Черен дроб: въглехидратна обмяна и метаболитни нарушения

Участието на черния дроб в поддържането на концентрацията на глюкоза в кръвта се определя от факта, че в него се срещат гликогенеза, гликогенолиза, гликолиза и глюконеогенеза. Тези процеси се регулират от много хормони, включително инсулин, глюкагон, GH, глюкокортикоиди и катехоламини. Глюкозата, влизаща в кръвта, се абсорбира бързо от черния дроб. Смята се, че това се дължи на изключително високата чувствителност на хепатоцитите към инсулина (въпреки че има доказателства да се постави под съмнение значението на този механизъм). Когато гладувате, нивата на инсулин намаляват и нивата на глюкагон и кортизол нарастват. В отговор на това, гликогенолизата и глюконеогенезата се засилват в черния дроб. Аминокиселини, особено аланин, които се образуват по време на разграждането на мускулните протеини, са необходими за глюконеогенезата. Напротив, след поглъщане, аланин и разклонени аминокиселини идват от черния дроб към мускулите, където участват в синтеза на протеини. Този глюкозо-аланинов цикъл се регулира от промени в серумните концентрации на инсулин, глюкагон и кортизол.

Предполага се, че след хранене гликогенът и мастните киселини се синтезират директно от глюкоза. В действителност, тези трансформации се случват непряко с участието на трикарбоксилни метаболити на глюкоза (например, лактат) или други субстрати на глюконеогенезата, като фруктоза и аланин.

При цироза на черния дроб често се променя нивото на глюкозата в кръвта (Таблица 293.1). Обикновено се наблюдават хипергликемия и нарушен глюкозен толеранс. Активността на инсулина в кръвта е нормална или повишена (с изключение на хемохроматоза); следователно, нарушеният глюкозен толеранс се дължи на инсулинова резистентност. Може да бъде причинено от намаляване на броя на функциониращите хепатоцити.

Съществуват също доказателства, че рецепторната и пострецепторната инсулинова резистентност на хепатоцитите се наблюдава при чернодробна цироза. В допълнение, при порткавално шунтиране, чернодробното елиминиране на инсулин и глюкагон намалява, така че концентрацията на тези хормони се увеличава. Въпреки това, при хемохроматоза нивото на инсулина може да намалее (до развитието на захарен диабет) поради отлагането на желязо в панкреаса. При цироза намалява способността на черния дроб да използва лактат в глюконеогенезните реакции, в резултат на което концентрацията му в кръвта може да се увеличи.

Въпреки че хипогликемията най-често се среща с фулминантен хепатит, тя може да се развие и в крайните стадии на цироза, дължаща се на намаляване на запасите от гликоген в черния дроб, намаляване на отговора на хепатоцитите към глюкагон, намаляване на способността на черния дроб да синтезира гликоген поради обширна клетъчна деструкция. Това се утежнява от факта, че количеството гликоген в черния дроб е дори нормално ограничено (около 70 g), тялото се нуждае от постоянно снабдяване с глюкоза (около 150 g / ден). Следователно резервите на гликоген в черния дроб се изчерпват много бързо (обикновено - след първия ден на гладуване).

Метаболизъм на черния дроб и въглехидратите

Биохимия на черния дроб

Черният дроб заема централно място в метаболизма. Той има многобройни функции, от които най-важни са следните:

* биосинтез на кръвни протеини и липопротеиди,

* метаболизъм на лекарства и хормони,

* депозиране на желязо, витамини В12 и В9,

По този начин функционалната специализация на черния дроб се състои в следния "биохимичен алтруизъм", т.е. черният дроб осигурява условия за живот на други органи. От една страна, това е производството и съхранението на различни вещества за организми и тъкани, а от друга страна, тяхната защита от токсични вещества, които се образуват в тях или от входящи чужди вещества.

Черният дроб изпълнява следните функции:

хомеостатичен регататор (въглехидрати, протеини, липиди, витамини, частично водно-минерални съединения, пигментен метаболизъм, непротеинови азотсъдържащи вещества);

неутрализиращи (естествени продукти на метаболизма и чужди вещества).

