Незаменимая роль печени в метаболизме

Печень — центральный орган обмена веществ

Традиционно печень рассматривается как основной орган, выполняющий задачу детоксикации в организме. То есть печень обезвреживает и помогает устранить токсичные для человека вещества.

Однако это лишь часть метаболической функции печени, которая представляет собой непрерывную цепь биохимических реакций. Такая активная деятельность органа нужна, чтобы поддерживать равновесие обменных процессов во всём организме.

Печень — центральный орган обмена веществ.

Печень взрослого человека весит в среднем 1,5 кг (примерно 2,2% от массы тела). Её вес, структура и биохимический состав могут изменяться, в том числе при развитии некоторых заболеваний.

Ввиду «барьерного» расположения между верхними отделами желудочно-кишечного тракта и кровеносной системой печень получает обильное кровоснабжение — около полутора литров крови в минуту:

1. Три четверти объёма этой крови поступают из портальной системы (воротной вены).
2. И ещё одна четверть — из печёночной артерии.

Функции печени многообразны. Вот самое главное из того, что она делает для нас:

• Обеспечивает гомеостаз (поддерживает постоянство внутренней среды) за счёт регулирования в кровеносной системе веществ, поступающих в организм через ЖКТ.
• Осуществляет биосинтез необходимых веществ (глюкоза, альбумины, липиды и т. д.).
• Обезвреживает продукты метаболизма (аммиак), а также токсические соединения, образующиеся при разложении белков в кишечнике, при переработке медикаментов.
• Синтезирует желчные кислоты, занимается секрецией и выделением желчи, необходимой для обеспечения процессов пищеварения и выведения ряда веществ через кишечник (холестерин, билирубин, стероиды и т. п.).
• Дезактивирует витамины, гормоны.

Важно! Печень выполняет множество жизненно важных функций. Вот почему серьёзные заболевания печени (например, печёночная недостаточность), когда погибает большая часть её клеток, могут стать смертельно опасными.

Как происходит белковый обмен в печени

В гепатоцитах производится больше половины белка, синтезируемого во всём организме ежесуточно. Здесь образуется:

• 100% всех альбуминов сыворотки крови;
• 80% альфа-глобулинов;
• 55% бета-глобулинов.

Указанные белки собираются в рабочих клетках печени (гепатоцитах) из аминокислот, которые доставляются в печень по воротной (портальной) вене.

Если печень больна и её ткань сильно повреждена, то в крови возрастает уровень свободных аминокислот, а содержание альбумина падает. Это признак развития функциональной несостоятельности печени.

Белки, продуцируемые гепатоцитами, играют важную роль:

• Поддерживают нормальное осмотическое давление плазмы крови.
• Регулируют процессы свертываемости крови. Только в печени синтезируются факторы свертывающей системы (фибриноген, проакселерин и другие).
• Обеспечивают связывание и доставку молекул гормонов, витаминов, лекарственных препаратов к тканям и клеткам-мишеням. Эту работу выполняют транскортин, трансферрин и другие транспортные белки.
• Способствуют адекватному иммунному ответу (синтез гамма-глобулинов).
• Осуществляют разные биохимические превращения в самих гепатоцитах (печёночные трансаминазы), в крови (холинэстераза) и в желчи (щелочная фосфатаза).

В гепатоцитах также происходит катаболизм (разрушение) нуклеотидов. Они распадаются до аминокислот, пуриновых (гипоксантин) и пиримидиновых (урацил, цитозин) соединений, которые используются для производства мочевой кислоты и мочевины, креатина и холина. Эти азотсодержащие метаболические продукты помогают печени выполнять обезвреживающую функцию.

Обмен жиров — одна из важнейших функций печени

Печень участвует в обмене жиров на всех известных этапах. Именно в печени происходит синтез:

• триглицеридов;
• фосфолипидов;
• жирных (одноосновных карбоновых) кислот;
• липопротеидов низкой и высокой плотности (ЛПНП и ЛПВП);
• кетоновых (ацетоновых) тел;
• холестерина.

В печени также происходят следующие процессы, в которых задействованы жиры:

• окисление фосфолипидов,
• активация витамина D.

Впоследствии из холестерина образуются жёлчные кислоты, стероидные гормоны, витамины, ЛПНП. Жирные кислоты производятся не только из поступающих в организм жиров, но также из глюкозы и белков (в случае их избытка).

