89. Біохімічні функції печінки в організмі

Крім характеру анатомо-фізіологічного розташування, кровообігу та структурної будови, функціональна роль печінки в організмі людини та вищих тварин визначається особливостями ферментного складу гепатоцитів, що дозволяють органу виконувати ряд властивих йому біохімічних функцій. Порушення цих функцій за умов печінково-клітинної недостатності, що може відбуватися при різних ураженнях гепатоцитів, супроводжується важкими розладами у функціонуванні організму, зокрема центральної нервової системи (печінкова кома) і є станом, несумісним із життям.

Вуглеводна (глікогенна) функція печінки

Ця функція полягає в здатності гепатоцитів утворювати лабільні резерви вуглеводів, що використовуються для підтримання необхідних концентрацій глюкози в крові та постачання цього цукру в інші органи (насамперед, головний мозок) у періоди між прийомами їжі.

Утворення й утилізація глюкозо-6-фосфату

Ініціюючим етапом включення глюкози в метаболічні перетворення є її фосфорилювання до глюкозо-6-фосфату (Г-6-Ф):

г люкоза + АТФ ______ глюкозо-6-фосфат + АДФ.

Ця ключова реакція вуглеводного метаболізму може каталізуватися в печінці двома ферментами: специфічною глюкокіназою та неспецифічною гексокіназою, що розрізняються за своєю спорідненістю до субстрату. Км для цих ферментів дорівнюють 0,01-0,1 мМ для гексокінази та 10 мМ для глюкокінази. Звідси зрозуміло, що при фізіологічних концентраціях глюкози (3,3-5,5 ммоль/л) каталітично активною є гексокіназа, а ферментативна дія глюкокінази включається лише за умов значного збільшення надходження в гепатоцити глюкози після споживання збагаченого на вуглеводи раціону (рис. 31.3).

А ктивація після при йому їжі глюкокіназної реакції створює кінетичні умови для утворення значної кількості внутрішньоклітинного глюкозо-6-фосфату, який, в

свою чергу, може включатися в метаболічні процеси за одним з шляхів, зазначених на

схемі (рис. 31.4).

Біосинтез та розщеплення глікогену

Завдяки функціонуванню активної глікогенсинтази, гепатоцити постійно утво-

рюють і акумулюють у своєму складі значну кількість глікогену у вигляді

нерозчинних цитозольних гранул: 3-5 % (г/100 г маси органа), що дозволяє печінці виконувати фізіологічно важливу функцію депо глюкози в організмі.

Ця метаболічна функція може здійснюватися печінкою завдяки системі фосфоролізу глікогену, включення якої стимулюється глюкагоном (в умовах зменшення концентрації глюкози в крові), а також існування в мембранах ендоплазматичного ретикулума активної глюкозо-6-фосфатази: глюкозо-6-фосфат + Н2О ______ глюкоза + Фн.

Порушення глікогенної функції печінки, тобто її здатності до створення метаболічних запасів глікогену та/або їх використання як енергетичного палива для функціонування інших органів, залежать від дії різноманітних етіологічних факторів, основними з яких є:

(а) зменшення резервів глікогену в гепатоцитах внаслідок дії пошкоджуючих агентів різного генезу, що порушують функціонування анаболічних реакцій у клітині (вірусні, токсичні гепатити, клітинна гіпоксія);

(б) порушення здатності гепатоцитів до синтезу глікогену з глюкози внаслідок уроджених ензимопатій (аглікогенози);

(в) порушення здатності гепатоцитів до використання резервів глікогену (глікогенози), зокрема внаслідок дефіциту печінкової глікогенфосфорилази (хвороба Херса) або глюкозо-6-фосфатази, що перетворює глюкозо-6-фосфат на вільну глюкозу (хвороба Гірке).

Глюконеогенез

Печінка є основним органом глюконеогенезу, тобто синтезу глюкози з невуглеводних метаболітів (лактату, глюкогенних амінокислот, гліцеролу), який активується в умовах вичерпання глікогенних резервів печінки (180-350 г глікогену) та зменшення (або відсутності) надходження цукрів із їжею. В організмі людини запаси вуглеводів використовуються приблизно за 12 год, разом з тим людина може витримати голодування протягом декількох місяців. У цих умовах забезпечення глюкозою тканин, енергетичний обмін яких значною

мірою залежить від цього моносахариду (головний мозок, інші нервові тканини, еритроцити, мозковий шар нирок, сім’яники), відбувається саме за рахунок глюконеогенезу в печінці та, частково, в нирках.

Перетворення на глюкозу інших моносахаридів

При змішаному харчуванні в кров людини з травного каналу, крім глюкози, всмоктується багато інших моносахаридів, зокрема D-фруктоза (надходить у складі сахарози), D-галактоза (у складі лактози молока) та D-маноза (у складі рослинних продуктів). Включення цих цукрів у загальний метаболізм відбувається завдяки наявності в гепатоцитах ферментних систем, що перетворюють вказані моносахариди на фосфорильовані ефіри глюкози та інтермедіати гліколізу.