346

16. Особенности обмена веществ в отдельных органах и тканях

В отдельных органах и тканях организма прослеживаются некоторые особенности обмена веществ, обусловленные набором ферментов в клетках этих органов, что ведет к разделению биохимических функций между ними.

16.1. Биохимия печени

Исключительно важная роль в жизнедеятельности организма принадлежит печени. Эта исключительная роль печени связана с выполняемыми ею функциями, прежде всего с функцией по обеспечению постоянства концентрации пищевых веществ в крови, поскольку печень выступает как промежуточная станция между портальным кругом кровообращения, несущим всосавшиеся вещества из кишечника, и общим кровообращением организма. Более 70% крови в печень человека поступает через воротную вену, остальная часть крови попадает в печень через печеночную артерию. Кровь воротной вены оттекает от кишечника и в результате большая часть всосавшихся в кишечнике веществ пищи (за исключение липидов, транспорт которых, в основном, осуществляется через лимфатическую систему) проходит через печень. Печень обеспечивает также постоянство состава плазмы крови, поскольку в печени образуются основные компоненты плазмы– альбумины, большинство глобулинов плазмы, факторы свертывающей системы и антисвертывающей системы крови, липопротеиды, фосфатиды плазмы, большая часть холестерина, углеводные компоненты. В печени происходит обезвреживание чужеродных -ве ществ и продуктов собственного обмена(детоксикационная функция), путем их превращения в составные части мочи, а также путем экскреции вместе с желчью чужеродных веществ, конечных продуктов порфиринового обмена, холестерина и желчных кислот. Печень играет исключительно важную роль в обмене веществ целостного организма(центральная биохимическая лаборатория организма). Многие центральные процессы обмена углеводов, липидов, белков совершаются в печени.

Основная роль печени в углеводном обмене заключается, прежде всего, в обеспечении постоянства концентрации глюкозы в крови. Печень захватывает глюкозу, приносимую из кишечника кровью по портальной системе кровообращения, синтезирует из нее гликоген и накапливает его, выполняя роль центрального углеводного депо организма. Говоря об утилизации глюкозы печенью, необходимо указать на важную роль, наряду с гексокиназой, фермента глюкокиназы, который, подобно гексокиназе, катализирует фосфорилирование глюкозы с образованием глюкозо-6-фосфата, но почти в 10 раз активнее. После приема пищи содержание глюкозы в крови воротной вены и в печени резко

16. Особенности обмена веществ в отдельных органах и тканях 347

возрастает, что вызывает увеличение активности глюкокиназы и гексокиназы и автоматически увеличивает поглощение глюкозы печенью. Образовавшийся глюкозо-6-фосфат либо через глюкозо-1-фосфат включается в синтез гликогена, либо расщепляется.

По мере потребности организма в глюкозе в печени происходит расщепление гликогена с переходом образующейся свободной глюкозы в большой круг кровообращения. При этом катаболизм гликогена происходит как фосфоролитическим, так и гидролитическим (амилолитическим) путем. При фосфоролизе из гликогена образуется глюкозо-1-фосфат, превращающийся затем в глюкозо-6-фосфат, который расщепляется присутствующей только в печени глюкозо-6-фосфататзой на фосфорную кислоту и глюкозу, которая может затем поступать в кровь. Частично глюкозо-6-фосфат может расщепляться в печени дихотомическим и апотомическим путем.

Образование в печени глюкозы может происходить также из других моносахаридов (фруктозы, галактозы, маннозы) и ряда веществ(молочной кислоты, глицерина, аминокислот и др.) – путем глюконеогенеза.

Для обеспечения собственных энергетических потребностей печень - ис пользует сравнительно небольшое количество глюкозы. Считается, что основная роль расщепления глюкозы в печени сводится к образованию метаболи- тов-предшественников, необходимых для биосинтеза жирных кислот, холестерина и глицерина (т.е. ацетил-КоА, фосфодиоксиацетона). В меньшей степени происходит окисление глюкозы до СО2 и Н2О с выделением энергии.

С помощью пентозофосфатного пути в печени в процессе прямого окис-

ления глюкозо-6-фосфата образуется НАДФ.Н, используемый для восстано-

2

вительных реакций в процессах синтеза жирных кислот, холестерина и других стеридов. Кроме того, в ходе пентозофосфатного пути образуются пентозофосфаты, необходимые для синтеза нуклеиновых кислот. Ферментативные системы печени способны катализировать все или подавляющее большинство реакций метаболизма липидов:

1)гидролиз и синтез триглицеридов;

2)окисление и синтез жирных кислот;

3)распад и синтез фосфолипидов;

4)распад и синтез холестерина и его эфиров(за сутки в печени человека синтезируется до 2-4 г холестерина);

5)образование из холестерина желчных кислот.

Печень является главным местом образования плазменных-b- пре липопротеидов (ЛПОНП) и a-липопротеидов (ЛПВП). Здесь образуются ацетоновые тела – важные энергетические вещества. Образование ацетоновых тел происходит в ходе так называемогоb-гидрокси-b-метилглутарил-КоА-пути.

