3 курс / Патофизиология / 2 сем / инт 08 (Патофизиология печени)

ПАТОФИЗИОЛОГИЯ ПЕЧЕНИ

Печень (hepar) - самая крупная железа в организме человека и животных, характеризующаяся чрезвычайно сложной функцией, являясь одновременно органом пищеварения, кровообращения и обмена веществ.

Место печени в жизнедеятельности организма определяется:

-Участием ее в гемодинамике, обусловленной особенностями печеночного кровообращения (в частности, ее депонирующей ролью).

-Участием печени в процессах пищеварения, так как вырабатываемая и выделяемая ею желчь является необходимым компонентом для гидролиза и усвоения жира.

-Печень обладает мощной и специфической выделительной функцией. В составе желчи удаляется ряд веществ, которые не могут удаляться почками (холестерин, тироксин, билирубин, микроэлементы, алюминий, марганец, кобальт и т.д.)

-Ей присуща барьерная функция, которая сводится как к собственно защитной, обеспечивающейся специфическими и неспецифическими механизмами (макрофагами, гранулоцитами, лимфоцитами, антителами), так и обезвреживающей (дезинтоксикационной) функцией в отношении вредных соединений, поступающих из кишечника и тканей организма.

-Печень является органом кроветворения у плода (мегалобластический тип кроветворения).

-Она обладает многообразием функций в обмене веществ, которые направлены как в сторону разрушения, так и в отношении специфического синтеза:

°В ней происходит синтез и распад гликогена, процессы гликолиза, глюконеогенеза, синтез глюкуроновой кислоты.

°Синтез и распад холестерина также более всего связан с функцией печени. В ней происходит образование самого энергоемкого питательного вещества- триглицеридов, главного строительного вещества всех клеточных мембран-фосфолипидов. Обмен жирных кислот характеризуется процессами ресинтеза и окисления высших жирных кислот до стадии кетоновых тел. В печени происходит образование липопротеиновых компонентов - транспортной формы компонентов жирового обмена.

°В области белкового обмена в печени происходят разнообразные протеиногенные процессы - синтез 100% альбумина и 80% глобулинов плазмы, фибриногена, протромбина и др. В ней происходит образование сложных белков (протеидов-гликопротеидов, липопротеидов, церулоплазмина, трансферрина), процессы переаминирования и дезаминирования. В области дезинтеграции- функция связывания аммиака и образования мочевины (безвредного и полностью выводимого с мочой вещества).

°Печень обеспечивает всасывание жирорастворимых витаминов (А, Д, Е, К), депонирует большинство из них, образует витамины из провитаминов (например, витамин А из каротина), разрушает «отслуживание» витаминов.

°Печень принимает активное участие в ферментативном обмене. Есть группа секреторных ферментов, (церулоплазмин, холинестераза), содержание которых в крови при патологии печени снижается. Группа индикаторных ферментов действует в гепатоците (АЛТ, АСТ и др.), поэтому при разрушении последних они в большом количестве поступают в кровь. Небольшая группа экскреторных ферментов вместе с желчью поступают в кишечник, поэтому, например щелочная фосфатаза появляется в крови при нарушении оттока желчи и застое её в печени (т.е. при механической желтухе).

°В печени происходит разрушение и активация многих гормонов, она является единственным местом синтеза тирозина (предшественника адреналина, норадреналина, тироксина).

°Особое место занимает желчеобразовательная и желчевыделительная функция печени.

Осуществление всех функций печени обусловлено как её анатомическими особенностями, так и коррелятивными соотношениями печени с другими органами и тканями.

Патология печени может возникать как вследствие первичного поражения печени, так и быть вторично вовлекаемой в патологический процесс при развитии его в различных органах и тканях (диабет, тиреотоксикоз,патология почек, селезёнки, различные инфекции и т.д.).

К основным формам (синдромам) поражения печени относят: функциональную недостаточность печени, печеночную энцефалопатию (вплоть до коматозного состояния), портальную гипертензию (с развитием асцита и спленомегалии), желтухи, холемический синдром.

