Биохимия печени

Учитывая выше изложенные данные о механизмах обезвреживания аммиака в организме, можно сделать следующее заключение. Часть амиака используется на биосинтез аминокислот путем восстановительного аминирования α-кетокислот по механизму реакции трансаминирования. Аммиак связывается при биосинтезе глутамина и аспарагина. Некоторое количество аммиака выводится с мочой в виде аммонийных солей. В форме креатинина, который образуется из креатина и креатинфосфата, выделяется из организма значительная часть азота аминокислот. Наибольшее количество аммиака расходуется на синтез мочевины, которая выводится с мочой в качестве главного конечного продукта белкового обмена в организме человека и животных. Подсчитано, что в состоянии азотистого равновесия организм взрослого здорового человека потребляет и соответственно выделяет примерно 15 г азота в сутки; из экскретируемого с мочой количества азота на долю мочевины приходится около 85%, креатинина – около 5%, аммонийных солей – 3%, мочевой кислоты – 1% и на другие формы – около 6% [2].

3. Желчеобразовательная и экскреторная функция

Печень образует специальный жидкий экскрет — желчь, которая выделяется в тонкий кишечник. Нарушение экскреторной функции неблагоприятно влияет на переваривание  и всасывание липидов и вызывает накопление токсических продуктов обмена пигментов и чужеродных веществ. Компонентами жёлчи, кроме воды, являются соли жёлчных кислот, холестерин, фосфолипиды, билирубин-глюкурониды, муцин, немного белков (альбумины, 5’-нуклеотидаза, щелочная фосфатаза, ГГТП, иммуноглобулин А), различных ионов (Na⁺, Cl^-, HCO₃^-, Cu⁺⁺, Fe⁺⁺⁺, Se⁺⁺ и др.), микроколичества липовитаминов, стероидных гормонов и т.д.

Желчь – жидкий секрет желтовато-коричневого цвета, в сутки у человека образуется 500–700 мл желчи (10 мл на 1 кг массы тела). Желчеобразование происходит непрерывно, хотя интенсивность этого процесса на протяжении суток резко колеблется. Вне пищеварения печеночная желчь переходит в желчный пузырь, где происходит ее сгущение в результате всасывания воды и электролитов. Относительная плотность печеночной желчи 1,01, а пузырной – 1,04. Концентрация основных компонентов в пузырной желчи в 5–10 раз выше, чем в печеночной.

Образование желчи начинается с активной секреции гепатоцитами воды, желчных кислот и билирубина, в результате которой в желчных канальцах появляется так называемая первичная желчь. Она, проходя по желчным ходам, вступает в контакт с плазмой крови, вследствие чего между желчью и плазмой устанавливается равновесие электролитов, т.е. в образовании желчи принимают участие в основном два механизма – фильтрация и секреция.

В печеночной желчи можно выделить две группы веществ. Первая группа – это вещества, которые присутствуют в желчи в количествах, мало отличающихся от их концентрации в плазме крови (например, ионы Na, К, креатин и др.), что в какой-то мере служит доказательством наличия фильтрационного механизма. Ко второй группе относятся соединения, концентрация которых в печеночной желчи во много раз превышает их содержание в плазме крови (билирубин, желчные кислоты и др.), что свидетельствует о наличии секреторного механизма. В последнее время появляется все больше данных о преимущественной роли активной секреции в механизме желчеобразования. Кроме того, в желчи обнаружен ряд ферментов, из которых особо следует отметить щелочную фосфатазу печеночного происхождения. При нарушении оттока желчи активность данного фермента в сыворотке крови возрастает.

Основные функции желчи. 1. Эмульсификация. Соли желчных кислот обладают способностью значительно уменьшать поверхностное натяжение. Благодаря этому они осуществляют эмульгирование жиров в кишечнике, растворяют жирные кислоты и нерастворимые в воде мыла. 2. Нейтрализация кислоты. Желчь, рН которой немногим более 7,0, нейтрализует кислый химус, поступающий из желудка, подготавливая его для переваривания в кишечнике. 3. Экскреция. Желчь – важный носитель экскретируемых желчных кислот и холестерина. Кроме того, она удаляет из организма многие лекарственные вещества, токсины, желчные пигменты и различные неорганические вещества, такие, как медь, цинк и ртуть. 4. Растворение холестерина. Как отмечалось, холестерин, подобно высшим жирным кислотам, представляет собой нерастворимое в воде соединение, которое сохраняется в желчи в растворенном состоянии лишь благодаря присутствию в ней солей желчных кислот и фосфатидилхолина. При недостатке желчных кислот холестерин выпадает в осадок, при этом могут образовываться камни. Обычно камни имеют окрашенное желчным пигментом внутреннее ядро, состоящее из белка. Чаще всего встречаются камни, у которых ядро окружено чередующимися слоями холестерина и билирубината кальция. Такие камни содержат до 80% холестерина. Интенсивное образование камней отмечается при застое желчи и наличии инфекции. При застое желчи встречаются камни, содержащие 90–95% холестерина, а при инфекции могут образовываться камни, состоящие из билирубината кальция. Принято считать, что присутствие бактерий сопровождается увеличением β-глюкуронидазной активности желчи, что приводит к расщеплению конъюгатов билирубина; освобождающийся билирубин служит субстратом для образования камней.

