Aknu līdzdalību glikozes koncentrācijas saglabāšanā asinīs nosaka tas, ka tajā rodas glikogēnēze, glikogenolīze, glikolīze un glikoneogēze. Šos procesus regulē daudzi hormoni, tostarp insulīns, glikagons, augšanas hormons, glikokortikoīdi un kateholamīni. Glikoze, kas iekļūst asinīs, ātri uzsūcas aknās. Tiek uzskatīts, ka tas ir saistīts ar ļoti augsto hepatocītu jutību pret insulīnu (lai gan ir pierādījumi, kas apšauba šī mehānisma nozīmīgumu). Tukšā dūšā samazinās insulīna līmenis un palielinās glikagona un kortizola līmenis. Atbildot uz to, aknās tiek pastiprināta glikogenolīze un glikoneogēze. Aminoskābes, īpaši alanīns, kas veidojas muskuļu olbaltumvielu sadalīšanās laikā, ir nepieciešamas glikoneogēniskai reakcijai. Gluži pretēji, pēc uzņemšanas alanīna un sazarotās aminoskābes nāk no aknām uz muskuļiem, kur viņi piedalās proteīnu sintēzes procesā. Šo glikozes-alanīna ciklu regulē insulīna, glikagona un kortizola koncentrācijas serumā izmaiņas.
Tika pieņemts, ka pēc ēšanas glikogēns un taukskābes tiek sintezētas tieši no glikozes. Tomēr faktiski šīs transformācijas notiek netieši, iesaistot glikozes (piemēram, laktāta) trikarboksilmetabolītus vai citus glikoneogēzes substrātus, piemēram, fruktozi un alanīnu.
Ar aknu cirozi bieži mainās glikozes līmenis asinīs (293. tabula). Parasti tiek novērota hiperglikēmija un glikozes tolerances samazināšanās. Insulīna aktivitāte asinīs ir normāla vai palielinājusies (izņemot hemohromatozi); tādēļ glikozes tolerances traucējumi ir saistīti ar insulīna rezistenci. To var izraisīt funkcionējošo hepatocītu skaita samazināšanās.
Ir arī pierādījumi, ka aknu cirozes laikā novērojama hepatocītu receptoru un pēcreceptora insulīna rezistence. Turklāt ar portocaval manevru samazinās insulīna un glikagona aknu eliminācija, tāpēc palielinās šo hormonu koncentrācija. Tomēr ar hemochromatozi insulīna līmenis var samazināties (līdz cukura diabēta attīstībai) dzelzs nogulsnēšanās dēļ aizkuņģa dziedzeris. Cirozes gadījumā aknu spēja lietot laktātu glikoneogēzes reakcijās samazinās, kā rezultātā var palielināties tā koncentrācija asinīs.
Lai gan hipoglikēmija visbiežāk notiek ar fulminantu hepatītu, tā var attīstīties arī cirozes galīgajos posmos, jo samazinās glikogēna krājumi aknās, samazinās hepatocītu atbildes reakcija uz glikagonu, samazinās aknu spēja sintezēt glikogēnu plašas šūnu iznīcināšanas dēļ. To pastiprina fakts, ka glikogēna daudzums aknās pat parasti ir ierobežots (apmēram 70 g), organismam ir nepieciešams pastāvīgs glikozes daudzums (apmēram 150 g dienā). Tādēļ glikogēna rezerves aknās ir ļoti ātri iztērētas (parasti - pēc pirmās badošanās dienas).
Aknu un ogļhidrātu metabolisms
Aknu bioķīmija
Aknas ieņem centrālo vietu vielmaiņā. Tai ir daudzas funkcijas, no kurām vissvarīgākās ir šādas:
* asins proteīnu un lipoprotheīdu biosintēze, t
* narkotiku un hormonu metabolisms, t
* dzelzs, B12 un B9 vitamīnu nogulsnēšana,
Tādējādi aknu funkcionālā specializācija ir šāda "bioķīmiskā altruisms", t.i. aknas nodrošina dzīves apstākļus citiem orgāniem. No vienas puses, tas ir dažādu vielu ražošana un uzglabāšana organismiem un audumiem, un, no otras puses, to aizsardzība pret tajās esošām toksiskām vielām vai no svešām vielām.
Aknas veic šādas funkcijas:
homeostatiskais regatators (ogļhidrāti, olbaltumvielas, lipīdi, vitamīni, daļēji ūdens minerālvielas, pigmenta vielmaiņa, slāpekļa saturošas vielas, kas nesatur olbaltumvielas);
neitralizēšana (dabiskie metabolisma produkti un svešas vielas).
Aknas sastāv no 80% parenhīmas šūnu, no kurām 16% ir retikuloendoteliālās šūnas, 4% no asinsvadu endotēlija.
Aknu un ogļhidrātu metabolisms
Aknu parenhīmas šūnas kalpo par galveno pārtikas ogļhidrātu bioķīmisko pārveidojumu vietu un regulējošo ietekmi uz vielmaiņu. Uzsūc cukurus no zarnu epitēlija šūnām uz portāla vēnu; caur to pārtikas monosaharīdi iekļūst aknās (1). Šeit galaktoze, fruktoze un mannoze pārvēršas glikozē. (2) Viena no svarīgākajām aknu funkcijām ir uzturēt nemainīga glikoze asinīs (glikostatiskā funkcija), glikozes pārpalikums tiek pārvērsts uzglabāšanas formā, kas ir piemērota uzglabāšanai, lai atjaunotu krājumus glikozē laikā, kad pārtika tiek piegādāta ierobežotā daudzumā.
Pašu aknu enerģijas vajadzības, tāpat kā citi ķermeņa audi, apmierina ienākošā glikozes intracelulārā katabolisms. Glikozes katabolismā ir iesaistīti divi dažādi procesi: (3)
* glikolītiskais ceļš 1 mol glukozes pārveidošanai līdz 2 moliem laktāta, veidojot 2 molus ATP.
* (4) 1 mol glukozes fosfoglukonāta transformācija ar 6 molu CO veidošanos2 un 12 molu ATP veidošanās.
Abi procesi notiek anaerobos apstākļos, abus fermentus satur citoplazmas šķīstošā daļa, un abiem ir nepieciešama glikozes iepriekšēja fosforilācija līdz glu-6f, piedaloties ATP atkarīgam enzīmam. glikokināze. Ja glikolīze nodrošina enerģiju šūnu organelēm fosforilācijas reakcijām, fosforilētais ceļš kalpo kā galvenais avots biosintēzes procesu ekvivalentu samazināšanai. Glikolīzes starpproduktus - fosforozi - var izmantot, lai veidotu alfa-glicerofosfātu tauku sintēzē. Piruvātu var izmantot, lai sintezētu alanīnu, aspartātu un citus savienojumus, kas veidoti no acetil-CoA.
Turklāt glikozes reakcijas var turpināties pretējā virzienā, kuru rezultātā (5) glikozeģenēze sintezē glikozi.
Fosfoglukonāta oksidācijas laikā veidojas pentozes, ko var izmantot nukleīdu un nukleīnskābju sintezēšanā.
Aknās aptuveni 1/3 glikozes oksidējas gar fosfoglukonāta ceļu, bet atlikušie 2/3 glikolītiskā ceļā.
194.48.155.245 © studopedia.ru nav publicēto materiālu autors. Bet nodrošina iespēju brīvi izmantot. Vai ir pārkāpts autortiesību pārkāpums? Rakstiet mums Atsauksmes.
Atspējot adBlock!
un atsvaidziniet lapu (F5)
ļoti nepieciešams
Aknas šķērso ogļhidrātu, lipīdu un olbaltumvielu metabolismu
Aknas, kas ir vielmaiņas centrālais orgāns, ir iesaistītas vielmaiņas homeostāzes uzturēšanā un spēj veikt proteīnu, tauku un ogļhidrātu metabolisma mijiedarbību.
Daži no ogļhidrātu un olbaltumvielu vielmaiņas "savienojumiem" ir piruvīnskābe, oksaloacetskābes un α-ketoglutarskābes no TCAA, kuras transaminācijas reakcijās var pārvērst par alanīnu, aspartātu un glutamātu. Aminoskābju pārveidošanās par keto skābēm notiek līdzīgā veidā.
