Биохимия печени

1.

БИОХИМИЯ ПЕЧЕНИ
Обеспечивает регуляцию промежуточного обмена
всех веществ (белкового, аминокислотного,
нуклеотидного, пигментного, водно-солевого,
углеводного, липидного и др. обменов).
Является депо для различных соединений
(углеводов, белков, минеральных веществ,
витаминов и др.).
Печень принимает участие в поддержании
постоянства внутренней среды организма, в
регуляции гомеостаза.
В печени происходит обезвреживание различных
токсических соединений экзогенного и
эндогенного происхождения, инактивация
биологически активных соединений.
Печень продуцирует желчь и в её составе
обеспечивает выведение из организма
некоторых метаболитов, минеральных
веществ, продуктов детоксикации и др.

2. Химический состав клеток печени

• Содержание воды колеблется в
пределах 70-75%, белков 12-24%,
липидов 2-6%, гликоген 5-10%.
• При жировой инфильтрации печени
(цирроз печени) уровень липидов
возрастает до 20%,
• при гликогенозах увеличивается
содержание гликогена,
• при гемохроматозе - уровень железа и
др.

3. Клетки печени

• Звездчатые или купферовские клетки эндотелия
печени относятся к ретикуло-эндотеальной
системе и расположены вблизи желчных
капилляров, а иногда – непосредственно в
желчных капиллярах.
• Эти клетки содержат большое количество
лизосом и своими отростками пересекают просвет
синусоидов, проникая через промежутки между
соседними клетками эндотелия в пространство
Диссе.
• Основные клетки печени – гепатоциты, имеют
характерную форму, содержат большое
количество митохондрий, элементов
эндоплазматического ретикулума и комплекса
Гольджи, крупное ядро.
• К числу клеточных элементов печени, играющих
важную метаболическую роль, относятся

4. Роль печени в обмене углеводов.

• 1.Регуляция уровня глюкозы в крови
(глюкостатическая функция печени).
• Гексозомонофосфатный путь
(пентозный или апотомический
путь).В результате этого пути
образуется большое количество
НАДФН2, необходимое для
обеспечения процессов детоксикации,
для синтеза холестерина, жирных
кислот и др.
• В печени интенсивно идет синтез
глюкуроновой кислоты и

5. Особенности липидного обмена в печени.

• Продукты переваривания
триацилглицеридов в стенке кишечника
– жирные кислоты, в основном с
короткой углеводородной цепью, из
стенки кишечника попадает в кровь и
доставляется в печень.
• С током крови в печень из кишечника
доставляются продукты переваривания
липоидов (холин, коламин и др.),
• и ресинтезированные в стенке
кишечника фосфолипиды, гликолипиды,
холестериды, хотя в печени интенсивно
идут процессы синтеза этих соединений.

6.

• Лецитины, кефалины,
серинфосфотиды, плазмогены,
инозинфосфатиды и сфингомиелины все эти соединения синтезируются в
печени.
• В печени человека в расчете на сырой
вес содержится около 2,9%
фосфолипидов.
• Из печени в комплексе с белками
(липопротеидные комплексы) током
крови доставляются ко всем тканям,
• В тканях они используются, прежде
всего, для построения клеточных

7.

Синтез фосфолипидов в печени
усиливается при наличии холина,
бетаина и метионина.
• Поэтому эти соединения называются
липотропными факторами.
• При недостатке холина снижается
синтез лецитина, что может
привести к усилению синтеза в
печени нейтральных жиров и к
жировой инфильтрации этого
органа.
• Уровень холина, его синтез из
коламина зависит от наличия
метионина, как донатора метильных

8.

При избытке холина часть его превращается в
бетаин.
3(гомоцистеин)
СН2—СН2—ОН
СООН
NH2
N ( СН3)
коламин
бетаин
3(метионин) СН2—СН2—ОН
N ( СН3)3
3
холин
СН2—

9.

