Биохимия и патобиохимия печени животных

Размещено на http://www.allbest.ru/

БИОХИМИЯ И ПАТОБИОХИМИЯ ПЕЧЕНИ ЖИВОТНЫХ

печень углеводный липидный антитоксический животное

Печень занимает исключительно важное место в обмене веществ и не случайно называется "центральной биохимической лабораторией организма".

У взрослых животных масса печени составляет: у коров 3,4-9,2 кг, у овец 375-775 г, свиней - не более 2,5 кг, лошадей - до 5 кг. Важное значение печени в обмене веществ обусловлено и особенностями ее кровоснабжения. Кровь поступает в печень через воротную вену (порядка 70%) и через печеночную артерию. Так как печень располагается между системой воротной вены и большим кругом кровообращения, то практически все поступившие с пищей компоненты должны пройти через печень, прежде чем поступать в другие органы и ткани. С кровью печеночной артерии поступает кислород и другие вещества, необходимые для поддержания нормального функционирования гепатоцитов.

В морфологическом отношении печень состоит из печеночных долекдиаметром 0,5-2,0 мм, каждая из которых состоит из нескольких сотен тысяч печеночных клеток - гепатоцитов. В печени имеются также, так называемые купферовские клетки, относящиеся к ретикуло-эндотелиальной системе, выстилающие синусоиды - своеобразные расширения концевых ветвей воротной вены. Их функция заключается в основном в поглощении чужеродных веществ поступающих в печень с кровью и разрушении эритроцитов. Жесткость печеночной структуре придает соединительная ткань, в которой много коллагена. Некоторые патологические состояния (циррозы) сопровождаются резким увеличением в печени соединительной ткани, которая сдавливает кровеносные сосуды, нарушает кровообращение и желчевыделение.

В силу анатомических и биохимических особенностей печень участвует в регуляции практически всех видов обмена веществ.

Наиболее важные функции печени - регуляторно-гомеостатическая, заключающаяся в поддержании постоянного содержания в крови компонентов углеводного, липидного, белкового, минерального обмена, витаминов, небелковых азотистых веществ; экскреторная, антитоксическая, желчеобразовательная, мочевинообразовательная.

Химический состав печени может колебаться в зависимости от вида животного, физического состояния, уровня продуктивности. По усредненным данным печень на 70-75% состоит из воды, содержит 12-25% белков, 2-6% липидов, 2-8% гликогена, около 0,02 г железа. Печень содержит значительное количество различных витаминов, минеральных компонентов, ферментов, многие из которых являются строго специфическими для печени. При патологических состояниях химический состав печени может значительно изменяться. При жировой дистрофии, например, количество нейтральных жиров в печени резко возрастает, а содержание воды снижается. При гликогенозах в печени резко возрастает содержание гликогена. Тяжелые же паренхиматозные поражения органа сопровождаются снижением в ней гликогена. Нарушение обмена веществ в печени и изменения ее химического состава находят свое отражение в изменении биохимического состава крови. Поэтому при заболеваниях печени широко используется определение целого ряда химических соединений в крови, позволяющих судить о тех или иных нарушениях в печени. Определение содержания билирубина характеризует экскреторную функцию печени, по активности трансаминаз и некоторых дегидрогеназ судят о повреждении клеток, по активности щелочной фосфатазы - о наступлении холестаза, содержание альбумина и мочевины характеризует состояние синтетических процессов в печени и т. д.

Углеводный обмен в печени

В качестве исходных метаболитов при глюконеогенезе используется лактат, глицерин и практически все аминокислоты за исключением лейцина. У жвачных животных для синтеза глюкозы широко используется пропионовая кислота. Использование того или иного метаболита для синтеза глюкозы определяется не только видом животного, но и его физиологическим состоянием и характером кормления. Если у лактирующих высокопродуктивных коров, получающих полноценный рацион, синтез глюкозы идет в основном из пропионата, то у голодающих он вообще прекращается, зото нарастает биосинтез из глицерина и аминокислот, вследствие усиленного распада жиров и белков