Из печени кетоновые тела с кровью поступают в другие ткани и органы, где и

348 16. Особенности обмена веществ в отдельных органах и тканях

окисляются (в основном, в мышцах, мозге, почках). В самой печени кетоновые тела не окисляются. Последнее, равно как и обеспечение тканей организма глюкозой и НЭЖК, демонстрирует центральную роль печени в снабжении тканей и органов источниками энергии.

Как уже говорилось выше, в печени происходит интенсивный распад и синтез фосфолипидов. Лимитирующим фактором синтеза фосфолипидов является холин или соединения, которые являются источниками метильных групп

иучаствуют в образовании холина. Эти соединения получили название липотропных веществ. При недостаточном образовании или недостаточном поступлении холина (липотропных веществ) в печень синтез фосфолипидов из компонентов нейтрального жира– глицерина и жирных кислот становится либо невозможным, либо резко снижается, и, в основном, образуется нейтральный жир, который отлагается в печени. Последнее ведет к жировой инфильтрации печени, которая может перейти в ее жировую дистрофию. Для предотвращения жировой инфильтрации печени при заболеваниях и токсических поражениях печени назначают в качестве лекарственных средств липотропные вещества, в частности холина хлорид, метионин, кальция пангамат.

Печень играет центральную роль как в межуточном обмене аминокислот, так и в обмене белков. В печени совершается взаимопревращение аминокислот, образование заменимых аминокислот из незаменимых аминокислот, также превращение их в другие соединения путем реакций переаминирования

идезаминирования, синтез креатина, синтез специфических белков плазмы

крови (всех альбуминов, до 90% a-глобулинов, до 50% b-глобулинов) и многих ферментов (холинэстеразы, ферментов крови). В печени синтезируются такие важные для организма белки как протромбин, фибриноген и другие белковые факторы свертывающей системы крови и ряд других важных белков , например, транспортных белков (транскортина, трансферина и др.).

Печень служит центральным местом обезвреживания аммиака путем синтеза мочевины, здесь также происходит образование мочевой кислоты– конечного продукта окисления пуриновых оснований у человека и некоторых животных.

Печень активно участвует в метаболизме гормонов, в частности, в образовании катехоламинов, благодаря тому, что в гепатоцитах из фенилаланина образуется тирозин – предшественник этих гормонов.

Печень принимает активное участие в инактивации различных гормонов, попадающих в печень с током крови. Так, стероидные гормоны, подвергаясь микросомальному окислению, инактивируются, под влиянием аминоксидаз в печени окисляются катехоламины.

Печень принимает участие в обмене витаминов. Роль печени в обмене витаминов сводится:

16. Особенности обмена веществ в отдельных органах и тканях 349

1)к участию во всасывании (путем выделения с желчью желчных кислот, необходимых для всасывания, в первую очередь жирорастворимых витаминов);

2)к участию в синтезе ряда витаминов(витамина А из каротина, витамина Д из холестерина, никотиновой кислоты, холина);

3)к участию в образовании биологически активных форм витаминов– коферментов (пиридоксальфосфата, тетрагидрофолиевой кислоты, ЦДФ-хили- на и др.).

4)к участию в депонировании и выведении витаминов из организма(витаминов А, Д, РР, Е, В1, В2, Вс, В12 и др.).

Тесно связан с печенью и обмен микроэлементов: железа, меди, цинка, марганца, молибдена и др. Здесь они откладываются и включаются в метаболические реакции. Имеются данные, что печень также задерживает ионыNа, К, Cl, Са и воду и выделяет их в кровь и таким образом принимает участие в поддержании водно-солевого равновесия.

Печень занимает ведущую роль в метаболизме и обезвреживании токсических и чужеродных веществ, в том числе многих лекарственных соединений. Ряд токсических соединений образуется в процессе обмена в тканях и в результате гнилостных процессов в кишечнике. Обезвреживание происходит путем окисления, восстановления, гидролиза и конъюгации, в основном, с помощью ферментов в печени.

Частным примером этих процессов является образование в печени из бензойной кислоты и глицина гиппуровой кислоты, как проявления аминокислотной конъюгации. В клинической практике довольно часто используют определение гиппуровой кислоты в моче после нагрузки(приема) бензоата натрия для изучения антитоксической функции печени (проба Квика).

Центральная роль печени в метаболизме белков, жиров, углеводов и др. веществ, в обезвреживании токсических веществ приводит к многосторонним нарушениям в обмене веществ при заболеваниях печени, которые можно выявить биохимическими методами определения в крови тех веществ, которые поступают из печени в кровь(глюкозы, холестерина, мочевины, мочевой кислоты, фосфолипидов, витаминов, альбуминов, протромбина, холинэстеразы, билирубина и др.). Наибольшее значение в диагностике заболеваний печени имеет определение в крови внутриклеточных ферментов(аспартат- и аланинаминотрансферазы, лактатдегидрoгeназы и ее изоферментов и др.), и, особенно, печеночноспецифических ферментов (орнитинкарбамилтрансферазы, сорбитдегидрогеназы, фруктозо-1,6-дифосфатальдолазы).