Черният дроб се състои от 80% от паренхимните клетки, 16% от които са ретикулоендотелни клетки, 4% от ендотелиума на кръвоносните съдове.

Метаболизъм на черния дроб и въглехидратите

Паренхимните клетки на черния дроб служат като основно място за биохимични трансформации на хранителни въглехидрати и имат регулаторен ефект върху техния метаболизъм. Абсорбира захари от чревни епителни клетки до порталната вена; чрез него хранителните монозахариди влизат в черния дроб (1), като галактоза, фруктоза и маноза се превръщат в глюкоза. (2) Една от най-важните функции на черния дроб е да се поддържа постоянна глюкоза в кръвта (глюкостатична функция), глюкозата, в излишък, се превръща в форма за съхранение, подходяща за съхранение, за да се възстановят запасите в глюкоза във време, когато храната се доставя в ограничени количества.

Енергийните нужди на самия черен дроб, както и другите тъкани на тялото, са удовлетворени от вътреклетъчния катаболизъм на входящата глюкоза. В катаболизма на глюкозата участват два различни процеса: (3)

* гликолитичния път за превръщане на 1 mol глюкоза в 2 мола лактат с образуването на 2 mol АТР.

* (4) трансформация на фосфоглуконат на 1 mol глюкоза с образуване на 6 мола СО2 и образуването на 12 мола ATP.

И двата процеса протичат при анаеробни условия, и двата ензима се съдържат в разтворимата част на цитоплазмата и и двата изискват предварително фосфорилиране на глюкоза към glu-6f с участието на АТР-зависим ензим. глюкокиназния. Ако гликолизата осигурява енергия за клетъчни органели за реакции на фосфорилиране, по този начин фосфорилираният път служи като основен източник на редуциращи еквиваленти за биосинтетични процеси. Междинните продукти на гликолизата - фосфориоза - могат да се използват за образуване на алфа-глицерофосфат в синтеза на мазнини. Пируват може да се използва за синтезиране на аланин, аспартат и други съединения, получени от ацетил-СоА.

В допълнение, глюкозните реакции могат да протичат в обратна посока, поради което (5) глюкозата се синтезира чрез глюконеогенеза.

По време на окислението на фосфоглуконат се образуват пентози, които могат да се използват при синтеза на нуклеиди и нуклеинови киселини.

В черния дроб приблизително 1/3 от глюкозата се окислява по протежение на фосфоглуконатния път, а останалите 2/3 по гликолитичния път.

194.48.155.245 © studopedia.ru не е автор на публикуваните материали. Но предоставя възможност за безплатно ползване. Има ли нарушение на авторските права? Пишете ни Свържете се с нас.

Деактивиране на adBlock!
и обновете страницата (F5)
много необходимо

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.

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.

РОЛЯ НА ЖИВОТА В ОБМЕНА НА КАРБОН

Основната роля на черния дроб при метаболизма на въглехидратите е да се осигури постоянна концентрация на глюкоза в кръвта. Това се постига чрез регулиране между синтеза и разграждането на гликоген, отложен в черния дроб.

В черния дроб, синтеза на гликоген и неговата регулация са по същество сходни с тези процеси, които протичат в други органи и тъкани, по-специално в мускулната тъкан. Синтезът на гликоген от глюкоза осигурява нормалния временен резерв от въглехидрати, необходим за поддържане на концентрацията на глюкоза в кръвта в случаите, когато съдържанието му е значително намалено (например при хора това се случва, когато има недостатъчен прием на въглехидрати от храна или през нощта “гладно”).

Необходимо е да се подчертае важната роля на ензима глюкокиназа в процеса на усвояване на глюкозата от черния дроб. Глюкокиназата, подобно на хексокиназата, катализира глюкозното фосфорилиране с образуването на глюкозо-6-фосфат, докато глюкокиназната активност в черния дроб е почти 10 пъти по-висока от хексокиназната активност. Важна разлика между тези два ензима е, че глюкокиназата, за разлика от хексокиназата, има висока стойност на К.М за глюкоза и не се инхибира от глюкозо-6-фосфат.

