БІОХІМІЧНІ АСПЕКТИ ХАРЧУВАННЯ

БІОХІМІЧНІ АСПЕКТИ ХАРЧУВАННЯ

 

КОМПОНЕНТИ НОРМАЛЬНОГО ХАРЧУВАННЯ ЛЮДИНИ

До складу раціону харчування здорової людини повинні входити, насамперед, поживні сполуки, що виконують енергетичну, структурну (пластичну) функції або необхідні для функціонування певних ферментних систем, входячи до їх складу.

Поживні сполуки (нутрієнти), що входять як складові компоненти до нормаль­ного харчування людини, поділяються на:

1. Макрокомпоненти — вуглеводи, жири, білки;

 2.Мікрокомпоненти — вітаміни і неорганічні елементи, що потрібні для життєдіяльності в незначних кількостях (звичайно, менше 1 г/добу).

Вуглеводи, жири та білки, що надходять в організм із їжею, в шлунково-кишковому тракті розщеплюються до глюкози (яка утворюється, в основному, з крохмалю їжі) та деяких інших моносахаридів, гліцеролу, жирних кислот, амінокислот та пептидів, які всмоктуються в травному каналі і надходять у кров. Вуглеводи та жири (і, відповідно, продукти їх травлення) мають енергетичну функцію, забезпечуючи добову потребу організму людини в макроергічних фосфатах (головним чином, АТФ). Білки (та амінокислоти, що з них утворюються) також виконують певну енергетичну роль, але більшість амінокислот (переважно, незамінні амінокислоти) використо­вуються для побудови власних біомолекул та структурних елементів організму.

Макрокомпоненти їжі — це значною мірою взаємозамінні джерела енергії.

 

Вуглеводи

 

Вуглеводи є головним джерелом енергії в харчуванні людини. Добова потреба організму здорової людини у вуглеводах дорівнює в середньому 450-500 г. Врахо­вуючи енергетичну цінність вуглеводів, така кількість вуглеводів відпо­відає приблизно 70 (65-75) % потреб у добовій калорійності продуктів харчування.

Оскільки вуглеводи є основним енергетичним джерелом у харчуванні, добова потреба в них прямо пропорційна фізичній активності людини, складаючи для дорослих людей (за Ф.Ф.Боєчко, Л.О.Боєчко, 1993):

–   при розумовій праці — 430 г;

–   при фізичній праці:

-легкій — 490 г,

       – середній — 560 г,

         -важкій — 630 г.

Головним джерелом вуглеводів для організму людини є крохмаль рослинних продуктів (400-450 г/добу). Зерна пшениці, жита, рису, кукурудзи містять 60-80 % крохмалю, бульба картоплі — 15-20 %. Джерелами харчового цукру, який склада­ється переважно із сахарози, є цукровий буряк та цукрова тростина. Рекомен­дована добова норма харчового цукру для дорослої людини складає близько 50 г, хоча реальні величини його споживання коливаються від 20 до 100 і більше г/добу, залежно від харчових звичок та соціально-економічного стану населення.

Харчові волокна — складаються з полісахаридів — компонентів стінок та екстрацелюлярного матриксу рослинних клітин, що потрапляють до організму людини з фруктами і овочами і не розщеплюються ферментами шлунково-киш­кового каналу. До складу харчових волокон входять целюлоза, геміцелюлоза, ліг­ніни, смоли, пектини, пентозани.

У жуйних тварин целюлоза харчових волокон розщеплюється ферментами мікроорганізмів і складає головне джерело метаболічної енергії. Організм людини не містить ферментів, необхідних для перетравлювання зазначених речовин; проте, харчові волокна відіграють значну позитивну роль у фізіології травлення. Вони стимулюють моторну функцію кишечника, сприяють затримці води в товс­тій кишці і формуванню фекальних мас, адсорбують надлишок холестерину і жовчних кислот, ендогенні та екзогенні токсичні речовини, обмежують приріст аліментарної глюкози в крові після іжі, що має терапевтичне значення в харчуванні хворих на атеросклероз і цукровий діабет.

Важливим фактором раціонального харчування є збалансованість окремих видів вуглеводів у добовому раціоні, які повинні складати (в середньому, відносно загальної маси харчових вуглеводів): полісахариди (крохмаль) — 75 %, цукор (буряковий, тростинний)—20 %, пектинові речовини — 3 %, клітковина—2 %.

В умовах нормального раціону харчування близько 75 % вуглеводів, які надхо­дять в організм, окислюються до кінцевих продуктів—СО₂ та води, що становить головне джерело утворення АТФ, 20-25 % перетворюються в жири і 2-5 % депонуються у вигляді глікогену. Надмірне споживання вуглеводів, що перевищує безпосередні енергетичні потреби організму, супроводжується активацією ліпогенезу, тобто перетворенням надлишку глюкози та фруктози через ацетил-КоА в жирні кислоти і тригліцериди та холестерин. Із кожних 100 г надлиш­кових вуглеводів, особливо тих, що надходять в організм у вигляді сахарози — головного компонента харчового цукру синтезується близько 30 г жирів.