Ogļhidrāti ir vēl ciešāk saistīti ar lipīdu metabolismu:
- NADPH molekulas, kas veidojas pentozes fosfāta ceļā, tiek izmantotas taukskābju un holesterīna sintezēšanai, t
- gliceraldehīda fosfāts, kas arī veidojas pentozes fosfāta ceļā, tiek iekļauts glikolīzē un pārveidots par dioksiacetona fosfātu, t
- glicerīna-3-fosfāts, kas veidojas no glikolīzes dioksacetonfosfāta, tiek nosūtīts, lai sintezētu triacilglicerīnus. Šim nolūkam var izmantot arī gliceraldehīda-3-fosfātu, kas sintezēts pentozes fosfāta ceļa strukturālās pārkārtošanās laikā, t
- "Glikoze" un "aminoskābe" acetil-SkoA spēj piedalīties taukskābju un holesterīna sintēze.
Saistība starp olbaltumvielu, tauku un ogļhidrātu metabolismu
Ogļhidrātu apmaiņa
Hepatocītu gadījumā ir aktīvi ogļhidrātu metabolisma procesi. Glikogēna sintēzes un sadalīšanās dēļ aknas saglabā glikozes koncentrāciju asinīs. Aktīva glikogēna sintēze notiek pēc ēšanas, kad glikozes koncentrācija portāla vēnas asinīs sasniedz 20 mmol / l. Glikogēna krājumi aknās svārstās no 30 līdz 100 g Ar īstermiņa badošanos notiek glikogenolīze, ilgstošas badošanās gadījumā glikonogēnēze no aminoskābēm un glicerīns ir galvenais glikozes līmenis asinīs.
Aknas veic cukuru konversiju, t.i. heksozes (fruktozes, galaktozes) pārveidošana par glikozi.
Pentozes fosfāta ceļa aktīvās reakcijas nodrošina NADPH ražošanu, kas ir nepieciešama, lai glikozes mikrosomātiskā oksidēšanās un taukskābju un holesterīna sintēze.
Lipīdu apmaiņa
Ja glikozes pārpalikums, ko neizmanto glikogēna un citu sintēžu sintēzes laikā, iekļūst aknās ēdiena laikā, tas pārvēršas par lipīdiem - holesterīnu un triacilglicerīniem. Tā kā aknas nespēj uzkrāties TAG, tās izņem ļoti zema blīvuma lipoproteīni (VLDL). Holesterīns galvenokārt tiek izmantots žultsskābju sintēzes procesā, tas ir iekļauts arī zema blīvuma lipoproteīna (LDL) un VLDL sastāvā.
Noteiktos apstākļos - tukšā dūšā, ilgstošas muskuļu slodzes, I tipa cukura diabēta, tauku bagāta diēta - aknās tiek aktivizēta ketona ķermeņu sintēze, ko vairums audu izmanto kā alternatīvu enerģijas avotu.
Olbaltumvielu apmaiņa
Vairāk nekā puse no dienas organismā sintezētās olbaltumvielas nokrīt uz aknām. Visu aknu proteīnu atjaunošanās ātrums ir 7 dienas, bet citos orgānos šī vērtība atbilst 17 dienām vai ilgāk. Tie ietver ne tikai atbilstošos hepatocītu proteīnus, bet arī tos, kas paredzēti eksportam - albumīnam, daudziem globulīniem, asins fermentiem, kā arī fibrinogēna un asinsreces faktoriem.
Aminoskābes tiek pakļautas kataboliskām reakcijām ar transamināciju un deamināciju, dekarboksilēšanu ar biogēnu amīnu veidošanos. Kolīna un kreatīna sintēzes reakcijas rodas metilgrupas pārnešanas dēļ no adenozilmetionīna. Aknās ir pārmērīga slāpekļa iznīcināšana un tās iekļaušana urīnvielas sastāvā.
Urīnvielas sintēzes reakcijas ir cieši saistītas ar trikarboksilskābes ciklu.
Urejas un TCA sintēzes ciešā mijiedarbība
Pigmentu apmaiņa
Aknu iesaistīšanās pigmenta metabolismā ir hidrofobā bilirubīna pārvēršana hidrofilā formā un tā sekrēcija žulti.
Savukārt pigmenta metabolismam ir svarīga loma dzelzs metabolismā organismā - dzelzs saturošs feritīna proteīns ir atrodams hepatocītos.
Vielmaiņas funkcijas novērtēšana
Klīniskajā praksē ir metodes konkrētas funkcijas novērtēšanai:
Tiek lēsts, ka piedalās ogļhidrātu metabolismā:
- glikozes koncentrācija asinīs
- glikozes tolerances testa līkni, t
- uz "cukura" līknes pēc galaktozes slodzes, t
- vislielākā hiperglikēmija pēc hormonu ievadīšanas (piemēram, adrenalīns).
Tiek ņemta vērā loma lipīdu metabolismā:
- par triacilglicerīnu, holesterīna, VLDL, LDL, HDL līmeni,
- aterogēnais koeficients.
Tiek novērtēts olbaltumvielu metabolisms:
- par kopējā proteīna un tā frakciju koncentrāciju serumā, t
- koagulogrammas izteiksmē,
- attiecībā uz urīnvielu asinīs un urīnā, t
- par AST un ALT, LDH-4,5, sārmainās fosfatāzes, glutamāta dehidrogenāzes aktivitāti.
Novērtē pigmenta metabolismu:
- par kopējo un tiešo bilirubīna koncentrāciju serumā.
Physiology_Phechen_metabolism
Aknu galvenās funkcijas
Aknu iesaistīšanās olbaltumvielu metabolismā
Aknu loma ogļhidrātu vielmaiņā
Aknu loma lipīdu metabolismā
Aknas ūdens un sāls metabolismā
Aknu loma putnu metabolismā
Atsauces
Aknām ir liela nozīme gremošanu un vielmaiņu. Visām vielām, kas uzsūcas asinīs, jāiekļūst aknās un jāmainās vielmaiņas procesos. Aknās tiek sintezētas dažādas organiskās vielas: olbaltumvielas, glikogēns, tauki, fosfatīdi un citi savienojumi. Asinis nonāk caur aknu artēriju un portāla vēnu. Turklāt 80% asins, kas nāk no vēdera orgāniem, iziet cauri portāla vēnai un tikai 20% caur aknu artēriju. Asinis plūst no aknām caur aknu vēnu.
Lai izpētītu aknu funkcijas, tiek izmantota angiostamiskā metode - Ekka-Pavlov fistula, ar kuras palīdzību tiek pētīta ieplūdes un plūstošā bioķīmiskā kompozīcija, izmantojot portāla sistēmas kuģu kateterizācijas metodi, ko izstrādājusi A. Aliev.
Aknas spēlē nozīmīgu lomu proteīnu metabolismā. No olbaltumvielām, kas nāk no asinīm, olbaltumvielas veidojas aknās. Tas veido fibrinogēnu, protrombīnu, kas veic svarīgas asins koagulācijas funkcijas. Šeit notiek aminoskābju pārkārtošanās procesi: deaminācija, transaminācija, dekarboksilācija.
Aknas ir centrālā vieta, lai neitralizētu slāpekļa vielmaiņas indīgus produktus, galvenokārt amonjaku, kas pārvēršas par urīnvielu vai nonāk skābju amīdu veidošanā, nukleīnskābes sadalās aknās, purīna bāzes oksidēšanās un to metabolisma gala produkta veidošanās, urīnskābe. Vielas (indols, skatols, krezols, fenols), kas nāk no resnās zarnas, apvienojot tās ar sērskābi un glikuronskābi, pārvērš ētera sērskābēs. Aknu izņemšana no dzīvnieku ķermeņa izraisa viņu nāvi. Acīmredzot tas ir saistīts ar amonjaka un citu toksisku starpproduktu uzkrāšanos asinīs. [1]
Liela loma aknām ir ogļhidrātu metabolismā. Glikoze, kas ievesta no zarnām caur portāla vēnu, tiek pārvērsta glikogēnā aknās. Pateicoties augstajām glikogēna krātuvēm, aknas kalpo par galveno ogļhidrātu depo. Aknu glikogēnās funkcijas nodrošina vairāku fermentu darbība un to regulē centrālā nervu sistēma un 1 hormons - adrenalīns, insulīns, glikagons. Ja palielinās vajadzība pēc ķermeņa cukurā, piemēram, palielinot muskuļu darbu vai gavēni, glikogēns fermenta fosforilāzes iedarbībā tiek pārvērsts glikozē un nonāk asinīs. Tādējādi aknas regulē glikozes koncentrāciju asinīs un normālu orgānu un audu piegādi ar to.
