Лабораторная оценка функции печени: пособие для ординаторов

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Кафедра клинической лабораторной диагностики
Чернов А.Н., Белова М.А., Копылов Ю.Н.
ЛАБОРАТОРНАЯ ОЦЕНКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО
СОСТОЯНИЯ ПЕЧЕНИ
Учебно-методическое пособие для ординаторов
2
Среди внутренних органов печень занимает особое положение: она обеспечивает метаболический гомеостаз организма. По клеточному составу печень, как и другие органы, гетерогенный орган. 65% клеток печени составляют гепатоциты (паренхиматозные клетки). 35% клеток печени приходится на непаренхиматозные клетки. Среди них особый интерес представляют клетки печеночных синусоидов, такие как эндотелиальные клетки синусоидов, звездчатые клетки Ито и купферовские клетки. Последние представляют собой
важную часть системы мононуклеарных фагоцитов (СМФ) и, поэтому, выполняют чрезвычайно важную
функцию во многих процессах. Они, в частности, вырабатывают цитокины, которые действуют паракринно на
другие клетки печени.
Среди непаренхиматозных клеток печени большое место занимают эндотелиальные (несинусоидные)
клетки кровеносных сосудов (до 15% от общего количества клеток) и соединительнотканные, в частности,
жировые (до 8%).
Печень характеризуется необычайно высокой степенью васкуляризации и, следовательно, большим
объемом кровотока, который составляет около 1500 мл/мин. Такой кровоток печени обеспечивает ее высокую
метаболическую активность и, в частности, потребление большого количества кислорода (до 20,4% от общего
потребления кислорода в состоянии покоя).
Паренхиматозные клетки печени, занимающие до 72% объема органа, довольно быстро обновляются:
средняя продолжительность жизни гепатоцитов составляет около 150 дней. Эти клетки выполняют следующие метаболические функции: белковообразовательную, энергетическую, обезвреживающую.
При повреждениях печеночных клеток указанные функции печени нарушаются не в одинаковой степени. Это связано с тем, что различные метаболические функции выполняются, во-первых, различными клеточными структурами и, во-вторых, различными гепатоцитами печеночных балок. Так, гепатоциты центролобулярного сегмента печеночной балки преимущественно выполняют обезвреживающую, а расположенные к переферии долек (околопортальная зона), преимущественно белковосинтетическую функцию. Особо чувствительными к действию повреждающих гепатоциты факторов являются белковообразовательная и обезвреживающая функция и в меньшей степени энергетическая.
Повреждение гепатоцитов с нарушениями их функций могут быть обусловлены различными патогенными факторами, такими, как инфекционными (в т.ч. вирусными и грибковыми), токсическими (в т.ч. лекарственными), циркуляторными (как ишемией, так и полнокровием, особенно венозным), холестатическими,
аутоиммунными и другими.
1.
Белковообразовательная функция печени и ее биохимическая диагностика
В гепатоцитах синтезируются многочисленные соединения, играющие важную роль в жизнедеятельности организма.
Наиболее важным продуктом биосинтетической деятельности печеночных клеток являются различные
белки. В печени синтезируется два вида белков:
а) белки, необходимые для жизнедеятельности самих клеток (ферменты, структурные, транспортные,
рецепторные и т.д.).
3
б) белки, которые экспортируются из гепатоцитов в плазму крови, где они и выполняют свои функции
(плазменные белки, белки на экспорт).
Биосинтез белков в клетках представляет собой чрезвычайно сложный биохимический процесс, протекающий с затратой большого количества энергии. Поэтому любые состояния, нарушающие в печени окислительно-восстановительные и энергетические процессы, в первую очередь вызывают расстройства биосинтеза
белков. Это прежде всего гипоксия различного генеза, некоторые гиповитаминозы, токсические воздействия
на кроветворение, кровообращение и систему дыхания.
Кроме того в биосинтезе белков в клетках, в том числе и печеночных, принимают участие практически
все клеточные структуры (ядро, митохондрии, аппарат Гольджи, эндоплазматический ретикулум, цитоплазма,
рибосомы).
В печеночных клетках преобладает синтез экспортируемых в плазму белков. Печень синтезирует в
кровь большое количество различных в функциональном отношении белков (см. раздел "Клиническая биохимия крови"). В количественном отношении преобладает продукция главного белка плазмы крови альбумина.
Этот белок плазмы синтезируется исключительно в гепатоцитах. За сутки у взрослого человека синтезируется
20-25г альбумина. Его период полураспада, т.е. время, в пределах которого достигается половина его концентрации, равна 19-20 дням. Концентрация в плазме крови колеблется у взрослых людей от 35 до 54 г/л.
От большинства плазменных белков альбумин отличается довольно низкой молекулярной массой
(66241 Д), небольшими размерами свернутой в глобулу молекулы (3 х 15нм), имеющей форму элипсоида вращения. Альбумин обладает высокой гидрофильностью и большим отрицательным зарядом благодаря преобладанию в его составе кислых дикарбоновых аминокислот (глутамата и аспартата). Благодаря этим особенностям размеров, формы и физико-химических свойств растворы альбумина даже в больших концентрациях обладают довольно низкой вязкостью, что обеспечивает реологические свойства крови в необходимом диапозоне.
Благодаря большой величине гидрофильности и отрицательного заряда альбумин связывает и удерживает в кровеносном русле большое количество воды и ионов Na+. Способность альбумина плазмы крови связывать и удерживать в кровеносном русле воду обуслвливает его онкотическое действие. На долю альбумина
приходится до 80% онкотического давления плазмы. Таким образом альбумин является важнейшим фактором,
определяющим объем циркулирующей плазмы.
Изоэлектрическая точка (ИЭТ) альбумина равна 4,6. При физиологическом значении рН плазмы (7,4)
альбумин представляет собой полианион: на его поверхности при рН 7,4 находится 18 отрицательно заряженных центров, хотя в целом величина отрицательного заряда молекулы альбумина достигает 82.
Отрицательный заряд молекулы альбумина нейтрализуется ионами Na+, связанные с альбумином кулоновскими силами ионы Na+ , во-первых, остаются в просвете сосудов, обусловливая осмотическое давление
плазмы. Вклад альбумина в осмотический эффект плазмы составляет 75-80% от общего осмотического давления. Во-вторых, вокруг каждого удерживаемого альбумином иона Na+ образуется гидратная оболочка, что в
совокупности с высокой гидрофильностью альбумина обеспечивает должный объем воды в кровеносном русле. В целом вокруг каждой молекулы альбумина и диффузно связанных им ионов натрия образуется мощная
гидратная оболочка, т.е. образуется комплекс с большим гидродинамическим объемом. В результате гидратации молекулы альбумина даже при высокой их концентрации в растворе далеко отстоят друг от друга и при
4
движении такого раствора (плазмы, сыворотки) молекулы альбумина не соприкасаются друг с другом. Этим
объясняется низкая вязкость растворов альбумина (плазмы).
Гидратированные молекулы альбумина, заполняя при движении крови капилляры, делают их проходимыми для клеток крови (эритроцитов). Таким образом основная функция альбумина плазмы состоит в обеспечении микроциркуляции тканей, процесса, лежащего в основе нормального метаболизма и функционирования
органов и тканей.
Микроциркуляция это сопряженный процесс трансфузии крови в капиллярах с транспортом воды и
низкомолекулярных соединений через капиллярную стенку из сосудистого русла в межклеточную жидкость
тканей и обратно. Метаболическая (обменная) функция капилляров реализуется благодаря разности гидростатического и онкотического давления в артериальном и венозном концах капилляров и непроницаемости капиллярной стенки для высокомолекулярных соединений (белков) плазмы крови.
Напомним, что онкотическое давление представляет собой силу, удерживающую молекулы воды в
водном белковом растворе, отделенном полупроницаемой мембраной от раствора не содержащего белка, или
имеющего меньшую его концентрацию. Капиллярная стенка во многом соответствует полупроницаемой мембране; она отделяет плазму крови, богатую белками, от интерстициальной жидкости тканей, содержащей незначительное количество белков.
Транскапиллярный обмен обеспечивается диффузией растворенных низкомолекулярных соединений,
фильтрацией и реабсорбцией воды и пиноцитозом высокомолекулярных соединений.
Механизм обмена жидкостью между кровью и тканями впервые сформулирован Э.Г.Старлингом
(1896). Согласно классической концепции, перемещение жидкости через сосудистую стенку определяется векторным равновесием следующих сил:
1.
гидростатичного давления в артериальном устье капилляров, которое выдавливает жид-
кость в межклеточное пространство тканей. Величина этого давления в артериальном конце капилляра
около 30 мм.рт.ст. Постепенно, в результате фильтрации воды из просвета капилляра в интерстиций тканей, оно уменьшается и достигает в венозном конце 10-12 мм.рт.ст.
2.
коллоидно-осмотического или онкотического давления плазмы, обусловленного главным
образом альбумином, препятствующего переходу воды из просвета капилляра в ткань. Оно равно примерно 19-20 мм.рт.ст. и остается постоянным на всем протяжении капилляра. К онкотическому давлению добавляется около 9 мм.рт.ст. за счет эффекта Ф.Дж. Доннана: фиксация отрицательного заряженными молекулами плазменных белков избытка катионов. В сумме сила, препятствующая выходу воды из капилляров в ткани равняется 28 мм.рт.ст.;
3.
онкотического давления интерстициальной жидкости, которое в обычных условиях рав-
но 6 мм.рт.ст. и удерживает воду в интерстиции тканей;
4.
гидростатического давления интерстициальной жидкости, которое по данным А. Гайто-
на (1961) оказалось отрицательным. В нормальных условиях давление свободной жидкости в большинстве
тканей от 2 до 7 мм.рт. ст. (в среднем - 6). Точно также и онкотическое давление в тканях (кроме головного мозга) находятся на субатмосферном уровне.
Векторное взаимодействие вышеописанных сил в различных отделах обменных сосудов показано в
таблице №1.
5
Таблица. 1.
