Печень действительно выполняет важную барьерную функцию в организме человека, поскольку она очищает кровь от токсинов и вредных веществ. Благодаря своей способности синтезировать гликоген, печень также регулирует уровень сахара в крови, обеспечивая организм необходимой энергией.
Таким образом, печень играет ключевую роль как в метаболических процессах, так и в защите организма, что подчеркивает ее важность для поддержания здоровья и нормального функционирования. Поддержание здоровья печени является необходимым условием для общего благополучия организма.
- Печень играет ключевую роль в метаболизме углеводов, синтезируя гликоген.
- Гликоген служит запасом энергии, обеспечивая организм в периоды необходимости.
- Барьерная функция печени включает фильтрацию токсинов и вредных веществ из крови.
- Орган способствует поддержанию гомеостаза, регулируя уровень глюкозы в крови.
- Печень активирует и метаболизирует некоторые лекарства и пищевые вещества.
Печень человека
Печень (латинское название hepar) — это не парный орган и важный элемент пищеварительной системы у человека. Она ответственно производит множество белков для крови, активно участвует в обмене различных биологически активных веществ, включая лекарства и ксенобиотики, а также служит хранилищем для гликогена, витаминов и железа. Расположена в правой части брюшной полости, печень является самой крупной железой, вес которой у здорового взрослого человека достигает примерно 1,5 кг.
Орган занимает надчревье и имеет неправильную куполообразную форму, располагаясь в правом подреберье, а левый сегмент занимает часть левого подреберья. Верхняя выпуклая поверхность печени примыкает к диафрагме, в то время как её нижняя, или висцеральная, сторона соприкасается с другими органами брюшной полости. Здесь же находится желчный пузырь, расположенный впереди в правом продольном углублении, известном как ямка желчного пузыря.
Снизу на печени заметно удержание её в заданной позиции, что обеспечивается слиянием печени с диафрагмой и нижней полой веной, а также с помощью брюшины, сосудистой сети и связок. Кроме того, давление брюшного пресса также помогает удерживать печень на месте.
Печень покрыта соединительнотканной капсулой (тонкой фиброзной оболочкой), которая состоит из сети коллагеновых тяжей с эластическими волокнами и отделяет паренхиму печени от серозной оболочки. Эта оболочка врастает в паренхиму, окружает сосуды, жёлчные протоки и нервы .
Вместе с воротной веной и печеночной артерией, данная оболочка (фиброзная капсула портального тракта) входит в ворота печени и утолщается в этой области. Эта оболочка, портал и внутреннее соединение формируют строму печени.
Строма печени состоит из ретикулярных волокон и занимает примерно 4% её объема у взрослых и до 6% у детей. Она разделяет паренхиму на структурно-функциональные единицы, представляющиие собой печеночные дольки шестигранной формы. Размер одной дольки колеблется от 0,5 до 2 мм, а общее их количество составляет примерно 500 тысяч. Клетки паренхимы, называемые гепатоцитами, образуют трабекулы, где одна сторона направлена к капиллярам воротной системы, а другая — к желчным протокам. Таким образом, желчь, вырабатываемая гепатоцитами, собирается в желчные протоки печени: сначала в междольковые, затем в сегментарные и долевые, и, наконец, попадает в общий желчный проток, из которого сливается в двенадцатиперстную кишку или в желчный пузырь.
Печень начинает развиваться на 3-й неделе внутриутробного развития из выроста двенадцатиперстной кишки в правую половину брюшной полости. Печень у эмбрионов участвует в кроветворении , служит важным источником эритроцитов.
Печень действительно играет ключевую роль в поддержании барьерной функции организма, и одним из её основных процессов является синтез гликогена. Гликоген, являющийся запасной формой углеводов, аккумулируется в печени и мышцах, что обеспечивает быстроту реакции организма на изменяющиеся энергетические потребности. Когда уровень сахара в крови снижается, печень высвобождает гликоген, превращая его обратно в глюкозу, что позволяет поддерживать гомеостаз и энергетический баланс.
Кроме того, печень активно участвует в детоксикации организма, фильтруя токсины и вредные вещества. Благодаря барьерной функции, печень ограничивает проникновение потенциально опасных соединений в системный кровоток. В процессе метаболизма гликогена она также способствует уменьшению уровня свободных жирных кислот и контролю за обменом липидов, что прямо влияет на здоровье сердечно-сосудистой системы.
Таким образом, синтез гликогена в печени не только управляет энергетическими запасами организма, но и поддерживает его защитные функции. Печень, выполняя барьерную функцию, становится важной частью механизма, который обеспечивает поддержание стабильного внутреннего состояния, что критично для нормального функционирования всего организма. Без эффективной работы печени и её способности синтезировать гликоген, нарушались бы процессы обмена веществ и могли бы возникать различные заболевания.