Aknās notiek svarīgākā taukskābju transformācija, no kuras tiek sintezēti tauku veidi, kas raksturīgi šāda veida dzīvniekiem. Enzīmu lipāzes iedarbībā tauki tiek sadalīti taukskābēs un glicerīnā. Glicerīna liktenis ir līdzīgs glikozes liktenim. Tās transformācija sākas ar ATP piedalīšanos un beidzas ar sadalīšanos pienskābē, kam seko oksidēšana uz oglekļa dioksīdu un ūdeni. Dažreiz, ja nepieciešams, aknas var sintezēt glikogēnu no pienskābes.
Aknas arī sintezē taukus un fosfatīdus, kas nonāk asinsritē un tiek transportēti visā ķermenī. Tam ir nozīmīga loma holesterīna un tā esteru sintēzes procesā. Ar holesterīna oksidēšanos aknās veidojas žultsskābes, kas izdalās ar žulti un piedalās gremošanas procesos.
Aknas ir iesaistītas taukos šķīstošo vitamīnu metabolismā, ir galvenais retinola un tā provitamīnkarotīna depo. Tas spēj sintezēt cianokobalamīnu.
Aknas var paturēt lieko ūdeni un tādējādi novērst asins retināšanu: tā satur minerālūdeņu sāļus un vitamīnus, ir iesaistīta pigmenta metabolismā.
Aknas veic barjeras funkciju. Ja ar asinīm tiek ievadīti patogēni mikrobi, tie tos dezinficē. Šo funkciju veic stellātu šūnas, kas atrodas asins kapilāru sienās, kas pazemina aknu lobulas. Notverot indīgus savienojumus, stellātu šūnas kopā ar aknu šūnām tos dezinficē. Vajadzības gadījumā no kapilāru sienām rodas stellātu šūnas un brīvi kustas pilda savas funkcijas. [6.]
Turklāt aknas var pārvērst svinu, dzīvsudrabu, arsēnu un citas toksiskas vielas netoksiskos.
Aknas ir galvenais ķermeņa ogļhidrātu depo un regulē glikozes koncentrāciju asinīs. Tas satur minerālus un vitamīnus. Tā ir asins depo, tā ražo žulti, kas ir nepieciešama gremošanai.
Aknu galvenās funkcijas.
Atkarībā no aknu funkciju daudzveidības, to var saukt bez pārspīlējumiem par cilvēka ķermeņa galveno bioķīmisko laboratoriju. Aknas ir svarīgs orgāns, bez tā nav ne dzīvnieku, ne cilvēku.
Galvenās aknu funkcijas ir:
1. Dalība gremošanas procesā (žults veidošanās un sekrēcija): aknas veido žulti, kas nonāk divpadsmitpirkstu zarnā. Žults ir iesaistīts zarnu gremošanas procesā, palīdz neitralizēt skābju celulozi, kas nāk no kuņģa, izjauc taukus un veicina to uzsūkšanos, stimulē resnās zarnas kustību. Dienas laikā aknas veido 1-1,5 litrus žults.
2. Barjeras funkcija: aknas neitralizē toksiskas vielas, mikrobus, baktērijas un vīrusus, kas nāk no asinīm un limfām. Arī aknās ir sadalītas ķīmiskās vielas, ieskaitot narkotikas.
3. Dalība vielmaiņā: visas barības vielas, kas uzsūcas no gremošanas trakta asinīs, produkti, kas iegūti ogļhidrātu, olbaltumvielu un tauku, minerālvielu un vitamīnu gremošanas procesā, iziet cauri aknām un tiek apstrādāti tajā. Tajā pašā laikā daļa aminoskābju (olbaltumvielu fragmenti) un daļa tauku tiek pārvērsti ogļhidrātos, tāpēc aknas ir lielākais glikogēna depo organismā. Tā sintezē asins plazmas proteīnus - globulīnus un albumīnu, kā arī aminoskābju transformācijas reakciju. Aknās tiek sintezēti arī ketona ķermeņi (taukskābju vielmaiņas produkti) un holesterīns. [2.]
Tā rezultātā mēs varam teikt, ka aknas ir sava veida ķermeņa barības vielu krātuve, kā arī ķīmiskā rūpnīca, kas “iebūvēta” starp abām sistēmām - gremošanu un asinsriti. Debalansēšana šīs sarežģītā mehānisma darbībā ir iemesls daudzām gremošanas trakta slimībām, sirds un asinsvadu sistēmai, īpaši sirdij. Ir tuvākais gremošanas sistēmas, aknu un asinsrites savienojums.
Aknas ir iesaistītas gandrīz visos metabolisma veidos: olbaltumvielas, lipīdi, ogļhidrāti, ūdens minerāli, pigmenti.
Aknu iesaistīšanās olbaltumvielu metabolismā:
To raksturo fakts, ka tā aktīvi turpina organismam svarīgo proteīnu sintēzi un sadalīšanos. Aknās dienā sintezē aptuveni 13-18 g olbaltumvielu. No tiem veidojas tikai albumīns, fibrinogēns, protrombīns un aknas. Turklāt šeit tiek sintezēti līdz pat 90% alfa-globulīnu un aptuveni 50% ķermeņa gamma-globulīnu. Šajā sakarā aknu slimības vai nu samazina olbaltumvielu sintēzi, un tas samazina asins olbaltumvielu daudzumu, vai rodas proteīnu ar mainītu fizikāli ķīmisko īpašību veidošanās, kā rezultātā samazinās asins olbaltumvielu koloidālā stabilitāte un tie ir vieglāki nekā parasti nogulsnēs nogulsnējošo vielu iedarbībā (sārmu un sārmzemju metālu sāļi, timols, dzīvsudraba hlorīds uc). Ir iespējams noteikt izmaiņas olbaltumvielu daudzumā vai īpašībās, izmantojot koloidizturības testus vai nogulumu paraugus, kuru vidū bieži lieto Veltmanu, timolu un sublimācijas paraugus. [6; 1.]
Aknas ir galvenā proteīnu sintēzes vieta, nodrošinot asins koagulācijas procesu (fibrinogēns, protrombīns uc). To sintēzes pārkāpums, kā arī K vitamīna deficīts, kas attīstās žults sekrēcijas un žults ekskrēcijas pārkāpuma rezultātā, izraisa hemorāģiskus notikumus.
Būtiski būtiski mainās aminoskābju transformācijas procesi (transaminācija, deaminācija utt.), Kas aknās notiek smagi bojājumu laikā, ko raksturo brīvo aminoskābju koncentrācijas palielināšanās asinīs un to izdalīšanās urīnā (hiperaminoacidūrija). Leucīna un tirozīna kristāli var atrast arī urīnā.
Urīnvielas veidošanās notiek tikai aknās, un hepatocītu funkciju pārkāpums izraisa tā daudzuma palielināšanos asinīs, kas negatīvi ietekmē visu ķermeni un var izpausties, piemēram, aknu koma, kas bieži izraisa pacienta nāvi.
Metabolisma procesus, kas notiek aknās, katalizē dažādi fermenti, kas slimību gadījumā iekļūst asinīs un iekļūst urīnā. Ir svarīgi, lai fermentu izdalīšanās no šūnām notiktu ne tikai tad, kad tie ir bojāti, bet arī pārkāpj šūnu membrānu caurlaidību, kas notiek slimības sākotnējā periodā, tādēļ mainīgais enzīmu spektrs ir viens no svarīgākajiem diagnostikas rādītājiem pacienta stāvokļa novērtēšanai preklīniskajā periodā. Piemēram, Botkin slimības gadījumā Alta, LDH un AsTA asins aktivitātes pieaugums tika novērots “pirms dzelte” periodā, un rickets novēroja sārmainās fosfatāzes līmeņa paaugstināšanos.
Aknas ķermenim ir būtiska antitoksiska funkcija. Ir noticis tāds kaitīgo vielu kā indola, skatola, fenola, kadaverīna, bilirubīna, amonjaka, steroīdu hormonu metabolisma produktu uc neitralizācija, toksisko vielu neitralizācijas veidi ir atšķirīgi: amonjaku pārvērš urīnvielā; indols, fenols, bilirubīns un citi veido savienojumus, kas organismam ir nekaitīgi ar sērskābi vai glikuronskābi, kas izdalās ar urīnu. [5.]
