Udział wątroby w utrzymaniu stężenia glukozy we krwi zależy od tego, że w niej zachodzi glikogeneza, glikogenoliza, glikoliza i glukoneogeneza. Procesy te są regulowane przez wiele hormonów, w tym insulinę, glukagon, hormon wzrostu, glikokortykoidy i katecholaminy. Glukoza przedostająca się do krwi jest szybko wchłaniana przez wątrobę. Uważa się, że wynika to z niezwykle wysokiej wrażliwości hepatocytów na insulinę (chociaż istnieją dowody, które podważają znaczenie tego mechanizmu). Gdy na czczo, poziom insuliny spada, a poziom glukagonu i kortyzolu wzrasta. W odpowiedzi na to zwiększa się glikogenoliza i glukoneogeneza w wątrobie. Aminokwasy, zwłaszcza alanina, które powstają podczas rozkładu białek mięśniowych, są niezbędne do glukoneogenezy. Przeciwnie, po spożyciu alaniny i rozgałęzione aminokwasy pochodzą z wątroby do mięśni, gdzie uczestniczą w syntezie białek. Ten cykl glukozowo-alaninowy jest regulowany przez zmiany stężenia insuliny, glukagonu i kortyzolu w surowicy.
Założono, że po posiłku glikogen i kwasy tłuszczowe są syntetyzowane bezpośrednio z glukozy. Jednak w rzeczywistości te przekształcenia zachodzą pośrednio z udziałem trikarboksylowych metabolitów glukozy (na przykład mleczanu) lub innych substratów glukoneogenezy, takich jak fruktoza i alanina.
W przypadku marskości wątroby poziom glukozy we krwi często się zmienia (Tabela 293.1). Zwykle obserwuje się hiperglikemię i upośledzoną tolerancję glukozy. Aktywność insuliny we krwi jest normalna lub zwiększona (z wyjątkiem hemochromatozy); dlatego upośledzona tolerancja glukozy wynika z oporności na insulinę. Może to być spowodowane zmniejszeniem liczby funkcjonujących hepatocytów.
Istnieją również dowody na to, że w marskości wątroby obserwuje się receptorową i postreceptorową oporność na hepatocyty. Ponadto, przy przetaczaniu portocaval, wątrobowa eliminacja insuliny i glukagonu zmniejsza się, więc stężenie tych hormonów wzrasta. Jednak w przypadku hemochromatozy poziom insuliny może się zmniejszyć (aż do rozwoju cukrzycy) z powodu odkładania się żelaza w trzustce. W marskości wątroby zmniejsza się zdolność wątroby do stosowania mleczanu w reakcjach glukoneogenezy, w wyniku czego jego stężenie we krwi może wzrosnąć.
Chociaż hipoglikemia występuje najczęściej z piorunującym zapaleniem wątroby, może się ona również rozwijać w końcowych stadiach marskości wątroby ze względu na zmniejszenie zapasów glikogenu w wątrobie, zmniejszenie odpowiedzi hepatocytów na glukagon, zmniejszenie zdolności wątroby do syntezy glikogenu z powodu rozległego zniszczenia komórek. Sytuację pogarsza fakt, że ilość glikogenu w wątrobie jest normalnie ograniczona (około 70 g), organizm potrzebuje stałego dopływu glukozy (około 150 g / dzień). Dlatego rezerwy glikogenu w wątrobie bardzo szybko się wyczerpują (zwykle - po pierwszym dniu postu).
Metabolizm wątroby i węglowodanów
Biochemia wątroby
Wątroba zajmuje centralne miejsce w metabolizmie. Ma wiele funkcji, z których najważniejsze to:
* biosynteza białek krwi i lipoproteidów,
* metabolizm leków i hormonów,
* odkładanie żelaza, witamin B12 i B9,
Zatem funkcjonalna specjalizacja wątroby polega na następującym „biochemicznym altruizmie”, tj. wątroba zapewnia warunki życia innym organom. Z jednej strony jest to produkcja i przechowywanie różnych substancji dla organizmów i tkanin, z drugiej strony ich ochrona przed toksycznymi substancjami w nich powstającymi lub przed napływającymi obcymi substancjami.
Wątroba spełnia następujące funkcje:
regatator homeostatyczny (węglowodany, białka, lipidy, witaminy, częściowo związki wodno-mineralne, metabolizm pigmentów, substancje niebiałkowe zawierające azot);
neutralizujący (naturalne produkty przemiany materii i obce substancje).
Wątroba składa się z 80% komórek miąższowych, z czego 16% stanowią komórki siateczkowo-śródbłonkowe, 4% śródbłonka naczyń krwionośnych.
