Die Beteiligung der Leber an der Aufrechterhaltung der Glukosekonzentration im Blut wird dadurch bestimmt, dass Glykogenese, Glykogenolyse, Glykolyse und Glukoneogenese darin vorkommen. Diese Prozesse werden durch viele Hormone reguliert, darunter Insulin, Glucagon, Wachstumshormon, Glucocorticoide und Katecholamine. Glukose, die ins Blut gelangt, wird schnell von der Leber aufgenommen. Es wird angenommen, dass dies auf die extrem hohe Empfindlichkeit von Hepatozyten gegenüber Insulin zurückzuführen ist (obwohl es Anhaltspunkte gibt, die die Bedeutung dieses Mechanismus in Frage stellen). Beim Fasten sinken die Insulinspiegel und der Glucagon- und Cortisolspiegel steigt an. Als Reaktion darauf werden die Glykogenolyse und die Gluconeogenese in der Leber verstärkt. Aminosäuren, insbesondere Alanin, die beim Abbau von Muskelproteinen entstehen, sind für die Gluconeogenese notwendig. Im Gegenteil, Alanin und verzweigte Aminosäuren gelangen nach der Einnahme aus der Leber in die Muskeln, wo sie an der Proteinsynthese teilnehmen. Dieser Glucose-Alanin-Zyklus wird durch Änderungen der Serumkonzentrationen von Insulin, Glucagon und Cortisol reguliert.
Es wurde angenommen, dass Glykogen und Fettsäuren nach einer Mahlzeit direkt aus Glukose synthetisiert werden. Tatsächlich treten diese Umwandlungen jedoch indirekt unter Beteiligung von Tricarbonsäuremetaboliten von Glucose (beispielsweise Lactat) oder anderen Gluconeogenese-Substraten wie Fructose und Alanin auf.
Bei Leberzirrhose ändert sich häufig der Blutzuckerspiegel (Tabelle 293.1). Üblicherweise werden Hyperglykämie und eine beeinträchtigte Glukosetoleranz beobachtet. Die Aktivität von Insulin im Blut ist normal oder erhöht (mit Ausnahme der Hämochromatose); Daher ist die beeinträchtigte Glukosetoleranz auf Insulinresistenz zurückzuführen. Dies kann durch eine Abnahme der Anzahl funktionierender Hepatozyten verursacht werden.
Es gibt auch Hinweise darauf, dass bei Leberzirrhose eine Rezeptor- und Postrezeptor-Insulinresistenz von Hepatozyten beobachtet wird. Außerdem verringert sich beim portokavalen Rangieren die hepatische Eliminierung von Insulin und Glucagon, so dass die Konzentration dieser Hormone ansteigt. Bei einer Hämochromatose kann es jedoch zu einer Abnahme des Insulinspiegels (bis zur Entwicklung des Diabetes mellitus) aufgrund der Ablagerung von Eisen im Pankreas kommen. Bei der Zirrhose nimmt die Fähigkeit der Leber, Laktat bei Gluconeogenese-Reaktionen zu verwenden, ab, wodurch die Konzentration im Blut ansteigen kann.
Obwohl Hypoglykämie am häufigsten bei fulminanter Hepatitis auftritt, kann sie sich in den Endstadien der Zirrhose aufgrund einer Abnahme der Glykogenspeicher in der Leber entwickeln, einer Abnahme der Reaktion von Hepatozyten auf Glucagon, einer Abnahme der Fähigkeit der Leber, Glykogen aufgrund einer ausgedehnten Zellzerstörung zu synthetisieren. Dies wird durch die Tatsache verstärkt, dass die Menge an Glykogen in der Leber normalerweise sogar begrenzt ist (etwa 70 g). Der Körper benötigt eine konstante Glukosezufuhr (etwa 150 g / Tag). Daher werden die Glykogenreserven in der Leber sehr schnell erschöpft (normalerweise - nach dem ersten Feuertag).
Leber- und Kohlenhydratstoffwechsel
Leberbiochemie
Die Leber nimmt im Stoffwechsel einen zentralen Platz ein. Es hat zahlreiche Funktionen, von denen die wichtigsten die folgenden sind:
* Biosynthese von Blutproteinen und Lipoprotheiden
* Stoffwechsel von Medikamenten und Hormonen
* Ablagerung von Eisen, Vitaminen B12 und B9,
Somit besteht die funktionelle Spezialisierung der Leber in dem folgenden "biochemischen Altruismus", d.h. Die Leber bietet Lebensbedingungen für andere Organe. Zum einen die Produktion und Lagerung verschiedener Stoffe für Organismen und Gewebe und zum anderen deren Schutz vor darin gebildeten Giftstoffen oder eingebrachten Fremdstoffen.
Die Leber hat folgende Funktionen:
Homöostatic Regatator (Kohlenhydrate, Proteine, Lipide, Vitamine, teilweise wassermineralische Verbindungen, Pigmentstoffwechsel, Nicht-Protein-Stickstoff enthaltende Substanzen);
Neutralisierung (natürliche Stoffwechselprodukte und Fremdsubstanzen).
Die Leber besteht zu 80% aus Parenchymzellen, von denen 16% Retikuloendothelzellen sind, 4% des Endothels von Blutgefäßen.
Leber- und Kohlenhydratstoffwechsel
Parenchymzellen der Leber dienen als Hauptort biochemischer Umwandlungen von Nahrungskohlenhydraten und beeinflussen deren Metabolismus. Absorbieren von Zuckern aus Darmepithelzellen in die Pfortader; Durch sie gelangen Lebensmittelmonosaccharide in die Leber (1), hier werden Galaktose, Fruktose und Mannose in Glukose umgewandelt. (2) Eine der wichtigsten Funktionen der Leber ist die Aufrechterhaltung konstante Glukose Im Blut (Glukostase-Funktion) wird überschüssige Glukose in eine zur Lagerung geeignete Lagerform umgewandelt, um die Bestände zu einem Zeitpunkt in Glukose umzuwandeln, wenn Nahrungsmittel in begrenzten Mengen geliefert werden.
Der Energiebedarf der Leber selbst wird, wie auch andere Körpergewebe, durch den intrazellulären Katabolismus der ankommenden Glukose gedeckt. Am Glukosekatabolismus sind zwei verschiedene Prozesse beteiligt: (3)
* der glykolytische Weg für die Umwandlung von 1 Mol Glucose in 2 Mol Lactat unter Bildung von 2 Mol ATP.
* (4) Phosphogluconat-Umwandlung von 1 Mol Glucose unter Bildung von 6 Mol CO2 und die Bildung von 12 Mol ATP.
Beide Prozesse finden unter anaeroben Bedingungen statt, beide Enzyme sind im löslichen Teil des Zytoplasmas enthalten und beide erfordern eine vorherige Phosphorylierung von Glucose zu Glu-6f unter Beteiligung eines ATP-abhängigen Enzyms Glucokinase. Wenn die Glykolyse zellulären Organellen Energie für Phosphorylierungsreaktionen liefert, dient der phosphorylierte Weg als Hauptquelle für die Verringerung von Äquivalenten für Biosyntheseprozesse. Zwischenprodukte der Glykolyse - Phosphoriose - können zur Bildung von alpha-Glycerophosphat bei der Synthese von Fetten verwendet werden. Pyruvat kann verwendet werden, um Alanin, Aspartat und andere aus Acetyl-CoA gebildete Verbindungen zu synthetisieren.
Darüber hinaus können Glukose-Reaktionen in die entgegengesetzte Richtung ablaufen, aufgrund derer (5) Glukose durch Glukoneogenese synthetisiert wird.
Bei der Phosphogluconat-Oxidation werden Pentosen gebildet, die zur Synthese von Nukleiden und Nukleinsäuren verwendet werden können.
In der Leber wird ungefähr 1/3 der Glukose entlang des Phosphogluconat-Weges und der verbleibende 2/3 entlang des Glykolyse-Weges oxidiert.
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Die Leber durchläuft den Stoffwechsel von Kohlenhydraten, Lipiden und Proteinen
Die Leber als zentrales Organ des Stoffwechsels ist an der Aufrechterhaltung der metabolischen Homöostase beteiligt und kann die Interaktion des Stoffwechsels von Proteinen, Fetten und Kohlenhydraten durchführen.
Einige der "Verbindungen" des Kohlenhydrat- und Proteinmetabolismus sind Brenztraubensäure, Oxalessigsäure und α-Ketoglutarsäure aus der TCAA, die in Transaminierungsreaktionen in Alanin, Aspartat bzw. Glutamat umgewandelt werden können. Auf ähnliche Weise verläuft der Prozess der Umwandlung von Aminosäuren in Ketosäuren.
Kohlenhydrate sind noch enger mit dem Fettstoffwechsel verbunden:
- NADPH-Moleküle, die im Pentosephosphatweg gebildet werden, werden zur Synthese von Fettsäuren und Cholesterin verwendet.