Перевищення фізіологічних потреб у простих вуглеводах, зокрема харчовому цукрі, є одним із факторів ризику розвитку таких хвороб, як атеросклероз, гіпертонічна хвороба, цукровий діабет, ожиріння. Разом з тим, споживання цукру (здебільшого у вигляді бурякового та тростинного цукрів, що складаються пере­важно з сахарози) в економічно розвинених країнах постійно збільшується. У зв’язку з цим, все більшого значення набуває використання харчових замінників цукру, що мають високу солодкість: сахарину, аспартаму (метилату L-аспартил-L-фенілаланіну) та рослинного білка монеліну.

Ліпіди (жири)

Нейтральні жири (жири) — друге за вуглеводами джерело енергії в харчовому раціоні людини, яке отримують, в основному, з тваринними продуктами хар­чування. Потреба в харчових жирах складає в середньому 60-90 г/добу, що забезпечує близько 30 (від 25 до 35) % потреб у добовій калорійності для до­рослої людини.

В умовах звичайного харчування змішаною (тваринною та рослинною) їжею нейтральні жири (триацилгліцероли) складають найбільшу частину (більше 90 %) із сумарної кількості ліпідів, що містяться в продуктах харчування. З їжею людина отримує також декілька грамів складних ліпідів і близько 0,5 г холестерину (в складі тваринних ліпідів).

Крім тваринних жирів, які мають, переважно, енергетичну цінність, людина повинна одержувати 20-25 г рослинних жирів, в тому числі 2-6 г незамінних полі-ненасичених жирних кислот—лінолевої та ліноленової, що служать попередниками у синтезі біологічно активних ейкозаноїдів. Незамінні жирні кислоти в значній кількості містяться у жирах рослинного походження, а також у рибі та птиці; вміст цих сполук в інших м’ясних та молочних продуктах значно нижчий. Достатнє споживання жирів із високим вмістом поліненасичених жирних кислот розглядається в наш час як важлива передумова профілактики атеросклерозу, ішемічної хвороби серця та порушень мозкового кровообігу у насе лення промислово розвинених країн.

Білки

Білки — поживні речовини, які мають насамперед пластичну цінність для

організму людини; амінокислоти, що входять до їх складу, є джерелом для побудови клітинних та тканинних білків власних біоструктур. Енер­гетичне значення білків в умовах нормального харчування невелике; при достатній забезпеченості вуглеводами та жирами безазотисті залишки амінокислот використовуються в загальному пулі метаболічного палива незначною мірою.

Для визначення потреби організму людини в білках користуються поняттям азотистої рівноваги, яка визначається як стан, при якому кількість азоту, що надходить в організм (в основному, у складі білкових компонентів продуктів харчування) дорівнює кількості азоту, що виділяється з організму (головним чином, у вигляді сечовини та солей амонію). В умовах фізіологічного спокою та відсутності фізичного навантаження азотиста рівновага встановлюється за умов надходження до організму близько 23 г білків. Але враховуючи різну біологічну цінність білків змішаного раціону харчування в реальних умовах існування, істинні потреби людини в білках значно вищі.

Реальна добова потреба в білках залежить від віку, статі людини та біологічної цінності білків, становлячи в середньому (за R.Berkow (Ed.): The Merck Manual of Diagnosis and Therapy, 1992):

– для чоловіків: віком 19-24 роки — 58 г;

віком 25-50 років — 63 г;

– для жінок:      віком 19-24 роки — 46 г;

віком 25-50 років — 50 г.

Біологічна цінність білків залежить від таких факторів:

а)   амінокислотного складу білків, що входять до складу продуктів харчування;

б)   здатності організму людини, зокрема ферментних систем травного каналу,
засвоювати певні білки.

Амінокислотний склад харчового білка є визначальним фактором у спро­можності організму людини до його засвоєння. Серед двадцяти L-амінокислот, що входять до складу природних білків, ферментні системи людського організму здатні синтезувати de novo з інших інтермедіатів у достатній кількості лише вісім амінокислот, а саме: аланін, аспарагінову кислоту, аспарагін, глутамінову кислоту, глутамін, пролін, гліцин, серин.

Решта амінокислот ферментними системами організму людини не синтезують­ся —так звані незамінні амінокислоти, до яких належать: валін, лейцин, ізолейцин, треонін, метіонін, фенілаланін, триптофан, лізин. Дві амінокислоти (аргінін, гістидин) синтезуються в організмі у недостатній кількості — частково замінні амінокислоти. Організм людини залежить від постійного надходження цих десяти амінокислот у складі харчових білків—при відсутності хоча б однієї з незамінних амінокислот синтез білка припиняється. Рекомендовані такі добові потреби в незамінних амінокислотах для молодих дорослих людей — чоловіків (А. Ленінджер, 1985):

Валін      —1,50 г         Метіонін    —2,02 г

Лейцин       — 2,02 г     Фенілаланін—2,02 г

Ізолейцин    — 1,30 г    Триптофан — 0,46 г

Треонін       —0,91г      Лізин      —1,50 г.

Крім амінокислотного складу, біологічна цінність білків залежить також від здатності до їх перетравлення ферментами шлунково-кишкового тракту з утворенням вільних амінокислот, що утилізуються клітинами. Білки тваринного походження, порівняно з рослинними, містять більше незамінних амінокислот та легше (за вийнятком деяких структурних білків) гідролізуються протеазами шлунка й кишечника.