Aknu loma ogļhidrātu metabolismā:
to nosaka galvenokārt tā līdzdalība glikogēna sintēzes un sadalīšanās procesos. Tas ir ļoti svarīgi, lai regulētu glikozes līmeni asinīs. Turklāt monosaharīdu interkonversijas procesi aktīvi turpinās aknās. Galaktozes un fruktozes pārvērš glikozē, un glikoze var būt fruktozes sintēzes avots.
Glikoneoģenēzes process notiek arī aknās, kurās glikoze veidojas no ne-ogļhidrātu vielām - pienskābes, glicerīna un glikogēna aminoskābēm. Aknas ir iesaistītas ogļhidrātu vielmaiņas regulēšanā, kontrolējot insulīna līmeni asinīs, jo aknās ir insulīna insulīns, kas sabojā insulīnu atkarībā no organisma vajadzībām.
Pašu aknu enerģētisko vajadzību apmierina glikozes sadalīšanās, pirmkārt, gar anaerobo ceļu, veidojot laktātu, un, otrkārt, gar peptētisko ceļu. Šo procesu nozīme ir ne tikai NADPH2 veidošanās dažādām biosintēzēm, bet arī spēja izmantot ogļhidrātu sadalīšanās produktus kā izejvielas dažādiem vielmaiņas procesiem [1; 5; 6.]
parenchimām aknu šūnām ir vadošā loma. Holesterīna biosintēzes procesi, žultsskābes, fosfolipīdu, ketonu un lipoproteīnu veidošanās notiek tieši hepatocītos. No otras puses, aknas kontrolē visa organisma lipīdu metabolismu. Lai gan triacilglicerīni veido tikai 1% no aknu kopējās masas, tieši tas regulē organisma taukskābju sintēzes un transportēšanas procesus. Aknās tiek piegādāts liels daudzums lipīdu, kas ir sakārtoti atbilstoši orgānu un audu vajadzībām. Tajā pašā laikā, dažos gadījumos to sadalīšanās var palielināties līdz galaproduktiem, savukārt citās žultsskābes var nonākt fosfolipīdu sintēzes procesā un tikt transportētas ar asinīm uz tām šūnām, kurās tās ir nepieciešamas membrānu veidošanai, vai arī lipoproteīni var tikt transportēti uz šūnām, kurām trūkst enerģijas. utt.
Tādējādi, apkopojot aknu lomu lipīdu vielmaiņā, var atzīmēt, ka tas izmanto lipīdus hepatocītu vajadzībām, kā arī veic lipīdu vielmaiņas stāvokļa uzraudzību visā organismā. [5.]
Tikpat svarīgi ir aknu un ūdens un minerālu metabolisms. Tātad, tas ir asins depo, un tāpēc ekstracelulārais šķidrums var uzkrāties līdz pat 20% no kopējā asins tilpuma. Turklāt dažām minerālvielām aknas kalpo kā uzkrāšanas un uzglabāšanas vieta. Tie ietver nātriju, magniju, mangānu, varu, dzelzi utt. Aknas sintezē olbaltumvielas, kas transportē minerālus caur asinīm: transferrīns, ceruloplasmīns utt. Visbeidzot, aknas ir hormonu, kas regulē ūdens un minerālvielu metabolismu, inaktivācijas vieta (aldosterons, vazopresīns).
No tā visa kļūst skaidrs, kāpēc aknas tiek sauktas par organisma "bioķīmisko laboratoriju", un tās darbības traucējumi ietekmē tās dažādās funkcijas. [6.]
Aknu loma putnu metabolismā.
Gan dzīvniekiem, gan putniem aknas ir galvenais orgāns, kas atbild par vielmaiņas procesiem visā organismā. Daudzi eksperti to sauc par lielāko dzīvnieku un putnu dziedzeri. Aknās tiek veidots žults un daudzas būtiskas olbaltumvielas, tas ir iesaistīts ķermeņa apgādē ar daudzām uzturvielām (caur asinsrites sistēmu). Tieši šeit biotransformācija lielākajā daļā ļoti toksisko vielu nonāk organismā ar pārtiku. Šāda biotransformācija ietver toksisku ķīmisku vielu pārveidi par jaunām vielām, kas vairs nav bīstamas ķermenim un kuras var viegli noņemt. Aknas spēj atjaunot savas slimās šūnas, tās atjaunot vai aizstāt, saglabājot tās funkcijas relatīvā secībā.
Aknas ir lielākais putnu ķermeņa dziedzeris, izmantojot galvenās vielmaiņas funkcijas. Šīs funkcijas ir visdaudzveidīgākās un ir saistītas ar aknu šūnu īpašībām, kas veido organisma anatomisko un fizioloģisko vienotību. Bioķīmiskajā aspektā vissvarīgākās ir aknu funkcijas, kas saistītas ar žults veidošanos, sastāvu un lomu, kā arī ar dažādām vielmaiņas izmaiņām. Žults sekrēcija putniem ir 1 ml / h. Putnu žults sastāvs galvenokārt ietver taurohenodesoksicskābi bez dezoksikolskābes. Putnu aknu darbība zināmā mērā atšķiras no zīdītāju aknu darbības. Konkrēti, urīnvielas veidošanās ir izteikta aknu funkcija zīdītājiem, savukārt putnu urīnskābe ir galvenais slāpekļa metabolisma galaprodukts.
Putnu aknās notiek aktīva plazmas proteīnu sintēze. Seruma albumīns, fibrinogēns,? - un? globulīni tiek sintezēti mājputnu aknās un veido aptuveni pusi no šīs orgāna sintezētajām olbaltumvielām. Albumīna eliminācijas pusperiods ir 7 dienas, globulīniem - 10 dienas. Aknās ir plazmas olbaltumvielu sintēze un sadalīšanās, ko izmanto kā aminoskābju avotu turpmākām dažādām audu sintēzēm.
Cāļu ķermenis gandrīz nespēj sintezēt glicīnu. Glicīna lietošana purīna bāzu sintēzē, dārgakmens struktūra ir galvenais iemesls tam, ka putniem ir nepieciešama šī skābe. Zīdītājiem aptuveni 50% arginīna nodrošina sintēze aknās, bet putniem tas nenotiek. Putniem ir izteikta spēja transaminācijas reakcijās, iesaistot aktīvo glutamīnskābes dehidrogenāzi. Putnu lipīdu metabolismā aknas tiek identificētas kā galvenā lipogēzes vieta. Α-hidroksimīnskābes koncentrācija putnu aknās ir 5 reizes augstāka nekā zīdītāju aknās, kas norāda uz oksidējošo procesu aktivitāti šajā orgānā. Augsta līmeņa kombinācija? - taukskābju oksidācija un lipogēnēze nodrošina mehānismus, lai kontrolētu taukskābju daudzumu, kas tiek novirzīts ļoti zema blīvuma lipoproteīnu sintēzei. Aknu vielmaiņas aktivitāte putnu gulēšanas periodā ir ļoti augsta, kad gada laikā sintezēto tauku daudzums ir gandrīz tieši putna ķermeņa masa. Jo īpaši broileros tauku audu masa var sasniegt 18% no ķermeņa masas.
Aknām ir milzīga spēja uzglabāt glikogēnu. Glikogēna saturs aknās ir atkarīgs no ogļhidrātu satura mājputnu uzturā.
Visbiežāk šī orgāna patoloģija ir tās šūnu pakāpeniska „aptaukošanās”, kas noved pie slimības attīstības laika gaitā, ko veterinārārsti sauc par aknu taukainu deģenerāciju. Iemesls parasti ir šūnu toksīnu, spēcīgu zāļu, vakcīnu, kokcidiostatu utt. Ilgtermiņa iedarbība, kam nepieciešama maksimāla aknu stresa ietekme, kā arī nepareiza vai slikti sabalansēta barošana. Parasti tas viss ir saistīts ar putnu un dzīvnieku fizisko neaktivitāti, īpaši ar šūnu saturu. [4; 6.]
