Účasť pečene na udržiavaní koncentrácie glukózy v krvi je determinovaná skutočnosťou, že sa v nej vyskytuje glykogenéza, glykogenolýza, glykolýza a glukoneogenéza. Tieto procesy sú regulované mnohými hormónmi, vrátane inzulínu, glukagónu, GH, glukokortikoidov a katecholamínov. Glukóza vstupujúca do krvi sa rýchlo vstrebáva do pečene. Predpokladá sa, že je to spôsobené extrémne vysokou citlivosťou hepatocytov na inzulín (hoci existujú dôkazy, ktoré spochybňujú dôležitosť tohto mechanizmu). Pri hladovaní sa hladiny inzulínu znižujú a hladiny glukagónu a kortizolu sa zvyšujú. V reakcii na to sa v pečeni zvyšuje glykogenolýza a glukoneogenéza. Aminokyseliny, najmä alanín, ktoré vznikajú pri rozklade svalových proteínov, sú nevyhnutné pre glukoneogenézu. Naopak, po požití, alanín a rozvetvené aminokyseliny pochádzajú z pečene do svalov, kde sa podieľajú na syntéze proteínov. Tento cyklus glukóza-alanín je regulovaný zmenami v sérových koncentráciách inzulínu, glukagónu a kortizolu.
Predpokladalo sa, že po jedle sa glykogén a mastné kyseliny syntetizujú priamo z glukózy. Tieto transformácie sa však v skutočnosti vyskytujú nepriamo s účasťou trikarboxylových metabolitov glukózy (napríklad laktátu) alebo iných substrátov glukoneogenézy, ako je fruktóza a alanín.
Pri cirhóze pečene sa často mení hladina glukózy v krvi (Tabuľka 293.1). Zvyčajne sa pozoruje hyperglykémia a zhoršená glukózová tolerancia. Aktivita inzulínu v krvi je normálna alebo zvýšená (s výnimkou hemochromatózy); preto je znížená tolerancia glukózy spôsobená inzulínovou rezistenciou. To môže byť spôsobené znížením počtu funkčných hepatocytov.
Existujú tiež dôkazy, že receptory a postreceptorová inzulínová rezistencia hepatocytov je pozorovaná v cirhóze pečene. Okrem toho pri porážke portocavalu sa znižuje vylučovanie inzulínu a glukagónu pečeňou, čím sa zvyšuje koncentrácia týchto hormónov. Pri hemochromatóze sa však hladina inzulínu môže znížiť (až do vzniku diabetes mellitus) v dôsledku ukladania železa v pankrease. Pri cirhóze sa znižuje schopnosť pečene používať laktát v reakciách na glukoneogenézu, v dôsledku čoho sa môže zvýšiť jeho koncentrácia v krvi.
Hoci hypoglykémia sa najčastejšie vyskytuje pri fulminantnej hepatitíde, môže sa tiež vyvinúť v konečných štádiách cirhózy v dôsledku poklesu zásob glykogénu v pečeni, poklesu reakcie hepatocytov na glukagón, zníženia schopnosti pečene syntetizovať glykogén v dôsledku rozsiahlej deštrukcie buniek. Toto sa zhoršuje tým, že množstvo glykogénu v pečeni je dokonca normálne obmedzené (asi 70 g), telo potrebuje konštantný prísun glukózy (asi 150 g / deň). Preto sa zásoby glykogénu v pečeni veľmi rýchlo vyčerpávajú (normálne - po prvom dni pôstu).
Metabolizmus pečene a sacharidov
Biochémia pečene
Pečeň zaujíma centrálne miesto v metabolizme. Má množstvo funkcií, z ktorých najdôležitejšie sú:
* biosyntéza krvných proteínov a lipoprotheidov,
* metabolizmus liekov a hormónov,
* ukladanie železa, vitamínov B12 a B9,
Funkčná špecializácia pečene teda spočíva v nasledujúcom "biochemickom altruizme", t.j. pečeň poskytuje životné podmienky pre iné orgány. Na jednej strane je to výroba a skladovanie rôznych látok pre organizmy a tkaniny a na druhej strane ich ochrana pred toxickými látkami, ktoré sa v nich vytvárajú alebo prichádzajúcimi cudzími látkami.
Pečeň vykonáva tieto funkcie:
homeostatický regatátor (sacharidy, bielkoviny, lipidy, vitamíny, čiastočne vodné minerálne zlúčeniny, metabolizmus pigmentov, neproteínové látky obsahujúce dusík);
neutralizujúce (prírodné produkty metabolizmu a cudzích látok).
Pečeň pozostáva z 80% parenchymálnych buniek, z ktorých 16% tvoria retikuloendotelové bunky, 4% endotelu krvných ciev.
Metabolizmus pečene a sacharidov
Parenchymálne bunky pečene slúžia ako hlavné miesto biochemických transformácií potravinových sacharidov a majú regulačný účinok na ich metabolizmus. Absorbujúce cukry z buniek črevného epitelu do portálnej žily; cez ňu, potravinové monosacharidy vstupujú do pečene (1) tu sa galaktóza, fruktóza a manóza premieňajú na glukózu. (2) Jednou z najdôležitejších funkcií pečene je udržiavať konštantná glukóza v krvi (glukostatická funkcia) sa glukóza v nadbytku premieňa na skladovaciu formu vhodnú na skladovanie, aby sa zásoby v glukóze vrátili v čase, keď sa jedlo dodáva v obmedzenom množstve.
Energetické potreby samotnej pečene, podobne ako iné tkanivá tela, sú uspokojené vnútrobunkovým katabolizmom prichádzajúcej glukózy. Na katabolizme glukózy sa podieľajú dva rôzne procesy: (3)
* glykolytická dráha pre konverziu 1 mol glukózy na 2 móly laktátu s tvorbou 2 mol ATP.
(4) transformácia fosfoglukonátu 1 mol glukózy s tvorbou 6 mol CO2 a tvorba 12 mólov ATP.
Oba procesy prebiehajú za anaeróbnych podmienok, oba enzýmy sú obsiahnuté v rozpustnej časti cytoplazmy a obe vyžadujú predchádzajúcu fosforyláciu glukózy na glu-6f za účasti enzýmu závislého od ATP glukokinasa. Ak glykolýza poskytuje energiu bunkovým organelám na fosforylačné reakcie, tak fosforylovaná cesta slúži ako hlavný zdroj redukujúcich ekvivalentov pre biosyntetické procesy. Medziprodukty glykolýzy - fosforiózy - môžu byť použité na vytvorenie alfa-glycerofosfátu pri syntéze tukov. Pyruvát sa môže použiť na syntézu alanínu, aspartátu a ďalších zlúčenín vytvorených z acetyl-CoA.
Okrem toho môžu glukózové reakcie prebiehať v opačnom smere, v dôsledku čoho sa (5) glukóza syntetizuje glukoneogenézou.
Počas oxidácie fosfoglukonátmi sa vytvárajú pentózy, ktoré sa môžu použiť pri syntéze nukleidov a nukleových kyselín.
V pečeni sa približne 1/3 glukózy oxiduje pozdĺž fosfoglukonátovej dráhy a zvyšné 2/3 pozdĺž glykolytickej dráhy.
194.48.155.245 © studopedia.ru nie je autorom materiálov, ktoré sú zverejnené. Ale poskytuje možnosť bezplatného použitia. Existuje porušenie autorských práv? Napíšte nám Kontaktujte nás.
Zakázať adBlock!
a obnoviť stránku (F5)
veľmi potrebné
Pečeň prechádza metabolizmom sacharidov, lipidov a proteínov
Pečeň, ktorá je centrálnym orgánom metabolizmu, sa podieľa na udržiavaní metabolickej homeostázy a je schopná vykonávať interakciu metabolizmu proteínov, tukov a sacharidov.
Niektoré "zlúčeniny" metabolizmu uhľohydrátov a proteínov sú kyselina pyrohroznová, kyselina oxaloctová a kyselina a-ketoglutárová z TCAA, ktoré môžu byť premenené na alanín, aspartát a glutamát v transaminových reakciách. Podobným spôsobom prebieha proces transformácie aminokyselín na ketokyseliny.