При диабете, голоде, интенсивной мышечной работе, избытке жирной пищи в рационе печень начинает активный синтез кетонов для обеспечения тканей альтернативной энергией.

Важно! Если есть много жирной пищи, но притом очень мало углеводов, то в печени начинают синтезироваться кетоны, а в крови увеличивается количество кетоновых тел. Наш организм использует их как резерв, замещающий глюкозу. На этом фоне может снижаться масса тела, что служит основой «модной» кетогенной диеты. Однако такая диета связана с риском для здоровья человека и не рекомендуется диетологами для снижения веса! Официальное показание к подобному изменению рациона — только эпилепсия в детском возрасте, и то вмешательство производится под строгим контролем врача.

Что представляет собой углеводный обмен

Несмотря на важнейшую роль поджелудочной железы в регуляции обмена глюкозы в организме, печень также участвует в поддержании нормального уровня глюкозы в крови. В случае необходимости в гепатоцитах осуществляются биохимические превращения разных химических веществ в сахар (глюкозу).

Особенно большое значение имеет процесс глюконеогенеза, то есть продукции глюкозы в печени из глицерина, лактата, аминокислот и других веществ. За счёт взаимосвязи углеводного и белкового обменов организм обеспечивается необходимой энергией даже при недостаточном поступлении пищи (голодание, диабет).

При избытке глюкозы в крови она может быть запасена в форме гликогена в печени. Это резервная, лёгкая для мобилизации при необходимости форма углеводов в организме занимает примерно десятую часть от массы печени.

Расходование депо гликогена и вывод глюкозы в кровеносное русло происходит в ночное время и в промежутках между очередными поступлениями пищи. Такой режим поддерживает уровень гликемии в норме. Резерв гликогена обычно исчерпывается на вторые сутки голодания, после чего включается процесс глюконеогенеза.

Важно! Повреждение клеток печени нарушает её способность к образованию гликогена. При этом снижается выделение глюкозы в кровь, что приводит к появлению гипогликемии.

Участие в других видах обмена

В печени происходит биохимическая трансформация многих поступающих извне веществ, включая лекарства. Они инактивируются либо подвергаются превращениям. В результате образуются менее токсичные водорастворимые соединения, которые выводятся из организма с желчью через кишечник или с мочой.

Кроме того, печень участвует в метаболизме:

• Витаминов и микроэлементов. Депонирование меди, цинка, железа, марганца, а также жирорастворимых (A, D, E, K) и водорастворимых (PP и группа B) витаминов.
• Стероидных гормонов, гормонов щитовидной железы, инсулина.
• Пигментов (билирубин).

Виды нарушений метаболизма в печени

Метаболические расстройства в печени выражаются в развитии обменных заболеваний, которые подразделяются на:

1. Первичные (обусловленные генетическими причинами).
2. Вторичные (приобретённые).

Отдельную группу составляют синдромы накопления, при которых в ткани печени и других органов значительно увеличивается содержание разных субстанций.

Обменные заболевания касаются практически всех видов деятельности гепатоцитов и называются:

• цистинозами, если нарушается белковый метаболизм;
• гликогенозами, если страдает обмен углеводов;
• липидозами, если есть неполадки в жировых превращениях.

Самым распространённым метаболическим нарушениям считается жировая болезнь печени. При этом заболевании в клетках печени накапливаются липиды, они там же окисляются — и в результате развивается воспаление, а ткань печени начинает разрушаться. На месте погибших гепатоцитов начинает разрастаться соединительная ткань. Исходом обычно является разрастание соединительных волокон на месте погибших гепатоцитов, формирование цирроза и печёночной недостаточности.

Нарушение обмена пигментов (билирубина) обычно связано с дефектом фермента, превращающего свободный билирубин в связанную форму. Выделяют несколько разных по тяжести и клиническим проявлениям синдромов. Показателем нарушения пигментного обмена является уровень разных фракций билирубина в крови. Клинически это проявляется желтухой разной интенсивности и накоплением пигмента в тканях.

Нарушение обмена металлов (меди, железа) относится к категории наследственных болезней, при которых страдает не только печень, но и другие органы. Примером нарушения обмена металлов является гемохроматоз (избыточное накопление железа в тканях).

