Анализ биохимических показателей работы печени в норме и патологии

Ещё один углеводсодержащий белок, но с иммуносупрессивными свойствами, способен синтезироваться печенью – б-фетопротеин, рост концентрации которого в плазме крови служит ценным маркёром некоторых опухолей печени, яичек и яичников. Печень - источник большей части протеинов системы комплемента.

В печени наиболее активно протекает обмен мономеров белков - аминокислот: синтез заменимых аминокислот, синтез небелковых азотистых соединений из аминокислот (креатина, глутатиона, никотиновой кислоты, пуринов и пиримидинов, порфиринов, дипептидов, коферментов пантотената и др.), окисление аминокислот с образованием аммиака, который обезвреживается в печени при синтезе мочевины [6].

Итак, рассмотрим общие пути обмена аминокислот. Общие пути превращения аминокислот в печени включают реакции дезаминирования, трансаминирования, декарбоксилирования и биосинтез аминокислот.

Дезаминирование аминокислот. Доказано существование 4 типов дезаминирования аминокислот (отщепление аминогруппы) (приложение 17). Выделены соответствующие ферментные системы, катализирующие эти реакции, и идентифицированы продукты реакции. Во всех случаях NH2-группа аминокислоты освобождается в виде аммиака. Помимо аммиака, продуктами дезаминирования являются жирные кислоты, оксикислоты и кетокислоты.

Трансаминирование аминокислот. Под трансаминированием подразумевают реакции межмолекулярного переноса аминогруппы (NH2—) от аминокислоты на б-кетокислоту без промежуточного образования аммиака. Реакции трансаминирования являются обратимыми и протекают при участии специфических ферментов аминотрансфераз, или трансаминаз.

Пример реакции трансаминирования:

Декарбоксилирование аминокислот. Процесс отщепления карбоксильной группы аминокислот в виде СО2 . Образующиеся продукты реакции – биогенные амины. Реакции декарбоксилирования в отличие от других процессов промежуточного обмена аминокислот являются необратимыми. Они катализируются специфическими ферментами – декарбоксилазами аминокислот.

Обезвреживание аммиака в организме. В организме человека подвергается распаду около 70 г аминокислот в сутки, при этом в результате реакций дезаминирования и окисления биогенных аминов освобождается большое количество аммиака, являющегося высокотоксичным соединением. Поэтому концентрация аммиака в организме должна сохраняться на низком уровне. Уровень аммиака в крови в норме не превышает 60 мкмоль/л . Аммиак должен подвергаться связыванию в печени с образованием нетоксичных соединений, легко выделяющихся с мочой.

Один из путей связывания и обезвреживания аммиака в организме это биосинтез глутамина (и, возможно, аспарагина). Глутамин и аспарагин выделяются с мочой в небольшом количестве. Скорее они выполняют транспортную функцию переноса аммиака в нетоксичной форме. Синтеза глутамина, катализируется глутаминсинтетазой.

Второй и основной путь обезвреживания аммиака в печени – образование мочевины, который будет рассмотрен ниже в мочевинообразовательной функции печени.

В гепатоцитах отдельные аминокислоты подвергаются специфическим преобразованиям. Из серосодержащих аминокислот образуется таурин, который позднее включается в парные жёлчные кислоты (таурохолевая, тауродезоксихолевая), а также может служить антиоксидантом, связывая гипохлорит анион, стабилизировать мембраны клеток; происходит активация метионина, который в виде S-аденозилметионина служит источником метильных групп реакциях окончания генеза креатина, синтеза холина для холинфосфатидов (липотропных веществ).

Биосинтез заменимых аминокислот. Любая из заменимых аминокислот может синтезироваться в организме в необходимых количествах. При этом углеродная часть аминокислоты образуется из глюкозы, а аминогруппа вводится из других аминокислот путем трансаминирования. Алании, аспартат, глутамат образуются из пирувата, оксалоацетата и б-кетоглутарата соответственно. Глутамин образуется из глутаминовой кислоты при действии глутаминсинтетазы:

Аспарагин синтезируется из аспарагиновой кислоты и глутамина, который служит донором амидной группы; реакцию катализирует аспарагинсинтетаза пролин образуется из глутаминовой кислоты. Гистидин (частично заменимая аминокислота) синтезируется из АТФ и рибозы: пуриновая часть АТФ поставляет фрагмент —N=CH—NH— для имидазольного цикла гистидина; остальная часть молекулы образуется за счет рибозы.

Если в пище нет заменимой аминокислоты, клетки синтезируют ее из других веществ, и тем самым поддерживается полный набор аминокислот, необходимый для синтеза белков. Если же отсутствует хотя бы одна из незаменимых аминокислот, то прекращается синтез белков. Это объясняется тем, что в состав подавляющего большинства белков входят все 20 аминокислот; следовательно, если нет хотя бы одной из них, синтез белков невозможен.

Частично заменимые аминокислоты синтезируются в организме, однако скорость их синтеза недостаточна для обеспечения всей потребности организма в этих аминокислотах, особенно у детей. Условно заменимые аминокислоты могут синтезироваться из незаменимых: цистеин — из метионина, тирозин — из фенилаланина. Иначе говоря, цистеин и тирозин — это заменимые аминокислоты при условии достаточного поступления с пищей метионина и фенилаланина [5].