Sacharidy sú ešte viac spojené s metabolizmom lipidov:
- Molekuly NADPH vytvorené v pentózo-fosfátovej ceste sa používajú na syntézu mastných kyselín a cholesterolu,
- glyceraldehydfosfát, ktorý sa tiež tvorí v pentózo-fosfátovej ceste, je zahrnutý v glykolýze a konvertovaný na dioxyacetónfosfát,
- glycerol-3-fosfát, vytvorený z glykolýzového dioxyacetonfosfátu, sa posiela na syntézu triacylglycerolov. Na tento účel sa môže tiež použiť glyceraldehyd-3-fosfát, syntetizovaný počas štrukturálnych preskupení fosfátovej dráhy pentózy,
- "Glukóza" a "aminokyselina" acetyl-SkoA je schopná podieľať sa na syntéze mastných kyselín a cholesterolu.
Vzťah metabolizmu proteínov, tukov a sacharidov
Výmena sacharidov
V hepatocytoch sú aktívne procesy metabolizmu sacharidov. V dôsledku syntézy a rozpadu glykogénu si pečeň udržiava koncentráciu glukózy v krvi. Aktívna syntéza glykogénu nastáva po jedle, keď koncentrácia glukózy v krvi portálnej žily dosahuje 20 mmol / l. Zásoby glykogénu v pečeni sa pohybujú od 30 do 100 g. Pri krátkodobom hladovaní dochádza ku glykogenolýze, v prípade dlhodobého hladovania je hlavným zdrojom glukózy v krvi glukoneogenéza z aminokyselín a glycerolu.
Pečeň vykonáva interkonverziu cukrov, t.j. konverzie hexóz (fruktóza, galaktóza) na glukózu.
Aktívne reakcie pentózo-fosfátovej cesty umožňujú produkciu NADPH, ktorá je nevyhnutná pre mikrozomálnu oxidáciu a syntézu mastných kyselín a cholesterolu z glukózy.
Výmena lipidov
Ak prebytok glukózy, ktorá sa nepoužíva na syntézu glykogénu a iných syntéz, vstúpi do pečene počas jedla, zmení sa na lipidy - cholesterol a triacylglyceroly. Pretože pečeň nemôže akumulovať TAG, sú odstránené lipoproteínmi s veľmi nízkou hustotou (VLDL). Cholesterol sa používa primárne na syntézu žlčových kyselín, je tiež zahrnutý v kompozícii lipoproteínov s nízkou hustotou (LDL) a VLDL.
Za určitých podmienok - nalačno, predĺžená svalová záťaž, diabetes mellitus typu I, diéta bohatá na tuky - v pečeni sa aktivuje syntéza ketónových telies používaných vo väčšine tkanív ako alternatívny zdroj energie.
Výmena proteínov
Viac ako polovica proteínu syntetizovaného za deň v tele padá na pečeň. Rýchlosť obnovy všetkých pečeňových proteínov je 7 dní, zatiaľ čo v iných orgánoch táto hodnota zodpovedá 17 alebo viac dní. Medzi ne patria nielen proteíny vlastné hepatocytom, ale aj bielkoviny pre export - albumín, mnohé globulíny, krvné enzýmy, ako aj fibrinogén a faktory zrážania krvi.
Aminokyseliny podliehajú katabolickým reakciám s transamináciou a deamináciou, dekarboxyláciou s tvorbou biogénnych amínov. Reakcie syntézy cholínu a kreatínu vznikajú v dôsledku prenosu metylovej skupiny z adenozylmetionínu. V pečeni je likvidácia prebytočného dusíka a jeho zahrnutie do zloženia močoviny.
Reakcie syntézy močoviny úzko súvisia s cyklom trikarboxylovej kyseliny.
Úzka interakcia syntézy močoviny a TCA
Výmena pigmentov
Zapojenie pečene do metabolizmu pigmentov spočíva v konverzii hydrofóbneho bilirubínu na hydrofilnú formu a jeho vylučovanie do žlče.
Metabolizmus pigmentov má zase dôležitú úlohu v metabolizme železa v tele - feritínový proteín obsahujúci železo sa nachádza v hepatocytoch.
Hodnotenie metabolickej funkcie
V klinickej praxi existujú techniky hodnotenia určitej funkcie:
Účasť na metabolizme sacharidov sa odhaduje:
- koncentrácie glukózy v krvi
- pozdĺž krivky testu tolerancie glukózy,
- na krivke "cukru" po naložení galaktózy,
- najväčšia hyperglykémia po podaní hormónov (napr. adrenalín).
Uvažuje sa o úlohe metabolizmu lipidov:
- na hladinu krvných triacylglycerolov, cholesterolu, VLDL, LDL, HDL,
- aterogénny koeficient.
Stanovuje sa metabolizmus bielkovín:
- o koncentrácii celkového proteínu a jeho frakcií v sére, t
- z hľadiska koagulogramu,
- pokiaľ ide o močovinu v krvi a moči,
- o aktivite enzýmov AST a ALT, LDH-4,5, alkalickej fosfatázy, glutamátdehydrogenázy.
Vyhodnocuje sa metabolizmus pigmentov:
- na koncentráciu celkového a priameho bilirubínu v sére.
Fiziologiya_Pechen_metabolizm
Hlavné funkcie pečene
Zapojenie pečene do metabolizmu proteínov
Úloha pečene v metabolizme sacharidov
Úloha pečene v metabolizme lipidov
Pečeň v metabolizme vody a soli
Úloha pečene v metabolizme vtákov
Referencie
Pečeň hrá obrovskú úlohu pri trávení a metabolizme. Všetky látky absorbované do krvi musia vstúpiť do pečene a podstúpiť metabolické transformácie. V pečeni sú syntetizované rôzne organické látky: proteíny, glykogén, tuky, fosfatidy a ďalšie zlúčeniny. Krv vniká do pečeňovej tepny a portálnej žily. Okrem toho 80% krvi pochádzajúcej z brušných orgánov prechádza cez portálnu žilu a iba 20% cez pečeňovú tepnu. Krv prúdi z pečene cez pečeňovú žilu.
Na štúdium funkcie pečene využívajú angiostamickú metódu, Ekka - Pavlovovu fistulu, pomocou ktorej študujú biochemické zloženie prietoku a tečenia pomocou metódy katetrizácie ciev v portálovom systéme, vyvinutej A. Alievom.
Pečeň hrá významnú úlohu v metabolizme proteínov. Z aminokyselín pochádzajúcich z krvi sa tvorí proteín v pečeni. Vytvára fibrinogén, protrombín, ktorý plní dôležité funkcie pri zrážaní krvi. Uskutočňujú sa tu procesy preskupovania aminokyselín: deaminácia, transaminácia, dekarboxylácia.
Pečeň je centrálnym miestom pre neutralizáciu jedovatých produktov metabolizmu dusíka, predovšetkým amoniaku, ktorý sa premieňa na močovinu alebo sa vytvára na amidy kyselín, nukleové kyseliny sa rozkladajú v pečeni, oxidácia purínových báz a tvorba konečného produktu ich metabolizmu, kyseliny močovej. Látky (indol, skatol, krezol, fenol) pochádzajúce z hrubého čreva, kombinované s kyselinou sírovou a glukurónovou, sa premieňajú na éter-kyselinu sírovú. Odstránenie pečene z tela zvierat vedie k ich smrti. Je to zrejme kvôli akumulácii amoniaku a iných toxických medziproduktov metabolizmu dusíka v krvi. [1]
Hlavnú úlohu zohrávajú pečeň v metabolizme sacharidov. Glukóza, prenesená z čreva cez portálnu žilu, sa v pečeni premieňa na glykogén. Vzhľadom k vysokým glykogénovým zásobám, pečeň slúži ako hlavné sacharidov depot tela. Glykogénna funkcia pečene je zaistená pôsobením mnohých enzýmov a je regulovaná centrálnym nervovým systémom a 1 hormónmi - adrenalínom, inzulínom, glukagónom. V prípade zvýšenej potreby tela pri cukre, napríklad počas zvýšenej svalovej práce alebo nalačno, sa glykogén pôsobením enzýmu fosforylázy premieňa na glukózu a vstupuje do krvi. Pečeň teda reguluje stálosť glukózy v krvi a normálnu zásobu orgánov a tkanív s ňou.
