Биохимия печени и ее обезвреживающая функция и обмен углеводами

Химический состав печени: содержание гликогена, липидов, белков, минеральный состав.

Роль печени в углеводном обмене: поддержание постоянной концентрации глюкозы, синтез и мобилизация гликогена, глюконеогенез, основные пути превращения глюкозо-6-фосфата, взаимопревращения моносахаридов.

Роль печени в обмене липидов: синтез высших жирных кислот, ацилглицеролов, фосфолипидов, холестерола, кетоновых тел, синтез и обмен липопротеинов, понятие о липотропном эффекте и липотропных факторах.

Роль печени в белковом обмене: синтез специфических белков плазмы крови, образование мочевины и мочевой кислоты, холина, креатина, взаимопревращения кетокислот и аминокислот.

Метаболизм алкоголя в печени, жировое перерождение печени при злоупотреблении алкоголем.

Обезвреживающая функция печени: стадии (фазы) обезвреживания токсических веществ в печени.

Обмен билирубина в печени. Изменения содержания желчных пигментов в крови, моче и кале при различных видах желтух (надпечёночной, паренхиматозной, обтурационной).

Химический состав желчи и её роль; факторы, способствующие образованию желчных камней.

Функции печени

Печень является органом, занимающим уникальное место в обмене веществ. В каждой печёночной клетке содержится несколько тысяч ферментов, катализирующих реакции многочисленных метаболических путей. Поэтому печень выполняет в организме целый ряд метаболических функций. Важнейшими из них являются:

  • биосинтез веществ, которые функционируют или используются в других органах. К этим веществам относятся белки плазмы крови, глюкоза, липиды, кетоновые тела и многие другие соединения;
  • биосинтез конечного продукта азотистого обмена в организме — мочевины;
  • участие в процессах пищеварения — синтез желчных кислот, образование и экскреция желчи;
  • биотрансформация (модификация и конъюгация) эндогенных метаболитов, лекарственных препаратов и ядов;
  • выделение некоторых продуктов метаболизма (желчные пигменты, избыток холестерола, продукты обезвреживания).

 Роль печени в обмене углеводов

Основная роль печени в обмене углеводов заключается в поддержании постоянного уровня глюкозы в крови. Это осуществляется путём регуляции соотношения процессов образования и утилизации глюкозы в печени.

В клетках печени содержится фермент глюкокиназа, катализирующий реакцию фосфорилирования глюкозы с образованием глюкозо-6-фосфата. Глюкозо-6-фосфат является ключевым метаболитом углеводного обмена; основные пути его превращения представлены на рисунке 1.

 Пути утилизации глюкозы. После приёма пищи большое количество глюкозы поступает в печень по воротной вене. Эта глюкоза используется прежде всего для синтеза гликогена (схема реакций приводится на рисунке 2). Содержание гликогена в печени здоровых людей обычно составляет от 2 до 8% массы этого органа.

Гликолиз и пентозофосфатный путь окисления глюкозы в печени служат в первую очередь поставщиками метаболитов-предшественников для биосинтеза аминокислот, жирных кислот, глицерола и нуклеотидов. В меньшей степени окислительные пути превращения глюкозы в печени являются источниками энергии для обеспечения биосинтетических процессов.

Биохимия печени и ее обезвреживающая функция и обмен углеводами

Главные пути превращения глюкозо-6-фосфата в печени. Цифрами обозначены: 1 — фосфорилирование глюкозы; 2 —  гидролиз глюкозо-6-фосфата; 3 — синтез гликогена; 4 — мобилизация гликогена; 5 — пентозофосфатный путь; 6 — гликолиз; 7 — глюконеогенез.

Биохимия печени и ее обезвреживающая функция и обмен углеводами

Схема реакций синтеза гликогена в печени.

Биохимия печени и ее обезвреживающая функция и обмен углеводами

Схема реакций мобилизации гликогена в печени.

Пути образования глюкозы. В некоторых условиях (при голодании низкоуглеводной диете, длительной физической нагрузке) потребность организма в углеводах превышает то количество, которое всасывается из желудочно-кишечного тракта.

В таком случае образование глюкозы осуществляется с помощью глюкозо-6-фосфатазы, катализирующей гидролиз глюкозо-6-фосфата в клетках печени. Непосредственным источником глюкозо-6-фосфата служит гликоген. Схема мобилизации гликогена представлена на рисунке 3.

Мобилизация гликогена обеспечивает потребности организма человека в глюкозе на протяжении первых 12 — 24 часов голодания. В более поздние сроки основным источником глюкозы становится глюконеогенез — биосинтез из неуглеводных источников.

Основными субстратами для глюконеогенеза служат лактат, глицерол и аминокислоты (за исключением лейцина). Эти соединения сначала превращаются в пируват или оксалоацетат — ключевые метаболиты глюконеогенеза.

Глюконеогенез — процесс, обратный гликолизу. При этом барьеры, создаваемые необратимыми реакциями гликолиза, преодолеваются при помощи специальных ферментов, катализирующих обходные реакции (см. рисунок 4).

Из других путей обмена углеводов в печени следует отметить превращение в глюкозу других пищевых моносахаридов — фруктозы и галактозы.

Биохимия печени и ее обезвреживающая функция и обмен углеводами

Гликолиз и глюконеогенез в печени.

Ферменты, катализирующие необратимые реакции гликолиза: 1 — глюкокиназа; 2 — фосфофруктокиназа; 3 — пируваткиназа.

Ферменты, катализирующие обходные реакции глюконеогенеза: 4 -пируваткарбоксилаза; 5 — фосфоенолпируваткарбоксикиназа; 6 -фруктозо-1,6-дифосфатаза; 7 — глюкозо-6-фосфатаза.

Роль печени в обмене липидов.

В гепатоцитах содержатся практически все ферменты, участвующие в метаболизме липидов. Поэтому паренхиматозные клетки печени в значительной степени контролируют соотношение между потреблением и синтезом липидов в организме.

Катаболизм липидов в клетках печени протекает главным образом в митохондриях и лизосомах, биосинтез — в цитозоле и эндоплазматическом ретикулуме.

Ключевым метаболитом липидного обмена в печени является ацетил-КоА, главные пути образования и использования которого показаны на рисунке 5.

Биохимия печени и ее обезвреживающая функция и обмен углеводами

Образование и использование ацетил-КоА в печени.

Метаболизм жирных кислот в печени. Пищевые жиры в виде хиломикронов поступают в печень через систему печёночной артерии.

Под действием липопротеинлипазы, находящейся в эндотелии капилляров, они расщепляются до жирных кислот и глицерола.

Жирные кислоты, проникающие в гепатоциты, могут подвергаться окислению, модификации (укорочению или удлинению углеродной цепи, образованию двойных связей) и использоваться для синтеза эндогенных триацилглицеролов и фосфолипидов.

Синтез кетоновых тел. При β-окислении жирных кислот в митохондриях печени образуется ацетил-КоА, подвергающийся дальнейшему оки­слению в цикле Кребса.

