5.6 Печень. Клеточный состав, метаболическая гетерогенность гепатоцитов

Печень - самый крупный из внутренних органов, участвующих в гомеостазе. Всасывание питательных веществ в желудочно-кишечном тракте осуществляется периодически и их концентрация в портальном кровотоке в разные периоды времени существенно различается, однако благодаря гомеостатической функции печени изменения концентрации важнейших метаболитов (аминокислот, глюкозы) в большом круге кровообращения незначительны.

Печеночная долька, состоящая из печеночных клеток составляет основную структурную единицу печени. Клетки печени называются гепатоцитами . Они содержат крупное ядро, аппарат Гольджи , многочисленные митохондрии и лизосомы , а также множество гликогеновых гранул и липидных капелек. Печеночные клетки располагаются в виде тяжей, называемых печеночными балками. В них проходят желчные капилляры, стенками которых являются печеночные клетки, а между ними — кровеносные капилляры, стенки которых образованы звездчатыми (купферовскими) клетками. В центре дольки проходит центральная вена. Печеночные дольки составляют паренхиму печени. Между ними в соединительной ткани проходят междольковые артерии, вена и желчный проток. Печень получает двойное кровоснабжение: из печеночной артерии и воротной вены, (см.). Отток крови происходит из печени через центральные вены, которые, сливаясь, впадают в печеночные вены, открывающиеся в нижнюю полую вену

Клетки, выстилающие синусоиды, включают по крайней мере четыре различные популяции.Эндотелиальные клетки, отличающиеся от сосудистого эндотелия в любом другом месте организма отсутствием базальной мембраны и наличием множества пор (фенестр). Это обеспечивает быстрый обмен питательными веществами и макромолекулами с близлежащими гепатоцитами через пространство Диссе Веретенообразные клетки Купфера также выстилают синусоиды и формируют значительную часть ретикулоэндотелиальной системы организма; выступают в роли тканевых макрофагов. К их основным функциям относятся фагоцитоз чужеродных частиц, удаление эндотоксинов и других вредных субстанций и модуляция иммунного ответа. Присутствие клеток Купфера и богатое кровоснабжение печени делают ее уязвимой к вторичной инфекции и другим системным поражениям. Перисинусоидальные жиросодержащие клетки (клетки Ито) содержат запас витамина А и, как полагают, трансформируются в фибробласты в ответ на повреждение печени. Таким образом, возможно, именно они являются главным источником фиброза печени, хотя это предположение требует доказательств.Редкие pit-клетки, вероятно, представляют собой тканевые лимфоциты с функцией естественных клеток-киллеров. Их роль при поражениях печени неизвестна.

Направленность процессов метаболизма в печени определяется состоянием питания организма:

В резорбтивной фазе орган синтезирует белки и аккумулирует энергию в виде гликогена и триацилглицеролов. Свои энергетические потребности печень в это время покрывает за счёт распада аминокислот и глюкозы.

В пострезорбтивной фазе печень будет расходовать запасённую энергию. В этой фазе она обеспечивает собственные энергетические потребности за счёт распада жирных кислот.

Роль печени в обмене углеводов.

Основная роль печени в метаболизме углеводов заключается в поддержании нормогликемии. Поддержание нормальной концентрации глюкозы в крови осуществляется тремя основными механизмами:

способностью печени депонировать всасывающуюся из кишечника глюкозу и поставлять её по мере надобности в общий кровоток (напоминаем, что образующийся в реакциях гликогенолиза в различных тканях глюкозо-6-фосфат не способен проникать через плазматическую мембрану клеток, однако гепатоциты способны синтезировать глюкозо-6-фосфатазу, которая отщепляет фосфат, образуя свободную глюкозу, - последняя легко покидает клетки печени;

образовывать глюкозу из неуглеводных продуктов (глюконеогенез).

превращать другие гексозы (галактозу и фруктозу) в глюкозу.

Всасывание глюкозы из кишечника сопровождается одновременным выбросом инсулина, стимулирующим синтез гликогена в печени и ускоряющим в ней реакции окислительного распада глюкозы. В перерывах между приёмами пищи (низкий уровень глюкозы → низкая концентрация инсулина) в печени активируются реакции гликогенолиза, благодаря которым предотвращается развитие гипогликемии. При длительном голодании вначале используются гликогенные аминокислоты (глюконеогенез), а затем распадаются депонированные жиры (образование кетоновых тел).

Роль печени в обмене липидов.

Печень депонирует липиды и играет ключевую роль в их метаболизме:

• в ней синтезируются, распадаются, удлиняются либо укорачиваются жирные кислоты (поступающие с пищей или образующиеся при распаде простых и сложных липидов);

• распадаются, синтезируются либо модифицируются триацилглицеролы;

• синтезируется большинство липопротеинов и 90% общего количества холестерола в организме (около 1г/с). Все органы с недостаточным синтезом холестерола (например, почки) снабжаются холестеролом печени;

• в печени из холестерола синтезируются желчные кислоты, которые входят в состав желчи, необходимой для переваривания липидов в кишечнике;

печень является единственным органом, в котором синтезируются ацетоновые тела.

Роль печени в обмене белков.

В печени интенсивно протекают реакции биосинтеза белков, необходимых для поддержания жизнедеятельности как самих гепатоцитов, так и для нужд организма в целом. В ней же завершается и процесс распада белков организма (синтез мочевины).

Освобождающиеся в процессе пищеварения аминокислоты, попадая с током крови воротной вены в печень, используются на:

-синтез белков плазмы крови (альбуминов, различных глобулинов, факторов свёртывания крови),

-образование α-кетокислот путём трансаминирования или окислительного дезаминирования аминокислот,

-глюконеогенез из гликогенных аминокислот,

-кетогенез из кетогенных аминокислот,

-синтез жирных кислот,

-аминокислоты используются для получения энергии, распадаясь в цикле трикарбоновых кислот.

-В печени синтезируется креатин, который поставляется ею в кровоток для дальнейшего использования сердечной и скелетной мышцами.Аммиак, образующийся в реакциях метаболизма аминокислот в печени, а также NH3, возникающий в процессе гниения белков в толстом кишечнике, превращается в гепатоцитах в мочевину и таким образом обезвреживается. Важнейшую роль в обезвреживающей функции печени играют микросомы. Микросомная система монооксигеназ катализирует окисление лекарственных препаратов и ядов.

Не менее важно знать и роль печени в обмене веществ . Гепатоциты участвуют в различных метаболических процессах, которые могут нарушиться при поражении печени. Однако справедливо и обратное: печень страдает при многих врожденных нарушениях обмена веществ , в том числе при различных болезнях накопления Гепатоциты метаболизируют многие эндогенные (например, билирубин ) и экзогенные (например, этанол и парацетамол ) вещества, которые могут быть токсичными для организма. Эти вещества могут окисляться, восстанавливаться и конъюгироваться при помощи ряда ферментов эндоплазматического ретикулума . При конъюгации нерастворимые в воде вещества превращаются в растворимые производные, что значительно облегчает их выведение печенью. Лекарственные средства в процессе печеночного метаболизма обычно утрачивают фармакологическую активность, но возможно и образование активных производных. Кроме того, иногда образуются производные, токсичные для самой печени. Этим объясняется избирательная чувствительность печени к четыреххлористому углероду , парацетамолу и, что особенно важно, к этанолу , который на первом этапе превращается в ацетальдегид .