V pečeni sa uskutočňuje najdôležitejšia transformácia mastných kyselín, z ktorej sa syntetizujú tuky, charakteristické pre tento typ živočícha. Pri pôsobení enzýmu lipázy sa tuky rozkladajú na mastné kyseliny a glycerol. Osud glycerolu je podobný osudu glukózy. Jeho transformácia začína účasťou ATP a končí rozkladom na kyselinu mliečnu, po ktorej nasleduje oxidácia na oxid uhličitý a vodu. Niekedy, ak je to potrebné, pečeň môže syntetizovať glykogén z kyseliny mliečnej.
Pečeň tiež syntetizuje tuky a fosfatidy, ktoré vstupujú do krvného obehu a sú transportované po celom tele. Zohráva významnú úlohu pri syntéze cholesterolu a jeho esterov. S oxidáciou cholesterolu v pečeni sa tvoria žlčové kyseliny, ktoré sú vylučované žlčou a podieľajú sa na procesoch trávenia.
Pečeň sa podieľa na metabolizme vitamínov rozpustných v tukoch, je hlavným depotom retinolu a jeho provitamín - karotén. Je schopný syntetizovať kyanokobalamín.
Pečeň môže zadržať prebytočnú vodu sama o sebe a tým zabraňovať riedeniu krvi: obsahuje zásoby minerálnych solí a vitamínov, podieľa sa na metabolizme pigmentov.
Pečeň vykonáva bariérovú funkciu. Ak sa do neho vložia akékoľvek patogénne mikróby s krvou, podrobia sa dezinfekcii. Táto funkcia sa vykonáva stelátovými bunkami umiestnenými v stenách krvných kapilár, ktoré znižujú pečeňové laloky. Zachytením jedovatých zlúčenín ich stelátové bunky spolu s pečeňovými bunkami dezinfikujú. Podľa potreby sa stelátové bunky vynoria zo stien kapilár a voľne sa pohybujú a vykonávajú svoju funkciu. [6.]
Okrem toho pečeň môže preložiť olovo, ortuť, arzén a iné toxické látky do netoxických látok.
Pečeň je hlavným sacharidovým depotom tela a reguluje stálosť glukózy v krvi. Obsahuje minerály a vitamíny. Je to krv, ktorá produkuje žlč, ktorá je nevyhnutná pre trávenie.
Hlavné funkcie pečene.
Podľa rôznych funkcií, ktoré vykonáva pečeň, sa dá nazvať bez zveličenia hlavným biochemickým laboratóriom ľudského tela. Pečeň je dôležitý orgán, bez nej nemôžu existovať ani zvieratá, ani človek.
Hlavné funkcie pečene sú:
1. Účasť na trávení (tvorba a vylučovanie žlče): pečeň produkuje žlč, ktorá vstupuje do dvanástnika. Žlč sa podieľa na črevnom trávení, pomáha neutralizovať kyslú buničinu pochádzajúcu zo žalúdka, rozkladá tuky a podporuje ich vstrebávanie, má stimulujúci účinok na pohyblivosť hrubého čreva. Počas dňa pečeň produkuje až 1-1,5 litra žlče.
2. Bariérová funkcia: pečeň neutralizuje toxické látky, mikróby, baktérie a vírusy pochádzajúce z krvi a lymfy. Aj v pečeni sa rozkladajú chemikálie, vrátane liekov.
3. Účasť na metabolizme: všetky živiny absorbované do krvi z tráviaceho traktu, produkty trávenia sacharidov, bielkovín a tukov, minerálov a vitamínov, prechádzajú pečeňou a sú v nej spracovávané. Niektoré aminokyseliny (fragmenty proteínov) a niektoré tuky sa premieňajú na sacharidy, takže pečeň je najväčším depotom glykogénu v tele. Syntetizuje bielkoviny krvných plazmatických globulínov a albumínu, ako aj reakciu transformácie aminokyselín. Ketónové telieska (produkty metabolizmu mastných kyselín) a cholesterol sú tiež syntetizované v pečeni. [2]
Ako výsledok, môžeme povedať, že pečeň je druh skladu živín tela, rovnako ako chemická továreň, "postavený" medzi dvoma systémami - trávenie a krvný obeh. Zhoršenie činnosti tohto komplexného mechanizmu je príčinou mnohých ochorení zažívacieho traktu, kardiovaskulárneho systému, najmä srdca. Existuje najužšie spojenie tráviaceho systému, pečene a krvného obehu.
Pečeň sa podieľa na takmer všetkých typoch metabolizmu: proteín, lipid, sacharid, voda-minerál, pigment.
Zapojenie pečene do metabolizmu proteínov:
Vyznačuje sa tým, že aktívne pokračuje so syntézou a rozpadom proteínov, ktoré sú pre organizmus dôležité. Denne sa v pečeni syntetizuje približne 13 až 18 g proteínov. Z nich sa tvorí len albumín, fibrinogén, protrombín a pečeň. Okrem toho sa tu syntetizuje až 90% alfa-globulínov a asi 50% gama-globulínov v tele. V tomto ohľade ochorenia pečene v ňom buď znižujú syntézu bielkovín, čo vedie k zníženiu množstva krvných bielkovín, alebo dochádza k tvorbe proteínov so zmenenými fyzikálno-chemickými vlastnosťami, čo vedie k zníženiu koloidnej stability krvných proteínov a je jednoduchšie, než je obvyklé. v sedimente pôsobením zrážacích činidiel (soli kovov alkalických kovov a kovov alkalických zemín, tymolu, chloridu ortuťnatého atď.). Je možné detegovať zmeny v množstve alebo vlastnostiach proteínov pomocou testov rezistencie na koloidy alebo sedimentárnych vzoriek, medzi ktorými sa často používajú Veltman, tymol a sublimatické vzorky. [6; 1.]
Pečeň je hlavným miestom syntézy proteínov, čo zabezpečuje proces zrážania krvi (fibrinogén, protrombín atď.). Porušenie ich syntézy, ako aj nedostatok vitamínu K, ktorý sa vyvíja v dôsledku porušenia sekrécie žlče a vylučovania žlčou, vedie k hemoragickým príhodám.
Procesy transformácie aminokyselín (transaminácia, deaminácia, atď.), Ktoré sa aktívne vyskytujú v pečeni počas jej závažných lézií, sa významne menia, čo je charakterizované zvýšením koncentrácie voľných aminokyselín v krvi a ich vylučovaním v moči (hyperaminoacidúria). Kryštály leucínu a tyrozínu sa môžu tiež nachádzať v moči.
Tvorba močoviny sa vyskytuje len v pečeni a porušenie funkcií hepatocytov vedie k zvýšeniu jej množstva v krvi, čo má negatívny vplyv na celé telo a môže sa prejaviť napríklad v pečeňovej kóme, čo často vedie k smrti pacienta.
Metabolické procesy, ktoré prebiehajú v pečeni, sú katalyzované rôznymi enzýmami, ktoré v prípade svojich ochorení vstupujú do krvi a vstupujú do moču. Je dôležité, aby uvoľňovanie enzýmov z buniek nastalo nielen vtedy, keď sú poškodené, ale aj v rozpore s permeabilitou bunkových membrán, ku ktorej dochádza v počiatočnom období ochorenia, preto meniace sa enzýmové spektrá sú jedným z najdôležitejších diagnostických ukazovateľov na hodnotenie stavu pacienta v predklinickom období. Napríklad v prípade Botkinovej choroby sa pozorovalo zvýšenie krvnej aktivity AlTA, LDH a AsTA v období pred žltačkou a pri rachitíde sa pozorovalo zvýšenie hladiny alkalickej fosfatázy.
Pečeň vykonáva nevyhnutnú antitoxickú funkciu pre organizmus. Je to tak, že dochádza k neutralizácii takých škodlivých látok, ako je indol, skatol, fenol, kadaverín, bilirubín, amoniak, produkty metabolizmu steroidných hormónov atď. Spôsoby neutralizácie toxických látok sú rôzne: amoniak sa premieňa na močovinu; indol, fenol, bilirubin a iné tvoria zlúčeniny, ktoré sú pre organizmus neškodné s kyselinou sírovou alebo glukurónovou, ktoré sa vylučujú močom. [5]
Úloha pečene v metabolizme sacharidov:
je determinovaný predovšetkým jeho účasťou na procesoch syntézy a rozkladu glykogénu. Má veľký význam pre reguláciu hladín glukózy v krvi. Okrem toho, interkonverzné procesy monosacharidov aktívne pokračujú v pečeni. Galaktóza a fruktóza sa konvertujú na glukózu a glukóza môže byť zdrojom syntézy fruktózy.