Если в клетках печени имеется дефицит оксалоацетата (например, при голодании, сахарном диабете), то происходит конденсация ацетильных групп с образованием кетоновых тел (ацетоацетат,β-гидроксибутират, ацетон).

Эти вещества могут служить энергетическими субстратами в других тканях организма (скелетные мышцы, миокард, почки, при длительном голодании — головной мозг). Печень не утилизирует кетоновые тела. При избытке кетоновых тел в крови развивается метаболический ацидоз. Схема образования кетоновых тел — на рисунке 6.

Биохимия печени и ее обезвреживающая функция и обмен углеводами

Синтез кетоновых тел в митохондриях печени.

Образование и пути использования фосфатидной кислоты. Общим предшественником триацилглицеролов и фосфолипидов в печени является фосфатидная кислота.

Она синтезируется из глицерол-3-фосфата и двух ацил-КоА — активных форм жирных кислот (рисунок 7).

Глицерол-3-фосфат может образоваться либо из диоксиацетонфосфата (метаболит гликолиза), либо из свободного глицерола (продукт липолиза).

Биохимия печени и ее обезвреживающая функция и обмен углеводами

Образование фосфатидной кислоты.

Для синтеза фосфолипидов (фосфатидилхолина) из фосфатидной кислоты необходимо поступление с пищей достаточного количества липотропных факторов (веществ, препятствующих развитию жировой дистрофии печени).

К этим факторам относятся холин, метионин, витамин  В12, фолиевая кислота и некоторые другие вещества. Фосфолипиды включаются в состав липопротеиновых комплексов и принимают участие в транспорте липидов, синтезированных в гепатоцитах, в другие ткани и органы.

Недостаток липотропных факторов (при злоупотреблении жирной пищей, хроническом алкоголизме, сахарном диабете) способствует тому, что фосфатидная кислота используется для синтеза триацилглицеролов (нерастворимых в воде).

Нарушение образования липопротеинов приводит к тому, что избыток ТАГ накапливается в клетках печени (жировая дистрофия) и функция этого органа нарушается. Пути использования фосфатидной кислоты в гепатоцитах и роль липотропных факторов показаны на рисунке 8.

Биохимия печени и ее обезвреживающая функция и обмен углеводами

 Использование фосфатидной кислоты для синтеза триацилглицеролов и фосфолипидов. Липотропные факторы обозначены знаком * .

Образование холестерола. Печень является основным местом синтеза эндогенного холестерола. Это соединение необходимо для построения клеточных мембран, является предшественником желчных кислот, стероидных гормонов, витамина Д3.

Первые две реакции синтеза холестерола напоминают синтез кетоновых тел, но протекают в цитоплазме гепатоцита.

Ключевой фермент синтеза холестерола — β-гидрокси-β-метилглутарил-КоА-редуктаза (ГМГ-КоА-редуктаза)ингибируется избытком холестерола и желчными кислотами по принципу отрицательной обратной связи (рисунок 9).

Биохимия печени и ее обезвреживающая функция и обмен углеводами

Синтез холестерола в печени и его регуляция.

Образование липопротеинов.

Липопротеины — белково-липидные комплексы, в состав которых входят фосфолипиды, триацилглицеролы, холестерол и его эфиры, а также белки (апопротеины).

Липопротеины транспортируют нерастворимые в воде липиды к тканям. В гепатоцитах образуются два класса липопротеинов — липопротеины высокой плотности (ЛПВП) и липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП).

Роль печени в обмене белков.

Печень является органом, регулирующим поступление азотистых веществ в организм и их выведение.

В периферических тканях постоянно протекают реакции биосинтеза с использованием свободных аминокислот, либо выделение их в кровь при распаде тканевых белков.

Несмотря на это, уровень белков и свободных аминокислот в плазме крови остаётся постоянным. Это происходит благодаря тому, что в клетках печени имеется уникальный набор ферментов, катализирующих специфические реакции обмена белков.

Пути использования аминокислот в печени. После приёма белковой пищи в клетки печени по воротной вене поступает большое количество аминокислот. Эти соединения могут претерпевать в печени ряд превращений, прежде чем поступить в общий кровоток. К этим реакциям относятся (рисунок 10):

  • использование аминокислот для синтеза белков;
  •  трансаминирование — путь синтеза заменимых аминокислот; осуществляет также взаимосвязь обмена аминокислот с глюконеогенезом и общим путём катаболизма;
  •  дезаминирование — образование α-кетокислот и аммиака;
  •  синтез мочевины — путь обезвреживания аммиака (схему см. в разделе «Обмен белков»);
  • синтез небелковых азотсодержащих веществ (холина, креатина, никотинамида, нуклеотидов и т.д.).

Биохимия печени и ее обезвреживающая функция и обмен углеводами

Обмен аминокислот в печени (схема).

Биосинтез белков.

В клетках печени синтезируются многие белки плазмы крови: альбумины (около 12 г в сутки), большинство α- и β-глобулинов, в том числе транспортные белки (ферритин, церулоплазмин, транскортин, ретинолсвязывающий белок и др.). Многие факторы свёртывания крови (фибриноген, протромбин, проконвертин, проакцелерин и др.) также синтезируются в печени.

Обезвреживающая функция печени.

  1. В печени обезвреживаются неполярные соединения различного происхождения, в том числе эндогенные вещества, лекарственные препараты и яды. Процесс обезвреживания веществ включает две стадии (фазы):
  2.  фаза модификации — включает реакции окисления, восстановления, гидролиза; для ряда соединений необязательна;
  3. фаза конъюгации — включает реакции взаимодействия веществ с глюкуроновои и серной кислотами, глицином, глутаматом, таурином и другими соединениями.
  4. Более подробно реакции обезвреживания будут рассмотрены в разделе «Биотрансформация ксенобиотиков».

 Желчеобразовательная функция печени.

Желчь — жидкий секрет желтовато-коричневого цвета, выделяемый печёночными клетками (500-700 мл в сутки). В состав желчи входят: желчные кислоты, холестерол и его эфиры, желчные пигменты, фосфолипиды, белки, минеральные вещества (Nа+, К+, Са2+, Сl-) и вода.

Желчные кислоты. Являются продуктами метаболизма холестерола, образуются в гепатоцитах.

Различают первичные (холевая, хенодезоксихолевая) и вторичные (дезоксихолевая, литохолевая) желчные кислоты.

В желчи присутствуют главным образом желчные кислоты, конъюгированные с глицином или таурином (например, гликохолевая, кислота, таурохолевая кислота и т.д.).

Желчные кислоты принимают непосредственное участие в переваривании жиров в кишечнике:

  • оказывают на пищевые жиры эмульгирующее действие;
  • активируют панкреатическую липазу;
  • способствуют всасыванию жирных кислот и жирорастворимых витаминов;
  • стимулируют перистальтику кишечника.

При нарушении оттока желчи желчные кислоты проникают в кровь и мочу.

 Холестерол. С желчью выводится из организма избыток холестерола. Холестерол и его эфиры присутствуют в желчи в виде комплексов с желчными кислотами (холеиновые комплексы).

