Патофизиология печени. Функция печени, метаболизм лекарств

Патофизиология печени. Функция печени, метаболизм лекарств и билирубина

Глава 7. Желтуха и нарушение функции печени

  • Структура и функция печени
  • Метаболизм лекарств
  • Метаболизм билирубина
  • Образование желчи и синдром холестаза
  • Образование желчных камней

Структура и функция печени

Для правильного понимания гепатобилиарной патологии необходимо знание анатомии и ультраструктуры билиарного тракта печени (рис. 7.1). Гепатоциты рас­положены в один ряд, образуя плотную клеточную пластинку. Гепатоциты от­делены от желчных капилляров базолатеральной мембраной, а от синусоидов — синусоидальной. Из-за разницы в строении синусоидальной мембраны и мембра­ны, обращенной к желчному капилляру, гепатоцит является полярной клеткой. Смежные пластинки гепатоцитов отделены друг от друга синусоидами, которые выстланы эндотелиальными клетками. Отростки эндотелиальных клеток образу­ют поры (фенестры), служащие для прямого контакта плазмы и гепатоцита с сину­соидальной мембраной. В отличие от других типов эндотелия, синусоидальный эндотелий не имеет базальной мембраны. Это способствует переносу белковосвя­занных веществ (билирубина и желчных кислот) из синусоидов в пространство Диссе и, в дальнейшем, в гепатоцит, а также ускоряет экскрецию липопротеинов из гепатоцита в синусоиды. В печени алкоголика в синусоидах снижается число фе­нестр, что приводит к нарушению обмена веществами между гепатоцитом и кро­вью синусоидов.

Особенности структуры желчного секреторного аппарата

Рис. 7.1. Особенности структуры желчного секреторного аппарата.

Таким образом, функционально синусоидальная мембрана вовлечена в про­цесс двухстороннего переноса веществ. Транспортные процессы включают захват аминокислот, глюкозы, органических анионов, таких как желчные и жирные кис­лоты билирубина, для последующих рецептор-опосредованных внутриклеточных реакций. На синусоидальной мембране гепатоцита находятся специфичные транспортеры, в частности Na,K-АТФаза, и происходят процессы выделения альбуми­на, липопротеидов и факторов свертывания крови. В отличие от нее, основной функ­цией мембраны, обращенной в желчные капилляры, является секреция желчи, но всасывающая способность этой мембраны ограничена. На этой же части мембраны гепатоцитов расположены специфические ферменты: щелочная фосфатаза, лейцин­аминопептидаза, гамма-глютамилтранспептидаза.

Из капилляров желчь попадает в терминальные желчные протоки, каналы Ге­ринга, выстланные полигональными клетками “закрытой” связи с расположенны­ми рядом гепатоцитами. Эти короткие протоки постепенно соединяются в более крупные протоки, затем в интралобулярные протоки, выстланные кубическим эпи­телием и имеющие диаметр 30—40 мкм. Из них желчь поступает в общий желчный проток и далее в желчный пузырь и двенадцатиперстную кишку.

Основные функции желчного пузыря:

  • (1) концентрация и депонирование жел­чи между приемами пищи;
  • (2) эвакуация желчи посредством сокращения гладко­мышечной стенки желчного пузыря в ответ на стимуляцию холецистокинином;
  • (3) поддержание гидростатического давления в желчных путях. Желчный пузырь об­ладает способностью десятикратно концентрировать желчь.

В результате этого образуется пузырная, изотоничная плазме желчь, но содержащая более высокие концентрации натрия, калия, желчных кислот, кальция и более низкие — хлоридов и бикарбонатов, чем печеночная желчь.