Функциональная недостаточность печени

Печеночная недостаточность (ПН) характеризуется снижением одной, нескольких или всех функций печени ниже уровня, необходимого для обеспечения нормальной жизнедеятельности организма.

Виды печеночной недостаточности. По различным критериям выделяют несколько видов ПН.

-По числу нарушенных функций: парциальная и тотальная.

-По течению: молниеносная (развивается в течение нескольких часов), острая (в течение нескольких суток) и хроническая (несколько недель, месяцев, лет).

-По исходу: обратимая (нелетальная) - наблюдается при прекращении действия патогенного агента и устранении последствий этого воздействия; необратимая (летальная) - возникает в результате продолжающегося влияния причинного фактора либо невозможности устранения изменений, вызванных патологическим агентом.

Этиология ПН. Среди причин, вызывающих развитие ПН, можно выделить две группы: патологические процессы в печени и желчевыводящих путях и внепечёночные патологические процессы.

К первой группе, прежде всего, следует отнести воспалительные процессы (гепатиты) вирусного, бактериального либо токсогенного происхождения; дистрофические изменения вследствие первичного нарушения обмена веществ  (гепатозы); цирротическое поражение печени (вследствие диффузного разрастания соединительной ткани на фоне дистрофии печеночной паренхимы); опухолевые поражения печени; паразитарные поражения; генетические дефекты гепатоцитов; иммунные (и аутоиммунные) процессы печени; расстройства кровообращения; наследственная патология печени.

Ко второй группе относятся патологические процессы, вторично приводящие к функциональным нарушениям печени: шок, сердечная недостаточность, общая гипоксия, почечная недостаточность, белковое голодание, гиповитаминозы, эндокринопатии и т.д.

Патогенез ПН представляет собой цепь следующих друг за другом изменений. Он представляется следующим образом. Действие любого повреждающего фактора приводит к изменению молекулярной архитектоники мембран гепатоцитов, что сопровождается усилением свободнорадикального перекисного окисления липидов с частичной или полной деструкцией мембран и повышением их проницаемости. Повреждение клеток приводит к выходу из лизосом их гидролаз, что приводит к усилению повреждения мембран клеток, освобождению повреждёнными макрофагами FNO-a (некрозогенного фактора) и интерлейкина-1, способствующих развитию воспалительной и иммунной реакции в печени. Далее идёт образование аутоантител и аутосенсибилизированных Т-киллеров, вызывающих дополнительное аутоаллергическое повреждение гепатоцитов. Каждое из патологических звеньев может стать на определённой стадии развития печеночной недостаточности доминирующим, и этот факт должен учитываться при определении принципов её терапии.

Проявления печеночной недостаточности и их механизм связаны с потерей определённых функций этой железой.

Нарушение участия печени в углеводном обмене приводит к понижению способности гепатоцитов как превращать глюкозу в гликоген, так и расщеплять гликоген до глюкозы. Отсюда неустойчивый уровень глюкозы в крови: натощак - гипогликемия, после приёма пищи - гипергликемия. Кроме того, нарушается образование глюкозы из других моносахаридов (фруктозы, галактозы), страдает глюконеогенез (синтез глюкозы из молочной, пировиноградной кислот, глицерина, аминокислот), снижается синтез необходимой для связывания токсического билирубина глюкуроновой кислоты.

Нарушение участия печени в липидном обмене характеризуется снижением способности гепатоцитов синтезировать из жирных кислот и глицерина нейтральный жир (триглицериды), синтезировать главный строительный материал всех клеточных мембран (фосфолипиды), нарушением синтеза холестерина, участвующего в синтезе гормонов, витамина D, желчных кислот. Нарушение превращения свободного холестерина в эстерифицированную форму и образование липопротеидов, обладающих антиатерогенным действием, приводит к увеличению в крови свободного холестерина и снижению антиатерогенных фосфолипидов, отложению холестерина в стенках сосудов и развитию атеросклероза.