Участие печени в обмене витаминов складывается из процессов депонирования всех жирорастворимых витаминов: А, Д, Е, К, F (секреция желчи так же обеспечивает всасывание этих витаминов) и многих из гидровитаминов (В12, фолиевая кислота, В1, В6, РР и др.), синтеза некоторых витаминов (никотиновая кислота) и коферментов.

Особая печени заключается в том, что в ней происходит активация витаминов:

7.  Фолиевая кислота с помощью витамина С восстанавливается в тетрагидрофолиевую кислоту (ТГФК) [8]; Восстановление сводится к разрыву двух двойных связей и присоединению четырех водородных атомов в положениях 5, 6, 7 и 8 с образованием тетрагидрофолиевой кислоты (ТГФК). Оно протекает в 2 стадии тканях при участии специфических ферментов, содержащих восстановленный НАДФ. Сначала при действии фолатредуктазы образуется дигидрофолиевая кислота (ДГФК), которая при участии второго фермента – дигидрофолатредуктазы – восстанавливается в ТГФК:

8.  Витамины В1 и В6 фосфорилируются в тиаминдифосфат и пиридоксальфосфат соответственно [8]. Витамин В6 (пиридоксин) производный 3-оксипиридина. Термином витамин В6 обозначают все три производных 3-оксипиридина, обладающих одинаковой витаминной активностью: пиридоксин (пиридоксол), пиридоксаль и пиридоксамин:

Хотя все три производных 3-оксипиридина наделены витаминными свойствами, коферментные функции выполняют только фосфорилированные производные пиридоксаля и пиридоксамина. Фосфорилирование пиридоксаля и пиридоксамина является ферментативной реакцией, протекающей при участии специфических киназ. Синтез пиридоксальфосфата, например, катализирует пиридоксалькиназа:

Витамин В1(тиамин). В химической структуре его содержатся два кольца – пиримидиновое и тиазоловое, соединенных метиленовой связью. Обе кольцевые системы синтезируются отдельно в виде фосфорилированных форм, затем объединяются через четвертичный атом азота.

В превращении витамина B1 в его активную форму – тиаминпирофосфат (ТПФ), называемый также тиаминдифосфатом (ТДФ), участвует специфический АТФ-зависимый фермент тиаминпирофосфокиназа.

9.  Часть каротинов преобразуется в витамин А под влиянием каротиндиоксигеназы. Каротины являются провитаминами для витамина А. Известны 3 типа каротинов: б-, в- и г-каротины, отличающиеся друг от друга химическим строением и биологической активностью. Наибольшей биологической активностью обладает в-каротин, поскольку он содержит два в-иононовых кольца и при распаде в организме из него образуются две молекулы витамина А:

При окислительном распаде б- и г-каротинов образуется только по одной молекуле витамина А, поскольку эти провитамины содержат по одному в-иононовому кольцу.

4. Витамин Д подвергается первому гидроксилированию на пути получения гормона кальцитриола; в печени осуществляется гидроксилирование в 25-м положении. Ферменты, катализирующие эти реакции, называются гидроксилазами, или монооксигеназами. В реакциях гидроксилирования используется молекулярный кислород.

5. Окислившийся витамин С восстанавливается в аскорбиновую кислоту;

6. Витамины РР, В2, пантотеновая кислота включаются в соответствующие нуклеотиды (НАД+, НАД+Ф, ФМН, ФАД, КоА-SH);

7. Витамин К окисляется, чтобы в виде своего пероксида служить коферментом в созревании (посттрансляционной модификации) белковых факторов свёртывания крови.

В печени синтезируются белки, выполняющие транспортные функции по отношению к витаминам. Например, ретинолсвязывающий белок (его содержание уменьшается при опухолях), витамин Е-связывающий белок и т.д. Часть витаминов, в первую очередь жирорастворимых, а также продуктов их преобразований выделяется из организма в составе жёлчи.

Участие печени в водно-минеральном обмене состоит в том, что она дополняет деятельность почек в поддержании водно-солевого равновесия и является как бы внутренним фильтром, организма. Печень задерживает ионы Na+, К+, Сl-, Ca2+ и воду и выделяет их в кровь. Кроме того, печень депонирует макро- (К, Na, Ca, Mg, Fe) и микро- (Cu, Mn, Zn, Cо, As, Cd, Pb, Se) элементы и участвует в их распределении по другим тканям с помощью транспортных белков.