В печени имеется весь пул ферментов, обеспечивающих реакции глюконеогенеза из различных метаболитов. Однако, также как и выбор субстрата, активность ферментов глюконеогенеза в значительной степени зависит от физиологического состояния и характера кормления. Для оценки функционального состояния печени используется нагрузка глюкозой и галактозой. Были разработаны функциональные пробы для крупного рогатого скота с использованием глюкозы (0,5 г/кг) или галактозы (0,2 г/кг). Было показано, что пробы нагрузки галактозой более эффективны так как превращение глюкозы в гликоген происходит не только в печени, но и в мышцах и характер гликемических кривых в большой степени зависит от состояния поджелудочной железы и других негепатогенных факторов. Нагрузка галактозой имеет определенное диагностическое значение при гепатодистрофии, при циррозе печени, она, как правило, отрицательная. При поражеии печени снижается ее способность к усвоению углеводов, вследствие чего возрастает гликемический коэффициент (отношение максимальной величины углевода в крови после нагрузки к исходной величине), у здоровых коров он был в пределах 1,66-2,09, при патологии печени возрастает до 2,025,35. При ожирении печени у коров наблюдалось резкое, в 5-6 раз, увеличение пировиноградной кислоты в крови. Подострый и хронический гепатит, и цирроз печени также приводит к увеличению пировиноградной кислоты в крови, но оно бывает не столь резко выражено. Необходимо иметь в виду, что углеводный обмен в печени регулируется нейро-гуморальным путем с участием целого ряда желез внутренней секреции. Такие гормоны как инсулин, АКТГ, глюкокортикоиды способствуют отложению гликогена в печени, в то время как адреналин, глюкагон, соматотропин, тироксин способствуют его распаду. Поэтому при оценке углеводной функции печени необходимо учитывать и состояние эндокринной системы организма.

Липидный обмен в печени

Азотистый обмен и антитоксическая функция печени

Важную роль играет печень в белковом обмене. В печени синтезируется большая часть белков плазмы крови - альбумины, большая часть а- и р-глобулинов, именно в печени синтезируются белки гемостатической системы крови (фибриноген, протромбин, проконвертин и др). В печени происходит образование таких конечных продуктов обмена белков как мочевина и мочевая кислота, процессы переминирования и дезаминирования аминокислот. Синтез таких важных белков как у-глобулины, к которым относятся защитные белки различных классов, происходит в основном вне печени (за исключением купферовых клеток печени).

Поэтому патологические процессы в печени серьезным образом сказываются на белковом метаболизме. При заболеваниях печени изменяется белковый состав плазмы крови, вследствие нарушения синтеза белка в гепатоцитах. Так, при большинстве заболеваний печени отмечается снижение содержания альбумина в плазме, что ведет к развитию отеков.

При циррозе печени крупного рогатого скота, жировой дегенерации и циррозе печени у собак отмечается снижение содержания альбумина, но в тоже время увеличение бета и гамма-глобулинов. Нарушение синтеза белков, участвующих в процессах свертывания крови, ведет к тяжелым геморрагическим явлениям.

Определение содержания протромбина в крови используется в ряде случаев при диагностике заболеваний печени у животных. У здоровых животных протромбиновое время определенное разными методами колеблется в пределах 16-30 с. При заболеваниях печени оно возрастает в несколько раз, что свидетельствует о ее функциональной недостаточности.

В печени синтезируются ряд транспортных белков (трансферин, церулоплазмин, транскортин и др.) участвующих в обмене железа, меди, гормонов и витаминов. Поэтому при паренхиматозных поражениях печени будет нарушен их биосинтез и нормальный обмен этих веществ.

В печени наиболее активно протекает обмен аминокислот. Здесь интенсивно идут процессы переами- нирования, дезаминирования, синтеза незаменимых аминокислот, образование небелковых азотистых соединений из аминокислот (пуринов и пиримидинов, креатина, глутатиона, никотиновой кислоты).

При голодании печень расходует свои резервные белки в большой степени, чем другие органы и обеспечивает своими аминокислотами потребности организма.

Заболевания печени могут сопровождаться нарушением процесса дезаминирования аминокислот, что приводит к повышению содержания их в крови. Повышенное содержание аминокислот в крови сопровождается аминоацидурией. Количество тирозина в суточном количестве мочи человека при желтой атрофии печени достигает, например, 2 г.

Печень является основным местом связывания аммиака и синтеза мочевины (рис. 32). Только в печени обнаружен полный набор ферментов орнитинового цикла, необходимый для биосинтеза мочевины. У жвачных синтез мочевины может идти еще в стенке рубца. Если печень неспособна нейтрализовать аммиак, образующийся в результате распада содержащих азот соединений, возникает гипераммониемия. Аммиак сильно токсичен для всех тканей, но наиболее чувствительным к нему является мозг. В обычных условиях аммиак, образующийся в мозге в процессе обмена веществ, частично нейтрализуется в виде глутамина и аспарагина, а большей частью удаляется с кровью и нейтрализуется в печени. Однако если концентрация аммиака в крови повышается, то выход его из мозга тормозится и наступает интоксикация с прогрессирующим нарушением деятельности центральной нервной системы.

Необходимо различать первичную гипераммониемию, обусловленную избыточной продукцией и накоплением аммиака в организме и вторичную, связанную с заболеванием печени.