Metabolizm wątroby i węglowodanów
Komórki miąższowe wątroby stanowią główne miejsce przemian biochemicznych węglowodanów pokarmowych i mają wpływ regulacyjny na ich metabolizm. Absorbowanie cukrów z komórek nabłonka jelit do żyły wrotnej; przez to monosacharydy spożywcze wchodzą do wątroby (1), gdzie galaktoza, fruktoza i mannoza są przekształcane w glukozę. (2) Jedną z najważniejszych funkcji wątroby jest utrzymanie stała glukoza we krwi (działanie glukostatyczne), glukoza, w nadmiarze, jest przekształcana w formę przechowywania odpowiednią do przechowywania, w celu przywrócenia zapasów do glukozy w czasie, gdy żywność jest dostarczana w ograniczonych ilościach.
Potrzeby energetyczne samej wątroby, podobnie jak innych tkanek ciała, są zaspokajane przez wewnątrzkomórkowy katabolizm napływającej glukozy. Dwa różne procesy biorą udział w katabolizmie glukozy: (3)
* szlak glikolityczny do konwersji 1 mola glukozy w 2 mole mleczanu z utworzeniem 2 moli ATP.
* (4) transformacja fosfoglukonianu 1 mola glukozy z utworzeniem 6 moli CO2 i tworzenie 12 moli ATP.
Oba procesy zachodzą w warunkach beztlenowych, oba enzymy są zawarte w rozpuszczalnej części cytoplazmy i oba wymagają uprzedniej fosforylacji glukozy do glu-6f z udziałem enzymu zależnego od ATP glukokinaza. Jeśli glikoliza dostarcza energii organellom komórkowym do reakcji fosforylacji, droga fosforylacji służy jako główne źródło redukujących równoważników dla procesów biosyntezy. Pośrednie produkty glikolizy - fosforofosforan - można stosować do tworzenia alfa-glicerofosforanu w syntezie tłuszczów. Pirogronian można stosować do syntezy alaniny, asparaginianu i innych związków utworzonych z acetylo-CoA.
Ponadto reakcje glukozy mogą przebiegać w przeciwnym kierunku, dzięki czemu (5) glukoza jest syntetyzowana przez glukoneogenezę.
Podczas utleniania fosfoglukonianu tworzą się pentozy, które można stosować w syntezie nukleidów i kwasów nukleinowych.
W wątrobie około 1/3 glukozy utlenia się wzdłuż szlaku fosfoglukonianu, a pozostałe 2/3 wzdłuż szlaku glikolitycznego.
194.48.155.245 © studopedia.ru nie jest autorem opublikowanych materiałów. Ale zapewnia możliwość swobodnego korzystania. Czy istnieje naruszenie praw autorskich? Napisz do nas | Opinie.
Wyłącz adBlock!
i odśwież stronę (F5)
bardzo konieczne
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.
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.
ROLA WĄTROBY W WYMIANIE WĘGLA
Główną rolą wątroby w metabolizmie węglowodanów jest zapewnienie stałego stężenia glukozy we krwi. Osiąga się to poprzez regulację pomiędzy syntezą i rozkładem glikogenu osadzonego w wątrobie.
W wątrobie synteza glikogenu i jego regulacja są zasadniczo podobne do procesów zachodzących w innych narządach i tkankach, w szczególności w tkance mięśniowej. Synteza glikogenu z glukozy zapewnia normalną tymczasową rezerwę węglowodanów niezbędnych do utrzymania stężenia glukozy we krwi w przypadkach, gdy jej zawartość jest znacznie zmniejszona (na przykład u ludzi zdarza się, gdy jest niewystarczające spożycie węglowodanów z pożywienia lub podczas „postu” w nocy).
Konieczne jest podkreślenie ważnej roli enzymu glukokinazy w procesie wykorzystania glukozy przez wątrobę. Glukokinaza, podobnie jak heksokinaza, katalizuje fosforylację glukozy z utworzeniem glukozo-6-fosforanu, podczas gdy aktywność glukokinazy w wątrobie jest prawie 10 razy wyższa niż aktywność heksokinazy. Ważną różnicą między tymi dwoma enzymami jest to, że glukokinaza, w przeciwieństwie do heksokinazy, ma wysoką wartość K.M dla glukozy i nie jest hamowany przez glukozo-6-fosforan.
Po posiłku zawartość glukozy w żyle wrotnej gwałtownie wzrasta: jej stężenie wewnątrzwątrobowe wzrasta w tym samym zakresie. Zwiększenie stężenia glukozy w wątrobie powoduje znaczny wzrost aktywności glukokinazy i automatycznie zwiększa wychwyt glukozy przez wątrobę (powstały glukozo-6-fosforan jest albo zużywany na syntezę glikogenu, albo ulega rozkładowi).