Для накопления железа гепатоциты синтезируют специальный белок – ферритин. В ретикулоэндотелиоцитах печени и селезенки регистрируется водонерастворимый железосодержащий протеиновый комплекс – гемосидерин. В гепатоцитах синтезируется церулоплазмин, который, кроме вышеназванных функций, выполняет роль транспортного белка для ионов меди. Трансферрин, обладающий как и церулоплазмин, полифункциональностью, также образуется в печени и используется для переноса в плазме крови только ионов железа. Данный белок необходим для эмбрионального клеточного роста в период формирования печени. В печени ион Zn включается в алкогольдегидрогеназу, необходимую для биотрансформации этанола. Поступившие в гепатоциты соединения селена преобразуются в Se-содержащие аминокислоты и с помощью специфической т-РНК включаются в различные Se-протеины: глутатионпероксидазу (ГПО), 1-йодтиронин-5’-дейодиназу, Se-протеин Р. Последний считают основным транспортёром этого микроэлемента. Дейодиназа, обнаруженная не только в печени, обеспечивает конверсию прогормона тироксина в активную форму – трийодтиронин. Как известно, глутатионпероксидаза – ключевой фермент антирадикальной защиты. В печени сера, включённая в аминокислоты, окисляется до сульфатов, которые в виде ФАФС (фосфоаденозилфосфосульфатов) используются в реакциях сульфирования ГАГов, липидов, а также в процессах биотрансформации ксенобиотиков и некоторых эндогенных веществ (примеры продуктов инактивации – скатоксилсульфат, индоксилсульфат). Печень способна служить временным депо воды, особенно при отёках (количество Н2О может составлять до 80 % от массы органа) [6].

Участие печени в обмене пигментов проявляется в превращении хромопротеидов до билирубина в клетках РЭС, имеющихся в печени, конъюгации билирубина в самих печеночных клетках и разложении в них всасывающегося из кишечника уробилиногена до непигментных продуктов.

Гемохромогенные пигменты, образуются в организме при распаде гемоглобина (в значительно меньшей степени при распаде миоглобина, цитохромов и др.).

Начальным этапом распада гемоглобина (в клетках макрофагов, в частности в звездчатых ретикулоэндотелиоцитах, а также в гистиоцитах соединительной ткани любого органа) является разрыв одного метинового мостика с образованием вердоглобина. В дальнейшем от молекулы вердоглобина отщепляются атом железа и белок глобин. В результате образуется биливердин, который представляет собой цепочку из четырех пиррольных колец, связанных метановыми мостиками. Затем биливердин, восстанавливаясь, превращается в билирубин – пигмент, выделяемый с желчью и поэтому называемый желчным пигментом. Образовавшийся билирубин называется непрямым (неконъюгированным) билирубином. Он нерастворим в воде, дает непрямую реакцию с диазореактивом, т.е. реакция протекает только после предварительной обработки спиртом. В печени билирубин соединяется (конъюгирует) с глюкуроновой кислотой. Эта реакция катализируется ферментом УДФ-глюкуронилтрансферазой, при этом глюкуроновая кислота вступает в реакцию в активной форме, т.е. в виде УДФГК. Образующийся глюкуронид билирубина получил название прямого билирубина (конъюгированный билирубин). Он растворим в воде и дает прямую реакцию с диазореактивом. Большая часть билирубина соединяется с двумя молекулами глюкуроновой кислоты, образуя диглюкуронид билирубина. Образовавшийся в печени прямой билирубин вместе с очень небольшой частью непрямого билирубина выводится с желчью в тонкую кишку. Здесь от прямого билирубина отщепляется глюкуроновая кислота и происходит его восстановление с последовательным образованием мезобилирубина и мезобилиногена (уробилиногена). Из тонкой кишки часть образовавшегося мезобилиногена (уробилиногена) резорбируется через кишечную стенку, попадает в воротную вену и током крови переносится в печень, где расщепляется полностью до ди- и трипирролов. Таким образом, в норме в общий круг кровообращения и мочу мезобилиноген не попадает. Основное количество мезобилиногена из тонкой кишки поступает в толстую и здесь восстанавливается до стеркобилиногена при участии анаэробной микрофлоры. Образовавшийся стеркобилиноген в нижних отделах толстой кишки (в основном в прямой кишке) окисляется до стеркобилина и выделяется с калом. Лишь небольшая часть стеркобилиногена всасывается в систему нижней полой вены (попадает сначала в геморроидальные вены) и в дальнейшем выводится с мочой (приложение 18).

1.2 Мочевинообразовательная функция

Печень — единственный орган, имеющий все ферменты цикла образования мочевины из аммиака. Аммиак, образующийся в других тканях, в печени превращается в индифферентный продукт— мочевину, которая выделяется в кровь. При интенсивном катаболизме белков и небелковых азотистых соединений (аминокислот, пуринов, пиримидинов, биогенных аминов) повышено образование мочевины в печени, ее содержание в крови и выделение с мочой.

Биосинтез мочевины (орнитиновый цикл мочевинообразования) является основным механизмом обезвреживания аммиака в организме (приложение 19). На долю мочевины приходится до 80–85% от всего азота мочи. Впервые Г. Кребс и К. Гензеляйт в 1932 г. вывели уравнения реакций синтеза мочевины, которые представлены в виде цикла, получившего в литературе название орнитинового цикла мочевинообразования Кребса.

Весь цикл мочевинообразования может быть представлен следующим образом. На первом этапе синтезируется макроэргическое соединение карбамоилфосфат – метаболически активная форма аммиака, используемая в качестве исходного продукта для синтеза пиримидиновых нуклеотидов (соответственно ДНК и РНК) и аргинина (соответственно белка и мочевины):

Существуют два разных пути синтеза карбамоилфосфата в клетках печени, катализируемые разными ферментами. Первую необратимую реакцию катализирует регуляторный фермент – аммиакзависимая карбамоилфосфатсинтетаза:

Реакция требует затраты двух молекул АТФ, проходит в митохондриях клеток печени и используется преимущественно для синтеза аргинина и мочевины. В этой реакции в качестве активного стимулирующего аллостерического эффектора действует N-ацетилглутамат. Вторую, также необратимую, реакцию катализирует глутаминзависимая карбамоилфосфатсинтетаза:

Данная реакция открыта в цитозоле клеток печени и требует наличия ионов Mg2+.