Динамика транскапиллярного обмена жидкости
(по Старлингу и Гайтону)
Действующие
силы
Капиллярное гидростатическое
давление
Присасывающее тканевое давление
Интерстициальное онкотическое
давление
Сумма:
Артериальное устье
Точка равновесия,
капилляра,
мм Hg
мм Hg
Выдавливающие
Венозный конец
капилляра,
мм Hg
30,0
17,0
10,0
5,3
5,3
5,3
6,0
6,0
6,0
41,3
28,3
21,3
Удерживающие
Онкотическое давление плазмы
28,0
28,0
28,0
Результирующая
В ткань, +13,3
В ткань, +0,3
В сосуд, -6,7
Итак, в артериальном устье капилляра вследствие преобладания выдавливающих сил происходит переход воды и растворенных в ней низкомолекулярных веществ (солей, глюкозы, аминокислот, витаминов, гормонов и т.д.) из капилляра в ткани. В венозном конце капилляра происходит возврат части воды вместе с конечными и промежуточными продуктами обмена веществ. Некоторая часть воды из тканей удаляется с лимфой.
При гипоальбуминемии снижается онкотическое давление плазмы, поэтому:
а) в артериальном конце капилляра увеличивается скорость перехода воды из кровеносного русла в
ткани;
б) в венозном конце капилляра снижается возврат воды и поступление из тканей в кровоток продуктов
метаболизма.
Следствием таких нарушений микроциркуляции являются:
1.уменьшение объема циркулирующей крови;
2.задержка воды в интерстициальном пространстве тканей и органов (отеки);
3.повышение интерстициального давления, что приводит к сдавлению кровяных и лимфатических сосудов;
4.нарушения кровообращения в органах и тканях (ишемия, циркуляторная гипоксия);
5.нарушения функционального состояния органов и тканей.
Среди других функций, выполняемых альбумином, следует выделить транспортную.
Молекулы альбумина способны присоединять и таким образом транспортировать с током крови многочисленные компоненты крови: свободные жирные кислоты, неконъюгированный билирубин, желчные кислоты, стероидные и тиреоидные гормоны при их избытке, ионы кальция, многочисленные лекарственные вещества, некоторые токсины. При соединении всех перечисленных веществ с альбумином, они, во-первых, изменяют свои физико-химические свойства (например, становятся растворимыми в воде), во-вторых, теряют свои
6
биологические свойства. В комплексе с альбумином физиологически-активные вещества (гормоны, ионы Са2+)
инактивируются. Также становятся неактивными соединения, обладающие токсическим или фармакологическим действием. При низкой концентрации в плазме альбумина (гипоальбуминемии) увеличивается доля не
связанных с альбумином лекарственных веществ, билирубина, токсинов, вызывая соответствующий физиологический или токсический эффект. Например, при гипоальбуминемии вследствие снижения связывания
неконъюгированного билирубина, развивается иктеричность склер или даже желтуха при нормальном уровне
билирубина в сыворотке крови. У грудных детей и пожилых людей, у больных с нарушением питания, истощенных больных в результате снижения уровня альбумина в крови, нередко появляются признаки передозировки лекарственных средств.
В связывании альбумином различных лигандов, в том числе и лекарственных веществ участвуют различные функциональные группы белка: кислотные (карбоксильные группы глутаминовой и аспаргиновой
аминокислот) и основные (аминогруппы лизина, аргинина, гистидина). Кроме ионных сил в связывании лекарственных веществ альбумином принимают участие водородные и гидрофобные взаимодействия.
Из-за связывания с белком крови (альбумином) лекарственные вещества не могут проникать в биофазу
(т.е. межклеточное пространство органов и тканей и в клетки), взаимодействовать с рецепторами и оказывать
фармакологическое действие. Связанные с альбумином лекарственные вещества не фильтруются в почечных
клубочках и выводятся почками главным образом в результате канальцевой секреции.
Гипоальбуминемия может сопровождаться усилением специфической активности и токсичности лекарственных веществ вследствие увеличения их эффективной концентрации в организме. Такая ситуация возможна при тяжелых вирусных и токсических гепатитах, циррозе печени с нарушением биосинтеза альбумина
в гепатоцитах, при полном и белковом голодании, различных формах гипотрофии у детей.
Связывание различных лигандов альбумином имеет неспецифический характер: один и тот же участок
молекулы альбумина может связывать различные лиганды. Именно поэтому между различными лигандами,
например, лекарственными веществами, возникает конкуренция за участки (центры) связывания. При этом
введение, например, антимикробных сульфаниламидных препаратов больным сахарным диабетом, получающих сахароснижающие производные сульфанилмочевины, может привести к вытеснению из комплекса с альбумином последнего, вызывая гипогликемию.
Бензилпенициллин вытесняет связанные с альбумином непрямые антикоагулянты (производные дикумарола), усиливая фармакодинамическое действие последних.
Кроме альбумина в гепатоцитах синтезируется ряд других белков, которые выполняют специфические
функции. Это прокоагулянтные белки и т.д.
Фибриноген - фактор-I свертывания крови синтезируется в печени. Его концентрация в плазме крови у
здоровых людей колеблется от 2,0 до 4,0 г/л (в среднем 3 г/л). Это быстро обновляемый белок плазмы: период
его полураспада равен 3,5-4 дням.
Молекула фибриногена представляет собой вытянутый элипсоид с размером 9 х 45 нм и состоит из
трех пар неидентичных полипептидных цепей - Аα, Вβ и γγ, которые соединены между собой дисульфидными
мостиками. В каждой полипептидной цепи имеются олигосахаридные группы, присоединенные к остаткам
аспарагина. Молекулярная масса фибриногена около 340 кД.
Фибриноген хорошо растворяется в воде (плазме). В результате протеолитического действия тромбина он превращается в растворимый мономер фибрина. Под действием тромбина от N-концов Аα- и Вβ-
7
полипептидных цепей фибриногена отщепляются соответственно по два пептида: пептид А, состоящий из 18
аминокислотных остатков и пептид В - состоящий из 20 остатков. Эти пептиды называются фибринопептидами. Повышение в плазме фибринопептидов А и В свидетельствует об активации свертывающей системы крови и служит маркером тромбинемии.
Молекула фибриногена, лишенная фибринопептидов, представляют собой мономер фибрина.
На второй стадии фибриногенеза, полимеризационной стадии, растворимые фибрин-мономеры спонтанно соединяются друг с другом бок в бок и конец в конец, вначале образуют димеры, затем тетрамеры и более крупные олигомеры, которые по мере дальнейшего укрупнения трансформируются в волокна фибрина
(растворимый фибрин).
Фибриноген, в отличие от фибрин-мономеров, не способен агрегироваться потому, что фибринопептиды обладают большим отрицательным зарядом; в результате молекулы фибриногена отталкиваются друг от
друга, что препятствует их сближению и агрегации.
В третью стабилизационную стадию фибриногенеза, слабый и очень рыхлый сгусток фибрина стабилизируется поперечными ковалентными связями между боковыми цепями отдельных молекул в фибриновых
нитях, под действием фермента трансамидазы или фибринстабилизирующего фактора, фактора XIII. В результате образования ковалентных сшивок между отдельными полипептидами растворимого (рыхлого, нестабильного) фибрина он становится нерастворимым и обеспечивает образование вторичной гемостатической
пробки.
Фибриноген является белком острой фазы, так как его концентрация изменяется при острых воспалительных повреждениях. В настоящее время установлена определенная связь между концентрацией фибриногена в плазме и частотой инфаркта миокарда: фибриноген рассматривается как фактор риска ИБС и инфаркта
миокарда, поэтому его определение в плазме крови имеет важное значение в профилактике ИБС и инфаркта
миокарда.
При тяжелых повреждениях печеночных клеток (инфекции, интоксикации) или при значительном
уменьшении функционирующих гепатоцитов (циррозы) синтез фибриногена (как и других плазменных факторов свертывания крови) снижается, его концентрация в плазме уменьшается. Это является причиной развития
гипокоагуляционного состояния (геморрагического синдрома).
Еще одним прокоагулянтным белком плазмы крови, который синтезируется в печени, является протромбин (факторII). Протромбин представляет собой неактивную форму (точнее, предшественник) сериновой
протеазы тромбина.
Протромбин имеет молекулярную массу, равную 66 кД и состоит из 582 аминокислотных остатков. В
N-конце протромбина содержится фрагмент, состоящий из 35 аминокислотных остатков, 10 из которых представлены остатками глутамата.
Для биосинтеза протромбина (и других факторов свертывания крови) необходим витамин К, который
входит в состав фермента - витамин К - зависимой глутаматкарбоксилазы. Этот фермент осуществляет карбоксилирование первых десяти остатков глутамата в N-концевой части протромбина с образованием γкарбоксиглутаматных производных.
Благодаря γ-карбоксилированию глутаматных остатков в протромбине, последний становится сильным
хелатирующим агентом. Связываясь с ионами Са2+ протромбин заякоривается на фосфолипидных мембранах
тромбоцитов, скапливающихся в местах повреждения сосуда. Функциональное значение присоединения про-
8
тромбина к фосфолипидной поверхности состоит в том, что протромбин оказывается в непосредственной близости от факторов Ха и V, что ускоряет его активацию более чем в 10 4 раз. На этом этапе активации Nконцевой фрагмент (274 аминокислотных остатка) протромбина, содержащий участки связывания Са 2+, гидролитически отщепляется активированным фактором Ха. В результате тромбин высвобождается из связи с
фосфолипидными мембранами и, находясь в свободном виде, может активировать фибриноген плазмы.
При дефиците витамина К, жирорастворимого витамина, всасывание которого в кишечнике осуществляется с помощью желчных кислот, или при приеме антагониста витамина К - дикумарола, синтезируется
"дефектная" молекула протромбина: она медленнее превращается в тромбин из-за нарушения карбоксилирования глутамильных остатков и низкой хелатирующей способности.
Схема активации протромбина
274
N─
Протромбин
323
─СООН
⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄
|
S
γ-карбоксиглутаматы
локализуются в этом
участке
|
S
О Ха, Vа
Тромбин
N─
⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄ ─СООН
32 кD
N─
─СООН
|
S
|
S
Протромбин - быстрообновляемый белок: его период полураспада составляет 2-4 дня, а концентрация в
плазме в среднем 100мг/л. Vинимальный уровень, необходимый для гемостаза около 30-35 мг/л. В клинической практике чаще всего применяются методы не количественного определения протромбина, а его активность (протромбиновое время, протромбиновый индекс). Связано это со сложностью непосредственного определения протромбина и высокой стоимостью таких исследований.