Uważa się, że główna rola wątroby - rozkład glukozy - jest ograniczona przede wszystkim do przechowywania metabolitów prekursorów niezbędnych do biosyntezy kwasów tłuszczowych i gliceryny, aw mniejszym stopniu do jej utleniania do CO2 i H2A. Triglicerydy syntetyzowane w wątrobie są zwykle wydzielane do krwi jako część lipoprotein i transportowane do tkanki tłuszczowej w celu bardziej „trwałego” przechowywania.
W reakcjach szlaku pentozofosforanowego w wątrobie powstaje NADPH, który jest stosowany do reakcji redukcji w syntezie kwasów tłuszczowych, cholesterolu i innych steroidów. Ponadto tworzenie się fosforanów pentozy, niezbędnych do syntezy kwasów nukleinowych.
Wraz z wykorzystaniem glukozy w wątrobie zachodzi również jej tworzenie. Bezpośrednim źródłem glukozy w wątrobie jest glikogen. Rozpad glikogenu w wątrobie następuje głównie przez fosforolityczne. Układ cyklicznych nukleotydów ma ogromne znaczenie w regulacji szybkości glikogenolizy w wątrobie. Ponadto glukoza w wątrobie powstaje również w procesie glukoneogenezy.
Głównymi substratami glukoneogenezy są mleczan, gliceryna i aminokwasy. Uważa się, że prawie wszystkie aminokwasy, z wyjątkiem leucyny, mogą uzupełniać pulę prekursorów glukoneogenezy.
Oceniając funkcję węglowodanów w wątrobie, należy pamiętać, że stosunek procesów utylizacji i tworzenia glukozy jest regulowany głównie przez środki neurohumoralne z udziałem gruczołów dokrewnych.
Glukozo-6-fosforan odgrywa główną rolę w przemianach glukozy i metabolizmie węglowodanów w wątrobie. Drastycznie hamuje fosfolityczne rozszczepienie glikogenu, aktywuje enzymatyczny transfer glukozy z difosfoglukozy urydyny do cząsteczki syntetyzowanego glikogenu, jest substratem dla dalszych przemian glikolitycznych, jak również utleniania glukozy, w tym szlaku pentozofosforanowego. Wreszcie, podział glukozo-6-fosforanu przez fosfatazę zapewnia przepływ wolnej glukozy do krwi, która jest dostarczana przez przepływ krwi do wszystkich narządów i tkanek (Fig. 16.1).
Jak wspomniano, najsilniejszy alosteryczny aktywator fosfofruktokinazy-1 i inhibitor wątrobowej fruktozy-1,6-bisfosfatazy
Rys. 16.1. Udział glukozo-6-fosforanu w metabolizmie węglowodanów.
Rys. 16.2. Regulacja hormonalna układu fruktozo-2,6-bisfosforanu (F-2,6-P2) w wątrobie z udziałem kinaz białkowych zależnych od cAMP.
oznacza fruktozo-2,6-bisfosforan (F-2,6-P2). Wzrost poziomu hepatocytów f-2,6-P2 przyczynia się do zwiększonej glikolizy i zmniejsza szybkość glukoneogenezy. Ф-2,6-Р2 zmniejsza hamujący wpływ ATP na fosfo-fruktokinazę-1 i zwiększa powinowactwo tego enzymu do fruktozo-6-fosforanu. Zahamowanie fruktozo-1,6-bisfosfatazy F-2,6-P2 wartość K wzrastaM dla fruktozy-1,6-bisfosforanu. Zawartość f-2,6-P2 w wątrobie, sercu, mięśniach szkieletowych i innych tkankach kontrolowany jest przez dwufunkcyjny enzym, który wykonuje syntezę P-2,6-P2 z fruktozo-6-fosforanu i ATP oraz jego hydrolizę do fruktozo-6-fosforanu i Pi, tj. enzym jednocześnie wykazuje aktywność kinazy i bisfosfatazy. Bifunkcyjny enzym (fosfofruktokinaza-2 / fruktozo-2,6-bisfosfataza), wyizolowany z wątroby szczura, składa się z dwóch identycznych podjednostek z molem. ważący 55 000, z których każdy ma dwa różne centra katalityczne. Domena kinazy znajduje się na końcu N, a domena bisfosfatazy znajduje się na końcu C każdego z łańcuchów polipeptydowych. Wiadomo również, że dwufunkcyjny enzym wątrobowy jest doskonałym substratem dla zależnej od cAMP kinazy białkowej A. Pod działaniem kinazy białkowej A, reszty serynowe są fosforylowane w każdej podjednostce bifunkcyjnego enzymu, co prowadzi do zmniejszenia jego kinazy i zwiększenia aktywności bisfosfatazy. Należy zauważyć, że w regulacji aktywności bifunkcyjnego enzymu istotną rolę odgrywają hormony, w szczególności glukagon (ryc. 16.2).