• В свою очередь бетаин метилируя
гомоцистеин в метионин,
превращается в диметилглицин, а
далее разрушается до глицина и
муравьиной кислоты (Н-СООН):
глицин +
2(Н-СООН)
• СН2—СН2—COOH
•
NH2
• SH
диметилглицин
бетаин
СН2——СН2—СООН
S-СН3
NH2

10.

Печень является основным органом,
в котором интенсивно идет синтез
холестерина (80%).
• В меньшей степени холестерин
синтезируется в надпочечниках,
яичниках, семенниках, в коже и в
стенке кишечника.
• Ферменты необходимые для синтеза
холестерина имеются во всех клетках,
кроме зрелых эритроцитов.
• За сутки в печени синтезируется 1,5
- 4,0 грамм холестерина (в среднем

11.

• С пищей в течение суток человек
получает 0,4 –0,5 грамм холестерина.
• Общее содержание холестерина в
организме человека весом 70 кг
составляет 105-175 г или 0,2% веса
тела.
• При этом его содержание наиболее
высокое в надпочечниках (4,5-10%) и в
мозге (2%).
• В печени, холестерина всего около
0,3% , из которых, на долю свободного
холестерина (не этерифицированного)
приходится 80%, на долю

12.

• На интенсивность синтеза
холестерина в печени влияет
количество экзогенного холестерина
поступающего с пищей.
• При снижении уровня холестерина в
пище скорость синтеза холестерина в
печени возрастает и наоборот.
• Усиление синтеза холестерина в
печени наблюдается при потреблении
большого количества жиров, как
источника ацетил-КоА, который
служит источником
• для синтеза не только жирных кислот

13.

• Скорость синтеза холестерина
регулируется по механизму
отрицательной обратной связи.
• Основным пунктом регуляции является
фермент, синтезирующий
мевалоновую кислоты - ГМГ-КоАредуктаза.
• Холестерин ингибирует этот фермент
собственного синтеза.
• Так при содержании 2-3 гр.
холестерина в суточной пище
человека синтез собственного
холестерина почти полностью

14.

• Если холестерин в пище полностью
отсутствует,
• то его синтез в тканях происходит с
максимальной скоростью.
• Чем больше поступление холестерина
с пищей,
• тем меньше синтезируется
холестерин в тканях и
• тем большую долю экскретируемого
из организма холестерина составляет
холестерин пищи.

15.

В печени из холестерина
синтезируются желчные кислоты.
• Образование желчных кислот
включает реакции гидроксилирования
и реакции частичного окисления
боковой цепи холестерина.
• Первым этапом биосинтеза желчных
кислот является 7 гидроксилирование холестерина
микросомальной 7 -гидроксилазой
при участии кислорода, НАДФН2,
цитохрома Р450 и витамина С. На этой
стадии синтезируется 7 гидроксихолестерол.

16.

При недостатке
витамина С
образование желчных
кислот на стадии 7 гидроксилирования
тормозится, что
приводит к
накоплению

17.

Желчные кислоты участвуют
в эмульгировании жиров в
кишечнике и во всасывании
продуктов их переваривания
• Вследствие этого, основная часть
желчных кислот из полости
кишечника всасывается в клетки, с
кровью воротной вены попадает в
печень и повторно используется при
образовании желчи.
• Небольшая часть желчных кислот
(0,5г за сутки) выводится из организма

18.

В составе смешанных мицелл с
желчными кислотами выводится и
холестерин.
• В пузырной и печеночной желчи
холестерин находится в
этерифицированной форме, будучи
включенной макромицелу липидного
комплекса.
• В кишечнике при разрушении этого
комплекса происходит освобождение
холестерина и его частичная
реабсорбция.

19.

На реабсорбцию холестерина в стенку
кишечника влияют желчные кислоты,
активность холэстеразы, наличие
пищевых белков, лактозы и другие
факторы
• Не всосавшийся в стенку кишечника
холестерин под воздействием ферментов
кишечной микрофлоры гидрируется до
копростерина и выводится из организма в
составе каловых масс.
• Общее количество холестерина
выводимого из организма с калом в составе
желчи и в виде желчных кислот за сутки
составляет у взрослого человека около 1,3

20.