Гаптоглобин(ы)
Гаптоглобин (Нр) входит в состав 2-глобулиновой фракции. Известно три генотипа гаптоглобинов,
отличающихся друг от друга строением входящих в состав полипептидных цепей. Они обозначаются как Нр
1-1, Hb 2-1 и Нр 2-2. В крови соотношении этих изоформ белка равно 1:2:1.
Гаптоглобин является острофазным белком. Его нормальная концентрация равна 0,5-3,2г/л, период полураспада 2-4 дня. Белок обладает способностью избирательно взаимодействовать со свободным гемоглоби-
9
ном плазмы в соотношении 1:1. Эти комплексы образуются in vivo в результате внутрисосудистого гемолиза
эритроцитов.
Комплексы Нр-Hb имеют большую молекулярную массу и поэтому не способны выделяться через почки с мочой. Это, с одной стороны, предотвращает потерю железа с мочой, а с другой - защищает почки от повреждения гемоглобином. Элиминация комплексов Нр с Hb из сыворотки крови осуществляется ретикулоэндотелиальными клетками печени, селезенки, костного мозга. Циркулирующий в крови гаптоглобин в норме
способен связывать до 3г гемоглобина, что эквивалентно 3мг железа. В ретикулоэндотелиальных клетках гаптоглобин и белковая часть гемоглобина распадаются до аминокислот, а гем превращается в неконъюгированный билирубин. Освобождающееся при распаде Hb железо вновь используется для синтеза гема или депонируется в составе ферритина.
Концентрация гаптоглобина в плазме снижается, прежде всего, при гемолитических состояниях, неэффективном эритропоэзе, тяжелых заболеваниях печени и при нефротическом синдроме за счет потери Нр 11. Повышение концентрации гаптоглобина возникает при различных патологических состояниях с альтерацией тканей (воспаление, некроз, дистрофия ) поскольку является острофазным белком. Увеличение содержания
гаптоглобина наблюдается при обструкции желчных путей, язвенном колите, болезни Ходжкина. При нефротическом синдроме увеличивается синтез и содержание в крови Нр 2-1 и Нр 2-2.
Церулоплазмин
Плазменный белок α2- глобулиновой фракции с молекулярной массой около 150 кД. В своем составе
содержит 8 ионов окисной и закисной меди (Сu2+, Cu+), которые лишены токсического действия. На долю меди в церулоплазмине приходится до 0,34% молекулярной массы, т.е. он является главным медьсодержащим
белком плазмы крови, на долю которого приходится 3% общего содержания меди в организме.
Поступающая с пищей медь всасывается в желудке и в верхней части 12-ти перстной кишки в кровь. В
сыворотке медь связывается временно с альбумином, переносится в печень, где вступает в связь со своим специфическим переносчиком-церулоплазмином. С помощью церулоплазмина медь распределяется между органами и тканями: максимальные количества идут в мозг, сердце, почки, надпочечники, кожу, кроветворные
органы.
Церулоплазмин обладает ферментными свойствами: он катализирует окисление в сыворотке крови закисного железа (Fe2+) в окисное (Fe3+). Эта реакция имеет важное значение, поскольку лишь Fe3+ может присоединяться к транспортирующему железо белку трансферрину и белку запаса железа ферритину. Кроме окисления железа (ферроксидаза) церулоплазмин окисляет фибрин, катехоламины, аскорбиновую кислоту.
Церулоплазмин как поставщик меди различным ферментам играет важную роль в обмене коллагена,
эластина, в обезвреживании супероксидного радикала (медь входит в состав супероксидисмутазы), в тканевом
дыхании и продукции АТР.
При дефиците церулоплазмина (врожденном или приобретенном) нарушается обмен меди: ее концентрация в плазме снижается, а в тканях увеличивается.
Наиболее частое наследственное нарушение продукции церулоплазмина и обмена меди проявляется
болезнью Вильсона-Коновалова. Считают, что при данной болезни в печени имеется аутосомно-рецессивный
дефект лизосомального белка, ответственного за экскрецию меди с желчью. В норме этот белок (фермент)
отщепляет медь от церулоплазмина: медь экскретируется с желчью, а апоцерулоплазмин связывает поступа-
10
ющие с кровью ионы меди. При болезни Вильсона-Коновалова нарушен процесс синтеза в печени церулоплазмина, что проявляется снижением его концентрации в сыворотке крови. (В норме концентрация церулоплазмина в крови составляет 150-600 мг/л). Поступающая с пищей медь из-за недостатка церулоплазмина
накпливается в свободной форме в печени. Гепатоциты подвергаются токсическому действию меди, развивается жировое перерождение и гибель печеночных клеток , формируется фиброз и цирроз печени, ее хроническая недостаточность.
При разрушении гепатоцитов медь эпизодически высвобождается из печени и откладывается в других
органах и тканях, что обусловливает приступы гемолитической анемии, разнообразные, в основном моторные
неврологические нарушения, связанные как с отложением меди в ЦНС (nucleus lenticularis), так и с недостаточностью печени. Патогномоничным для болезни Вильсона-Коновалова являются золотисто-коричневые
или зеленоватые кольца Кайзера-Флейшера нимба роговица. Кроме того накопления меди в тканях глаза могут
вызвать катаракту. Часто имеется гиперхолестеринемия и инсулинорезистентность, артриты, холелитиаз и
уролитиаз.
1-Антитрипсин
1-глобулин, обладающий антипротеазной активностью. На его долю приходится более 80% антипротеазной активности сыворотки крови. В сыворотке крови содержится от 1,4 до 3,2 г/л 1-антитрипсина.
1-антитрипсин ингибирует активность различных сериновых протеаз: трипсинва, химотрипсина,
плазмина, каллекреина, ренина, урокиназы. Клинически наиболее значительным действием 1-антитрипсина
является ингибирование лекоцитарной и макрофагальной эластазы и коллагеназы.
Имея небольшие размеры (молекулярная масса=54000Д), 1-антитрипсин легко проникает из крови в
ткани (легкие, бронхи) и там оказывает свое действие.
Основным местом синтеза 1-антитрипсина является печень. Синтез его увеличивается в ответ на повреждение тканей (острофазный белок); непосредственными регуляторами биосинтеза 1-антитрипсина являются интерлейкины -1 и -6, фактор некроза опухолей, а также высокая концентрация эстрогенов. Повышенный
уровень 1-антитрипсина регистрируется при активно прогрессирующих злокачественных опухолях, особенно
с метастазами в печень.
Период полужизни 1-антитрипсина около 4-х дней. При отщеплении от его молекулы сиаловых кислот (десиалирование) 1-антитрипсин очень быстро катаболизирует, поэтому микроорганизмы, обладающие
высокой активностью нейраминидазы, способствуют уменьшению содержания 1-антитрипсина в сыворотке.
Снижена концентрация 1-антитрипсина при нефротическом синдроме (потеря плазменных белков с мочой),
при тяжелом гепатите (снижен синтез); остром панкреатите (большое потребление).
Врожденный дефект биосинтеза 1-антитрипсина является причиной некоторых наследственных заболеваний легких (эмфизема молодых людей) и печени (гепатит новорожденных с исходом в цирроз), желчевыводящей системы (холестаз).
1-антитрипсин представлен несколькими формами, каждая из которых обладает различной антипротеазной активностью. Нормальная гомозиготная форма PiMM (символ Pi -ингибитор протеаз); на ее долю приходится 93% всех изоформ. Именно эта изоформа наиболее активна (100%) в качестве ингибитора протеаз.
11
Изоформа PiMS (4%, активность 80%) и PiMZ (2%, активность 57%). Для дефицитных состояний характерны PiZZ. Он встречается у 0,06% популяции и сочетается с уровнем антипротеазной активности 1антитрипсина 15-20% от нормального. Дефект связан с нарушением аминокислтной последовательности белка, в результате чего синтезирующиеся в гепатоцитах изоформы образуют друг с другом и другими белками
агрегаты, не способные секретироваться во внеклеточное пространство.
Аномальный 1-антитрипсин имеет уменьшенный углеводный компонент, что обусловлено повреждениями гепатоцитов. Развитие эмфиземы легких непосредственно связано с отсутствием 1-антитрипсина, естественного ингибитора эластазы и коллагеназы. В легких чужеродные частицы и микроорганизмы постоянно
удаляются нейтрофилами и макрофагами. Активация нейтрофилов сопровождается увеличением освобождения лейкоцитарной эластазы. При дефиците (снижении) антипротеазной активности 1-антитрипсина активность лейкоцитарной и макрофагальной эластазы не подавляется, она гидролизует эластин альвеол. Это ведет
к потере эластичности легочной ткани, развитию эмфиземы, нарушению вентиляции, развитию инфекционновоспалительных заболеваний и дыхательной недостаточности. Но не у всех носителей гомозиготного фенотипа PiZZ развивается заболевание печени и легких. Риск развития эмфиземы значительно повышается у курильщиков, т.к. компоненты табачного дыма взаимодействуют с сульфгидрильными группами 1антитрипсина, уменьшая и без того низкую антипротеазную активность.
Гетерозиготы PiMZ имеют уровень антипротеазной активности 1-антитрипсина, составляющий примерно 60% нормального. Этого достаточно для обеспечения ингибирования протеаз, поэтому среди лиц с таким генотипом имеется лишь слабо выраженная тенденция к возникновению заболеваний печени и легких.
В настоящее время ставится вопрос о скрининге семей с выявленной наследственной недостаточностью 1-антитрипсина.
Низкие концентрации 1-антитрипсина не обязательно обусловлены генетическими причинами: снижение уровня 1-антитрипсина может наблюдаться при повышенном катаболизме белков, в частности при
хронических обструктивных заболеваниях легких, нефротическом синдроме без воспаления и, как уже отмечалось, при тяжелой патологии печени (циррозы, гемохроматоз и т.д.).
Среди современных методов определения концентрации 1-антитрипсина в сыворотке крови наиболее
точными и надежными являются иммунохимические, иммунотурбидиметрические и другие. В основе этих
методов лежит высокоспецифичная реакция взаимодействия 1-антитрипсина с антителами к данному белку.
Кроме названных белков плазмы крови в печени синтезируется множество других белков, выполняющих каждый ту или иную специфическую функцию. О некоторых белках будет сказано в последующих главах, о многих же мы не упоминаем из-за ограниченности публикуемых материалов.
Итак, клиницисту важно понимать принципиальные положения белковосинтетической функции печени. В практической деятельности врача любого профиля постоянно возникают вопросы о состоянии белковосинтетической функции печени у конкретного пациента.
