Глюконеогенезом называется процесс образования глюкозы из источников неуглеводной природы (лактата, глицерина и аминокислот). Этот источник синтеза глюкозы функционирует в печени и корковом веществе почек. В случае голодания в организме наблюдается мобилизация запасенных в жировой ткани триглицеридов путем их гидролиза до глицирина и жирных кислот. Жирные кислоты поставляются в другие ткани, где используются в качестве субстратов дыхания. Глицерин транспортируется в печень и почки, где играет роль предшественника глюконеогенеза.
С обменом углеводов связан синтез глюкуроновой кислоты, необходимой для конъюгации плохо растворимых веществ и образования смешанных полисахаридов.
Жировой обмен печени лежит в основе таких процессов, как синтез жирных кислот из ацетил-КоА, этерификация жирных кислот и запасание триглицеридов, секреция триглицеридов в кровь в форме липопротеидов очень низкой плотности, синтез фосфолипидов и эфиров холестерина, липолиз триглицеридов, окисление жирных кислот и образование кетоновых тел.
Печень и жировая ткань обусловливают запасание триглицеридов (жирных кислот). При необходимости триглицериды печени используются другими тканями – они поступают в кровь либо в виде липопротеидов очень низкой плотности, либо в форме кетоновых тел.
Печень обладает способностью извлекать из кровотока жирные кислоты плазмы, которые затем подвергаются этерификации или окислению с образованием с образованием соответственно триглицеридов и кетоновых тел.
Катаболизм жирных кислот осуществляется путем бета-окисления, в процессе которого происходит активирование жирной кислоты с участием коэнзима А и АТФ.
Освобождающийся ацетилкоэнзим А подвергается окислению в митохондриях, в результате чего клетки снабжаются энергией.
Под термином кетоновые тела подразумевают ацетоуксусную кислоту, оксимасляную кислоту и ацетон. Ацетоуксусная и оксимасляная кислоты играют существенную роль в поддержании энергетического гомеостаза для мышц и мозга.
При сахарном диабете компенсаторно усиливается мобилизация жиров с образованием большого количества ацетил-КоА. В то же время вследствие нарушения углеводного обмена происходит уменьшение образования оксалатацетата, при помощи которого ацетил-КоА включается в цикл Кребса и окисляется до углекислого газа и воды. Накопление большого количества ацетил-КоА приводит к увеличенному образованию ацето-ацетил-КоА и в результате значительному увеличению количества ацетона, ацетоуксусной кислоты и бета-оксимасляной кислоты, которые выделяются с мочой.
Клетки печени постоянно вырабатывают жир. Печень служит местом переработки нейтральных жиров. Из жировых депо током крови они доставляются в печень, где используются на образование фосфолипидов при наличии азотистых оснований и активной фосфорной кислоты. Из жирных кислот, глицерина, фосфорной кислоты, холина и других оснований печень синтезирует составные части клеточных мембран – фосфолипиды.
Чтобы жир выделился в кровь, он должен быть переведен в водорастворимую форму. Это происходит с помощью образования липопротеидов – частиц, в середине которых находится жир, а снаружи – водорастворимая фосфолипидная оболочка.
Синтез фосфолипидов протекает при участии витаминов В6, В12, фолиевой кислоты. При недостатке АТФ и азотистых оснований или веществ, способствующих их синтезу (холина, серина, витамина В12), печеночные клетки переполняются жиром. Если жир не будет выделяться в кровь, он накапливается в гепатоцитах и вызывает их повреждение (жировую инфильтрация или жировой гепатоз).