В нормальном стационарном состоянии
суммарное количество холестерина,
поступающего в кишечник с пищей, и
холестерина, синтезированного в
тканях, должно быть равно
суммарному количеству
экскретируемого холестерина и
холестерина превращенного и
экскретируемого в виде желчных
кислоты:
ХОЛ( пищ ) + ХОЛ(синт) = ХОЛ(экскр) +
Желч.кисл.(экскр)
Одним из последствий нарушения
этого баланса является

21.

• При желчекаменной болезни в желчном
пузыре или желчных протоках образуются
камни в результате осаждения и
кристаллизации компонентов желчи холестерина и билирубина.
• Обычно в желчных камнях основная масса
приходится на холестерин. Образование
холестериновых камней, как следствие
дестабилизации жидкокристаллической
формы холестерина, происходит вследствие
увеличения количества холестерина в
составе желчи и уменьшения синтеза или
экскреции желчных кислот.
• Осаждению холестерина способствует
застой желчи, воспалительные заболевания
желчного пузыря и протоков.
• Центрами кристаллизации холестерина
могут служить конгломераты белка или
слущивающиеся клетки эпителия.

22.

Консервативным способом лечения
желчекаменной болезни является
использование хенодезоксихолевой
кислоты, от которой в наибольшей
степени зависит растворимость
холестерина.
• Кроме того, хенодезоксихолевая кислота
ингибирует ГМГ-КоА-редуктазу и
приостанавливает синтез холестерина на
уровне образования мевалоновой кислоты.
• Так при приеме 1 г хенодезоксихолевой
кислоты в день синтез холестерина
уменьшается в два раза и его
концентрация в желчи уменьшается.
• В этих условиях не только прекращается
осаждение холестерина, но становится

23.

Печени принадлежит особая роль в
депонировании и метаболизме
жирорастворимых витаминов
• В тонком кишечнике при участии
желчных кислот провитамины
группы А (каротины), витамины Д
и Е интенсивно всасываются в
стенку кишечника и далее
доставляются в печень.
• В печени каротины вначале
накапливаются в купферовских
клетках, а затем переносятся в
другие структуры.

24.

• Ферментативное разрушение
каротинов под воздействием
оксигеназ с образованием
альдегидной (ретиналь) и спиртовой
(ретинол) форм витамина А
происходит в гепатоцитах.
• При избыточном поступлении с пищей
каротинов или витамина А, последний
может накапливаться в печени в
количествах превышающих средние
нормы в десятки, и даже сотни раз.
• Витамин А присутствует в тканях, как
в виде свободного спирта, так и в виде
эфиров пальмитиновой и других
жирных кислот.
• Витамин А накапливается в особых

25.

• Более существенную роль играет печень в
межуточном обмене нафтохинонов - витаминов
К: филлохинон (витамин К1) и менахинон
витамин К2)
• Для всасывания витаминов К в тонком кишечнике
необходимы желчные кислоты и панкреатическая
липаза.
• Транспортируются в составе хиломикронов или в
комплексе с альбуминами крови, накапливаются в
печени, селезенке и сердце.
• Витамин К участвует в процессе гемокоагуляции, в
частности, способствуя карбоксилированию
глутамата с образованием гаммакарбоксиглутамата в молекуле протромбина
(фактор II):
НООС-СН-СН2-СН-СООН
NH2
COOH
гамма-карбоксиглутамат
• Аналогичные изменения происходят в молекулах

26.