Так как биосинтез мочевины достаточно энергоемкий процесс (на образование 1 моля мочевины расходуется 3 моля АТФ), а при паренхиматозных заболеваниях печени количество АТФ в ней снижается, это отрицательно сказывается на биосинтезе мочевины. В этом случае гипераммониемия обнаруживается на последних стадиях на фоне хорошо выраженной клиники гепатита или гепатоза.

Синтез мочевины и обезвреживание аммиака идет в митохондриях печени. Это циклический процесс, в котором роль катализатора играет орнитин. Мочевина содержит 2 аминогруппы, одна из которых образуется из аммиака, а вторая из аспартата. Молекула аммиака соединяясь с С0₂ образует карбамоилфосфат, который взаимодействуя с орнитином образует цитруллин. Вторая аминогруппа поступает из аспартата. Так как аспартат образуется путем переаминирования оксалоацетата и глутамата, а глутаминовая кислота может образоваться в результате реакции между различными аминокислотами и а-кетоглутаратом, то таким путем аминогруппа почти любой аминокислоты может быть вкючена в молекулу мочевины.

При взаимодействии аспартата с цитруллином образуется аргининоянтарная кислота, которая расщепляется до фумаровой кислоты и аргинина. Последний под действием аргиназы гидролизуется с образованием мочевины и орнитина . Синтез мочевины и активность ферментов орнитинового цикла в сильной степени зависит от физиологического состояния животных и состава рациона.

При лабораторной диагностике гипераммониемии основным показателем является содержание аммиака в крови. Концентрация аммиака в крови может быть очень высокой, достигая 1,18 ммоль/л и более. Вследствие токсического действия аммиака на гепатоциты может нарушаться проницаемость клеточных мембран и наблюдаться выход в кровь трансаминаз. В некоторых случаях имеет место значительное повышение содержания аминокислот орнитинового цикла, особенно цитруллина (цитруллинемия). В ряде случаев нарушение синтеза мочевины и интоксикация организма аммиаком связаны с недостаточной активностью какого-либо фермента орнитинового цикла. В этом случае в печеночной ткани, полученной путем биопсии, нужно определить их активность. Так как ферменты мочевино-образовательного цикла нестабильны, особенно орнитинкарбамоилтрансфераза и аргининсукцинатсинтетаза, для исследования нужно использовать свежий материал или хранить ткань в жидком азоте. Ферменты, катализирующие орнитиновый цикл, индуцируются рядом факторов - повышенным содержанием белка в рационе, введением глюкокортикоидов, голоданием. В то же время при анаболических процессах, когда синтез белков усиливается, синтез ферментов орнитинового цикла снижается.

Известно 5 врожденных дефектов цикла связанных с нарушением активности тех или иных ферментов орнитинового цикла. Все они проявляются увеличением аммиака в плазме крови и снижением содержания мочевины в моче. Гипераммониемия I типа связана с деффектом карбамоилфосфатсинтетазы. Гипераммониемия II типа - с нарушением работы фермента орнитинкарбамоилтрансферазы. Помимо увеличения аммиака в плазме при этом нарушении орнитинового цикла с мочой выделяются уридин и урацил.

При дефекте фермента аргининсукцинатсинтетазы в крови накапливается цитруллин (цитруллине- мия), а при недостаточности аргиназы - аргинин (аргининемия). При дефекте фермента аргининсукцинат- лиазы в организме происходит накопление аргининсукцината, сопровождаемое усиленным выведением его с мочой (аргининсукцинатурия).

Токсикозы, наблюдаемые при тяжелом поражении печени, обусловлены действием аммиака, не связанного в орнитиновом цикле в мочевину, на центральную нервную систему. Поэтому, при тяжелых поражениях печени все процессы, приводящие к образованию свободного аммиака, ухудшают состояние больного организма (например, усиление дезаминирования аминокислот). В этом случае недопустимо скармливание как органических, так и неорганических соединений азота жвачным животным в качестве заменителя белка.

Следует иметь в виду, что вследствие особенностей анатомического строения и особой роли печени в обмене веществ, она в сильной степени подвержена действию чужеродных соединений (ксенобиотиков). Характер и степень поражения печени зависит от силы и количества токсического вещества и пути их поступления.

Химические токсические вещества, действующие на печень, можно разделить на 2 группы: 1 - истинные гепатотоксические яды, 2 - вещества, поражающие печень при избыточном поступлении или гиперчувствительности организма. Хотя детальный механизм действия различных токсических веществ различается в сильной степени и не всегда хорошо известен можно считать установленным, что различные лекарственные и токсические вещества действуют на ферментные системы печени и нарушают нормальные метаболические пути белкового, углеводного и жирового обмена.