- Glycerinaldehydphosphat, das auch im Pentosephosphatweg gebildet wird, wird in die Glykolyse einbezogen und in Dioxyacetonphosphat umgewandelt.
- Glycerin-3-phosphat, das aus Glykolyse-Dioxyacetonphosphat gebildet wird, wird zur Synthese von Triacylglycerinen geschickt. Auch für diesen Zweck kann Glyceraldehyd-3-phosphat verwendet werden, das während der strukturellen Umlagerungen des Pentosephosphatweges synthetisiert wird.
- Acetyl-SkoA "Glucose" und "Aminosäure" kann an der Synthese von Fettsäuren und Cholesterin teilnehmen.
Die Beziehung des Stoffwechsels von Proteinen, Fetten und Kohlenhydraten
Kohlenhydrataustausch
In Hepatozyten sind Kohlenhydratstoffwechselprozesse aktiv. Aufgrund der Synthese und des Abbaus von Glykogen hält die Leber die Glukosekonzentration im Blut aufrecht. Die aktive Glykogensynthese erfolgt nach einer Mahlzeit, wenn die Glukosekonzentration im Blut der Pfortader 20 mmol / l erreicht. Die Glykogenspeicher in der Leber reichen von 30 bis 100 g. Bei einem Kurznüchtern tritt die Glykogenolyse auf, im Falle eines Langnährens ist die Glukoneogenese aus Aminosäuren die Hauptquelle für Blutzucker.
Die Leber führt die Umwandlung von Zuckern durch, d.h. Umwandlung von Hexosen (Fructose, Galactose) in Glucose.
Die aktiven Reaktionen des Pentosephosphatweges liefern die Produktion von NADPH, die für die mikrosomale Oxidation und die Synthese von Fettsäuren und Cholesterin aus Glukose notwendig ist.
Lipidaustausch
Wenn ein Glukoseüberschuss, der nicht für die Synthese von Glykogen und anderen Synthesen verwendet wird, während einer Mahlzeit in die Leber gelangt, wandelt er sich in Lipide um - Cholesterin und Triacylglycerine. Da die Leber keine TAGs akkumulieren kann, werden sie von Lipoproteinen mit sehr geringer Dichte (VLDL) entfernt. Cholesterin wird hauptsächlich für die Synthese von Gallensäuren verwendet. Es ist auch in der Zusammensetzung aus Lipoprotein niedriger Dichte (LDL) und VLDL enthalten.
Unter bestimmten Bedingungen - Fasten, anhaltende Muskelbelastung, Diabetes mellitus Typ I, eine fettreiche Ernährung - in der Leber wird die Synthese von Ketonkörpern aktiviert, die von den meisten Geweben als alternative Energiequelle verwendet werden.
Proteinaustausch
Mehr als die Hälfte des pro Tag im Körper synthetisierten Proteins fällt in die Leber. Die Erneuerungsrate aller Leberproteine beträgt 7 Tage, während dieser Wert in anderen Organen 17 Tagen oder mehr entspricht. Dazu gehören nicht nur die Proteine der Hepatozyten, sondern auch die für den Export bestimmten - Albumin, viele Globuline, Blutenzyme sowie Fibrinogen und Blutgerinnungsfaktoren.
Aminosäuren unterliegen katabolischen Reaktionen mit Transaminierung und Deaminierung, Decarboxylierung mit der Bildung von biogenen Aminen. Cholin- und Kreatinsynthesereaktionen treten aufgrund der Übertragung der Methylgruppe von Adenosylmethionin auf. In der Leber ist die Beseitigung von überschüssigem Stickstoff und dessen Einbeziehung in die Zusammensetzung von Harnstoff.
Die Reaktionen der Harnstoffsynthese hängen eng mit dem Tricarbonsäurezyklus zusammen.
Die enge Wechselwirkung der Synthese von Harnstoff und TCA
Pigmentaustausch
Die Beteiligung der Leber am Pigmentstoffwechsel besteht in der Umwandlung von hydrophobem Bilirubin in die hydrophile Form und dessen Sekretion in die Galle.
Der Pigmentstoffwechsel spielt wiederum eine wichtige Rolle im Eisenstoffwechsel im Körper - Eisenhaltiges Ferritinprotein kommt in Hepatozyten vor.
Bewertung der metabolischen Funktion
In der klinischen Praxis gibt es Techniken zur Bewertung einer bestimmten Funktion:
Die Teilnahme am Kohlenhydratstoffwechsel wird geschätzt:
- durch die Blutzuckerkonzentration
- entlang der Kurve des Glukosetoleranztests,
- auf der "Zucker" -Kurve nach dem Laden von Galactose,
- größte Hyperglykämie nach Verabreichung von Hormonen (z. B. Adrenalin).
Die Rolle im Fettstoffwechsel wird betrachtet:
- auf dem Niveau von Blut Triacylglycerinen, Cholesterin, VLDL, LDL, HDL,
- atherogener Koeffizient.
Der Proteinstoffwechsel wird bewertet:
- auf die Konzentration des Gesamtproteins und seiner Fraktionen im Serum,
- in Bezug auf das Koagulogramm
- in Bezug auf Harnstoff in Blut und Urin,
- auf die Aktivität der Enzyme AST und ALT, LDH-4,5, alkalische Phosphatase, Glutamatdehydrogenase.
Der Pigmentstoffwechsel wird bewertet:
- auf die Konzentration von totalem und direktem Bilirubin im Serum.
Physiologie_Phechen_metabolismus
Die Hauptfunktionen der Leber
Beteiligung der Leber im Eiweißstoffwechsel
Die Rolle der Leber im Kohlenhydratstoffwechsel
Die Rolle der Leber im Fettstoffwechsel
Leber im Wasser-Salz-Stoffwechsel
Die Rolle der Leber im Stoffwechsel von Vögeln
Referenzen
Die Leber spielt eine wichtige Rolle bei der Verdauung und beim Stoffwechsel. Alle im Blut absorbierten Substanzen müssen in die Leber gelangen und metabolische Umwandlungen durchlaufen. In der Leber werden verschiedene organische Substanzen synthetisiert: Proteine, Glykogen, Fette, Phosphatide und andere Verbindungen. Das Blut dringt durch die Leberarterie und die Pfortader ein. Darüber hinaus kommt 80% des Blutes aus den Bauchorganen durch die Pfortader und nur 20% durch die Leberarterie. Blut fließt aus der Leber durch die Lebervene.
Um die Funktionen der Leber zu untersuchen, verwenden sie die Angiostamik-Methode, die Ekka-Pavlov-Fistel, mit deren Hilfe sie die biochemische Zusammensetzung des Einströmens und Fließens unter Verwendung der von A. Aliev entwickelten Katheterisierungsmethode der Gefäße des Portalsystems untersuchen.
Die Leber spielt eine wichtige Rolle im Eiweißstoffwechsel. Aus den aus dem Blut kommenden Aminosäuren wird in der Leber Protein gebildet. Es bildet Fibrinogen, Prothrombin, das wichtige Funktionen bei der Blutgerinnung erfüllt. Die Prozesse der Aminosäureumlagerung finden hier statt: Desaminierung, Transaminierung, Decarboxylierung.
Die Leber ist der zentrale Ort für die Neutralisierung der giftigen Produkte des Stickstoffstoffwechsels, hauptsächlich Ammoniak, das zu Harnstoff umgewandelt wird oder zur Bildung von Säureamiden, dem Abbau von Nukleinsäuren in der Leber, der Oxidation von Purinbasen und der Bildung des Endprodukts ihres Metabolismus, Harnsäure, führt. Substanzen (Indol, Skatol, Kresol, Phenol), die aus dem Dickdarm stammen und sich mit Schwefelsäure und Glucuronsäure verbinden, werden in Ether-Schwefelsäure umgewandelt. Die Entfernung der Leber aus dem Körper von Tieren führt zu ihrem Tod. Es kommt offenbar auf die Ansammlung von Ammoniak und anderen toxischen Zwischenprodukten des Stickstoffstoffwechsels im Blut. [1.]
Eine wichtige Rolle spielt die Leber im Kohlenhydratstoffwechsel. Glukose, die über die Pfortader aus dem Darm gebracht wird, wird in der Leber in Glykogen umgewandelt. Aufgrund ihrer hohen Glykogenspeicher dient die Leber als Hauptkohlenhydratdepot des Körpers. Die glykogene Funktion der Leber wird durch die Wirkung einer Reihe von Enzymen bereitgestellt und wird durch das zentrale Nervensystem und 1 Hormone - Adrenalin, Insulin, Glucagon - reguliert. Im Falle eines erhöhten Bedarfs für den Körper an Zucker, zum Beispiel während erhöhter Muskelarbeit oder beim Fasten, wird Glykogen unter der Wirkung des Enzyms Phosphorylase in Glukose umgewandelt und gelangt in das Blut. Somit reguliert die Leber die Konstanz der Glukose im Blut und die normale Versorgung von Organen und Geweben damit.