• Всосавшиеся в стенку кишечника
аминокислоты по системе воротной вены
поступают в печень, где включаются в
различные анаболитические и
катаболитические превращения.
• В гепатоцитах и клетках
ретикулоэндотелиальной системы
аминокислоты используются для синтеза
различных белков.
• За сутки в печени синтезируется около 12 г
альбуминов.
• В печени синтезируется большая часть - и
- глобулинов плазмы крови, фибриноген,
протромбин и другие факторы системы
гемокоагуляции и противосвертывающей
системы крови.
• При ишемии печени, при циррозах,
токсических гепатитах, нарушениях оттока
желчи синтез альбуминов в печени

27.

• При патологии могут происходить
качественные сдвиги синтезируемых в
печени белков.
• Например, при циррозе печени
снижается содержание
сульфгидрильных групп в белках
плазмы крови,
• что приводит к изменениям их
электрофоретической подвижности и
иммунологических свойств.
• Формируются аномальные белки –
парапротеины, близкие по своим
физико-химическим свойствам к -

28.

• В печени синтезируются белки обеспечивающие
транспорт железа (ферритин, трансферрин), меди
(церулоплазмин), гормонов (транскортин),
транспортирующие витамины и липиды (ЛПОНП,
ЛПНП, ЛПВП).
• Синтезируются семь типов соматомединов
А1,А2,В1,В2,В3,В4,С – посредников в реализации
эффектов соматотропного гормона гипофиза.
• Около 50% вновь синтезируемых в организме
человека белков образуется в печени.
• При белковом голодании печень быстро
мобилизует свои резервные белки для снабжения
аминокислотами других тканей.
• В гепатоцитах идут процессы синтеза
железопорфиринов, структурных компонентов
ферментов цитохромной системы, миоглобина и
гемоглобина, хотя основную роль в биосинтезе
гемоглобина выполняет костный мозг, где
созревают эритроциты.

29.

• Синтез азотистых небелковых
соединений (холина, креатина,
глутатиона, пуриновых и
пиримидиновых оснований,
порфиринов)
• В печени интенсивно идут процессы
взаимопревращения аминокислот,
• В печени происходит процесс
обезвреживания аммиака
• В купферовских клетках печени идет
разрушение гема гемоглобина до
билирубина, образование коньюгатов
желчных пигментов с глюкуроновой
кислотой и выведение их в составе
желчи.

30. Механизмы детоксикации в печени.

• В печени происходит разрушения
лекарственных соединений, и
токсинов, чужеродных соединений
(ксенобиотики).
• Обезвреживание (детоксикация),
инактивация в печени
осуществляется посредством
интеграции следующих двух
основных механизмов:
• реакциями гидроксилирования
(окисления)

31.

Реакции гидроксилирования.
Гидроксилирование (окисление) ядов катализируется
ферментами «микросомальной» дыхательной цепи,
локализованной в эндоплазматическом ретикулуме, с
использованием молекулярного кислорода и НАДФН2.
При этом один атом кислорода идет на формирование в
молекуле токсина (R) ОН-группы, а второй восстанавливается,
образуя воду, на образование которой используется НАДФН2.
Основными ферментами этой системы
являются:
1.флавопротеид НАДФН2-цитохром Р-450 –
редуктаза
(ФАД)
2. адренодоксин (рубредоксин или
ферродоксин)
3. цитохром Р450 (Fe+++ Fe++)
Из этих ферментов формируется дыхательная цепь, в которой
происходит гидроксилирование ядов:
R
НАДФН2 ФАД адренодоксин Р450 R-OH Н2О

32.

• Адренодоксин содержит негеминовое
железо, посредством которого этот фермент
восстанавливает железа цитохрома Р-450.
• Известно несколько форм цитохрома Р-450
печени млекопитающих.
• Все они прочно связаны с мембранами
эндоплазматического ретикулума и их
трудно солюбилизировать.
• Некоторые их них не нуждаются в белках
типа рубредоксин и др., поскольку могут
непосредственно восстанавливаться от
ФАДН2.
• Различные лекарственные вещества,
например фенобарбитал, могут
индуцировать синтез цитохром Р450,
увеличивая уровень и активность цитохрома
Р-450 почти в 20 раз.
• Этот процесс является своеобразным

33.