Схематическое строение и границы печени
Печень делится на правую и левую доли (при взгляде сверху, с диафрагмальной стороны), отделенные серповидной связкой, которая соединяет брюшину от верхней части печени к диафрагме. На висцеральной поверхности выделяются четыре доли (правую, левую, квадратную и хвостатую), образованные двумя продольными и одной поперечной бороздой.
Правое продольное углубление спереди (ямка желчного пузыря) образовано сзади бороздой нижней полой вены.
Левое продольное углубление сзади формируется фиброзным тяжем или венозной связкой, а спереди отделяется круглой связкой печени, что является заросшей пупочной веной.
Верхняя граница печени идёт по уровню диафрагмы, идёт дугообразно из десятого межреберья (правого), от точки его пересечения со средней правой подмышечной линией до левого пятого межреберья, до пересечения с левой среднеключичной линией, где встречаются верхняя и нижняя границы печени слева.
Нижняя граница печени справа идёт по нижнему краю рёберной дуги, пересекает срединную линию тела между пупком и мечевидным отростком грудины посередине.
Передний край печени острый, тогда как задний имеет округлую форму.
Определение границ печени имеет значение для физикального осмотра, применяемого методами, разработанными В. П. Образцовым и Н. Д. Стражеско, включая пальпацию и перкуторные границы по методике М. Г. Курлова.
Основные функции печени
Печень выполняет множество функций, принимает участие в пищеварении, обмене веществ, кровообращении. Печень осуществляет специфические ферментативные и экскреторные функции. Это обусловлено тесной связью печени с другими внутренними органами и кровью, её анатомическим положением, особенностями строения, кровоснабжения и лимфообращения.
К основным функциям печени относятся: секреция, метаболизм, барьерная функция, хранение, экскреция и поддержание гомеостаза.
Секреторная функция печени
Печень синтезирует и выделяет жёлчь, которая эмульгирует жиры пищи, что необходимо для правильного протекания процессов пищеварения. Выработка жёлчи является одним из путей удаления из плазмы крови различных веществ, преобразуемых в печени, например холестерина (холестерола). Образование и выделение жёлчи в качестве этапа метаболизма билирубина является важнейшим звеном в метаболизме билирубина.
Метаболическая функция печени
Печень синтезирует многочисленные белки крови, включая белки системы свёртывания крови . В печени происходят синтез и накопление гликогена. Печень регулирует белковый, липидный , углеводный обмены, обмен аминокислот, жирорастворимых витаминов, гормонов , биогенных аминов, микроэлементов. Принимает участие в водном обмене. Характерен суточный ритм работы печени с преобладанием синтеза гликогена в ночное время, продукции жёлчи – в дневное время.
Депонирующая функция печени
В печени происходит накопление углеводов, белков, жиров, гормонов, витаминов и минеральных веществ. Печень депонирует кровь, так же как и селезёнка . Печень человека способна депонировать до 60 % объёма системного кровотока . За 1 минуту через печень человека протекает около 1,5 л крови.
Барьерная функция печени
Печень выполняет функцию детоксикации или инактивации различных ксенобиотиков, включая медикаменты, а также продуктов распада эндогенных белков, таких как мочевина, углеводы и других метаболитов. Печеночные макрофаги, известные как клетки Купфера, считают биологическим фильтром печени. Она трансформирует токсичные липофильные вещества в водорастворимые формы, теряя биологическую активность, и выводит их. Одним из ключевых способов биотрансформации является конъюгация с серной и глюкуроновой кислотами.
Экскреторная (выделительная) функция печени
Печень взрослого человека экскретирует продукты распада гемоглобина и накапливает железо, связанное с белком ферритином , которое используется для синтеза гемоглобина. Печень выделяет продукты биотрансформации различных биологически активных веществ как экзогенного, так и эндогенного происхождения.
Гомеостатическая функция печени
Печень обеспечивает гомеостаз организма человека, участвует в регуляции всех видов обмена веществ, поддержании антигенного гомеостаза.
Гомеостатическая функция печени
Печень занимает центральное место в обмене веществ организма. Это центральная лаборатория организма.
Печень выполняет следующие биохимические функции:
- регуляторно-гомеостатическая.
- мочевинообразующая.
- жёлчеобразующая и экскреционная.
- обезвреживающая.
РЕГУЛЯТОРНО-ГОМЕОСТАТИЧЕСКАЯ ФУНКЦИЯ
Регулирование углеводного обмена.