In der Leber findet die wichtigste Umwandlung von Fettsäuren statt, aus der die für diesen Tiertyp charakteristischen Fette synthetisiert werden. Unter der Wirkung des Enzyms Lipase werden Fette in Fettsäuren und Glycerin zerlegt. Das Schicksal von Glycerin ähnelt dem von Glukose. Seine Umwandlung beginnt mit der Beteiligung von ATP und endet mit der Zersetzung in Milchsäure, gefolgt von der Oxidation zu Kohlendioxid und Wasser. In manchen Fällen kann die Leber Glykogen aus Milchsäure synthetisieren.
Die Leber synthetisiert auch Fette und Phosphatide, die in den Blutkreislauf gelangen und im ganzen Körper transportiert werden. Es spielt eine wichtige Rolle bei der Synthese von Cholesterin und seinen Estern. Bei der Oxidation des Cholesterins in der Leber entstehen Gallensäuren, die mit der Galle ausgeschieden werden und an den Verdauungsprozessen teilnehmen.
Die Leber ist am Stoffwechsel von fettlöslichen Vitaminen beteiligt, ist das Hauptdepot von Retinol und dessen Provitamin - Carotin. Es ist in der Lage, Cyanocobalamin zu synthetisieren.
Die Leber kann überschüssiges Wasser in sich behalten und somit Blutverdünnung verhindern: Sie enthält Mineralstoffe und Vitamine und ist am Pigmentstoffwechsel beteiligt.
Die Leber hat eine Barrierefunktion. Wenn krankheitserregende Mikroben mit Blut in sie eingedrungen sind, werden sie von ihr desinfiziert. Diese Funktion übernehmen Sternzellen, die sich in den Wänden der Blutkapillaren befinden und die Läppchen der Leber senken. Durch das Einfangen von giftigen Verbindungen desinfizieren Sternzellen in Verbindung mit Leberzellen diese. Bei Bedarf treten Sternzellen aus den Wänden der Kapillaren hervor und üben ihre Funktion frei aus. [6.]
Darüber hinaus kann die Leber Blei, Quecksilber, Arsen und andere toxische Substanzen in nicht toxische Substanzen umwandeln.
Die Leber ist das wichtigste Kohlenhydratdepot des Körpers und reguliert die Glukosekonstanz im Blut. Es enthält Mineralien und Vitamine. Es ist ein Blutdepot, es produziert Galle, die für die Verdauung notwendig ist.
Die Hauptfunktionen der Leber.
Je nach Funktionsvielfalt der Leber kann sie ohne Übertreibung das biochemische Hauptlabor des menschlichen Körpers genannt werden. Die Leber ist ein wichtiges Organ, ohne das weder Tiere noch Menschen existieren können.
Die Hauptfunktionen der Leber sind:
1. Teilnahme an der Verdauung (Bildung und Sekretion der Galle): Die Leber produziert Galle, die in den Zwölffingerdarm gelangt. Die Galle ist an der Darmverdauung beteiligt, hilft, den aus dem Magen kommenden sauren Fruchtfleisch zu neutralisieren, Fette abzubauen und ihre Resorption zu fördern, wirkt anregend auf die Beweglichkeit des Dickdarms. Tagsüber produziert die Leber 1-1,5 Liter Galle.
2. Barrierefunktion: Die Leber neutralisiert Giftstoffe, Mikroben, Bakterien und Viren aus Blut und Lymphe. Auch in der Leber werden Chemikalien, einschließlich Drogen, abgebaut.
3. Beteiligung am Stoffwechsel: Alle aus dem Verdauungstrakt in das Blut aufgenommenen Nährstoffe, die Verdauungsprodukte von Kohlenhydraten, Proteinen und Fetten, Mineralien und Vitaminen, durchlaufen die Leber und werden dort verarbeitet. Gleichzeitig werden ein Teil der Aminosäuren (Proteinfragmente) und ein Teil der Fette in Kohlenhydrate umgewandelt, daher ist die Leber das größte „Depot“ von Glykogen im Körper. Es synthetisiert Proteine aus Blutplasma - Globulinen und Albumin sowie die Reaktion der Umwandlung von Aminosäuren. Ketonkörper (Produkte des Fettsäuremetabolismus) und Cholesterin werden auch in der Leber synthetisiert. [2.]
Wir können also sagen, dass die Leber eine Art Lagerhaus für die Nährstoffe des Körpers ist, sowie eine chemische Fabrik, die zwischen den beiden Systemen - Verdauung und Blutkreislauf - „eingebaut“ ist. Die Entflechtung der Wirkung dieses komplexen Mechanismus ist die Ursache zahlreicher Erkrankungen des Verdauungstraktes, des Herz-Kreislaufsystems, insbesondere des Herzens. Es besteht die engste Verbindung des Verdauungssystems, der Leber und des Blutkreislaufs.
Die Leber ist an fast allen Arten des Stoffwechsels beteiligt: Eiweiß, Lipid, Kohlenhydrate, Wasser-Mineralien, Pigmente.
Leberbeteiligung im Eiweißstoffwechsel:
Sie zeichnet sich dadurch aus, dass sie aktiv mit der Synthese und dem Abbau von für den Organismus wichtigen Proteinen vorgeht. In der Leber werden pro Tag etwa 13-18 g Proteine synthetisiert. Von diesen werden nur Albumin, Fibrinogen, Prothrombin und die Leber gebildet. Darüber hinaus werden hier bis zu 90% Alpha-Globuline und etwa 50% Gamma-Globuline des Körpers synthetisiert. In dieser Hinsicht verringern Lebererkrankungen darin entweder die Proteinsynthese und dies führt zu einer Abnahme der Menge an Blutproteinen oder die Bildung von Proteinen mit veränderten physikochemischen Eigenschaften, was zu einer Abnahme der kolloidalen Stabilität von Blutproteinen führt, und diese sind leichter als normal herauszufallen im Sediment unter Einwirkung von Fällungsmitteln (Salze von Alkali- und Erdalkalimetallen, Thymol, Quecksilberchlorid usw.). Es ist möglich, Änderungen in der Menge oder den Eigenschaften von Proteinen durch Kolloidbeständigkeitstests oder Sedimentproben zu ermitteln, unter denen häufig Veltman-, Thymol- und Sublimatproben verwendet werden. [6; 1.]
Die Leber ist der Hauptstandort für die Proteinsynthese und stellt den Blutgerinnungsprozess (Fibrinogen, Prothrombin usw.) sicher. Eine Verletzung ihrer Synthese sowie ein Vitamin-K-Mangel, der als Folge einer Verletzung der Gallensekretion und der Gallenausscheidung auftritt, führen zu hämorrhagischen Ereignissen.
Aminosäuretransformationsprozesse (Transaminierung, Desaminierung usw.), die während ihrer schweren Läsionen in der Leber aktiv auftreten, verändern sich signifikant, was durch einen Anstieg der Konzentration freier Aminosäuren im Blut und deren Ausscheidung im Urin (Hyperaminoazidurie) gekennzeichnet ist. Leukin- und Tyrosinkristalle sind auch im Urin zu finden.
Die Bildung von Harnstoff tritt nur in der Leber auf und die Verletzung der Funktionen der Hepatozyten führt zu einer Erhöhung der Blutmenge, was sich negativ auf den gesamten Körper auswirkt und beispielsweise ein Leberkoma zur Folge haben kann, was häufig zum Tod des Patienten führt.
Die Stoffwechselvorgänge in der Leber werden von verschiedenen Enzymen katalysiert, die im Falle ihrer Erkrankungen in das Blut und in den Urin gelangen. Es ist wichtig, dass die Freisetzung von Enzymen aus Zellen nicht nur dann erfolgt, wenn sie beschädigt sind, sondern auch die Permeabilität der Zellmembran verletzt, die in der Anfangsphase der Krankheit auftritt. Daher ist das Ändern von Enzymspektren einer der wichtigsten diagnostischen Indikatoren für die Beurteilung des Zustands des Patienten in der präklinischen Periode. Im Fall der Morbus-Botkin-Krankheit wurde beispielsweise in der Zeit vor dem Ikterus eine Erhöhung der Blutaktivität von AlTA, LDH und AsTA beobachtet, und bei Rachitis wurde eine Erhöhung der Konzentration an alkalischer Phosphatase beobachtet.
Die Leber hat eine wesentliche antitoxische Funktion für den Körper. Dort erfolgt die Neutralisierung von Schadstoffen wie Indol, Skatol, Phenol, Cadaverin, Bilirubin, Ammoniak, Steroidhormon-Stoffwechselprodukten usw. Die Wege der Neutralisierung von Giftstoffen sind unterschiedlich: Ammoniak wird in Harnstoff umgewandelt; Indol, Phenol, Bilirubin und andere bilden mit Schwefel- oder Glucuronsäuren, die im Urin ausgeschieden werden, körpereigene Verbindungen. [5.]
