Wątroba odgrywa główną rolę w metabolizmie białek. Pełni następujące główne funkcje: synteza specyficznych białek osocza; tworzenie mocznika i kwasu moczowego; synteza choliny i kreatyny; transaminacja i deaminacja aminokwasów, co jest bardzo ważne dla wzajemnych przemian aminokwasów, a także dla procesu glukoneogenezy i tworzenia ciał ketonowych. Wszystkie albuminy osocza, 75–90% α-globulin i 50% β-globulin są syntetyzowane przez hepatocyty. Tylko γ-globuliny są wytwarzane nie przez hepatocyty, ale przez system makrofagów, do którego należą komórki gwiaździsto-siateczkowate (komórki Kupffera). W wątrobie powstają głównie γ-globuliny. Wątroba jest jedynym organem, w którym tak ważne białka dla organizmu są syntetyzowane jako protrombina, fibrynogen, proconvertin i proacceleryna.
W chorobach wątroby określenie składu frakcyjnego białek osocza (lub surowicy) krwi jest często interesujące zarówno pod względem diagnostycznym, jak i prognostycznym. Wiadomo, że proces patologiczny w hepatocytach radykalnie zmniejsza ich zdolności syntetyczne. W rezultacie zawartość albuminy w osoczu krwi gwałtownie spada, co może prowadzić do zmniejszenia ciśnienia onkotycznego osocza krwi, rozwoju obrzęku, a następnie wodobrzusza. Należy zauważyć, że przy marskości wątroby, występującej z objawami wodobrzusza, zawartość albuminy w surowicy krwi jest o 20% niższa niż przy marskości wątroby bez wodobrzusza.
Naruszenie syntezy wielu czynników białkowych układu krzepnięcia krwi w ciężkich chorobach wątroby może prowadzić do zdarzeń krwotocznych.
Wraz z uszkodzeniem wątroby proces deaminacji aminokwasów jest również zaburzony, co przyczynia się do wzrostu ich stężenia we krwi i moczu. Zatem jeśli normalna zawartość azotu w aminokwasach w surowicy wynosi około 2,9–4,3 mmol / l, to w ciężkich chorobach wątroby (procesy atroficzne) wartość ta wzrasta do 21 mmol / l, co prowadzi do aminoacidurii. Na przykład, w ostrej atrofii wątroby, ilość tyrozyny w dziennej ilości moczu może osiągnąć 2 g (w tempie 0,02–0,05 g / dzień).
W organizmie tworzenie mocznika występuje głównie w wątrobie. Synteza mocznika wiąże się z wydatkiem dość znacznej ilości energii (3 cząsteczki ATP są zużywane do tworzenia 1 cząsteczki mocznika). W przypadku choroby wątroby, gdy ilość ATP w hepatocytach jest zmniejszona, synteza mocznika jest zaburzona. Wskazane w tych przypadkach jest oznaczenie w surowicy stosunku azotu mocznikowego do azotu aminowego. Normalnie stosunek ten wynosi 2: 1, aw przypadku poważnego uszkodzenia wątroby wynosi 1: 1.
Większość kwasu moczowego powstaje również w wątrobie, gdzie dużo enzymu oksydazy ksantynowej, z udziałem której hydroksypurynę (hipo-ksantyna i ksantyna) przekształca się w kwas moczowy. Nie wolno nam zapominać o roli wątroby w syntezie kreatyny. Istnieją dwa źródła kreatyny w organizmie. Jest egzogenna kreatyna, tj. pokarmy kreatyny (mięso, wątroba itp.) i endogenna kreatyna, syntetyzowane w tkankach. Synteza kreatyny zachodzi głównie w wątrobie, skąd wpływa do tkanki mięśniowej przez krwiobieg. Tutaj kreatyna, fosforylowana, jest przekształcana w fosforan kreatyny, z której powstaje kreatynina.
Rola wątroby w metabolizmie węglowodanów
Główną rolą wątroby w metabolizmie węglowodanów jest utrzymanie normoglikemii. Utrzymanie normalnego stężenia glukozy we krwi odbywa się za pomocą trzech głównych mechanizmów:
1. zdolność wątroby do gromadzenia glukozy wchłoniętej z jelita i dostarczania jej do ogólnego układu krwionośnego zgodnie z potrzebami (pamiętaj, że glukozo-6-fosforan powstały w reakcjach glikogenolizy w różnych tkankach nie może przeniknąć przez błonę komórkową komórek, ale hepatocyty są zdolne do syntezy glukozy-6- fosfataza, która rozszczepia fosforan, tworząc wolną glukozę, ta druga łatwo opuszcza komórki wątroby;
2. formować glukozę z produktów nie będących węglowodanami (glukoneogeneza).
3. przekształcić inne heksozy (galaktozę i fruktozę) w glukozę.
Absorpcji glukozy z jelita towarzyszy jednoczesne uwalnianie insuliny, która stymuluje syntezę glikogenu w wątrobie i przyspiesza oksydacyjny rozkład glukozy w nim. Pomiędzy posiłkami (niskie stężenie glukozy → niskie stężenie insuliny) w wątrobie aktywowane są reakcje glikogenolizy, co zapobiega rozwojowi hipoglikemii. Przy długotrwałym głodzeniu najpierw stosuje się aminokwasy glikogeniczne (glukoneogeneza), a następnie zdeponowane tłuszcze rozkładają się (tworzenie ciał ketonowych).
Rola wątroby w metabolizmie lipidów.
Wątroba gromadzi lipidy i odgrywa kluczową rolę w ich metabolizmie:
· Syntetyzuje, rozkłada, wydłuża lub skraca kwasy tłuszczowe (pochodzące z pożywienia lub powstałe podczas rozpadu prostych i złożonych lipidów);
· Rozpad, triacyloglicerole są syntetyzowane lub modyfikowane;
· Większość lipoprotein jest syntetyzowana i 90% całkowitej ilości cholesterolu w organizmie (około 1 g / s). Wszystkie narządy z niewystarczającą syntezą cholesterolu (np. Nerki) są zaopatrywane w cholesterol wątrobowy;
· W wątrobie kwasy żółciowe są syntetyzowane z cholesterolu, który jest częścią żółci niezbędnej do trawienia lipidów w jelicie;
· Wątroba jest jedynym organem, w którym syntetyzowane są ciała acetonowe.
Rola wątroby w metabolizmie białek.
W wątrobie intensywnie zachodzą reakcje biosyntezy białek, które są niezbędne do utrzymania aktywności życiowej zarówno samych hepatocytów, jak i dla potrzeb całego organizmu. Kończy także proces rozpadu białek ciała (synteza mocznika).
Aminokwasy uwalniane w procesie trawienia, docierające do krwiobiegu żyły wrotnej do wątroby, są wykorzystywane do:
· Synteza białek osocza (albumina, różne globuliny, czynniki krzepnięcia),
· Tworzenie α-ketokwasów przez transaminację lub oksydacyjną deaminację aminokwasów,
· Glukoneogeneza z aminokwasów glikogenicznych,
· Ketogeneza z aminokwasów ketogenicznych,
· Synteza kwasów tłuszczowych,
· Aminokwasy są wykorzystywane do energii, rozkładając się w cyklu kwasu trikarboksylowego.
Amoniak wytwarzany w metabolizmie aminokwasów w wątrobie, a także w NH3, powstające w procesie rozpadu białek w jelicie grubym, przekształca się w mocznik w hepatocytach i jest w ten sposób neutralizowane.
Kreatyna jest syntetyzowana w wątrobie, którą dostarcza do krwiobiegu w celu dalszego wykorzystania mięśni serca i szkieletu.
Synteza kreatyny przebiega w dwóch etapach: │
1. Grupa guanidynowa argininy (NH2 - C = NH), z utworzeniem guanidynooctanu. Enzymem jest transaminaza arginyloglicyny. Ta reakcja zachodzi w nerkach.
2. Z nerek guanidynooctan jest transportowany do wątroby, gdzie jest metylowany przez S-adenozylometioninę (aktywną formę metioniny) - tworzy się kreatyna. Enzymem jest transmetylaza guanidynooctowa.
COOH Arginyl Glycine CH2 - COOH
Wątroba przenika metabolizm węglowodanów, lipidów i białek
Wątroba, będąca centralnym organem metabolizmu, bierze udział w utrzymaniu homeostazy metabolicznej i jest w stanie przeprowadzić interakcję metabolizmu białek, tłuszczów i węglowodanów.
Niektóre ze „związków” metabolizmu węglowodanów i białek to kwas pirogronowy, szczawiooctowy i α-ketoglutarowy z TCAA, które można przekształcić odpowiednio w alaninę, asparaginian i glutaminian w reakcjach transaminacji. Proces przekształcania aminokwasów w ketokwasy przebiega w podobny sposób.