При этом отношение содержания желчных кислот к содержанию холестерола (холатный коэффициент) должно быть не ниже 15.

Читайте также:  Как ухаживать за линзами для глаз: как хранить, что нужно

В противном случае нерастворимый в воде холестерол выпадает в осадок и откладывается в виде камней желчного пузыря (желчно-каменная болезнь).

Желчные пигменты. Из пигментов в желчи преобладает конъюгированный билирубин (моно- и диглюкуронид билирубина). Он образуется в клетках печени в результате взаимодействия свободного билирубина с УДФ-глюкуроновой кислотой.

При этом снижается токсичность билирубина и увеличивается его растворимость в воде; далее конъюгированный билирубин секретируется в желчь.

При нарушении оттока желчи (механическая желтуха) в крови значительно увеличивается содержание прямого билирубина, в моче обнаруживается билирубин, в кале и моче снижено содержание стеркобилина. Дифференциальную диагностику желтух см. в разделе «Обмен сложных белков».

Ферменты. Из ферментов, обнаруженных в желчи, следует в первую очередь отметить щелочную фосфатазу. Это экскреторный фермент, синтезируемый в печени. При нарушении оттока желчи активность щелочной фосфатазы в крови возрастает.

Источник: http://berserktakticalfarma.blogspot.com/2015/01/blog-post_55.html

Биохимия печени Механизмы обезвреживания токсических веществ в организме

Биохимия печени и ее обезвреживающая функция и обмен углеводами Биохимия печени и ее обезвреживающая функция и обмен углеводами Биохимия печени и ее обезвреживающая функция и обмен углеводами Биохимия печени и ее обезвреживающая функция и обмен углеводами Биохимия печени и ее обезвреживающая функция и обмен углеводами Биохимия печени и ее обезвреживающая функция и обмен углеводами Биохимия печени и ее обезвреживающая функция и обмен углеводами Биохимия печени и ее обезвреживающая функция и обмен углеводами Биохимия печени и ее обезвреживающая функция и обмен углеводами Биохимия печени и ее обезвреживающая функция и обмен углеводами

Роль печени в липидном обмене В печени осуществляется: § синтез желчных кислот (желчь необходима для переваривания и всасывания липидов), § синтез фосфолипидов (при дефиците АТФ и липотропных факторов фосфатидная кислота используется для синтеза нейтрального жира), n синтез холестерина (98%), его этерификация, n синтез ЛПВП, n синтез жирных кислот, n липолиз, n кетогенез, n распад фосфолипидов.

Роль печени в обмене белков В печени протекает: § синтез белков (за сутки обновляется около 9 % собственных белков, 1/4 альбуминов плазмы): альбуминов плазмы, 80 % a-глобулинов, 50 % b-глобулинов, ряда ферментов, аминокислот. § трансаминирование и окислительное дезаминирование аминокислот, § синтез мочевины и мочевой кислоты, § синтез холина, креатинина, § синтез протромбина, фибриногена, проакцелерина.

Метаболизм гормонов в печени Инактивация: Ø стероидных гормонов, Ø тироксина, Ø АДГ, Ø альдостерона, Ø эстрогенов, Ø инсулина. Синтез: Ø транскортина, Ø дофамина.

Печень, витамины, микроэлементы Печень — депо витаминов А, Д, К, РР. В большом количестве содержатся витамины n С, n В 1, n В 2, n В 12, n фолиевая кислота. В печени находятся запасы:

железа, меди, цинка, марганца, молибдена.

Роль печени в обезвреживании метаболитов и токсических веществ Обезвреживание происходит путем: n окисления, n восстановления, n метилирования, n ацетилирования, n конъюгации.

Обезвреживание токсических веществ в печени В печени происходит синтез мочевины (обезвреживание аммиака).

Путем образования парных соединений с ФАФС или глюкуроновой кислотами обезвреживаются: Ø продукты гниения аминокислот в кишечнике: индол, скатол, фенол, крезол, Ø билирубин (путем образования моно- и диглюкуронидов), Ø стероидные гормоны (в виде глюкуронидов).

Образование парных соединений в печени протекает также с участием гликокола и таурина: Ø желчные кислоты находятся в желчи в виде соединений с гликоколом и таурином, Ø бензойная кислота, соединяясь с гликоколом, превращается в гиппуровую кислоту. При участии моно- и диаминоокисидаз (МАО, ДАО) в печени происходит окислительный распад — адреналина и гистамина.

Микросомальное окисление Микросомы – морфологически замкнутые везикулы, в которые превращается эндоплазматический ретикулум при гомогенизации тканей. n Функция микросомального окисления: использование кислорода с «пластическими» целями. n Микросомальное окисление осуществляется во фракции микросом печени и надпочечников, но может встречаться и в любой другой ткани. n

Монооксигеназная система состоит из трёх компонентов: n НАДФ-специфичного ФАД — содержащего флавопротеина, n железосерного белка, n цитохрома Р 450. Монооксигеназы присоединяют к субстрату один из двух атомов кислорода.

НАДФН+Н+ — поставщик атомов водорода для восстановления второго атома кислорода до воды. Электрон НАДФН+Н+ переносится на флавопротеин, затем на белок, содержащий негемовое железо, затем на цитохром Р 450. В цепи микросомального окисления образуются свободные радикалы.

Fe(2+) от Р 450 — радикалообразующий центр.

Реакции, катализируемые системой цитохром Р 450

Цитохром Р 450 выполняет двойную функцию: n n цитохром Р 450 связывает субстрат гидроксилирования, на нём происходит активация молекулярного кислорода.

Цепь микросом печени — универсальная биологическая система, окисляющая неполярные соединения любого происхождения: n эндогенные субстраты – стероидные гормоны, холестерин, витамины, ненасыщенные жирные кислоты.

n экзогенные субстраты (ксенобиотики) гидрофобные загрязнители окружающей среды, канцерогены, лекарства, пестициды.

Ключевым ферментом в элиминации, детоксикации и метаболической активации экзогенных субстратов является цитохром Р 450.

Элиминация. Окисление молекулярным кислородом приводит к увеличению гидрофильности чужеродных соединений. Детоксикация. Химическая модификация приводит к потере молекулой её биологической активности, токсичности. Метаболическая активация. Продукт реакции становится более активным, чем молекула, из которой он образовался.

Микросомальные гидроксилазы могут катализировать не только гидроксилирование, но и другие реакции: n эпоксидирование, n сульфоокисление, n дезалкилирование, n восстановление нитросоединений. Полиспецифичность микросомального окисления объясняется тем, что цитохром Р 450 существует в виде различных изоферментов.

Цитохром Р 450 n n n 1) 2) инактивируется in vitro окисью углерода и тиоловыми ядами, реактивируется – тиоловыми антиоксидантами.

В печени обезвреживание веществ заключается в их химической модификации в две фазы: Вещество окисляется, восстанавливается или гидролизуется. При этом образуется ОН, СООН, SH, NH 2.