Die Rolle der Leber im Kohlenhydratstoffwechsel:
wird hauptsächlich durch seine Beteiligung an den Prozessen der Synthese und des Abbaus von Glykogen bestimmt. Es ist von großer Bedeutung für die Regulierung des Blutzuckerspiegels. Darüber hinaus laufen Interkonversionsprozesse von Monosacchariden aktiv in der Leber ab. Galactose und Fructose werden in Glucose umgewandelt und Glucose kann eine Quelle für die Synthese von Fructose sein.
Der Prozess der Glukoneogenese findet auch in der Leber statt, in der Glukose aus Nicht-Kohlenhydrat-Substanzen gebildet wird - Milchsäure, Glycerol und glykogene Aminosäuren. Die Leber ist an der Regulierung des Kohlenhydratstoffwechsels beteiligt, indem der Insulinspiegel im Blut kontrolliert wird, da die Leber das Enzym Insulinase enthält, das Insulin je nach den Bedürfnissen des Körpers abbaut.
Der Energiebedarf der Leber selbst wird durch den Abbau von Glukose zum einen entlang des anaeroben Weges unter Bildung von Laktat und zum anderen entlang des peptotischen Weges gedeckt. Die Bedeutung dieser Prozesse ist nicht nur die Bildung von NADPH2 für verschiedene Biosynthesen, sondern auch die Möglichkeit, die Abbauprodukte von Kohlenhydraten als Ausgangssubstanz für verschiedene Stoffwechselprozesse zu verwenden. [1; 5; 6.]
Parenchym-Leberzellen spielen eine führende Rolle. Die Prozesse der Cholesterinbiosynthese, der Gallensäuren, der Bildung von Plasmaphospholipiden, Ketonkörpern und Lipoproteinen laufen direkt in Hepatozyten ab. Andererseits kontrolliert die Leber den Fettstoffwechsel des gesamten Organismus. Obwohl Triacylglycerine nur 1% der Gesamtmasse der Leber ausmachen, reguliert genau dies die Prozesse der Synthese und des Transports der körpereigenen Fettsäuren. In der Leber wird eine große Menge an Lipiden zugeführt, die nach den Bedürfnissen der Organe und des Gewebes „sortiert“ werden. Gleichzeitig kann in einigen Fällen deren Zersetzung bis zu den Endprodukten zunehmen, während in anderen Gallensäuren Phospholipide synthetisiert und durch Blut zu den Zellen transportiert werden können, wo sie für die Bildung von Membranen erforderlich sind, oder indem Lipoproteine zu Zellen transportiert werden, denen die Energie fehlt., usw.
Zusammenfassend lässt sich die Rolle der Leber im Lipidmetabolismus zusammenfassen. Man kann also feststellen, dass sie Lipide für die Bedürfnisse der Hepatozyten verwendet und auch die Funktion der Überwachung des Lipidmetabolismus im gesamten Körper übernimmt. [5.]
Ebenso wichtig ist Leber- und Wasser-Mineralstoffwechsel. Es ist also ein Blutdepot, und daher kann es sich bei extrazellulärer Flüssigkeit um bis zu 20% des gesamten Blutvolumens ansammeln. Darüber hinaus dient die Leber für einige Mineralstoffe als Ort der Akkumulation und Lagerung. Dazu gehören Natrium, Magnesium, Mangan, Kupfer, Eisen usw. Die Leber synthetisiert Proteine, die Mineralien durch das Blut transportieren: Transferrin, Ceruloplasmin usw. Schließlich ist die Leber der Ort der Inaktivierung von Hormonen, die den Wasser- und Mineralstoffwechsel (Aldosteron) regulieren Vasopressin).
Aus all dem wird deutlich, warum die Leber als "biochemisches Labor" eines Organismus bezeichnet wird und die Störung seiner Aktivität sich auf die verschiedenen Funktionen auswirkt. [6.]
Die Rolle der Leber im Stoffwechsel von Vögeln.
Bei Tieren und Vögeln ist die Leber das zentrale Organ, das für Stoffwechselvorgänge im gesamten Körper verantwortlich ist. Viele Experten nennen es die größte "Drüse" von Tieren und Vögeln. In der Leber werden Galle und viele lebenswichtige Proteine produziert, die an der Versorgung des Körpers mit zahlreichen Nährstoffen beteiligt sind (durch das Kreislaufsystem). Es ist hier, dass die Biotransformation der Mehrheit der extrem giftigen Substanzen in den Körper mit Nahrung gelangt. Eine solche Biotransformation beinhaltet die Umwandlung toxischer chemischer Substanzen in neue Substanzen, die für den Körper nicht mehr gefährlich sind und leicht entfernt werden können. Die Leber kann ihre eigenen erkrankten Zellen wiederherstellen, regenerieren oder ersetzen, während sie ihre Funktionen in einer relativen Reihenfolge aufrechterhält.
Die Leber ist die größte "Drüse" des Körpers des Vogels und nutzt die wichtigsten Funktionen des Hauptstoffwechsels. Diese Funktionen sind am vielfältigsten und beruhen auf den Eigenschaften der Leberzellen, die die anatomische und physiologische Einheit des Organismus ausmachen. In biochemischer Hinsicht sind die Funktionen der Leber, die mit der Bildung, Zusammensetzung und Rolle der Galle sowie mit verschiedenen Stoffwechselveränderungen verbunden sind, die wichtigsten. Die Gallensekretion bei Vögeln beträgt 1 ml / h. Die Zusammensetzung der Galle von Vögeln umfasst hauptsächlich Taurohenodesoxysäure in Abwesenheit von Desoxycholsäure. Die Leberfunktion von Vögeln unterscheidet sich in gewissem Maße von der Leberfunktion von Säugetieren. Insbesondere ist die Bildung von Harnstoff eine ausgeprägte Funktion der Leber bei Säugetieren, während bei Vögeln Harnsäure das Hauptendprodukt des Stickstoffstoffwechsels ist.
In der Leber von Vögeln findet eine aktive Synthese von Plasmaproteinen statt. Serumalbumin, Fibrinogen? - und? Globuline werden in Geflügelleber synthetisiert und machen etwa die Hälfte der von diesem Organ synthetisierten Proteine aus. Die Halbwertszeit von Albumin beträgt 7 Tage, für Globuline -10 Tage. In der Leber erfolgt die Synthese und der Abbau von Plasmaproteinen, die als Aminosäurequelle für nachfolgende verschiedene Gewebesynthesen verwendet werden.
Der Körper von Hühnern ist fast nicht in der Lage, Glycin zu synthetisieren. Die Verwendung von Glycin bei der Synthese von Purinbasen, die Edelsteinstruktur, ist der Hauptgrund für den hohen Bedarf der Vögel an dieser Säure. In Säugetieren wird etwa 50% des Arginins durch Synthese in der Leber bereitgestellt, während dies bei Vögeln nicht der Fall ist. Vögel haben eine ausgeprägte Fähigkeit zur Transaminierungsreaktion mit aktiver Glutaminsäuredehydrogenase. Im Lipidstoffwechsel von Vögeln wird die Leber als Hauptstelle der Lipogenese identifiziert. Die Konzentration von α-Hydroximalsäure in der Leber von Vögeln ist fünfmal höher als in der Leber von Säugetieren, was die Aktivität oxidativer Prozesse in diesem Organ anzeigt. Eine Kombination aus einem hohen Grad? - Fettsäureoxidation und -lipogenese stellt Mechanismen bereit, um die Menge an Fettsäuren zu kontrollieren, die zur Synthese von Lipoproteinen mit sehr niedriger Dichte verwendet werden. Die metabolische Aktivität der Leber ist bei Vögeln während der Legeperiode extrem hoch, wenn die Menge an synthetisiertem Fett während des Jahres fast genau dem Körpergewicht des Vogels entspricht. Insbesondere bei Broilern kann die Masse des Fettgewebes 18% des Körpergewichts erreichen.
Die Leber hat eine enorme Fähigkeit, Glykogen zu speichern. Der Glykogengehalt in der Leber variiert je nach Kohlenhydratgehalt der Geflügeldiät.
Die häufigste Pathologie dieses Organs ist die allmähliche "Fettleibigkeit" seiner Zellen, die im Laufe der Zeit zur Entwicklung einer Erkrankung führt, die von Tierärzten als Fettentartung der Leber bezeichnet wird. Der Grund ist in der Regel die Langzeitwirkung zellulärer Toxine, potenter Medikamente, Impfstoffe, Kokzidiostatika usw., die maximalen Stress aus der Leber sowie eine unsachgemäße oder schlecht ausbalancierte Ernährung erfordern. All dies geht in der Regel mit körperlicher Inaktivität von Vögeln und Tieren einher, insbesondere mit dem Zellinhalt. [4; 6.]
Referenzen:
1. Lysov VF, Maksimov VI: Die Physiologie und Ethologie von Tieren; Hrsg.: MOSCOW, 2012, 605s.
2. Physiologie. Grundlagen und Funktionssysteme. Ed. Sudakova K. V.; Novosibirsk, 2000, 784с.
3. Skalny AV: Chemische Elemente in der Physiologie und Ökologie des Menschen: Toolkit; Rostow am Don, 2004, 216er Jahre.