Особенностью архитектоники печени является образование гепатоцитами аци­нусов, которые разделены на три функциональные зоны (рис. 7.2). В первой зоне гепатоциты прилежат к портальному тракту, следовательно, соприкасаются с си­нусоидами и содержат более высокие концентрации кислорода и питательных ве­ществ. Наоборот, клетки третьей зоны, расположенные в околоцентральной облас­ти вокруг терминальной печеночной вены, содержат меньшее количество кислоро­да. Как следствие, ишемия может привести к некрозу гепатоцитов, расположенных в центральной зоне. Клетки третьей зоны активно участвуют в метаболизме и вы­ведении лекарств, и, следовательно, гепатотоксичные препараты приводят к некрозу гепатоцитов этой зоны.

Печеночный ацинус. Его ось формируется терминальной веточкой воротной вены, печеноч­ной артерией, желчным протоком.

Рис. 7.2. Печеночный ацинус. Его ось формируется терминальной веточкой воротной вены, печеноч­ной артерией, желчным протоком. Кровь вначале поступает в синусоиды в зону 1, далее — в зону 2, затем — в зону 3, после чего покидает ацинус через печеночную вену.

Метаболизм лекарств

Считается, что примерно 2 % всех случаев желтух у госпитализированных боль­ных — лекарственного происхождения. Выделяют две фазы метаболизма лекар­ственных препаратов в печени. Первая представляет собой связанные с цитохро­мом Р450 окислительно-восстановительные реакции, которые модифицируют ле­карства. Вторая фаза включает конъюгацию лекарств водорастворимыми вещества­ми, такими как глюкуроновая кислота, сульфаты и глутатион. Препараты могут метаболизироваться последовательно в фазах 1 и 2 или только в фазе 2. При забо­леваниях печени реакции фазы 1 почти целиком вытесняются реакциями фазы 2.

Цитохром Р450 принадлежит к семейству гемопротеинов и локализован в эн­доплазматическом ретикулуме гепатоцитов в мембраносвязанной форме. Несмот­ря на обычно детоксицирующее действие цитохрома Р450, в процессе метаболиз­ма лекарств в результате микросомального окисления образуются токсические компоненты, такие как свободные радикалы. Если они не подвергаются дальней­шему метаболизму, то могут связываться с клеточными белками, а также стимулировать перекисное окисление липидов мембран. Конъюгация с глутатионом ус­коряется ферментами цитоплазмы, глутатион-S-трансферазами, которые играют важную роль в детоксикации электрофильных компонентов, образующихся при участии системы цитохрома Р450. Чаще всего к процессам биотрансформации в печени относятся глюкуронидация и сульфатация при помощи ферментов мик­росомальной уридиндифосфатглюкуронилтрансферазы и цитозольной сульфотрансферазы соответственно.

Воздействие лекарственных препаратов на ферменты, участвующие в метабо­лизме лекарств, стимулирует активность этих ферментов. Такая активация может быть клинически значимой, если в результате реакции ферменты индуцируют об­разование токсических метаболитов. Например, хроническое воздействие алкого­ля приводит к активации цитохрома Р450, который окисляет ацетаминофен до ток­сических продуктов, чем объясняется повышенная чувствительность алкоголиков к токсическому воздействию ацетаминофена.

Метаболизм билирубина

Желтуха проявляется желтой окраской кожи, слизистых оболочек, мочи и по­лостных жидкостей при участии билирубина. Для правильной дифференциальной диагностики желтух необходимо знать фундаментальные физиологические осно­вы образования и экскреции билирубина.

Билирубин образуется при разрушении гема (рис. 7.3): примерно 80 % — при разрушении гема эритроцитов, 20 % — при разрушении других гемопротеинов, та­ких как миоглобин, тканевые цитохромы. Микросомальный фермент — гемоксигеназа — превращает гем в биливердин, который под действием биливердинредуктазы превращается в билирубин. Образовавшийся в результате этих реакций неконъ­югированный билирубин транспортируется кровью при помощи альбумина. Вы­теснение лекарственными препаратами билирубина из связей с альбумином у но­ворожденных приводит к диффузии неконъюгированного билирубина через гема­тоэнцефалический барьер и к билирубиновой энцефалопатии или к истинной жел­тухе. Неконъюгированный билирубин поступает в печень, где из него образуется конъюгированный водорастворимый билирубиндиглюкуронид. Этот процесс об­легчает экскрецию конъюгированного билирубина в желчь и катализируется мик­росомальным ферментом UDP-глюкуронилтрансферазой.