След хранене съдържанието на глюкоза в порталната вена нараства рязко: интрахепаталната му концентрация се увеличава в същия диапазон. Увеличаването на концентрацията на глюкоза в черния дроб води до значително повишаване на глюкокиназната активност и автоматично увеличава поемането на глюкоза от черния дроб (полученият глюкозо-6-фосфат е или изразходван за синтеза на гликоген, или е разрушен).

Смята се, че основната роля на черния дроб - разграждането на глюкозата - се намалява предимно за съхранение на прекурсорни метаболити, необходими за биосинтеза на мастни киселини и глицерин, и в по-малка степен за неговото окисление до СО2 и Н2А. Триглицеридите, синтезирани в черния дроб, обикновено се секретират в кръвта като част от липопротеините и се транспортират до мастна тъкан за по-трайно съхранение.

При реакциите на пентозофосфатния път в черния дроб се образува NADPH, който се използва за редукционни реакции в синтеза на мастни киселини, холестерол и други стероиди. В допълнение, образуването на пентоза фосфати, необходими за синтеза на нуклеинови киселини.

Наред с усвояването на глюкозата в черния дроб се получава и образуването му. Директният източник на глюкоза в черния дроб е гликоген. Разграждането на гликогена в черния дроб възниква главно чрез фосфоролитично действие. Системата от циклични нуклеотиди е от голямо значение за регулирането на скоростта на гликогенолизата в черния дроб. В допълнение, глюкозата в черния дроб също се формира в процеса на глюконеогенезата.

Основните субстрати на глюконеогенезата са лактат, глицерин и аминокиселини. Смята се, че почти всички аминокиселини, с изключение на левцин, могат да попълнят пула от предшественици на глюконеогенезата.

При оценката на въглехидратната функция на черния дроб трябва да се има предвид, че съотношението между процесите на използване и образуването на глюкоза се регулира главно чрез неврохуморални средства, с участието на ендокринните жлези.

Глюкозо-6-фосфатът играе централна роля в трансформациите на глюкозата и въглехидратния метаболизъм в черния дроб. Той драстично инхибира фосфоролитичното разцепване на гликоген, активира ензимния трансфер на глюкоза от уридин дифосфоглюкоза до молекулата на синтезирания гликоген, е субстрат за по-нататъшни гликолитични трансформации, както и окисляване на глюкоза, включително пентозофосфатен път. И накрая, разделянето на глюкозо-6-фосфата от фосфатаза осигурява притока на свободна глюкоза в кръвта, която се подава от кръвния поток към всички органи и тъкани (фиг. 16.1).

Както е отбелязано, най-мощният алостеричен активатор на фосфофруктокиназа-1 и инхибитор на чернодробна фруктозо-1,6-бисфосфатаза

Фиг. 16.1. Участието на глюкоза-6-фосфат в метаболизма на въглехидратите.

Фиг. 16.2. Хормонална регулация на системата фруктоза-2,6-бисфосфат (F-2,6-Р2) в черния дроб с участието на сАМР-зависими протеин кинази.

е фруктозо-2,6-бисфосфат (F-2,6-Р2). Увеличението на хепатоцитите на ниво f-2,6-P2 спомага за повишаване на гликолизата и намаляване на скоростта на глюконеогенезата. F-2,6-P2 намалява инхибиращия ефект на АТФ върху фосфо-фруктокиназа-1 и увеличава афинитета на този ензим към фруктоза-6-фосфат. С инхибирането на фруктоза-1,6-бисфосфатаза F-2,6-Р2 стойността на К нарастваМ за фруктоза-1,6-бисфосфат. Съдържанието на f-2,6-Р2 в черния дроб, сърцето, скелетните мускули и други тъкани се контролира от бифункционален ензим, който извършва синтеза на P-2,6-P2 от фруктоза-6-фосфат и АТР и хидролизата му до фруктоза-6-фосфат и Раз, т.е. Ензимът има едновременно киназа и бисфосфатазна активност. Бифункционалният ензим (фосфофруктокиназа-2 / фруктоза-2,6-бисфосфатаза), изолиран от черен дроб на плъх, се състои от две идентични субединици с мол. тежащи 55,000, всеки от които има два различни каталитични центъра. Киназният домен е разположен в N-края и бисфосфатазният домен е разположен в С-края на всяка от полипептидните вериги. Известно е също, че бифункционалният чернодробен ензим е отличен субстрат за сАМР-зависима протеин киназа А. Под действието на протеин киназа А сериновите остатъци се фосфорилират във всяка от субединиците на бифункционалния ензим, което води до намаляване на неговата киназа и повишена активност на бисфосфатаза. Отбележете, че при регулирането на активността на бифункционалния ензим съществена роля играят хормоните, по-специално глюкагон (фиг. 16.2).