Нормально функционирующий гепатоцит может обезвреживать и нейтрализовать многие ксенобиотики и эндогенные токсические вещества, если их концентрация не превышает определенную пороговую величину.

При участии микросомальных ферментов происходят реакции окисления-восстановления, сульфати- рования, метилирования, коньюгирования и др., приводящие к нейтрализации ядов. Для детоксицирующей функции важное значение имеет состояние всего организма и состояние печени.

При голодании, некачественном кормлении, несбалансированных рационах, заболеваниях, длительном действии лекарственных веществ детоксицирующая способность печени может быть резко понижена, а отдельные метаболические пути, приводящие к нейтрализации яда, полностью заблокированы.

Известны химические вещества ингибирующие в печени процессы сульфатирования, образования глюкуронидов и др. Ксенобиотики, попавшие в печень проходят ряд превращений, подвергаясь окислению- восстановлению, изомеризации, гидролизу, циклизации и т. д., осуществляемых соответствующими ферментами. В результате в молекуле ксенобиотика происходит разрыв связей или вводятся дополнительные функциональные группы (например гидроксильная, аминная) или освобождаются свои функциональные группы ранее заблокированные (например в результате гидролиза эфирных или пептидных связей). В итоге молекула ксенобиотика оказывается подготовленной ко второму этапу превращений - фазе конъюгации, заключающейся в образовании ковалентных связей между ксенобиотиком и биомолекулами организма (например глюкуроновой кислотой), которая также происходит при участии ферментов.

Основным механизмом превращения ксенобиотиков является микросомальное окисление, осуществляемое ферментными системами, локализованными в основном во фракции микросом печени и , в меньшей степени, некоторых других органов.

В микросомах находятся ферментные цепи окисления веществ. Они представлены двумя короткими цепями переноса электронов и протонов вмонтированными в мембраны эндоплазматической сети или микросом. Основной является монооксигеназная цепь окисления в которой источником электронов и протонов является восстановленный НАДФ. Уже сейчас известно более 7000 наименований веществ окисляющихся этой цепью. Вторая цепь окисления-НАД-зависимая, где источником электронов и протонов служит восстановленный НАД.

Наиболее важным звеном микросомальной монооксигеназной системы является цитохром Р₄₅₀, ответственный за активацию молекулярного кислорода и связывание субстрата. Цитохром Р₄₅₀ является гемопро- теином и характеризуется атипичной полосой поглощения при 450 нм, что определило его название. Цитохром Р₄₅₀ состоит из апофермента (белковой части) и гема (простетической группы). Апофермент выполняет регуляторную функцию и может связывать сотни самых различных соединений. Гем может переводить молекулярный кислород из неактивной формы в активную и использовать его в реакциях окисления. Гем работает в составе окислительно-восстановительной цепи, поставляющей необходимые для активации кислорода электроны. Цитохром Р₄₅₀ существует в виде нескольких форм различающихся по молекулярной массе, субстратной специфичности, скорости катализируемой реакции, спектром поглощения. Биосинтез цитохрома Р₄₅₀ осуществляется рибосомами шероховатого эндоплазматического ретикулума.

Основные этапы работы мнкросомальной моноокснгенной системы представлены на рис. 33. Первая стадия реакции состоит во взаимодействии субстрата с окисленной формой цитохрома Р₄₅₀. Вторая стадия заключается в восстановлении фермент-субстратного комплекса первым электроном, который поступает из НАДФ- зависимой цепи, через посредство флавопротеина-1 при возможном участии цитохрома е₅. На третьем этапе образуется тройной комплекс субстрат-цитохрома Р₄₅₀ - кислород. На четвертом происходит восстановление комплекса вторым электроном поступающим из НАД-зависимой цепи. Таким образом, в тройном комплексе происходит активация молекулярного кислорода, обеспечивающего возможность окисления многих соединений в физиологических условиях с высокими скоростями. Затем комплекс распадается с образованием гидроксилирован- ного субстрата, окисленной формы цитохрома Р₄₅₀ и молекулы воды

Пройдя фазу модификации ксенобиотики вступают в фазу конъюгации. Она необходима для образования нетоксичных и легко выводимых продуктов их метаболизма. Конъюгация представляет собой биосинтез при котором чужеродные соединения или их метаболиты соединяются с легко доступными эндогенными субстратами (биомолекулами) образуя коньюгаты. По механизму реакции конъюгации делятся на 2 типа. Или вначале активируются эндогенные субстраты с последующим взаимодействием с ксенобиотиками с образованием конъюгата. Этот тип реакций наблюдается во всех тканях организма. Или вначале активируется ксенобиотик с последующим взаимодействием с биомолекулами с образованием конъюгата. Этот тип наблюдается только в печени и почках. В организме животных и человека наиболее распространенными видами конъюгации являются глюкуронидная, сульфатая, конъюгация с глутатионом, аминокислотами, по механизму ацетилирования и метилирования.