Метаболизм билирубина.

Рис. 7.3. Метаболизм билирубина. Пре­вращение гема в биливердин под дей­ствием микросомальных оксидаз проис­ходит преимущественно в ретикулоэн­дотелиальных клетках селезенки. В дальнейшем биливердин подвергается окислению цитозольной биливердинредуктазой с образованием билирубина. Неконъюгированный билирубин цир­кулирует в плазме, связанный, в основ­ном, с альбумином. После диссоциации билирубин захватывается печенью, где он связывается с цитозольными белка­ми, глутатион-S-трапсферазами. Глюкуронидизация билирубина катализиру­ется микросомальной UDP-глюкуронилтрансферазой, что приводит к обра­зованию моно- (БМГУ) и диглюкуро­нида билирубина (БДГУ). Конъюгиро­ванный билирубин экскретируется в желчь.

Таблица 7.1. Патофизиологическая классификация желтух

Повышение содержания несвязанного билирубина

  • Повышенная выработка билирубина
    • Гемолиз
    • Неэффективный гемопоэз
  • Нарушенный захват билирубина
    • Синдром Жильбера
    • Лекарства (рифампин, рентгеноконтрастное вещество, флависпидиновая кислота)
    • Застойная сердечная недостаточность
    • Хирургические или спонтанные портосистемные шунты
    • Желтуха новорожденных
  • Нарушение конъюгации билирубина
    • Синдром Жильбера
    • Синдром Криглера-Найяра
    • Желтуха новорожденных

Повышение содержания связанного билирубина

  • Нарушенная канальцевая экскреция
  • Повреждение гепатоцитов (вирусный и алкогольный гепатит, цирроз печени)
  • Внутрипеченочный холестаз (внутрипеченочный холестаз при беременности, TPN-индуцированная желтуха) Наследственные нарушения транспорта связанного билирубина (синдромы Дабина-Джонсона, Ротора)
  • Повреждения внутрипеченочных желчных протоков
    • Первичный билиарный цирроз
    • Первичный склерозирующий холангит
    • Отторжение печеночного трансплантата
    • Реакция “трансплантат против хозяина”
    • Опухоли
  • Повреждения внепеченочных желчных протоков
    • Холедохолитиаз
    • Опухоли
    • Первичный склерозирующий холангит
    • Стриктуры желчных протоков

С точки зрения патофизиологии, желтуха классифицируется в зависимости от типа гипербилирубинемии: неконъюгированной или конъюгированной (табл. 7.1). Неконъюгированная гипербилирубинемия обусловлена общим увели­чением образования билирубина, нарушением захвата его печенью и нарушением процесса конъюгации. При ускоренном разрушении эритроцитов, при неэффек­тивном эритропоэзе, различных гемолитических состояниях усиливается процесс образования билирубина и происходит увеличение концентрации неконъюгиро­ванного билирубина в крови. Нарушение внутрипеченочного кровотока при сер­дечной недостаточности или при портокавальном шунтировании также нарушает доставку билирубина к гепатоцитам и приводит к небольшой неконъюгированной гипербилирубинемии. Нарушение захвата билирубина гепатоцитами в синусоидах может наблюдаться при синдроме Жильбера и в ответ на прием некоторых препа­ратов, например рифампицина. Снижение функции UDP-глюкуронилтрансферазы также может быть причиной нарушения конъюгации билирубина у новорож­денных при синдроме Жильбера и синдроме Криглера-Найяра I и II типов. Актив­ность UDP-глюкуронилтрансферазы может быть индуцирована фенобарбиталом, эффективно снижающим выраженность желтухи при синдроме Криглера-Найяра II типа.