Принципи раціонального харчування

Піраміда харчування рекомендована ВООЗ як дієтологічна модель побудови здорового харчового раціону. В основу її створення покладені необхідні для здорового харчування продукти, різноманітність та співвідношення яких вона ілюструє.

Піраміда створена з використанням кольорової схеми світлофора:

зелений — вживай без обмежень;
жовтий — споживай обачливо;
червоний — поміркуй чи варто вживати.

 

 

За рекомендаціями ВООЗ більше половини добової енергії повинно надходити з продуктами, що входять до двох нижніх зелених шарів піраміди, а саме: з хлібом, зерновими, макаронними виробами, рисом і картоплею. Із продуктів, що входять до верхнього зеленого шару піраміди, ВООЗ рекомендує споживати щодня не менше 400 г овочів (додатково до картоплі) та фруктів, тобто п’ять-шість порцій. Одна порція рівноцінна одному яблуку чи груші, або овочам вагою приблизно 80 г. Краще вживати свіжі овочі та фрукти відповідно до сезону, бажано місцевого виробництва. Припустиме також споживання свіжозаморожених та сушених овочів і фруктів, корисні й консервовані, хоча вони і не містять вітаміну С.

Жовтий шар піраміди закликає до обачливості. В пропорціональному відношенні для здорового раціону харчування продукти цієї зони необхідні в малих кількостях. З правого боку розташовані м’ясні і рибні продукти, яйця, горіхи та бобові. Жирні сорти м’яса і м’ясопродуктів доцільно заміняти квасолею, бобовими, рибою, яйцями, птицею та пісним м’ясом. Оскільки організм потребує щодня лише 0,8 г білка на кілограм ідеальної маси тіла, вживати ці продукти необхідно в малих кількостях. З лівого боку цієї зони знаходяться продукти з великим вмістом кальцію, а саме: сири, нежирне молоко та молочні продукти. На верхівці піраміди розташована червона зона продуктів, перед вживанням яких слід добре поміркувати. Адже сюди входять продукти з високою енергетичною цінністю і незначним вмістом мікроелементів. Продукти цієї групи в надзвичайно малих кількостях потрібні лише для забезпечення додаткової енергії понад ту, що вже забезпечена іншими групами продуктів.

Традиційною одиницею вимірювання харчової енергії є кілокалорія або кілоджоуль (1 ккал = 4,2 кДж). Енергетичні витрати дорослої людини складають приблизно 1500-3300 ккал на добу залежно від статі, віку, маси тіла та рівня фізичної активності. З урахуванням діапазону споживання енергії (низький — від 1500 до 2200 ккал; середній — від 2200 до 2800 ккал; високий — понад 2800 ккал). визначають відповідні моделі раціонів харчування.

ДВАНАДЦЯТЬ ПРИНЦИПІВ ЗДОРОВОГО ХАРЧУВАННЯ

1.                 Раціони харчування повинні складатися із різноманітних продуктів переважно рослинного, а не тваринного походження.

2.                 Споживайте хліб, зернові продукти, макаронні вироби, рис або картоплю декілька разів на день. За рекомендаціями ВООЗ більше половини добової калорійності повинні складати хліб, зернові продукти, макаронні вироби, рис або картопля, тому що ці продукти містять мало жирів, багаті на білки, харчові волокна, мікроелементи калію, кальцію, магнію та вітаміни С, В6, фолієву кислоту, каротиноїди. На жаль, багато хто помилково вважає, що від хліба і картоплі повнішають. В дійсності калорійність крохмалю набагато нижча калорійності жиру або спирту. Один грам крохмалю містить 3,8 ккал, тоді як один грам жиру — 9,0 ккал, а спирту — 6,9 ккал.

3.                 Вживайте не менше 400 г на добу різноманітних овочів та фруктів, бажано свіжих та вирощених в місцевих умовах екологічно чистих зон. ВООЗ рекомендує щоденно вживати не менше 400 г овочів (додатково до картоплі) та фруктів, зображених у верхньому зеленому шарі харчової піраміди.

4. Підтримуйте масу тіла в рекомендованих межах (значення індексу маси тіла від 20 до 25 кг/м²) за допомогою нормокалорійної дієти і щоденних помірних фізичних навантажень. Індекс маси тіла визначається відношенням ваги людини в кілограмах до квадрату зросту в метрах:

Ідеальна маса тіла дорослої людини коливається в межах індексу маси тіла (ІМТ) від 20 до 25 кг/м²

Мал. 1. Карта індексу маси тіла

Майже у половини дорослого населення Європи визначається надлишкова маса тіла, тобто ІМТ перевищує 25. В Україні розповсюдженість надмірної маси тіла складає 29,7 % серед жінок і 14,8 % серед чоловіків. Надмірна вага та ожиріння (ІМТ більше 30) підвищують ризик виникнення неінсулінзалежного діабету, артеріальної гіпертензії, артриту, серцево- судинних і деяких онкологічних захворювань.

Рівень ризику залежить від розподілу жиру на тулубі людини (вимірюється окружність талії). Він більший у людей з ожирінням верхньої частини тулуба (форма яблука) і менший у людей з ожирінням нижньої частини (форма груші). У чоловіків ризик ожиріння значно зростає при окружності талії більше 95 см, у жінок – якщо окружність талії перевищує 80 см (мал. 2).