Печень поглощает из воротной вены в основном глюкозу, галактозу и фруктозу. В печени происходят процессы углеводного обмена: биосинтез и распад гликогена, глюконеогенез, гликолиз и пентозофосфатный путь; активно проходит обмен фруктозы и галактозы, а также биосинтез гетерополисахаридов. Глюкоза проникает в гепатоциты по градиенту концентрации.
Активность регулирующих ферментов гликолиза и гликогенолиза повышается под влиянием инсулина (за счёт увеличения их синтеза). Однако печень по шкале инсулинзависимости занимает промежуточное положение. Тиреоидные гормоны также активируют синтез этих ферментов.
Печень является одним из органов, который поддерживает постоянный уровень глюкозы в крови.
Глюкоза, вырабатываемая печенью в процессе гликогенолиза и глюконеогенеза, попадает в кровоток и используется всеми клетками организма, а при избытке её из кишечника накапливается в виде гликогена.
Фруктоза, поступающая в печень, может подвергаться фосфорилированию в 6-й позиции до фруктозо-6-фосфата с помощью гексокиназы. Однако в печени существуют и другие метаболические пути.
3-ФГА и ДГАФ могут использоваться в глюконеогенезе, а могут включаться в гликолиз с образованием ПВК.
Активность фруктокиназы не зависит ни от инсулина, ни от состояния голода, в отличие от глюко- и гексокиназ. Поэтому у пациентов с сахарным диабетом фруктоза поглощается на нормальном уровне и может быть рекомендована в рацион вместо глюкозы. Недостаток фруктокиназы в печени может вести к идиопатической фруктозурии (состоянию накопления фруктозы).
Если отсутствует фруктозо-1-фосфатальдолаза, то развивается наследственная непереносимость к фруктозе (накапливается фруктозо-1-фосфат, а он ингибирует фосфорилазу печени, в результате не расщепляется гликоген до глюкозы). Т.о. возникает гипогликемия.
АТФ сорбитол ДГ
фруктокиназа НАДФН+Н + сорбитол ФФК-1 АТФ (ключевой фермент)
ф р-дифосфатальдолаза триокиназа
В метаболизме фруктозы принимает участие фермент сорбитол ДГ, который специфичен только для клеток печени.
с орбитол фруктоза
В клетках стенок артерий, клетках Шванна, эритроцитах, хрусталике и сетчатке, а В семенниках присутствует фермент альдозоредуктаза (зависимый от НАДФН), который преобразует глюкозу в сорбитол.
г люкоза сорбитол
Скорость диффузии сорбитола из клеток невелика.
У больных сахарным диабетом сорбитол накапливается в сетчатке и хрусталике глаза, клетках клубочков почек, в шванновских клетках, в эндотелии. Сорбитол в высоких концентрациях токсичен для клеток. Его накопление в нейронах приводит к увеличению осмотического давления, набуханию клеток и отёку тканей. Помутнение хрусталика может развиваться в результате вызванного накоплением сорбитола набухания хрусталика и нарушения упорядоченной структуры кристаллинов. А клетки печени активно превращают сорбитол во фруктозу.
ГЛЮКОЗА гликолиз идёт на синтез гликогена
Обратимость эпимеразной реакции (3) важна для синтеза галактозильных остатков в гликолипидах и гликопротеинах. Кроме того, галактоза необходима для синтеза лактозы в молочных железах. В период лактации галактоза не является незаменимым компонентом пищи, т.к. может синтезироваться из глюкозы. Наследственный дефект любого из трёх ферментов приводит к галактоземии.
В печени активно образуется глюкуроновая кислота. Она участвует в детоксикационной функции печени. Глюкуроновая кислота с ксенобиотиками и с токсическими веществами образует глюкурониды. Образование глюкуроновой кислоты идёт из глюкозы:
Киназа изомераза трансфераза
глюкоза гл-6-фосфат гл-1-фосфат
АТФ АДФ УТФ 2Фн
У ДФ-глюкоза УДФ-глюку- глюкуронат-1- глюкуро-
роновая фосфат новая
Рис. 3. Схема синтеза глюкуроновой кислоты
Помимо этого, глюкуроновая кислота входит в состав гиалуроновой кислоты, хондроитинсульфата и гепарина.
Регуляция обмена липидов
Клетки печени участвуют в таких процессах липидного обмена, как синтез жирных кислот, триглицеридов, фосфолипидов, холестерина и его эфиров, а также липолиз триглицеридов и окисление жирных кислот. Печень производит кетоновые тела, которые служат источником энергии для других тканей, таких как сердце, мышцы, корковый слой почек и головной мозг, но сама печень не использует кетоновые тела как источник энергии.