Не только нарушение захвата билирубина, активность его конъюгации, но и нарушение экскреции в желчь служат важнейшими элементами изменений круго­ворота билирубина при “больших” заболеваниях печени. Поэтому конъюгирован­ная гипербилирубинемия встречается при многих заболеваниях печени, включая заболевания, протекающие с острым и/или хроническим гепатоцеллюлярным и хо­лестатическим процессом с обструкцией внепеченочных желчных путей; наслед­ственными нарушениями экскреции билирубина при синдромах Дабина-Джонсона, Ротора.

Образование желчи и синдром холестаза

Желчь представляет собой изоосмотичную плазме жидкость, состоящую из воды, электролитов и органических веществ (желчных кислот, фосфолипидов, хо­лестерина, билирубина). Желчные кислоты (или их соли) являются основным орга­ническим компонентом желчи. Желчные кислоты поступают в желчь из двух ис­точников: (1) первичные желчные кислоты (холевая и хенодезоксихолевая), кото­рые синтезируются из холестерина в печени; (2) вторичные желчные кислоты (де­зоксихолевая, литохолевая и урсодезоксихолевая) образуются под действием бак­терий кишечника из первичных желчных кислот. Сами желчные кислоты состоят из двух важных компонентов, которые и определяют их физиологические и физи­ко-химические свойства: (1) стероидного ядра с гидроксильными заместителями; (2) алифатической боковой цепи (рис. 7.4).

Структура желчной кислоты.

Рис. 7.4. Структура желчной кислоты. Желчные кислоты состоят из двух ком­понентов — ядра с гидроксильными окон­чаниями и алифатической боковой цепоч­кой. На рисунке холевая кислота показа­на как пример трехгидроксильной кисло­ты (3-, 7-, 12-ОН ). Другими приме­рами являются желчные кислоты, содер­жащие дезоксихолат, хенодезоксихолат и литохолат

У большинства млекопитающих первичные желчные кислоты содержат от трех до семи гидроксильных заместителей, число которых влияет на их водораствори­мость (гидрофильность). Вскоре после образования первичные желчные кислоты подвергаются модификации в области терминальной карбоксильной группы. Это происходит во время печеночной фазы кишечно-печеночной циркуляции вторич­ных желчных кислот и конъюгации их с глицином или таурином. Наличие гидро­фильного (гидроксильные компоненты и амидные связи алифатической боковой цепи) и гидрофобного (стероидное ядро) компонентов позволяет конъюгирован­ным молекулам желчных кислот выступать в роли амфотерного соединения. Это дает им возможность формировать мицеллы (полимолекулярные агрегаты) выше критической мицеллярной концентрации. В свою очередь, молекулы желчных кис­лот способны растворять другие амфотерные вещества (холестерин, фосфолипи­ды) с образованием смешанных мицелл. Эта детергентоподобная роль желчных кислот важна для стабилизации физико-химического состояния желчи, перевари­вания и всасывания жиров.

Синтез желчных кислот из холестерина регулируется по механизму отрица­тельной обратной связи, хотя природа регуляции на молекулярном и биохимичес­ком уровнях еще до конца не выяснена. Микросомальное 7-гидроксилирование холестерина является критическим этапом в синтезе желчных кислот. Хенодезок­сихолиевая кислота, используемая для растворения камней желчного пузыря, по­давляет синтез желчных кислот и тем самым способствует повышению уровня хо­лестерина крови. При использовании же урсодезоксихолевой кислоты таких изме­нений не наблюдается даже при длительном лечении.