Węglowodany są jeszcze ściślej związane z metabolizmem lipidów:
- Cząsteczki NADPH utworzone w szlaku pentozofosforanu są wykorzystywane do syntezy kwasów tłuszczowych i cholesterolu,
- fosforan aldehydu glicerynowego, również utworzony w szlaku pentozofosforanu, jest włączony do glikolizy i przekształcany w fosforan diooksyacetonu
- glicerol-3-fosforan, utworzony z glikolizowego dioksyacetonofosforanu, jest wysyłany do syntezy triacylogliceroli. Również w tym celu można stosować 3-fosforan gliceraldehydu, syntetyzowany podczas strukturalnych przekształceń szlaku pentozofosforanu,
- „Glukoza” i „aminokwas” acetyl-SkoA mogą uczestniczyć w syntezie kwasów tłuszczowych i cholesterolu.
Związek metabolizmu białek, tłuszczów i węglowodanów
Wymiana węglowodanów
W hepatocytach aktywne są procesy metabolizmu węglowodanów. Dzięki syntezie i rozpadowi glikogenu wątroba utrzymuje stężenie glukozy we krwi. Aktywna synteza glikogenu następuje po posiłku, gdy stężenie glukozy we krwi żyły wrotnej osiąga 20 mmol / l. Zapasy glikogenu w wątrobie wynoszą od 30 do 100 g. Przy krótkotrwałym głodzeniu następuje glikogenoliza, w przypadku długotrwałego głodzenia glukoneogeneza z aminokwasów i glicerolu jest głównym źródłem glukozy we krwi.
Wątroba dokonuje interkonwersji cukrów, tj. konwersja heksoz (fruktozy, galaktozy) w glukozę.
Aktywne reakcje szlaku fosforanu pentozy zapewniają wytwarzanie NADPH, który jest niezbędny do mikrosomalnego utleniania i syntezy kwasów tłuszczowych i cholesterolu z glukozy.
Wymiana lipidów
Jeśli nadmiar glukozy, który nie jest wykorzystywany do syntezy glikogenu i innych syntez, dostaje się do wątroby podczas posiłku, zamienia się w lipidy - cholesterol i triacyloglicerole. Ponieważ wątroba nie może gromadzić TAG, są one usuwane przez lipoproteiny o bardzo niskiej gęstości (VLDL). Cholesterol jest stosowany przede wszystkim do syntezy kwasów żółciowych, jest także włączony w skład lipoprotein o niskiej gęstości (LDL) i VLDL.
W pewnych warunkach - na czczo, długotrwałe obciążenie mięśni, cukrzyca typu I, dieta bogata w tłuszcze - w wątrobie aktywowana jest synteza ciał ketonowych stosowanych przez większość tkanek jako alternatywne źródło energii.
Wymiana białek
Ponad połowa białka syntetyzowanego dziennie w organizmie spada na wątrobę. Szybkość odnawiania wszystkich białek wątroby wynosi 7 dni, podczas gdy w innych narządach wartość ta odpowiada 17 lub więcej dniom. Należą do nich nie tylko białka hepatocytów właściwych, ale także te na eksport - albumina, wiele globulin, enzymy krwi, a także fibrynogen i czynniki krzepnięcia krwi.
Aminokwasy ulegają reakcjom katabolicznym z transaminacją i deaminacją, dekarboksylacją z utworzeniem amin biogennych. Reakcje syntezy choliny i kreatyny zachodzą na skutek przeniesienia grupy metylowej z adenozylometioniny. W wątrobie jest usuwanie nadmiaru azotu i jego włączenie do składu mocznika.
Reakcje syntezy mocznika są ściśle związane z cyklem kwasu trikarboksylowego.
Bliska interakcja syntezy mocznika i TCA
Wymiana pigmentów
Zaangażowanie wątroby w metabolizm pigmentu polega na konwersji bilirubiny hydrofobowej do postaci hydrofilowej i jej wydzielaniu do żółci.
Metabolizm pigmentu z kolei odgrywa ważną rolę w metabolizmie żelaza w organizmie - białko ferrytyny zawierające żelazo znajduje się w hepatocytach.
Ocena funkcji metabolicznej
W praktyce klinicznej istnieją techniki oceny określonej funkcji:
Udział w metabolizmie węglowodanów szacuje się:
- przez stężenie glukozy we krwi
- wzdłuż krzywej testu tolerancji glukozy,
- na krzywej „cukru” po załadowaniu galaktozy,
- największa hiperglikemia po podaniu hormonów (np. adrenalina).
Rozważana jest rola w metabolizmie lipidów:
- na poziomie krwi triacylogliceroli, cholesterolu, VLDL, LDL, HDL,
- współczynnik aterogenny.
Metabolizm białek jest oceniany:
- na stężenie białka całkowitego i jego frakcji w surowicy,
- pod względem koagulogramu,
- pod względem mocznika we krwi i moczu,
- na aktywność enzymów AST i ALT, LDH-4,5, fosfatazy alkalicznej, dehydrogenazy glutaminianowej.
Oceniany jest metabolizm pigmentu:
- na stężenie bilirubiny całkowitej i bezpośredniej w surowicy.
Zaangażowanie wątroby w metabolizm białek
Dane dotyczące naruszeń wszystkich rodzajów metabolizmu w chorobach wątroby są z pewnością pouczające podczas badania pacjentów, ale wadą definicji tych wskaźników, z wyjątkiem tych, które zostaną omówione poniżej, jest to, że nie są one charakterystyczne dla wczesnych stadiów choroby, biorąc pod uwagę dużą pojemność rezerwową narządu.. Ostre zaburzenia metaboliczne są zwykle wykrywane na wysokości choroby.
Wskaźniki aktywności wielu enzymów i wskaźników metabolizmu pigmentu, które zostaną omówione poniżej, są znacznie bardziej pouczające. Wczesne rozpoznanie chorób wątroby jest ważne nie tylko dlatego, że stają się one przewlekłe i często nieodwracalne, ale także pod względem środków epidemiologicznych, biorąc pod uwagę wirusową etiologię wielu chorób.
Aby kontynuować pobieranie, musisz zebrać zdjęcie:
ROLA WĄTROBY W WYMIANIE BIAŁKA;
Wątroba odgrywa główną rolę w metabolizmie białek. Pełni następujące główne funkcje: synteza specyficznych białek osocza; tworzenie mocznika i kwasu moczowego; synteza choliny i kreatyny; transaminacja i deaminacja
aminokwasy, które są bardzo ważne dla wzajemnej transformacji aminokwasów, a także dla procesu glukoneogenezy i tworzenia ciał ketonowych. Wszystkie osocza albuminy 1, 75 - 90% o-globuliny i 50% (3-globuliny są syntetyzowane przez hepatocyty. Tylko globuliny są wytwarzane nie przez hepatocyty, ale przez system makrofagów, który obejmuje gwiaździste komórki siateczkowo-śródbłonkowe (komórki Kupfera). Głównie w globulinach Wątroba jest jedynym organem, w którym tak ważne białka dla organizmu są syntetyzowane jako protrombina, fibrynogen, proconvertina i proacceleryna.
W związku z powyższym, w chorobach wątroby, określenie składu frakcyjnego białek osocza (lub surowicy) krwi jest często interesujące zarówno pod względem diagnostycznym, jak i prognostycznym. Wiadomo, że proces patologiczny w hepatocytach radykalnie zmniejsza ich zdolności syntetyczne; W rezultacie zawartość albuminy w osoczu krwi gwałtownie spada, co może prowadzić do zmniejszenia ciśnienia onkotycznego osocza krwi, rozwoju obrzęku, a następnie wodobrzusza. Należy zauważyć, że przy marskości wątroby, występującej z objawami wodobrzusza, zawartość albuminy w surowicy krwi jest o 20% niższa niż przy marskości wątroby bez wodobrzusza.
Naruszenie syntezy wielu czynników białkowych układu krzepnięcia krwi w ciężkich chorobach wątroby może prowadzić do zdarzeń krwotocznych.
Z uszkodzeniem wątroby proces deaminacji aminokwasów jest również zaburzony, co prowadzi do zwiększenia ich stężenia we krwi i moczu. Jeśli więc normalna zawartość azotu w aminokwasach w surowicy wynosi około 2,9 - 4,3 mmol / l, to w ciężkich chorobach wątroby (procesy atroficzne) wartość ta wzrasta do 21 mmol / l, co prowadzi do aminoacidurii. Na przykład, w przypadku ostrej atrofii wątroby, zawartość tyrozyny w dziennej ilości moczu może osiągnąć 2 g (w tempie 0,02 - 0,05 g / dzień).
W organizmie tworzenie mocznika występuje głównie w wątrobie. Synteza mocznika wiąże się z wydatkiem dość znacznej ilości energii (3 cząsteczki ATP są zużywane do tworzenia 1 cząsteczki mocznika). W przypadku choroby wątroby, gdy ilość ATP w hepatocytach jest zmniejszona, synteza mocznika jest zaburzona. Wskazane w tych przypadkach jest oznaczenie w surowicy stosunku azotu mocznikowego do azotu aminowego. Zwykle stosunek ten wynosi 2: 1, a przy poważnym uszkodzeniu wątroby wynosi 1: 1.