                                                 Мал. 2. Форма яблука або груші.

 

5. Контролюйте вживання жирів, питома вага яких не повинна перевищувати 30 % добової калорійності; заміняйте більшість насичених жирів ненасиченими рослинними оліями або м’якими маргаринами.  За рекомендаціями ВООЗ у здоровому раціоні харчування кількість жирів не повинна перевищувати 30% добової калорійності, в тому числі складова насичених жирів — 10%, поліненасичених — 7%, а мононенасичених — 13%. Насичені жири містяться, головним чином, в продуктах тваринного походження: в салі, м’ясі та м’ясопродуктах, молоці та молочних продуктах, рослинних маргаринах, що залишаються твердими при кімнатній температурі

Поліненасичені жири містяться в рослинах і жирній рибі. Деякі з них — незамінні для людини, тому що не синтезуються в організмі. Одна група цих жирів, омега-6, включає лінолеві та ліноленові жири, джерелом яких є м’які сорти маргаринів, кукурудзяна, соняшникова, соєва та хлопкова олії. Вони сприяють засвоєнню антиоксидантів та жиророзчинних вітамінів, знижують рівень холестерину ЛНЩ. Інша група поліненасичених жирних кислот, омега-3, міститься в жирній рибі (оселедець, скумбрія, форель та сардини). Наукові дані свідчать що, вживання жирної риби двічі на тиждень знижує ризик тромбоутворення, сприяє зменшенню рівнів холестерину ЛНЩ та тригліцеридів крові, високі концентрації яких підвищують ризик виникнення серцево-судинних захворювань. Мононенасичені жири містяться переважно в оливковій, рапсовій, арахісовій оліях та авокадо.

6.     Заміняйте жирне м’ясо та м’ясопродукти квасолею, бобами, рибою, птицею або нежирним м’ясом.

7.     Вживайте молоко і молочні продукти (кефір, кисле молоко, йогурт, сир) з низьким вмістом жиру і солі.

8.     Вибирайте продукти з низьким вмістом цукру, обмежуйте частоту вживання рафінованого цукру, солодких напоїв та солодощів. Рафінований цукор будь-якого типу (патока, фруктоза, концентрат фруктового соку, глюкоза, мед, лактоза, мальтоза, меляса, цукор-сирець, сахароза) не корисний для здорового харчування, оскільки є висококалорійним. Надмірне його вживання сприяє розвитку карієсу, причому, чим частіше людина вживає солодкі продукти або напої і чим довше вони залишаються у ротовій порожнині, тим вище ризик. За рекомендаціями ВООЗ і вітчизняними нормами фізіологічних потреб населення, в основних харчових речовинах та енергії, цукор повинен складати не більше 10% добової калорійності.

9.     Віддавайте перевагу продуктам з низьким вмістом солі, загальна кількість якої не повинна перевищувати однієї чайної ложки (6 г) на добу, включаючи сіль, що знаходиться в готових продуктах. В ендемічних зонах необхідно вживати йодовану сіль.

10.           Обмежуйте вживання алкоголю до 20 мл етанолу або еквівалентних алкогольних напоїв на добу.  Калорійність одного граму етанолу складає 27 ккал. Надмірне споживання алкогольних напоїв негативно впливає на стан головного мозку, печінки, серця, нервової системи, кишечника, підшлункової залози.

Жінкам рекомендовано вживати вдвічі менше алкогольних напоїв, ніж чоловікам. Вагітні жінки взагалі повинні утримуватися від них

Вміст етанолу в алкогольних напоях

11. Приготування їжі на пару, її варка, тушкування, випікання або обробка в мікрохвильовій печі допомагає зменшити кількість доданого жиру.

12.     Пропагуйте годування дітей перших 6 місяців життя виключно материнським молоком.

НОРМИ ФІЗІОЛОГІЧНИХ ПОТРЕБ НАСЕЛЕННЯ УКРАЇНИ В ОСНОВНИХ ХАРЧОВИХ РЕЧОВИНАХ ТА ЕНЕРГІЇ

1. Добова потреба дитячого населення в білках, жирах, вуглеводах та енергії

* Для дітей 0-12 місяців життя потреба наведена з розрахунку на 1 кілограм маси тіла.
** 0,7 — добова потреба в олії (з розрахунку на І кілограм маси тіла).

2. Добова потреба дитячого населення у мінеральних речовинах

3. Добова потреба дитячого населення у вітамінах

4. Добові енерговитрати дорослого населення без урахування фізичної активності (основний обмін)

Примітка. Для обчислення добових енерговитрат фізично активного дорослого населення необхідно величину основного обміну помножити на коефіцієнт фізичної активності.

Групи працездатного населення залежно від рівня фізичної активності

Добова потреба дорослого населення в білках, жирах, вуглеводах та енергії

Добова потреба населення віком 18-59 у мінеральних речовинах

Добова потреба населення віком 18-59 років у вітамінах

Норми фізіологічних потреб в основних харчових і мінеральних речовинах, вітамінах та енергії для осіб похилого віку

 

 

Вітаміни

 

 

МЕХАНІЗМИ ПЕРЕТВОРЕННЯ ПОЖИВНИХ РЕЧОВИН У ТРАВНОМУ ТРАКТІ

Перетравлення поживних речовин (білків, вуглеводів, ліпідів) — це процес гідролізу відповідних сполук у складі продуктів харчування, що відбувається в травному каналі і призводить до утворення простих біомолекул, які за рахунок дії спеціальних механізмів мембранного транспорту всмоктуються у кров.