К этим группам присоединяется глюкуроновая кислота, серная кислота, глицин, глутамин, глутатион, метильная или ацетильная группа (реакции конъюгации).

Внутриклеточная локализация основных видов конъюгации Типы конъюгации Внутриклеточная Донор макроэргов локализация реакции Глюкуронидная ЭПР УДФ-глюкуроновая кислота Сульфатная Цитозоль ФАФС Ацетилирование Цитозоль Ацетил-Ко. А Метилирование Цитозоль и ЭПР S-аденозилметионин Глутатионовая Цитозоль и ЭПР G-SH/ НАДФН Конъюгация с АМК Митохондрии и ЭПР Ko. A-SH/ АТФ

Метаболизм и выведение ксенобиотиков из организма

Субклеточная локализация ферментных систем в печени n n n Ядро гепатоцита служит хранилищем информации и может быть источником генетических дефектов и аномалий белков и ферментов печени или плазмы крови. Цитозоль гепатоцита содержит ферменты гликолиза и пентозного цикла, лейцинаминопептидазу, АЛТ, АСТ, сорбитолдегидрогеназу, ферменты глюконеогенеза.

В митохондриях локализованы ферменты цикла Кребса и окислительного фосфорилирования окисления жирных кислот, карбомоилфосфатсинтетаза, глутаматдегидрогеназа, АСТ. На рибосомах локализованы ферменты синтеза белков. На гладкой ЭПС располагаются глюкозо-6 -фосфатаза ферменты биотрансформации и конъюгации. Лизосомы гепатоцитов содержат кислые гидролазы.

Биохимические показатели при цитолитическом синдроме n Ø Ø Ø Ø n n Повышение в сыворотке крови активности: АЛТ, АСТ, альдолазы, ГЛДГ, сорбитолдегидрогеназы, ЛДГ 5 орнитинкарбомоилтрансферазы, γ-ГТП. Повышение в крови содержания общего билирубина и прямого билирубина. Повышение содержания железа в сыворотке крови.

Соотношение АСТ/АЛТ: АЛТ сосредоточен в цитозоле. АСТ – в цитозоле и митохондриях. n При вирусном гепатите первично поражается мембрана клетки. В кровь попадает больше АЛТ. n При циррозе АСТ выше, чем АЛТ: Ø Воспалительный тип: АСТ/АЛТ1. § Соотношение АСТ + АЛТ/ГЛДГ: Ø при метастазах в печень 50. § Соотношение ЛДГ/АСТ: Ø при гемолитической желтухе >12, Ø при гепатоцеллюлярной желтухе

Биохимические показатели при синдроме холестаза (исследование сыворотки крови) n Ø Ø n n Повышение активности: щелочной фосфатазы (стимуляция биосинтеза ЩФ на поверхности гепатоцитов поступление в синусоиды проникновение в кровь) лейцинаминопептидазы (ЛАП), 5′-нуклеотидазы, γ-ГТП. Повышение содержания фосфолипидов, холестерина, ЛПНП, желчных кислот. Гипербилирубинемия.

Биохимические показатели при мезенхимальновоспалительном синдроме (исследование сыворотки крови) Рост содержания иммуноглобулинов: Ig. M при острых воспалениях, Ig. G и Ig.

A — при хронических; n Повышение содержания γ-глобулинов, снижение – альбуминов, n Повышение белков острой фазы: гаптоглобина, орозомукоида, Изменение белкового спектра сыворотки крови выявляют осадочные пробы: тимоловая, сулемовая. n

Индикаторы гепато-депрессивного синдрома (малой недостаточности печени) Показатели выделительной функции: Скорость выведения бромсульфолеина 10 -16 мг краски/мин n Тесты на обезвреживающую функцию: Ø антипириновая проба, Ø кофеиновая проба.

При остром гепатите — снижение клиренса до 80% n Тесты, связанные с синтезом прокоагулянтов: При повреждениях печени снижается синтез витамин К-зависимых факторов свёртывания крови: II, VII, IX, X.

Холестерин сыворотки крови (3, 9 -6, 5 ммоль/л) § Аммиак (0, 1 -0, 3 мг/л). n

Индикаторы гепатодепрессии, связанные с синтезом белка альбумины (35 -50 г/л), Ø фибронектин (333+8, 6 мкг/мл), Ø церулоплазмин (0, 15 -0, 6 г/л), Ø а 1 -АТ (2 -4 г/л), Ø псевдохолинэстераза (160 — 340 мкмоль/г*мл). Ø

Биохимические показатели при синдроме печеночно-клеточной недостаточности (исследования сыворотки крови) n n n понижение активности холинэстеразы, гипопротеинемия и диспротеинемия с понижением содержания альбуминов. снижение концентрации протромбина, фибриногена, снижение содержания холестерина, гипербилирубинемия. Повышается содержание неконъюгированного билирубина.

Биохимические показатели при синдроме портокавального шунтирования Возникает этот синдром за счет развития мощных венозных коллатералей с поступлением из кишечника в общий кровоток большого количества веществ, подлежащих в норме преобразованию в печени (аммиак, фенолы, аминокислоты, меркаптены). n Определение аммиака в сыворотке крови для выявления портально-печеночной недостаточности. Биохимические показатели при синдроме регенерации и опухолевого роста печени. Повышение в сыворотке крови содержания a-фетопротеина. n

Взаимосвязь обменов осуществляется благодаря интегрирующим системам: нервной, n эндокринной, n сосудистой. Взаимосвязь обеспечивается различными уровнями: n информационный уровень, n структурный уровень, n общее энергетическое обеспечение, n на уровне общих метаболитов, n на уровне Ц. Т. К. n

Информационный уровень взаимосвязи n В геноме клеток заложена информация о структуре и функциональной активности различных белков , принимающих участие в структурной и динамической организации живых систем.

Структурный уровень взаимосвязи n n мембранный аппарат клеток, рибосомы.

Общее энергетическое обеспечение n n АТФ – универсальная энергетическая валюта, образующаяся при окислении углеводов, жиров, аминокислот. НАДФН 2 – основной донор электронов в восстановительных реакциях биосинтеза.

Восстановительные эквиваленты, накапливаемые в ходе катаболизма в клетке в виде восстановительных форм НАДФН 2 используются в восстановительных реакциях клеточного анаболизма, связывая таким образом, катаболические и анаболические процессы в единую систему.

Синтез одного соединения (жира) происходит за счёт катаболизма другого (глюкозы).

Окисляемые субстраты 2 Н+ НАД+ Продукты окисления катаболизм 2 Н+ НАДН+Н+ НАДФН+Н+ 2 Н+ Субстраты для биосинтезов анаболизм Продукты биосинтезов

Взаимосвязь на уровне общих метаболитов Центральные метаболиты: n ацетил-Ко. А, n ПВК, n ЩУК, n ФГА.

Углеводы Белки ЩУК АМК ФГА ПВК Жиры Глицерин Жирные кислоты Лактат ацетил-Ко. А Кетоновые тела Ц. Т. К. Холестерин

Ацетил-Ко. А образуется n n n при окислительном декарбоксилировании ПВК, при β-окислении жирных кислот, из аминокислот.