Atsauces:
1. Lysov VF, Maksimov VI: dzīvnieku fizioloģija un etoloģija; Ed.: MOSCOW, 2012, 605s.
2. Fizioloģija. Pamati un funkcionālās sistēmas. Ed. Sudakova K.V.; Novosibirska, 2000, 784с.
3. Skalny AV: ķīmiskie elementi cilvēka fizioloģijā un ekoloģijā: rīkkopa; Rostova pie Donas, 2004, 216s.
4. Raksts: Putnu metabolisma īpatnības: autors nav zināms; Sanktpēterburga, 2001.
5. Pants: Aknu loma vielmaiņā: autors nav zināms; Maskava, 2006. gads.
6. VV Rogozhin: Dzīvnieku bioķīmija; Ed. MOSCOW, 2005.
DZĪVNIEKU LOMA KARBONA APMAIŅĀ
Aknu galvenā loma ogļhidrātu vielmaiņā ir nodrošināt nemainīgu glikozes koncentrāciju asinīs. Tas tiek panākts, regulējot starp aknās nogulsnētā glikogēna sintēzi un sadalīšanos.
Aknās glikogēna sintēze un tās regulēšana būtībā ir līdzīga procesiem, kas notiek citos orgānos un audos, īpaši muskuļu audos. Glikogēna sintēze no glikozes nodrošina normālu ogļhidrātu pagaidu rezervi, kas nepieciešama, lai saglabātu glikozes koncentrāciju asinīs gadījumos, kad tā saturs ir ievērojami samazināts (piemēram, cilvēkiem tas notiek, ja nav pietiekamas ogļhidrātu devas no pārtikas vai nakts laikā).
Ir nepieciešams uzsvērt glikokināzes fermenta svarīgo lomu aknu glikozes izmantošanas procesā. Glikokināze, tāpat kā heksokināze, katalizē glikozes fosforilāciju, veidojot glikozes-6-fosfātu, bet glikokināzes aktivitāte aknās ir gandrīz 10 reizes lielāka nekā heksokināzes aktivitāte. Svarīga atšķirība starp šiem diviem fermentiem ir tā, ka glikokināze, atšķirībā no heksokināzes, ir ar augstu K vērtību.M glikozes un nav inhibēts glikozes-6-fosfāts.
Pēc ēšanas glikozes saturs portāla vēnā dramatiski palielinās: tās intrahepatiskā koncentrācija palielinās tajā pašā diapazonā. Glikozes koncentrācijas palielināšana aknās izraisa ievērojamu glikokināzes aktivitātes palielināšanos un automātiski palielina glikozes uzņemšanu aknās (iegūtais glikozes-6-fosfāts tiek izlietots glikogēna sintēzei vai tiek sadalīts).
Tiek uzskatīts, ka aknu galvenā loma - glikozes sadalīšanās - galvenokārt tiek samazināta, lai uzglabātu taukskābju un glicerīna biosintēzei nepieciešamos prekursorus, un mazākā mērā tā oksidēšanās līdz CO.2 un H2A. Aknās sintezētie triglicerīdi parasti izdalās asinīs kā daļa no lipoproteīniem un tiek transportēti uz taukaudiem, lai iegūtu „pastāvīgāku” uzglabāšanu.
Pentozes fosfāta ceļa reakcijā aknās veidojas NADPH, ko izmanto taukskābju, holesterīna un citu steroīdu sintēzes reakciju samazināšanai. Turklāt, pentozes fosfātu veidošanās, kas nepieciešama nukleīnskābju sintēzei.
Līdz ar glikozes izmantošanu aknās notiek arī tās veidošanās. Tiešais glikozes avots aknās ir glikogēns. Glikogēna sadalīšanās aknās notiek galvenokārt fosforolītiskā veidā. Ciklisko nukleotīdu sistēmai ir liela nozīme glikogenolīzes ātruma regulēšanā aknās. Turklāt glikoze aknās veidojas arī glikoneogenesis procesā.
Galvenie glikoneogenesis substrāti ir laktāts, glicerīns un aminoskābes. Tiek uzskatīts, ka gandrīz visas aminoskābes, izņemot leicīnu, var papildināt glikoneogenesis prekursoru kopumu.
Novērtējot aknu ogļhidrātu funkciju, jāpatur prātā, ka attiecību starp izmantošanas procesiem un glikozes veidošanos galvenokārt regulē neirohumorālie līdzekļi, piedaloties endokrīno dziedzeru.
Glikozes-6-fosfātam ir galvenā loma glikozes transformācijās un ogļhidrātu metabolismā aknās. Tas dramatiski kavē glikogēna fosforolītisko šķelšanos, aktivizē glikozes fermentu pārnešanu no uridīna difosoglukozes uz sintezētā glikogēna molekulu, ir substrāts turpmākām glikolītiskām transformācijām, kā arī glikozes oksidācija, ieskaitot pentozes fosfāta ceļu. Visbeidzot, glikozes-6-fosfāta sadalīšana ar fosfatāzi nodrošina brīvā glikozes plūsmu asinīs, ko nodrošina asins plūsma uz visiem orgāniem un audiem (16.1. Att.).
Kā minēts, visspēcīgākais fosforofrukokināzes-1 allosteriskais aktivators un aknu fruktozes-1,6-bisfosfatāzes inhibitors
Att. 16.1. Glikozes-6-fosfāta līdzdalība ogļhidrātu metabolismā.
Att. 16.2. Fruktozes-2,6-bisfosfāta (F-2,6-P2) sistēmas hormonālais regulējums aknās ar cAMP atkarīgu proteīnu kināžu piedalīšanos.
ir fruktozes-2,6-bisfosfāts (F-2,6-P2). Paaugstināts hepatocītu līmenis f-2,6-P2 veicina glikolīzes palielināšanos un samazina glikoneoģenēzes ātrumu. Ф-2,6-Р2 samazina ATP inhibējošo iedarbību uz fosfo-frukokināzi-1 un palielina šī fermenta afinitāti pret fruktozi-6-fosfātu. Ar fruktozes-1,6-bisfosfatāzes F-2,6-P inhibīciju2 K vērtība pieaugM fruktozei-1,6-bisfosfātam. F-2,6-P saturs2 aknās, sirdī, skeleta muskuļos un citos audos kontrolē bifunkcionāls enzīms, kas veic P-2,6-P sintēzi.2 no fruktozes-6-fosfāta un ATP un tā hidrolīzes līdz fruktozes-6-fosfātam un Pi, t.i. fermentam vienlaikus ir gan kināzes, gan bisfosfatāzes aktivitāte. Bifunkcionāls enzīms (fosfofruktokināzes-2 / fruktozes-2,6-bisfosfatāze), kas izolēts no žurku aknām, sastāv no divām identiskām apakšvienībām ar molu. sver 55 000, no kuriem katram ir divi dažādi katalītiskie centri. Kināzes domēns atrodas N-galā, un bisfosfatāzes domēns atrodas katra polipeptīda ķēdes C-galā. Ir zināms arī tas, ka bifunkcionālais aknu enzīms ir lielisks cAMP atkarīga proteīnkināzes A substrāts. Proteīna kināzes A iedarbībā katras bifunkcionālā enzīma apakšvienībā serīna atliekas tiek fosforilētas, kas noved pie tā kināzes samazināšanās un palielināta bisfosfatāzes aktivitātes. Ņemiet vērā, ka bifunkcionāla enzīma darbības regulēšanā būtiska loma ir hormoniem, īpaši glikagonam (16.2. Att.).
Daudzos patoloģiskos apstākļos, īpaši cukura diabēta gadījumā, ir novērotas nozīmīgas P-2,6-P sistēmas funkcionēšanas un regulēšanas izmaiņas.2. Tika konstatēts, ka eksperimentālā (steptozotocīna) diabēta gadījumā žurkām, ņemot vērā glikozes līmeņa paaugstināšanos asinīs un urīnā hepatocītos, P-2,6-P saturs2 samazināts. Līdz ar to samazinās glikolīzes ātrums un palielinās glikoneogenesis. Tam ir savs skaidrojums. Hormonālā nelīdzsvarotība, kas rodas žurkām ar cukura diabētu: glikagona koncentrācijas palielināšanās un insulīna satura samazināšanās - izraisa cAMP koncentrācijas palielināšanos aknu audos, palielinot bifunkcionālā enzīma cAMP atkarīgo fosforilāciju, kas savukārt noved pie tā kināzes samazināšanās un palielināta bisfosfatāzes aktivitātes. Tas var būt mehānisms f-2,6-P līmeņa samazināšanai2 hepatocītos ar eksperimentālo diabētu. Acīmredzot ir arī citi mehānismi, kas samazina F-2,6-P līmeni2 hepatocītos ar streptozotosīna diabētu. Ir pierādīts, ka eksperimentālā diabēta gadījumā aknu audos samazinās glikokināzes aktivitāte (iespējams, šī fermenta daudzuma samazināšanās). Tas izraisa glikozes fosforilācijas ātruma samazināšanos un pēc tam samazinās fruktozes-6-fosfāta - bifunkcionālā enzīma substrāta - saturs. Visbeidzot, pēdējos gados ir pierādīts, ka ar streptozotocīna diabētu samazinās bifunkcionālā enzīma mRNS daudzums hepatocītos un rezultātā samazinās P-2,6-P līmenis.2 aknu audos uzlabojas glikoģenēze. Tas viss vēlreiz apstiprina nostāju, ka F-2,6-P2, tā ir svarīga hormonālās signāla pārraides ķēdes sastāvdaļa, tā darbojas kā terciārs mediators hormonu darbības rezultātā, galvenokārt glikolīzes un glikoneogēnēzes procesos.