Перечень тестов, характеризующих белковообразовательную функцию печени довольно большой. В
этом перечне не все тесты дают однозначную информацию для клинициста, а некоторые пока еще малодоступны из-за сложности и высокой стоимости их лабораторного выполнения. Наиболее доступными лабораторными тестами характеризующими белковосинтетическую функцию печени являются следующие:
1.Концентрация альбумина (период полужизни 20 дней);
2.Преальбумины (период полужизни 2 дня);
12
3.Фибриноген (период полужизни 3 дня);
4.Протромбиновое время (индекс);
5.Фактор VII (период полураспада 6-8 часов).
Часто для этих целей определяют активность холинэстераз (период полужизни 10 дней) и некоторые
другие тесты.
2.
Обезвреживающая функция печени
В организме в процессе метаболизма образуется довольно много соединений, обладающих токсическим действием. Кроме того в организм извне поступают различные токсические вещества. Их эффективное
обезвреживание и удаление является условием нормального функционирования различных систем, условием
жизнедеятельности организма.
Обезвреживание токсических веществ происходит почти во всех органах и тканях, однако наибольшую
роль в этих процессах играет печень.
Обезвреживанием называют различные по химическим механизмам ферментативные процессы превращения ядовитых соединений в продукты, лишенные токсичности или обладающие меньшей токсичностью
и удаляемые из организма тем или иным путем.
Токсинами или ядами являются различные по химической природе и происхождению вещества, способные в определенных концентрациях взаимодействовать с различными структурами клеток, вызывая в них
обратимые или необратимые изменения функций. Клеточными структурами, с которыми взаимодействуют
яды, могут быть различные белки, в том числе ферментные, транспортные, рецепторные, биологические мембраны и т.д.
Механизмы обезвреживания различных по строению и свойствам токсических веществ в печени довольно многообразны. Наиболее существенную роль в определении механизма обезвреживания играет, во –
первых, химическое строение обезвреживаемых соединений (наличие в молекулах тех или иных функциональных групп) и, во-вторых, физико – химические свойства их (полярность, гидрофильность, растворимость
в воде и т.д.).
Среди эндогенных токсических соединений важное место занимает аммиак, который нарушает в
клетках головного мозга окислительно – восстановительные и энергетические процессы. Основным местом
образования свободного аммиака в организме является пищеварительный тракт. В тонкой и толстой кишке
под действием микробных ферментов происходит дезаминирование невсосавшихся аминокислот, пуриновых
нуклеотидов, а также непереваренных белков. Важным источником свободного аммиака в кишечнике является
экскретируемая в него мочевина, которая подвергается ферментативному микробному гидролизу с образованием СО2 и 2-х молекул аммиака. Усиленное образование в кишечнике аммиака происходит:
А) при избыточном содержании белков в диете;
Б) при нарушении гидролитической (переваривающей), абсорбционной (всасывательной) и моторной
(эвакуаторной) функций кишечника. Это наблюдается при патологии желудка, поджелудочной железы, тонкого кишечника, при атонии и парезах кишечника, запорах, некоторых гиповитаминозах (гиповитаминоз РР).
В) при внутренних кровотечениях, поскольку при этом в просвет пищеварительного канала поступает
большое количество неденатурированного белка крови. Ферменты пищеварительных соков, прежде всего пепсин, трипсин и химотрипсин, расщепляют в основном денатурированные белки.
13
Г) при дисбактериозах
Образованный в результате ферментативного дезаминирования и дезамидирования аминокислот, белков, нуклеотидов свободный аммиак легко проникает через слизистую оболочку кишечника в кровь. С током
крови он поступает в печень, где происходит его обезвреживание. Известно три основных механизма обезвреживания аммиака в печени.
Первый, наиболее важный в количественном отношении механизм обезвреживания аммиака в гепатоцитах, обеспечивает синтез мочевины. Механизм уреогенеза (орнитиновый цикл Кребса – Хензелайта) начинается с образования из аммиака и гидрокарбоната макроэргического метаболита - карбамоилфосфата. Последний в гепатоцитах вовлекается в орнитиновый цикл с образованием, в конечном счете, мочевины. Некоторая часть карбамоилфосфата в печеночных клетках, как и в клетках других тканей, используется для биосинтеза пиримидиновых нуклеотидов.
Особенностью первой реакции процесса уреогенеза является:
А) реакция катализируется высокоспецифическим митохондриальным ферментом карбамоилфосфатсинтетазой-I (КФС – аза).
Б) реакция протекает при затрате 2-х молекул АТР
В) в ходе реакции потребляется гидрокарбонат (основание) и освобождается дигидрофосфат (кислота).
Схема первой стадии уреогенеза:
КФС-аза
NH4 +HCO3 +2ATP О
+
-
2N-CОOPO3
2-
+2ADP+H2PO-4
Количество синтезированной за сутки мочевины у здорового человека зависит прежде всего от характера питания: с увеличением в диете белков, синтез мочевины в печени возрастает. Одновременно с этим возрастает продукция дигидрофосфата, который обусловливает кислую реакцию мочи.
Второй механизм превращения свободного аммиака в печени заключается в синтезе глутамина нейтрального, нетоксического соединения, которое используется и как аминокислота для биосинтеза белков, и
как донор азота для биосинтеза многих необходимых клеткам молекул (гексозамины, пуриновые нуклеотиды)
ГС-аза
NH4+ + Глутамат - + АТР4- О
3-
+Н2РО4-
Третий путь обезвреживания аммиака в печени происходит в реакции восстановительного аминирования  - кетоглутарата. Реакция катализируется NADPH – зависимой глутаматдегидрогеназой с образованием
глутамата.
NH4+ + -кетоглутарат + NADPH +Н+ 
Глутамат + NADP++Н2О
Все три механизма обезвреживания аммиака в печени протекают с затратой энергии: процессы уреогенеза и синтеза глутамина нуждаются в энергии АТР, а синтез глутамата из  - кетоглутарата – в высокоэнергетическом NADPH.
Способность печени обезвреживать поступающий в неё аммиак необычайно велика. В экспериментах
на животных (хищниках, грызунах, всеядных) показано, что оперативное удаление до 85% печени не отражается на концентрации мочевины в крови и ее экскреции с мочой.
14
Кроме кишечника, являющегося главным источником свободного аммиака (точнее, аммония) для печени, в других органах в процессе метаболизма аминокислот и нуклеотидов, так же образуется достаточно
много аммиака. Особенностью аммоногенеза в головном мозге и скелетной мышце является то, что из клеток
названных органов в кровь поступает не свободный, а связанный с определенными молекулами аммиак. Иначе
говоря, в клетках головного мозга и скелетной мускулатуры происходит не только образование, но и эффективное связывание (обезвреживание) аммиака. В крови, оттекающей от мозга и мышц, содержатся транспортные формы аммиака. Ими являются глутамин и аланин.
А) Образование, обезвреживание и транспорт аммиака от головного мозга.
В клетках нервной ткани окислительный метаболизм аминокислот играет важную роль в обеспечении
нормального функционирования нервной системы. Одной из особенностей метаболизма нервной ткани является высокая скорость реакции окислительного дезаминирования аминокислот. Другой метаболической особенностью нервной ткани является высокое содержание в ней свободных аминокислот, особенно глутаминовой и аспарагиновой.
Наконец, еще одной особенностью нервной ткани является то, что в оттекающей от мозга крови концентрация свободного аммиака намного меньше, чем в притекающей. И это несмотря на высокую скорость
образования аммиака в клетках головного мозга.
Образующийся в клетках головного мозга аммиак сразу же вступает в реакцию с глутаматом с образованием глутамина. Реакцию катализирует активная в головном мозге глутаминсинтетаза.
NH4+
СОО
│
СНNH3+
│
CH2
│
CH2
│
СОО-
ATP
ADP
Н2РО4-
-
—————————————————→
Глутаминсинтетаза
СОО│
СНNH3+
│
CH2
│
CH2
│
СОNH2
Глутамин, в отличие от глутамата, частицы, имеющей отрицательный заряд, нетоксичен, электронейтрален и свободно проницаем через клеточные мембраны. В составе глутамина аммиак покидает клетки головного мозга и с током крови поступает в печень. Здесь глутамин подвергаются гидролитическому расщеплению ферментом глутаминазой с образованием глутамата и свободного аммиака. На рисунке показано образование, связывание, транспорт и образование аммиака.
Головной мозг
Аминокислоты, нуклеотиды
↓
NH3
H+ —→ ↓
NH4+
АТР
Глутамат
Кровь
Печень
Мочевина
↑
↑
↑
NH4+
↑ Глутамат
15
АДР
Н2РО4
Глутамин
-
Глутамин
() глутаминаза
│
Н2 О
Глутамин
Эффективное связывание образующегося в больших количествах аммиака в нервной ткани возможно
лишь при достаточном содержании в ней глутамата. Будучи отрицательно заряженной частицей, глутамат не
проникает через клеточные мембраны и гематоэнцефалический барьер. Поддержание высокой концентрации
свободного глутамата в нервной ткани обеспечивается образованием его (а не поступлением из ВКЖ) в нервных клетках из глюкозы. По сравнению с плазмой крови концентрация глутамата в головном мозге почти в
250 раз больше. Поэтому нормальное снабжение головного мозга глюкозой является обязательным условием
нормального функционирования нервной системы.
Б) Образование, транспорт и обезвреживание аммиака мышечной ткани.
В скелетных мышцах при их интенсивном сокращении расходуется громадное количество энергии.
Об этом свидетельствует увеличение кровотока в сокращающихся мышцах почти в 15 раз по сравнению с кровотоком мышц в покое.
В работающей мышце возрастает доля белков и аминокислот в качестве энергетических субстратов.