Пигментный обмен в печени

Печень играет важную роль в пигментном обмене, особенно необходимо отметить ее значение в обмене гемохромогенных пигментов, которые образуются в организме в основном при распаде гемоглобина и в небольшом количестве миоглобина, цитохромов и др.

Распад гемоглобина происходит в клетках ретикуло-эндотелиальной системы селезенки, печени, костном мозге, эритроцитах, с образованием из гема билирубина. Распад гемоглобина начинается с разрыва одного метанового мостика с образованием вердоглобина, от которого затем отщепляется атом железа и белок глобин, с образованием биливердина. Восстанавливаясь биливердин образует основной желчный пигмент - билирубин. Это так называемый свободный, непрямой или неконъюгированный билирубин. Он нерастворим в воде, и дает непрямую реакцию с диазореативом (т.е. только после предварительной обработки сыворотки крови спиртом). Он токсичен, так как будучи лио- фильным легко проникает в митохондрии, нарушает синтез белка, проницаемость мембран, угнетает процессы окислительного фосфорилирования. Он вызывает поражение центральной нервной системы, некроз печени, гемолиз эритроцитов. Будучи активным фотосенсибилизатором билирубин способен инициировать образование синглетного кислорода - активатора перекисного окисления липидов.

Свободный билирубин в связанной с альбумином форме, транспортируется в печень и в гепатоцитах в гладком эндоплазматическом ретикуле связывается (конъюгирует) с глюкуроновой кислотой. Этот процесс катализируется ферментом УДФ-глюкуронил-трансферазой. Образующейся глюкуронид билирубина получил название связанного, конъюгированного или прямого билирубина (прямой потому что он дает прямую реакцию с диазореактивом). Он растворим в воде и нетоксичен. Образовавшийся в печени прямой (конъюгированный) билирубин вместе с желчью поступает в 12- перстную кишку. В результате действия ферментов кишечной микрофлоры происходит отщепление глюкуроновой кислоты и свободный билирубин восстанавливается до мезобилиногена (уробилиногена). Часть образовавшегося мезобилиногена (уробилиногена) всасывается здесь же в тонком кишечнике и с током крови по портальной вене попадает в печень где окончательно расщепляется до дипирролов. Поэтому считается, что в нормальных условиях уробилиноген в общий круг кровообращения, и мочу не попадает. Однако, по некоторым данным (В Дж. Маршал, 2000), небольшое количество уробилиногена попадает в системную циркуляцию и выводится с мочой.

Большая часть уробилиногена поступает в толстый кишечник, где с участием кишечной микрофлоры восстанавливается до стеркобилиногена. В дальнейшем, в конечных отделах толстого кишечника стеркобилиноген окисляется до стеркобилина и выделяется с калом. Небольшая часть стеркобилиногена всасывается в толстом отделе кишечника и выделяется с мочой. Таким образом моча в норме не содержит определяемых количеств мезобилиногена (уробилиногена), но в ней содержится небольшое количество стеркобилиногена.

Для нормального метаболизма билирубина необходимо его транспортировка кровью. Наиболее высокое сродство к билирубину имеет альбумин сыворотки крови, который осуществляет его перенос. Поэтому гипоальбуминемия, наблюдающаяся при ряде болезненных состояний, нарушает транспорт билирубина.

Нарушить транспортную функцию альбумина могут также некоторые метаболиты и лекарственные вещества, которые легко с ним связываются (например, свободные жирные кислоты, желчные кислоты, некоторые сульфаниламиды, тетрациклины и др.)

Выделение конъюгированных желчных пигментов в желчные капилляры - это активный трансмембранный процесс, который регулируется тироксином, тиреотропным и соматотропным гормонами. Сбои этого сложного экскреторного механизма приводят к нарушению обмена желчных пигментов и гипербили- рубинемии.

При всех состояниях вызывающих гемолиз или укорочение жизни эритроцита, биосинтез билирубина резко усиливается и обуславливает эффект гипербилирубинемии.

Существуют однако, так называемые, шунтовые гипербилирубинемии при которых интенсивное образование билирубина происходит без усиленного распада эритроцитов. Это может быть связано с разрушением незрелых эритроцитов в костном мозге, распаде гема, до его включения в молекулу гемоглобина, образовании билирубина из предшественников гемоглобина, ускоренным катаболизмом гемосодержащих соединений (каталаза, пероксидаза, миоглобин и др.)