Duża część kwasu moczowego u ludzi powstaje również w wątrobie, gdzie dużo enzymu oksydazy ksantynowej, z udziałem której hydroksypuryna (hipoksantyna i ksantyna) są przekształcane w kwas moczowy. Nie możemy zapomnieć o roli wątroby w syntezie kreatyny. Istnieją dwa źródła, które określają obecność kreatyny w organizmie. Istnieje egzogenna kreatyna, tj. Kreatyna w produktach spożywczych (mięso, wątroba itp.) I endogenna kreatyna, która jest syntetyzowana w tkankach. Synteza kreatyny zachodzi głównie w wątrobie (patrz rozdział 11), skąd wchodzi do tkanki mięśniowej przez krwiobieg. Tutaj kreatyna, fosforylowana, jest przekształcana w fosforan kreatyny, z której powstaje kreatynina.
Detoksykacja różnych substancji w wątrobie
Substancje obce (ksenobiotyki) w wątrobie często zamieniają się w mniej toksyczne, a czasem obojętne substancje. Widocznie tylko w tym sensie można mówić o ich „neutralizacji” w wątrobie. Dzieje się tak przez utlenianie, redukcję, metylację, acetylację i sprzęganie z pewnymi substancjami. Należy zauważyć, że w wątrobie utlenianie, redukcja i hydroliza obcych związków są przeprowadzane głównie przez enzymy mikrosomalne.
Wraz z mikrosomem (patrz rozdział 8) utlenianie peroksysomalne występuje również w wątrobie. Peroksysomy - mikrobody znalezione w hepatocytach; można je uznać za wyspecjalizowane organelle oksydacyjne. Mikroorganizmy te zawierają oksydazę kwasu moczowego, oksydazę mleczanową, oksydazę D-aminokwasową i katalazę. Ten ostatni katalizuje rozszczepienie nadtlenku wodoru, który powstaje pod wpływem tych oksydaz, stąd nazwa tych mikroorganizmów, peroksysomów. Utlenianiu peroksysomalnemu, podobnie jak mikrosomalom, nie towarzyszy tworzenie wiązań makroergicznych.
Syntezy „ochronne” są również szeroko reprezentowane w wątrobie, na przykład w syntezie mocznika, w wyniku czego neutralizowany jest wysoce toksyczny amoniak. W wyniku gnilnych procesów zachodzących w jelicie powstaje fenol i krezol z tyrozyny oraz skatol i indol z tryptofanu. Substancje te są wchłaniane wraz z przepływem krwi do wątroby, gdzie są neutralizowane przez tworzenie sparowanych związków z kwasem siarkowym lub kwasem glukuronowym (patrz rozdział 11).
Neutralizacja fenolu, krezolu, skatolu i indolu w wątrobie zachodzi w wyniku interakcji tych związków nie z wolnymi kwasami siarkowymi i glukuronowymi, ale z ich tak zwanymi aktywnymi formami: FAPS i UDPC ”.
Kwas glukuronowy bierze udział nie tylko w neutralizacji gnijących produktów substancji białkowych powstających w jelicie, ale także w wiązaniu wielu innych toksycznych związków powstających w procesie metabolizmu w tkankach. W szczególności wolna lub pośrednia bilirubina, która jest wysoce toksyczna, oddziałuje z kwasem glukuronowym w wątrobie, tworząc bilirubinę mono- i diglukonową. Normalnym metabolitem jest kwas hipurowy, który powstaje w wątrobie z kwasu benzoesowego i glicyny.
Biorąc pod uwagę, że synteza kwasu hipurowego u ludzi występuje głównie w wątrobie, w praktyce klinicznej często wystarczy przetestować działanie antytoksyczne wątroby za pomocą testu Quick-Pytel (z normalną zdolnością funkcjonalną nerek). Test polega na załadowaniu benzoesanu sodu, a następnie oznaczeniu w moczu utworzonego kwasu hipurowego. Gdy uszkodzenie wątroby miąższowej, synteza kwasu hipurowego jest zmniejszona.
W wątrobie procesy metylacji są szeroko reprezentowane. Tak więc przed wydaleniem moczu amid kwasu nikotynowego (witamina PP) jest metylowany w wątrobie; w rezultacie powstaje N-metylonikotynamid. Wraz z metylacją intensywnie postępują procesy acetylacji 2. W szczególności różne preparaty sulfanilamidu podlegają acetylacji w wątrobie.
Przykładem neutralizacji toksycznych produktów w wątrobie przez redukcję jest konwersja nitrobenzenu do para-aminofenolu. Wiele węglowodorów aromatycznych zobojętnia się przez utlenianie z wytworzeniem odpowiednich kwasów karboksylowych.
Wątroba bierze również aktywny udział w inaktywacji różnych hormonów. W wyniku przenikania hormonów przez krew do wątroby, ich aktywność w większości przypadków gwałtownie maleje lub jest całkowicie utracona. Tak więc hormony steroidowe ulegające utlenianiu mikrosomalnemu są inaktywowane, a następnie przekształcane w odpowiednie glukuronidy i siarczany. Katecholaminy pod wpływem aminoksydaz utleniają się w wątrobie itp.
Z powyższych przykładów jasno wynika, że wątroba jest zdolna do inaktywacji wielu silnych substancji fizjologicznych i obcych (w tym toksycznych).
Rola wątroby w metabolizmie pigmentów
Rozważ tylko hemochromogenne pigmenty, które powstają w organizmie podczas rozpadu hemoglobiny (w znacznie mniejszym stopniu podczas rozpadu mioglobiny, cytochromu itp.). Dezintegracja hemoglobiny zachodzi w komórkach makrofagów; w szczególności w gwiaździstych retikuloendotheliocytach, jak również w histiocytach tkanki łącznej dowolnego organu.
Jak już wspomniano (patrz rozdział 12), początkowym etapem rozpadu hemoglobiny jest rozbicie jednego mostka metinowego w celu utworzenia verdogliny. Ponadto atom żelaza i białko globiny są oddzielone od cząsteczki verdoglobiny. W rezultacie powstaje biliwerdyna, która jest łańcuchem czterech pierścieni pirolowych połączonych mostkami metanowymi. Następnie biliwerdyna, odzyskując, zamienia się w bilirubinę - pigment wydzielany z żółci i dlatego nazywany pigmentem żółciowym. Wynikowa bilirubina nazywana jest bilirubiną pośrednią (niesprzężoną). Jest nierozpuszczalny w wodzie, daje pośrednią reakcję z diazoreaktywnym, tj. Reakcję uzyskuje się dopiero po wstępnym potraktowaniu alkoholem.
W wątrobie bilirubina wiąże się (koniugaty) z kwasem glukuronowym. Ta reakcja jest katalizowana przez enzym UDP-glukuronylotransferazę. W tym przypadku kwas glukuronowy reaguje w postaci aktywnej, tj. W postaci UDHP. Wynikowy glukuronid bilirubiny nazywany jest bilirubiną bezpośrednią (bilirubina sprzężona). Jest rozpuszczalny w wodzie i daje bezpośrednią reakcję z diazoreaktywnym. Większość bilirubiny wiąże się z dwiema cząsteczkami kwasu glukuronowego, tworząc bilirubinę diglukuronidu:
Tworząca się w wątrobie bilirubina bezpośrednia wraz z bardzo małą częścią bilirubiny pośredniej jest wydalana z żółcią do żółci do jelita cienkiego. W tym przypadku kwas glukuronowy jest odszczepiany od bezpośredniej bilirubiny i zmniejsza się wraz z sukcesywnym tworzeniem mezobilubiny i mezobilinogenu (urobilinogenu). Uważa się, że około 10% bilirubiny jest przywracane do mezobliogenogenu w drodze do jelita cienkiego, tj. W zewnątrzwątrobowych drogach żółciowych i woreczku żółciowym. Z jelita cienkiego część utworzonego mezobliogenogenu (urobilinogenu) ulega resorpcji przez ścianę jelita, wchodzi w v. Portae i przepływ krwi przenosi się do wątroby, gdzie rozdziela się całkowicie na di- i tripyrrole. Zatem mezosynogen nie wchodzi do ogólnego krążenia krwi i moczu.
Główna ilość mezobilinogenu z jelita cienkiego dostaje się do jelita grubego, gdzie jest przywracana do stercobilinogenu z udziałem beztlenowego
mikroflora. Stercobilinogen powstały w dolnych częściach jelita grubego (głównie w odbytnicy) jest utleniany do stercobiliny i wydalany z kałem. Tylko niewielka część stercobilinogenu jest wchłaniana w dolnych częściach jelita grubego do układu żyły głównej dolnej (najpierw wchodzi do vv. Haemorrhoidalis), a następnie jest wydalana z moczem przez nerki. W konsekwencji, w normalnym ludzkim moczu zawiera śladowe ilości stercobilinogenu (dziennie jest wydalany z moczem do 4 mg). Niestety, do niedawna w praktyce klinicznej, stercobilinogen, zawarty w normalnym moczu, nadal nazywany jest urobilinogenem. To jest nieprawidłowe. Na rys. 15.2 pokazuje schematycznie sposoby tworzenia ciał urobilinogennych w organizmie człowieka.