90 % холестерина синтезируется в печени и кишечнике. Холестерин является в свою очередь составной частью плазмы крови и используется в качестве составной части кортикостероидных гормонов и витамина D. Уровень холестерина обеспечивается синтезом эндоплазматической сетью печени. Его содержание поддерживается в относительно стабильном количестве. В процессе циркуляции холестерин с желчными кислотами попадает в кишечник, где пятая часть его выделяется с калом, а основная часть всасывается и включается в обмен. В печени осуществляется синтез холестерина из ацетил-КоА, количество которого превышает поступление его с пищей. Часть холестерина превращается в желчные кислоты и стероидные гормоны. Другая часть соединяется с жирными кислотами, образуя эфиры холестерина. Избыток холестерина выводится из организма с калом. Нарушения в обмене холестерина, сопровождающиеся его отложением в печеночных клетках, могут привести к фиброзу.
Пигментный обмен представляет собой захват клетками печени из крови билирубина как результат превращения гемоглобина. Гемоглобин содержится в эритроцитах, которые в среднем через 120 дней разрушаются. Гемоглобин трансформируется в билирубин клетками ретикулоэндотелиальной системы печени, костного мозга и селезенки. Стареющие эритроциты удаляются из циркуляции и разрушаются в селезенке, печени и в меньшей степени в костном мозге клетками фагоцитирующих мононуклеаров. Фракция IgG сыворотки содержит аутоантитела против старых эритроцитов, прикрепление которых к эритроцитам приводит к фагоцитозу последних. При этом происходят окисление гемоглобина, разрыв в порфириновом кольце и образование пигмента вердоглобина, из которого затем освобождается железо и образуется пигмент зеленого цвета биливердин. Биливердин преобразуется в пигмент оранжевого цвета билирубин. В кровь поступает так называемый непрямой, неконъюгированный или свободный билирубин. За сутки у человека распадается около 1 % циркулирующих эритроцитов с образованием 100–250 мг билирубина. Билирубин поступает в кровь. Он плохо растворим в воде и легко адсорбируется на белках плазмы крови.
Непрямой билирубин в клетках печени в эндоплазматической сети соединяется с двумя молекулами глюкуроновой кислоты. Образуется комплекс, хорошо растворимый в воде, дающий прямую реакцию с диазореактивами. Это обеспечивает ему переход в желчь и фильтрацию в почках, поскольку непрямой билирубин не проходит через неповрежденный почечный фильтр. Из печеночных клеток растворимый, прямой, связанный (с глюкуроновой кислотой) билирубин поступает в желчные канальцы. В составе желчи по общему желчному протоку билирубин поступает в двенадцатиперстную кишку.
В составе желчи билирубин поступает в двенадцатиперстную кишку как макромолекулярный комплекс (мицелла) с холестерином, фосфолипидами и солями желчных кислот, где под действием ферментов и восстанавливающих микроорганизмов превращается в мезобилиноген. Небольшая часть мезобилиногена (уробилиногеновых тел) всасывается через стенку кишечника в кровь и по воротной вене доставляется в печень, где расщепляется до дипирролов, которые задерживаются печенью и не поступают в общий кровоток. Большая часть мезобилиногена в кишечнике при участии микроорганизмов восстанавливается в стеркобилиноген. В нижних отделах толстой кишки часть стеркобилиногена всасывается через стенку кишечника в кровь и через систему геморроидальных вен попадает в большой круг кровообращения и затем выводится с мочой. Другая часть стеркобилиногена выделяется с калом, сообщая ему цвет и являясь его нормальным пигментом.
При ряде заболеваний, особенно при инфекционных и токсических повреждениях печени, циррозах, наблюдается нарушение в обмене пигментов и изменяется их содержание в крови, моче и кале. Это вызывает возникновение камнеобразования. Кроме того, билирубин является токсическим веществом: увеличение его концентрации в крови и проникновение в другие ткани приводит к их поражению, особенно страдает центральная нервная система. Экскреторная функция печени . Образование и выделение желчи печенью относятся к внешнесекреторной ее функции. Основные органические компоненты желчи – это желчные кислоты, фосфолипиды (лецитин), холестерин и желчные пигменты, которые, всасываясь в кишечнике, постоянно совершают печеночно-кишечный кругооборот.
