Медицина / Физиология / Физиология (статья)

Печень и билиарный тракт. Физиология

ПеченьПечень располагается в области правого подреберья, ее защищает нижняя часть грудной клетки. Более узкую левую долю печени можно пальпировать (прощупывать) у края реберной дуги (левая доля проходит над желудком). Вес печени составляет примерно 2 кг; за счет обильного кровообращения орган имеет бурый (красно-коричневый) цвет.

Рисунок 1. Печень: а) локализация печени; б) печеночная циркуляция

В печень каждую минуту поступает около 30% крови от общего сердечного выброса из двух источников – печеночной артерии и воротной вены. В желудочно-кишечном тракте в результате пищеварительного процесса образуются вещества, которые, всасываясь через стенки кишечника, поступают в кровь и через воротную вену попадают в печень. Через печеночную артерию в печень поступает кровь, насыщенная кислородом. Из печени кровь по печеночным венам впадает в нижнюю полую вену и возвращается в сердце (рисунок 1 б).

В печени каждую секунду происходит огромное количество разных реакций. Несмотря на сложную деятельность этого органа в организме, печень выполняет три основные взаимосвязанные функции:

• Метаболическую
• Синтетическую
• Экскреторную

Гепатоциты (клетки печени) занимают важную роль в метаболизм (обмене) белков, жиров и углеводов, поступающих в организм с пищей. Поэтому образовавшиеся в процессе пищеварения продукты этих компонентов по воротной вене поступают в печень. Например, поступающие в организм с пищей углеводы в процессе переваривания образуют глюкозу, которая при попадании в печень аккумулируется в гепатоцитах в виде гликогена до тех пор, пока у организма не возникнет потребность в дополнительном источнике энергии. Запасы гликогена используются между приемами пищи, когда глюкозы недостаточно.

При длительном голодании запасы гликогена исчерпываются. В этом случае печень способна преобразовывать аминокислоты в глюкозу (аминокислоты из белков, поступивших с пищей, а также собственных белков, содержащихся в организме). С помощью этого механизма печень принимает участие в регуляции углеводного обмена и уровня глюкозы в крови.

Белки, поступающие в организм с пищей, в процессе пищеварения распадаются на аминокислоты, которые используются в печени для синтеза (образования) собственных разных белков. Белки (например, альбумин), синтезируемые в печени, поступают в кровь. Так, процесс свертывания крови – жизненно необходимый процесс, который зависит от способности печени синтезировать специфические белки (факторы свертывания крови). В печени образуется мочевина – конечный продукт метаболизма аминокислот (затем мочевина транспортируется с кровью в почки и выводится из организма с мочой).

В процессе метаболизма липидов (жиров) печень также принимает важное участие – в ней синтезируются липопротеины, необходимые для связывания жиров (холестерина и триглицеридов) и дальнейшего их транспорта (см статью «Холестерин и триглицериды»). В качестве еще одного примера участия печени в липидном обмене можно привести синтез желчных кислот из холестерина, что также демонстрирует экскреторную (выделительную) функцию этого органа.

Образование желчи. Билиарный тракт

Желчь образуется в печени. Она представляет собой водянистую жидкость зеленовато-желтого цвета с щелочной реакцией, в основной состав которой входят синтезируемые из холестерина желчные кислоты. Желчные кислоты необходимы для обеспечения усвоения пищевых жиров в кишечнике. Для выполнения этой функции желчные кислоты в составе желчи попадают в тонкий кишечник. Желчь необходима для выведения из организма побочных продуктов метаболизма и разных химических веществ (например, лекарственных компонентов), которые не могут быть выведены из организма с мочой. То есть, путем образования желчи обеспечивается экскреторная функция печени.

Процесс образования желчи происходит в гептоцитах, откуда желчь попадает в микрососуды – желчные канальцы, - объединенные в более крупные внутрипеченочные желчные протоки. Эти желчные протоки также объединяются, в результате образуются еще более крупные протоки, по которым желчь выводится за пределы печени (внепеченочные желчные протоки). За пределами печени левый и правый печеночные (желчные) протоки объединяются в общий желчный проток, который впадает в двенадцатиперстную кишку. Отметим, что общий желчный проток объединяется с панкреатическим протоком (через панкреатический проток в кишечник из поджелудочной железы поступает пищеварительный сок) в нескольких сантиметрах от впадения желчного протока в двенадцатиперстную кишку, поэтому пищеварительный сок поступает в кишечник вместе с желчью.