Oznaczanie w klinice zawartości bilirubiny całkowitej i jej frakcji, a także ciał urobilinogennych, jest ważne w diagnostyce różnicowej żółtaczek o różnej etiologii. Kiedy jest hemolitycznyth żółtyOn hiperbilirubinemia występuje głównie w wyniku powstawania bilirubiny pośredniej. Ze względu na zwiększoną hemolizę, jest ona intensywnie formowana w komórkach systemu makrofagów z rozpadającej się hemoglobiny. Wątroba nie jest w stanie wytworzyć tak dużej liczby bilirubin-glukuronidów, co prowadzi do akumulacji bilirubiny pośredniej we krwi i tkankach (ryc. 15.3). Wiadomo, że bilirubina pośrednia nie przechodzi przez próg nerkowy, dlatego bilirubina w moczu z żółtaczką hemolityczną zwykle nie jest wykrywana.
W żółtaczce wątrobowej dochodzi do zniszczenia komórek wątroby, zaburzenia wydalania bilirubiny bezpośredniej do naczyń włosowatych żółci i przedostania się do krwioobiegu, jego zawartość znacznie wzrasta. Ponadto zmniejsza się zdolność komórek wątroby do syntezy glukuronidów bilirubiny; w rezultacie zwiększa się również ilość pośredniego bilirubiny w surowicy. Porażce hepatocytów towarzyszy naruszenie ich zdolności do zniszczenia
mezobilinogen di- i tripyrrole nasączone z jelita cienkiego. Ten ostatni wchodzi w krążenie ogólnoustrojowe i jest wydalany przez nerki z moczem.
Żółtaczka obstrukcyjna zaburza wydalanie z żółcią, co prowadzi do gwałtownego wzrostu zawartości bilirubiny bezpośredniej we krwi. Stężenie bilirubiny pośredniej jest nieznacznie zwiększone we krwi. Zawartość sterkobilogenu (stercobilin) w kale gwałtownie spada. Pełny przewód żółciowy obchodzony z brakiem pigmentów żółciowych w kale (krzesło acholowe). Charakterystyczne zmiany parametrów laboratoryjnych metabolizmu pigmentu w różnych żółtaczkach przedstawiono w tabeli. 15.2.
N —Norm: | - zwiększono; | - zmniejszona; f jest określone; 0- niezdefiniowane.
Żółć - ciekła tajemnica o żółtawo-brązowym kolorze, oddzielona komórkami wątroby. Osoba produkuje 500-700 ml żółci dziennie (10 ml na 1 kg masy ciała). Tworzenie się żółci zachodzi w sposób ciągły, chociaż intensywność tego procesu zmienia się gwałtownie w ciągu dnia. Poza trawieniem żółć wątrobowa dostaje się do pęcherzyka żółciowego, gdzie pogrubia się w wyniku wchłaniania wody i elektrolitów. Gęstość względna żółci wątrobowej wynosi 1,01, a gęstości pęcherzyków żółciowych 1,04. Stężenie głównych składników w torbielowatej żółci jest 5–10 razy wyższe niż w wątrobie (tabela 15.3).
Tabela 15.3. Zawartość głównych składników żółci ludzkiej
Physiology_Phechen_metabolism
Główne funkcje wątroby
Zaangażowanie wątroby w metabolizm białek
Rola wątroby w metabolizmie węglowodanów
Rola wątroby w metabolizmie lipidów
Wątroba w metabolizmie wody i soli
Rola wątroby w metabolizmie ptaków
Referencje
Wątroba odgrywa ogromną rolę w trawieniu i metabolizmie. Wszystkie substancje wchłonięte przez krew muszą dostać się do wątroby i ulegać przemianom metabolicznym. W wątrobie syntetyzowane są różne substancje organiczne: białka, glikogen, tłuszcze, fosfatydy i inne związki. Krew przedostaje się przez tętnicę wątrobową i żyłę wrotną. Co więcej, 80% krwi pochodzącej z narządów jamy brzusznej przechodzi przez żyłę wrotną, a tylko 20% przez tętnicę wątrobową. Krew płynie z wątroby przez żyłę wątrobową.
Aby zbadać funkcje wątroby, wykorzystują metodę angiostamiczną, przetokę Ekka-Pavlov, za pomocą której badają skład biochemiczny napływających i płynących, stosując metodę cewnikowania naczyń systemu portalowego, opracowaną przez A. Alieva.
Wątroba odgrywa znaczącą rolę w metabolizmie białek. Od aminokwasów pochodzących z krwi, białko powstaje w wątrobie. Tworzy fibrynogen, protrombinę, która pełni ważne funkcje w krzepnięciu krwi. Zachodzą tu procesy przegrupowania aminokwasów: deaminacja, transaminacja, dekarboksylacja.
Wątroba jest centralnym miejscem neutralizacji trujących produktów przemiany azotu, głównie amoniaku, który przekształca się w mocznik lub przechodzi do tworzenia amidów kwasów, kwasów nukleinowych rozpadających się w wątrobie, utleniania zasad purynowych i tworzenia się końcowego produktu ich metabolizmu, kwasu moczowego. Substancje (indol, skatol, krezol, fenol), pochodzące z jelita grubego, w połączeniu z kwasami siarkowym i glukuronowym, są przekształcane w kwasy eterowo-siarkowe. Usunięcie wątroby z ciała zwierząt prowadzi do ich śmierci. Najwyraźniej jest to spowodowane gromadzeniem się we krwi amoniaku i innych toksycznych produktów pośrednich metabolizmu azotu. [1.]
Główną rolę odgrywa wątroba w metabolizmie węglowodanów. Glukoza, sprowadzona z jelita przez żyłę wrotną, jest przekształcana w glikogen w wątrobie. Ze względu na wysokie zapasy glikogenu wątroba służy jako główny magazyn węglowodanów w organizmie. Glikogeniczna funkcja wątroby jest zapewniana przez działanie wielu enzymów i jest regulowana przez centralny układ nerwowy i 1 hormony - adrenalinę, insulinę, glukagon. W przypadku zwiększonego zapotrzebowania organizmu na cukier, na przykład podczas zwiększonej pracy mięśni lub na czczo, glikogen pod wpływem fosforylazy enzymu przekształca się w glukozę i wchodzi do krwi. W ten sposób wątroba reguluje stałość glukozy we krwi i normalne zaopatrzenie w nią narządów i tkanek.
W wątrobie zachodzi najważniejsza transformacja kwasów tłuszczowych, z której syntetyzowane są tłuszcze charakterystyczne dla tego typu zwierząt. Pod działaniem enzymu lipazy tłuszcze są rozkładane na kwasy tłuszczowe i glicerol. Los glicerolu jest podobny do losu glukozy. Jego transformacja rozpoczyna się z udziałem ATP i kończy się rozkładem na kwas mlekowy, a następnie utlenianiem do dwutlenku węgla i wody. Czasami, jeśli to konieczne, wątroba może syntetyzować glikogen z kwasu mlekowego.
Wątroba syntetyzuje również tłuszcze i fosfatydy, które dostają się do krwiobiegu i są transportowane w całym ciele. Odgrywa znaczącą rolę w syntezie cholesterolu i jego estrów. Wraz z utlenianiem cholesterolu w wątrobie powstają kwasy żółciowe, które są wydzielane z żółcią i uczestniczą w procesach trawienia.
Wątroba bierze udział w metabolizmie witamin rozpuszczalnych w tłuszczach, jest głównym składnikiem retinolu i jego prowitaminy - karotenu. Jest w stanie syntetyzować cyjanokobalaminę.
Wątroba może sama zatrzymywać nadmiar wody, a tym samym zapobiegać rozrzedzaniu krwi: zawiera zapas soli mineralnych i witamin, bierze udział w metabolizmie pigmentów.
Wątroba pełni funkcję barierową. Jeśli jakiekolwiek patogenne drobnoustroje zostaną wprowadzone do krwi z krwią, zostaną przez nią poddane dezynfekcji. Ta funkcja jest wykonywana przez komórki gwiaździste zlokalizowane w ścianach naczyń włosowatych, które obniżają zraziki wątrobowe. Przechwytując trujące związki, komórki gwiaździste w połączeniu z komórkami wątroby dezynfekują je. W razie potrzeby komórki gwiaździste wyłaniają się ze ścian naczyń włosowatych i swobodnie poruszają się, spełniając swoją funkcję. [6.]
Ponadto wątroba może przekształcić ołów, rtęć, arsen i inne substancje toksyczne w nietoksyczne.