W wielu stanach patologicznych, w szczególności w cukrzycy, odnotowuje się istotne zmiany w funkcjonowaniu i regulacji układu P-2,6-P.2. Ustalono, że w doświadczalnej cukrzycy (steptozotocyny) u szczurów na tle gwałtownego wzrostu poziomu glukozy we krwi i moczu w hepatocytach, zawartość P-2,6-P2 zmniejszona. W konsekwencji zmniejsza się szybkość glikolizy i wzrasta glukoneogeneza. Ten fakt ma swoje własne wyjaśnienie. Nierównowaga hormonalna powstająca u szczurów z cukrzycą: wzrost stężenia glukagonu i zmniejszenie zawartości insuliny - powoduje wzrost stężenia cAMP w tkance wątroby, wzrost zależnej od cAMP fosforylacji bifunkcyjnego enzymu, co z kolei prowadzi do zmniejszenia jego kinazy i zwiększenia aktywności bisfosfatazy. Może to być mechanizm zmniejszania poziomu f-2,6-P2 w hepatocytach z eksperymentalną cukrzycą. Najwyraźniej istnieją inne mechanizmy prowadzące do obniżenia poziomu F-2,6-P2 w hepatocytach z cukrzycą streptozotozyny. Wykazano, że w doświadczalnej cukrzycy w tkance wątroby następuje spadek aktywności glukokinazy (prawdopodobnie zmniejszenie ilości tego enzymu). Prowadzi to do spadku szybkości fosforylacji glukozy, a następnie do zmniejszenia zawartości fruktozo-6-fosforanu - substratu dwufunkcyjnego enzymu. Wreszcie, w ostatnich latach wykazano, że w przypadku cukrzycy streptozotocynowej ilość dwufunkcyjnego enzymu mRNA w hepatocytach zmniejsza się, w wyniku czego zmniejsza się poziom P-2,6-P.2 w tkance wątrobowej zwiększa się gluko-neogeneza. Wszystko to po raz kolejny potwierdza pozycję F-2,6-P2, będąc ważnym składnikiem łańcucha transmisji sygnału hormonalnego, działa jako trzeciorzędny mediator pod wpływem hormonów, głównie na procesy glikolizy i glukoneogenezy.
Biorąc pod uwagę pośredni metabolizm węglowodanów w wątrobie, konieczne jest także rozważenie przemian fruktozy i galaktozy. Fruktoza wchodząca do wątroby może być fosforylowana w pozycji 6 do fruktozo-6-fosforanu pod działaniem heksokinazy, która ma względną specyficzność i katalizuje fosforylację, oprócz glukozy i fruktozy, również mannozę. W wątrobie jest jednak inny sposób: fruktoza jest zdolna do fosforylacji z udziałem bardziej specyficznego enzymu, fruktokinazy. W rezultacie powstaje fruktozo-1-fosforan. Ta reakcja nie jest blokowana przez glukozę. Ponadto fruktozo-1-fosforan pod działaniem aldolazy jest dzielony na dwa triozy: fosforan diooksyacetonu i dehyd glicerynowy. Pod wpływem odpowiedniej kinazy (triokinazy) iz udziałem ATP aldehyd glicerynowy jest fosforylowany do 3-fosforanu gliceraldehydu. Ten ostatni (łatwo przechodzi i fosforan dioksyacetonu) ulega zwykłym przemianom, w tym tworzeniu kwasu pirogronowego jako półproduktu.
Należy zauważyć, że z genetycznie określoną nietolerancją fruktozy lub niewystarczającą aktywnością fruktozy-1,6-bisfosfatazy, występuje hipoglikemia indukowana fruktozą, występująca pomimo obecności dużych zapasów glikogenu. Jest prawdopodobne, że fruktozo-1-fosforan i fruktozo-1,6-bisfosforan hamują fosforylazę wątroby za pomocą mechanizmu allosterycznego.