4. Artikel: Besonderheiten des Stoffwechsels bei Vögeln: Der Autor ist nicht bekannt; St. Petersburg, 2001.
5. Artikel: Die Rolle der Leber im Stoffwechsel: Der Autor ist nicht bekannt; Moskau, 2006.
6. VV Rogozhin: Biochemie von Tieren; Hrsg.: MOSCOW, 2005.
ROLLE DER LEBER IM KARBONAUSTAUSCH
Die Hauptfunktion der Leber im Kohlenhydratstoffwechsel besteht darin, eine konstante Glukosekonzentration im Blut sicherzustellen. Dies wird durch Regulierung zwischen der Synthese und dem Abbau von Glykogen in der Leber erreicht.
In der Leber ähnelt die Glykogensynthese und ihre Regulation im Wesentlichen denen, die in anderen Organen und Geweben, insbesondere im Muskelgewebe, ablaufen. Die Glykogensynthese aus Glukose stellt die normale vorübergehende Kohlenhydratreserve dar, die erforderlich ist, um die Glukosekonzentration im Blut aufrechtzuerhalten, wenn der Gehalt deutlich verringert ist (z. B. beim Menschen, wenn die Kohlenhydratzufuhr aus der Nahrung nicht ausreicht oder während der Nacht "fastet").
Es ist notwendig, die wichtige Rolle des Enzyms Glukokinase bei der Glukoseverwertung durch die Leber zu betonen. Glukokinase katalysiert wie Hexokinase Glukosephosphorylierung unter Bildung von Glukose-6-phosphat, während die Glukokinase-Aktivität in der Leber fast zehnmal höher ist als die Hexokinase-Aktivität. Ein wichtiger Unterschied zwischen diesen beiden Enzymen besteht darin, dass Glukokinase im Gegensatz zu Hexokinase einen hohen K-Wert aufweist.M für Glukose und wird durch Glukose-6-phosphat nicht gehemmt.
Nach dem Essen steigt der Glucosegehalt in der Pfortader dramatisch an: Die intrahepatische Konzentration steigt im gleichen Bereich. Die Erhöhung der Glukosekonzentration in der Leber bewirkt eine signifikante Erhöhung der Glukokinase-Aktivität und erhöht automatisch die Aufnahme von Glukose durch die Leber (das resultierende Glukose-6-phosphat wird entweder für die Glykogensynthese aufgewendet oder abgebaut).
Es wird angenommen, dass die Hauptfunktion der Leber - der Abbau von Glukose - in erster Linie auf die Lagerung von Vorläufermetaboliten reduziert wird, die für die Biosynthese von Fettsäuren und Glycerin erforderlich sind, und in geringerem Maße auf ihre Oxidation zu CO2 und H2A. Die in der Leber synthetisierten Triglyceride werden normalerweise als Teil von Lipoproteinen in das Blut sekretiert und zur dauerhaften Lagerung in Fettgewebe transportiert.
Bei den Reaktionen des Pentosephosphatweges in der Leber wird NADPH gebildet, das für Reduktionsreaktionen bei der Synthese von Fettsäuren, Cholesterin und anderen Steroiden verwendet wird. Darüber hinaus ist die Bildung von Pentosephosphaten für die Synthese von Nukleinsäuren notwendig.
Neben der Verwendung von Glukose in der Leber tritt auch deren Bildung auf. Die direkte Glukosequelle in der Leber ist Glykogen. Der Abbau von Glykogen in der Leber erfolgt hauptsächlich durch Phosphorolytika. Das System der cyclischen Nukleotide ist für die Regulierung der Glykogenolyserate in der Leber von großer Bedeutung. Darüber hinaus wird Glukose in der Leber auch im Verlauf der Glukoneogenese gebildet.
Die Hauptsubstrate der Glukoneogenese sind Laktat, Glycerin und Aminosäuren. Es wird angenommen, dass fast alle Aminosäuren, mit Ausnahme von Leucin, den Pool der Vorläufer der Gluconeogenese auffüllen können.
Bei der Beurteilung der Kohlenhydratfunktion der Leber ist zu berücksichtigen, dass das Verhältnis zwischen den Verwertungsprozessen und der Bildung von Glukose in erster Linie durch neurohumorale Mittel unter Beteiligung der endokrinen Drüsen reguliert wird.
Glucose-6-phosphat spielt eine zentrale Rolle bei der Glucoseumwandlung und dem Kohlenhydratstoffwechsel in der Leber. Es hemmt dramatisch die phosphorolytische Spaltung von Glykogen, aktiviert den enzymatischen Transfer von Glukose von Uridindiphosphoglukose auf das Molekül des synthetisierten Glykogens, ist ein Substrat für weitere glykolytische Umwandlungen sowie die Oxidation von Glukose einschließlich des Pentosephosphatweges. Die Aufspaltung von Glucose-6-phosphat durch Phosphatase sorgt schließlich für den Fluss von freier Glucose in das Blut, die durch den Blutfluss an alle Organe und Gewebe abgegeben wird (Abb. 16.1).
Wie erwähnt, der stärkste allosterische Aktivator der Phosphofructokinase-1 und der Inhibitor der Leberfructose-1,6-bisphosphatase
Abb. 16.1. Die Beteiligung von Glucose-6-phosphat am Kohlenhydratstoffwechsel.
Abb. 16.2. Hormonelle Regulation des Systems Fructose-2,6-bisphosphat (F-2,6-P2) in der Leber unter Beteiligung von cAMP-abhängigen Proteinkinasen.
ist Fructose-2,6-bisphosphat (F-2,6-P2). Der Anstieg des Hepatozytenspiegels f-2,6-P2 trägt zu einer erhöhten Glykolyse bei und verringert die Geschwindigkeit der Gluconeogenese. 2,6-2,6-Р2 reduziert die Hemmwirkung von ATP auf Phospho-Fructokinase-1 und erhöht die Affinität dieses Enzyms für Fructose-6-phosphat. Mit der Hemmung der Fructose-1,6-bisphosphatase F-2,6-P2 der Wert von K nimmt zuM für Fructose-1,6-bisphosphat. Der Gehalt an f-2,6-P2 In der Leber, im Herzen, in der Skelettmuskulatur und in anderen Geweben wird ein bifunktionelles Enzym kontrolliert, das die Synthese von P-2,6-P durchführt2 aus Fructose-6-phosphat und ATP und dessen Hydrolyse zu Fructose-6-phosphat und Pich, d.h. das Enzym hat gleichzeitig Kinase- und Bisphosphataseaktivität. Das aus Rattenleber isolierte bifunktionelle Enzym (Phosphofructokinase-2 / Fructose-2,6-bisphosphatase) besteht aus zwei identischen Untereinheiten mit mol. mit einem Gewicht von 55.000, von denen jedes zwei verschiedene katalytische Zentren hat. Die Kinase-Domäne befindet sich am N-Terminus und die Bisphosphatase-Domäne befindet sich am C-Terminus jeder der Polypeptidketten. Es ist auch bekannt, dass das bifunktionelle Leberenzym ein hervorragendes Substrat für die cAMP-abhängige Proteinkinase A ist. Unter der Wirkung von Proteinkinase A werden Serinreste in jeder der Untereinheiten des bifunktionellen Enzyms phosphoryliert, was zu einer Abnahme seiner Kinase und einer erhöhten Bisphosphatase-Aktivität führt. Es ist zu beachten, dass bei der Regulierung der Aktivität eines bifunktionellen Enzyms Hormone, insbesondere Glucagon, eine wesentliche Rolle spielen (Abb. 16.2).
Bei vielen pathologischen Zuständen, insbesondere bei Diabetes mellitus, werden signifikante Veränderungen in der Funktion und Regulation des P-2,6-P-Systems festgestellt.2. Es wurde festgestellt, dass bei experimentellem (Steptozotocin) Diabetes bei Ratten vor dem Hintergrund eines starken Anstiegs des Glucosespiegels im Blut und Urin in Hepatozyten der Gehalt an P-2,6-P2 reduziert. Folglich nimmt die Glykolyserate ab und die Gluconeogenese nimmt zu. Diese Tatsache hat eine eigene Erklärung. Hormonelles Ungleichgewicht bei Ratten mit Diabetes: Erhöhung der Glucagonkonzentration und Abnahme des Insulingehaltes - verursacht eine Erhöhung der cAMP-Konzentration im Lebergewebe, eine Erhöhung der cAMP-abhängigen Phosphorylierung eines bifunktionellen Enzyms, was zu einer Abnahme seiner Kinase und einer Erhöhung der Bisphosphatase-Aktivität führt. Dies kann der Mechanismus zur Verringerung des Gehalts an f-2,6-P sein2 in Hepatozyten mit experimentellem Diabetes. Anscheinend gibt es andere Mechanismen, die zu einer Abnahme des F-2,6-P-Spiegels führen2 in Hepatozyten mit Streptozotosin-Diabetes. Es wurde gezeigt, dass bei experimentellem Diabetes im Lebergewebe die Aktivität der Glucokinase abnimmt (möglicherweise eine Abnahme der Menge dieses Enzyms). Dies führt zu einer Abnahme der Geschwindigkeit der Glucosephosphorylierung und dann zu einer Abnahme des Gehalts an Fructose-6-phosphat - einem Substrat eines bifunktionellen Enzyms. Schließlich wurde in den letzten Jahren gezeigt, dass bei Streptozotocin-Diabetes die Menge an bifunktioneller Enzym-mRNA in Hepatozyten abnimmt und als Folge davon der P-2,6-P-Spiegel abnimmt.2 Im Lebergewebe wird die Gluco-Neogenese verstärkt. All dies bestätigt erneut die Position von F-2,6-P2, Da es ein wichtiger Bestandteil der Übertragungskette des Hormonsignals ist, fungiert es als tertiärer Mediator unter der Wirkung von Hormonen, in erster Linie auf die Prozesse der Glykolyse und der Glukoneogenese.