Желчные кислоты синтезируются из холестерина. Они являются стабилизатором коллоидного состояния желчи. В основе камнеобразования лежит нарушение равновесия между стабилизаторами желчи (желчных кислот и лецитина) и количеством растворенных в ней веществ (карбоната кальция, билирубина и холестерина), поэтому по содержанию образующиеся конкременты делятся на холестериновые, солевые и пигментные.
Желчные кислоты видны под микроскопом в виде мелких блестящих коричневатых или ярко-желтых зернышек, нередко покрывающих в виде аморфной массы все поле зрения.
Жирные кислоты – кристаллы в виде нежных длинных игл или коротких игл (мыла), часто сгруппированных в пучки. Жирные кислоты отщепляются от лецитина желчи под действием фермента лецитиназы, активность которой повышается в присутствии дезоксихолевого натрия, а также бактерий.
Микролиты (микроскопические камни) – темные, преломляющие свет круглые или многогранные образования, по своей компактности отличающиеся от скоплений кристаллов холестерина, а по размерам превышающие печеночный "песок". Они состоят из извести, слизи и лишь небольшого количества холестерина.
В печени образуются две желчные кислоты – холевая (ХК) и хенодезоксихолевая (ХДХК). На конечном этапе желчные кислоты связываются с таурином и глицином, образуя конъюгаты желчных кислот. Неконъюгированные желчные кислоты менее растворимы, а конъюгированные кислоты имеют более низкую константу ионизации, что предотвращает слишком быстрое их всасывание в тонком кишечнике. В результате конъюгированные желчные кислоты всасываются либо в дистальной части тонкого кишечника, либо в проксимальной части толстого кишечника, что является необходимым условием нормального переваривания и абсорбции жиров.
Желчные кислоты в основном тоже реабсорбируются из кишечника и вновь доставляются в печень. Эффективность извлечения желчных кислот из крови, где они соединены с альбуминами, достигает порядка 95 %.
Некоторое количество желчных кислот не успевает всасываться в тонком кишечнике и проксимальном отделе толстого кишечника попадает в более низкие отделы, где под воздействие микрофлоры ХК преобразуется дезоксихолевую (ДХК), а ХДХК – в литохолевую (ЛХК). ДХК большей частью всасывается, ЛХК в основном превращается в другие метаболиты.
Те количества ДХК ЛХК, которые достигают печени с кровью, также проходят этап конъюгации в печени таурином или глицином и вновь поступают в кишечник в составе желчи.
Желчные кислоты эмульгируют пищевые жиры, в результате чего происходит активация липазы и обеспечивается всасывание в кишечнике продуктов расщепления.
Усвоение жирорастворимых витаминов (витаминов А, Е, D, К, коэнзима Q10) и других жирорастворимых компонентов пищи возможно только благодаря их эмульгированию с помощью желчи. Большая часть витамина А накапливается печенью в жировых депо в цитоплазме печеночных клеток и звездчатых ретикулоэндотелиоцитов. В печени каротин превращается в витамин А.
Детоксикационная функция печени направлена на обезвреживание как эндогенных, так и экзогенных факторов.
Важная роль в нейтрализации активных форм кислорода принадлежит ферменту супероксиддисмутазе (СОД). Подобным же образом активируются ароматические углеводороды, некоторые стероидные гормоны, атофан, этанол.
Путем восстановления обезвреживаются нитросоединения. Некоторые вещества нейтрализуются в процессе гидролиза.
Детоксикация аммиака в печени происходит в результате включения его в синтез мочевины.
Как следующий этап обезвреживания печенью многих токсинов может рассматриваться процесс соединения активированного вещества с конъюгатами (глюкуроновой или серной кислотой) с целью повышения растворимости и ускорения выведения из организма с желчью через почки и кишечник. С желчью выводятся большинство поступающих с кровью портальной вены токсинов. С желчью из организма удаляется ряд веществ, которые не могут быть выделены почками в силу особенностей молекулярного строения, не позволяющего прохождение через почечный фильтр.