4. Биотрансформационная (обезвреживающая) функция

Печень является основным органом, где происходит обезвреживание природных продуктов обмена и чужеродных веществ. Чужеродные вещества (ксенобиотики) в печени превращаются в менее токсичные и индифферентные вещества. В этом смысле можно говорить об обезвреживании,  но более точно применяется термин биотрансформация. Эти процессы проходят путем окисления, восстановления, метилирования, ацетилирования и конъюгации с теми или иными веществами. Окисление, восстановление и гидролиз чужеродных соединений осуществляют в основном микросомальные ферменты. Наряду с микросомальным в печени существует также пероксисомальное окисление.

Пероксисомы – микротельца, обнаруженные в гепатоцитах; их можно рассматривать как специализированные окислительные органеллы. Эти микротельца содержат оксидазу мочевой кислоты, лактатоксидазу, оксидазу D-аминокислот, а также каталазу (катализирует расщепление перекиси водорода, которая образуется при действии указанных оксидаз). Пероксисомальное окисление, так же как и микросомальное, не сопровождается образованием макроэргических связей.

В печени широко представлены также защитные синтезы, например синтез мочевины, в результате которого обезвреживается весьма токсичный аммиак. Это было рассмотренно в мочевинообразавательной функции. В результате гнилостных процессов, протекающих в кишечнике, из тирозина образуются фенол и крезол, а из триптофона – скатол и индол. Эти вещества всасываются и с током крови поступают в печень, где обезвреживаются путем образования парных соединений с серной или глюкуроновой кислотой. Обезвреживание фенола, крезола, скатола и индола в печени происходит в результате взаимодействия этих соединений не со свободными серной и глюкуроновой кислотами, а с их так называемыми активными формами: ФАФС и УДФГК. Глюкуроновая кислота участвует не только в обезвреживании продуктов гниения белковых веществ, образовавшихся в кишечнике, но и в связывании ряда других токсичных соединений, образующихся в процессе обмена в тканях. В частности, свободный, или непрямой, билирубин, обладающий значительной токсичностью, в печени взаимодействует с глюкуроновой кислотой, образуя моно- и диглюкурониды билирубина. Нормальным метаболитом является и гиппуровая кислота, образующаяся в печени из бензойной кислоты и глицина. Синтез гиппуровой кислоты у человека протекает преимущественно в печени.

В печени широко представлены процессы метилирования. Так, перед выделением с мочой амид никотиновой кислоты (витамин РР) метилируется в печени; в результате образуется N-метилникотинамид. Наряду с метилированием интенсивно протекают и процессы ацетилирования. В частности, в печени ацетилированию подвергаются различные сульфаниламидные препараты.

Примером обезвреживания токсичных продуктов в печени путем восстановления является превращение нитробензола в парааминофенол. Многие ароматические углеводы обезвреживаются путем окисления с образованием соответствующих карбоновых кислот.

Печень принимает активное участие в инактивации различных гормонов. С током крови гормоны попадают в печень, при этом активность их в большинстве случаев резко снижается или полностью утрачивается. Так, стероидные гормоны, подвергаясь микросомальному окислению, инактивируются, превращаясь затем в соответствующие глюкурониды и сульфаты. Под влиянием аминооксидаз в печени происходит окисление катехоламинов и т.д.

Печень способна инактивировать ряд сильнодействующих физиологических и чужеродных (в том числе токсичных) веществ.

Глава II. Заболевания печени и лабораторная диагностика заболеваний  печени

Острая и хроническая патология  печени многообразна. Это хронические  гепатиты, которые включают широкий спектр самостоятельных диффузных воспалительных заболеваний печени различной этиологии. Их основными факторами признаны инфицирование гепатотропными вирусами, действие ксенобиотиков, в основном, алкоголя и лекарств. В ряде случаев не удаётся установить причину поражения, например, при аутоиммунном гепатите. Кроме того, некоторые заболевания печени на определённом этапе их развития имеют ряд общих клинических и морфологических признаков, свойственных гепатитам, что требует проведения дифференциальной диагностики между ними.  