Показано, что в сокращающихся мышцах ускоряется распад внутриклеточных белков до аминокислот и увеличивается окислительный метаболизм аминокислот. Особое значение в энергетическом снабжении сокращающихся мышц имеет окисление аминокислот с разветвленной цепью – лейцина, изолейцина и валина. Окисление аминокислот, в частности, лейцина начинается с реакции переаминирования. В качестве акцептора  аминогруппы в этой реакции выступает  - кетоглутарат, реакция катализируется лейцинаминотрансферазой
(лейцинтрансаминазой). Продуктами реакции переаминирования лейцина и  - кетоглутарата является  - кетоизокапроновая кислота (безазотистый остаток, окисление которого до конечных продуктов сопряжено с образованием 42 молекул АТР) и глутамат. Так как глутамат не способен проникать через клеточные мембраны,
его накопление в клетках скелетной мускулатуры способствует другой реакции переаминирования глутамата и
пирувата. Глутамат, отдавая аминогруппу на пируват, превращается в  - кетоглутарат, а пируват соответственно в аланин. Эту реакцию катализирует аланинаминотрансфераза (АлАТ). Акцептор аминогруппы в этой
реакции, пируват, образуется в процессе гликолитического окисления глюкозы. Действительно, работающая
мышца интенсивно поглощает из крови глюкозу и, с другой стороны, выделяет в кровь большое количество
нейтральной аминокислоты аланина. Существовавшее представление о ведущей роли глюкозы в биоэнергетике сокращающейся мышцы, в настоящее время существенно изменилось. Считается, что усиленное поглощение работающей мышцей глюкозы и интенсификация в ней гликолиза обеспечивает в первую очередь не энергетические потребности мышцы, а образование достаточного количества нужного для реакции переаминирования пирувата.
Аланин хорошо проникает через клеточные мембраны и т.о. “выносит” из мышечных клеток аминогруппу разветвленных аминокислот, т.е. представляет собой транспортную форму аммиака. С током крови
аланин поступает в гепатоциты, в которых в процессе переаминирования с  - кетоглутаратом превращается
снова в пируват с образованием глутамата. Последний подвергается окислительному дезаминированию с образованием свободного аммиака и  - кетоглутарата. Пируват же включается в процесс глюконеогенеза; син-
16
тезированная глюкоза снова поступает в кровь, а из нее в работающую мышцу. Такой механизм “выноса” из
мышечных клеток связанного аммиака называют глюкозо – аланиновым циклом.
Достоинством этого механизма переноса аммиака из мышц в печень является большая экономия ресурсов. Связывание и таким образом обезвреживание аммиака в сокращающейся мышце сопряжено с гликолизом, поэтому скорость и эффективность обезвреживания аммиака в мышцах зависит от интенсивности в ней
гликолиза. Ускорение гликолиза в работающей мышце обеспечивает, прежде всего, образование акцептора
аминогруппы – пирувата. Энергетическая роль гликолиза второстепенна по отношению к продукции пирувата.
В печени обезвреживание поступающего в составе аланина аммиака сопряжено с глюкогенезом. Т.о. уреогенез
и глюконеогенез в гепатоцитах сопряжены пространственно и энергетически, поскольку оба процесса обеспечиваются энергией окисления высших жирных кислот.
Принципиальная схема глюкозоаланинового цикла показана на рисунке.
Мышцы
Белки
АК (лей)
глюкоза
Кровь
глюкоза
Глюкоза
Печень
Мочевина
-КГК
NH3
Глу
ПВК
-кетоизокапронат
Ала
Аланин
ПВК
Глутамат
Аланин
-КГК
СО2 + Н2О + 42 АТР
Повреждение значительного количества гепатоцитов или нарушение внутрипеченочного кровообращения вследствие увеличения в печени соединительной ткани (циррозы) является причиной снижения обезвреживания аммиака и накопление его в крови. Возникающая при этом гипераммонемия является одним из
важных патогенетических звеньев развития печеночной энцефалопатии и печеночной комы.
В) Обезвреживание неполярных токсических соединений.
Кроме аммиака в организме образуются и другие токсические вещества. Некоторые из них являются
неполярными, нерастворимыми в воде соединениями. Их токсическое действие обусловлено, в основном, способностью взаимодействовать с гидрофобными компонентами клеток (мембранами, гидрофобными доменами
различных белков, липидами).
Их обезвреживание в гепатоцитах осуществляется ферментными системами, локализованными в мембранах эндоплазматической сети. Универсальным механизмом обезвреживания и удаления неполярных токсических веществ, в том числе многочисленных ксенобиотиков, является их окисление, в результате которого
неполярные, нерастворимые или плохо растворимые в воде соединения превращаются в полярные, водорастворимые продукты, экскретируемые почками с мочой или печенью с желчью.
Процесс обезвреживания различных по происхождению и химическому строению веществ в печени
проходит в 2 стадии.
На первой стадии, стадии метаболической трансформации, происходит окислительное, с участием О2,
превращение неполярных субстратов в полярные продукты. Ферментная система, катализирующая этот про-
17
цесс, как уже отмечалось, локализована в мембранах ЭПС (в мембранах микросом). Она представляет собой
микросомальную цепь транспорта электронов от восстановленного кофермента NADPH на молекулярный
кислород при помощи цитохрома Р 450. Активированный таким способом кислород внедряется в молекулу
окисляемого неполярного субстрата с образованием окисленного полярного продукта. Схема такого процесса
показана на рисунке.
NADPH+H+
NADP+
R-Н ()()()()
R-OH
Cyt 450
Неполярный
субстрат
О2
Н 2О
Полярный
продукт
Ферментная система, катализирующая окислительное превращение неполярных веществ в полярные
продукты, называется NADPH – зависимой, цитохром Р450 – содержащей микросомальной монооксигеназой
или, или что менее точно, оксигеназой смешанной функции.
Скорость микросомального окисления неполярных веществ в гепатоцитах лимитируется, как минимум, двумя факторами: концентрацией в клетках восстановленного кофермента NADPH и парциальным давлением в них кислорода.
Кроме того, скорость процесса метаболической трансформации зависит от количества ферментных
молекул, составляющих монооксигеназную систему. Количество ферментных молекул микросомального
окисления неполярных соединений может увеличиваться в результате их ускоренного биосинтеза под влиянием так называемых индукторов. В качестве индукторов выступают многочисленные вещества, большей частью гидрофобные, которые сами подвергаются действию ферментов микросомального окисления. Это, в
частности, многие лекарственные вещества (например, произвольные барбитуровой кислоты), полициклические углеводороды (среди них бензантрацен), алкоголь.
Вторая стадия обезвреживания неполярных токсических веществ – стадия конъюгации. Очень часто
продукт первой стадии хотя и становится полярным в процессе гидроксилирования, но остается малорастворимым в воде соединением. Такой продукт удерживается в клетке благодаря гидрофобным взаимодействиям с
молекулами белков, липидов, с мембранами клеток и оказывает неблагоприятное действие.
Для ослабления взаимодействия окисленного токсического вещества со структурами клеток, необходимо превратить его в водорастворимое состояние. Эта задача решается реакцией конъюгации, т.е. присоединением к полярному продукту какого – то лиганда, молекулы или части молекулы, в результате которого синтезируется хорошо растворимый продукт, легко покидающий клетку.
Реакция конъюгации – это синтетическая реакция и, следовательно, протекает с затратой энергии.
Ферменты, катализирующие эту реакцию, относятся к классу трансфераз и локализуются в гепатоцитах в мембранах эндоплазматической сети.
В реакциях конъюгации участвуют не свободные молекулы лигандов, а их активные формы (обозначим их Х  L). Схематически эта реакция выглядит следующим образом:
ХL
Х
18
R-ОН ()
-OL
Трансфераза
Полярный
нерастворимый
субстрат
Конъюгированный
водорастворимый
продукт
В печеночных клетках в качестве лигандов наибольшее значение имеют глюкуроновая кислота, серная кислота, метильная группа, ацетильная группа, аминокислоты, глутатион, тиосульфат и др. В приведенной
ниже таблице показаны некоторые лиганды, их активные формы и ферменты, катализирующие данный вид
конъюгации.
Лиганд L
Глюкуроновая
кислота
SO42- СН3
Активная форма
лиганда (Х -L).
УДФ – глюкуроновая кислота
Фосфоаденозил –
фосфосульфат
(ФАФС)
S – аденозилметионин
Ферменты трансферазы
УДФ – глюкуронил трансфераза
Сульфотрансфераза
Примеры конъюгируемых соединений
Билирубин, фенолы,
стероидные гормоны
Фенолы, индолы
Метилтрансфераза
Вторичные и третичные амины
Катехоламины
Гистамин
Активность трансфераз, участвующих в реакциях конъюгирования, также может меняться при действии на клетки печени различных индукторов. Между различными акцепторами того или иного лиганда
обычно возникает конкуренция, поэтому избыток какого – то одного субстрата конъюгации угнетает конъюгацию другого. Например, глюкуронидная конъюгация билирубина будет уменьшаться в присутствии салицилатов (аспирина), а метилирование этаноламина (фосфатидилэтаноламина) угнетается при избытке в организме никотинамида.
Из двух стадий обезвреживания неполярных соединений в печени при повреждении гепатоцитов в
большей степени нарушается окислительная биотрансформация. Стадия конъюгации, особенно глюкуронидная и глициновая конъюгация более устойчивы к действию повреждающих гепатоциты факторов.
Итак, обезвреживание и выведение из организма неполярных соединений, в том числе токсических,
заключается в их окислительном превращении в полярные продукты, которые для повышения водорастворимости вступают в реакцию конъюгации и в виде конъюгатов выделяются из организма.
Схема реакций удаления неполярных молекул из клеток организма
Неполярные молекулы

Мембраны ЭПС
Окисление в монооксигеназных системах печени и других органов
Полярные молекулы

Мембраны ЭПС и др. органеллы клеток
19
Конъюгация
Растворимые в воде молекулы

Экскреторные органы
Удаление
Одним из эндогенных токсических веществ, обезвреживание и выведение которого происходит в печени, является билирубин. Его синтез и дальнейшие превращения протекают в 3 фазы: допеченочную, печеночную и постпеченочную. Каждая из этих фаз характеризуется определенными превращениями в различных
органах и тканях.
Допеченочная фаза состоит из 2-х стадий: стадии образования из гемоглобина и других гемсодержащих белков в клетках ретикуло – гистиоцитарной системы неконъюгированного билирубина (схема превращений билирубина показана далее). Скорость образования билирубина у здорового человека составляет 3,4
– 4,0 мг/кг/сут.
Неконъюгированный билирубин, хотя и является полярным соединением, вместе с тем в воде нерастворим. Из клеток он поступает в кровоток, где образует с альбумином водорастворимый комплекс. Транспорт
неконъюгированного билирубина кровью от места образования к печени составляет вторую стадию допеченочной фазы. У здоровых людей концентрация неконъюгированного билирубина в сыворотке крови колеблется от 1,7 до 17 мкмоль/л.