In Anbetracht des intermediären Stoffwechsels von Kohlenhydraten in der Leber muss auch auf die Umwandlung von Fructose und Galactose eingegangen werden. In die Leber eintretende Fruktose kann an Position 6 zu Fructose-6-phosphat unter der Wirkung von Hexokinase phosphoryliert werden, die eine relative Spezifität aufweist und die Phosphorylierung neben Glucose und Fructose auch Mannose katalysiert. Es gibt jedoch einen anderen Weg in der Leber: Fructose kann unter Beteiligung eines spezifischeren Enzyms, Fructokinase, phosphorylieren. Als Ergebnis wird Fructose-1-phosphat gebildet. Diese Reaktion wird nicht durch Glukose blockiert. Ferner wird Fructose-1-phosphat unter der Wirkung von Aldolase in zwei Trios gespalten: Dioxyacetonphosphat und Glyceraldehyd. Unter dem Einfluss der entsprechenden Kinase (Triokinase) und unter Beteiligung von ATP wird Glycerinaldehyd zu Glycerinaldehyd-3-phosphat phosphoryliert. Letzteres (es geht leicht durch und Dioxyacetonphosphat) durchläuft gewöhnliche Umwandlungen, einschließlich der Bildung von Brenztraubensäure als Zwischenprodukt.
Es ist zu beachten, dass bei genetisch determinierter Fructoseintoleranz oder unzureichender Fructose-1,6-bisphosphatase-Aktivität eine Fructose-induzierte Hypoglykämie auftritt, die trotz des Vorhandenseins großer Glykogenspeicher auftritt. Es ist wahrscheinlich, dass Fructose-1-phosphat und Fructose-1,6-bisphosphat die Leberphosphorylase durch einen allosterischen Mechanismus hemmen.
Es ist auch bekannt, dass der Stoffwechsel von Fruktose entlang des glykolytischen Weges in der Leber viel schneller abläuft als der Glukosestoffwechsel. Charakteristisch für den Glukosestoffwechsel ist ein durch Phosphofructokinase 1 katalysiertes Stadium. Wie Sie wissen, wird in diesem Stadium eine metabolische Kontrolle der Katalyse von Glukose durchgeführt. Fruktose umgeht dieses Stadium, wodurch es die Stoffwechselprozesse in der Leber intensivieren kann, was zur Synthese von Fettsäuren, ihrer Veresterung und der Sekretion von Lipoproteinen mit sehr niedriger Dichte führt. Folglich können die Plasmatriglyceridkonzentrationen ansteigen.
Galactose in der Leber wird zunächst unter Beteiligung von ATP und des Enzyms Galacto-Kinase unter Bildung von Galactose-1-phosphat phosphoryliert. Für die Ha-Laktose-Kinase wird die Leber des Fetus und des Kindes durch die Werte von K gekennzeichnetM und Vmax, etwa fünfmal größer als die von adulten Enzymen. Das meiste Galactose-1-phosphat in der Leber wird während der durch Hexose-1-phosphat-uridyltransferase katalysierten Reaktion umgewandelt:
UDP-Glucose + Galactose-1-phosphat -> UDP-Galactose + Glucose-1-phosphat.
Dies ist eine einzigartige Transferase-Reaktion der Rückführung von Galactose in den Hauptstrom des Kohlenhydratstoffwechsels. Der erbliche Verlust der Hexose-1-phosphat-Uridyl-Transferase führt zu Galaktosämie, einer Erkrankung, die durch geistige Retardierung und Linsenkatarakt gekennzeichnet ist. In diesem Fall verliert die Leber von Neugeborenen die Fähigkeit, D-Galactose zu metabolisieren, die Teil der Milchlaktose ist.
Die Rolle der Leber im Kohlenhydratstoffwechsel
Die Rolle der Leber im Kohlenhydratstoffwechsel
Die Hauptfunktion der Leber im Kohlenhydratstoffwechsel ist die Aufrechterhaltung einer normalen Glukose im Blut - das heißt bei der Regulierung der Normoglykämie.
Dies wird durch mehrere Mechanismen erreicht.
1. Die Anwesenheit des Enzyms Glucokinase in der Leber. Glukokinase phosphoryliert wie Hexokinase Glukose zu Glukose-6-phosphat. Es ist zu beachten, dass Glukokinase im Gegensatz zu Hexokinase nur in der Leber und in den Zellen der Langerhans-Inseln vorkommt. Die Glukokinase-Aktivität in der Leber ist das Zehnfache der Aktivität von Hexokinase. Zusätzlich hat Glukokinase im Gegensatz zu Hexokinase einen höheren Km-Wert für Glukose (d. H. Eine geringere Affinität für Glukose).
Nach dem Essen steigt der Glucosegehalt in der Pfortader dramatisch an und erreicht 10 mmol / l oder mehr. Die Erhöhung der Glukosekonzentration in der Leber bewirkt eine signifikante Erhöhung der Glukokinase-Aktivität und erhöht die Aufnahme von Glukose durch die Leber. Aufgrund der gleichzeitigen Wirkung von Hexokinase und Glucokinase phosphoryliert die Leber Glukose schnell und effizient zu Glucose-6-phosphat und sorgt für normale Glykämie im systemischen Blutfluss. Als nächstes kann Glucose-6-phosphat auf verschiedene Weise metabolisiert werden (Abb. 28.1).
2. Synthese und Abbau von Glykogen Das Leberglykogen spielt im Körper die Rolle eines Glukose-Depots. Nach einer Mahlzeit lagert sich überschüssiges Kohlenhydrat als Glykogen in der Leber ab, dessen Gehalt etwa 6% der Lebermasse (100-150 g) beträgt. In den Pausen zwischen den Mahlzeiten sowie während des "Fastens in der Nacht" tritt kein Nachfüllen des Blutzuckerspeichers aufgrund von Resorption aus dem Darm auf. Unter diesen Bedingungen wird der Abbau von Glykogen zu Glukose aktiviert, wodurch das Niveau der Glykämie erhalten bleibt. Die Glykogenspeicher sind am Ende des Tages schnell erschöpft.
3. Die Glukoneogenese findet aktiv in der Leber statt - die Synthese von Glukose aus Vorstufen von Nichtkohlenhydraten (Laktat, Pyruvat, Glycerin, glykogene Aminosäuren). Aufgrund der Glukoneogenese werden im Körper eines Erwachsenen etwa 70 g Glukose pro Tag produziert. Die Aktivität der Glukoneogenese steigt während des Fastens am 2. Tag dramatisch an, wenn die Glykogenreserven in der Leber erschöpft sind.
Aufgrund der Glukoneogenese ist die Leber am Corey-Zyklus beteiligt - dem Prozess der Umwandlung von Milchsäure, die in den Muskeln gebildet wird, in Glukose.
4. Die Umwandlung von Fructose und Galactose in Glucose findet in der Leber statt.
5. In der Leber wird Glucuronsäure synthetisiert.
Abb. 28.1. Die Beteiligung von Glucose-6-phosphat am Kohlenhydratstoffwechsel
Leberbiochemie
Thema: "BIOCHEMIE DER LEBER"
1. Die chemische Zusammensetzung der Leber: Der Gehalt an Glykogen, Lipiden, Proteinen und Mineralien.
2. Die Rolle der Leber im Kohlenhydratstoffwechsel: Aufrechterhaltung einer konstanten Glukosekonzentration, Glykogensynthese und -mobilisierung, Gluconeogenese, der wichtigsten Wege der Glucose-6-Phosphat-Umwandlung, Umwandlung von Monosacchariden.
3. Die Rolle der Leber im Fettstoffwechsel: Die Synthese höherer Fettsäuren, Acylglycerine, Phospholipide, Cholesterin, Ketonkörper, die Synthese und der Stoffwechsel von Lipoproteinen, das Konzept der lipotropen Wirkung und der lipotropen Faktoren.