На втором этапе цикла мочевинообразования происходит конденсация карбамоилфосфата и орнитина с образованием цитруллина; реакцию катализирует орнитин-карбамоилтрансфераза. На следующей стадии цитруллин превращается в аргинин в результате двух последовательно протекающих реакций. Первая из них, энергозависимая,– это конденсация цитруллина и аспарагиновой кислоты с образованием аргининосукцината (эту реакцию катализирует аргининосукцинатсинтетаза). Аргининосукцинат распадается в следующей реакции на аргинин и фумарат при участии другого фермента – аргининосукцинатлиазы. На последнем этапе аргинин расщепляется на мочевину и орнитин под действием аргиназы. Суммарная реакция синтеза мочевины без учета всех промежуточных продуктов может быть представлена в следующем виде:

Учитывая выше изложенные данные о механизмах обезвреживания аммиака в организме, можно сделать следующее заключение. Часть амиака используется на биосинтез аминокислот путем восстановительного аминирования б-кетокислот по механизму реакции трансаминирования. Аммиак связывается при биосинтезе глутамина и аспарагина. Некоторое количество аммиака выводится с мочой в виде аммонийных солей. В форме креатинина, который образуется из креатина и креатинфосфата, выделяется из организма значительная часть азота аминокислот. Наибольшее количество аммиака расходуется на синтез мочевины, которая выводится с мочой в качестве главного конечного продукта белкового обмена в организме человека и животных. Подсчитано, что в состоянии азотистого равновесия организм взрослого здорового человека потребляет и соответственно выделяет примерно 15 г азота в сутки; из экскретируемого с мочой количества азота на долю мочевины приходится около 85%, креатинина – около 5%, аммонийных солей – 3%, мочевой кислоты – 1% и на другие формы – около 6% [2].

Печень образует специальный жидкий экскрет — желчь, которая выделяется в тонкий кишечник. Нарушение экскреторной функции неблагоприятно влияет на переваривание и всасывание липидов и вызывает накопление токсических продуктов обмена пигментов и чужеродных веществ. Компонентами жёлчи, кроме воды, являются соли жёлчных кислот, холестерин, фосфолипиды, билирубин-глюкурониды, муцин, немного белков (альбумины, 5’-нуклеотидаза, щелочная фосфатаза, ГГТП, иммуноглобулин А), различных ионов (Na+, Cl-, HCO3-, Cu++, Fe+++, Se++ и др.), микроколичества липовитаминов, стероидных гормонов и т.д.

Желчь – жидкий секрет желтовато-коричневого цвета, в сутки у человека образуется 500–700 мл желчи (10 мл на 1 кг массы тела). Желчеобразование происходит непрерывно, хотя интенсивность этого процесса на протяжении суток резко колеблется. Вне пищеварения печеночная желчь переходит в желчный пузырь, где происходит ее сгущение в результате всасывания воды и электролитов. Относительная плотность печеночной желчи 1,01, а пузырной – 1,04. Концентрация основных компонентов в пузырной желчи в 5–10 раз выше, чем в печеночной.

Образование желчи начинается с активной секреции гепатоцитами воды, желчных кислот и билирубина, в результате которой в желчных канальцах появляется так называемая первичная желчь. Она, проходя по желчным ходам, вступает в контакт с плазмой крови, вследствие чего между желчью и плазмой устанавливается равновесие электролитов, т.е. в образовании желчи принимают участие в основном два механизма – фильтрация и секреция.

В печеночной желчи можно выделить две группы веществ. Первая группа – это вещества, которые присутствуют в желчи в количествах, мало отличающихся от их концентрации в плазме крови (например, ионы Na, К, креатин и др.), что в какой-то мере служит доказательством наличия фильтрационного механизма. Ко второй группе относятся соединения, концентрация которых в печеночной желчи во много раз превышает их содержание в плазме крови (билирубин, желчные кислоты и др.), что свидетельствует о наличии секреторного механизма. В последнее время появляется все больше данных о преимущественной роли активной секреции в механизме желчеобразования. Кроме того, в желчи обнаружен ряд ферментов, из которых особо следует отметить щелочную фосфатазу печеночного происхождения. При нарушении оттока желчи активность данного фермента в сыворотке крови возрастает.