Печеночная фаза превращения билирубина состоит из 3-х стадий (3,4,5 стадии)
На третьей стадии происходит захват неконъюгированного билирубина гепатоцитами и внутриклеточный транспорт его в мембраны эндоплазматической сети. В этом процессе участвует белок, связывающий
органические анионы, в т.ч. билирубин, желчные кислоты и т.д. До недавнего времени этот белок называли
лигандином. Он обладает большим сродством к органическим анионам, связывает их и осуществляет внутриклеточный транспорт в мембраны ЭПС.
Четвертая стадия представляет собой реакцию конъюгации молекулы неконъюгированного билирубина с 2-мя молекулами глюкуроновой кислоты. Реакцию катализирует фермент UDР – глюкуронилтрансфераза, который осуществляет присоединение к одной молекуле билирубина 2-х остатков глюкуроновой кислоты. Он располагается в мембранах ЭПС гепатоцитов и является индуцибельным белком. Продуктом этой стадии является конъюгированный билирубин, водорастворимое соединение, покидающее клетку главным образом в составе желчи. Часть конъюгированного билирубина из гепатоцитов реабсорбируется в кровь: концентрация конъюгированного билирубина в сыворотке крови у здоровых людей не превышает 4,7 мкмоль/л. При
такой концентрации обычные методы обнаружения билирубина в крови нечувствительны, поэтому в норме
билирубин конъюгированный не открывается.
Пятая стадия – секреция конъюгированного билирубина из гепатоцита в желчные пути. Механизм
этого процесса окончательно не выяснен, он протекает против градиента концентрации, т.е. с затратой энергии. Нарушение этой стадии могут иметь как врожденный, так и приобретенный характер. Важно, что при
этом изменяется не только фракционный состав билирубина в крови (повышается содержание конъюгированного билирубина), но происходит задержка и накопление в гепатоцитах конъюгированного билирубина. По-
20
следнее оказывает на клетки печени токсическое действие, вызывая их гибель и развитие т.н. билиарного
цирроза.
Постпеченочная фаза превращений билирубина представлена одной, шестой стадией – экскрецией
конъюгированного билирубина с желчью в кишечник, микробным его превращением в продукты, выводимые
с испражнениями и мочой. В печеночной желчи у человека концентрация билирубина равняется от 120 до 700
мг/л, что составляет 0,4 – 2% сухого остатка желчи.
По мере продвижения конъюгированного билирубина по желчным путям уже в них начинается деконъюгация билирубина под действием  - глюкуронидазы эпителиальных клеток желчных протоков. Особенно интенсивно деконъюгация билирубина в просвете желчных путей происходит при застое желчи в них,
при воспалительном их повреждении. Окончательно деконъюгация билирубина происходит в кишечнике под
действием микроорганизмов
Схема образования, транспорта, обезвреживания и выделения билирубина из организма
Клетки РЭС
Гемоглобин
Кровь
Гепатоцит
Желчные пути
Билирубин
Альбумин
О2
БН
Кишечник
Вторичные
изменения
Билирубин
БН
Мезобилирубин
СО+Н2О
Вердоглобин
2УДР
глюк.
к-та
Мезобилирубиноген
(Печень)
окисление
Биливердин
Стеркобилиноген
(почки)
выделение
Билирубин
Билирубин
неконъюгироАльбумин конъюгированный
ванный (БК)
(БН)
БН
I стадия
II стадия
III-IY-Y ст.
Допеченочная фаза
Печеночная
Стеркобилин
Выделение
с калом
Fe2+
Глобин
2УДР
БК
YI стадия
Постпеченочная
В представленной схеме показаны стадии и фазы метаболизма билирубина и названы некоторые патологические состояния, вызывающие изменения различных стадий.
Фазы метаболизма билирубина
Допеченочная
Стадии (процессы)
Нарушения стадий
1. Образование неконъюгированного билирубина в клетках РЭС
Гемолитические состояния
21
2. Транспорт неконъюгированного
билирубина кровью
Печеночная
Постпеченочная
Захват неконъюгированного билирубина гепатоцитом, его внутриклеточный транспорт в ЭПС
1. Конъюгация билирубина
Синдром Жильбера – Мейленграхта
2. Секреция конъюгированного
билирубина в желчные пути
Синдром Дабина – Джонсона и синдром Ротора
Экскреция билирубина в кишечник, его бактериальная деградация
и выделение с калом и испражнениями. Энтерогепатическая циркуляция
Внутри и
холестаз
Синдром Криглера – Найяра
внепеченочный
Диагностическое значение определения билирубина и продуктов его превращения в крови и
моче
Биохимическая диагностика заболеваний печени начинается с исследования т.н. метаболизма билирубина, которое необходимо для дифференциального диагноза желтух.
Частым клиническим проявлением заболеваний печени и желчевыводящих путей является желтуха.
Различают допеченочную, печеночную и постпеченочную желтухи.
По типу билирубина в крови, различают конъюгированную, неконъюгированную и смешанную гипербилирубинемии или желтухи.
Допеченочные желтухи
Допеченочные желтухи всегда обусловлены неконъюгированной гипербилирубинемией. Они развиваются либо при повышенном гемолизе эритроцитов (гемолитические желтухи) или при повышенном распаде
незрелых клеток эритроцитарного ряда в красном костном мозге вследствии неэффективного эритропоэза
(дизэритропоэтические желтухи).
Для гемолиза характерно увеличение экскреции с калом стеркобилиногена и стеркобилина и отсутствие в моче билирубина. При темном цвете мочи и отрицательной реакции на билирубин можно думать о
возможном гемолизе.
Печеночные желтухи могут быть вызваны неконъюгированной, конъюгированной и смешанной гипербилирубинемией.
Умеренная неконъюгированная гипербилирубинемия печеночного типа наблюдается у практически
здоровых людей преимущественно мужского пола молодого возраста, у которых часто присутствуют невротические жалобы. Она развивается вследствие генетически обусловленного дефекта захвата, внутриклеточного
транспорта неконъюгированного билирубина гепатоцитами и частичного дефекта микросомальной билирубин
– УДФ - глюкуронилтрансферазы (синдром Жильбера – Мейленграхта, семейная неконъюгированная негемолитическая гипербилирубинемия). Разновидностью синдрома Жильбера – Мейленграхта является постгепатитная гипербилирубинемия, возникающая через несколько недель или даже месяцев после перенесенного
ОВГ, иногда с гемолитическим компонентом. Механизм развития этой желтухи окончательно не выяснен.
Значительная неконъюгированная гипербилирубинемия наблюдается при редкой у взрослых желтухе
Криглера – Найяра, обусловленной дефицитом глюкуронилтрансферазы.
Выделяют 2 типа этого заболевания.
22
Первый тип синдрома Криглера – Найяра характеризуется высоким (свыше 350 мкмоль/л) уровнем в
крови неконъюгированного билирубина. Основной причиной заболевания является полный дефект синтеза
УДФ – глюкуронилтрансферазы.
Второй тип болезни характеризуется менее высокой концентрацией неконъюгированного билирубина
(ниже 350 мкмоль/л): в сыворотке крови обнаруживается небольшое количество моноглюкуронилбилирубина.
У больных активность УДФ – глюкуронилтрансферазы в печени не определяется, однако под влиянием фенобарбитала способность гепатоцитов конъюгировать билирубин увеличивается.
При печеночном типе неконъюгированной гипербилирубинемии содержание стеркобилиногена и
стеркобилина в кале и моче в отличие от допеченочной желтухи либо снижено, либо нормальное. Кроме того,
для печеночной неконъюгированной желтухи не характерно уменьшение в крови эритроцитов и гемоглобина.
Конъюгированная гипербилирубинемия при желтухе печеночного типа наблюдается у больных с
внутрипеченочным холестазом (гепатоканаликулярный тип желтухи). Наиболее часто такая желтуха развивается при хроническом холестатическом гепатите, циррозах печени с внутрипеченочным холестазом, при первичном билиарном циррозе, хроническом склерозирующем холангите, холестазе III триместра беременности и
медикаментозных гепатитах.
Редкой причиной конъюгированной печеночной желтухи является врожденный доброкачественный
рецидивирующий внутрипеченочный холангит (синдром Саммерскилла) и врожденная аномалия секреции
конъюгированного билирубина гепатоцитами (синдром Дабина – Джонсона и синдром Ротора).
Клинически для страдающих синдромом Дабина – Джонсона (хронической семейной конъюгированной гипербилирубинемией) характерна желтуха, гепатомегалия, слабость, быстрая утомляемость, плохой аппетит. Уровень конъюгированного билирубина в сыворотке крови достигает 30-80 мкмоль/л.
Для конъюгированной желтухи печеночного типа характерно появление в моче билирубина.
Смешанные печеночные гипербилирубинемии развиваются у больных с органическим повреждением
гепатоцитов (гепатоцеллюлярные желтухи).
Желтуха при острых гепатитах, обострениях хронического активного гепатита, активных циррозах
печени обычно сопровождается увеличением концентрации в сыворотке крови как конъюгированного, так и
неконъюгированного билирубина. Экскреция билирубина в кишечник обычно не нарушается, поэтому существенного осветления стула не отмечается.
Поврежденные печеночные клетки не обеспечивают полного окисления мезобилирубиногена, поэтому он поступает в системное кровообращение и выводится из организма через почки с мочой в виде уробилиногена. Появление уробилиногена в моче является очень чувствительным тестом поражения паренхимы печени даже при отсутствии желтухи, например, у больных с хроническим активным гепатитом, циррозом печени,
застойной сердечной недостаточностью или метастатическом раке печени.
При смешанной печеночной желтухе (гепатоцеллюлярной желтухе) с мочой выделяется билирубин.
При постпеченочных (обструктивных) желтухах, обусловленных механическим препятствием оттоку желчи из общего печеночного или общего желчного протоков в сыворотке крови всегда преобладает конъюгированный билирубин, который в большом количестве выделяется с мочой. Моча таких больных приобретает оранжево – зеленый цвет и при встряхивании образует обильную пену. Последнее обусловлено выделением с мочой желчных кислот, которые обладают свойствами поверхностно – активных веществ.