ПВК + СО 2 Биотин пируваткарбоксилаза ЩУК глюконеогенез Ц. Т. К. аспарагин Синтез пиримидиновых нуклеотидов Синтез мочевины ЩУК

Взаимосвязь углеводного и липидного обменов осуществляется через ацетил-Ко. А, n ФГА, n НАДФН 2 из пентозного цикла идёт на синтез жирных кислот, n ЩУК нужен для работы Ц. Т. К. Жиры сгорают в пламени углеводов. При избытке в пище углеводов возникает ожирение. ФГА и ацетил-Ко. А– источники глицерина и жирных кислот При спячке у животных происходит образование углеводов из жиров. n

Взаимосвязь белкового и жирового обменов на уровне ПВК, n ацетил-Ко. А, n кетоновых тел. Из белков осуществляется синтез жира. n

Взаимосвязь углеводного и белкового обменов на уровне ПВК, n ЩУК, n ацетил-Ко. А, n пентоз, n глюкопластичных и кетопластичных аминокислот Углеродные скелеты АМК вступают в Ц. Т. К. Возможно образование углеводов из белков (ГНГ) и белков из углеводов (из ПВК образуется аланин). n

Сопряжение на уровне Ц. Т. К. n n n § углеродные скелеты АМК включаются в Ц. Т. К, все кислоты Ц. Т. К. превращаются в ЩУК (ГНГ) взаимосвязь Ц. Т. К. с синтезом мочевины через фумарат, асп, СО 2, ЩУК, СО 2 жирные кислоты, мочевина, азотистые основания. n Ц. Т. К обеспечивает энергией все обмены.

Читайте также:  Альвет ветеринарный препарат

Связь липидного обмена с Ц. Т. К. осуществляется через n цитрат — активатор ацетил-Ко. А-карбоксилазы, — перенос в цитоплазму ацетил-Ко. А, n Сукцинил-Ко. А Жирные кислоты с нечётным числом углеродных атомов через пропионил-Ко. А превращаются в сукцинил-Ко. А. n СО 2, n малат Малик-реакция – источник образования НАДФН 2.

Взаимосвязь обменов на уровне органов и тканей Печень и мышцы. n В покоящихся мышцах субстрат энергетического обмена – свободные жирные кислоты и кетоновые тела, доставляемые с кровью из печени. n При умеренной нагрузке присоединяется аэробный распад глюкозы.

n При тяжёлой физической нагрузке источник энергии – гликоген мышц (гликогенолиз). Лактат идёт из мышц в печень, где превращается в глюкозу. n При длительном голодании происходит распад белков мышц.

Аммиак переносится на ПВК, образуется аланин, который является источником глюконеогенеза.

Печень и мозг. n n Глюкоза из печени с кровью поступает в мозг. В ткани мозга содержится много АТФ для синтеза нейромедиаторов. Обезвреживание аммиака путем синтеза глутамина. При голодании источники глюкозы для мозга сначала – гликоген, затем – белки мышц.

Почки и печень. n n n Глюконеогенез происходит в почках и печени. Почки зависят от поступления из печени глутамина, который служит источником аммиака, необходимого для нейтрализации экскретируемых ионов водорода Печень отвечает за синтез, а почки за экскрецию мочевины.

Жировая ткань и печень. n n В обеих тканях идёт синтез триацилглицеридов, в жировой ткани из глюкозы. Жирные кислоты могут быть использованы вместо глюкозы в мышечной ткани.

Источник: https://present5.com/bioximiya-pecheni-mexanizmy-obezvrezhivaniya-toksicheskix-veshhestv-v-organizme/

Биохимия печени и ее обезвреживающая функция и обмен углеводами

Биохимия – это огромная отрасль науки. В ней изучаются живые клетки и организмы, а также их функции и участие в метаболических процессах. Очень сложной является биохимия печени, так как у органа есть своя специфика.

Печень – это, пожалуй, единственная железа, которая обладает способностью к регенерации своих клеток. К тому же, печень является самой большой железой организма. Орган нужен для проведения детоксикации, поддержания углеводного, белкового и липидного обменов, выработки определенных гормонов, «фильтрации» крови и многого другого.

Чтобы оценить работу печени, достаточно сдать биохимический анализ крови. С его помощью оценивается уровень активности печеночных трансаминаз. Если он повышен, то с большой долей вероятности у человека уже имеются какие-либо заболевания гепатобилиарной системы.

Функции печени

Биохимия печени и ее обезвреживающая функция и обмен углеводамиПечень – это непарный железистый орган, который расположен под диафрагмой, а, если быть точнее, в области правого подреберья. Печень состоит из двух долей. На сегодняшний день используется так называемая сегментарная схема Клода Куино. Согласно ей, железа подразделяется на восемь сегментов, из которых, соответственно, образованы правая и левая доли.

Сама паренхима – дольчатая. В качестве структурного компонента печени выступают печеночные пластинки, их еще называют гепатоцитами. Также в качестве структурных компонентов приняты гемокапилляры, желчные капилляры, перисинусоидное пространство и непосредственно центральная вена.

Итак, какова роль печени в обмене углеводов, жиров и белков? На самом деле она колоссальна. От здоровья печени напрямую зависит пищеварение, метаболические процессы, выработка гормонов, в том числе половых и многое другое.

Основными функциями печени считаются:

  1. Детоксикация. Ее еще называют обезвреживающей функцией. Многие люди наверняка замечали, что при употреблении спиртного и при переедании, а также в случае интоксикаций, у них болит правое подреберье. Это объясняется очень просто – для «фильтрации» крови от токсинов и ядов нужна печень. Именно она принимает на себя весь удар. Железа выводит из организма токсины, аллергены, яды. Детоксикация происходит за счет того, что печень превращает яды и токсины в менее токсичные компоненты, после чего выводит их из организма.
  2. Обеспечение организма глюкозой (не путать с фруктозой и галактозой). Избытки углеводов конвертируются в гликоген. Данное вещество хранится в печени, и в случае необходимости используется как энергетический резерв организма. Избытки гликогена конвертируются в жировую ткань. Еще печень обеспечивает организм иными питательными элементами, в числе которых глицерин, аминокислоты, молочная кислота.
  3. Хранение витаминов (жиро- и водорастворимых). Также в печени хранятся определенные металлы.
  4. Регуляция жирового обмена. В органе вырабатывается холестерин, который нужен для поддержания липидного обмена, пищеварительных процессов и даже выработки половых гормонов.
  5. Регуляция работы системы кроветворения. Именно в печени синтезируются белки плазмы, в числе которых бета- и альфа-глобулины, альбумины, белки свертывающей системы.
  6. Выработка желчи и желчных кислот, а также синтез билирубина.
  7. Сохранение «резервов» крови. Медики обнаружили, что в печени хранится запас крови, который выбрасывается в сосудистое русло при массивных кровопотерях или шоке.
  8. Синтез гормонов, в числе которых инсулиноподобные факторы роста.

