Печень обеспечивает потребности всех тканей в продуктах энергетического обмена. При этом выработка энергетических субстратов осуществляется как с учетом валового запроса всего организма, так и индивидуальных потребностей отдельных органов. Например, сердечная и скелетные мышцы предпочитают в качестве основного энергетического субстрата использовать жирные кислоты, а ткани мозга и эритроциты – глюкозу.

С учетом значительных колебаний запросов организма на поставку энергетических субстратов, удовлетворение таких запросов осуществляется с использованием двух независимых систем: 1) комплекса непрерывно функционирующих ферментов, осуществляющих поставку глюкозы и жирных кислот в объемах, удовлетворяющих средние энергетические запросы организма; 2) запасов гликогена (полимерной формы глюкозы), жиров, быстро высвобождающихся из своих депо при повышении энергетического запроса со стороны организма.

Запасы гликогена находятся в печени (от 100 до 380 г) и в скелетных мышцах (не менее 750 г). Гликоген печени расходуется для нужд всего организма, а гликоген мышц может быть использован только собственными тканями. Печень – единственный орган, поставляющий глюкозу всем тканям, в том числе скелетным мышцам. Основное количество глюкозы (до 70%) потребляется тканями мозга.

Поскольку запасы гликогена в печени невелики и при интенсивной работе организма быстро расходуются, для их пополнения включается процесс, называемый глюконеогенезом, осуществляемый только в тканях печени и предназначенный для экстренной выработки ставшей дефицитной глюкозы из очень ценных продуктов – аминокислот.

Там же осуществляется физиологически целесообразный, но энергетически маловыгодный процесс переработкиLa, накапливающегося в мышечной ткани во время тяжелой физической работы, в глюкозу.

Система углеводного обмена играет исключительную роль в поддержании энергетического обмена в организме, по этой причине гепатоциты имеют очень гибкую и легко перестраивающуюся систему ферментов, обеспечивающих бесперебойную выработку углеводов из разнообразных субстратов.

В поддержании энергетического гомеостаза система углеводного обмена скоординированно функционирует с системой обмена жиров, регулируемой также печенью. Печень активно участвует во всех реакциях, связанных с метаболизмом жирных кислот, включая их синтез, окисление, преобразование в триглицерины и фос-фолипиды.

В гепатоцитах активно формируется основная масса липопро-теинов, участвующих в регулировании уровня холестерина в тканях организма. В печени же осуществляются основные этапы обмена холестерина и его переработка в желчные кислоты. При увеличении нагрузки на организм наблюдается активация жирового обмена, обеспечивающего более высокую энергетическую отдачу по сравнению с глюкозой.

Уникальной особенностью печени, отличающей ее от других органов, является наличие в ее клетках полного набора ферментов, осуществляющих обмен всех аминокислот. Эта особенность предопределяет активное участие гепатоцитов в синтезе широкого спектра белков. Синтетические функции печени направлены на удовлетворение потребностей всего организма. Нарушение работы печени по синтезу белков, возникающей при гипоксии тканей в случае значительных и длительных физических нагрузок, обширных кровопотерь, в условиях шокового состояния, способствует развитию в организме прогрессирующей мультиорганной недостаточности, часто не совместимой с жизнью.

Очень важна роль печени в регулировании метаболизма азота в организме. Только в тканях печени происходит синтез мочевины из аминокислот и аммиака для последующего ее выведения через почки.

Масштабность биосинтетических задач, решаемых в тканях печени, и значительная энергоемкость процессов биосинтеза предполагает наличие эффективной системы энергопродуцирования в гепатоцитах. Основной поток макроэргов поступает в гепатоциты в результате работы митохондриальной дыхательной цепи. При возможных нарушениях митохондриального окисления включаются процессы гликолитического расщепления субстрата. Однако их низкая энергетическая эффективность и закисление содержимого цитоплазмы определяют запуск гликолиза лишь в условиях крайней необходимости (Белоусова В. В. и др., 1995).

Следует обратить внимание на одну особенность функционирования митохондриальной дыхательной цепи в гепатоцитах по сравнению с другими тканями. В гепатоцитах более развита система микросомального окисления. Именно по этой причине поступление субстратов в дыхательную цепь гепатоцитов преимущественно осуществляется через комплекс II (сукцинатзависимые субстраты), а не через комплекс I.

Микросомальная система окисления субстрата предназначена для окислительной модификации жирорастворимых продуктов, поступающих в печень. Реакция осуществляется при участии ряда полиферментных комплексов, называемых монооксигеназами. Главную роль в них играет фермент цитохром Р-450, который при участии кислорода осуществляет гидроксилирование липорастворимых веществ, в том числе холестерина.

При этом образуются две группы продуктов, оказывающих негативные воздействия на ткани печени и весь организм в целом.

В первую группу веществ входят спирты, фенолы, альдегиды, эпоксиды и другие соединения, многие из которых ингибируют работу комплекса I дыхательной цепи. Особенно следует отметить возможность их взаимодействия с белками крови с образованием аллергенов или канцерогенов. Хотя гепатоциты в последующих реакциях модификации пытаются перевести все эти продукты в водорастворимую форму, удобную для вывода из организма, некоторая их часть успевает попасть в кровь.

Ко второй группе метаболитов, образуемых в микросомах печени при переработке липорастворимых веществ, относятся АФК. Среди них могут быть выделены высокоактивные радикалы, способные вступать в химическую реакцию с ближайшими соседями, и относительно малореакционные радикалы или другие кислородсодержащие продукты, способные покинуть пределы микросом или даже клетки до их модификации.

Изменение соотношения между прооксидантной системой, генерирующей свободные радикалы, антиоксидантной системой, связывающей данные радикалы, и количеством субстратов окисления ведет к изменению состава мембран и влияет на метаболизм клетки. Высказано предположение (Скулачев В.П., 1989), что все участники окислительных превращений составляют основу регуля-торной системы, организованной по принципу замкнутого круга с отрицательной обратной связью. Система позволяет поддерживать ПОЛ на определенном уровне.

Длительное отклонение системы от состояния равновесия приводит к развитию патологических состояний. Экзогенное введение в систему любых входящих в нее компонентов на время смещает равновесие, но не нарушает связей, существующих между звеньями данной системы.

О серьезных последствиях нарушения баланса между прооксидантной и антиоксидантной системами, в том числе на энергетику клеток, свидетельствуют эксперименты. При значительных нарушениях энергопродуцирующих функций наступает гибель клеток. Гепатоциты особенно чувствительны к повреждению их энергетики. Это подтверждается результатами клинических наблюдений, когда у больных, находящихся в шоковом состоянии, снижение энергопродуцирующих функций печени является одной из наиболее частых причин летальных исходов.

Для тканей печени характерны состояния циркуляторной (потери крови, анемии, нарушения микроциркуляции, лизис эритроцитов) и гемической (отравления дыхательными ядами, повреждение митохондрий) гипоксии. Это связано как с особенностями внутриклеточного метаболизма, так и с природой перерабатываемых гепатоцитами продуктов.

Увеличение в продуктах питания различных наполнителей, красителей, ароматизаторов, консервантов увеличивает нагрузку на печень. Особенно серьезна проблема повышенного содержания в овощных культурах нитратов, широко используемых в качестве удобрений для повышения продуктивности культур. Нитраты и продукты их модификации способствуют переходу гемоглобина в неактивный метгемоглобин, ингибируют работу дыхательной цепи, образуют канцерогенные нитрозосоединения, ответственные за возникновение рака желудка и толстой кишки.