Содержание некоторых пигментов в крови, моче, кале у здоровых людей и при различных желтухах:
23
Показатели
1. билирубин
сыворотки:
а) общий
б) неконъюгированный
в) конъюгированный
2. Билирубин
мочи
3. Уробилиноген
4. Стеркобилиноген мочи
5.Стеркобилиног
ен кала
6. Тип билирубина
Здоровые
люди
Допеченочная желтуха
Печеночные желтухи
НеконъКонъюгиСмешанная
югированровванная
ная
Постпеченочные желтухи
8,5-20,5
мкмоль/л
1,7-17,0
мкмоль/л
0,9-4,0
мкмоль/л
нет
увеличен
увеличен
увеличен
увеличен
увеличен
увеличен
увеличен
норма
норма
не увеличен
увеличен
нет
нет
Есть
Есть
Резко
повышен
В норме или
повышен
Резко
повышен
Есть
Нет
4мг/сут
Нет
Повышен
Нет
Норма
Есть
Норма
Нет
Отсутствует
До
300мг/сут.
-
Увеличен
Нет
Норма или
снижен
Норма или
снижен
Неконъюгированный
Норма
Норма или
снижен
Смешанный
Резко
снижен
Конъюгированный
Неконъюгированный
Конъюгированный
увеличен
Нарушение экскреции билирубина в кишечник вызывает обесцвечивание кала, который приобретает
глинистый характер. Уровень стеркобилиногена в моче и кале очень низкий; при полной обтурации желчных
протоков содержание стеркобилиногена в моче обычно не определяется.
Присутствие билирубина в моче указывает на повышение в крови конъюгированного билирубина и
наблюдается при печеночной смешанной и постпеченочной желтухах. Билирубин в моче может обнаруживаться у больных и без желтухи: в ранней стадии ОВГ, при безжелтушной форме ОВГ, лекарственном гепатите, метастатическом раке печени и на ранних стадиях обструкции желчных путей.
ПЕЧЕНОЧНАЯ ЭНЦЕФАЛОПАТИЯ
Тяжелая печеночная недостаточность может быть причиной развития комплекса психических и нервно-мышечных нарушений, составляющих синдром печеночной энцефалопатии.
В патогенезе печеночной энцефалопатии (ПЭ) и комы у одних больных преобладает фактор портокавального шунтирования при сравнительной сохранности функций паренхиматозных клеток. Это т.н. кома печеночного шунтирования или печеночная портальная энцефалопатия. Эта форма ПЭ имеет более благоприятный исход.
У других больных преобладает фактор тяжелой печеночно-клеточной недостаточности обычно с неблагоприятным прогнозом.
Энцефалопатия является результатом токсического влияния на ЦНС продуктов метаболизма, в норме
обезвреживающихся в печени. Роль основных токсинов в развитии ПЭ играют аммиак, ароматические аминокислоты, меркаптаны, короткоцепочечные жирные кислоты, а также фенолы, индолы и др. Уровень этих соединений в крови при печеночной энцефалопатии обычно повышен.
Гипераммонемия и гипераминоацидемия у больных с циррозами печени обусловлены двумя факторами:
А) развитием коллатералей внутри – и внепеченочных портокавальных анастомозов, по которым аммиак и другие кишечные токсины попадают в общий круг кровообращения;
Б) усилением катаболизма тканевых белков и нарушением метаболизма свободных аминокислот.
24
Согласно выдвинутой в 1979году Джеймсом и сотр. гипотезе у больных хронической печеночной недостаточностью, в частности, обусловленной циррозами печени, развивается гиперинсулинемия при одновременной резистентности тканей к инсулину. У больных снижается толерантность к глюкозе, тормозится поглощение глюкозы крови клетками печени и других тканей.
Инсулинорезистентность при печеночной недостаточности сопровождается гиперглюкагонемией
вследствие увеличения секреции глюкагона в ответ на гипераммонемию.
Глюкагон является гормоном, стимулирующим катаболизм белков и использование образующихся
при этом аминокислот в качестве энергетических молекул (вместо глюкозы). Особенно интенсивно окисляются аминокислоты с разветвленными цепями (лейцин, изолейцин, валин) в скелетных мышцах. Эти аминокислоты составляют около 20% всех аминокислот белков пищи и более 60% аминокислот, поступающих в системное кровообращение. Усиленное использование мышцами аминокислот с разветвленными цепями для
окислительного катаболизма приводит к снижению их концентрации в крови.
При распаде тканевых белков в кровь поступают в больших количествах и другие аминокислоты, в
частности, ароматические (фенилаланин, тирозин, триптофан). Эти аминокислоты метаболизируют главным
образом в печени. При циррозе печени утилизация ароматических аминокислот крови печенью снижается,
поэтому их концентрация в крови повышается (при одновременном снижении концентрации аминокислот с
разветвленными цепями).
В норме содержащиеся в крови аминокислоты с разветвленными цепями конкурентно тормозят поглощение клетками нервной ткани ароматических аминокислот. Гипераммонемия и низкая концентрация в
крови лейцина, изолейцина и валина, напротив, способствуют более интенсивному поступлению из крови в
нервную ткань ароматических аминокислот. В нервных клетках при этом создается избыток ароматических
аминокислот, которые тормозят активность ферментов, превращающих фенилаланин и тирозин в ДОФА (диоксифенилаланин), а затем в дофамин и норадреналин т.е. избыток в нервных клетках ароматических аминокислот блокирует основной путь их метаболизма по пути образования дофамина и норадреналина и активирует альтернативные пути их метаболизма с образованием подобных катехоламинам продуктов (ложных нейромедиаторов-октопамина, фенилэтиламина, тирамина, фенилэтаноламина и др). Ложные нейротрансмиттеры, а
также серотонин, образующийся при метаболизме триптофана, взаимодействуют с адренергическими рецепторами мозга, блокируя их. Следствием нарушения адренергической иннервации может быть снижение периферического сосудистого сопротивления, открытие венозно-артериальных анастомозов, снижение вазоконстрикции и нарушение адекватного кровоснабжения жизненно-важных органов. Все это приводит к повышению чувствительности ЦНС к токсическим и стрессовым воздействиям.
Теория ложных нейротрансмиттеров подтверждается терапевтическим эффектом применяемых при
печеночной энцефалопатии аминокислотных смесей, обогащенных аминокислотами с разветвленными цепями. Более того, у больных циррозами печени в крови и спинномозговой жидкости концентрация аминокислот
с разветвленными цепями обычно снижается, а ароматических - повышается. Соотношение
валин +лейцин +изолейцин
фен. +тир +три
в норме равное 3,0-3,5 , при печеночной энцефалопатии снижается менее чем до 1,5.
В патогенезе ПЭ важную роль играет также увеличение в крови концентрации короткоцепочечных
жирных кислот. У здоровых людей всасывающиеся из кишечника короткоцепочечные жирные кислоты (до
25
С10) в свободной форме поступают в воротную вену и печень, где подвергаются быстрому окислению. У больных с тяжелой гепатоцеллюлярной патологией или циррозами печени короткоцепочечные жирные кислоты не
задерживаются в печени, а поступают в общее кровообращение. Свободные жирные кислоты являются токсичными веществами, т.к. проникают в межмембранное пространство митохондрий и разобщают окислительное фосфорилирование, прежде всего в нервных клетках.
Важную роль в патогенезе ПЭ играют также поступающие из кишечника фенолы, индолы, меркаптаны и другие ядовитые соединения.
Клиника. Диагноз.
В 1977 году международная ассоциация по изучению печени на основании принятых критериев предложила выделять четыре стадии ПЭ.
Стадия I (продромальная): варьирующее со дня на день нарушение поведения, несоответствующий
обстановке эмоциональный статус, снижение активности и способности к концентрации внимания, апатия,
замедление мышечных реакций и речи, оцепенение с фиксацией взгляда или наоборот, эйфория с некоторым
психомоторным возбуждением, реже агрессивность с негативизмом, но сохранением ориентации и критики.
Наблюдается снижение умственной способности, очень часто расстройства сна – бессонница ночью и сонливость днем.
Стадия II проявляется более глубокими неврологическими и психическими нарушениями. Больной
совершает стереотипные движения, бесцельные и бессмысленные поступки. Некоторые больные становятся
неопрятными, фамильярными или агрессивными по отношению к больничному персоналу. Отмечается оглушенность.
Стадия III характеризуется комплексом общемозговых пирамидных и экстрапирамидных расстройств. Выраженные нарушения сознания (ступор) прерываются иногда кратковременным возбуждением,
можно наблюдать недержание мочи, нарушение зрачковых рефлексов, скрип зубов, тризм, фибриллярные подергивания и судороги мышц, иногда расстройства чувствительности или гиперрефлексию, моторную слабость. Возможны пирамидные знаки: кожно – сухожильная гиперрефлексия, клонус коленной чашечки и стопы, двусторонний симптом Бабинского. Кроме того, при неврологическом исследовании находят выраженные
экстрапирамидные знаки: мышечную гипертонию конечностей пластического типа с мышечными болями,
ригидность скелетной мускулатуры, маскообразность лица с гипомимией, замедление произвольных движений, нарушение координации движений.
На III стадии, иногда раньше, появляется характерный печеночный запах изо рта. Он обусловлен выделением с выдыхаемым воздухом летучих ароматических соединений кишечного происхождения – индолов,
меркаптанов, жирных кислот с короткой цепью.
Стадия IV – собственно печеночная кома: в начальной фазе неглубокая, часто с периодами ясного сознания или возбуждением. Зрачки умеренно сужены, глубокие сухожильные рефлексы угнетены, но реакция
на болевые раздражители сохранена, ригидность мышц исчезает. По мере нарастания комы АД снижается,
дыхание учащается, нарушается его ритм (дыхание типа Куссмауля или Чейна – Стокса), появляется мидриаз,
зрачковые рефлексы на свет исчезают. В конечной фазе глубокой и необратимой комы исчезают рефлексы,
болевая чувствительность и периоды возбуждения.
Тяжесть больных с печеночной энцефалопатией часто не коррелирует со степенью биохимических
функциональных проб печени.
26
Лечение печеночной энцефалопатии
Первым компонентом лечения является диета. Она должна содержать 35-40 г белка, 80 г жиров и 200
г. углеводов (1500 – 1700 ккал). Пищу готовят в легкоусвояемой форме – в виде слизистых супов, мясного
суфле, полужидкой каши из риса, манной крупы, овсяных хлопьев с добавлением овощных и фруктовых соков.