Увеличение обеих фракций билирубина в сыворотке крови наблюдается при поражении паренхимы печени факторами инфекционного и токсического характера, острых и хронических гепатитах, отравлении фосфором и др. При поражении печеночных клеток нарушается экскреция прямого билирубина с желчью и он попадает прямо в кровь, что приводит к увеличению его концентрации. Довольно часто снижается также способность клеток печени конъюгировать билирубин с образованием билирубин- глюкуронидов, вследствие чего содержание непрямого билирубина в сыворотке также увеличивается. В пораженных печеночных клетках нарушается также процесс разрушения мезобилиногена (уробилино- гена) всасывающего из толстого кишечника. В результате он попадает в большой круг кровообращения, выделяется почками и появляется в моче.

Поэтому изучение продуктов превращения гема представляет большой интерес для клиники, так как позволяет судить о функции печени.

Увеличение билирубина в сыворотке крови обуславливает такой характерный печеночный синдром как желтуха. Билирубин обладает сильной красящей способностью, поэтому при повышении его концентрации слизистые оболочки и ткани окрашиваются в интенсивно желтый цвет. Интенсивность желтухи, зависит от образования билирубина в клетках ретикулоэндотелиальной системы и выделительной способности печени.

В зависимости от уровня на котором происходит нарушение метаболизма билирубина различают желтухи надпеченочные, печеночные и подпеченочные. В клинике, где принято делить желтухи в зависимости от механизма возникновения, эти три желтухи определяют как гемолитическую, паренхиматозную и механическую (обтурационную)

Гемолитическая (надпеченочная желтуха) связана с усиленным распадом (гемолизом) эритроцитов, ведущему к избыточному образованию свободного билирубина. Такое состояние может наблюдаться при введении гипотонитических растворов, отравлении фенилгидразином, сульфаниламидами, гемолитической болезни новорожденных, В1₂-дефицитной анемии, обширных гематомах, переливании несовместимых групп крови. Наблюдается билирубинемия, связанная с увеличением непрямого билирубина в крови. Повышение свободного билирубина в крови является одним из главных признаков гемолитической желтухи, позволяющий дифференцировать ее от паренхиматозной и обтурационной. Так как свободный билирубин не способен проходить через почечный фильтр в моче он не появляется. Поступление больших количеств билирубина в кишечник приводит к усиленному образованию и выведению с калом и мочой стеркобилиногена. Усиленное всасывание уробилиногена в кишечнике может, особенно при нарушенной барьерной функции печени, привести к увеличению уробилиногена в моче он попадает в большой круг кровообращения, выделяется почками и появляется в моче.

Паренхиматозная (печеночная) желтуха связана с патологическими процессами в печени, сопровождающимися деструктивно- дистрофическими изменениями в паренхиматозных клетках и инфильтративны- ми в строме. Печеночная желтуха характерна для воспалительных процессов в печени, цирроза, ожирения, отравления гепатотропными ядами. Вследствие поражения клеток снижается их способность к захвату свободного билирубина и биосинтезу билирубин-глюкуронидов, в результате чего содержание непрямого билирубина в крови повышается. Вследствие деструкции печеночных клеток нарушается экскреция прямого билирубина в желчные капилляры и он поступает прямо в кровь. Поэтому в зависимости от характера поражения наблюдается более или менее выраженная билирубинемия с увеличением как свободного, так и связанного билирубина. Нарушение функции гепатоцитов сопровождается снижением их способности разрушать всосавшийся в кишечнике мезобилиноген (уробилиноген) до дипирролов. Поэтому последний попадает в большой круг кровообращения и выделяется с мочой.

Механическая (обтурационная, подпеченочная) желтуха .Возникает вследствие нарушения оттока желчи из печени. Наблюдается при желчекаменной болезни, закупорке желчных ходов гельминтами, опухолях поджелудочной железы, при использовании медикаментозных средств вызывающих задержку желчи в печени (холестаз) - эритромицина, сульфаниламидных препаратов, эстрогенов. Закупорка желчных путей, резкое повышение давления желчи в желчных ходах, разрыв желчных капилляров приводят к попаданию желчи в кровяное русло, следствием чего является увеличение в крови прямого билирубина.

Если при обтурационной желтухе функция печени не нарушена, то прямой билирубин крови представлен в основном диглюкуронидом билирубина. Вследствие высокой концентрации связанного билирубина в крови он появляется в моче. При обтурационной желтухе резко уменьшается содержание стеркобилиногена и других продуктов метаболизма билирубина в кале, что сопровождается его обесцвечиванием.

В клинической практике для дифференциации желтух проводится определение как билирубина, так и продуктов его метаболизма.

Имеется ряд генетических дефектов обмена билирубина.