Proces glukoneogenézy prebieha aj v pečeni, v ktorej sa tvorí glukóza z ne-sacharidových látok - kyseliny mliečnej, glycerolu a glykogénnych aminokyselín. Pečeň sa podieľa na regulácii metabolizmu sacharidov kontrolou hladiny inzulínu v krvi, pretože pečeň obsahuje enzým inzulinázu, ktorá v závislosti od potrieb organizmu rozkladá inzulín.
Energetické potreby samotnej pečene sú uspokojené rozpadom glukózy, najprv pozdĺž anaeróbnej dráhy s tvorbou laktátu a po druhé pozdĺž peptotickej dráhy. Význam týchto procesov nie je len tvorba NADPH2 pre rôzne biosyntézy, ale aj schopnosť používať produkty rozkladu sacharidov ako východiskových látok pre rôzne metabolické procesy [1; 5; 6.]
hlavnú úlohu hrajú parenchymálne pečeňové bunky. Procesy biosyntézy cholesterolu, žlčových kyselín, tvorby plazmových fosfolipidov, ketónových teliesok a lipoproteínov prebiehajú priamo v hepatocytoch. Na druhej strane pečeň reguluje metabolizmus lipidov celého organizmu. Hoci triacylglyceroly tvoria iba 1% z celkovej hmotnosti pečene, práve toto reguluje procesy syntézy a transportu mastných kyselín v tele. V pečeni sa dodáva veľké množstvo lipidov, ktoré sú „triedené“ podľa potrieb orgánov a tkanív. Súčasne sa môže v niektorých prípadoch zvýšiť ich rozklad na konečné produkty, zatiaľ čo v iných môžu žlčové kyseliny ísť na syntézu fosfolipidov a môžu byť transportované krvou do buniek, kde sú potrebné na tvorbu membrán, alebo lipoproteínmi, ktoré môžu byť transportované do buniek, ktoré nemajú energiu., atď.
Zhrnutím úlohy pečene v metabolizme lipidov je teda možné poznamenať, že používa lipidy pre potreby hepatocytov a tiež plní funkciu monitorovania stavu metabolizmu lipidov v celom tele. [5]
Rovnako dôležité je metabolizmus pečene a vody. Je to teda zásoba krvi, a preto extracelulárna tekutina môže akumulovať až 20% celkového objemu krvi. Okrem toho pre niektoré minerálne látky slúži pečeň ako miesto akumulácie a skladovania. Patrí medzi ne sodík, horčík, mangán, meď, železo, atď. Pečeň syntetizuje proteíny, ktoré transportujú minerály krvou: transferín, ceruloplazmín, atď. Nakoniec, pečeň je miestom inaktivácie hormónov, ktoré regulujú metabolizmus vody a minerálov (aldosterón vazopresín).
Z toho všetkého je jasné, prečo sa pečeň nazýva „biochemické laboratórium“ organizmu a narušenie jeho činnosti ovplyvňuje jeho rôzne funkcie. [6.]
Úloha pečene v metabolizme vtákov.
U zvierat a vtákov je pečeň centrálnym orgánom zodpovedným za metabolické procesy v celom tele. Mnohí odborníci ho nazývajú najväčšou žľazou zvierat a vtákov. V pečeni sa produkuje žlč a množstvo životne dôležitých proteínov, ktoré sa podieľajú na zásobovaní tela množstvom živín (cez obehový systém). Práve tu sa biotransformácia väčšiny extrémne toxických látok dostáva do tela potravou. Takáto biotransformácia zahŕňa transformáciu toxických chemických látok na nové látky, ktoré už nie sú pre telo nebezpečné a dajú sa z nich ľahko odstrániť. Pečeň je schopná obnoviť svoje vlastné choré bunky, regenerovať ich alebo ich nahradiť, pričom si zachováva svoje funkcie v relatívnom poradí.
Pečeň je najväčšou "žľazou" tela vtáka, využívajúc najdôležitejšie funkcie v hlavnom metabolizme Tieto funkcie sú najrôznorodejšie a sú spôsobené vlastnosťami pečeňových buniek, ktoré predstavujú anatomickú a fyziologickú jednotu organizmu. V biochemickom aspekte sú najdôležitejšie funkcie pečene spojené s tvorbou, zložením a úlohou žlče, ako aj s rôznymi metabolickými zmenami. Vylučovanie žlče u vtákov je 1 ml / h. Zloženie žlče vtákov zahŕňa najmä kyselinu taurohenodesoxykrylovú v neprítomnosti kyseliny deoxycholovej. Fungovanie pečene vtákov sa do určitej miery líši od fungovania pečene cicavcov. Najmä tvorba močoviny je výraznou funkciou pečene u cicavcov, zatiaľ čo u vtákov je hlavnou konečnou látkou metabolizmu dusíka kyselina močová.
V pečeni vtákov dochádza k aktívnej syntéze plazmatických proteínov. Sérový albumín, fibrinogén,? - a? globulíny sa syntetizujú v hydinovej pečeni a predstavujú približne polovicu proteínov syntetizovaných týmto orgánom. Polčas albumínu je 7 dní, pre globulíny -10 dní. V pečeni existuje syntéza a rozpad plazmatických proteínov, ktoré sa používajú ako zdroj aminokyselín pre následné rôzne tkanivové syntézy.
Telo kurčiat takmer nie je schopné syntetizovať glycín. Použitie glycínu pri syntéze purínových báz, štruktúra drahokamu je hlavným dôvodom vysokej potreby vtákov pre túto kyselinu. U cicavcov sa približne 50% arginínu poskytuje syntézou v pečeni, zatiaľ čo u vtákov sa to nevyskytuje. Vtáky majú výraznú schopnosť transaminačných reakcií zahŕňajúcich aktívnu dehydrogenázu kyseliny glutámovej. V metabolizme lipidov vtákov sa pečeň identifikuje ako hlavné miesto lipogenézy. Koncentrácia a-hydroximálnej kyseliny v pečeni vtákov je 5-krát vyššia ako v pečeni cicavcov, čo indikuje aktivitu oxidačných procesov v tomto orgáne. Kombinácia vysokého stupňa? - oxidácia a lipogenéza mastných kyselín poskytuje mechanizmy na reguláciu množstva mastných kyselín, ktoré idú k syntéze lipoproteínov s veľmi nízkou hustotou. Metabolická aktivita pečene je počas obdobia znášky extrémne vysoká u vtákov, keď množstvo syntetizovaného tuku počas roka je takmer presne telesnou hmotnosťou vtáka. Najmä u brojlerov môže hmotnosť tukového tkaniva dosiahnuť 18% telesnej hmotnosti.
Pečeň má obrovskú schopnosť ukladať glykogén. Obsah glykogénu v pečeni sa líši v závislosti od obsahu sacharidov v strave hydiny.
Najčastejšou patológiou tohto orgánu je postupná „obezita“ jej buniek, ktorá vedie k rozvoju ochorenia v priebehu času, čo veterinári nazývajú mastnou degeneráciou pečene. Dôvodom je zvyčajne dlhodobý účinok bunkových toxínov, účinných liekov, vakcín, kokcidiostatík atď., Ktoré vyžadujú maximálny stres z pečene, ako aj nesprávne alebo zle vyvážené kŕmenie. To všetko je spravidla sprevádzané fyzickou nečinnosťou vtákov a zvierat, najmä s bunkovým obsahom. [4; 6.]
Referencie:
1. Lysov VF, Maksimov VI: Fyziológia a etológia zvierat; Vyd.: MOSKVA, 2012, 605s.
2. Fyziológia. Základy a funkčné systémy. Ed. Sudakova K.V.; Novosibirsk, 2000, 784c.
3. Skalny AV: Chemické prvky v ľudskej fyziológii a ekológii: Súprava nástrojov; Rostov-on-Don, 2004, 216s.
4. Článok: Zvláštnosti metabolizmu u vtákov: autor nie je známy; Petrohrad, 2001.