Ņemot vērā ogļhidrātu vidējo metabolismu aknās, ir jāpatur prātā arī fruktozes un galaktozes transformācijas. Fruktozi, kas iekļūst aknās, var fosforilēt 6. pozīcijā uz fruktozes-6-fosfātu heksokināzes iedarbībā, kurai ir relatīva specifika un katalizē fosforilāciju, papildus glikozei un fruktozei, kā arī mannozei. Tomēr ir vēl viens veids, kā aknās: fruktoze spēj fosforilēties, piedaloties specifiskākam fermentam - frukokināzei. Rezultātā veidojas fruktozes-1-fosfāts. Glikoze šo reakciju neizslēdz. Turklāt fruktozes-1-fosfāts aldolāzes iedarbībā tiek sadalīts divās triozēs: dioksiacetona fosfāts un glicerīna dehīds. Atbilstošās kināzes (triokināzes) ietekmē un, piedaloties ATP, gliceraldehīds tiek fosforilēts līdz gliceraldehīda-3-fosfātam. Pēdējais (tas viegli šķērso un dioksiacetonfosfāts) tiek pakļauts parastajām transformācijām, ieskaitot piruvīnskābes veidošanos kā starpproduktu.
Jāatzīmē, ka ar ģenētiski noteiktu fruktozes nepanesību vai nepietiekamu fruktozes-1,6-bisfosfatāzes aktivitāti rodas fruktozes izraisīta hipoglikēmija, kas rodas, neskatoties uz lielo glikogēna krājumu klātbūtni. Iespējams, ka fruktozes-1-fosfāts un fruktozes-1,6-bisfosfāts inhibē aknu fosforilātu ar allosterisko mehānismu.
Ir arī zināms, ka fruktozes metabolisms pa glikolītisko ceļu aknās notiek daudz ātrāk nekā glikozes metabolisms. Glikozes metabolismam raksturīga 1. fāzē katalizētā fāze. Kā jūs zināt, šajā posmā tiek veikta glikozes katabolisma ātruma vielmaiņas kontrole. Fruktoze apiet šo posmu, kas ļauj tai pastiprināt metaboliskos procesus aknās, izraisot taukskābju sintēzi, to esterifikāciju un ļoti zema blīvuma lipoproteīnu sekrēciju; rezultātā plazmas triglicerīdu koncentrācija var palielināties.
Galaktoze aknās vispirms tiek fosforilēta, piedaloties ATP un galakto kināzes enzimam, veidojot galaktozes-1-fosfātu. Augļa un bērna ha-laktozes kināzes aknām, kam raksturīgas vērtībasM un Vmaks, aptuveni 5 reizes lielāks nekā pieaugušajiem. Lielākā daļa galaktozes-1-fosfāta aknās tiek pārveidota reakcijas laikā, ko katalizē heksozes-1-fosfāta-uridiltransferāze:
UDP-glikoze + galaktozes-1-fosfāts -> UDP-galaktoze + glikozes-1-fosfāts.
Tā ir unikāla transferāzes reakcija, kas saistīta ar galaktozes atgriešanos pie ogļhidrātu vielmaiņas. Iedzimts heksozes-1-fosfāta-uridila transferāzes zaudējums noved pie galaktozēmijas, slimības, ko raksturo garīga atpalicība un lēcu katarakta. Šajā gadījumā jaundzimušo aknas zaudē spēju metabolizēt D-galaktozi, kas ir piena laktozes daļa.
Aknu loma ogļhidrātu vielmaiņā
Aknu loma ogļhidrātu vielmaiņā
Aknu galvenā loma ogļhidrātu vielmaiņā ir uzturēt normālu glikozi asinīs - tas ir, normoglikēmijas regulēšanā.
Tas tiek panākts ar vairākiem mehānismiem.
1. Glikokināzes enzīma klātbūtne aknās. Glikokināze, tāpat kā heksokināze, fosforilē glikozi līdz glikozes-6-fosfātam. Jāatzīmē, ka glukokināze, atšķirībā no heksokināzes, ir atrodama tikai Langerhans salu aknās un šūnās. Glikokināzes aktivitāte aknās ir 10 reizes lielāka par heksokināzes aktivitāti. Turklāt glikokināzei, atšķirībā no heksokināzes, ir augstāka glikozes Km vērtība (t.i., mazāk afinitātes pret glikozi).
Pēc ēšanas glikozes saturs portāla vēnā ievērojami palielinās un sasniedz 10 mmol / l vai vairāk. Glikozes koncentrācijas palielināšanās aknās izraisa ievērojamu glikokināzes aktivitātes palielināšanos un palielina glikozes uzņemšanu aknās. Sakarā ar heksokināzes un glikokināzes vienlaicīgu darbību aknas ātri un efektīvi fosforilē glikozi uz glikozi-6-fosfātu, nodrošinot sistēmisku asins plūsmas glikēmiju. Pēc tam glikozes-6-fosfātu var metabolizēt vairākos veidos (28.1. Att.).
2. Glikogēna sintēze un sadalīšanās. Aknu glikogēns spēlē glikozes depo lomu organismā. Pēc ēdienreizes lieko ogļhidrātu uzkrājas aknās kā glikogēnu, kura līmenis ir aptuveni 6% no aknu masas (100-150 g). Laika intervālos starp ēdienreizēm, kā arī "nakts badošanās" laikā glikozes baseina papildināšana asinīs zarnu uzsūkšanās dēļ nenotiek. Šādos apstākļos tiek aktivizēts glikogēna sadalījums līdz glikozei, kas saglabā glikēmijas līmeni. Glikogēna krājumi ir iztērēti līdz 1 dienas beigām.
3. Aknās notiek aktīva glikoneģenēze - glikozes sintēze no ogļhidrātu prekursoriem (laktāts, piruvāts, glicerīns, glikogēnās aminoskābes). Glikoneogenezes dēļ pieaugušo ķermenī tiek saražots aptuveni 70 g glikozes dienā. Glikoneogenesis aktivitāte strauji palielinās badošanās laikā 2. dienā, kad ir iztērētas glikogēna rezerves aknās.
Sakarā ar glikoneoģenēzi aknas ir iesaistītas Corey ciklā - process, kā pārveidot muskuļos veidotu pienskābi par glikozi.
4. Fruktozes un galaktozes pārveidošanās par glikozi notiek aknās.
5. Aknās sintezē glikuronskābi.
Att. 28.1. Glikozes-6-fosfāta līdzdalība ogļhidrātu metabolismā
Aknu bioķīmija
Tēma: "LIVER BIOCHEMISTRY"
1. Aknu ķīmiskais sastāvs: glikogēna, lipīdu, olbaltumvielu, minerālu sastāva saturs.
2. Aknu loma ogļhidrātu vielmaiņā: nemainīga glikozes koncentrācijas uzturēšana, glikogēna sintēze un mobilizācija, glikoneogenesis, galvenie glikozes-6-fosfātu konversijas veidi, monosaharīdu savstarpējā konversija.
3. Aknu loma lipīdu vielmaiņā: augstāku taukskābju, acilglicerīnu, fosfolipīdu, holesterīna, ketona struktūru sintēze, lipoproteīnu sintēze un metabolisms, lipotropiskās iedarbības jēdziens un lipotropiskie faktori.