Чем опасно накопление железа

Врачи заметили, что когда человек пьёт много спиртного, в его мозге происходит накопление железа. Это нехороший процесс, связанный с нейродегенерацией: он сопровождает такие заболевания, как болезни Альцгеймера и Паркинсона. Но от какой дозы алкоголя начинается этот процесс?

В британском исследовании 2022 года приняли участие почти 21 тысяча человек. Средний возраст участников составил 55 лет, почти половина из них — женщины. Они прошли разные тесты на интеллект, память, скорость реакции и координацию движений.

Всем участникам сделали МРТ мозга и печени: специальный вариант исследования, чувствительный к накоплениям железа в тканях. Печень — основное хранилище железа в организме. Алкоголь подавляет выработку гепсидина — гормона, который регулирует уровень железа. В результате из кишечника в кровь всасывается больше железа, задерживаясь в клетках печени. По скоплению железа в печени можно узнать о повреждении органа даже раньше, чем по жировой ткани или фиброзу.

У человека повышается системный уровень железа, оно попадает в мозг и накапливается в разных его отделах. Это может вызвать железозависимый процесс гибели клеток мозга — ферроптоз. Врачам давно известен этот процесс у сильно пьющих людей. Однако новое исследование показало, что проблема актуальна даже для умеренно пьющих.

У тех, кто пил более 7 дринков (56 граммов чистого алкоголя) в неделю, повышался уровень железа в мозге и печени, а также ухудшались когнитивные функции. 1 дринк в Великобритании = 8 граммов чистого алкоголя (это меньше, чем американский дринк, равный 14 граммам). У тех, кто пил меньше 7 дринков в неделю, уровень железа и умственные способности оставались на здоровом уровне, как в группе совсем непьющих.

Как избежать метаболических заболеваний печени

Возможность профилактики существует лишь для вторичных обменных нарушений. При обнаружении врождённой патологии необходимо наблюдение и симптоматическое лечение, а в тяжёлых случаях речь идёт о трансплантации печени.

Профилактика приобретённых метаболических заболеваний печени состоит в следующем:

• рациональное питание (приближенное к средиземноморской диете);
• поддержание нормального веса;
• активный образ жизни с регулярными физическими нагрузками;
• отказ от алкоголя. В отношении употребления алкоголя позиция Всемирной организации здравоохранения такова: не существует минимальной безопасной дозы для употребления, алкоголь вреден в любом количестве (особенно для печени);
• регулярная вакцинация от вируса гепатита В, а также от вируса гепатита А — для жителей регионов с его высокой распространенностью.

Как предсказать алкогольную болезнь

По специальному анализу крови можно заранее увидеть, грозит ли вам алкогольная болезнь печени. Изменения в уровне метаболитов заметны за несколько лет до постановки диагноза. Это выяснили финские учёные в 2020 году.

Исследователи использовали методы метаболомики: то есть отмечали особенности обмена веществ, глядя на уровень метаболитов. В 1980-х годах началось длительное исследование, посвящённое ишемической болезни сердца. У финских мужчин среднего возраста были взяты на анализ образцы сыворотки крови. Далее за участниками наблюдали в течение 30 лет. В среднем диагноз был поставлен им через 13,6 лет после первоначального анализа. В исследовании было две контрольные группы:

• малопьющие, на которых поэтому алкоголь не повлиял;
• пьющие довольно много, но у которых не было выявлено заболеваний, связанных с алкоголем.

Эти контрольные группы позволили учёным проанализировать изменения, вызванные пьянством. Что же выяснили исследователи? У участников, у которых со временем обнаружили заболевание, связанное с выпивкой, оказался более низкий уровень серотонина и аспарагина, чем у людей в контрольных группах.

Олли Карккяйнен, старший исследователь, объясняет, что чем раньше врачи выявляют риск заболевания — тем больше возможности избежать его совсем, вовремя приняв меры профилактики. Разумеется многое зависит от самого пациента: будет ли он продолжать выпивать или бросит, узнав о возможности скорого развития заболевания.

Вы можете задать вопрос врачу-гепатологу в комментариях. Спрашивайте, не стесняйтесь!

Статья опубликована: 2019-01-01

Статья обновлялась в последний раз: 17.06.2019

Не нашли то, что искали?

Автор-эксперт: Гастроэнтеролог-гепатолог Екатерина Кашух