Článok: Úloha pečene v metabolizme: autor nie je známy; Moskva, 2006.
6. VV Rogozhin: Biochémia zvierat; Ed.: MOSCOW, 2005.
ÚLOHA ŽIVOTA VO VÝMENE KARBONU
Hlavnou úlohou pečene pri metabolizme sacharidov je zabezpečiť konštantnú koncentráciu glukózy v krvi. To sa dosahuje reguláciou medzi syntézou a rozpadom glykogénu uloženého v pečeni.
V pečeni sú syntéza glykogénu a jeho regulácia v podstate podobné procesom, ktoré prebiehajú v iných orgánoch a tkanivách, najmä vo svalovom tkanive. Syntéza glykogénu z glukózy poskytuje normálnu dočasnú rezervu sacharidov potrebných na udržanie koncentrácie glukózy v krvi v prípadoch, keď je jej obsah výrazne znížený (napríklad u ľudí sa to stane, keď je nedostatok sacharidov z potravy alebo počas noci nalačno).
Je potrebné zdôrazniť dôležitú úlohu enzýmu glukokinázy v procese využitia glukózy v pečeni. Glukokináza, podobne ako hexokináza, katalyzuje fosforyláciu glukózy tvorbou glukóza-6-fosfátu, zatiaľ čo aktivita glukokinázy v pečeni je takmer 10-krát vyššia ako aktivita hexokinázy. Dôležitým rozdielom medzi týmito dvoma enzýmami je, že glukokináza má na rozdiel od hexokinázy vysokú hodnotu K.M pre glukózu a nie je inhibovaný glukózo-6-fosfátom.
Po jedle sa obsah glukózy v portálnej žile dramaticky zvyšuje: jej intrahepatická koncentrácia sa zvyšuje v rovnakom rozsahu. Zvýšenie koncentrácie glukózy v pečeni spôsobí významné zvýšenie aktivity glukokinázy a automaticky zvýši príjem glukózy v pečeni (výsledný glukózo-6-fosfát je buď vynakladaný na syntézu glykogénu alebo štiepenie).
Predpokladá sa, že hlavná úloha pečene - odbúravanie glukózy - je redukovaná primárne na skladovanie prekurzorových metabolitov potrebných na biosyntézu mastných kyselín a glycerínu av menšej miere na ich oxidáciu na CO2 a H2A. Triglyceridy syntetizované v pečeni sú normálne vylučované do krvi ako súčasť lipoproteínov a transportované do tukového tkaniva pre viac „trvalé“ skladovanie.
V reakciách pentózo-fosfátovej cesty v pečeni vzniká NADPH, ktorý sa používa na redukčné reakcie pri syntéze mastných kyselín, cholesterolu a ďalších steroidov. Okrem toho, tvorba pentózových fosfátov, nevyhnutná pre syntézu nukleových kyselín.
Spolu s využívaním glukózy v pečeni dochádza k jej tvorbe. Priamym zdrojom glukózy v pečeni je glykogén. Rozpad glykogénu v pečeni sa vyskytuje hlavne fosforolyticky. Systém cyklických nukleotidov má veľký význam pri regulácii rýchlosti glykogenolýzy v pečeni. Okrem toho sa v procese glukoneogenézy vytvára glukóza v pečeni.
Hlavnými substrátmi glukoneogenézy sú laktát, glycerín a aminokyseliny. Predpokladá sa, že takmer všetky aminokyseliny, s výnimkou leucínu, môžu dopĺňať zásoby prekurzorov glukoneogenézy.
Pri posudzovaní sacharidovej funkcie pečene je potrebné mať na pamäti, že pomer medzi procesmi využitia a tvorbou glukózy je regulovaný primárne neurohumorálnymi prostriedkami, za účasti endokrinných žliaz.
Glukóza-6-fosfát hrá ústrednú úlohu pri transformáciách glukózy a metabolizme sacharidov v pečeni. To dramaticky inhibuje fosforolytické štiepenie glykogénu, aktivuje enzymatický prenos glukózy z uridíndifosfoglukózy na molekulu syntetizovaného glykogénu, je substrátom pre ďalšie glykolytické transformácie, ako aj oxidáciou glukózy, vrátane pentózovej fosfátovej cesty. Rozdelenie glukózy-6-fosfátu fosfatázou napokon poskytuje tok voľnej glukózy do krvi, ktorá sa dodáva krvným tokom do všetkých orgánov a tkanív (obr. 16.1).
Ako bolo uvedené, najúčinnejší alosterický aktivátor fosfofruktokinázy-1 a inhibítor pečeňovej fruktózy-1,6-bisfosfatázy
Obr. 16.1. Účasť glukózy-6-fosfátu v metabolizme sacharidov.
Obr. 16.2. Hormonálna regulácia systému fruktóza-2,6-bisfosfátu (F-2,6-P2) v pečeni za účasti proteínkináz závislých od cAMP.
je fruktóza-2,6-bisfosfát (F-2,6-P2). Zvýšenie hladiny hepatocytov f-2,6-P2 prispieva k zvýšenej glykolýze a znižuje rýchlosť glukoneogenézy. F-2,6-P2 znižuje inhibičný účinok ATP na fosfo-fruktokinázu-1 a zvyšuje afinitu tohto enzýmu k fruktóza-6-fosfátu. S inhibíciou fruktóza-l, 6-bisfosfatázy F-2,6-P2 hodnota K sa zvyšujeM pre fruktóza-l, 6-bisfosfát. Obsah f-2,6-P2 v pečeni, srdci, kostrových svaloch a iných tkanivách je kontrolovaný bifunkčným enzýmom, ktorý vykonáva syntézu P-2,6-P2 z fruktóza-6-fosfátu a ATP a jeho hydrolýzy na fruktóza-6-fosfát a Pja, tj enzým má súčasne kinázovú aj bisfosfatázovú aktivitu. Bifunkčný enzým (fosfofruktokináza-2 / fruktóza-2,6-bisfosfatáza), izolovaný z pečene potkanov, pozostáva z dvoch identických podjednotiek s mol. s hmotnosťou 55 000, z ktorých každá má dve rôzne katalytické centrá. Kinázová doména je umiestnená na N-konci a bisfosfatázová doména je umiestnená na C-konci každého polypeptidového reťazca. Je tiež známe, že bifunkčný pečeňový enzým je vynikajúcim substrátom pre cAMP-dependentnú proteínkinázu A. Pri pôsobení proteínkinázy A sú serínové zvyšky fosforylované v každej z podjednotiek bifunkčného enzýmu, čo vedie k zníženiu jeho kinázy a zvýšenej bisfosfatázovej aktivite. Všimnite si, že pri regulácii aktivity bifunkčného enzýmu podstatná úloha patrí hormónom, najmä glukagónu (Obr. 16.2).
V mnohých patologických stavoch, najmä pri diabetes mellitus, sú zaznamenané významné zmeny vo fungovaní a regulácii systému P-2,6-P.2. Bolo zistené, že v experimentálnom (steptozotocin) diabete u potkanov na pozadí prudkého zvýšenia hladiny glukózy v krvi a moči v hepatocytoch obsah P-2,6-P2 znížená. Následne klesá rýchlosť glykolýzy a zvyšuje sa glukoneogenéza. Táto skutočnosť má svoje vlastné vysvetlenie. Hormonálna nerovnováha vznikajúca u potkanov s diabetom: zvýšenie koncentrácie glukagónu a zníženie obsahu inzulínu - spôsobujú zvýšenie koncentrácie cAMP v tkanive pečene, zvýšenie fosforylácie bifunkčného enzýmu závislej od cAMP, čo vedie k zníženiu jeho kinázy a zvýšeniu aktivity bisfosfatázy. Môže to byť mechanizmus na zníženie hladiny f-2,6-P2 v hepatocytoch s experimentálnym diabetom. Zdá sa, že existujú ďalšie mechanizmy, ktoré vedú k zníženiu hladiny F-2,6-P2 v hepatocytoch so streptozotosínovým diabetom. Ukázalo sa, že pri experimentálnom diabete v tkanive pečene dochádza k poklesu aktivity glukokinázy (možno k zníženiu množstva tohto enzýmu). To vedie k poklesu rýchlosti fosforylácie glukózy a potom k zníženiu obsahu fruktóza-6-fosfátu - substrátu bifunkčného enzýmu. Nakoniec, v posledných rokoch sa ukázalo, že pri streptozotocínovom diabete sa znižuje množstvo bifunkčných enzýmových mRNA v hepatocytoch a v dôsledku toho klesá hladina P-2,6-P.2 v tkanive pečene sa zvyšuje gluko-neogenéza. To všetko opäť potvrdzuje pozíciu F-2,6-P2, Je dôležitou zložkou v reťazci prenosu hormonálneho signálu a pôsobí ako terciárny mediátor pôsobením hormónov, predovšetkým na procesy glykolýzy a glukoneogenézy.