4. Die Rolle der Leber im Eiweißstoffwechsel: Die Synthese spezifischer Plasmaproteine, die Bildung von Harnstoff und Harnsäure, Cholin, Kreatin, die Umwandlung von Ketosäuren und Aminosäuren.
5. Der Stoffwechsel von Alkohol in der Leber, die fettige Degeneration der Leber mit Alkoholmissbrauch.
6. Neutralisierungsfunktion der Leber: Stufen (Phasen) der Neutralisierung toxischer Substanzen in der Leber.
7. Austausch von Bilirubin in der Leber. Änderungen des Gehaltes von Gallenfarbstoffen in Blut, Urin und Kot bei verschiedenen Gelbsuchttypen (adhepatisch, parenchymal, obstruktiv).
8. Die chemische Zusammensetzung der Galle und ihre Rolle; Faktoren, die zur Bildung von Gallensteinen beitragen.
31.1. Leberfunktion
Die Leber ist ein im Stoffwechsel einzigartiges Organ. Jede Leberzelle enthält mehrere tausend Enzyme, die die Reaktionen zahlreicher Stoffwechselwege katalysieren. Daher leistet die Leber im Körper eine Reihe von Stoffwechselfunktionen. Die wichtigsten von ihnen sind:
- Biosynthese von Substanzen, die funktionieren oder in anderen Organen verwendet werden. Diese Substanzen umfassen Plasmaproteine, Glukose, Lipide, Ketonkörper und viele andere Verbindungen;
- Biosynthese des Endprodukts des Stickstoffstoffwechsels im Körper - Harnstoff;
- Beteiligung an den Verdauungsprozessen - Synthese von Gallensäuren, Bildung und Ausscheidung von Galle;
- Biotransformation (Modifikation und Konjugation) von endogenen Metaboliten, Arzneimitteln und Giften;
- Ausscheidung bestimmter Stoffwechselprodukte (Gallenpigmente, Cholesterinüberschuss, Neutralisationsprodukte).
31.2. Die Rolle der Leber im Stoffwechsel von Kohlenhydraten.
Die Hauptfunktion der Leber im Kohlenhydratstoffwechsel ist die Aufrechterhaltung eines konstanten Blutzuckerspiegels. Dies wird erreicht, indem das Verhältnis der Prozesse zur Bildung und Verwendung von Glukose in der Leber reguliert wird.
Die Leberzellen enthalten das Enzym Glucokinase, das die Glucosephosphorylierungsreaktion unter Bildung von Glucose-6-phosphat katalysiert. Glucose-6-phosphat ist ein Schlüsselmetabolit des Kohlenhydratstoffwechsels. Die Hauptwege der Transformation sind in Abbildung 1 dargestellt.
31.2.1. Wege der Glukoseverwertung. Nach dem Essen gelangt eine große Menge Glukose durch die Pfortader in die Leber. Diese Glukose wird hauptsächlich für die Synthese von Glykogen verwendet (das Reaktionsschema ist in Abbildung 2 dargestellt). Der Glykogengehalt in der Leber von gesunden Menschen liegt normalerweise zwischen 2 und 8% der Masse dieses Organs.
Die Glykolyse und der Pentosephosphatweg der Glukoseoxidation in der Leber dienen in erster Linie als Lieferanten von Vorläufermetaboliten für die Biosynthese von Aminosäuren, Fettsäuren, Glycerol und Nukleotiden. In geringerem Maße sind die oxidativen Pfade der Glukoseumwandlung in der Leber Energiequellen für Biosyntheseprozesse.
Abbildung 1. Die Hauptpfade der Glucose-6-Phosphat-Umwandlung in der Leber. Die Zahlen geben an: 1 - Glucosephosphorylierung; 2 - Hydrolyse von Glucose-6-phosphat; 3 - Glykogensynthese; 4 - Glykogenmobilisierung; 5 - Pentosephosphatweg; 6 - Glykolyse; 7 - Gluconeogenese.
Figure 2. Diagramm der Glykogen-Synthesereaktionen in der Leber.
Abbildung 3. Diagramm der Glykogenmobilisierungsreaktionen in der Leber.
31.2.2. Wege zur Bildung von Glukose. Unter bestimmten Bedingungen (mit Fast-Low-Carb-Diät, längerer körperlicher Anstrengung) übersteigt der körpereigene Kohlenhydratbedarf die Menge, die vom Magen-Darm-Trakt aufgenommen wird. In diesem Fall erfolgt die Glucosebildung mit Glucose-6-phosphatase, die die Hydrolyse von Glucose-6-phosphat in den Leberzellen katalysiert. Glykogen dient als direkte Quelle für Glucose-6-phosphat. Das Glykogen-Mobilisierungsschema ist in Abbildung 3 dargestellt.
Die Mobilisierung von Glykogen versorgt den menschlichen Körper während der ersten 12 bis 24 Stunden des Fastens mit Glukose. Zu einem späteren Zeitpunkt wird die Glukoneogenese, eine Biosynthese aus Nicht-Kohlenhydratquellen, zur Hauptquelle für Glukose.
Die wichtigsten Substrate für die Glukoneogenese sind Laktat, Glycerin und Aminosäuren (mit Ausnahme von Leucin). Diese Verbindungen werden zuerst in Pyruvat oder Oxaloacetat umgewandelt, den wichtigsten Metaboliten der Gluconeogenese.
Die Glukoneogenese ist der umgekehrte Prozess der Glykolyse. Gleichzeitig werden Barrieren, die durch irreversible Glykolysereaktionen entstehen, mit Hilfe spezieller Enzyme, die Bypassreaktionen katalysieren, überwunden (siehe Abbildung 4).
Neben anderen Wegen des Kohlenhydratstoffwechsels in der Leber sollte beachtet werden, dass Glukose in andere Monosaccharide der Nahrung umgewandelt wird - Fructose und Galactose.
Figure 4. Glykolyse und Gluconeogenese in der Leber.
Enzyme, die irreversible Glykolysereaktionen katalysieren: 1 - Glucokinase; 2 - Phosphofructokinase; 3 - Pyruvatkinase.
Enzyme, die Bypassreaktionen der Gluconeogenese katalysieren: 4-Pyruvatcarboxylase; 5 - Phosphoenolpyruvatcarboxykinase; 6-Fructose-1,6-diphosphatase; 7 - Glucose-6-phosphatase.
31.3. Die Rolle der Leber im Fettstoffwechsel.
Hepatozyten enthalten fast alle Enzyme, die am Fettstoffwechsel beteiligt sind. Daher kontrollieren die Parenchymzellen der Leber das Verhältnis zwischen Verbrauch und Lipidsynthese im Körper weitgehend. Lipidkatabolismus in Leberzellen tritt hauptsächlich in Mitochondrien und Lysosomen auf, die Biosynthese in Cytosol und das endoplasmatische Retikulum. Der Hauptmetabolit des Lipidmetabolismus in der Leber ist Acetyl-CoA, dessen Hauptwege der Bildung und Verwendung in Abbildung 5 dargestellt sind.
Figure 5. Bildung und Verwendung von Acetyl-CoA in der Leber.
31.3.1. Fettsäurestoffwechsel in der Leber. Nahrungsfette in Form von Chylomikronen gelangen über das Leberarteriensystem in die Leber. Unter der Wirkung der Lipoproteinlipase, die sich im Endothel der Kapillaren befindet, werden sie in Fettsäuren und Glycerol zerlegt. In Hepatozyten eindringende Fettsäuren können Oxidation, Modifikation (Verkürzung oder Verlängerung der Kohlenstoffkette, Bildung von Doppelbindungen) unterliegen und zur Synthese endogener Triacylglycerole und Phospholipide verwendet werden.
31.3.2. Synthese von Ketonkörpern. Bei der β-Oxidation von Fettsäuren in den Lebermitochondrien wird Acetyl-CoA gebildet, das im Krebs-Zyklus einer weiteren Oxidation unterliegt. Bei einem Mangel an Oxaloacetat in den Leberzellen (zum Beispiel während des Fastens, Diabetes mellitus) kondensieren Acetylgruppen zu Ketonkörpern (Acetoacetat, β-Hydroxybutyrat, Aceton). Diese Substanzen können als Energiesubstrate in anderen Körpergeweben (Skelettmuskulatur, Myokard, Nieren, Langzeithunger, Gehirn) dienen. Die Leber verwendet keine Ketonkörper. Mit einem Überschuss an Ketonkörpern im Blut entwickelt sich eine metabolische Azidose. Ein Diagramm der Bildung von Ketonkörpern ist in Abbildung 6 dargestellt.
Figure 6. Synthese von Ketonkörpern in Lebermitochondrien.
31.3.3. Aufklärung und Einsatzmöglichkeiten von Phosphatidsäure. Eine häufige Vorstufe von Triacylglycerinen und Phospholipiden in der Leber ist Phosphatidsäure. Es wird aus Glycerol-3-phosphat und zwei Acyl-CoA-aktiven Formen von Fettsäuren synthetisiert (Abbildung 7). Glycerin-3-phosphat kann entweder aus Dioxyacetonphosphat (Glykolyse-Metabolit) oder aus freiem Glycerin (einem Produkt der Lipolyse) gebildet werden.