Wątroba jest głównym magazynem węglowodanów w organizmie i reguluje stałość glukozy we krwi. Zawiera minerały i witaminy. Jest to skład krwi, produkuje żółć, która jest niezbędna do trawienia.
Główne funkcje wątroby.
Zgodnie z różnorodnością funkcji wykonywanych przez wątrobę, można ją bez przesady nazwać głównym biochemicznym laboratorium ludzkiego ciała. Wątroba jest ważnym organem, bez niej nie mogą istnieć zwierzęta ani człowiek.
Główne funkcje wątroby to:
1. Udział w trawieniu (tworzenie i wydzielanie żółci): wątroba wytwarza żółć, która dostaje się do dwunastnicy. Żółć bierze udział w trawieniu jelitowym, pomaga zneutralizować kwaśną miazgę pochodzącą z żołądka, rozkłada tłuszcze i wspomaga ich wchłanianie, ma stymulujący wpływ na ruchliwość jelita grubego. W ciągu dnia wątroba wytwarza do 1-1,5 litra żółci.
2. Funkcja barierowa: wątroba neutralizuje substancje toksyczne, mikroby, bakterie i wirusy pochodzące z krwi i limfy. Również w wątrobie są rozbite chemikalia, w tym leki.
3. Udział w metabolizmie: wszystkie składniki odżywcze wchłaniane do krwi z przewodu pokarmowego, produkty trawienia węglowodanów, białek i tłuszczów, minerałów i witamin, przechodzą przez wątrobę i są w niej przetwarzane. Jednocześnie niektóre aminokwasy (fragmenty białek) i niektóre tłuszcze są przekształcane w węglowodany, więc wątroba jest największym „depotem” glikogenu w organizmie. Syntetyzuje białka osocza krwi - globuliny i albuminę, a także reakcję transformacji aminokwasów. Ciała ketonowe (produkty metabolizmu kwasów tłuszczowych) i cholesterol są również syntetyzowane w wątrobie. [2.]
W rezultacie możemy powiedzieć, że wątroba jest rodzajem magazynu składników odżywczych organizmu, a także fabryką chemiczną, „wbudowaną” między dwa systemy - trawienie i krążenie krwi. Odciążenie w działaniu tego złożonego mechanizmu jest przyczyną wielu chorób przewodu pokarmowego, układu sercowo-naczyniowego, zwłaszcza serca. Najbliższe połączenie układu pokarmowego, wątroby i krążenia krwi.
Wątroba bierze udział w prawie wszystkich rodzajach metabolizmu: pigmentu, białka, lipidów, węglowodanów, wody mineralnej.
Zaangażowanie wątroby w metabolizm białek:
Charakteryzuje się tym, że aktywnie kontynuuje syntezę i rozkład białek ważnych dla organizmu. W wątrobie syntetyzuje się około 13-18 g białek dziennie. Spośród nich albumina, fibrynogen, protrombina powstają tylko i wątroba. Ponadto syntetyzuje się tu do 90% alfa-globulin i około 50% gamma-globulin w organizmie. W związku z tym choroby wątroby w niej albo zmniejszają syntezę białek, a to prowadzi do zmniejszenia ilości białek krwi, albo powstanie białek o zmienionych właściwościach fizykochemicznych, co powoduje zmniejszenie stabilności koloidalnej białek krwi i są one łatwiejsze niż normalnie, odpadają w osadzie pod działaniem czynników strącających (sole metali alkalicznych i ziem alkalicznych, tymol, chlorek rtęci, itp.). Możliwe jest wykrycie zmian w ilości lub właściwościach białek za pomocą testów oporności koloidów lub próbek osadowych, wśród których często stosowane są Veltman, tymol i próbki sublimacyjne. [6; 1.]
Wątroba jest głównym miejscem syntezy białek, zapewniając proces krzepnięcia krwi (fibrynogen, protrombina itp.). Naruszenie ich syntezy, a także niedobór witaminy K, który rozwija się w wyniku naruszenia wydzielania żółci i wydalania z żółcią, prowadzi do zdarzeń krwotocznych.
Procesy transformacji aminokwasów (transaminacja, deaminacja itp.), Które występują aktywnie w wątrobie podczas jej poważnych zmian, ulegają znacznej zmianie, co charakteryzuje się wzrostem stężenia wolnych aminokwasów we krwi i ich wydalaniem z moczem (hiperaminoaciduria). W moczu można znaleźć również kryształy leucyny i tyrozyny.
Tworzenie się mocznika występuje tylko w wątrobie, a naruszenie funkcji hepatocytów prowadzi do zwiększenia jego ilości we krwi, co ma negatywny wpływ na całe ciało i może się objawiać, na przykład, śpiączka wątrobowa, często powodując śmierć pacjenta.
Procesy metaboliczne zachodzące w wątrobie są katalizowane przez różne enzymy, które w przypadku jej chorób wchodzą do krwi i wchodzą do moczu. Ważne jest, aby uwalnianie enzymów z komórek następowało nie tylko wtedy, gdy są uszkodzone, ale także z naruszeniem przepuszczalności błon komórkowych, która występuje w początkowym okresie choroby, dlatego zmiana widm enzymów jest jednym z najważniejszych wskaźników diagnostycznych do oceny stanu pacjenta w okresie przedklinicznym. Na przykład w przypadku choroby Botkina obserwowano wzrost aktywności AlTA, LDH i AsTA we krwi w okresie „przed żółtaczką”, aw krzywicy obserwowano wzrost poziomu fosfatazy alkalicznej.
Wątroba pełni istotną funkcję antytoksyczną dla organizmu. To właśnie tam zachodzi neutralizacja takich szkodliwych substancji jak indol, skatol, fenol, kadaweryna, bilirubina, amoniak, produkty metabolizmu hormonów steroidowych itp. Sposoby neutralizacji substancji toksycznych są różne: amoniak przekształca się w mocznik; indol, fenol, bilirubina i inne tworzą związki, które są nieszkodliwe dla organizmu z kwasem siarkowym lub glukuronowym, które są wydalane z moczem. [5.]
Rola wątroby w metabolizmie węglowodanów:
determinowany jest przede wszystkim udziałem w procesach syntezy i rozkładu glikogenu. Ma to ogromne znaczenie dla regulacji poziomu glukozy we krwi. Ponadto procesy przemiany monosacharydów aktywnie przebiegają w wątrobie. Galaktoza i fruktoza są przekształcane w glukozę, a glukoza może być źródłem syntezy fruktozy.
Proces glukoneogenezy zachodzi również w wątrobie, w której glukoza powstaje z substancji nie będących węglowodanami - kwasu mlekowego, glicerolu i aminokwasów glikogennych. Wątroba bierze udział w regulacji metabolizmu węglowodanów poprzez kontrolowanie poziomu insuliny we krwi, ponieważ wątroba zawiera enzym insulinazę, która rozkłada insulinę w zależności od potrzeb organizmu.
Potrzeby energetyczne samej wątroby są zaspokajane przez rozpad glukozy, po pierwsze, wzdłuż szlaku beztlenowego z utworzeniem mleczanu, a po drugie, wzdłuż szlaku peptydowego. Znaczenie tych procesów polega nie tylko na tworzeniu NADPH2 dla różnych biosyntez, ale także na możliwości wykorzystania produktów rozkładu węglowodanów jako substancji wyjściowych do różnych procesów metabolicznych [1; 5; 6.]
wiodącą rolę odgrywają miąższowe komórki wątroby. Procesy biosyntezy cholesterolu, kwasów żółciowych, tworzenia fosfolipidów w osoczu, ciał ketonowych i lipoprotein zachodzą bezpośrednio w hepatocytach. Z drugiej strony wątroba kontroluje metabolizm lipidów całego organizmu. Chociaż triacyloglicerole stanowią zaledwie 1% całkowitej masy wątroby, to właśnie to reguluje procesy syntezy i transportu kwasów tłuszczowych organizmu. W wątrobie dostarczana jest duża ilość lipidów, które są „sortowane” zgodnie z potrzebami narządów i tkanek. Jednocześnie, w niektórych przypadkach ich rozkład może wzrosnąć do produktów końcowych, podczas gdy w innych kwasy żółciowe mogą przejść do syntezy fosfolipidów i być transportowane przez krew do tych komórek, gdzie są niezbędne do tworzenia błon, lub przez lipoproteiny mogą być transportowane do komórek pozbawionych energii. itd.
Podsumowując rolę wątroby w metabolizmie lipidów, można zauważyć, że wykorzystuje ona lipidy na potrzeby hepatocytów, a także pełni funkcję monitorowania stanu metabolizmu lipidów w całym organizmie. [5.]