Vzhľadom na stredný metabolizmus sacharidov v pečeni je tiež potrebné prebrať transformácie fruktózy a galaktózy. Fruktóza vstupujúca do pečene môže byť fosforylovaná v polohe 6 na fruktóza-6-fosfát pôsobením hexokinázy, ktorá má relatívnu špecificitu a katalyzuje fosforyláciu, okrem glukózy a fruktózy, tiež manózy. V pečeni je však iný spôsob: fruktóza je schopná fosforylovať za účasti špecifickejšieho enzýmu, fruktoinázy. Výsledkom je vytvorenie fruktóza-1-fosfátu. Táto reakcia nie je blokovaná glukózou. Ďalej je fruktóza-1-fosfát pôsobením aldolázy rozdelený na dve triosy: dioxyacetón fosfát a glyceral dehyd. Pod vplyvom zodpovedajúcej kinázy (triokinázy) a za účasti ATP je glyceraldehyd fosforylovaný na glyceraldehyd-3-fosfát. Posledne uvedený (ľahko prechádza a dioxyacetonfosfát) podlieha bežným transformáciám, vrátane tvorby kyseliny pyrohroznovej ako medziproduktu.
Treba poznamenať, že s geneticky určenou intoleranciou fruktózy alebo nedostatočnou aktivitou fruktózy-1,6-bisfosfatázy dochádza k hypoglykémii vyvolanej fruktózou, ktorá sa vyskytuje napriek prítomnosti veľkých zásob glykogénu. Je pravdepodobné, že fruktóza-1-fosfát a fruktóza-1,6-bisfosfát inhibujú fosforylázu pečene alosterickým mechanizmom.
Je tiež známe, že metabolizmus fruktózy pozdĺž glykolytickej dráhy v pečeni sa vyskytuje oveľa rýchlejšie ako metabolizmus glukózy. Pre metabolizmus glukózy je charakteristické štádium katalyzované fosfofruktokinázou 1. Ako viete, metabolické riadenie rýchlosti katabolizmu glukózy sa uskutočňuje v tomto štádiu. V tomto štádiu obchádza fruktóza, ktorá mu umožňuje zintenzívniť metabolické procesy v pečeni, čo vedie k syntéze mastných kyselín, ich esterifikácii a sekrécii lipoproteínov s veľmi nízkou hustotou; v dôsledku toho sa môžu zvýšiť plazmatické koncentrácie triglyceridov.
Galaktóza v pečeni je najprv fosforylovaná za účasti ATP a enzýmu galaktokinázy s tvorbou galaktózo-1-fosfátu. Pre ha-laktózovú kinázu pečeň plodu a dieťaťa charakterizované hodnotami KM a Vmax, približne 5 krát väčšie ako u dospelých enzýmov. Väčšina galaktózo-1-fosfátu v pečeni sa transformuje počas reakcie katalyzovanej hexóza-1-fosfát-uridyltransferázou:
UDP-glukóza + galaktóza-1-fosfát -> UDP-galaktóza + glukóza-1-fosfát.
Ide o unikátnu transferázovú reakciu návratu galaktózy do hlavného prúdu metabolizmu sacharidov. Dedičná strata hexóza-1-fosfát-uridyltransferázy vedie k galaktozémii, chorobe charakterizovanej mentálnou retardáciou a kataraktou šošovky. V tomto prípade pečeň novorodencov stráca schopnosť metabolizovať D-galaktózu, ktorá je súčasťou mliečnej laktózy.
Úloha pečene v metabolizme sacharidov
Úloha pečene v metabolizme sacharidov
Hlavnou úlohou pečene pri metabolizme sacharidov je udržanie normálnej glukózy v krvi - teda v regulácii normoglykémie.
To sa dosahuje prostredníctvom niekoľkých mechanizmov.
1. Prítomnosť enzýmu glukokinázy v pečeni. Glukokináza, podobne ako hexokináza, fosforyluje glukózu na glukózo-6-fosfát. Je potrebné poznamenať, že glukokináza, na rozdiel od hexokinázy, sa nachádza len v pečeni a bunkách Langerhansových ostrovčekov. Aktivita glukokinázy v pečeni je 10-násobok aktivity hexokinázy. Okrem toho má glukokináza, na rozdiel od hexokinázy, vyššiu hodnotu Km pre glukózu (t.j. nižšiu afinitu pre glukózu).
Po jedle sa obsah glukózy v portálnej žile dramaticky zvyšuje a dosahuje 10 mmol / l alebo viac. Zvýšenie koncentrácie glukózy v pečeni spôsobuje významné zvýšenie aktivity glukokinázy a zvýšenie príjmu glukózy v pečeni. Vzhľadom na súčasnú prácu hexokinázy a glukokinázy, pečeň rýchlo a účinne fosforyluje glukózu na glukózo-6-fosfát, čím poskytuje normálnu glykémiu v systémovom prietoku krvi. Ďalej môže byť glukóza-6-fosfát metabolizovaný niekoľkými spôsobmi (obr. 28.1).
2. Syntéza a rozklad glykogénu. Pečeňový glykogén hrá úlohu glukózového depotu v tele. Po jedle sa nadbytok sacharidov ukladá v pečeni ako glykogén, ktorého hladina je približne 6% hmotnosti pečene (100-150 g). V intervaloch medzi jedlami, ako aj počas "nočného pôstu" nenastáva doplňovanie zásoby glukózy v krvi v dôsledku absorpcie z čreva. Za týchto podmienok sa aktivuje rozklad glykogénu na glukózu, ktorý si udržiava hladinu glykémie. Obchody s glykogénom sú vyčerpané do konca 1 dňa rýchlo.
3. Glukoneogenéza sa aktívne vyskytuje v pečeni - syntéze glukózy z prekurzorov iných ako sacharidov (laktát, pyruvát, glycerol, glykogénne aminokyseliny). V dôsledku glukoneogenézy sa v tele dospelého človeka produkuje približne 70 g glukózy denne. Aktivita glukoneogenézy sa dramaticky zvyšuje počas pôstu na druhý deň, keď sú vyčerpané zásoby glykogénu v pečeni.
V dôsledku glukoneogenézy sa pečeň zúčastňuje na jadrovom cykle - proces premeny kyseliny mliečnej, ktorá vzniká vo svaloch, na glukózu.
4. Konverzia fruktózy a galaktózy na glukózu sa uskutočňuje v pečeni.
5. V pečeni sa syntetizuje kyselina glukurónová.
Obr. 28.1. Účasť glukózy-6-fosfátu v metabolizme sacharidov
Biochémia pečene
Téma: "ŽIVÁ BIOCHÉMIA"
1. Chemické zloženie pečene: obsah glykogénu, lipidov, proteínov, minerálneho zloženia.
2. Úloha pečene v metabolizme sacharidov: udržiavanie konštantnej koncentrácie glukózy, syntéza a mobilizácia glykogénu, glukoneogenéza, hlavné spôsoby konverzie glukóza-6-fosfátu, interkonverzia monosacharidov.
3. Úloha pečene v metabolizme lipidov: syntéza vyšších mastných kyselín, acylglycerolov, fosfolipidov, cholesterolu, teliesok ketónov, syntéza a metabolizmus lipoproteínov, koncept lipotropného účinku a lipotropných faktorov.
4. Úloha pečene v metabolizme proteínov: syntéza špecifických plazmatických proteínov, tvorba močoviny a kyseliny močovej, cholínu, kreatínu, interkonverzie keto kyselín a aminokyselín.