Основные функции желчи. 1. Эмульсификация. Соли желчных кислот обладают способностью значительно уменьшать поверхностное натяжение. Благодаря этому они осуществляют эмульгирование жиров в кишечнике, растворяют жирные кислоты и нерастворимые в воде мыла. 2. Нейтрализация кислоты. Желчь, рН которой немногим более 7,0, нейтрализует кислый химус, поступающий из желудка, подготавливая его для переваривания в кишечнике. 3. Экскреция. Желчь – важный носитель экскретируемых желчных кислот и холестерина. Кроме того, она удаляет из организма многие лекарственные вещества, токсины, желчные пигменты и различные неорганические вещества, такие, как медь, цинк и ртуть. 4. Растворение холестерина. Как отмечалось, холестерин, подобно высшим жирным кислотам, представляет собой нерастворимое в воде соединение, которое сохраняется в желчи в растворенном состоянии лишь благодаря присутствию в ней солей желчных кислот и фосфатидилхолина. При недостатке желчных кислот холестерин выпадает в осадок, при этом могут образовываться камни. Обычно камни имеют окрашенное желчным пигментом внутреннее ядро, состоящее из белка. Чаще всего встречаются камни, у которых ядро окружено чередующимися слоями холестерина и билирубината кальция. Такие камни содержат до 80% холестерина. Интенсивное образование камней отмечается при застое желчи и наличии инфекции. При застое желчи встречаются камни, содержащие 90–95% холестерина, а при инфекции могут образовываться камни, состоящие из билирубината кальция. Принято считать, что присутствие бактерий сопровождается увеличением в-глюкуронидазной активности желчи, что приводит к расщеплению конъюгатов билирубина; освобождающийся билирубин служит субстратом для образования камней.

1.4 Биотрансформационная (обезвреживающая) функция

Печень является основным органом, где происходит обезвреживание природных продуктов обмена и чужеродных веществ. Чужеродные вещества (ксенобиотики) в печени превращаются в менее токсичные и индифферентные вещества. В этом смысле можно говорить об обезвреживании, но более точно применяется термин биотрансформация. Эти процессы проходят путем окисления, восстановления, метилирования, ацетилирования и конъюгации с теми или иными веществами. Окисление, восстановление и гидролиз чужеродных соединений осуществляют в основном микросомальные ферменты. Наряду с микросомальным в печени существует также пероксисомальное окисление.

Пероксисомы – микротельца, обнаруженные в гепатоцитах; их можно рассматривать как специализированные окислительные органеллы. Эти микротельца содержат оксидазу мочевой кислоты, лактатоксидазу, оксидазу D-аминокислот, а также каталазу (катализирует расщепление перекиси водорода, которая образуется при действии указанных оксидаз). Пероксисомальное окисление, так же как и микросомальное, не сопровождается образованием макроэргических связей.

В печени широко представлены также защитные синтезы, например синтез мочевины, в результате которого обезвреживается весьма токсичный аммиак. Это было рассмотренно в мочевинообразавательной функции. В результате гнилостных процессов, протекающих в кишечнике, из тирозина образуются фенол и крезол, а из триптофона – скатол и индол. Эти вещества всасываются и с током крови поступают в печень, где обезвреживаются путем образования парных соединений с серной или глюкуроновой кислотой. Обезвреживание фенола, крезола, скатола и индола в печени происходит в результате взаимодействия этих соединений не со свободными серной и глюкуроновой кислотами, а с их так называемыми активными формами: ФАФС и УДФГК. Глюкуроновая кислота участвует не только в обезвреживании продуктов гниения белковых веществ, образовавшихся в кишечнике, но и в связывании ряда других токсичных соединений, образующихся в процессе обмена в тканях. В частности, свободный, или непрямой, билирубин, обладающий значительной токсичностью, в печени взаимодействует с глюкуроновой кислотой, образуя моно- и диглюкурониды билирубина. Нормальным метаболитом является и гиппуровая кислота, образующаяся в печени из бензойной кислоты и глицина. Синтез гиппуровой кислоты у человека протекает преимущественно в печени.

В печени широко представлены процессы метилирования. Так, перед выделением с мочой амид никотиновой кислоты (витамин РР) метилируется в печени; в результате образуется N-метилникотинамид. Наряду с метилированием интенсивно протекают и процессы ацетилирования. В частности, в печени ацетилированию подвергаются различные сульфаниламидные препараты.

Примером обезвреживания токсичных продуктов в печени путем восстановления является превращение нитробензола в парааминофенол. Многие ароматические углеводы обезвреживаются путем окисления с образованием соответствующих карбоновых кислот.

Печень принимает активное участие в инактивации различных гормонов. С током крови гормоны попадают в печень, при этом активность их в большинстве случаев резко снижается или полностью утрачивается. Так, стероидные гормоны, подвергаясь микросомальному окислению, инактивируются, превращаясь затем в соответствующие глюкурониды и сульфаты. Под влиянием аминооксидаз в печени происходит окисление катехоламинов и т.д.

Печень способна инактивировать ряд сильнодействующих физиологических и чужеродных (в том числе токсичных) веществ.

Острая и хроническая патология печени многообразна. Это хронические гепатиты, которые включают широкий спектр самостоятельных диффузных воспалительных заболеваний печени различной этиологии. Их основными факторами признаны инфицирование гепатотропными вирусами, действие ксенобиотиков, в основном, алкоголя и лекарств. В ряде случаев не удаётся установить причину поражения, например, при аутоиммунном гепатите. Кроме того, некоторые заболевания печени на определённом этапе их развития имеют ряд общих клинических и морфологических признаков, свойственных гепатитам, что требует проведения дифференциальной диагностики между ними.

Клиническая лабораторная диагностика имеет ведущее значение в гепатологии. Биохимические тесты не являются строго специфичными, но по их результатам можно сделать заключение о функциональном состоянии органа, подтвердить повреждение печени, а также судить об активности и тяжести процесса. В комплексе биохимических исследований остаётся важным изучение ферментного статуса, пигментного обмена, белкового состава сыворотки, осадочных проб и выделительной функции печени.