Równie ważne jest metabolizm wątrobowy i wodno-mineralny. Jest to więc skład krwi, a zatem płyn pozakomórkowy, może gromadzić do 20% całkowitej objętości krwi. Ponadto w przypadku niektórych substancji mineralnych wątroba służy jako miejsce gromadzenia i przechowywania. Należą do nich sód, magnez, mangan, miedź, żelazo itp. Wątroba syntetyzuje białka, które transportują minerały przez krew: transferynę, ceruloplazminę itp. Wreszcie wątroba jest miejscem inaktywacji hormonów regulujących metabolizm wody i minerałów (aldosteron, wazopresyna).
Z tego wszystkiego staje się jasne, dlaczego wątroba jest nazywana „laboratorium biochemicznym” organizmu, a zakłócenie jej działania wpływa na jej różne funkcje. [6.]
Rola wątroby w metabolizmie ptaków.
Zarówno u zwierząt, jak i ptaków wątroba jest centralnym organem odpowiedzialnym za procesy metaboliczne w organizmie. Wielu ekspertów nazywa to największym „gruczołem” zwierząt i ptaków. W wątrobie, żółci i wielu ważnych białkach powstają liczne składniki odżywcze (poprzez układ krążenia). To tutaj biotransformacja większości niezwykle toksycznych substancji przedostaje się do organizmu z pożywieniem. Taka biotransformacja obejmuje przekształcenie toksycznych substancji chemicznych w nowe substancje, które nie są już niebezpieczne dla organizmu i mogą być łatwo usunięte z niego. Wątroba jest w stanie przywrócić własne chore komórki, zregenerować je lub wymienić, zachowując swoje funkcje we względnej kolejności.
Wątroba jest największym „gruczołem” ciała ptaka, wykorzystując najważniejsze funkcje w głównym metabolizmie. Funkcje te są najbardziej zróżnicowane i wynikają z właściwości komórek wątroby, które tworzą anatomiczną i fizjologiczną jedność organizmu. W aspekcie biochemicznym najważniejsze są funkcje wątroby związane z tworzeniem, składem i rolą żółci, a także z różnymi zmianami metabolicznymi. Wydzielanie żółci u ptaków wynosi 1 ml / h. Skład żółci ptaków obejmuje głównie kwas taurohenodezoksycykliczny w nieobecności kwasu deoksycholowego. Funkcjonowanie wątroby ptaków różni się do pewnego stopnia od funkcjonowania wątroby ssaków. W szczególności tworzenie mocznika jest wyraźną funkcją wątroby u ssaków, podczas gdy u ptaków kwas moczowy jest głównym produktem końcowym metabolizmu azotu.
W wątrobie ptaków występuje aktywna synteza białek osocza. Albumina surowicy, fibrynogen? - i? globuliny są syntetyzowane w wątrobie drobiowej i stanowią około połowy białek syntetyzowanych przez ten narząd. Okres półtrwania albuminy wynosi 7 dni, dla globulin - 10 dni. W wątrobie dochodzi do syntezy i rozpadu białek osocza, które są wykorzystywane jako źródło aminokwasów do kolejnych różnych syntez tkankowych.
Ciało kurczaków prawie nie jest w stanie syntetyzować glicyny. Zastosowanie glicyny w syntezie zasad purynowych, struktura klejnotów jest główną przyczyną wysokiego zapotrzebowania ptaków na ten kwas. U ssaków około 50% argininy zapewnia synteza w wątrobie, podczas gdy u ptaków nie występuje. Ptaki mają wyraźną zdolność do reakcji transaminacji z udziałem aktywnej dehydrogenazy kwasu glutaminowego. W metabolizmie lipidów ptaków wątroba jest identyfikowana jako główne miejsce lipogenezy. Stężenie kwasu α-hydroksymalitycznego w wątrobie ptaków jest 5 razy wyższe niż w wątrobie ssaków, co wskazuje na aktywność procesów oksydacyjnych w tym narządzie. Połączenie wysokiego stopnia? - utlenianie kwasów tłuszczowych i lipogeneza zapewnia mechanizmy kontrolowania ilości kwasów tłuszczowych, które przechodzą do syntezy lipoprotein o bardzo niskiej gęstości. Aktywność metaboliczna wątroby jest bardzo wysoka u ptaków w okresie nieśności, gdy ilość zsyntetyzowanego tłuszczu w ciągu roku jest prawie dokładnie równa masie ciała ptaka. W szczególności u brojlerów masa tkanki tłuszczowej może osiągnąć 18% masy ciała.
Wątroba ma ogromną zdolność do przechowywania glikogenu. Zawartość glikogenu w wątrobie zmienia się w zależności od zawartości węglowodanów w diecie drobiowej.
Najczęstszą patologią tego narządu jest stopniowa „otyłość” jego komórek, prowadząca z czasem do rozwoju choroby, którą weterynarze nazywają zwyrodnieniem tłuszczowym wątroby. Powodem jest zazwyczaj długotrwały wpływ toksyn komórkowych, silnych leków, szczepionek, kokcydiostatyków itp., Które wymagają maksymalnego stresu z wątroby, a także niewłaściwego lub źle zbilansowanego żywienia. Z reguły wszystkim tym towarzyszy brak aktywności fizycznej ptaków i zwierząt, zwłaszcza w przypadku treści komórkowych. [4; 6.]
Referencje:
1. Lysov VF, Maksimov VI: Fizjologia i etologia zwierząt; Wydawca: MOSCOW, 2012, 605s.
2. Fizjologia. Podstawy i systemy funkcjonalne. Ed. Sudakova K.V.; Novosibirsk, 2000, 784с.
3. Skalny AV: pierwiastki chemiczne w fizjologii człowieka i ekologii: zestaw narzędzi; Rostov-on-Don, 2004, 216s.
4. Artykuł: Specyfika metabolizmu u ptaków: autor jest nieznany; Petersburg, 2001.
5. Artykuł: Rola wątroby w metabolizmie: autor jest nieznany; Moskwa, 2006.
6. VV Rogozhin: Biochemia zwierząt; Wydawca: MOSKWA, 2005.
Zaangażowanie wątroby w metabolizm białek
Bez udziału wątroby w metabolizmie białka organizm może zrobić nie więcej niż kilka dni, a następnie śmierć. Poniżej znajdują się jedne z najważniejszych funkcji wątroby w metabolizmie białek.
1. Deaminacja aminokwasów.
2. Tworzenie mocznika i odzyskiwanie amoniaku z płynów ustrojowych.
3. Tworzenie białek osocza.
4. Wzajemna transformacja różnych aminokwasów i synteza aminokwasów z innych związków.
Wstępne odkażanie aminokwasów jest niezbędne do ich wykorzystania w produkcji energii i konwersji do węglowodanów i tłuszczów. W małych ilościach deaminację przeprowadza się w innych tkankach ciała, zwłaszcza w nerkach, ale pod względem znaczenia procesy te nie są porównywalne z deaminacją aminokwasów w wątrobie.
Powstawanie mocznika w wątrobie pomaga wydobyć amoniak z płynów ustrojowych. Duża ilość amoniaku powstaje w procesie deaminacji aminokwasów, dodatkowa jego ilość jest stale tworzona przez bakterie w jelicie i jest wchłaniana do krwi. W związku z tym, jeśli mocznik nie powstaje w wątrobie, stężenie amoniaku w osoczu krwi zaczyna gwałtownie wzrastać, prowadząc do śpiączki wątrobowej i śmierci. Nawet w przypadku gwałtownego spadku przepływu krwi przez wątrobę, który czasami występuje w wyniku tworzenia się przecieku między portalem a żyłą główną, zawartość amoniaku we krwi dramatycznie wzrasta wraz z tworzeniem warunków toksykozy.
Wszystkie główne białka osocza, z wyjątkiem niektórych globulin gamma, są tworzone przez komórki wątroby. Ich liczba wynosi około 90% wszystkich białek osocza. Pozostałe globuliny gamma są przeciwciałami utworzonymi głównie przez limfoidalne komórki plazmatyczne. Maksymalna szybkość tworzenia białek przez wątrobę wynosi 15–50 g / dzień, więc jeśli organizm traci około połowy białek osocza, ich ilość można przywrócić w ciągu 1-2 tygodni.
Należy pamiętać, że wyczerpanie białek osocza jest przyczyną szybkiego początku podziału mitotycznego hepatocytów i wzrostu wielkości wątroby. Efekt ten jest połączony z uwalnianiem białek osocza krwi przez wątrobę, co trwa do momentu, gdy stężenie białek we krwi powróci do normalnych wartości. W przewlekłych chorobach wątroby (w tym marskości) poziom białek we krwi, zwłaszcza albuminy, może spaść do bardzo niskich wartości, co jest przyczyną pojawienia się uogólnionego obrzęku i wodobrzusza.
Do najważniejszych funkcji wątroby należy jej zdolność do syntezy niektórych aminokwasów wraz ze związkami chemicznymi, w tym aminokwasami. Na przykład w wątrobie syntetyzowane są tak zwane niezbędne aminokwasy. W procesie takiej syntezy biorą udział kwasy ketonowe o podobnej strukturze chemicznej z aminokwasami (z wyłączeniem tlenu w pozycji keto). Rodniki aminowe przechodzą przez kilka etapów transaminacji, przechodząc od aminokwasów obecnych w kwasie ketonowym do miejsca tlenu w pozycji keto.