Початкові процеси травлення відбуваються в ротовій порожнині за участю слини, яка є біологічною рідиною з рН 6,8, що на 99,5 % складається з води і містить різноманітні білки (ферменти, муцини, імуноглобуліни, лізоцим тощо) та неорга­нічні солі. Слина має змащувальну дію відносно сухих продуктів харчування, під її впливом полегшується процес жування та створюються умови для подаль­шого перетворення компонентів харчування під впливом специфічних ферментів.

До ферментів слини належать глікозидази, що каталізують певні процеси гідролізу вуглеводів — α-амілаза та мальтаза. Під дією цих ферментів можливе розщеплення крохмалю до високомолекулярних декстринів і мальтози до глюкози, але, оскільки час впливу слини на харчову грудку незначний, — відповідні продукти утворюються в порожнині рота лише в незначній кількості.

Основні процеси травлення поживних речовин їжі відбуваються в шлунку — розщеплення білків до пептидних молекул та в різних відділах тонкого кишеч­ника — розщеплення пептидів, вуглеводів, жирів (ліпідів). Шлунок виробляє власні протеолітичні ферменти (пепсиноген, ренін); кишечник (залози Брунера та Ліберкюна) синтезує деякі пептидази, дисахаридази, фосфоліпази та полінук-леотидази. Травлення в кишечнику неможливе без участі гідролітичних фермен­тів, які надходять сюди з підшлункової залози—протеаз (трипсину, хімотрипсину, еластази), карбоксипептидази, амілаз, ліпаз. У процесі травлення жирів беруть участь біохімічні компоненти жовчі, що синтезуються в гепатоцитах печінки.

Перетравлення білків

Біохімічні процеси перетравлення білків та пептидів, що надходять до організму людини з їжею, відбуваються в шлунку й тонкій кишці. Гідроліз цих компонентів відбувається під дією ферментів, які виробляються клітинами слизової оболонки травного каналу й екзокринної частини підшлункової залози. Протеази шлунка, кишечника та підшлункової залози гідролізують певні пептидні зв’язки в молекулах білків і пептидів їжі, і в результаті їх послідовної дії утворюється суміш вільних L-амінокислот та найпростіших пептидів, що транспортуються всередину ентероцитів і далі — в кров’яне русло.

 

Перетравлення білків в кишечнику

Частково перетравлена напіврідка маса поживних сполук, що утворюється в шлунку (хімус) періодично надходить через пілоричний клапан у дванадцятипалу кишку. В цю ж частину травного каналу надходять із підшлункової залози протео­літичні ферменти та пептидази, які діють на пептиди, що надходять зі шлунка. Ката­літична дія цих ферментів відбувається в слабколужному середовищі (рН 7,5-8,0), яке утворюється наявними в кишковому соку бікарбонатами NaHCO₃.

Більшість ферментів протеолітичної дії, що функціонують у тонкій кишці, синте­зуються в екзокринних клітинах підшлункової залози у вигляді проферментів, які активуються після їх надходження в дванадцятипалу кишку (трипсиноген, хімотрипсиноген, проеластаза, прокарбоксипептидази А і В).

Гідроліз білків та пептидів, що надходять із шлунка, відбувається як у порожнині тонкої кишки, так і на поверхні ентероцитів —пристінкове, або мембранне травлення.

Трипсин — протеолітичний фермент з м.м. 24,7 кД, що утворюється в порож­нині кишечника з неактивного проферменту трипсиногену під дією ентерокінази, яка відщеплює від молекули проферменту N-кінцевий гексапептид з утворенням каталітично активного трипсину:

ентерокіназа
трипсиноген ——- *- трипсин + гексапептид

Трипсин є ендопептидазою, яка найбільш активна відносно пептидних зв’язків, утворених основними амінокислотами аргініном та лізином.

Хімотрипсин — протеолітичний фермент (м.м. 29 кД), який утворюється з проферменту хімотрипсиногену за каталітичної дії трипсину, що відщеплює від молекули проферменту декілька інгібіторних пептидів:

трипсин
хімотрипсиноген  —- *• хімотрипсин + інгібіторні пептиди

Хімотрипсин є ендопептидазою, яка розщеплює до 50 % пептидних зв’язків в молекулах білків та пептидів їжі, в тому числі зв’язків, нечутливих до дії пепсину та трипсину.

Еластаза—ендопептидаза, що також має широку субстратну специфічність, розщеплюючи пептидні за’язки, що утворюються залишками амінокислот малого розміру — гліцину, аланіну, серину.

Утворені при дії зазначених вище ендопептидаз короткі пептиди підлягають дії екзопептидаз кишечника — карбоксипептидаз А і В, амінопептидаз та дипептидаз.

Карбоксипептидази— пептидази, що гідролізують пептидні зв’язки, утворені С-кінцевими амінокислотами: карбоксипептидаза А відщеплює від С-кінця амінокислоти з гідрофобними радикалами, а карбоксипептидаза В — С-кінцеві залишки лізину й аргініну.