Поэтому застой желчи (холестаз: нарушение синтеза, секреции и оттока желчи) – пагубно сказывается на состоянии организма.
Кроме того, звездчатые ретикуэндотелиоциты печени фагоцитируют различные инфекционные антигены, разрушенные клетки организма из тока крови.
Нарушение детоксикационной функции печени приводит к токсическому воздействию продуктов метаболизма организма (в первую очередь азотистых соединений) на мозг и характеризуется как состояние печеночной энцефалопатии.
Поджелудочная железа
Поджелудочная железа структурно и функционально относится к пищеварительной системе. Это крупная пищеварительная железа. Она расположена забрюшинно на задней стенке брюшной полости, позади желудка на уровне двух нижних грудных и двух верхних поясничных позвонков. Располагаясь поперечно относительно вертикальной оси тела, 1/3 ее находится правее, две трети левее позвоночного столба. Ее длина у взрослого человека составляет от 15 до 23 см, высота равна 3–6 см, толщина – около 3 см. Масса железы колеблется в пределах 70-150 г.
У поджелудочной железы принято выделять головку, шейку, тело и хвост. Головка поджелудочной железы – наиболее массивная часть, имеет местоположение справа от первого до одиннадцатого поясничных позвонков. Головку охватывает справа сверху и спереди двенадцатиперстная кишка. На головке железы имеется отросток, который вытянут несколько книзу и отклоняется кзади в сторону шейки. Шейка образуется вследствие прохождения сосудов: по нижней впадине – верхних брыжеечных артерии и вены, а по верхней – верхней и селезеночной вен. Передняя часть головки покрыта пристеночной брюшиной, среднюю часть головки пересекает корень брыжейки поперечной ободочной кишки. Верхняя часть головки входит в полость сальниковой сумки и прилегает через брюшину к задней поверхности пилорического отдела желудка.
Тело железы имеет форму трехгранной призмы с передней, задней и нижней поверхностями и верхним, передним и нижним краями. Тело железы огибает позвоночник на уровне первого поясничного позвонка. На переднюю брюшную стенку тело проецируется на уровне середины расстояния между пупком и мечевидным отростком. Переднюю поверхность железы покрывает пристеночная брюшина. Она обращена через сальниковую сумку к задней поверхности желудка. Задняя поверхность железы примыкает к брюшной аорте, солнечному сплетению, левому надпочечнику и почке, левой почечной вене. По задней поверхности тела поджелудочной железы проходят артерия и вена селезенки. На нижней поверхности тела сформирован двенадцациперстно-тощекишечный изгиб, к которому прилегают названные органы. Левее прилегает петля поперечно-ободочной кишки. Нижнюю поверхность тела прикрывает нижний листок брыжейки поперечной ободочной кишки.
Хвост поджелудочной кишки поднимается кверху влево до ворот селезенки в левом подреберье на уровне десятого ребра. Внизу хвост прилегает к левому изгибу ободочной кишки. Хвост, отдаляясь от задней поверхности брюшной полости, выходит из-за брюшинного пространства и попадает между листками селезеночно-почечной связки.
Кровоснабжение поджелудочной железы артериальной кровью происходит из близко расположенной аорты. Так, из чревного ствола в составе селезеночной артерии ответвляются 9 артерий для поджелудочной железы. В числе этих сосудов артерия большая поджелудочная разделяется на правую ветвь (питает головку) и левую ветвь (питающую тело и хвост). От печеночной артерии ответвляется ветка под названием поджелудочно-двенадцатиперстная верхняя, которая кровоснабжает наряду с двенадцатиперстной кишкой головку поджелудочной железы. Верхняя брыжеечная артерия дает две ветви: a. pancreatica inferior u a. pancreaticoduodenalis inferior. Первая направляется к хвосту по нижнему краю сливается с артерией селезеночной, а вторая кровоснабжает головку спереди и анастомозирует с верхней поджелудочно-двенадцатиперстной артерией. Артериальная сеть головки поджелудочной железы тесно связана с артериальной сетью двенадцатиперстной кишки.