Biochemia wątroby
Temat: „ŻYWY BIOCHEMIA”
1. Skład chemiczny wątroby: zawartość glikogenu, lipidów, białek, skład mineralny.
2. Rola wątroby w metabolizmie węglowodanów: utrzymywanie stałego stężenia glukozy, synteza i mobilizacja glikogenu, glukoneogeneza, główne sposoby konwersji glukozy-6-fosforanu, interkonwersja monosacharydów.
3. Rola wątroby w metabolizmie lipidów: synteza wyższych kwasów tłuszczowych, acylogliceroli, fosfolipidów, cholesterolu, ciał ketonowych, synteza i metabolizm lipoprotein, pojęcie efektu lipotropowego i czynniki lipotropowe.
4. Rola wątroby w metabolizmie białek: synteza specyficznych białek osocza, tworzenie mocznika i kwasu moczowego, cholina, kreatyna, wzajemna przemiana ketokwasów i aminokwasów.
5. Metabolizm alkoholu w wątrobie, zwyrodnienie tłuszczowe wątroby z nadużywaniem alkoholu.
6. Neutralizująca funkcja wątroby: etapy (fazy) neutralizacji substancji toksycznych w wątrobie.
7. Wymiana bilirubiny w wątrobie. Zmiany zawartości pigmentów żółciowych we krwi, moczu i kale w różnych typach żółtaczki (adhepatic, parenchymal, obstructive).
8. Skład chemiczny żółci i jej rola; czynniki przyczyniające się do powstawania kamieni żółciowych.
31.1. Funkcja wątroby.
Wątroba jest unikalnym narządem w metabolizmie. Każda komórka wątroby zawiera kilka tysięcy enzymów katalizujących reakcje wielu szlaków metabolicznych. Dlatego wątroba wykonuje w organizmie szereg funkcji metabolicznych. Najważniejsze z nich to:
- biosynteza substancji, które działają lub są stosowane w innych narządach. Substancje te obejmują białka osocza, glukozę, lipidy, ciała ketonowe i wiele innych związków;
- biosynteza produktu końcowego metabolizmu azotu w organizmie - mocznik;
- udział w procesach trawienia - synteza kwasów żółciowych, powstawanie i wydalanie żółci;
- biotransformacja (modyfikacja i koniugacja) endogennych metabolitów, leków i trucizn;
- wydalanie niektórych produktów przemiany materii (pigmentów żółciowych, nadmiaru cholesterolu, produktów neutralizacji).
31.2. Rola wątroby w metabolizmie węglowodanów.
Główną rolą wątroby w metabolizmie węglowodanów jest utrzymanie stałego poziomu glukozy we krwi. Osiąga się to przez regulację stosunku procesów tworzenia i wykorzystania glukozy w wątrobie.
Komórki wątroby zawierają enzym glukokinazę, który katalizuje reakcję fosforylacji glukozy z utworzeniem glukozo-6-fosforanu. Glukozo-6-fosforan jest kluczowym metabolitem metabolizmu węglowodanów; Główne sposoby jej transformacji przedstawiono na rysunku 1.
31.2.1. Sposoby wykorzystania glukozy. Po zjedzeniu dużej ilości glukozy dostaje się do wątroby przez żyłę wrotną. Ta glukoza jest używana głównie do syntezy glikogenu (schemat reakcji przedstawiono na rysunku 2). Zawartość glikogenu w wątrobie zdrowych ludzi zwykle waha się od 2 do 8% wagowych tego narządu.
Glikoliza i szlak utleniania glukozy w pentozofosforanie w wątrobie służą przede wszystkim jako dostawcy metabolitów prekursorowych do biosyntezy aminokwasów, kwasów tłuszczowych, glicerolu i nukleotydów. W mniejszym stopniu szlaki utleniające konwersji glukozy w wątrobie są źródłami energii dla procesów biosyntezy.
Rysunek 1. Główne szlaki konwersji glukozy-6-fosforanu w wątrobie. Liczby wskazują: 1 - fosforylacja glukozy; 2 - hydroliza glukozo-6-fosforanu; 3 - synteza glikogenu; 4 - mobilizacja glikogenu; Szlak 5-pentozy fosforanowej; 6 - glikoliza; 7 - glukoneogeneza.
Rysunek 2. Schemat reakcji syntezy glikogenu w wątrobie.
Rysunek 3. Schemat reakcji mobilizacji glikogenu w wątrobie.
31.2.2. Sposoby tworzenia glukozy. W niektórych warunkach (przy diecie niskowęglowodanowej na czczo, przedłużonym wysiłku fizycznym) zapotrzebowanie organizmu na węglowodany przekracza ilość wchłanianą z przewodu pokarmowego. W tym przypadku tworzenie glukozy przeprowadza się za pomocą glukozo-6-fosfatazy, która katalizuje hydrolizę glukozo-6-fosforanu w komórkach wątroby. Glikogen służy jako bezpośrednie źródło glukozo-6-fosforanu. Schemat mobilizacji glikogenu przedstawiono na rysunku 3.
Mobilizacja glikogenu zapewnia organizmowi ludzkiemu zapotrzebowanie na glukozę podczas pierwszych 12-24 godzin postu. Później glukoneogeneza, biosynteza ze źródeł innych niż węglowodany, staje się głównym źródłem glukozy.
Głównymi substratami glukoneogenezy są mleczan, glicerol i aminokwasy (z wyjątkiem leucyny). Związki te są najpierw przekształcane w pirogronian lub szczawiooctan, kluczowe metabolity glukoneogenezy.
Glukoneogeneza jest odwrotnym procesem glikolizy. Jednocześnie bariery powstałe w wyniku nieodwracalnych reakcji glikolizy są przezwyciężane za pomocą specjalnych enzymów, które katalizują reakcje omijające (patrz Rysunek 4).
Wśród innych sposobów metabolizmu węglowodanów w wątrobie należy zauważyć, że glukoza jest przekształcana w inne monosacharydy dietetyczne - fruktozę i galaktozę.
Figura 4. Glikoliza i glukoneogeneza w wątrobie.
Enzymy katalizujące nieodwracalne reakcje glikolizy: 1 - glukokinaza; 2 - fosfofruktokinaza; Kinaza 3-pirogronianowa.
Enzymy katalizujące reakcje omijające glukoneogenezę: karboksylaza 4-pirogronianowa; 5 - karboksykinaza fosfoenolopirogronianowa; 6-fruktozo-1,6-difosfataza; 7 - glukozo-6-fosfataza.
31.3. Rola wątroby w metabolizmie lipidów.
Hepatocyty zawierają prawie wszystkie enzymy zaangażowane w metabolizm lipidów. Dlatego też komórki miąższowe wątroby w dużym stopniu kontrolują stosunek między konsumpcją a syntezą lipidów w organizmie. Katabolizm lipidów w komórkach wątroby występuje głównie w mitochondriach i lizosomach, biosyntezie w cytozolu i retikulum endoplazmatycznym. Kluczowym metabolitem metabolizmu lipidów w wątrobie jest acetylo-CoA, którego główne sposoby formowania i stosowania przedstawiono na ryc. 5.
Figura 5. Tworzenie i stosowanie acetylo-CoA w wątrobie.
31.3.1. Metabolizm kwasów tłuszczowych w wątrobie. Tłuszcze dietetyczne w postaci chylomikronów przedostają się do wątroby przez układ tętnicy wątrobowej. Pod wpływem lipazy lipoproteinowej, znajdującej się w śródbłonku naczyń włosowatych, rozkładają się one na kwasy tłuszczowe i glicerol. Kwasy tłuszczowe, które przenikają do hepatocytów, mogą ulegać utlenianiu, modyfikacji (skrócenie lub wydłużenie łańcucha węglowego, tworzenie podwójnych wiązań) i wykorzystane do syntezy endogennych triacylogliceroli i fosfolipidów.
31.3.2. Synteza ciał ketonowych. Gdy β-utlenianie kwasów tłuszczowych w mitochondriach wątroby, powstaje acetylo-CoA, który ulega dalszemu utlenianiu w cyklu Krebsa. Jeśli w komórkach wątroby występuje niedobór szczawiooctanu (na przykład podczas postu, cukrzycy), wówczas grupy acetylowe kondensują tworząc ciała ketonowe (acetooctan, β-hydroksymaślan, aceton). Substancje te mogą służyć jako substraty energetyczne w innych tkankach ciała (mięśnie szkieletowe, mięsień sercowy, nerki, z długotrwałym głodem, mózg). Wątroba nie wykorzystuje ciał ketonowych. Z nadmiarem ciał ketonowych we krwi rozwija się kwasica metaboliczna. Schemat tworzenia ciał ketonowych pokazano na rysunku 6.