Как видно, роль печени в организме колоссальна. По сути, данный орган является естественным фильтром и «складом», так как он очищает кровь от токсинов и хранит в себе питательные элементы, витамины, кровь.

Биохимия печени и ее обезвреживающая функция и обмен углеводамиРоль печени в углеводном обмене и других биохимических процессах сложно переоценить. Часто у врачей спрашивают, а что происходит, скажем, при нарушении обезвреживающей функции печени, или при нарушении метаболизма белков и углеводов?

На самом деле распознать биохимические нарушения вполне возможно. Первый характерный признак – боли в правом подреберье. Болевые ощущения могут иметь разную интенсивность. При серьезных нарушениях, в том числе при циррозе, печеночной недостаточности, реактивном гепатите, печеночной энцефалопатии, выраженность болей очень высокая.

Они усиливаются после употребления высококалорийной пищи и алкогольных напитков. При жировой инфильтрации гепатоцитов, холецистите и вялотекущих воспалительных процессах выраженность болевых ощущений не столь высокая.

Помимо болей, биохимические нарушения проявляются:

  • Синдромом желтухи. Кожа приобретает желтоватый оттенок. Также изменяется цвет глазных склер и даже слизистых оболочек. При определенных заболеваниях желтуха может отсутствовать. К примеру, при нарушении кровотока в печени желтушность кожи не отмечается.
  • Диспепсическими расстройствами. Вследствие перерождения печеночных клеток и местных воспалительных/некротических процессов появляются диарея, тошнота, рвота с черными примесями, метеоризм, чувство переполненности в животе после употребления даже небольшого количества пищи. Также у пациентов отмечается отсутствие аппетита.
  • Повышенной кровоточивостью десен, носовыми кровотечениями. Также повышается вероятность развития варикозного расширения вен пищевода и прямой кишки.
  • Астеновегетативным синдром. Изучая химию и биохимию, медики пришли к выводу, что от здоровья печени зависит даже работоспособность человека. При нарушении биохимических функций человек вялый, раздражительный, быстро утомляется.
  • Кожным зудом и жжением. На кожном покрове могут появляться сосудистые звездочки и ксантомы.
  • Горьким привкусом во рту.
  • Обесцвечиванием кала и потемнением мочи.

При тяжелых нарушениях в работе гепатобилиарной системы краснеют ладони, на коже беспричинно появляются синяки, атрофируются яички (у мужчин), нарушается менструальный цикл, могут развиваться внутренние кровотечения.

Что это такое и когда назначается?

Биохимия печени и ее обезвреживающая функция и обмен углеводамиБиохимический анализ крови – простой и дешевый способ определить, имеются ли какие-то нарушения в работе гепатобилиарной системы. Сдать анализ можно абсолютно в любой больнице. Средняя цена исследования – 1000 рублей. Результат отдается пациенту через 1-2 дня.

Назначается данный анализ людям, у которых имеются симптомы гепатобилиарных расстройств, которые описаны выше. Также может быть рекомендовано исследование при наличии хронических патологий печени и ЖП.

Исследуются такие элементы:

  1. Глюкоза (сахар). Уровень сахара в крови повышен, если функциональность печени серьезно нарушена. Анализ на глюкозу нужно сдавать еще и по той причине, что при биохимических нарушениях начинает хуже функционировать поджелудочная железа.
  2. Фракции холестерина. Исследуются липопротеиды низкой плотности, липопротеиды высокой плотности, триглицериды, уровень общего холестерина. Обязательно оценивается индекс атерогенности.
  3. Билирубин (свободный, связанный и общий). Если имеются болезни гепатобилиарной системы, билирубин не разрушается в печени, вследствие чего его концентрация в крови в значительной мере повышается.
  4. АЛТ, АСТ, щелочная фосфатаза, ГГТ. Уровень этих печеночных ферментов сильно повышен, если печень не выполняет полноценно свои биохимические функции.

Подготовка к проведению анализа и расшифровка показателей

Биохимия печени и ее обезвреживающая функция и обмен углеводамиКак осуществляется подготовка к забору крови? Начинать подготовительные мероприятия следует за 2-4 дня до исследования. Медики настоятельно рекомендуют перед биохимическим анализом крови соблюдать диету.

В меню не должны быть полуфабрикаты, сладости, жирные и острые блюда, фаст-фуд, сладкие газированные напитки. Категорически запрещено принимать алкогольные напитки. Это связано с тем, что под воздействием этанола может повышаться активность печеночных ферментов, вследствие чего человек получит ложный результат.

Также рекомендуется:

  • Прекратить прием препаратов, которые могут влиять на свертываемость крови. Также желательно воздерживаться от употребления антибиотиков, цитостатиков и других гепатотоксичных медикаментов. Принимать гепатопротекторы можно.
  • Сдавать анализ крови натощак. Точный результат можно будет получить, если в течение 8-10 часов до забора крови человек вообще не будет употреблять пищу. Пить воду можно.
  • Перед посещением больницы/лаборатории не курить.
  • Воздерживаться от повышенных физических нагрузок накануне исследования.
  • Женщинам сделать тест на беременность. Дело в том, что даже на ранних сроках беременности активность печеночных ферментов может как повышаться, так и снижаться. Также не исключены «скачки» сахара.

Референсные значения печеночных ферментов, глюкозы и холестерина указаны в таблице.

Показатель. Норма.
Глюкоза. Нормальный уровень – от 3,3 до 5, 5 ммоль/л. Уровень в 5,5 ммоль/л до 6,6 ммоль/л говорит о преддиабете, а если уровень сахара свыше 6,6 ммоль/л, то речь идет уже об инсулинорезистентности.
Холестерин. Общий холестерин – от 3,2 до 5, 6 ммоль/л.

  • Триглицериды – от 0,41 до 1,8 ммоль/л.
  • ЛПНП – от 1,92 до 4,82 ммоль/л.
  • ЛПВП – от 0,7 до 2,28 ммоль/л.
  • Коэффициент атерогенности – от 2,2 до 3,5.
Билирубин. Общий – 3,4-17,1 мкмоль/л.Прямой – 0,7-7,9 мкмоль/л.Непрямой – до 16,8 мкмоль/л.
АСТ, АЛТ, щелочная фосфатаза, ГГТ. АЛТ – до 18 ЕД/л

  1. АСТ – до 22 ЕД/л.
  2. ГГТ – до 49 ЕД/л.
  3. Щелочная фосфатаза общая – 139,25 + — 6,59 МЕ/л.

Источник: https://blotos.ru/biohimiya-pecheni

Большая часть токсинов обезвреживается в печени

Обезвреживание (детоксикация, биотрансформация) естественных метаболитов и чужеродных соединений (ксенобиотиков) непрерывно протекает в любом организме.

Токсичные и просто чужеродные вещества попадают в организм тремя путями: желудочно-кишечный тракт, легкие и кожа. Далее эти вещества либо могут подвергнуться каким-либо превращениям (биотрансформации) в легких и ЖКТ, либо перейти в кровь. С током крови любые соединения попадают в печень и другие органы.