Дефект УДФ-глюкуронилтрансферазы. Образование в печени билирубин-диглюкуронида катализируется ферментной системой глюкуронилтрансферазы, локализованной в мембранах гладкого эндоплазматического рети- кулума. При дефекте этой энзимной системы нарушается глюкуронизирующая функция печени, наблюдается ги- пербилирубинемия, умеренная гепатомегалия.

Дефект элиминации и транспорта неконьюгированного билирубина. При этом происходит нарушение транспорта билирубина из крови в гепатоцит, вследствие нарушения биосинтеза белков соответствующей транспортной системы. Наблюдается гипербилирубинемия с преимущественным увеличением свободного билирубина

* Дефект элиминации связанного билирубина. Конъюгация билирубина не нарушена, однако он не выводится в желчные ходы. Это состояние вызвано генетически детерминированным энзимным дефектом в транспортной системе локализующейся в плазматической мембране гепатоци- та. Происходит накопление связанного билирубина в крови.

Биохимические изменения при заболеваниях печени

1. Секреционные, которые синтезируются в клетках печени, переходят в плазму крови и обеспечивают нормальное протекание некоторых физиологических процессов (например, ферменты системы свертывания крови).

2. Экскреционные ферменты, которые образуются в печени и выделяются с желчью (щелочная фосфатаза, лейцинаминопептидаза).

3. Индикаторные ферменты, которые синтезируются в печени и используются внутри гепатоцита, "обслуживая" внутриклеточный обмен веществ.

Изменеие активности ферментов в печеночной ткани обуславливают изменения их активности в сыворотке крови, что служит своеобразным индикатором состояния гепатоцита. При патологии печени может наблюдаться как гиперферментемия, так и гипоферментемия.

Гипоферментемия наблюдается в основном в отношении тех ферментов, которые секретируются печенью. В результате острого или хронического заболевания с поражением паренхимы печени синтез соответствующих ферментов снижается, что и обуславливает феномен гипоферментемии. В некоторых случаях она может быть связана с генетически обусловленными дефектами синтеза фермента (например, многочисленные дефекты синтеза ферментов углеводного обмена.)

Гиперферментемия встречается при патологии печени значительно чаще. Иногда она может быть связана с усилением биосинтеза. Но гораздо чаще гиперферментемия является результатом повреждения клеточных мембран или распада клеток. При более легких повреждениях наблюдается выход цитоплазматиче- ских ферментов, более тяжелым сопутствует выход ферментов из митохондрий.

Повышение в сыворотке крови экскреционных ферментов наступает обычно в результате экстра- или интрапеченочного холестаза.

Специфичность некоторых ферментов относительна, так как они могут содержаться и в других органах и тканях. Однако, в силу высокого содержания ферментов в печени, гиперферментемию часто можно связать именно с этим органом.

Клиническая ценность исследования ферментов при патологии печени обусловлена не только специфичностью, но и активностью фермента, его расположением в клетке и связанной с ним возможностью выхода из нее, а также скоростью инактивирования и удаления из сыворотки крови.

Значительно повышается диагностическая значимость исследований, когда при патологии печени исследуют не один, а несколько ферментов.

Предложено несколько сывороточно-биохимических синдромов, которые включают показатели активности таких ферментов как аспартат- и аланинаминотрансферазы, глутаматдегидрогеназы, сорбитолде- гидрогеназы, альдолазы, щелочной фосфатазы, холинэстеразы, изоцитратдегидрогеназы, лейцинаминопеп- тидазы. Многие авторы указывают на органоспецифичность таких ферментов как орнитинкарбамоилтрансфераза, которая принимает участие в орнитиновом цикле и уридиндифосфатглюкуронилтрансфераза, участвующая в коньюгировании билирубина с глюкуроновой кислотой с образованием связанного билирубина.

Соотношения между активностью ферментов в сыворотке крови и печени достаточно сложны и не всегда объяснимы. Часто активность ферментов в сыворотке крови и ткани печени изменяется в противоположных направлениях. Например, активность трансаминаз и ряда других ферментов увеличивается в сыворотке и снижается в печени, в то время, как щелочная фосфотаза увеличивает активность и в сыворотке и в печеночной ткани.

Наиболее резкая гиперферментемия наблюдается при острых паренхиматозных гепатитах, которые могут наблюдаться при различных болезненных состояниях: эндогенных и экзогенных токсикозах (уремия, токсикоз беременности, отравление мышьяком, четыреххлористым углеродом, нитробензолом, фосфороор- ганическими пестицидами и др.), бактериальных поражениях печени при туберкулезе, бруцеллезе, паратифе и др, стрептококковых и пневмококковых поражениях печени.

Для диагностики острого паренхиматозного поражения печени используется обычно ферментный комплекс, включающий такие ферменты как аспартат и аланинаминотрансферазу, альдолазу, глутамат и изоцитратдегидрогеназу, орнитинкарбамоилтрансферазу, сорбитолдегидрогеназу.