Амінопептидази—ферменти ентероцитів, що відщеплюють від коротких пеп­тидів N-кінцеві амінокислотні залишки.

Дипептидази — пептидогідролази, що розщеплюють дипептиди до вільних амінокислот.

Послідовна дія всього набору шлункових, панкреатичних і кишечних пептидо-гідролаз забезпечує повне розщеплення білків та пептидів продуктів харчування до амінокислот. У кровотік слизовою оболонкою кишечника всмоктуються тільки вільні амінокислоти.

Перетравлення вуглеводів

Основні реакції розщеплення вуглеводів відбуваються в тонкому кишечнику за рахунок дії ферментів підшлункової залози, що потрапляють у порожнину два­надцятипалої кишки, і власних ферментів кишкового соку. Подібно до перетворення білків та пептидів, поряд з порожнинним травленням, у кишечнику відбувається пристінкове (на поверхні мембран ентероцитів) травлення вуглеводів.

Амілази, що діють у кишечнику — це ферменти α-амілаза (переважно) та β-амілаза, які синтезуються в підшлунковій залозі. Панкреатична α-амілаза — це ендоглікозидаза, подібна до ферменту слини, яка гідролізує крохмаль та глікоген з утворенням суміші розгалужених і нерозгалужених олігосахаридів і деякої кількості мальтози і мальтотріози. β-Амілаза—панкреатична екзоглікозидаза, яка відщеплює від нерозгалужених гомополісахаридних ланцюгів залишки мальтози. Гідроліз гомополісахиридів у точках розгалуження (1—*- 6) каталізується а(1α (1 6)-глікозидазою.

Дисахаридази та олігосахаридази—ферменти, що синтезуються в тонкій кишці і спричиняють розщеплення до моносахаридів відповідних цукрів, які утворюються як продукти дії амілаз або надходять до травного каналу в складі рослинних продуктів харчування:

мальтаза (α-глюкозидаза) — фермент, що гідролізує мальтозу та відщеплює термінальні глюкозні залишки з нередукуючих кінців α(1—*■ 4)-зв’язаних олігосахаридів; мальтаза та ізомальтаза ( α (1 6)-глікозидаза) завершують роз­щеплення гомополісахаридів, розпочате амілазами;

лактаза (β-галактозидаза)—фермент, що розщеплює лактозу (молочний цукор) до двох моносахаридів — галактози та глюкози; надзвичайно велике фізіологічне значення лактази в харчуванні дітей;

сахараза (β-фруктозидаза) — фермент кишечного соку, що гідролізує з утво­ренням глюкози і фруктози дисахарид сахарозу — основний компонент бурякового та тростинного цукру.

Внаслідок дії зазначених глікозидазних ферментів на рослинні та тваринні вуглеводи продуктів харчування утворюється суміш моносахаридів (в основ­ному глюкози, фруктози й галактози), які всмоктуються клітинами кишкового епітелію і поступають у кров. Глюкоза складає до 90 % усіх моносахаридів крові, решту становлять інші гексози та пентози, утворюючи в сумі загальний цукор крові (4,5-6,5 ммоль/л).

Недостатність дисахаридаз

Існує група спадкових ензимопатій, що пов’язані з недостатністю синтезу і виділення в кишковий сік ферментів, які гідролізують дисахариди. Ці ферментні дефекти проявляються порушеннями у перетравленні та всмоктуванні відповідних цукрів.

Недостатність лактази

Спадковий дефіцит ферменту призводить до неспроможності кишкового соку розщеплювати молочний цукор, і позначається як непереносимість лактози.

У відносно рідкісних випадках патологія (спадкова відсутність лактази) в умовах харчування материнським молоком клінічно проявляється вже в перші дні життя новонародженого. Проте, в більшості випадків ензимопатія зстрічається у вигляді низької активності лактази. Ця форма непереносимості лактози успад­ковується як автосомна рецесивна патологія і вперше проявляється в підлітковому періоді або у молодому віці. Розповсюдженість недостатності лактази широко варіює в різних расових групах, особливо часто зустрічаючись у жителів східних країн та кольорового населення Північної Америки. Так, зокрема частота патології у датчан становить 3 %, а в тайців — 97 %.

Недостатність сахарази звичайно виявляється разом із недостатністю ізомальтази у вигляді сполученого дефекту—непереносимості двох дисахари­дів. Ферментопатія проявляється після переводу новонароджених на мішане харчу­вання з додаванням фруктових соків та інших продуктів, що містять рослинні цукри.

 

Перетравлення ліпідів

Перетравлення ліпідів харчових продуктів здійснюється в дванадцятипалій кишці під впливом ферментів, що синтезуються в неактивній формі в екзокринних клітинах підшлункової залози, а саме —ліпази, фосфоліпази А2, холестеролестерази та власних ферментів кишечника.

1.   Гідроліз нейтральних жирів відбувається за рахунок дії ліпази підшлунко­вої залози. Панкреатична ліпаза специфічна до складноефірних зв’язків в поло­женнях 1 та 3 триацилгліцеролів, тому продуктами дії ферменту є вільні жирні кислоти та 2 моноацилгліцерол

Активне функціонування панкреатичної ліпази реалізується за умов оптимальної лужності (рН панкреатичного секрету = 7,5-8,0) та наявності амфіпатичних молекул жовчних кислот (головним чином — глікохолевої і таурохолевої), які необхідні для емульгування харчових жирів і утворення міцел триацилгліцеролів. Процес взаємодії ферментного білка ліпази з поверхнею розподілу фаз у системіжовчно-кисла сіль/триацилгліцерол потребує також наявності додаткового фактора — білка коліпази, який міститься в секреті підшлункової залози.