Доминирующее значение в лабораторной диагностике заболеваний гепатобилиарной системы имеет определение активности ферментов, генез которых осуществляется гепатоцитами и клетками эпителия жёлчных протоков. В клинической практике энзимы условно подразделяют на секреторные, экскреторные и индикаторные. Секреторные энзимы - синтезируются гепатоцитами и у здоровых людей выделяются в плазму, выполняя в ней определённые функции. К ним относят холинэстеразу, церулоплазмин, про- и частично антикоагулянты. Экскреторные энзимы - образуются в печени и частично в других тканях, в том числе, в жёлчных выводных протоках, и в обычных условиях выделяются с жёлчью (щелочная фосфатаза, г-глутамилтранспептидаза, лейцинаминопептидаза, 5′-нуклеотидаза, в-глюкуронидаза). Экскреторные энзимы по локализации делятся на следующие группы: 1) универсально-распространенные ферменты, активность которых обнаруживается не только в печени, но и в других органах 2) печёночно-специфические (органоспецифические) – энзимы, активность которых исключительно или в максимальной степени регистрируется в печени. 3) клеточно-специфические биокатализаторы – преимущественно локализуются в гепатоцитах, в купферовских клетках или холангиоцитах 4) органеллоспецифические – являются маркёрами определённых компартментов гепатоцита: цитоплазматические, митохондриальные, митохондриально-цитоплазматические, лизосомальные, микросомальные. Этим ферментам присущи внутриклеточные каталитические эффекты, и они являются наиболее диагностически важными. В физиологических условиях активность некоторых из них в плазме крови низкая, а при глубоких повреждениях печени - возрастает [6].

Кроме определения ферментативной активности проводят функциональные пробы печени. Это биохимические тесты, свидетельствующие о функции и целостности основных структур печени. Прежде всего, пробы проводят больным с острыми и хроническими заболеваниями печени, как предполагаемыми, так и доказанными. Функциональные исследования гепатобилиарной системы выполняются по общепринятой программе, в которую включено обязательное изучение следующих компонентов сыворотки крови: уровня билирубина; цифр холестерина; концентрации глюкозы; активности трансаминаз, г-глутамилтрансферазы, щелочной фосфатазы, холинэстеразы.

2.2 Основные клинико-лабораторные синдромы при поражениях печени

В большинстве случаев заболеваний печени клинические тесты уточняют характер поражения, основываясь на принципах синдромальной диагностики. Основные патологические процессы объединяют в лабораторные синдромы с учётом индикаторных тестов: 1) цитолиза; 2) холестаза (внутри- и внепечёночного); 3) гепатодепрессии (печёночно-клеточной недостаточности, малой недостаточности печени, недостаточности синтетических процессов); 4) воспаления; 5) шунтирования печени; 6) регенерации и опухолевого роста.

При подозрении на конкретную патологию учитываются основные биохимические синдромы, характерные для данного заболевания. За основу берётся стандартная программа функционального обследования, но по каждому случаю исследуется не менее двух тестов [4].

Возникает при повреждении клеток печени и протекает на фоне выраженного нарушения целостности мембран гепатоцитов и их органелл, приводящих к выделению составных частей клеток в межклеточное пространство и кровь. Подвергающаяся цитолизу клетка чаще сохраняет свою жизнеспособность, если же она погибает, то говорят о некрозе.

При патологии гепатоцитов ферменты, освобождающиеся из них, быстро оказываются в плазме крови, так как клетки печени имеют прямой контакт с интерстициальным и внутрисосудистым пространством, кроме того, проницаемость стенок капилляров в этом органе высока.

Главные биохимические сдвиги отмечаются в общих путях катаболизма. Страдает окислительное фосфорилирование, в результате падает уровень АТФ, изменяется концентрация электролитов. Дисбаланс последних отражается на степени проницаемости клеточных мембран. Длительное угнетение синтеза АТФ приводит к дефициту энергии, повреждению синтеза белка, мочевины и гиппуровой кислоты, наблюдаются изменения в липидном и углеводном обменах.

Важную роль в прогрессировании этого состояния играют лизосомы, которые разрушаются из-за распада мембранных структур, и в цитозоль выходят гидролитические ферменты.

Данный лабораторный синдром чаще встречается при остром вирусном гепатите и других острых повреждениях печени (лекарственных, токсических), хронических активных гепатитах, циррозах, при быстро развивающейся и длительной подпечёночной желтухе [6].

2.2.2 Синдром холестаза

Обусловлен сдвигами в жёлчевыделительной функции печёночных клеток с нарушением образования жёлчной мицеллы и поражением мельчайших жёлчных ходов при внутрипечёночном холестазе. Внепечёночный холестаз связан с механическими препятствиями для нормального оттока жёлчи во внепечёночных жёлчных путях.

При синдроме холестаза повышается активности экскреторных ферментов, наблюдается гиперхолестеринемия, увеличивается содержание фосфолипидов, липопротеидов низкой плотности (ЛПНП), солей жёлчных кислот. Возможна гипербилирубинемия за счёт связанной фракции, уменьшается концентрации альбуминов и увеличивается содержания б, в- и г-глобулинов в сыворотке крови.