Образование желчи проходит как на синусоидальной, так и на канальцевой поверхности мембраны гепатоцитов и является как интрацеллюлярным, так и парацеллюлярным процессом. В отличие от гломерулярной фильтрации в почках, которая протекает пассивно под действием гидростатических сил, в процессе обра­зования желчи происходит активный перенос органических и неорганических ком­понентов в просвет канальцев и пассивный транспорт воды. Таким образом, про­цессы секреции желчи сходны с процессами секреции в ацинусах поджелудочной железы, эпителии почечных канальцев. Образование канальцевой желчи можно раз­делить на два типа (рис. 7.5): (1) желчеобразование, зависимое от секреции желч­ных кислот, определяемое как отношение количества выделившейся в канальцы желчи к количеству секретируемых солей желчных кислот; (2) желчеобразование, независимое от секреции желчных кислот, которое может быть представлено как активная секреция неорганических электролитов и других веществ и отражено на графике в виде y-пересечения этой линии. Другими словами, связанное с секреци­ей кислот желчеобразование представляет собой скорость потока желчи, завися­щей от наличия в желчных канальцах осмотически активных желчных солей, а не­связанное с секрецией кислот желчеобразование — при отсутствии солей желчных кислот. Отношение скорости образования желчи и образования солей желчных кис­лот имеет нелинейный характер при небольших количествах выделяемой желчи и не может соответствовать линейной зависимости, показанной на Рис. 7.5. Поэтому оба вида желчеобразования должны рассматриваться как взаимосвязанные пока­затели образования желчи.

Нарушение образования желчи называется холестазом. Последовательность возникающих патологических, физиологических и клинических проявлений холе­стаза зависит от вызвавшей его причины. При морфологическом исследовании материала гепатобиопсий желчь выявляется в канальцах перицентральных гепа­тоцитов, отмечается дилатация канальцев, а при исследовании ультраструктуры выявляется снижение количества микроворсинок. Холестаз можно определить как функциональный дефект образования желчи на уровне гепатоцита (внутрипече­ночный холестаз), а также как органические или механические нарушения секре­ции и оттока желчи (внепеченочный холестаз). Наиболее частые причины внутри-и внепеченочного холестаза приведены в табл. 7.2. Существует несколько меха­низмов, играющих важную роль в патогенезе внутрипеченочного холестаза: нару­шение и повреждение функции синусоидальной мембраны; нарушение функций внутриклеточных органелл гепатоцитов; повреждение и нарушение функций ка­нальцевой мембраны. Таким образом, не существует единого механизма холестаза в различных клинических ситуациях, а многочисленность механизмов может при­водить к различным расстройствам. Клинически холестаз характеризуется повышением в крови уровня многих веществ, включая билирубин, соли желчных кис­лот, холестерин, которые в норме секретируются в желчь. При биохимическом ана­лизе крови при холестазе наблюдается непропорциональное повышение активнос­ти щелочной фосфатазы и концентрации билирубина параллельно с изменениями уровня аминотрансфераз, о которых речь пойдет ниже.

Схематичное представление компонентов выделения желчи. Жел­чеобразование, связанное с секрецией желчных кислот, желчеобразование, независимое от секреции желчных кислот.

Рис. 7.5. Схематичное представление компонентов выделения желчи. Жел­чеобразование, связанное с секрецией желчных кислот, желчеобразование, независимое от секреции желчных кислот.

Таблица 7 — 2. Дифференциальная диагностика при холестатическом синдроме

Внутрипеченочный Внепеченочный
Острое повреждение печеночных клеток Холедохолитиаз
Вирусный гепатит Стриктуры желчных протоков
Алкогольная жировая дистрофия печени/гепатит Склерозирующий холангит
Холангиокарцинома
Лекарства Карцинома поджелудочной железы
Хронические повреждения печеночных клеток Панкреатит (острый, хронический)
Преампулярная карцинома
Первичный билиарный цирроз Атрезия желчных протоков
Склерозирующий холангит Кисты холедоха
Лекарства Другие нарушения
Парентеральное питание
Системная инфекция
Состояние после операции
Доброкачественные обратимые состоя­ния
Другие нарушения

Образование желчных камней

Существует два главных вида желчных камней: холестериновые (в США око­ло 80 % всех случаев) и пигментные (табл. 7.3). Пигментные камни, в свою оче­редь, подразделяются на два подтипа: черные и коричневые. Черные, или похожие на ягоды шелковицы, камни состоят в основном из билирубината кальция, их обыч­но находят в желчном пузыре. Коричневые, или землистого оттенка, камни пре­имущественно образуются в желчном протоке и содержат, помимо билирубината кальция, жирные кислоты, формирующиеся под действием бактериальных фос­фолипаз из лецитинов желчи, что отражает их этиологию.