Крім емульгування харчових жирів, що є передумовою дії панкреатичної ліпази, жовчні кислоти беруть також участь у формуванні і всмоктуванні міцеляр­них структур (вільні жирні кислоти, моногліцериди), що формуються після гідро­лізу триацилгліцеролів

2.   Гідроліз фосфоліпідів (гліцерофосфоліпідів) каталізується фосфоліпазою А₂, яка синтезується в підшлунковій залозі у вигляді проферменту та перетворю­ється в активну форму шляхом триптичного гідролізу певних пептидних зв’язків у молекулі каталітично неактивного білка.

Панкреатична фосфоліпаза А2 гідролізує складноефірні зв’язки в положенні 2 фосфогліцеридів з утворенням лізофосфоліпідів. Інші фосфоліпази, що містяться в кишковому соку, розщеплюють гліцерофосфоліпіди до гліцерину, вищих жирних кислот, азотистих основ та фосфорної кислоти:

3.   Гідроліз ефірів холестерину відбувається під дією холестеролестерази (гідролази холестерилових ефірів) з утворенням холестеролу, який всмоктується ентероцитами у вільній формі.

У результаті розглянутих біохімічних процесів, що відбуваються з харчовими ліпідами в порожнині кишечника, утворюється складна суміш продуктів, основними компонентами якої є:

–  вільні вищі жирні кислоти (у вигляді Nа⁺ та К⁺-солей);

–  2-моноацилгліцероли;

–  вільний (неетерифікований) холестерин;

–  продукти гідролізу гліцерофосфоліпідів (гліцерин, аміноспирти, солі фосфор­ної кислоти);

–  триацилгліцероли, що містять залишки коротколанцюгових (переважно С₈-С₁₀) жирних кислот. Такі триацилгліцероли складають до 10 % від загальної кількості нейтральних жирів їжі; вони можуть всмоктуватися епітелієм слизової оболонки тонкої кишки в негідролізованій формі \і розщеплюються до гліцерину та жирних кислот всередині ентероцитів.

Всмоктування продуктів перетравлення ліпідів

Складна суміш продуктів гідролізу ліпідів, зазначена вище, утворює ліпідні міцели, які можуть абсорбуватися слизовою оболонкою кишечника, і практично всі жири харчових продуктів надходять до грудної лімфатичної протоки завдяки всмоктуванню цих міцел. Проникнення ліпідних міцел всередину ентероцитів відбувається шляхом піноцитозу або дифузії окремих ліпідних молекул через апікальну мембрану клітин.

Порушення процесів перетравлення ліпідів

Порушення гідролізу та всмоктування харчових ліпідів у кишечнику супрово­джуються розвитком стеатореї— наявності збільшеної кількості жирів у фекаль­них масах.

Розрізняють такі види порушень перетравлення ліпідів у кишечнику людини (А.Ш. Бышевский, О.А.Терсенов, 1994):

1)дефіцит панкреатичної ліпази, що спричинений захворюваннями підшлун­
кової залози — панкреатична стеаторея;

2)дефіцит жовчі в кишечнику, пов’язаний з захворюваннями печінки або жовч­
них шляхів — гепатогенна стеаторея;

3)пригнічення ферментних систем ліполізу та ресинтезу триацилгліцеролів у
кишечнику при його захворюваннях — ентерогенна стеаторея.

 

ФУНКЦІОНАЛЬНІ ТА СКРИНІНГОВІ ТЕСТИ В ГАСТРОЕНТЕРОЛОГІЇ

Використання необхідних для організму поживних речовин та перетворення їх на форму, доступну для засвоєння тканинами, здійснюється травною системою. Завдяки її діяльності їжа піддається перетравлюванню, тобто таким фізичним, фізико-хімічним та хімічним змінам, які забезпечують перетворення високомолекулярних сполук на низькомолекулярні, що всмоктуються в кров або лімфу. Ці процеси потребують тісної взаємодії ферментів, кофакторів та субстратів і підтримання оптимального рівня рН. Захворювання шлунка, підшлункової залози, печінки та кишечника можуть призвести до порушень травлення і засвоєння поживних речовин.

До складу системи травлення входять травний канал, підшлункова залоза та печінка.

Рис. Шлунково-кишковий тракт

 

ЗАХВОРЮВАННЯ ШЛУНКА І КИШЕЧНИКА

Обов ‘язкові  дослідження

1. Клінічний аналіз дуоденального вмісту.

2. Дослідження   випорожнень:    копроцитограма,   скрита   кров,   виявлення   яєць гельмінтів.

Додаткові дослідження

1.   Цитологічне дослідження промивних вод шлунка на атипові клітини.

2. Глюкоза крові.

3.   Альфа-амілаза крові.

4.   Трипсин і його інгібітори в крові.

5.   Ліпаза крові.

6.   Загальний білок крові і його фракції.

7.   Електроліти крові (калій, натрій, кальцій, хлор).