Нарушение участия печени в белковом обмене проявляется в нарушении прежде всего синтеза альбуминов и глобулинов гепатоцитами, в результате чего наблюдается гипоальбуминемия, затем гипоонкия, что способствует развитию асцита. Происходит уменьшение синтеза ферментов и белков-прокоагулянтов (протромбина, проакцелерина, проконвертина), что сопровождается коагулопатиями и склонностью к кровоточивости. Этому способствует нарушение всасывания жирорастворимого витамина К при нарушении желчеобразования и желчевыведения. Отмечается снижение переаминирования, дезаминирования аминокислот, синтеза мочевины (безвредного и полностью выводимого с мочой вещества) из аминогрупп и аммиака, снижение содержания её в крови.

Нарушение биосинтеза ферментов при патологии печени заключается в уменьшении секреция гепатоцитами в кровь так называемых секреторных ферментов (катализирующего окислительно-восстановительные реакции в нервной системе церулоплазмина, расщепляющей в крови избыток БАВ холинестеразы, разрушающей инсулин инсулиназы и т.д.). При разрушении гепатоцитов наблюдается увеличение выхода в кровь внутриклеточных ферментов, так называемых индикаторных - АЛТ (аланинаминотрансаминазы), АСТ (аспартатаминотрансаминазы), что может быть использовано как диагностический признак поражения гепатоцитов. Нарушение естественного оттока желчи в кишечник сопровождается появлением в крови  экскреторных ферментов, в частности - щелочной фосфатазы.

Расстройство обмена витаминов заключается в снижении (в случае нарушения оттока желчи и расщепления жиров) всасывания в кишечнике жирорастворимых витаминов А, D, E, K. Снижается способность гепатоцитов превращать провитамины в активные витамины (например, каротин в витамин А), снижается процесс образования из витаминов коферментов (например, из витамина В1 - кокарбоксилазы пирувата, из пантотеновой кислоты - ацетилкоэнзима А).

Поскольку печень является единственным местом синтеза тирозина - предшественника адреналина, норадреналина и тироксина - естественно предположить, что при нарушении функции гепатоцитовстрадает синтез этих гормонов. Нарушение функции печени сопровождается расстройством способности её разрушать, инактивировать многие гормоны.

Нарушение антитоксической функции печени характеризуется снижением обезвреживания печенью кишечных ядов - фенольных ароматических соединений (фенола, скатола, идола), биогенных аминов (кадаверина, путресцина, тирамина), аммиака. Снижается обезвреживание ядовитых метаболитов: низкомолекулярных жирных кислот (валериановой, капроновой), метилированных и аминных производных серусодержащих аминокислот (тауриновой, цистина, метионина). Снижается обезвреживание экзогенных ядов (грибкового, паразитарного происхождения, ядохимикатов и проч.).

Падает защитная функция печени, обеспечивающаяся специфическими и неспецифическими механизмами (макрофагами, гранулоцитами, лимфоцитами, антителами).

Связывание эндотоксина клеточными рецепторами моноцитов/макрофагов и их последующая активация сопровождаются гиперпродукцией провоспалительных цитокинов, в частности, туморнекротизирующего фактора a (TNF - a) и интерлейкинов (ИЛ-1 и ИЛ-6).

Патофизиологические явления (парез сосудов, коагулопатия и нарушение микроциркуляции) при ПН обусловлены повреждающими эффектами цитокинов, оксида азота и простагландинов. Нарушение миркоциркуляции способствует развитию гипоксии тканей и полиорганной недостаточности, повышению кишечной проницаемости и чувствительности к инфекционным агентам.

Нарушение желчеобразовательной и и желчевыделительной функции печени ведёт к развитию желтух

Желтухи

Желтуха - представляет собой синдром, характеризующийся нарушением желчеобразовательной и (или) желчевыводящей функции печени и проявляющийся в виде желтушности, связанной с повышением содержания билирубина в крови и тканях. Истинная желтуха является распространённым синдромом при заболеваниях печени, желчных путей, а также при поражении системы эритропоэза.