5. Metabolizmus alkoholu v pečeni, tuková degenerácia pečene so zneužívaním alkoholu.
6. Neutralizačná funkcia pečene: štádiá (fázy) neutralizácie toxických látok v pečeni.
7. Výmena bilirubínu v pečeni. Zmeny v obsahu žlčových pigmentov v krvi, moči a výkaloch v rôznych typoch žltačky (adepatická, parenchymálna, obštrukčná).
8. Chemické zloženie žlče a jej úloha; faktory, ktoré prispievajú k tvorbe žlčových kameňov.
31.1. Funkcia pečene.
Pečeň je jedinečný orgán v metabolizme. Každá pečeňová bunka obsahuje niekoľko tisíc enzýmov katalyzujúcich reakcie mnohých metabolických ciest. Preto pečeň vykonáva v tele rad metabolických funkcií. Najdôležitejšie z nich sú:
- biosyntéza látok, ktoré fungujú alebo sa používajú v iných orgánoch. Tieto látky zahŕňajú plazmatické proteíny, glukózu, lipidy, ketónové telieska a mnohé ďalšie zlúčeniny;
- biosyntéza konečného produktu metabolizmu dusíka v tele - močovina;
- účasť na procesoch trávenia - syntéza žlčových kyselín, tvorba a vylučovanie žlče;
- biotransformácia (modifikácia a konjugácia) endogénnych metabolitov, liečiv a jedov;
- vylučovanie určitých metabolických produktov (žlčové pigmenty, prebytok cholesterolu, neutralizačné produkty).
31.2. Úloha pečene v metabolizme sacharidov.
Hlavnou úlohou pečene v metabolizme sacharidov je udržanie konštantnej hladiny glukózy v krvi. To sa dosahuje reguláciou pomeru procesov tvorby a využitia glukózy v pečeni.
Pečeňové bunky obsahujú enzým glukokinázu, ktorý katalyzuje fosforylačnú reakciu glukózy s tvorbou glukóza-6-fosfátu. Glukóza-6-fosfát je kľúčovým metabolitom metabolizmu sacharidov; Hlavné spôsoby jeho transformácie sú uvedené na obr.
31.2.1. Spôsoby využitia glukózy. Po jedle veľké množstvo glukózy vstupuje do pečene cez portálnu žilu. Táto glukóza sa používa primárne na syntézu glykogénu (reakčná schéma je znázornená na obrázku 2). Obsah glykogénu v pečeni zdravých ľudí sa zvyčajne pohybuje od 2 do 8% hmotnosti tohto orgánu.
Glykolýza a pentózová fosfátová cesta oxidácie glukózy v pečeni slúžia predovšetkým ako dodávatelia prekurzorových metabolitov na biosyntézu aminokyselín, mastných kyselín, glycerolu a nukleotidov. V menšej miere sú oxidačné cesty konverzie glukózy v pečeni zdrojom energie pre biosyntetické procesy.
Obrázok 1. Hlavné cesty konverzie glukózy-6-fosfátu v pečeni. Čísla označujú: 1 - fosforyláciu glukózy; 2 - hydrolýza glukóza-6-fosfátu; 3 - syntéza glykogénu; 4 - mobilizácia glykogénu; 5 - pentózo-fosfátová cesta; 6 - glykolýza; 7 - glukoneogenéza.
Obrázok 2. Schéma reakcií syntézy glykogénu v pečeni.
Obrázok 3. Schéma mobilizačných reakcií glykogénu v pečeni.
31.2.2. Spôsoby tvorby glukózy. V niektorých podmienkach (s nízkym obsahom sacharidov nalačno, predĺženou fyzickou námahou) telo potrebuje sacharidy vyššie ako množstvo, ktoré sa vstrebáva z gastrointestinálneho traktu. V tomto prípade sa tvorba glukózy uskutočňuje s použitím glukóza-6-fosfatázy, ktorá katalyzuje hydrolýzu glukóza-6-fosfátu v pečeňových bunkách. Glykogén slúži ako priamy zdroj glukóza-6-fosfátu. Schéma mobilizácie glykogénu je znázornená na obr.
Mobilizácia glykogénu poskytuje potrebám ľudského tela glukózu počas prvých 12 až 24 hodín pôstu. Hlavným zdrojom glukózy sa neskôr stáva glukoneogenéza, biosyntéza z nekarbohydrátových zdrojov.
Hlavnými substrátmi pre glukoneogenézu sú laktát, glycerol a aminokyseliny (s výnimkou leucínu). Tieto zlúčeniny sa najprv konvertujú na pyruvát alebo oxaloacetát, ktorý je kľúčovým metabolitom glukoneogenézy.
Glukoneogenéza je opačný proces glykolýzy. Súčasne sa pomocou špeciálnych enzýmov, ktoré katalyzujú bypassové reakcie, prekonávajú bariéry vytvorené ireverzibilnými reakciami glykolýzy (pozri obrázok 4).
Medzi inými spôsobmi metabolizmu sacharidov v pečeni treba poznamenať, že glukóza sa premieňa na iné diétne monosacharidy - fruktózu a galaktózu.
Obrázok 4. Glykolýza a glukoneogenéza v pečeni.
Enzýmy, ktoré katalyzujú ireverzibilné glykolytické reakcie: 1 - glukokináza; 2 - fosfofruktokinázu; 3 - pyruvátkináza.
Enzýmy, ktoré katalyzujú bypassové reakcie glukoneogenézy: 4-pyruvátkarboxyláza; 5-fosfoenolpyruvátkarboxykinázu; 6 -fruktozo-1,6-difosfataza; 7-glukóza-6-fosfatáza.
31.3. Úloha pečene v metabolizme lipidov.
Hepatocyty obsahujú takmer všetky enzýmy podieľajúce sa na metabolizme lipidov. Preto parenchymálne bunky pečene do značnej miery kontrolujú pomer medzi spotrebou a syntézou lipidov v tele. Katabolizmus lipidov v pečeňových bunkách sa vyskytuje hlavne v mitochondriách a lyzozómoch, biosyntéze v cytosóle a endoplazmatickom retikule. Kľúčovým metabolitom metabolizmu lipidov v pečeni je acetyl-CoA, ktorého hlavné spôsoby tvorby a použitia sú znázornené na obr.
Obrázok 5. Tvorba a použitie acetyl-CoA v pečeni.
31.3.1. Metabolizmus mastných kyselín v pečeni. Dietetické tuky vo forme chylomikrónov vstupujú do pečene cez systém pečene. Pri pôsobení lipoproteínovej lipázy, ktorá sa nachádza v endoteli kapilár, sa rozkladajú na mastné kyseliny a glycerol. Mastné kyseliny, ktoré prenikajú do hepatocytov, môžu podstúpiť oxidáciu, modifikáciu (skrátenie alebo predĺženie uhlíkového reťazca, tvorbu dvojitých väzieb) a použiť na syntézu endogénnych triacylglycerolov a fosfolipidov.
31.3.2. Syntéza ketónových telies. Keď β-oxidácia mastných kyselín v mitochondriách pečene, vzniká acetyl-CoA, ktorý podlieha ďalšej oxidácii v Krebsovom cykle. Ak je v pečeňových bunkách nedostatok oxaloacetátu (napríklad počas pôstu, diabetes mellitus), potom acetylové skupiny kondenzujú na ketónové telieska (acetoacetát, β-hydroxybutyrát, acetón). Tieto látky môžu slúžiť ako energetické substráty v iných tkanivách tela (kostrový sval, myokard, obličky, s dlhodobým hladovaním - mozog). Pečeň nevyužíva telieska ketónov. S nadbytkom ketónových teliesok v krvi sa vyvíja metabolická acidóza. Schéma tvorby ketónových telies je znázornená na obr.
Obrázok 6. Syntéza ketónových teliesok v mitochondriách pečene.
31.3.3. Vzdelávanie a spôsoby použitia kyseliny fosfatidovej. Bežným prekurzorom triacylglycerolov a fosfolipidov v pečeni je kyselina fosfatidová. Je syntetizovaný z glycerol-3-fosfátu a dvoch acyl-CoA-aktívnych foriem mastných kyselín (obrázok 7). Glycerol-3-fosfát môže byť vytvorený buď z dioxyacetón fosfátu (metabolit glykolýzy) alebo z voľného glycerolu (produkt lipolýzy).