Процесс образования желчи в печени происходит постоянно. В сутки синтезируется примерно 500 мл желчи. В промежутки между приемами пищи нет необходимости в переваривании, поэтому поступление желчи и панкреатического сока в кишечник блокируется путем закрытия сфинктера Одди (располагается в месте впадения общего желчного протока в двенадцатиперстную кишку). Пока сфинктер Одди закрыт, желчь накапливается в желчном пузыре, который объединен пузырным протоком с общим желчным протоком. При поступлении пищи активируется пищеварительный процесс – сфинктер Одди открывается и в дуоденальный просвет вместе с панкреатическим соком из желчного пузыря через пузырный и общий желчный протоки начинает поступать желчь.

Билиарный тракт – система желчных протоков (мелких внутрипеченочных, крупных внепеченочных и общего желчного протока), а также желчный пузырь и сфинктер Одди. Основная функция билиарного тракта – сбор желчи из гепатоцитов и ее транспортировка в просвет двенадцатиперстной кишки.

Основной компонент желчи – желчные кислоты. Также в состав желчи входят другие компоненты. То есть, желчь имеет довольно сложный химический состав, в который входят, помимо уже перечисленных компонентов, разные метаболиты (продукты метаболизма), которые выводятся из организма через кишечник вместе с фекальными массами. Среди этих метаболитов следует выделить побочный продукт распада гемоглобина – билирубин.

Билирубин

При заболеваниях печени у многих больных кожа и слизистые оболочки (особенно конъюнктива глаз) приобретают желтоватый оттенок. Этот симптом называют желтуха. Желтуха развивается вследствие аномального повышения уровня желтого пигмента билирубина в крови. Важно отметить, что появление желтухи не всегда вызвано патологией печени.

В норме у взрослого человека образуется 250-300 мг билирубина в сутки. Большая часть этого билирубина является продуктом катаболизма (распада) гемоглобина (белка, входящего в состав эритроцитов, отвечающего за транспорт кислорода к тканям). Эритроцит существует в среднем 120 дней, после чего удаляется из общей системы циркуляции крови через селезенку и другие отделы ретикулоэндотелиальной системы (РЭС). В печени есть специализированные клетки Купфера, которые вместе с другими компонентами РЭС участвуют в удалении эритроцитов (см рисунок 2). Высвобождающийся из эритроцитов гемоглобин в ретикулоэндотелиальной системе распадается на два составных компонента – гем и глобин. Гем преобразуется в билирубин, который вступает в прочную связь с альбумином и с током крови попадает в печень, откуда экскретируется вместе с желчью.

Билирубин

Рисунок 2. Образование и выведение билирубина

Перед попаданием в гепатоциты билирубин разрывает связь с альбумином. Так как билирубин не растворяется в воде, в клетках печени происходит процесс конъюгации при участии глюкуроновой кислоты, в результате которой билирубин становится водорастворимым, что дает возможность обеспечить его выведение с желчью. Из гепатоцитов в желчные канальцы секретируется уже конъюгированный билирубин, который с желчью попадает в просвет двенадцатиперстной кишки. В кишечнике при участии микрофлоры происходит деконъюгация комплексов «билирубин-глюкуроновая кислота», после чего билирубин превращается в коричневый пигмент – стеркобилиноген, - который в процессе метаболизма превращается в стеркобилин. Стеркобилиноген и стеркобилин – конечные продукты распада билирубина, которые выводятся из организма с фекальными массами. Незначительное количество стеркобилиногена по мере прохождения через кишечник реабсорбируется обратно в кровь, затем основная часть реабсорбировавшегося стреркобилиногена снова попадает в печень и кишечник (незначительное количество выводится с мочой в виде уробилиногена).

Билирубин в крови, уровень которого определяют в диагностических лабораториях, состоит из двух фракций – неконъюгированный и конъюгированный билирубин. Неконъюгированный билирубин – билирубин, связанный с альбумином (белком), который переносится кровью в печень для дальнейшей экскреции. Конъюгированный билирубин – форма билирубина, которая прошла процесс конъюгации с глюкуроновой кислотой в гепатоцитах, с целью дальнейшей экскреции в кишечник и выведения из организма с фекалиями. В здоровом состоянии организма большая часть билирубина крови находится в неконъюгированной форме. Однако, несмотря на то, что практически весь конъюгированный билирубин с желчью поступает в кишечник, незначительная его часть из гепатоцитов, желчных канальцев и кишечника попадает обратно в кровь.