• Реакции конъюгации.
• Обезвреживание в печени может
происходить путем присоединения к ядам
различных соединений.
• В результате образуются нетоксичные
(неактивные) конъюгаты.
• В качестве веществ присоединяемых к ядам
в печени используются:
• глюкуроновая кислота (УДФглюкуроновой кислоты),
• серная кислота, находящаяся в составе
фосфо-аденозин фосфо-сульфата
(ФАФС),
• глицин, глутамин,
• таурин или цистеин.
• ацетильная группа от ацетил-КоА,
• метильная группа от S-

34. Канцерогенез

• Подсчитано, что 80% опухолей человека
вызывается факторами окружающей среды, в
основном химическими веществами.
• Воздействие на организм человека этих
веществ может быть связано с
профессиональной деятельностью (фенол,
бензол, асбест, арсенат, бериллий, кадмий,
хром), образом жизни (курение),
особенностями питания (наличие в пищевых
продуктах нитратов, нитрозаминов,
ароматических аминов афлотоксина В,
продуцируемого плесневым грибком
Aspergillus flavus и др.),
• использование некоторых так называемых
лекарственных препаратов.
• Установлено, что канцерогенные соединения
зачастую образуются в печени в тех же

35.

• Канцерогенные свойства присущи целому
ряду химических соединений.
• Попадая в организм и подвергаясь
метаболическим превращениям, они
образуют соединения вызывающие развитие
опухолей.
• Например, 3-метилхолантрен, сильный
индуктор цитохрома Р450, в результате
гидроксилирования превращается в мощный
канцероген.
• Аналогично, находящийся в табачном дыме
ароматический полициклический
углеводород бензантрацен (бензпирен)
подвергаясь в печени «обезвреживанию»
путем гидроксилирования превращается в
канцероген – эпоксид бензантрацена,
вызывающий алкилирование ДНК, РНК и

36.

• У людей занятых в производстве
анилиновых красителей в результате
контакта с ароматическим амином 2нафтиламином в печени в результате
гидроксилирования образуется 2-амино-1нафтол канцероген, вызывающий рак
мочевого пузыря.
• Другой ароматический амин –
ацетиламинофлуорен вызывает рак печени.
• Нитрозамины, образующиеся из вторичных
алифатических аминов и нитритов, попадая
в организм с пищей, под воздействием
ферментов микросомальной фракции
клеток окисляясь, образует
высокоактивный ион карбония СН+3 .
• Этот ион способен метилировать белки и
нуклеиновые кислоты и тем самым
индуцировать образование опухолей
печени, почек, легких, желудка и

37. Желчеобразовательная и экскреторная функции печени.

• Желчь как биологическая жидкость, выполняет
целый ряд функций:
• - вызывает эмульгирование жиров,
• - обеспечивают всасывание жирных кислот и
холестерина,
• - способствуют всасыванию жирорастворимых
витаминов,
• - участвуют в создании определенного уровня рН
в тонком кишечнике, необходимого для
нормального пищеварения,
• - обеспечивают растворимость холестерина и его
выведение из организма,
• - способствует метаболизму желчных пигментов
в пигменты кала и мочи,
• выполняет экскреторную функцию – выведение из
организма в составе желчи холестерина, желчных
пигментов, метаболитов гормонов, токсинов,

38.

Химический состав печеночной и пузырной
желчи
Компоненты желчи
Вода
Твердые вещества
Желчные кислоты
Муцин и пигменты
Холестерин
Жирные кислоты
Неорганические соли
Удельный вес
рН
Окраска
Печеночная
желчь
( в %)
Пузырная
Желчь
( в %)
97.00
2.52
1.93
0.53
0.06
0.14
0.84
1.01
7.1-7.3
золотистый
85.92
14.08
9.14
2.98
0.26
0.32
0.65
1.04
6.9-7.7
зеленый

39.

Thanks for attention