При остром экспериментальном гепатите у коров, вызванном введением больших доз четыреххлористо- го углерода, активность глутаматдегидрогеназы, сорбитолдегидрогеназы, аспартатаминотрансферазы возрастала в десятки раз, активность аланинаминотрансферазы и щелочной фосфатазы - в несколько раз. Уровень повышения ферментов в крови помимо всего прочего определяется и индивидуальной чувствительностью животных к препарату. В естественных условиях столь резкого повышения активности ферментов не наблюдается, но тем не менее они достаточно выражены, чтобы можно было использовать их для целей энзимодиагно- стики.

Механизм повреждения гепатоцитов при действии печеночных ядов рассмотрен лучше всего на примере CCI₄. Считают, что после проникновения в клетки четыреххлористый углерод связывается с цитохро- мом Р₄₅₀ и принимает один электрон. Возникает радикал * СС1з и освобождается анион хлора. CCI4 + е^-^ * CCI3+ С1^-

Радикал * CCI3 взаимодействует с ненасыщенными жирными кислотами, образуя различные окисленные продукты типа перекисей и, в конечном счете, приводит к расщеплению жирных кислот. Это нарушает структуру мембраны и вызывает гибель гепатоцита. Следствием чего и является резкое возрастание в крови ферментов. При менее тяжелых поражениях на первое место выходит нарушение метаболизма липидов и накопление их в клетках печени. Поэтому в этих случаях наблюдаются более или менее выраженные формы ожирения печени.

Одними из наиболее часто определяемых ферментов при патологии печени являются аспартат- и ала- нинаминотрансфераза (АсАт,АлАт). Хотя органоспецифичность этих ферментов выражена недостаточно четко, в сочетании с другими биохимическими и клиническими исследованиями они являются достаточно информативными.

Наиболее резко активность АсАт возрастает при острых гепатитах, при хронических гиперферменте- мия выражена в меньшей степени. Активность АлАт при острых гепатитах увеличивается еще в большей степени, чем АсАт. Острые паренхиматозные поражения печени сопровождаются увеличением активности этих ферментов еще тогда, когда клинические признаки отсутствуют. АлАт находится в цитоплазме печеночных клеток, в то время как АсАт и в цитоплазме и в митохондриях. Поэтому при легких повреждениях печеночных клеток активность АлАт будет возрастать быстрее, чем АсАт, в то время как в более тяжелых случаях, когда будут затрагиваться митохондрии, активность АсАт будет увеличиваться еще более выраженно. При остром гепатите отношение АсАт:АлАт обычно понижено, при хроническом - повышено. Повышение активности аминотрансфераз в сыворотке наблюдается при циррозе печени, отравлении четыреххлористым углеродом, гепатотоксическими растениями.

Ферменты орнитинкарбамоилтрансфераза и аргиназа являются ферментами орнитинового цикла образования мочевины, осуществляющегося в печени. Поэтому органоспецифичность этих ферментов также высока. Активность обоих ферментов резко возрастает при тяжелых паренхиматозных поражениях печени и степень подъема достаточно хорошо коррелирует с тяжестью патологического процесса.

Щелочная фосфатаза - фермент, который синтезируется в печени и выделяется с желчью. Активность фермента в сыворотке крови возрастает при холестазе, особенно при закупорке внепеченочных желчных каналов. Определение щелочной фосфатазы считается лучшим диагностическим тестом для установления закупорки желчных путей, даже по сравнению с определением билирубина и холестерина. Чувствительным ферментным тестом для установления холесгаза является также сывороточная гамма-глутамилтрансфераза, активность которой возрастает в еще большей степени чем щелочной фосфатазы.

Определение лейкоцинаминопептидазы, которая также как щелочная фосфатаза, является экскреторным ферментом и выделяется с желчью имеет наибольшее значение при патологии печени, осложненной холестазом. В этих случаях активность фермента повышается особенно резко.

При хроническом гепатите и циррозе также широко используют исследование ферментов, однако их диагностическая ценность здесь значительно ниже, чем при острых процессах, так как изменение их активности выражены в меньшей степени.

Ферментный спектр при хроническом гепатите и циррозе печени изменяется в зависимости от фазы затухания воспалительного процесса и некротических изменений.

При циррозе, развивающемся на фоне хронического токсикоза, активность ферментов изменяется мало. При периодически воспалительных формах наблюдаются резкие всплески активности ферментов в сыворотке крови, соответствующие периодическим приступам воспалительного процесса. При билиарных формах цирроза, сопровождающегося холестазом, наблюдается резкое повышение активности щелочной фосфатазы, а также альдолазы, аспартат- и аминотрансферазы.