2.1 Основы клинической лабораторной  диагностики заболеваний печени

Клиническая лабораторная диагностика  имеет ведущее значение в гепатологии. Биохимические тесты не являются строго специфичными, но по их результатам можно сделать заключение о функциональном состоянии органа, подтвердить повреждение печени, а также судить об активности и тяжести процесса. В комплексе биохимических исследований остаётся важным изучение ферментного статуса, пигментного обмена, белкового состава сыворотки, осадочных проб и  выделительной функции печени.

Доминирующее значение в лабораторной диагностике заболеваний гепатобилиарной  системы имеет определение активности ферментов, генез которых осуществляется гепатоцитами и клетками эпителия жёлчных протоков. В клинической практике энзимы условно подразделяют на секреторные, экскреторные и индикаторные. Секреторные энзимы - синтезируются гепатоцитами и у здоровых людей выделяются в плазму, выполняя в ней определённые функции. К ним относят холинэстеразу, церулоплазмин, про- и частично антикоагулянты. Экскреторные энзимы - образуются в печени и частично в других тканях, в том числе, в жёлчных выводных протоках, и в обычных условиях выделяются с жёлчью (щелочная фосфатаза, γ-глутамилтранспептидаза, лейцинаминопептидаза, 5′-нуклеотидаза, β-глюкуронидаза). Экскреторные энзимы по локализации делятся на следующие группы: 1) универсально-распространенные ферменты, активность которых обнаруживается не только в печени, но и в других органах 2) печёночно-специфические  (органоспецифические) – энзимы, активность которых исключительно или в максимальной степени регистрируется в печени. 3) клеточно-специфические биокатализаторы – преимущественно локализуются в гепатоцитах, в купферовских клетках или холангиоцитах 4) органеллоспецифические – являются маркёрами определённых компартментов гепатоцита: цитоплазматические, митохондриальные, митохондриально-цитоплазматические, лизосомальные, микросомальные. Этим ферментам присущи внутриклеточные каталитические эффекты, и они являются наиболее диагностически важными. В физиологических условиях активность некоторых из них в плазме крови низкая, а при глубоких повреждениях печени -  возрастает [6].

Кроме определения ферментативной активности проводят функциональные пробы  печени. Это биохимические тесты, свидетельствующие о функции и целостности основных структур печени. Прежде всего, пробы проводят больным с острыми и хроническими заболеваниями печени, как предполагаемыми, так и доказанными. Функциональные исследования гепатобилиарной системы выполняются по общепринятой программе, в которую включено обязательное изучение следующих компонентов сыворотки крови: уровня билирубина; цифр холестерина; концентрации глюкозы; активности трансаминаз, γ-глутамилтрансферазы, щелочной фосфатазы, холинэстеразы.

2. 2. Основные клинико-лабораторные  синдромы при поражениях печени

    В большинстве случаев  заболеваний печени клинические  тесты уточняют характер поражения,  основываясь на принципах  синдромальной диагностики. Основные патологические процессы объединяют  в лабораторные синдромы с учётом индикаторных тестов: 1) цитолиза; 2) холестаза (внутри- и внепечёночного); 3) гепатодепрессии (печёночно-клеточной недостаточности, малой недостаточности печени, недостаточности синтетических процессов); 4) воспаления; 5) шунтирования печени; 6) регенерации и опухолевого роста.

При подозрении на конкретную патологию  учитываются основные биохимические  синдромы, характерные для данного  заболевания. За основу берётся стандартная  программа функционального обследования, но по каждому случаю исследуется не менее двух тестов [4].

2.2.1. Синдром цитолиза

    Возникает при повреждении  клеток печени и протекает  на фоне выраженного нарушения целостности мембран гепатоцитов и их органелл, приводящих к выделению составных частей клеток в межклеточное пространство и кровь. Подвергающаяся цитолизу клетка чаще сохраняет свою жизнеспособность, если же она погибает, то говорят о некрозе.

    При патологии гепатоцитов  ферменты, освобождающиеся из них,  быстро оказываются в плазме крови, так как клетки печени имеют прямой контакт с интерстициальным и внутрисосудистым пространством, кроме того, проницаемость стенок капилляров в этом органе высока.

    Главные биохимические  сдвиги отмечаются в общих  путях катаболизма. Страдает окислительное фосфорилирование, в результате падает уровень АТФ, изменяется концентрация электролитов. Дисбаланс последних отражается на степени проницаемости клеточных мембран. Длительное угнетение синтеза АТФ приводит к дефициту энергии, повреждению синтеза белка, мочевины и гиппуровой кислоты, наблюдаются изменения в липидном и углеводном обменах.

Важную роль в прогрессировании этого состояния играют лизосомы, которые разрушаются из-за распада мембранных структур, и в цитозоль выходят гидролитические ферменты.