Если это водорастворимое вещество, то оно в состоянии профильтроваться в почках, если летучее – оказаться в выдыхаемом воздухе и покинуть организм, если жирорастворимое – оно либо фиксируется в тканях (кожа, нервная система, жировая ткань и т.п.), либо подвергается биотрансформации в печени.

Читайте также:  Средства для улучшения мозгового кровообращения Gedeon Кichter Кавинтон

После превращений в печени модифицированное соединение направляется либо в желчь и далее в фекалии, либо в кровь и мочу.

Кожа также является органом выделения, хотя обычно эта функция проявляется слабо. Однако при нарушении выделительной функции почек и/или заболеваниях печени и желчевыделительной системы нагрузка на кожу возрастает, что может привести к ее косметическим нарушениям.

Биохимия печени и ее обезвреживающая функция и обмен углеводами

Места биотрансформации, задержки и выведения ксенобиотиков

Ксенобиотики – вещества, которые не используются как источник энергии, не встраиваются в структуры организма и не используются для пластических целей.

Например, биотрансформации в печени подвергаются следующие вещества:

  • стероидные и тиреоидные гормоны, инсулин, адреналин,
  • продукты распада гемопротеинов (билирубин),
  • продукты жизнедеятельности микрофлоры, всасывающиеся из толстого кишечника при гниении белков – кадаверин (производное лизина), путресцин (производное аргинина), крезол и фенол (производное фенилаланина и тирозина) и других токсинов,
  • ксенобиотики (токсины, лекарственные вещества и их метаболиты).

В целом все реакции биотрансформации делят на две группы или фазы:

  • реакции 1 фазы – реакции превращения исходного вещества в более полярный метаболит путем введения или раскрытия функциональной группы (‑ОН, ‑NH2, ‑SH). Эти метаболиты часто неактивны, хотя в некоторых случаях активность не исчезает, а только изменяется. Если эти метаболиты достаточно полярны, они могут легко экскретироваться,
  • реакции 2 фазы – отличительным признаком этой фазы являются реакции конъюгации с глюкуроновой, серной, уксусной кислотами, с глутатионом или аминокислотами.

Биохимия печени и ее обезвреживающая функция и обмен углеводами

Две фазы биотрансформации ксенобиотиков

Оба типа реакций совершенно самостоятельны и могут идти независимо друг от друга и в любом порядке. Для некоторых веществ после реакций 1-й и 2-й фазы вновь могут наступить реакции фазы 1.

Примером сочетанного превращения веществ может служить обезвреживание индола, продукта катаболизма триптофана в кишечнике, в животный индикан. Сначала индол окисляется с участием цитохрома Р450 до индоксила, затем конъюгирует с серной кислотой с образованием индоксилсульфата и далее калиевой соли – животного индикана.

Биохимия печени и ее обезвреживающая функция и обмен углеводами

Превращение индола в 1 и 2 фазах биотрансформации

При повышенном поступлении индола из толстого кишечника образование индикана в печени усиливается, далее он поступает в почки и выводится с мочой. По концентрации животного индикана в моче можно судить об интенсивности процессов гниения белка в кишечнике.

Источник: https://biokhimija.ru/biohimija-pecheni/obezvrezhivanie.html

Роль печени в углеводном обмене

Основная роль печени в углеводном обмене заключается в обеспечении постоянства концентрации глюкозы в крови. Это достигается регуляцией между синтезом и распадом гликогена, депонируемого в печени.

В печени синтез гликогена и его регуляция в основном аналогичны тем процессам, которые протекают в других органах и тканях, в частности в мышечной ткани.

Синтез гликогена из глюкозы обеспечивает в норме временный резерв углеводов, необходимый для поддержания концентрации глюкозы в крови в тех случаях, если ее содержание значительно уменьшается (например, у человека это происходит при недостаточном поступлении углеводов с пищей или в период ночного «голодания»).

Необходимо подчеркнуть важную роль фермента глюкокиназы в процессе утилизации глюкозы печенью.

Глюкокиназа, подобно гексокиназе, катализирует фосфорилирование глюкозы с образованием глюкозо-6-фосфата, при этом активность глюкокиназы в печени почти в 10 раз превышает активность гексокиназы.

Важное различие между этими двумя ферментами заключается в том, что глюкокиназа в противоположность гексокиназе имеет высокое значение КМ для глюкозы и не ингибируется глюкозо-6-фосфатом.

После приема пищи содержание глюкозы в воротной вене резко возрастает: в тех же пределах увеличивается и ее внутрипеченочная концентрация . Повышение концентрации глюкозы в печени вызывает существенное увеличение активности глюкокиназы и автоматически увеличивает поглощение глюкозы печенью (образовавшийся глюкозо-6-фосфат либо затрачивается на синтез гликогена, либо расщепляется).

Считают, что основная роль печени – расщепление глюкозы – сводится прежде всего к запасанию метаболитов-предшественников, необходимых для биосинтеза жирных кислот и глицерина, и в меньшей степени к окислению ее до СО2 и Н2О. Синтезированные в печени триглицериды в норме выделяются в кровь в составе липопротеинов и транспортируются в жировую ткань для более «постоянного» хранения.

В реакциях пентозофосфатного пути в печени образуется НАДФН, используемый для восстановительных реакций в процессах синтеза жирных кислот, холестерина и других стероидов. Кроме того, при этом образуются пентозофосфаты, необходимые для синтеза нуклеиновых кислот.

Наряду с утилизацией глюкозы в печени происходит и ее образование. Непосредственным источником глюкозы в печени служит гликоген. Распад гликогена в печени происходит в основном фосфоролитическим путем. В регуляции скорости гликогенолиза в печени большое значение имеет система циклических нуклеотидов. Кроме того, глюкоза в печени образуется также в процессе глюконеогенеза.

Основными субстратами глюконеогенеза служат лактат, глицерин и аминокислоты. Принято считать, что почти все аминокислоты, за исключением лейцина, могут пополнять пул предшественников глюконеогенеза.

При оценке углеводной функции печени необходимо иметь в виду, что соотношение между процессами утилизации и образования глюкозы регулируется прежде всего нейрогуморальным путем при участии желез внутренней секреции.

Центральную роль в превращениях глюкозы и саморегуляции углеводного обмена в печени играет глюкозо-6-фосфат.

Он резко тормозит фосфоролитическое расщепление гликогена, активирует ферментативный перенос глюкозы с уридиндифосфоглюкозы на молекулу синтезирующегося гликогена, является субстратом для дальнейших гликолитических превращений, а также окисления глюкозы, в том числе по пентозофосфатному пути. Наконец, расщепление глюкозо-6-фосфата фосфатазой обеспечивает поступление в кровь свободной глюкозы, доставляемой током крови во все органы и ткани (рис. 16.1).

Как отмечалось, наиболее мощным аллостерическим активатором фосфофруктокиназы-1 и ингибитором фруктозо-1,6-бисфосфатазы печени

Биохимия печени и ее обезвреживающая функция и обмен углеводами

Участие глюкозо-6-фосфата в метаболизме углеводов.