Нарушение состава желчи, образование агрегатов холестерина, дисфункция желчного пузыря служат факторами, способствующими формированию холесте­риновых камней. Нерастворимый в воде холестерин секретируется в просвет ка­нальцев в виде фосфолипидных микровезикул, которые под действием желчных кислот превращаются в смешанные липидные мицеллы. В желчи, насыщенной хо­лестерином, либо при снижении концентрации в ней желчных кислот происходит агрегация холестерина с образованием крупных многослойных структур, в кото­рых моногидраты холестерина кристаллизуются и образуют ядро. Несмотря на то, что высокое содержание холестерина в желчи предрасполагает к образованию кам­ней, все-таки важную роль играют факторы ингибирования агрегации и нуклеации холестерина. Примером тому могут служить больные с высоким содержанием холестерина, но без холестериновых камней в желчи.

Таблица 7.3. Классификация желчных камней

Холестериновые Пигментные
Черные Коричневые
Локализация Желчный пузырь, протоки Желчный пузырь, протоки Протоки
Состав Холестерин Билирубинат Са2+ Билирубинат Са2+ и свободные жирные кислоты
Этиологические факторы Возраст Возраст Возраст
Раса Хронический гепатит Хроническая билиарная инфекция
Чаще у женщин
Ожирение Цирроз
Быстрое либо длительное похудание Стаз (застой) желчи
Заболевание терминаль­ной части подвздошной кишки
Лекарства (оральные контрацептивы, кло­фибрат)

С возрастом у больных увеличивается фактор риска образования холестерино­вых камней. Коренные жители Америки (индейцы) более склонны к образованию холестериновых камней, чем жители Кавказа, и в то же время у последних холесте­риновые камни встречаются чаще, чем у чернокожих и выходцев из Азии. Отноше­ние числа женщин к числу мужчин, у которых обнаружены холестериновые камни, составляет 2:1, причем много рожавшие женщины имеют больший риск этого за­болевания, чем нерожавшие. Ожирение сопровождается избыточной секрецией хо­лестерина печенью, что может привести к образованию камней. При болезни Крона и резекции терминальной части подвздошной кишки снижается абсорбция и пул желчных кислот, что также предрасполагает к формированию холестериновых кам­ней. Клофибрат, используемый при лечении гиперхолестеринемии, повышает вы­деление холестерина в желчь и, тем самым, увеличивает риск образования холесте­риновых камней. Кроме того, риск образования холестериновых камней повышает­ся при лечебном применении эстрогенов и гормональных контрацептивов.

Существуют некоторые предполагаемые факторы риска образования пигмент­ных камней. К ним относят: гемолитические состояния с образованием большого количества билирубина, поступающего в печень и выделяющегося в желчь; цирроз печени; пожилой возраст больного; паразитарные заболевания желчных путей; ано­малии развития желчных путей, сопровождающиеся стазом желчи.

 

Zdravcity RU
А Вам помог наш сайт? Мы будем рады если Вы оставите несколько хороших слов о нас.
Zdravcity RU
Категории
Рекомендации
Помощь проекту
Интересное
А знаете ли вы, что нажав сочетание клавиш Ctrl+F - можно воспользоваться поиском по сайту?
X
Copyrights © 2015: FARMF.RU - тесты, лекции, обзоры
Яндекс.Метрика
Рейтинг@Mail.ru