В много патологични състояния, особено при захарен диабет, се забелязват значителни промени в функционирането и регулирането на P-2,6-P системата.2. Установено е, че при експериментален (стептозотоцин) диабет при плъхове на фона на рязко повишаване нивото на глюкозата в кръвта и урината в хепатоцитите, съдържанието на P-2,6-P2 намалена. Следователно, степента на гликолиза намалява и глюконеогенезата се увеличава. Този факт има своето обяснение. Хормонален дисбаланс, възникващ при плъхове с диабет: повишаване на концентрацията на глюкагон и намаляване на съдържанието на инсулин - предизвиква повишаване на концентрацията на сАМР в чернодробната тъкан, увеличаване на зависещото от сАМР фосфорилиране на бифункционален ензим, което от своя страна води до намаляване на киназата и повишена активност на бифосфатаза. Това може да бъде механизмът за намаляване на нивото на f-2,6-Р2 в хепатоцити с експериментален диабет. Очевидно има и други механизми, водещи до намаляване на нивото на F-2,6-P2 в хепатоцити със стрептозотозин диабет. Доказано е, че при експериментален диабет в чернодробната тъкан се наблюдава намаляване на активността на глюкокиназата (вероятно намаляване на количеството на този ензим). Това води до спад в скоростта на глюкозно фосфорилиране, а след това и до намаляване на съдържанието на фруктозо-6-фосфат - субстрат на бифункционален ензим. И накрая, през последните години е показано, че при диабет със стрептозотоцин, количеството на бифункционалните ензими иРНК в хепатоцитите намалява и в резултат на това нивото на Р-2,6-Р намалява.2 в чернодробната тъкан се засилва глюконеогенезата. Всичко това още веднъж потвърждава позицията, че F-2,6-P2, Като важен компонент във веригата на предаване на хормоналния сигнал, той действа като третичен медиатор под действието на хормони, главно върху процесите на гликолиза и глюконеогенеза.

Като се има предвид междинния метаболизъм на въглехидратите в черния дроб, е необходимо също да се обсъдят трансформациите на фруктоза и галактоза. Фруктоза, влизаща в черния дроб, може да бъде фосфорилирана в позиция 6 до фруктоза-6-фосфат под действието на хексокиназа, която има относителна специфичност и катализира фосфорилирането, в допълнение към глюкозата и фруктозата, също така и маноза. Въпреки това, има и друг начин в черния дроб: фруктозата е в състояние да фосфорилира с участието на по-специфичен ензим, фруктокиназа. В резултат се образува фруктозо-1-фосфат. Тази реакция не се блокира от глюкоза. Освен това, фруктозо-1-фосфатът под действието на алдолаза се разделя на две триози: диоксиацетон фосфат и глицерал дехид. Под влияние на съответната киназа (триокиназа) и с участието на АТР глицералдехидът се фосфорилира до глицералдехид-3-фосфат. Последното (лесно преминава и диоксиацетонфосфат) претърпява обикновени трансформации, включително образуването на пирувинова киселина като междинен продукт.

Трябва да се отбележи, че при генетично определена непоносимост към фруктоза или недостатъчна активност на фруктоза-1,6-бисфосфатаза се появява индуцирана от фруктоза хипогликемия, която се появява въпреки наличието на големи запаси от гликоген. Вероятно фруктозо-1-фосфатът и фруктозо-1,6-бисфосфатът инхибират чернодробната фосфорилаза чрез алостеричен механизъм.