Второе. Все схемы лечения печеночной энцефалопатии направлены на устранение аммиачной интоксикации и печеночной азотемии. Для этого проводятся:
-
ежедневные двухразовые высокие очистительные клизмы кипяченой водой или с применением средств,
подавляющих аммониегенную кишечную флору (нерезорбируемых антибиотиков и синтетического дисахарида – лактулозы (дуфалак, порталак).Из антибиотиков эффективен сульфат неомицина).
-
одним из лучших средств лечения печеночной энцефалопатии является лактулоза.
Она нетоксична, почти не всасывается в кишечнике, оказывает послабляющее действие и закисляет кишечную
среду (рН стула снижается с 7.0 до 5.0). В кишечнике лактулоза гидролизуется ферментами анаэробных микроорганизмов с образованием галактозы и фруктозы, которые сбраживаются в толстой кишке до молочной
кислоты и других органических кислот. Они оказывают осмотический послабляющий эффект, тормозят метаболизм аминокислот в толстой кишке, уменьшают продукцию аммиака. Кроме того, в кислой среде толстого
кишечника аммиак превращается в трудноабсорбируемый катион аммония (NH3 + H+  NH4+).
При гнилостной диспепсии и метеоризме назначают ферментные препараты типа панзинорма. Для этих же
целей применяют молоко, обогащенное Baсt.bifidum.
Третьим важным компонентом лечения печеночной энцефалопатии и комы является инфузионная терапия.
Чаще всего применяют 5% -й раствор глюкозы с витаминами (аскорбиновой кислотой, пиридоксином,
кокарбоксилазой) и растворы электролитов (KCl, глюконат кальция, панангин), которые дозируются в зависимости от показателей водно – электролитного баланса и состояния кислотно – основного равновесия. Суточная доза глюкозы может достигать 400 г, но нужно избегать перегрузки жидкостью из – за опасности развития
отека легких и нарастания асцита. Обычно за сутки вводят не более 2,5 – 3,0 л жидкости. При диурезе менее
1000 мл/сут и нарастании креатининемии количество вводимой жидкости должно соответствовать диурезу +
500 мл.
-
при снижении концентрации К+ в плазме крови менее 3,5 ммоль/л вводят 30-60 ммолей К+ в сутки (12001800 мг/с). У больных с олигурией калий вводят только при снижении его концентрации ниже 2,0
ммоль/л.
-
гипонатриемию устраняют ограничением жидкости, избегая введения избытка натрия.
-
хорошо обезвреживает аммиак путем синтеза глутамина орницетил ( - кетоглутарат орнитина).
Гепаторенальный синдром
Стойкая, не исчезающая при коррекции гиповолемии функциональная почечная недостаточность у
больных циррозом печени – гепаторенальный синдром (ГРС) – (печеночная нефропатия) – развивается обычно
на фоне нарастающего и резистентного к лечению асцита, резко нарушенной функциональной способности
печени, аномальной задержки воды, гипонатриемии и значительного снижения экскреции Na с мочой.
27
Развитие ГРС часто провоцируется остро нарастающей гиповолемией – при кровотечении, рвоте, диарее, септицемии, эвакуации большого объема асцитической жидкости или избыточном диурезе вследствие
передозировки мочегонных средств.
Аналогичный синдром со стойкой, обычно умеренной, азотемией развивается при фульминантной
(молниеносной) печеночной недостаточности у больных с острым или подострым некрозом печени.
ГРС следует отличать от частых при циррозе печени эпизодов обратимой преренальной азотемии с метаболическим алкалозом, которые могут повторяться в течение нескольких лет вследствие снижения объема
крови при рвоте, диарее, полиурии или кровотечении.
В терминальной стадии цирроза печени ГРС развивается у 70-80% больных, однако основной причиной
смерти является не почечная недостаточность, а печеночная кома.
В основе ГРС лежит почечная вазоконстрикция, главным образом в наружном слое корковой зоны почек (наружная кортикальная ишемия). Этим объясняется резкое снижение почечного кровотока и гломерулярной фильтрации Na+ при сохранении способности к канальцевой реабсорбции.
ГРС проявляется:
-
постепенным нарастанием в плазме крови концентрации креатинина (более 212 мкмоль/л) и мочевины
(более 8,3 ммоль/л, иногда до 33 ммоль/л);
-
олигурией (<500 мл/с с резко сниженной натрийурией (< 20-12 ммоль/с при норме 120-220 ммоль/с (т.е. <
276 – 400 мг/с: N=2.7 – 5.0 г/с) с последующим развитием гиперкалиемии и метаболического ацидоза;
-
больные жалуются на резчайшую астению с сонливостью и апатией, анорексию;
-
развиваются атония желудка и кишечника с тошнотой и рвотой, признаки клеточной дегидратации (жажда, гипотония глазных яблок, снижение тургора кожи) наряду с интерстициальной гипергидратацией (отеки, асцит);
-
ортостатическая гипотония вследствие избыточной капиллярной дилятации и открытия артериовенозных
шунтов, тремор, геморрагический диатез;
-
нередко внезапно присоединяется массивное желудочно – кишечное кровотечение и печеночная кома.
Важнейшая мера профилактики ГРС при циррозе печени – устранение факторов, способствующих развитию
гиповолемии:
-
необходимо избегать бесконтрольного применения диуретиков, эвакуации больших объемов асцитической жидкости при парацентезах; введения нестероидных противовоспалительных средств; своевременно
устранять инфекционные осложнения и, по возможности, быстро купировать кровотечения.
БИОТРАНСФОРМАЦИЯ ЭТАНОЛА В ПЕЧЕНИ
Исследованиями последних лет установлено, что введенный в организм этанол быстро метаболизирует
в печени: 75 – 95% его окисляется в паренхиматозных клетках. Основной путь его деградации связан с алкогольдегидрогеназой (АДГ) – ферментом, находящимся в растворимой части цитоплазмы. Этот фермент окисляет этанол в ацетальдегид в присутствии НАД +. Ацетальдегид окисляется в митохондриях альдегиддегидрогеназой
NAD+
NADH
NAD+
NADH
СН3СН2ОН () СН3С=О () Н3СООН
│
АДГ
Н
Альдегид ДГ
28
Скорость окисления этанола определяется следующими факторами
1.
активностью алькогольдегидрогеназы
2.
транслокацией НАДН из цитозоля в митохондрии
3.
окислением НАДН в митохондриях.
Окисление ацетальдегида в митохондриях происходит очень быстро: лимитирующим звеном всей этой
реакции в целом является окисление этанола до ацетальдегида в цитоплазме. Оно зависит от концентрации в
цитозоле кофермента НАД+, который регулирует диссоциацию комплекса фермент – НАДН и последующее
окисление НАДН в митохондриях.
Реокисление НАД связано с работой челноков, обеспечивающих перенос восстановленных эквивалентов (электронов и протонов) в митохондрии. Основную роль при этом играют малат – аспартатный и альфа –
глицерофосфатный шунты.
Цитоплазма
СН3-СН2-ОН
NAD+
Мембрана
СН3СНО
Митохондрия
СН3СНО
СН3СООН
NAD+
NADH
-глицерофасфат
Фосфодиокси
NADH
-глицерофасфат
ФАД
Фосфодиоксиацетон
ФАДН2
ацетон
МДГ
Малат
ГЛУ
Малат
NAD+
ОАА
NADH
ОАА
-КГК
Аспартат
Аспартат
Максимальная скорость окисления этанола в печени обеспечивается высокой концентрацией в клетках
интермедиантов шунтов, в частности, глутамата, аспартата, оксалоацетата, 3- фосфоглицерола. Повышение их
концентрации увеличивает метаболический поток через каждый шунт; в обычных условиях мощность обоих
шунтов в гепатоцитах примерно одинакова.
Существенное влияние на концентрацию интермедиантов шунтов и скорость окисления этанола оказывает состояние организма: в сытом состоянии скорость окисления этанола в 1,5 раза больше, чем у голодных.
29
Именно поэтому скорость метаболизма этанола в организме зависит от способа его потребления: принятый
натощак этанол окисляется медленнее, чем принятый после приема пищи.
Во время метаболизма этанола в гепатоцитах повышается отношение НАДН / НАД + (в норме оно равно
1:200) из–за ограниченной транспортной способности шунтов. Возможно, это перевосстановление кофакторов
и является ответственным за эффекты, связанные с длительным введением этанола.
Другой механизм окисления этанола в печени при участии перекиси водорода (каталазный путь). По
этому пути метаболизирует не более 5% этанола, находящегося в организме. Схема реакции:
Каталаза
СН3СН2ОН + Н2О2 () СН3СНО + 2Н2О
Скорость каталазного пути обезвреживания этанола в печени возрастает при увеличении в клетках пероксида
водорода и, возможно, органических перекисей. Последнее наблюдается при эмоционально – болевом стрессе,
гипероксии и некоторых других состояниях.
Третий
путь
метаболизма
этанола
осуществляется
при
участии
МИКРОСОМАЛЬНОЙ
ЭТАНОЛОКИСЛЯЮЩЕЙ СИСТЕМЫ (МЭОС). Эта система включает флавопротеин, НАДФН – цитохром
Р450 и локализована в эндоплазматической сети гепатоцитов. Схема этого процесса:
NADPH+H+
NADP+
СН3СН2ОН ()()() СН3СОН
O2
H2O
В данной реакции НАДФН могут замещать органические гидроперекиси и таким образом поддерживать
окисление этанола и ряда других спиртов. В клетках гидроперекиси образуются особенно интенсивно при
свободнорадикальных реакциях, при действии на организм ионизирующего излучения. Вероятно поэтому введение этанола оказывает радиозащитное действие и препятствует действию гидроперекисей на биологические
мембраны.
Микросомальные ферменты обеспечивают окисление 10-20% этанола и функционируют лишь при его
высокой концентрации в крови, когда снижается активность алькогольдегидрогеназы из-за дефицита НАД+.
Действие этанола на редокс–состояние клетки, с одной стороны, и участие НАДФН – зависимой ферментной системы (МЭОС) в его окислении с другой, предопределяет возможность взаимовлияния метаболизма этанола и ксенобиотиков. Как правило, оно выражается в ингибирующем действии этанола на различные
реакции биотрансформации других веществ.
Уменьшение отношения НАД+/НАДН, возникающее при метаболизме этанола в реакции, катализируемой АДГ, влияет на общий редокс-потенциал клетки, в результате чего могут произойти ингибирование ферментов цикла трикарбоновых кислот, - окисления жирных кислот.