Figure 7. Bildung von Phosphatidsäure (Schema).
Für die Synthese von Phospholipiden (Phosphatidylcholin) aus Phosphatidsäure ist es erforderlich, eine ausreichende Menge lipotroper Faktoren (Substanzen, die die Entwicklung einer Fettentartung der Leber verhindern) mit der Nahrung zuzuführen. Diese Faktoren umfassen Cholin, Methionin, Vitamin B 12, Folsäure und einige andere Substanzen. Phospholipide sind in der Zusammensetzung von Lipoproteinkomplexen enthalten und beteiligen sich am Transport von Lipiden, die in Hepatozyten synthetisiert werden, zu anderen Geweben und Organen. Der Mangel an lipotropen Faktoren (mit dem Missbrauch fetthaltiger Nahrungsmittel, chronischem Alkoholismus, Diabetes) trägt dazu bei, dass Phosphatidsäure zur Synthese von Triacylglycerinen (in Wasser unlöslich) verwendet wird. Verstöße gegen die Bildung von Lipoproteinen führen dazu, dass sich in den Leberzellen ein Überschuss an TAG ansammelt (Fettdegeneration) und die Funktion dieses Organs beeinträchtigt wird. Möglichkeiten zur Verwendung von Phosphatidsäure in Hepatozyten und die Rolle lipotroper Faktoren sind in Abbildung 8 dargestellt.
Figure 8. Verwendung von Phosphatidsäure zur Synthese von Triacylglycerinen und Phospholipiden. Lipotrope Faktoren sind mit * gekennzeichnet.
31.3.4. Cholesterinbildung. Die Leber ist der Hauptstandort für die Synthese von endogenem Cholesterin. Diese Verbindung ist notwendig für den Aufbau von Zellmembranen, ist ein Vorläufer von Gallensäuren, Steroidhormonen und Vitamin D 3. Die ersten beiden Cholesterinsynthesereaktionen ähneln der Synthese von Ketonkörpern, verlaufen jedoch im Zytoplasma der Hepatozyten. Das Schlüsselenzym der Cholesterinsynthese, die β-Hydroxy-β-methylglutaryl-CoA-Reduktase (HMG-CoA-Reduktase), wird durch einen Überschuss an Cholesterin und Gallensäuren aufgrund von negativem Feedback inhibiert (9).
Figure 9. Cholesterinsynthese in der Leber und ihre Regulation.
31.3.5. Lipoproteinbildung. Lipoproteine - Protein-Lipid-Komplexe, zu denen Phospholipide, Triacylglycerine, Cholesterin und seine Ester sowie Proteine (Apoproteine) gehören. Lipoproteine transportieren wasserunlösliche Lipide zu Geweben. In Hepatozyten werden zwei Klassen von Lipoproteinen gebildet - Lipoproteine hoher Dichte (HDL) und Lipoproteine sehr niedriger Dichte (VLDL).
31.4. Die Rolle der Leber im Stoffwechsel von Proteinen.
Die Leber ist der Körper, der die Aufnahme stickstoffhaltiger Substanzen und deren Ausscheidung reguliert. In peripheren Geweben treten ständig Biosynthesereaktionen unter Verwendung von freien Aminosäuren auf oder werden beim Abbau von Gewebeproteinen ins Blut freigesetzt. Trotzdem bleibt der Gehalt an Proteinen und freien Aminosäuren im Blutplasma konstant. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass Leberzellen eine einzigartige Gruppe von Enzymen besitzen, die spezifische Reaktionen des Proteinstoffwechsels katalysieren.
31.4.1. Möglichkeiten, Aminosäuren in der Leber zu verwenden. Nach der Einnahme von Proteinfutter gelangt eine große Menge Aminosäuren durch die Pfortader in die Leberzellen. Diese Verbindungen können eine Reihe von Umwandlungen in der Leber durchlaufen, bevor sie in den allgemeinen Blutkreislauf gelangen. Diese Reaktionen umfassen (Abbildung 10):
a) die Verwendung von Aminosäuren zur Proteinsynthese;
b) Transaminierung - der Syntheseweg ersetzbarer Aminosäuren; es verbindet auch den Austausch von Aminosäuren mit der Gluconeogenese und der allgemeinen Art des Katabolismus
c) Deaminierung - Bildung von α-Ketosäuren und Ammoniak;
d) Harnstoffsynthese - die Art der Neutralisierung von Ammoniak (siehe Schema im Abschnitt "Proteinaustausch");
e) Synthese von nicht proteinhaltigen stickstoffhaltigen Substanzen (Cholin, Kreatin, Nikotinamid, Nukleotide usw.).
Figure 10. Aminosäuremetabolismus in der Leber (Schema).
31.4.2. Proteinbiosynthese. Viele Plasmaproteine werden in Leberzellen synthetisiert: Albumin (etwa 12 g pro Tag), die meisten α- und β-Globuline, einschließlich Transportproteine (Ferritin, Ceruloplasmin, Transcortin, Retinol-bindendes Protein usw.). Viele Blutgerinnungsfaktoren (Fibrinogen, Prothrombin, Proconvertin, Proaccelerin usw.) werden auch in der Leber synthetisiert.
31,5. Neutralisierungsfunktion der Leber.
In der Leber werden nichtpolare Verbindungen unterschiedlichen Ursprungs, einschließlich endogener Substanzen, Arzneimittel und Gifte, neutralisiert. Der Prozess der Neutralisierung von Substanzen umfasst zwei Stufen (Phasen):
1) Phasenmodifikation - umfasst die Reaktion von Oxidation, Reduktion, Hydrolyse; für eine Anzahl von Verbindungen ist optional;
2) Phasenkonjugation - umfasst die Reaktion der Wechselwirkung von Substanzen mit Glucuronsäure und Schwefelsäure, Glycin, Glutamat, Taurin und anderen Verbindungen.
Die Neutralisationsreaktionen werden im Abschnitt "Biotransformation von Xenobiotika" näher erläutert.
31.6. Gallenbildung der Leber.
Galle ist ein flüssiges Geheimnis von gelblich-brauner Farbe, das von Leberzellen (500-700 ml pro Tag) abgegeben wird. Die Zusammensetzung der Galle umfasst: Gallensäuren, Cholesterin und seine Ester, Gallenpigmente, Phospholipide, Proteine, Mineralstoffe (Na +, K +, Ca 2+, CI -) und Wasser.
31.6.1. Gallensäuren Sind Produkte des Cholesterinstoffwechsels, werden in Hepatozyten gebildet. Es gibt primäre (cholische, chenodesoxycholische) und sekundäre (desoxycholische, lithocholische) Gallensäuren. Die Galle enthält hauptsächlich mit Glycin oder Taurin konjugierte Gallensäuren (z. B. Glycocholsäure, Säure, Taurocholsäure usw.).
Gallensäuren sind direkt an der Verdauung von Fetten im Darm beteiligt:
- haben eine emulgierende Wirkung auf Speisefette;
- Pankreaslipase aktivieren;
- die Aufnahme von Fettsäuren und fettlöslichen Vitaminen fördern;
- stimulieren die Darmperistaltik.
Bei der Störung des Abflusses der Galle gelangen die Gallensäuren in Blut und Urin.
31.6.2. Cholesterin Überschüssiges Cholesterin wird in der Galle ausgeschieden. Cholesterin und seine Ester liegen in der Galle als Komplexe mit Gallensäuren (Cholinsäurekomplexen) vor. Das Verhältnis von Gallensäuren zu Cholesterin (Cholatverhältnis) sollte nicht weniger als 15 betragen. Andernfalls fällt wasserunlösliches Cholesterin aus und lagert sich in Form von Gallenblasensteinen ab (Gallensteinerkrankung).
31.6.3. Gallepigmente. In der Galle überwiegt das konjugierte Bilirubin (Mono- und Diglucuronid-Bilirubin). Es entsteht in Leberzellen als Folge der Wechselwirkung von freiem Bilirubin mit UDP-Glucuronsäure. Dies verringert die Toxizität von Bilirubin und erhöht seine Löslichkeit in Wasser. weiteres konjugiertes Bilirubin wird in die Galle ausgeschieden. Bei einer Verletzung des Gallenflusses (obstruktiver Ikterus) steigt der Gehalt an direktem Bilirubin im Blut signifikant an, Bilirubin wird im Urin nachgewiesen und der Stercobilingehalt im Stuhl und im Urin verringert. Zur Differentialdiagnose von Gelbsucht siehe "Austausch komplexer Proteine".
31.6.4. Enzyme Von den in der Galle gefundenen Enzymen sollte zuerst die alkalische Phosphatase erwähnt werden. Dies ist ein Ausscheidungsenzym, das in der Leber synthetisiert wird. Bei Verletzung der Galle steigt die Aktivität der alkalischen Phosphatase im Blut an.