Внутри поджелудочной железы артерии идут по междольковым перегородкам и сопровождают протоки. Вены поджелудочной железы следуют вместе с артериями и впадают в портальную вену позади шейки.
Лимфа от поджелудочной железы собирается: от тела в верхние панкреатические узлы, а затем в аортальные, в нижние брыжеечные узлы и в периаортальные узлы; от хвоста лимфатические сосуды идут к узлам в воротах селезенки. Лимфатическая сеть поджелудочной железы тесно связана с лимфатической сетью двенадцатиперстной кишки, желчного пузыря и желчных протоков.
Система протоков поджелудочной железы состоит из главного (вирсунгова) и добавочного (санториниева) протока и их разветвлений – боковых ветвей второго и третьего порядка.
Вирсунгов проток проходит от хвоста до головки, располагаясь в толще железы. Он открывается в двенадцатиперстную кишку на большом дуоденальном сосочке. Вторичные протоки соединяются с главным по всей длине железы с хвоста до головки под различным углом. У большинства людей имеется добавочный выводной проток, сеть которого располагается в верхней и передней части головки. Он соединяется с главным протоком в области шейки поджелудочной железы или открывается отдельно на малом дуоденальном сосочке.
Большой (фатеров) сосочек находится на медиальной стенке в верхней трети нисходящей части двенадцатиперстной кишки на проксимальном конце продольной складке слизистой оболочки. На 2–3 см выше него может располагаться малый сосочек, через который открывается дополнительный проток.
Встречаются анатомические различия вхождения вирсунгова и желчного протока в двенадцатиперстную кишку. Первый вариант – одновременное открытие в полость кишки (оба протока параллельно проникают в стенку). При этом они образуют ампулу с группой гладких запирательных мышц в виде сфинктера (Одди). Второй вариант – когда главный выводной проток поджелудочной железы впадает в общий желчный проток, не доходя до стенки двенадцатиперстной кишки и образуя с ним до впадения общий проток. В другом случае оба протока (и желчный и панкреатический) впадают в двенадцатиперстную кишку по отдельности.
Главный и добавочный протоки изнутри выстланы цилиндрическим эпителием с бокаловидными клетками. Наружный слой главного протока состоит из фиброзной ткани с эластическими и гладкомышечными волокнами. Протоки первого и второго порядка выстланы низким цилиндрическим эпителием, междольковые протоки имеют кубический эпителий, вставочные отделы – плоский эпителий.
Структурной единицей поджелудочной железы принято считать ацинус – группу клеток, секретирующих панкреатические ферменты. Ацинусы в виде грозди винограда образуют экзокринную часть поджелудочной железы. В свою очередь 5–8 ацинозных клеток своими верхушками (апиксами) обращены в центральную полость ацинуса. В эту полость входят мельчайшие протоки. Размер ацинуса составляет около 20 мкм.
Кроме того, по всей поджелудочной железе рассеяны так называемые островки полигональных клеток (Лангерганса), состоящие из трех видов клеток: альфа (20 %), бета (75 %) и дельта. Альфа-клетки выделяют глюкагон, бета-клетки выделяют инсулин, дельта-клетки – соматостатин.
Экзокринная функция поджелудочной железы выражается в выделении в двенадцатиперстную кишку панкреатического сока. Панкреатический сок содержит ферменты, слизистые вещества, электролиты (натрий, калий, кальций, фосфор, хлор), микроэлементы (цинк, медь, марганец), гидрокарбонат. Общее количество сока может составить 1000–4000 мл/сутки. В двенадцатиперстную кишку выделяется приблизительно половина этого количества (Spiro, 1977 г.).