При синдроме холестаза важное диагностическое значение имеет определение активности щелочной фосфатазы, которая отщепляет остаток фосфорной кислоты от её органических эфиров. Это гетерогенный фермент, который представлен различными изомерами, т. к. при синдроме отмечается максимальный рост щелочной фосфатазы. Определение активности лейцинаминопептидазы (ЛАП), гидролизующей N-концевые остатки аминокислот в белках так же важно при холестазе. При вирусном гепатите активность ЛАП, как и аминотрансфераз, усилена (и в 100 раз может превышать верхнюю границу физиологического уровня).

У больных холестатическими формами повреждения печени регистрируются сдвиги пигментного обмена. В частности, отмечается гипербилирубинемия, обусловленная связанной его формой. Билирубин за счёт своей гидрофильности появляется в моче, придавая ей тёмную окраску. С другой стороны, в моче отсутствует уробилин. Характерным диагностическим признаком является наличие солей жёлчных кислот в моче, которые придают ей пенистость [4].

В основном характеризуется нарушением синтетической функции. При синдроме наблюдается понижение активности холинэстеразы в сыворотке крови, количественные сдвиги уровня глюкозы крови, уменьшение содержания общего белка, особенно альбуминов, гипохолестеринемия, падение значений II, V, VII факторов свёртывания крови, гипербилирубинемия за счёт роста вклада свободной фракции, изменение параметров нагрузочных проб (бромсульфалеиновой по Розенталю-Уайту, индоциановой-вофавердиновой, уевердиновой, антипириновой, галактозной, кофеиновой).

По диагностической ценности гепатодепрессивный синдром значительно уступает цитолитическому. Однако биохимические индикаторы этого страдания играют важную роль для определения тяжести заболевания и выявления тяжёлой печёночно-клеточной недостаточности, характерной для молниеносных форм. Наиболее чувствительными критериями являются антипириновая проба, содержание проконвертина в сыворотке крови (в норме 80-120%), которые у большинства больных с синдромом гепатодепрессии со средней степенью тяжести снижены. В повседневной практике пока широко используются тесты средней чувствительности – протромбиновый индекс и активность холинэстеразы (ХЭ) в сыворотке крови. В организме человека определяют два вида ХЭ: истинную ацетилхолинэстеразу и псевдохолинэстеразу. Первая гидролизует ацетилхолин, и ею богаты нервная ткань и эритроциты, вторая синтезируется в основном в гепатоцитах и расщепляет как холиновые, так и нехолиновые эфиры. Активность ХЭ является важным лабораторно-диагностическим параметром, характеризующим функциональное состояние печени. При данном синдроме активность ХЭ угнетается. К тестам этой группы примыкает определение содержания глюкозы. Установлено, что чем тяжелее течение острого гепатита, тем чаще наблюдается гипогликемия. При острой печёночной недостаточности снижение уровня этого моносахарида в крови развивается у каждого четвертого пациента.

Дисбаланс белкового спектра сыворотки крови характеризуется гипоальбуминемией и повышением величин глобулинов за счет г-фракции. При лёгкой форме гепатита количество протеинов не изменено, при более тяжёлых – отмечается гиперпротеинемия на фоне снижения цифр альбуминов. Вторичная гипоальбуминемия при хронических поражениях печени (тяжелом длительном вирусном гепатите, ЦП) служит неблагоприятным прогностическим признаком. Она может привести к падению онкотического давления плазмы крови, развитию отёков, и впоследствии к асциту.

Нарушения липидного обмена, а именно, гипохолестеринемия особенно для эфиросвязанной фракции, отмечаются при остром вирусном гепатите, злокачественных опухолях печени. Наибольшее диагностическое значение имеет определение фракционного состава холестерина и отдельных липопротеинов (прежде всего ЛПВП) плазмы крови [4].

Изменения пигментного обмена при нарушении функции части печёночных клеток характеризуются гипербилирубинемией за счёт свободного билирубина. В зависимости от уровня метаболического блока выделяют повреждения на следующих этапах: в активном транспорте свободной фракции из крови в клетки печени и в образовании билирубинглюкуронидов в гепатоцитах.

Обусловлен сенсибилизацией клеток иммунокомпетентной ткани и активацией ретикулогистиоцитарной системы. Гистологическим выражением этого синдрома является лимфо-макрофагальная инфильтрация портальных трактов и внутридольковой стромы, то есть иммунное воспаление. Любая иммунологическая реакция развёртывается при взаимодействии Т- и В-лимфоцитов, макрофагов, нейтрофилов. При алкогольных поражениях печени в процесс вовлекаются эозинофилы. Для синдрома воспаления характерно: гиперпротеинемия за счёт роста в основном доли г-глобулинов, повышение величин иммуноглобулинов, особенно IgG, IgM, IgA, изменение белково-осадочных проб (тимоловой, сулемовой, Вельтмана), появление неспецифических антител к дезоксирибо-нуклеопротеидам, гладкомышечным волокнам, митохондриям, микросомам.В клинико-диагностических лабораториях находят широкое применение пробы на коллоидную устойчивость (тимоловая, проба Вельтмана, цинк-сульфатная). Положительный результат этих тестов обусловлен количественными изменениями в содержании отдельных фракций (б-, в-, г-глобулинов) либо снижением соотношения альбумины/глобулины. Наибольшее распространение получила проба Маклагана (тимоловая), которая четко регистрируется в 90% случаев острого вирусного гепатита ещё в преджелтушной стадии заболевания, а также и при безжелтушной его форме.