При проведении анализа крови в лаборатории определяют общий уровень билирубина в крови – суммарное измерение неконъюгированного (10-20%) и конъюгированного (80-90%) билирубина. Соотношение между неконъюгированным и конъюгированным билирубином очень важно при проведении дифференциальной диагностики желтухи, поскольку в зависимости от причины возникновения этого симптома может быть нарушено их соотношение (увеличена та или иная фракция). При необходимости многие лаборатории способны измерять не только уровень общего билирубина, но и уровень конъюгированного билирубина.

Альбумин

В плазме крови содержится много разных белков, каждый из которых выполняет определенную функцию. Из этих белков для диагностической цели и мониторинга состояния пациента при лечении разных заболеваний выделяют иммуноглобулины (или антитела; то есть те белки, которые борются с инфекцией), факторы свертывания крови, специфические транспортные белки, ферменты и др. Содержание альбумина в крови составляет примерно 40-60% - в плазме крови этого белка больше всего. Поэтому в лабораториях определяют содержание именно альбумина.

Альбумин, как и большинство других белков плазмы крови, синтезируется из аминокислот в клетках печени. Основными функциями альбумина являются:

• Транспортная. Много веществ не способны растворятся в воде. Чтобы транспортироваться с кровью эти вещества должны вступить в связь со специфическими белками, к которым относится альбумин. Альбумин участвует в транспорте свободных жирных кислот и билирубина. Кроме этого, около 50% кальция крови связано с альбумином и в физиологически неактивной форме транспортируется с его помощью. Также многие лекарственные вещества связываются с альбумином.
• Поддержание объема циркулирующей плазмы крови. Поскольку в плазме крови содержится большое количество альбумина, этот белок оказывает огромное значение в регуляции осмотического давления (осмотическое давление препятствует прохождению жидкости из кровеносных сосудов (капилляров) в интерстициальное (окружающее) пространство за счет давления крови внутри сосудов). Например, отек (термин, применяемый при описании чрезмерного накопления жидкости в интерстициальном пространстве; выглядит как припухлость) может возникать при снижении уровня альбумина в плазме крови, так как осмотическое давление также снижается и жидкость выходит из сосудов.

Пациентам с тяжелыми травмами, ожогами или клиническим шоком назначают внутривенные инфузии раствора альбумина с целью восстановления объема плазмы крови.

Гамма-глутамилтрансфераза (ГГТ). Аланинаминотрансфераза (АЛТ). Щелочная фосфатаза (ЩФ)

Гамма-глутамилтрансфераза (синоним – гамма-глютамилтранспептидаза, ГГТП), аланинаминотрансфераза и щелочная фосфатаза – ферменты клеток печени и билиарного тракта, каждый из которых является катализатором специфических метаболических реакций. В плазме крови эти ферменты не выполняют никакой функции – то минимальное количество (по сравнению с их содержанием в клетках), которое определятся при диагностике, попадает в плазму при физиологическом течении клеточного цикла. То есть, каждая клетка организма имеет свой жизненный цикл, когда клетка погибает, ее содержимое попадает в кровь. Таким образом, в случае активной гибели большого количества клеток печени (гепатоцитов) или билиарного тракта уровень ГГТ, АЛТ и ЩФ в крови повышается.

Отметим, что источником упомянутых ферментов является не только печень, несмотря на то, что их принято называть печеночными ферментами. То есть, причиной повышения концентрации гамма-глутамилтрансферазы, аланинаминотрансферазы и щелочной фосфатазы в крови не всегда является повреждение гепатоцитов. Эти ферменты присутствуют и в других тканях, повреждение (а также патологии, затрагивающие эти ткани) которых также может вызвать повышение уровня ГГТ, АЛТ и ЩФ в крови. Поджелудочная железа считается самым значительным источником гамма-глутамилтрансферазы. Аланинаминотрансфераза, кроме клеток печени, содержится (в меньшей концентрации) в миокарде (сердечной мышце), скелетной мускулатуре и почках. В костях, плаценте и тканях кишечника содержится щелочная фосфотаза.