4. Aknu loma olbaltumvielu vielmaiņā: specifisku plazmas olbaltumvielu sintēze, urīnvielas un urīnskābes, holīna, kreatīna, keto skābju un aminoskābju savstarpējā konversija.
5. Alkohola metabolisms aknās, aknu tauku deģenerācija ar alkohola lietošanu.
6. Aknu neitralizējošā funkcija: toksisko vielu neitralizācijas pakāpes (fāzes) aknās.
7. Bilirubīna apmaiņa aknās. Izmaiņas žults pigmentu saturā asinīs, urīnā un izkārnījumos dažāda veida dzelte (adhepātiska, parenhīma, obstruktīva).
8. žults ķīmiskais sastāvs un tā loma; faktori, kas veicina žultsakmeņu veidošanos.
31.1. Aknu darbība.
Aknas ir unikāls vielmaiņas orgāns. Katrā aknu šūnā ir vairāki tūkstoši fermentu, kas katalizē daudzu vielmaiņas ceļu reakcijas. Tāpēc aknas organismā veic vairākas vielmaiņas funkcijas. Vissvarīgākie no tiem ir:
- biosintēze vielām, kas darbojas vai tiek izmantotas citos orgānos. Šīs vielas ir plazmas olbaltumvielas, glikoze, lipīdi, ketona ķermeņi un daudzi citi savienojumi;
- slāpekļa metabolisma galaprodukta biosintēze organismā - urīnviela;
- piedalīšanās gremošanas procesos - žultsskābju sintēze, žults veidošanās un izdalīšanās;
- endogēno metabolītu, zāļu un indīgu biotransformācija (modifikācija un konjugācija);
- dažu vielmaiņas produktu izdalīšanās (žults pigmenti, pārmērīgs holesterīna līmenis, neitralizācijas produkti).
31.2. Aknu loma ogļhidrātu metabolismā.
Aknu galvenā loma ogļhidrātu metabolismā ir saglabāt nemainīgu glikozes līmeni asinīs. Tas tiek panākts, regulējot glikozes veidošanās un izmantošanas procesu attiecību aknās.
Aknu šūnas satur glikokināzes fermentu, kas katalizē glikozes fosforilācijas reakciju, veidojot glikozes-6-fosfātu. Glikozes-6-fosfāts ir galvenais ogļhidrātu metabolisma metabolīts; Galvenie tās transformācijas veidi ir parādīti 1. attēlā.
31.2.1. Glikozes izmantošanas veidi. Pēc ēšanas liela daļa glikozes iekļūst aknās caur portāla vēnu. Šo glikozi galvenokārt izmanto glikogēna sintēzei (reakcijas shēma parādīta 2. attēlā). Glikogēna saturs veselo cilvēku aknās parasti svārstās no 2 līdz 8% no šī orgāna masas.
Glikolīze un glikozes oksidēšanās pentozes fosfāta ceļš aknās galvenokārt kalpo kā prekursoru metabolītu piegādātāji aminoskābju, taukskābju, glicerīna un nukleotīdu biosintēzes veikšanai. Mazākā mērā aknu glikozes konversijas oksidācijas ceļi ir enerģijas avoti biosintētiskiem procesiem.
1. attēls. Galvenie glikozes-6-fosfātu konversijas ceļi aknās. Skaitļi norāda: 1 - glikozes fosforilāciju; 2 - glikozes-6-fosfāta hidrolīze; 3 - glikogēna sintēze; 4 - glikogēna mobilizācija; 5 - pentozes fosfāta ceļš; 6 - glikolīze; 7 - glikoneogenesis.
2. attēls. Glikogēna sintēzes reakciju aknās diagramma.
3. attēls. Glikogēna mobilizācijas reakciju shēma aknās.
31.2.2. Glikozes veidošanās veidi. Dažos gadījumos (ar diētu ar zemu oglekļa dioksīdu, ilgstošu fizisko slodzi) organisma vajadzība pēc ogļhidrātiem pārsniedz daudzumu, kas uzsūcas no kuņģa-zarnu trakta. Šajā gadījumā glikozes veidošanās notiek, izmantojot glikozes-6-fosfatāzes, kas katalizē glikozes-6-fosfāta hidrolīzi aknu šūnās. Glikogēns kalpo kā tiešs glikozes-6-fosfāta avots. Glikogēna mobilizācijas shēma ir parādīta 3. attēlā.
Glikogēna mobilizācija nodrošina cilvēka ķermeņa vajadzības glikozei pirmo 12 līdz 24 stundu laikā. Vēlāk glikoneogenesis, biosintēze no ne-ogļhidrātu avotiem, kļūst par galveno glikozes avotu.
Galvenie glikoneoģenēzes substrāti ir laktāts, glicerīns un aminoskābes (izņemot leicīnu). Šos savienojumus vispirms pārvērš piruvātu vai oksaloacetātu, kas ir galvenie glikoneogenesis metabolīti.
Glikonogēze ir glikolīzes reversais process. Tajā pašā laikā ar neatgriezenisku glikolīzes reakciju radītās barjeras tiek pārvarētas, izmantojot īpašus fermentus, kas katalizē apvedceļu reakcijas (sk. 4. attēlu).
Citu veidu ogļhidrātu metabolisms aknās jānorāda, ka glikoze tiek pārvērsta par citiem diētiskiem monosaharīdiem - fruktozi un galaktozi.
4. attēls. Glikolīze un glikoneogēze aknās.
Fermenti, kas katalizē neatgriezeniskas glikolīzes reakcijas: 1 - glikokināze; 2 - fosfofruktokināze; 3 - piruvāta kināze.
Fermenti, kas katalizē glikoneogēzes apvedceļu reakcijas: 4-piruvāta karboksilāze; 5 - fosfenolpiruvāta karboksikināze; 6-fruktozes-1,6-difosfatāze; 7 - glikozes-6-fosfatāze.
31.3. Aknu loma lipīdu metabolismā.
Hepatocīti satur gandrīz visus lipīdu vielmaiņas procesus. Tāpēc aknu parenhīmas šūnas lielā mērā kontrolē attiecību starp patēriņu un lipīdu sintēzi organismā. Lipīdu katabolisms aknu šūnās notiek galvenokārt mitohondrijās un lizosomās, biosintēze citozolā un endoplazmatiskajā retikulā. Galvenais lipīdu vielmaiņas metabolīts aknās ir acetil-CoA, kuru galvenie veidošanās un lietošanas veidi ir parādīti 5. attēlā.
5. attēls. Acetil CoA veidošanās un izmantošana aknās.
31.3.1. Taukskābju metabolisms aknās. Uztura tauki hilomikronu veidā iekļūst aknās caur aknu artēriju sistēmu. Saskaņā ar lipoproteīna lipāzi, kas atrodas kapilāru endotēlijā, tie tiek sadalīti taukskābēs un glicerīnā. Taukskābes, kas iekļūst hepatocītos, var pakļaut oksidācijai, modifikācijai (oglekļa ķēdes saīsināšanai vai pagarināšanai, dubultu saikņu veidošanai) un izmantot endogēno triacilglicerīnu un fosfolipīdu sintezēšanai.
31.3.2. Ketona struktūru sintēze. Kad taukskābju β-oksidācija aknu mitohondrijās veidojas, acetil-CoA veidojas, kas Krebsa ciklā turpina oksidēties. Ja aknu šūnās ir trūkums oksaloacetāta (piemēram, tukšā dūšā, cukura diabēts), tad acetilgrupas kondensējas, veidojot ketona struktūras (acetoacetāts, β-hidroksibutirāts, acetons). Šīs vielas var kalpot par enerģijas substrātiem citos ķermeņa audos (skeleta muskuļos, miokardā, nierēs, ar ilgstošu badu - smadzenēm). Aknas neizmanto ketona ķermeņus. Ar ketona ķermeņu pārpalikumu asinīs attīstās metaboliskā acidoze. Ketona struktūru veidošanās diagramma parādīta 6. attēlā.
Ketona struktūru sintēze aknu mitohondrijās.
31.3.3. Izglītība un veidi, kā izmantot fosfatidskābi. Kopējais triacilglicerīnu un fosfolipīdu prekursors aknās ir fosfatidskābe. To sintezē no glicerīna-3-fosfāta un divām acil-CoA aktīvajām taukskābju formām (7. attēls). Glicerīna-3-fosfātu var veidot no dioksiacetona fosfāta (glikolīzes metabolīta) vai no brīvā glicerīna (lipolīzes produkta).
