на ден). Съставът на жлъчката включва: жлъчни киселини, холестерол и неговите естери, жлъчни пигменти, фосфолипиди, протеини, минерални вещества (Na +, K +, Ca 2+, Сl -) и вода.

31.6.1. Жлъчни киселини. Са продукти от метаболизма на холестерола, се образуват в хепатоцити. Има първични (холодна, ненооксихолична) и вторична (дезоксихолична, литохолична) жлъчни киселини. Жлъчката съдържа главно жлъчни киселини, конюгирани с глицин или таурин (например гликохолова, киселинна, таурохолинова киселина и др.).

Жлъчните киселини са пряко включени в храносмилането на мазнините в червата:

• имат емулгиращо действие върху ядливите мазнини;
• активират панкреатичната липаза;
• насърчава усвояването на мастни киселини и мастноразтворими витамини;
• стимулират чревната перисталтика.

При нарушаване на изтичането на жлъчката жлъчните киселини попадат в кръвта и урината.

31.6.2. Холестерол. Излишният холестерол се екскретира в жлъчката. Холестеролът и неговите естери присъстват в жлъчката като комплекси с жлъчни киселини (холеинови комплекси). Съотношението на жлъчните киселини към холестерола (съотношението на холата) не трябва да бъде по-малко от 15. В противен случай, водонеразтворимият холестерол се утаява и се отлага под формата на камъни в жлъчния мехур (жлъчнокаменна болест).

31.6.3. Жлъчни пигменти. Конюгиран билирубин (моно- и диглюкуронид билирубин) преобладава сред пигменти в жлъчката. Той се образува в чернодробните клетки в резултат на взаимодействието на свободния билирубин с UDP-глюкуроновата киселина. Това намалява токсичността на билирубина и увеличава неговата разтворимост във вода; по-нататък конюгиран билирубин се секретира в жлъчката. Ако има нарушение на оттока на жлъчката (обструктивна жълтеница), съдържанието на директния билирубин в кръвта значително се увеличава, билирубинът се открива в урината, а съдържанието на stercobilin намалява в изпражненията и урината. За диференциална диагностика на жълтеница вижте "Обмяна на сложни протеини".

31.6.4. Ензими. От ензимите, открити в жлъчката, първо трябва да се отбележи алкалната фосфатаза. Това е екскретиращ ензим, синтезиран в черния дроб. В нарушение на изтичането на жлъчката, активността на алкалната фосфатаза в кръвта се увеличава.