Роль печени в метаболизме углеводов

Из общего количества поступающей из кишечника глюкозы печень извлекает ее большую часть и тратит 10-15% от этого количества на синтез гликогена, 60% - на окислительный распад, 30% - на синтез жирных кислот.

Печень поддерживает концентрацию сахара в крови на таком уровне, который обеспечивает непрерывное снабжение глюкозой всех тканей. Это достигается регуляцией соотношения между синтезом и распадом гликогена, депонируемого печенью. В среднем печень человека содержит до 100 г гликогена. При всасывании глюкозы из кишечника содержание её в крови воротной вены может повышаться до 18-20 ммоль/л, в периферической крови в два раза меньше. Глюкоза превращается в печени в гликоген и депонируется, а также используется для получения энергии. Если после этих превращений еще имеется избыток глюкозы, она превращается в жир. При голодании печень поддерживает постоянный уровень сахара в крови, прежде всего расщеплением гликогена, и если этого недостаточно – глюконеогенезом. Инсулин, проходя через печень, также оказывает влияние на уровень сахара в крови и на образование и распад гликогена в печени.

Центральную роль в превращениях углеводов и регуляции углеводного обмена играет глюкозо-6-фосфат. В печени он резко замедляет расщепление гликогена и активирует ферментативный перенос глюкозы с УДФ-глюкозы на молекулу синтезируемого гликогена. Глюкозо-6-фосфат является субстратом для аэробного и анаэробного гликолиза, приводящих к образованию пировиноградной и молочной кислот. Этот процесс обеспечивает организм субстратами для биосинтезов и играет важную роль в обмене энергии. При окислении глюкозо-6-фосфата в пентозофосфатном пути образуется НАДФН, который используется для восстановительных синтезов жирных кислот и холестерина. Продуктом ПФП являются также фосфопентозы – обязательный компонент нуклеотидов и нуклеиновых кислот. Наконец, расщепление глюкозо-6-фосфата обеспечивает поступление в кровь свободной глюкозы, доставляемой током крови во все органы и ткани.

В печени активно протекает глюконеогенез, при котором предшественниками глюкозы являются пируват, аланин (поступающий из мышц), глицерин (из жировой ткани) и ряд гликогенных аминокислот (поступающих с пищей).

Высокие концентрации АТФ и цитрата тормозят гликолиз путем аллостерической регуляции фермента фосфофруктокиназы. АТФ тормозит пируваткиназу. Ингибитором пируваткиназы является ацетил-КоА. Все эти метаболиты образуются при распаде глюкозы (торможение конечным продуктом). АМФ активирует расщепление гликогена и тормозит глюконеогенез.

Важную роль в обмене веществ в печени играет фруктозо-2,6-дифосфат. Он образуется в незначительных количествах из фруктозо-6-фосфата и выполняет регуляторную функцию: стимулирует гликолиз путем активации фосфофруктокиназы и подавляет глюконеогенез с помощью торможения фруктозо-1,6-дифосфатазы.

При ряде патологических состояний, в частности при сахарном диабете, нарушаются функционирование и регуляция системы фруктозо-2,6-дифосфата. Так, при экспериментальном диабете у крыс содержание в гепатоцитах фруктозо-2,6-дифосфата снижено. Увеличение концентрации глюкагона и уменьшение содержания инсулина обусловливают повышение концентрации цАМФ в ткани печени и усиление цАМФ-зависимого фосфорилирования бифункционального фермента, что приводит к снижению его киназной и повышению бисфосфатазной активности. Следовательно, снижается скорость гликолиза и усиливается глюконеогенез.