Wiadomo również, że metabolizm fruktozy wzdłuż szlaku glikolitycznego w wątrobie zachodzi znacznie szybciej niż metabolizm glukozy. Dla metabolizmu glukozy charakterystyczny jest etap katalizowany przez fosfofruktokinazę 1. Jak wiadomo, na tym etapie przeprowadza się kontrolę metaboliczną szybkości katabolizmu glukozy. Fruktoza omija ten etap, co pozwala na intensyfikację procesów metabolicznych w wątrobie, prowadząc do syntezy kwasów tłuszczowych, ich estryfikacji i wydzielania lipoprotein o bardzo niskiej gęstości; w rezultacie stężenie triglicerydów w osoczu może wzrosnąć.
Galaktoza w wątrobie jest najpierw fosforylowana z udziałem ATP i enzymu kinazy galakto z utworzeniem galaktozo-1-fosforanu. W przypadku kinazy ha-laktozowej wątroba płodu i dziecka charakteryzuje się wartościami KM i Vmax, około 5 razy większa niż u dorosłych enzymów. Większość galaktozo-1-fosforanu w wątrobie ulega transformacji podczas reakcji katalizowanej przez uridylotransferazę heksozo-1-fosforanową:
UDP-glukoza + galaktozo-1-fosforan -> UDP-galaktoza + glukozo-1-fosforan.
Jest to unikalna reakcja transferazy powrotu galaktozy do głównego nurtu metabolizmu węglowodanów. Dziedziczna utrata transferazy heksozo-1-fosforanowej-urydylowej prowadzi do galaktozemii, choroby charakteryzującej się opóźnieniem umysłowym i zaćmą soczewki. W tym przypadku wątroba noworodków traci zdolność do metabolizowania D-galaktozy, która jest częścią mlecznej laktozy.
Rola wątroby w metabolizmie węglowodanów
Rola wątroby w metabolizmie węglowodanów
Główną rolą wątroby w metabolizmie węglowodanów jest utrzymanie prawidłowej glukozy we krwi - to znaczy w regulacji normoglikemii.
Osiąga się to poprzez kilka mechanizmów.
1. Obecność enzymu glukokinazy w wątrobie. Glukokinaza, podobnie jak heksokinaza, fosforyluje glukozę do glukozo-6-fosforanu. Należy zauważyć, że glukokinaza, w przeciwieństwie do heksokinazy, występuje tylko w wątrobie i komórkach wysepek Langerhansa. Aktywność glukokinazy w wątrobie jest 10 razy większa od aktywności heksokinazy. Ponadto glukokinaza, w przeciwieństwie do heksokinazy, ma wyższą wartość Km dla glukozy (tj. Mniejsze powinowactwo do glukozy).
Po jedzeniu zawartość glukozy w żyle wrotnej gwałtownie wzrasta i osiąga 10 mmol / l lub więcej. Zwiększenie stężenia glukozy w wątrobie powoduje znaczny wzrost aktywności glukokinazy i zwiększa wychwyt glukozy przez wątrobę. Z powodu jednoczesnej pracy heksokinazy i glukokinazy, wątroba szybko i skutecznie fosforyluje glukozę do glukozo-6-fosforanu, zapewniając normalną glikemię w ogólnoustrojowym przepływie krwi. Następnie glukozo-6-fosforan może być metabolizowany na kilka sposobów (ryc. 28.1).
2. Synteza i rozkład glikogenu. Glikogen wątrobowy pełni rolę składu glukozy w organizmie. Po posiłku nadmiar węglowodanów odkłada się w wątrobie jako glikogen, którego poziom stanowi około 6% masy wątroby (100-150 g). W przerwach między posiłkami, jak również podczas „nocnego postu”, nie dochodzi do uzupełnienia puli glukozy we krwi z powodu wchłaniania z jelita. W tych warunkach aktywowany jest rozkład glikogenu do glukozy, który utrzymuje poziom glikemii. Zapasy glikogenu są wyczerpane do końca 1-dniowego postu.
3. Glukoneogeneza aktywnie występuje w wątrobie - synteza glukozy z prekursorów innych niż węglowodany (mleczan, pirogronian, glicerol, aminokwasy glikogeniczne). Ze względu na glukoneogenezę w organizmie dorosłego wytwarza się około 70 g glukozy dziennie. Aktywność glukoneogenezy wzrasta gwałtownie podczas postu drugiego dnia, kiedy wyczerpują się rezerwy glikogenu w wątrobie.
Z powodu glukoneogenezy wątroba bierze udział w cyklu Corey - procesie przekształcania kwasu mlekowego, który powstaje w mięśniach, w glukozę.
4. Konwersja fruktozy i galaktozy do glukozy ma miejsce w wątrobie.
5. W wątrobie syntetyzowany jest kwas glukuronowy.
Rys. 28.1. Udział glukozo-6-fosforanu w metabolizmie węglowodanów
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.