Obrázok 7. Tvorba kyseliny fosfatidovej (schéma).
Na syntézu fosfolipidov (fosfatidylcholínu) z kyseliny fosfatidovej je potrebné dodávať potravinám dostatočné množstvo lipotropných faktorov (látok, ktoré zabraňujú vzniku tukovej degenerácie pečene). Tieto faktory zahŕňajú cholín, metionín, vitamín B12, kyselinu listovú a niektoré ďalšie látky. Fosfolipidy sú zahrnuté v lipoproteínových komplexoch a podieľajú sa na transporte lipidov syntetizovaných v hepatocytoch do iných tkanív a orgánov. Nedostatok lipotropných faktorov (so zneužívaním tukových potravín, chronickým alkoholizmom, diabetom) prispieva k tomu, že kyselina fosfatidová sa používa na syntézu triacylglycerolov (nerozpustných vo vode). Porušenie tvorby lipoproteínov vedie k tomu, že prebytok TAG sa akumuluje v pečeňových bunkách (tuková degenerácia) a funkcia tohto orgánu je narušená. Spôsoby použitia kyseliny fosfatidovej v hepatocytoch a úloha lipotropných faktorov sú znázornené na obr.
Obrázok 8. Použitie kyseliny fosfatidovej na syntézu triacylglycerolov a fosfolipidov. Lipotropné faktory sú označené *.
31.3.4. Tvorba cholesterolu. Pečeň je hlavným miestom syntézy endogénneho cholesterolu. Táto zlúčenina je nevyhnutná pre konštrukciu bunkových membrán, je prekurzorom žlčových kyselín, steroidných hormónov, vitamínu D3. Prvé dve reakcie syntézy cholesterolu sa podobajú syntéze ketónových teliesok, ale pokračujú v cytoplazme hepatocytov. Kľúčový enzým pri syntéze cholesterolu, β-hydroxy-β-metylglutaryl-CoA reduktáza (HMG-CoA reduktáza), je inhibovaný nadbytkom cholesterolu a žlčových kyselín na základe negatívnej spätnej väzby (obrázok 9).
Obrázok 9. Syntéza cholesterolu v pečeni a jej regulácia.
31.3.5. Tvorba lipoproteínov. Lipoproteíny - komplexy proteín-lipid, ktoré zahŕňajú fosfolipidy, triacylglyceroly, cholesterol a jeho estery, ako aj proteíny (apoproteíny). Lipoproteíny transportujú vo vode nerozpustné lipidy do tkanív. Dve skupiny lipoproteínov sa tvoria v hepatocytoch - lipoproteínoch s vysokou hustotou (HDL) a lipoproteínoch s veľmi nízkou hustotou (VLDL).
31.4. Úloha pečene v metabolizme proteínov.
Pečeň je telo, ktoré reguluje príjem dusíkatých látok v tele a ich vylučovanie. V periférnych tkanivách sa neustále vyskytujú reakcie biosyntézy s použitím voľných aminokyselín alebo sa uvoľňujú do krvi počas rozpadu tkanivových tkanív. Napriek tomu zostáva hladina proteínov a voľných aminokyselín v krvnej plazme konštantná. Je to spôsobené tým, že pečeňové bunky majú unikátny súbor enzýmov, ktoré katalyzujú špecifické reakcie metabolizmu proteínov.
31.4.1. Spôsoby použitia aminokyselín v pečeni. Po požití proteínových potravín vstupuje veľké množstvo aminokyselín do pečeňových buniek cez portálnu žilu. Tieto zlúčeniny môžu prejsť radom transformácií v pečeni pred vstupom do všeobecného obehu. Tieto reakcie zahŕňajú (obrázok 10):
a) použitie aminokyselín na syntézu proteínov;
b) transaminácia - cesta syntézy vymeniteľných aminokyselín; tiež spája výmenu aminokyselín s glukoneogenézou a všeobecnou cestou katabolizmu;
c) deaminácia - tvorba a-keto kyselín a amoniaku;
d) syntéza močoviny - spôsob neutralizácie amoniaku (pozri schému v časti "Výmena proteínov");
e) syntézu neproteínových látok obsahujúcich dusík (cholín, kreatín, nikotínamid, nukleotidy atď.).
Obrázok 10. Metabolizmus aminokyselín v pečeni (schéma).
31.4.2. Biosyntéza proteínov. Mnohé plazmatické proteíny sa syntetizujú v pečeňových bunkách: albumín (približne 12 g denne), väčšina a- a β-globulínov, vrátane transportných proteínov (feritín, ceruloplazmín, transkortín, proteín viažuci retinol atď.). V pečeni sa tiež syntetizuje mnoho faktorov zrážania krvi (fibrinogén, protrombín, prokonvertín, proaccelerín atď.).
31.5. Neutralizačná funkcia pečene.
Nepolárne zlúčeniny rôzneho pôvodu, vrátane endogénnych látok, liečiv a jedov, sú neutralizované v pečeni. Proces neutralizácie látok zahŕňa dve fázy (fázy):
1) fázová modifikácia - zahŕňa reakciu oxidácie, redukcie, hydrolýzy; pre rad zlúčenín je voliteľné;
2) fázová konjugácia - zahŕňa reakciu interakcií látok s kyselinou glukurónovou a kyselinou sírovou, glycínom, glutamátom, taurínom a ďalšími zlúčeninami.
Podrobnejšie sa neutralizačné reakcie budú diskutovať v časti "Biotransformácia xenobiotík".
31.6. Biliárna tvorba pečene.
Žlč je tekuté tajomstvo žltohnedej farby, vylučované pečeňovými bunkami (500-700 ml denne). Zloženie žlče zahŕňa: žlčové kyseliny, cholesterol a jeho estery, žlčové pigmenty, fosfolipidy, proteíny, minerálne látky (Na +, K +, Ca2 +, Сl -) a vodu.
31.6.1. Žlčové kyseliny. V hepatocytoch vznikajú produkty metabolizmu cholesterolu. Existujú primárne (cholové, chenodeoxycholové) a sekundárne (deoxycholické, lithocholické) žlčové kyseliny. Žlč obsahuje hlavne žlčové kyseliny konjugované s glycínom alebo taurínom (napríklad glykochol, kyselina, kyselina taurocholová atď.).
Žlčové kyseliny sa priamo podieľajú na trávení tukov v črevách:
- majú emulgačný účinok na jedlé tuky;
- aktivovať pankreatickú lipázu;
- podporujú absorpciu mastných kyselín a vitamínov rozpustných v tukoch;
- stimulujú črevnú peristaltiku.
Pri poruchách odtoku žlčových kyselín sa dostávajú do krvi a moču.
31.6.2. Cholesterol. Prebytok cholesterolu sa vylučuje žlčou. Cholesterol a jeho estery sú v žlči prítomné ako komplexy so žlčovými kyselinami (komplexy cholínu). Pomer žlčových kyselín k cholesterolu (pomer cholátu) by nemal byť menší ako 15. Inak sa vo vode nerozpustný cholesterol vyzráža a ukladá sa vo forme žlčníkových kameňov (ochorenie žlčových kameňov).
31.6.3. Žlčové pigmenty. Konjugovaný bilirubin (mono- a diglukuronid bilirubin) prevláda medzi pigmentmi v žlči. Vzniká v pečeňových bunkách ako výsledok interakcie voľného bilirubínu s kyselinou UDP-glukurónovou. To znižuje toxicitu bilirubínu a zvyšuje jeho rozpustnosť vo vode; ďalší konjugovaný bilirubín je vylučovaný do žlče. Ak dôjde k porušeniu odtoku žlče (obštrukčná žltačka), obsah priameho bilirubínu v krvi sa výrazne zvýši, v moči sa zistí bilirubín a obsah stolice a moču sa zníži. Pre diferenciálnu diagnostiku žltačky pozri "Výmena komplexných proteínov".
31.6.4. Enzýmy. Z enzýmov nachádzajúcich sa v žlči treba najskôr zaznamenať alkalickú fosfatázu. Jedná sa o vylučovací enzým syntetizovaný v pečeni. Pri porušení odtoku žlče sa zvyšuje aktivita alkalickej fosfatázy v krvi.