В печени образуется холестерина больше, чем поступает с пищей: с пищей потребляется 0,3-0,5 г. ХС ежесуточно, а в печени образуется в сутки до 2-4 гр. ХС.
Небольшая часть свободного ХС и его эфиров поступает в кровь. В норме отношение содержания эфиров ХС и свободного ХС равно 0,5 – 0,7. При паренхиматозных поражениях печени синтетическая активность её клеток ослаблена, в связи с чем концентрация ХС и ЭХС в плазме крови снижается. В этом случае коэффициент ЭХС/своб. ХС понижается до 0,3 – 0,4, причём прогрессирующее его снижение является неблагоприятным прогностическим признаком.
Печень выполняет важную роль в поддержании гомеостаза холестерина,:
1) в печени находится ферментативная система, ответственная за синтез холестерина;
2) в печени формируются ЛПОНП, в составе которых имеется ХС;
3) кроме того, происходит образование ЛПВП и синтез α и β ЛХАТ, которые катализируют реакцию этерификации холестерина в крови на поверхности ЛПВП с фосфолипидами, входящими в их состав, приводя к образованию эфиров холестерина;
4) в мембранах эпителиальных клеток печени встроены различные рецепторы, обеспечивающие улавливание из кровотока ХС в составе “ремнантных” ХМ, ЛПОНП, ЛППП, ЛПНП, ЛПВП и модифицированных ЛП.
80% ХС в печени окисляется в жёлчные кислоты. ХС, трансформированный в жёлчные кислоты, и свободный ХС секретируется в жёлчь и включается в цикл энтерогепатической циркуляции. Ежесуточно из организма удаляется 1 гр. ХС.
Повышение концентрации ХС в крови происходит при заболеваниях печени, сопровождающихся внутри и внепеченочным холестазом, а также при различных поражениях паренхимы печени.
Когда желчь пересыщена холестерином, образуется аномальная желчь. Избыток холестерина выпадает в кристаллы.
Перенасыщение жёлчи ХС возможно и при условии ↑ синтеза ХС и при ↓ процесса образования солей желчных кислот.
Клинический аспект: хенодезоксихолевая кислота является ингибитором ГМГ-КоА-редуктазы (регуляторный фермент синтеза ХС). Это позволяет использовать эту кислоту в качестве лекарственного препарата при желчнокаменной болезни.
В клинической биохимии используется термин литогенность, который определяет соотношение фактической концентрации холестерина к максимально возможной.
1) если значение меньше 1, тогда желчь сохраняет стабильную мицеллярную форму.
2) если = 1 – жёлчь насыщена и представлена в виде жидкокристаллической мицеллярной формы.
3) если значение превышает 1 – это свидетельствует о неустойчивой перенасыщенной мицеллярной форме.
Ферментативные реакции синтеза ТАГ в печени и жировой ткани сходны.
В печени синтезируются транспортные формы липидов (насцентные хиломикроны, ЛПОНП, ЛВП), а также происходит распад ремнантных ХМ, ЛПОНП, ЛВП.
Печень участвует в поддержании постоянного уровня жирных кислот в крови, если их количество увеличивается, то печень поглощает их и превращает в ТАГ, ФЛ, ЭХС, которые входят в состав ЛПОНП.
Снижение образования ЛПОНП и уменьшение биосинтеза фосфолипидов приводит к увеличению синтеза триглицеридов и их накоплению в гепатоцитах, что вызывает жировую дегенерацию печени.
Только в печени происходит синтез жёлчных кислот из ХС, которые затем секретируются в состав жёлчи.
Жёлчегенез – главный путь избавления организма от избытка ХС.
Регулирование обмена белков и аминокислот
Печень занимает ключевую позицию в метаболизме белков, выполняя следующие функции:
1) синтез специфических белков плазмы
Все альбумины плазмы, 75 – 90% — α-глобулинов и 50% β-глобулинов синтезируются гепатоцитами. За сутки в печени образуется примерно 12 г альбуминов.
Она является единственным органом, где осуществляется синтез белков плазмы крови, необходимых для гемостаза: протромбин, фибриноген I, проконвертин и проакцелерин.
Печень синтезирует группу транспортных белков: ферритин, церулоплазмин, транскортин, гаптоглобин и другие белки, участвующие в транспорте различных соединений, белки, входящие в состав липопротеидов различных классов.
Белковый обмен в печени настолько интенсивный, что печень за сутки обновляет 9% собственных белков и около четверти всех альбуминов плазмы. Особенностью обмена белков в печени является то, что скорость синтеза некоторых белков в печени избирательно стимулируется действием глюкокортикоидов (кортизола), в то время как в периферических тканях усиливаются процессы катаболизма и протеолиза белков.