Гипербилирубинемия во всех случаях является результатом нарушения динамического равновесия между системой образования и выделения билирубина. Основной источник билирубина - гемоглобин. Разрушение эритроцитов и превращение гемоглобина в желчный пигмент происходит в селезёнке, костном мозге и печени при участии макрофагов. Гемоглобин расщепляется на гем и глобин, глобин катаболизируется до аминокислот, а гем превращается в вердоглобин, и биливердин, и является окисленным билирубином. После восстановления биливердин превращается в неконьюгированный (свободный, прямой) билирубин. За сутки в организме человека образуется около 300 мг билирубина. Этот билирубин не растворим в воде и поэтому не может быть выделен почками. Неконьюгированный билирубин находится в крови в основном в виде комплекса с альбумином. При значительном увеличении концентрации неконьюгированного билирубина в сыворотке крови (до 170,0-250,0 мкмоль/л) часть пигмента не связывается с альбумином, а такой билирубин является токсичным для головного мозга.

Удаление неконьюгированного билирубина из крови происходит в печени. На васкулярном полюсе гепатоцита осуществляется захват билирубина после его отделения от альбумина (в котором участвуют желчные кислоты), и при участии цитоплазматических транспортных белков он поступает в гладкую цитоплазматическую сеть, где происходит его конъюгация с глюкуроновой кислотой с помощью фермента УДФ - глюкуронилтрансферазы. В результате этой реакции образуется коньюгированный (прямой, связанный) билирубин. Коньюгированный билирубин является водорастворимым, поэтому может проникать через почечный барьер, и малотоксичен для головного мозга. В результате процессов активного транспорта коньюгированный билирубин поступает к мембране билиарного полюса гепатоцита и экскретируется в желчь. После поступления с желчью в желчный пузырь и верхние отделы тонкого кишечника при участии дегидрогеназ микрофлоры этого отдела он восстанавливается до уробилиногенов, которые частично (1/3) реабсорбируются в проксимальном отделе тонкой кишки, по системе воротной вены поступают в печень и там расщепляются до дипиролов. При повреждении паренхимы печени расщепление его нарушается и пигмент поступает в общий кровоток а оттуда в мочу. Большая часть (2/3) коньюгированного билирубина в толстом кишечнике под влиянием гидрогеназ анаэробной микрофлоры этого участка восстанавливается до стеркобилиногена, который в дистальных отделах толстой кишки окисляется до стеркобилина. Небольшая часть стеркобилиногена всасывается через слизистую оболочку, попадает в геморроидальные вены, поступает с кровью в нижнюю полую вену и выделяется почками с мочей.

Несмотря на большое количество классификаций желтух, чаще всего пользуются делением их на надпочечные (гемолитические), внутрипеченочные (включая холестатические) и подпеченочные (обтурационные). В клинической практике нередко встречаются желтухи смешанного характера.

Надпеченочная желтуха встречается при гемолитических анемиях. Причиной ее является разрушение эритроцитов (как внутри-, так и внеэритроцитарные) вследствие переливания несовместимой по группе крови, Rh -конфликта, действия гемолитических ядов, паразитов, протезов клапанов сердца, рассасывания гематом, наследственных форм патологии эритроцитов и проч. При этом в результате повышенного разрушения эритроцитов образуется избыточное количество неконьюгированного (непрямого, свободного) билирубина, так как количество этого желчного пигмента, нуждающегося в переработке, превышает функциональную способность печени, и возникает желтуха. Гемолитическая желтуха сопровождается  характерной триадой: анемией, желтухой, спленомегалией. В периферической крови определяется повышенное количество ретикулоцитов, а в костномозговом пунктате - гиперплазия эритроидного ростка. Кал имеет темную окраску (плейохромный) из-за наличия в нем повышенного количества стеркобилиногена, стеркобилина, уробилина. В связи с увеличенным содержанием желчных пигментов, попадающих в кишечник, в кровь всасывается большое количество уробилиногена, которое не успевает метаболизироваться в печени ("проскакивает” печеночный барьер). В связи с этим в крови, а затем и моче появляется уробилиноген, отмечается повышенное количество стеркобилиногена. Повышенное содержание неконьюгированного (непрямого) билирубина в крови и отсутствие билирубина в моче являются характерными отличительными признаками гемолитической желтухи.