Rysunek 6. Synteza ciał ketonowych w mitochondriach wątroby.
31.3.3. Edukacja i sposoby wykorzystania kwasu fosfatydowego. Powszechnym prekursorem triacylogliceroli i fosfolipidów w wątrobie jest kwas fosfatydowy. Jest syntetyzowany z glicerol-3-fosforanu i dwóch aktywnych form kwasów tłuszczowych acylo-CoA (Rysunek 7). Glicerol-3-fosforan może być utworzony z fosforanu diooksyacetonu (metabolitu glikolizy) lub z wolnego glicerolu (produkt lipolizy).
Rysunek 7. Tworzenie kwasu fosfatydowego (schemat).
Do syntezy fosfolipidów (fosfatydylocholiny) z kwasu fosfatydowego konieczne jest zaopatrzenie w żywność wystarczającej ilości czynników lipotropowych (substancji, które zapobiegają rozwojowi zwyrodnienia tłuszczowego wątroby). Czynniki te obejmują cholinę, metioninę, witaminę B12, kwas foliowy i niektóre inne substancje. Fosfolipidy są zawarte w składzie kompleksów lipoproteinowych i uczestniczą w transporcie lipidów syntetyzowanych w hepatocytach do innych tkanek i narządów. Brak czynników lipotropowych (z nadużywaniem tłustej żywności, przewlekłego alkoholizmu, cukrzycy) przyczynia się do tego, że kwas fosfatydowy jest stosowany do syntezy triacylogliceroli (nierozpuszczalnych w wodzie). Naruszenie tworzenia lipoprotein prowadzi do tego, że nadmiar TAG gromadzi się w komórkach wątroby (zwyrodnienie tłuszczowe), a funkcja tego narządu jest upośledzona. Sposoby wykorzystania kwasu fosfatydowego w hepatocytach i rolę czynników lipotropowych przedstawiono na ryc. 8.
Rysunek 8. Zastosowanie kwasu fosfatydowego do syntezy triacylogliceroli i fosfolipidów. Czynniki lipotropowe są oznaczone *.
31.3.4. Tworzenie się cholesterolu. Wątroba jest głównym miejscem syntezy endogennego cholesterolu. Związek ten jest niezbędny do budowy błon komórkowych, jest prekursorem kwasów żółciowych, hormonów steroidowych, witaminy D 3. Pierwsze dwie reakcje syntezy cholesterolu przypominają syntezę ciał ketonowych, ale zachodzą w cytoplazmie hepatocytów. Kluczowy enzym w syntezie cholesterolu, reduktaza β-hydroksy-β-metyloglutarylo-CoA (reduktaza HMG-CoA), jest hamowany przez nadmiar cholesterolu i kwasów żółciowych na podstawie ujemnego sprzężenia zwrotnego (Rysunek 9).
Rysunek 9. Synteza cholesterolu w wątrobie i jego regulacja.
31.3.5. Tworzenie lipoprotein. Lipoproteiny - kompleksy białkowo-lipidowe, które obejmują fosfolipidy, triacyloglicerole, cholesterol i jego estry, a także białka (apoproteiny). Lipoproteiny transportują nierozpuszczalne w wodzie lipidy do tkanek. W hepatocytach powstają dwie klasy lipoprotein - lipoproteiny o wysokiej gęstości (HDL) i lipoproteiny o bardzo niskiej gęstości (VLDL).
31.4. Rola wątroby w metabolizmie białek.
Wątroba jest ciałem, które reguluje spożycie substancji azotowych w organizmie i ich wydalanie. W tkankach obwodowych stale zachodzą reakcje biosyntezy z użyciem wolnych aminokwasów lub są uwalniane do krwi podczas rozpadu białek tkankowych. Mimo to poziom białek i wolnych aminokwasów w osoczu krwi pozostaje stały. Wynika to z faktu, że komórki wątroby mają unikalny zestaw enzymów, które katalizują specyficzne reakcje metabolizmu białek.
31.4.1. Sposoby wykorzystania aminokwasów w wątrobie. Po spożyciu pokarmów białkowych duża ilość aminokwasów dostaje się do komórek wątroby przez żyłę wrotną. Związki te mogą przejść szereg przemian w wątrobie przed wejściem do ogólnego krążenia. Reakcje te obejmują (Rysunek 10):
a) wykorzystanie aminokwasów do syntezy białek;
b) transaminacja - ścieżka syntezy wymiennych aminokwasów; łączy również wymianę aminokwasów z glukoneogenezą i ogólną ścieżką katabolizmu;
c) deaminacja - tworzenie α-ketokwasów i amoniaku;
d) synteza mocznika - sposób neutralizacji amoniaku (patrz schemat w sekcji „Wymiana białek”);
e) synteza substancji niebiałkowych zawierających azot (cholina, kreatyna, nikotynamid, nukleotydy itp.).
Rysunek 10. Metabolizm aminokwasów w wątrobie (schemat).
31.4.2. Biosynteza białek. Wiele białek osocza jest syntetyzowanych w komórkach wątroby: albumina (około 12 g dziennie), większość α- i β-globulin, w tym białka transportowe (ferrytyna, ceruloplazmina, transkortyna, białko wiążące retinol itp.). Wiele czynników krzepnięcia krwi (fibrynogen, protrombina, proconvertin, proacceleryna itp.) Jest również syntetyzowanych w wątrobie.
31.5. Neutralizująca funkcja wątroby.
Związki niepolarne różnego pochodzenia, w tym substancje endogenne, leki i trucizny, są neutralizowane w wątrobie. Proces neutralizacji substancji obejmuje dwa etapy (fazy):
1) modyfikacja fazy - obejmuje reakcję utleniania, redukcji, hydrolizy; dla wielu związków jest opcjonalny;
2) koniugacja fazowa - obejmuje reakcję interakcji substancji z kwasami glukuronowymi i siarkowymi, glicyną, glutaminianem, tauryną i innymi związkami.
Bardziej szczegółowo reakcje neutralizacji zostaną omówione w części „Biotransformacja ksenobiotyków”.
31.6. Tworzenie wątroby w żółci.
Żółć jest ciekłym sekretem o żółtawo-brązowym kolorze, wydzielanym przez komórki wątroby (500-700 ml dziennie). Skład żółci obejmuje: kwasy żółciowe, cholesterol i jego estry, pigmenty żółciowe, fosfolipidy, białka, substancje mineralne (Na +, K +, Ca 2+, Сl -) i wodę.
31.6.1. Kwasy żółciowe. Są produktami metabolizmu cholesterolu, powstają w hepatocytach. Istnieją podstawowe (żółciowe, chenodeoksycholowe) i wtórne (dezoksycholowe, litocholowe) kwasy żółciowe. Żółć zawiera głównie kwasy żółciowe sprzężone z glicyną lub tauryną (na przykład glikocholowy, kwasowy, taurocholowy itp.).
Kwasy żółciowe są bezpośrednio zaangażowane w trawienie tłuszczów w jelitach:
- mają działanie emulgujące na tłuszcze jadalne;
- aktywować lipazę trzustkową;
- promować wchłanianie kwasów tłuszczowych i witamin rozpuszczalnych w tłuszczach;
- stymulować perystaltykę jelit.
Przy zaburzeniach wypływu żółci kwasy żółciowe dostają się do krwi i moczu.
31.6.2. Cholesterol. Nadmiar cholesterolu jest wydalany z żółcią. Cholesterol i jego estry są obecne w żółci jako kompleksy z kwasami żółciowymi (kompleksy choleinowe). Stosunek kwasów żółciowych do cholesterolu (stosunek cholanu) nie powinien być mniejszy niż 15. W przeciwnym razie nierozpuszczalny w wodzie cholesterol wytrąca się i odkłada się w postaci kamieni pęcherzyka żółciowego (choroba kamicy żółciowej).
31.6.3. Pigmenty żółciowe. Sprzężona bilirubina (bilirubina mono- i diglukuronidowa) przeważa wśród pigmentów żółciowych. Powstaje w komórkach wątroby w wyniku interakcji wolnej bilirubiny z kwasem UDP-glukuronowym. Zmniejsza to toksyczność bilirubiny i zwiększa jej rozpuszczalność w wodzie; dalsza sprzężona bilirubina jest wydzielana do żółci. Jeśli dojdzie do naruszenia odpływu żółci (żółtaczki obturacyjnej), zawartość bilirubiny bezpośredniej we krwi znacząco wzrasta, bilirubina jest wykrywana w moczu, a zawartość stercobiliny zmniejsza się w kale i moczu. W diagnostyce różnicowej żółtaczki patrz „Wymiana złożonych białek”.
31.6.4. Enzymy Spośród enzymów występujących w żółci należy najpierw zauważyć fosfatazę alkaliczną. Jest to enzym wydalniczy syntetyzowany w wątrobie. Z naruszeniem odpływu żółci wzrasta aktywność fosfatazy alkalicznej we krwi.