7. attēls. Fosfatidskābes veidošanās (shēma).
Fosfolipīdu (fosfatidilholīna) sintēzei no fosfatidskābes nepieciešams nodrošināt pietiekamu daudzumu lipotropo faktoru (vielas, kas novērš aknu tauku deģenerāciju). Šie faktori ietver holīnu, metionīnu, B12 vitamīnu, folskābi un dažas citas vielas. Fosfolipīdi ir iekļauti lipoproteīnu kompleksos un piedalās lipīdu pārnešanā, kas sintezēti hepatocītos, uz citiem audiem un orgāniem. Lipotropo faktoru trūkums (ļaunprātīgi izmantojot taukus saturošus pārtikas produktus, hronisku alkoholismu, diabētu) veicina to, ka fosfatidskābe tiek izmantota triacilglicerīnu (ūdenī nešķīstošu) sintēzei. Lipoproteīnu veidošanās pārkāpums noved pie tā, ka aknu šūnās uzkrājas TAG pārpalikums (tauku deģenerācija), un šī orgāna darbība ir traucēta. Fosfatidskābes lietošanas veidi hepatocītos un lipotropo faktoru loma parādīta 8. attēlā.
8. attēls. Fosfatidskābes izmantošana triacilglicerīnu un fosfolipīdu sintēzei. Lipotropiskos faktorus norāda *.
31.3.4. Holesterīna veidošanās. Aknas ir galvenā endogēnā holesterīna sintēzes vieta. Šis savienojums ir nepieciešams šūnu membrānu veidošanai, ir žultsskābju, steroīdu hormonu, D3 vitamīna prekursors. Pirmās divas holesterīna sintēzes reakcijas atgādina ketona struktūru sintēzi, bet turpinās hepatocītu citoplazmā. Galvenais holesterīna sintēzes, β-hidroksi-β-metilglutaril-CoA reduktāzes (HMG-CoA reduktāzes) enzīms tiek inhibēts ar holesterīna un žultsskābes pārpalikumu, pamatojoties uz negatīvu atgriezenisko saiti (9. attēls).
9. attēls. Holesterīna sintēze aknās un tā regulēšana.
31.3.5. Lipoproteīnu veidošanās. Lipoproteīni - proteīnu-lipīdu kompleksi, kas ietver fosfolipīdus, triacilglicerīnus, holesterīnu un tā esteri, kā arī proteīnus (apoproteīnus). Lipoproteīni transportē ūdenī nešķīstošos lipīdus audos. Divas lipoproteīnu klases veidojas hepatocītos - augsta blīvuma lipoproteīnos (HDL) un ļoti zema blīvuma lipoproteīnos (VLDL).
31.4. Aknu loma proteīnu metabolismā.
Aknas ir organisms, kas regulē slāpekļa vielu uzņemšanu organismā un to izdalīšanos. Perifēros audos pastāvīgi rodas biosintēzes reakcijas ar brīvu aminoskābju lietošanu vai arī tās izdalās asinīs audu proteīnu sadalīšanās laikā. Neskatoties uz to, proteīnu un brīvo aminoskābju līmenis asins plazmā paliek nemainīgs. Tas ir saistīts ar to, ka aknu šūnām ir unikāls fermentu kopums, kas katalizē specifiskas proteīnu metabolisma reakcijas.
31.4.1. Veidi, kā lietot aminoskābes aknās. Pēc olbaltumvielu ēdiena uzņemšanas liela daļa aminoskābju iekļūst aknu šūnās caur portāla vēnu. Šos savienojumus var veikt vairākās transformācijās aknās pirms ieiešanas vispārējā cirkulācijā. Šīs reakcijas ietver (10. attēls):
a) aminoskābju izmantošana proteīnu sintēzei;
b) transaminācija - nomaināmo aminoskābju sintēzes ceļš; tā savieno arī aminoskābju apmaiņu ar glikoneogēnismu un vispārējo katabolisma veidu;
c) deaminācija - α-keto skābju un amonjaka veidošanās;
d) urīnvielas sintēze - amonjaka neitralizācijas veids (sk. shēmu sadaļā "Proteīna apmaiņa");
e) ar proteīnu nesaistītu vielu (holīna, kreatīna, nikotīnamīda, nukleotīdu uc) sintēze.
10. attēls. Aminoskābju metabolisms aknās (shēma).
31.4.2. Olbaltumvielu biosintēze. Daudzas plazmas olbaltumvielas tiek sintezētas aknu šūnās: albumīns (apmēram 12 g dienā), lielākā daļa α- un β-globulīnu, tostarp transporta olbaltumvielas (feritīns, ceruloplazmīns, transcortīns, retinola saistošais proteīns uc). Aknās tiek sintezēti arī daudzi asinsreces faktori (fibrinogēns, protrombīns, proconvertīns, proaccelerīns uc).
31.5. Aknu neitralizējoša funkcija.
Dažādi izcelsmes polārie savienojumi, tostarp endogēnas vielas, zāles un indes, tiek neitralizēti aknās. Vielu neitralizācijas process ietver divus posmus (fāzes):
1) fāzes modifikācija - ietver oksidācijas, reducēšanas, hidrolīzes reakciju; vairākiem savienojumiem nav obligāta;
2) fāzes konjugācija - ietver vielu mijiedarbības reakciju ar glikuronskābi un sērskābi, glicīnu, glutamātu, taurīnu un citiem savienojumiem.
Detalizētāk neitralizācijas reakcijas tiks aplūkotas sadaļā "ksenobiotiku biotransformācija".
31.6. Miliņu veidošanās aknās.
Žults ir dzeltenīgi brūnas krāsas šķidrs noslēpums, ko izdalās aknu šūnas (500-700 ml dienā). Žults sastāvā ietilpst: žultsskābes, holesterīns un tā esteri, žults pigmenti, fosfolipīdi, proteīni, minerālvielas (Na +, K +, Ca 2+, Сl) un ūdens.
31.6.1. Žultsskābes. Hepatocītos veidojas holesterīna metabolisma produkti. Ir primārās (cholio, chenodeoxycholic) un sekundārās (deoksikoliskās, litoholiskās) žultsskābes. Žults satur galvenokārt žultsskābes, kas konjugētas ar glicīnu vai taurīnu (piemēram, glikohols, skābe, tauroholskābe uc).
Žultsskābes ir tieši iesaistītas tauku sagremošanā zarnās:
- ir emulģējoša iedarbība uz pārtikas taukiem;
- aktivizēt aizkuņģa dziedzera lipāzi;
- veicināt taukskābju un taukos šķīstošo vitamīnu uzsūkšanos;
- stimulē zarnu peristaltiku.
Pēc žults izplūdes traucējumiem nokļūst asinīs un urīnā.
31.6.2. Holesterīns. Pārmērīgs holesterīna līmenis izdalās ar žulti. Holesterīns un tā esteri atrodas žulti kā kompleksus ar žultsskābēm (holīnkompleksi). Žultsskābes attiecība pret holesterīnu (holāta attiecība) nedrīkst būt mazāka par 15. Pretējā gadījumā izšķīst ūdenī nešķīstošs holesterīns un tiek nogulsnēts žultspūšļa akmeņu veidā (žultsakmeņu slimība).
31.6.3. Žults pigmenti. Konjugētā bilirubīna (mono- un diglukuronīda bilirubīna) dominē starp žults pigmentiem. Tā veidojas aknu šūnās brīvā bilirubīna un UDP-glikuronskābes mijiedarbības rezultātā. Tas samazina bilirubīna toksicitāti un palielina tā šķīdību ūdenī; tālāk konjugēts bilirubīns tiek izdalīts žulti. Ja ir pārkāpts žults aizplūšana (obstruktīva dzelte), tiešā bilirubīna saturs asinīs ievērojami palielinās, bilirubīns tiek konstatēts urīnā, un stercobilīna saturs ir samazināts izkārnījumos un urīnā. Dzelzceļa diferenciāldiagnozes sk. "Sarežģītu proteīnu apmaiņa".
31.6.4. Fermenti No fermentiem, kas atrasti žulti, sārmainās fosfatāze vispirms jānorāda. Tas ir ekskrēcijas enzīms, ko sintezē aknās. Pārkāpjot žults aizplūšanu, palielinās sārmainās fosfatāzes aktivitāte asinīs.