В периоде новорожденности довольно распространённым является физиологическая желтуха. Это состояние развивается у всех новорождённых, однако иктеричность кожных покровов выявляется лишь у 60-70% детей. Прокрашивание кожи у доношенных новорождённых появляется при концентрации билирубина 51-75 мкмоль/л, а у недоношенных - 85-103 мкмоль/л. Физиологическую желтуху новорожденных считают следствием замедленного формирования ферментативных систем, необходимых для связывания непрямого билирубина.

При резус-несовместимости, АВ0-конфликте имеет место иммунологический конфликт, обусловленный различием в антигенной структуре эритроцитов матери и плода (гемолитическая болезнь новорожденного). Образуется много непрямого билирубина, и он тормозит образование антител. Нарушается обмен альбумина в печени, возникает гипоальбуминемия, билирубин свободно поступает в ткани, богатые липидами (нервную, жировую, надпочечники), в результате чего возникает апатия, сонливость, судороги и даже смерть. Так как билирубин разобщает окисление и фосфорилирование, связывая НАД и цитохром С, возникает общая гипоксия, очаги некроза в надпочечниках, поджелудочной железе.

Гемолиз эритроцитов может также  иметь место при наследственных аномалиях гемоглобина или эритроцитов. К ним относятся гемоглобинопатии (серповидноклеточная анемия), ферментопатии (дефицит глюкозо-6-фосфатдегиррогенизы, глюкозо-1-фосфатуридилтрансферазы), мембранопатии (нарушения строения мембраны эритроцита при болезни Минковского-Шаффара или микросфероцитозе).

Печеночная желтуха обусловлена нарушением внутрипеченочного обмена билирубина вследствие изменения структуры клеточной мембраны гепатоцитов, их  деструкции, подавления активности ферментов, что способствует нарушению процессов синтеза и секреции желчи в гепатоцитах.

Причиной развития ее могут быть: прямое поражение печеночной ткани агентами инфекционно-паразитарного происхождения (бактерии и их токсины, малярийный плазмодий, цитомегаловирусы, энтеровирусы, хламидии, прочие вирусы и др.) либо токсическими факторами (отравление органическими и неорганическими ядами, высокие дозы алкоголя, некоторые лекарственные препараты, например, эритромицин, цитостатики и др.); воздействие на гепатоциты гепатотропных антител и сенсибилизированных лимфоцитов; опухолевый процесс; фокальные поражения печени (туберкулез, эхинококкоз); нарушение потребления билирубина печеночными клетками (синдром Жильбера); нарушение конъюгации билирубина (синдром Криглера - Найяра); изменения цитоплазмы гепатоцитов (болезнь Коновалова-Вильсона, гемахроматоз); аномалия секреции билирубина (синдром Дубина - Джонсона).

Различают печеночно-клеточную (паренхиматозную) желтуху и энзимопатическую форму.

Паренхиматозная желтуха проявляется в виде характерных изменений пигментного обмена. Уже на ранних стадиях желтухи (І стадия - преджелтушная) в крови и моче появляется уробилиноген в связи с повреждением ферментных механизмов захвата и окисления этого пигмента. Ранним признаком поражения печени при этом является повышение в сыворотке крови индикаторных ферментов - аминотрансфераз (АЛТ и АСТ). Далее (II стадия - желтушная, парахолия) нарушается процесс конъюгации непрямого билирубина с глюкокуроновой кислотой в связи с понижением активности глюкокуронилтрансферазы, в результате чего уменьшается количество образующегося диглюкуронида билирубина. Наряду с этим, в поврежденных гепатоцитах ослабевает процесс секреции желчи из желчной лизосомы в желчный капилляр; при этом происходит пассивная диффузия желчи по градиенту концентрации в кровеносный капилляр, вследствие чего неконьюгированный (прямой) билирубин и желчные кислоты обнаруживаются в крови (холалемия). Следствием этого является уменьшение поступления желчи в кишечник (ахолия) и развитие холемического синдрома, отличать который от наблюдаемого при механической (обтурационной) желтухе следует по увеличению активности трансаминаз крови. В III стадии (стадии прекомы) страдает способность гепатоцита захватывать и коньюгировать билирубин, в связи с этим в крови нарастает также содержание неконьюгированного (непрямого) билирубина, падает содержание прямого билирубина, исчезает уробилиногенемия и уробилинурия. При массивной гибели гепатоцитов активность аминотрансфераз резко падает, признаки холемического синдрома нарастают. Печеночная желтуха, как правило, характеризуется нарушением различных функций печени вследствие воспалительно - дегенеративных изменений клеток.