2) синтез специфических белков печёночных клеток (например, органоспецифические ферменты: урокиназа, аргиназа, фруктозо-1-фосфатальдолаза, сорбитол ДГ).
В течение суток в человеческом организме образуется примерно 80-100 граммов белка, при этом около половины этого объема синтезируется в печени.
В гепатоцитах синтезируется лабильный резервный белок, который может расходоваться по мере необходимости для снабжения аминокислотами других органов и тканей при белковом голодании.
Печень занимает центральное место в обмене аминокислот в связи с тем, что здесь интенсивно протекают процессы трансаминирования, дезаминирования, непрямого дезаминирования, декарбоксилирования и окисления.
Печень обеспечивает другие органы и ткани сбалансированным набором аминокислот.
В печени активно протекают процессы синтеза небелковых азотистых веществ, таких как креатин, глутатион, никотиновая кислота, пурины, пиримидины и порфирины, а также окисление аминокислот с образованием аммиака.
Потери белка в печени составляют ~ 20%, в то время как в других органах не более 4%.
Роль печени в обмене витаминов
Это включает процессы накопления, в первую очередь жирорастворимых витаминов, синтез некоторых витаминов (например, никотиновой кислоты) и коферментов, а также превращение кальциферолов в 25-гидрокальциферолы.
Роль печени в водно-минеральном обмене
Печень задерживает ионы Na + , K + , Cl — , Ca 2+ и воду и выделяет их в кровь. Кроме того, печень депонирует микроэлементы (железо, медь, цинк, свинец) и участвует в их распределении по другим тканям с помощью транспортных белков.
6. Участие печени в обмене азотистых оснований и нуклеиновых кислот проявляется в синтезе их из простых соединений и окислении до мочевой кислоты. Азотистые основания используются другими органами для синтеза нуклеозидов, нуклеотидов, нуклеиновых кислот, а мочевая кислота выделяется как конечный продукт обмена.
Функция мочевинообразования (урогенез)
Печень – единственный орган, имеющий все ферменты цикла образования мочевины из аммиака. Аммиак, образующийся в других тканях, в печени превращается в индифферентный продукт – мочевину, которая выделяется в кровь.
Функции желчеобразования и экскреции
Печень вырабатывает желчь – специализированную жидкость, которая выделяется в тонкий кишечник. Только в печени создаются желчные кислоты и их конъюгаты, используемые для переваривания и всасывания жиров в кишечнике.
В жёлчь входят: жёлчные кислоты, белки (альбумины, глобулины), холестерин и его эфиры, минеральные вещества (Ca, Na, K, Cu, Zn, Pb, Cl), вода, продукты пигментного обмена (билирубиндиглюкуронид), неактивные продукты обмена гормонов и витаминов.
В сутки у человека образуется 500-700 мл жёлчи (~10 мл на кг массы тела).
Процесс образования желчи осуществляется непрерывно. Существует различие между печёночной и пузырной желчью, первая содержит ФЛ, ХС и желчные кислоты в соотношении 2,5:1:12,5.
Во время отсутствия пищеварительных процессов печёночная желчь накапливается в желчном пузыре, где она становится более концентрированной за счёт всасывания воды и электролитов. Концентрация компонентов в желчи из пузыря может превышать таковую в печёночной в 5-10 раз.
Жёлчные кислоты поддерживают и обеспечивают коллоидное состояние жёлчи.
В нормальных условиях большинство желчных кислот не синтезируются заново, а реабсорбируются из кишечника и возвращаются в печень посредством энтерогепатической циркуляции. Основная часть всосанных желчных кислот (около 95%) попадает в печень через воротовую вену. Примерно 2% желчных кислот поступает в лимфатическую систему и затем в верхнюю полую вену, распространяясь по кровотоку. В печени желчные кислоты возвращаются через печёночную артерию, и при одном прохождении крови через этот орган извлекается до 90-95% желчных кислот.
3-5% жёлчных кислот выводятся из организма в составе каловых масс (это литохолевая – вторичная жёлчная кислота).
Концентрация жёлчных кислот может возрастать в сыворотке крови при уменьшении их экскреции, нарушении их элименирования гепатоцитами, а также при нарушении кровообращения. Следовательно, повышение концентрации жёлчных кислот может быть следствием гепатоцеллюлярной патологии. При остром гепатите концентрация жёлчных кислот ↑ в 25-30 раз. При хроническом гепатите, концентрация жёлчных кислот не всегда достигает чёткого патологического уровня. Повышение в крови содержания жёлчных кислот также является ранним симптомом холестаза.