Биохимия печени и ее обезвреживающая функция и обмен углеводами

 Гормональная регуляция системы фруктозо-2,6-бисфосфата (Ф-2,6-Р2) в печени при участии цАМФ-зависимых протеинкиназ.

является фруктозо-2,6-бисфосфат (Ф-2,6-Р2). Повышение в гепатоцитах уровня Ф-2,6-Р2 способствует усилению гликолиза и уменьшению скорости глюконеогенеза. Ф-2,6-Р2 снижает ингибирующее действие АТФ на фосфо-фруктокиназу-1 и увеличивает сродство этого фермента к фруктозо-6-фосфату.

При ингибировании фруктозо-1,6-бисфосфатазы Ф-2,6-Р2 возрастает значение КМ для фруктозо-1,6-бисфосфата. Содержание Ф-2,6-Р2 в печени, сердце, скелетной мускулатуре и других тканях контролируется бифункциональным ферментом, который осуществляет синтез Ф-2,6-Р2 из фруктозо-6-фосфата и АТФ и гидролиз его до фруктозо-6-фосфата и Pi, т.е.

фермент одновременно обладает и киназной, и бисфосфатазной активностью. Бифункциональный фермент (фосфофруктокиназа-2/фруктозо-2,6-бисфосфатаза), выделенный из печени крысы, состоит из двух идентичных субъединиц с мол. массой 55000, каждая из которых имеет два различных каталитических центра.

Киназный домен при этом расположен на N-конце, а бисфосфатазный – на С-конце каждой из полипептидных цепей. Известно также, что бифункциональный фермент печени является прекрасным субстратом для цАМФ-зависимой протеинкиназы А.

Под действием про-теинкиназы А происходит фосфорилирование остатков серина в каждой из субъединиц бифункционального фермента, что приводит к снижению его киназной и повышению бисфосфатазной активности. Заметим, что в регуляции активности бифункционального фермента существенная роль принадлежит гормонам, в частности глюкагону (рис. 16.2).

При многих патологических состояниях, в частности при сахарном диабете, отмечаются существенные изменения в функционировании и регуляции системы Ф-2,6-Р2. Установлено, что при экспериментальном (стептозотоциновом) диабете у крыс на фоне резкого увеличения уровня глюкозы в крови и моче в гепатоцитах содержание Ф-2,6-Р2 снижено.

Следовательно, снижается скорость гликолиза и усиливается глюконео-генез. Данный факт имеет свое объяснение.

Возникающие у крыс при диабете нарушения гормонального фона: увеличение концентрации глю-кагона и уменьшение содержания инсулина – обусловливают повышение концентрации цАМФ в ткани печени, усиление цАМФ-зависимого фосфорилирования бифункционального фермента, что в свою очередь приводит к снижению его киназной и повышению бисфосфатазной активности.

Таков может быть механизм снижения уровня Ф-2,6-Р2 в гепатоцитах при экспериментальном диабете. По-видимому, существуют и другие механизмы, ведущие к снижению уровня Ф-2,6-Р2 в гепатоцитах при стрептозото-циновом диабете.

Показано, что при экспериментальном диабете в ткани печени имеет место снижение активности глюкокиназы (возможно, и снижение количества данного фермента). Это приводит к падению скорости фосфорилирования глюкозы, а затем к снижению содержания фруктозо-6-фосфата – субстрата бифункционального фермента.

Наконец, в последние годы было показано, что при стрептозотоциновом диабете уменьшается количество мРНК бифункционального фермента в гепатоцитах и как следствие – снижается уровень Ф-2,6-Р2 в ткани печени, усиливается глюко-неогенез. Все это еще раз подтверждает положение, что Ф-2,6-Р2, являясь важным компонентом в цепи передачи гормонального сигнала, выступает в роли третичного посредника при действии гормонов, прежде всего на процессы гликолиза и глюконеогенеза.

Рассматривая промежуточный обмен углеводов в печени, необходимо также остановиться на превращениях фруктозы и галактозы.

Поступающая в печень фруктоза может фосфорилироваться в положении 6 до фруктозо-6-фосфата под действием гексокиназы, обладающей относительной специфичностью и катализирующей фосфорилирование, кроме глюкозы и фруктозы, еще и маннозы.

Однако в печени существует и другой путь: фруктоза способна фосфорилироваться при участии более специфического фермента – фруктокиназы. В результате образуется фруктозо-1-фосфат. Эта реакция не блокируется глюкозой. Далее фруктозо-1-фосфат под действием альдолазы расщепляется на две триозы: диоксиацетонфосфат и глицераль-дегид.

Под влиянием соответствующей киназы (триокиназы) и при участии АТФ глицеральдегид подвергается фосфорилированию до глицеральдегид-3-фосфата. Последний (в него легко переходит и диоксиацетонфосфат) подвергается обычным превращениям, в том числе с образованием в качестве промежуточного продукта пировиноградной кислоты.

Следует отметить, что при генетически обусловленной нетолерантности к фруктозе или недостаточной активности фруктозо-1,6-бисфосфатазы наблюдается индуцируемая фруктозой гипогликемия, возникающая вопреки наличию больших запасов гликогена. Вероятно, фруктозо-1-фосфат и фруктозо-1,6-бисфосфат ингибируют фосфорилазу печени по аллосте-рическому механизму.

Известно также, что метаболизм фруктозы по гликолитическому пути в печени происходит гораздо быстрее, чем метаболизм глюкозы. Для метаболизма глюкозы характерна стадия, катализируемая фосфофрукто-киназой-1.

Как известно, на этой стадии осуществляется метаболический контроль скорости катаболизма глюкозы.

Фруктоза минует эту стадию, что позволяет ей интенсифицировать в печени процессы метаболизма, ведущие к синтезу жирных кислот, их эстерификацию и секрецию липопротеинов очень низкой плотности; в результате может увеличиваться концентрация триглицеридов в плазме крови.

Галактоза в печени сначала фосфорилируется при участии АТФ и фермента галактокиназы с образованием галактозо-1-фосфата. Для га-лактокиназы печени плода и ребенка характерны значения КМ и Vмaкс, примерно в 5 раз превосходящие таковые у ферментов взрослого человека. Большая часть галактозо-1-фосфата в печени превращается в ходе реакции, катализируемой гексозо-1-фосфат-уридилилтрансферазой:

УДФ-глюкоза + Галактозо-1-фосфат –> УДФ-галактоза + Глюкозо-1-фосфат.

Это уникальная трансферазная реакция возвращения галактозы в основное русло углеводного метаболизма. Наследственная утрата гексозо-1-фосфат-уридилилтрансферазы приводит к галактоземии – заболеванию, для которого характерны умственная отсталость и катаракта хрусталика. В этом случае печень новорожденных теряет способность метаболизи-ровать D-галактозу, входящую в состав лактозы молока.

Источник: http://www.xumuk.ru/biologhim/237.html

Ссылка на основную публикацию