2.2.5. Синдром шунтирования печени

Регистрируется за счёт развития мощных венозных коллатералей с последующим поступлением в общий кровоток большого количества веществ, которые в норме должны были трансформироваться в печени. К этим соединениям принадлежат соли аммония, фенолы, аминокислоты (тирозин, фенилаланин, триптофан, метионин), жирные кислоты с короткой цепью, содержащие 4-8 атомов углерода (масляная, валериановая, капроновая и каприловая кислоты) и меркаптаны. Накапливаясь в крови в больших концентрациях, они становятся токсичными для центральной нервной системы и угрожают возникновением печёночной энцефалопатии. К веществам этой группы относят также эндотоксины – липополисахариды грамотрицательных кишечных микробов [6].

При заболеваниях печени, особенно при циррозе, нарушены процессы дезаминирования аминокислот, синтеза мочевины. Аминный азот крови не способен обезвреживаться в печени (за счёт преобразования в мочевину) и направляется в общий круг кровообращения, где высокая его концентрация вызывает токсический эффект. «Аммиачная» интоксикация - один из важнейших симптомов, стимулирующих развитие «печёночной» комы и энцефалопатии [3].

Его индикатором является обнаружение в сыворотке крови больших количеств б-фетопротеина (в 8 раз и более по сравнению с нормой). Малые повышения уровня этого гликопротеина (в 1,5-4 раза) чаще встречаются при усилении регенерации, в частности при активном циррозе печени. Вообще, переход синдрома в хронический гепатит, далее в цирроз и рак можно рассматривать как единый патологический процесс.

Печень является одним из наиболее важных органов, поддерживающих жизнедеятельность организма, так как биохимические функции, включающие различные обменные реакции, протекающие в печени, - основа и связующее ядро общего метаболизма веществ. Кроме того, печень выполняет специфические функции, например, участвует в пищеварении, секретируя желчь; фильтрует кровь с образованием конечных продуктов обмена веществ, которые в дальнейшем выводятся из организма; частично обеспечивает иммунитет, синтезируя белки плазмы крови.

В общем все функции печени ведут к поддержанию гомеостаза и нарушение хотя бы одной из них может повлечь изменения во всем организме, это значит, что заболевания печени влияют на состояние остальных органов и организма в целом. Поэтому в курсовой работе было рассмотрено нормальное и патологическое состояние печени и были затронуты основы лабораторной диагностики, так как знание навыков определения синдромов поражения печени позволяет в дальнейшем точно поставить диагноз и определить причину заболевания, что очень важно на ранней стадии и дает возможность назначить соответствующее лечение.

1. Анохин, П.К. Нейрофизиологическая теория голода, аппетита и насыщения [Электронный ресурс] / Анохин П. К., Судаков К.В. – 1971.- т. 2, № 1. - с. 3. – режим доступа: http://www.curemed.ru/medarticle/articles/14248.htm.

2. Березов, Т.Т. Биологическая химия [Текст]: учебник / Т. Т. Березов, Б. Ф. Коровкин. – 3-е изд., перераб и доп. – М.: Медицина, 1998. – 704 с.: ил. – (Учеб. лит. Для студентов мед вузов). – ISBN 5-225-02709-1.

3. Биохимия [Текст]: учебник для вузов / под ред. чл.-корр. РАН, проф. Е. С. Северина. – 2-е изд., испр. – М.: ГЭОТАР-МЕД, 2004. – 748 с.: ил. – (серия «XXI век»). – ISBN 5-9231-0390-7.

4. Клиническая биохимия [Текст] / под ред. чл. корр. РАН, акад РАМН В. А. Ткачука. – 2-е изд., испр и доп. – М.: ГЭОТАР-МЕД, 2004. – 512 с. – (Классический университетский учебник). – ISBN 5-9231-0420-2.

5. Марри, Р. Биохимия человека [Текст]: в 2-х томах / Р. Марри, Д. Греннер, П. Мейес, В. Родуэлл. – пер. с англ. В. В. Борисова, Е. В. Дайниченко; под ред. Л.М. Гинодмана. – М.: Мир, 1993. – ил. – ISBN 5-03-001774-7.

6. Никитина, Л.П. Биохимия печени в норме и при патологии [Текст]: учебное пособие для преподавателей и студентов медицинских вузов, врачей, интернов, клинических ординаторов / Л.П.Никитина, Н.В.Соловьева,

П.Б.Цидендамбаев. – Чита: ГОУ ЧГМА, 2004. – 52 с.

7. Николаев, А.Я. Биологическая химия [Текст] / А.Я. Николаев. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Медицинское информационное агенство. – 2004. – 556 с.: ил. – ISBN 5-89481-219-4.

8. Страйер, Л. Биохимия [Текст]: в 3-х томах / Л. Страйер. – пер. с англ. М. Д. Гроздовой; под ред. С.Е. Северина. – М.: Мир, 1984. – ил.