Энзимопатические печеночные желтухи (сопровождающиеся нарушением интрагепатоцитарного метабизма), являются парциальной формой печеночной недостаточности и носят наследственный характер.

Синдром Жильбера передается по аутосомно - доминантному типу. Он связан с дефектами белков - лигандов, захватывающих билирубин. Характеризуется умеренной непрямой гипербилирубинемией и незначительным повышением активности печеночно - клеточных ферментов при отсутствии признаков гемолиза.

Синдром Криглера-Найяра - это генетически обусловленное заболевание, связанное с отсутствием в организме глюкуронилтрансферазы печени и характеризующееся непрямой гипербилирубинемией.

Еще одним примером паренхиматозно - микросомальных желтух может быть болезнь Коновалова-Вильсона (гепатоцеребральная олигофрения), которая связана с накоплением меди в клетках органов, особенно в печени, и обусловлена неспособностью лизосом печени экскретировать билирубин.

Вариантом паренхиматозно - экскреторных желтух является синдром Дубина - Джонсона. Синдром связан с врожденной аномалией секреции гепатоцитами некоторых органических анионов (коньюгированного билирубина) при одновременно нормальной секреции желчных кислот. При этом повышается уровень как прямого, так и непрямого билирубина. Активность трансаминаз не меняется.

Подпеченочная желтуха (механическая желтуха, внепеченочный обструктивный холестаз) представляет собой стойкое нарушение выведения желчи из желчных протоков и желчного пузыря в просвет двенадцатиперстной кишки. Причиной этого может быть закупорка желчных  путей желчными камнями, гельминтами, опухолью (чаще всего головки поджелудочной железы), воспалительным набуханием слизистой оболочки желчных ходов (холангитами), стриктурами желчных путей и др. Нарушение оттока желчи приводит к ее застою, повышению давления в желчных капиллярах, их перерастяжению, повышению проницаемости стенок и разрыву, что способствует поступлению желчи как  непосредственно в кровь, так и через лимфатические пути. Появление  компонентов желчи в крови и прекращение поступления их в кишечник при полной обтурации желчных путей приводит к развитию холемического синдрома.

При подпеченочной (механической) желтухе существенно повышается общий и особенно конъюгированный билирубин в плазме крови. Кроме того, прямой билирубин появляется в моче, обусловливая ее темное окрашивание. При полной закупорке желчевыводящих протоков уробилиноген в моче отсутствует, поскольку поступление желчи в кишечник нарушено. По этой же причине в каловых массах не содержится стеркобилиноген, и как результат - отмечается ахоличный кал. Для холестатического синдрома характерным является повышение активности в сыворотке крови экскреторных ферментов: щелочной фосфатазы, g- глутамилтрансферазы (ГГТ).

К характерным проявлениям холестаза относят также нарушения липидного обмена. Вследствие изменений синтеза и экскреции холестерина наступает гиперхолестеринемия, повышается коэффициент холестерин/фосфолипиды. Длительная гиперхолестеринемия приводит к отложению его в подкожной основе (появляются ксантомы). Холестаз сопровождается значительным повышением содержания b-липопротеинов и снижением a- липопротеинов. Механизм нарушения жирового обмена при холестазе объясняется тем, что снижение поступления желчных кислот в печень из кишечника стимулирует активизацию синтеза печенью холестерина, желчных кислот и мембранозависимых ферментов (ЩФ, ГГТ). В связи с желчной гипертензией затрудняется поступление холестерина в желчные капилляры, нарушается мицеллообразование.