Известно е също, че метаболизмът на фруктоза по гликолитичния път в черния дроб се осъществява много по-бързо от метаболизма на глюкозата. За метаболизма на глюкозата е характерен етап, катализиран от фосфофруктокиназа 1. Както знаете, на този етап се извършва метаболитен контрол на скоростта на катаболизма на глюкозата. Фруктозата заобикаля този етап, което му позволява да интензифицира метаболитните процеси в черния дроб, което води до синтез на мастни киселини, тяхната естерификация и секрецията на липопротеини с много ниска плътност; в резултат на това плазмените триглицеридни концентрации могат да се повишат.

Галактозата в черния дроб първо се фосфорилира с участието на АТР и ензима галакто киназа с образуването на галактоза-1-фосфат. За ха-лактоза киназа на черния дроб на плода и детето се характеризират със стойностите наМ и Vмакс, около 5 пъти по-голяма от тази на възрастните ензими. По-голямата част от галактоза-1-фосфата в черния дроб се трансформира по време на реакцията, катализирана от хексоза-1-фосфат-уридилтрансфераза:

UDP-глюкоза + Галактоза-1-фосфат -> UDP-галактоза + Глюкоза-1-фосфат.

Това е уникална трансферазна реакция на връщането на галактоза в основния поток на въглехидратния метаболизъм. Наследствената загуба на хексоза-1-фосфат-уридилтрансфераза води до галактоземия, заболяване, характеризиращо се с умствена изостаналост и катаракта на лещата. В този случай, черният дроб на новородените губи способността да метаболизира D-галактозата, която е част от млечната лактоза.

Ролята на черния дроб в метаболизма на въглехидратите

Ролята на черния дроб в метаболизма на въглехидратите

Основната роля на черния дроб в метаболизма на въглехидратите е да поддържа нормалната глюкоза в кръвта, т.е. в регулацията на нормогликемията.

Това се постига чрез няколко механизма.

1. Наличието в черния дроб на ензима глюкокиназа. Глюкокиназа, подобно на хексокиназа, фосфорилира глюкозата до глюкозо-6-фосфат. Трябва да се отбележи, че глюкокиназата, за разлика от хексокиназата, се среща само в черния дроб и в клетките на Лангерхансовите острови. Глюкокиназната активност в черния дроб е 10 пъти активността на хексокиназата. В допълнение, глюкокиназата, за разлика от хексокиназата, има по-висока стойност на Km за глюкоза (т.е. по-малък афинитет към глюкоза).

След хранене съдържанието на глюкоза в порталната вена нараства драматично и достига 10 mmol / l или повече. Увеличаването на концентрацията на глюкоза в черния дроб причинява значително повишаване на глюкокиназната активност и увеличава поемането на глюкоза от черния дроб. Поради едновременната работа на хексокиназата и глюкокиназата, черният дроб бързо и ефективно фосфорилира глюкозата към глюкоза-6-фосфат, осигурявайки нормална гликемия в системния кръвен поток. След това глюкозо-6-фосфатът може да се метаболизира по няколко начина (фиг. 28.1).

2. Синтез и разлагане на гликоген. Чернодробният гликоген играе ролята на глюкозно депо в организма. След хранене излишният въглехидрат се отлага в черния дроб като гликоген, нивото на което е приблизително 6% от масата на черния дроб (100-150 g). В интервалите между храненията, както и по време на "нощно гладуване" не се получава попълване на пула глюкоза в кръвта поради абсорбция от червата. При тези условия се активира разграждането на гликоген до глюкоза, което поддържа нивото на гликемията. Гликогеновите запаси се изчерпват до края на първия ден.

3. Глюконеогенезата се проявява активно в черния дроб - синтеза на глюкоза от некарбохидратни прекурсори (лактат, пируват, глицерол, гликогенни аминокиселини). Поради глюконеогенезата в тялото на възрастен се произвежда приблизително 70 g глюкоза на ден. Активността на глюконеогенезата нараства драматично по време на гладно на 2-ия ден, когато резервите на гликоген в черния дроб са изчерпани.

Поради глюконеогенезата, черният дроб е включен в цикъла на Corey - процесът на превръщане на млечната киселина, която се образува в мускулите, в глюкоза.

4. Превръщането на фруктоза и галактоза в глюкоза се извършва в черния дроб.

5. В черния дроб се синтезира глюкуронова киселина.

Фиг. 28.1. Участието на глюкоза-6-фосфат в метаболизма на въглехидратите

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.