8.   Беззондові методи визначення секреторної діяльності шлунка   (десмоїдна проба, ацидотест, уропепсин і ін.).

9.   Дослідження випорожнень на дизбактеріоз.

ЗАХВОРЮВАННЯ ПІДШЛУНКОВОЇ ЗАЛОЗИ

Обов ‘язкові дослідження

1.   Альфа-амілаза крові.

2.   Альфа-амілаза сечі.

3.   Глюкоза крові.

4.   Копрограма.

5.   Білірубін крові та його фракції.

Додаткові дослідження

1.  Проба з подвійним навантаженням глюкозою.

2.Глікозильований гемоглобін.

3.   Загальний білок і його фракції.

4.   Ліпаза крові.

5.   Трипсин і його інгібітори в крові.

6.   Сечовина крові.

7.   Гамма-глутамілтрансфереза.

8.   Лужна фосфатаза.

9.   Лейцинамінопептидаза.

10.     Показники кислотно-основного стану.

 

СЕКРЕТИ ТРАВНИХ ЗАЛОЗ

 

 

Слина – суміш секретів трьох пар великих і багатьох малих слинних залоз. Щоденно продукується 0,5 – 2 л слини. Її рН коливається в межах 5,25 – 8. Швидкість секреції в стані спокою становить 0,01 – 18 мл/хв, а під час жування зростає до 200 мл/хв. У порожнині рота слина виконує травну функцію, а також захисну та трофічну для емалі зуба.

Склад слини змінюється під час деяких захворювань. При нефриті, ускладненому уремією, у слині збільшується кількість залишкового азоту; кількість азоту збільшується при виразковій хворобі шлунка та дванадцятипалої кишки. У хворих з цукровим діабетом, хронічним панкреатитом, при виразковій хворобі шлунка та дванадцятипалої кишки в слині збільшується амілолітична активність (табл. 1, 2).

 

Таблиця 1. Склад слини людини

 

 

ШЛУНКОВИЙ   ВМІСТ

 

При захворюваннях шлунка  обов’язковим є:  1) зондове дослідження шлункового вмісту з визначення об’єму шлункового соку;  2)  визначення дебіту гідрохлоридної кислоти в період базальної секреції і після стимуляції   ентеральними і парентеральними подразниками (використовується субмаксимальна і максимальна стимуляція шлункової секреції гістаміном і близьким до нього пентагастрином);  3) дослідження ферментопродукуючої функції шлунка.

Шлунковий сік – безбарвна, прозора, слабоопалесціювальна рідина з питомою густиною 1,002 – 1,007 г/см³ та сильнокислою реакцією (рН 1,5 – 2,5), до складу якої входить вода  (99 – 99,5%), ферменти (пепсин, гастриксин тощо), муцин, гідрохлоридна кислота  та інші речовини.

Надзвичайно важливе клінічне значення має вивчення кислотоутворювальної функції шлунка, яке складається з двох аспектів: а) визначення концентрації вільної  гідрохлоридної кислоти і загальної кислотності; б) отримання інформації про дебіт-годину гідрохлоридної кислоти.

Кисла  реакція шлункового соку зумовлена наявністю гідрохлоридної кислоти (НСl), кислореагуючих фосфатів, а при патологічних процесах – молочної кислоти і летких жирних кислот. Сукупність усіх кислореагуючих речовин шлункового соку називають загальною кислотністю.

Загальну кислотність шлункового соку чисельно виражають у мілілітрах 0,1 н. розчину натрію гідроксиду, необхідного для нейтралізації 100 мл шлункового соку в присутності індикатора фенолфталеїну (інтервал переходу рН 8,2 – 10).

Вільну гідрохлоридну кислоту  в шлунковому соку вимірюють у мілілітрах  0,1 н. розчину натрію гідроксиду, затраченого на нейтралізацію шлункового соку в присутності індикатора 2,4-диметиламіноазобензолу (рН переходу 2,9 – 4).

Дебіт гідрохлоридної кислоти – валова кількість виділеної шлунком гідрохлоридної кислоти за одиницю часу.

 

Таблиця 2. Показники кислотопродукуючої функції шлунка за базальних умов та при стимуляції секреції залоз

 

 

Підвищення вмісту гідрохлоридної кислоти та загальної кислотності (гіперхлоргідрія) спостерігають при виразковій хворобі шлунка, гіперацидному гастриті.

Зниження вмісту вільної гідрохлоридної кислоти та загальної кислотності (гіпохлоргідрія) спостерігають при гіпоацидному гастриті, раку шлунка.

Значне зниження загальної кислотності та повна відсутність гідрохлоридної кислоти (ахлоргідрія) вказують на рак шлунка, хронічний гастрит.

Відсутність гідрохлоридної кислоти та пепсину (ахілія) виявляють при злоякісній анемії, раку шлунка.

 

ФЕРМЕНТОУТВОРЮВАЛЬНА ФУНКЦІЯ ШЛУНКА

 

Вивчення показників ферментної активності шлункового соку має важливе діагностичне значення і дозволяє достовірно оцінити ефективність лікування. Протеолітична активність шлункового соку забезпечується в основному (до 95 % і вище) пепсином і гастриксином.

Пепсиногени продукуються в фундальному й антральному відділах шлунка, а також в проксимальному відділі дванадцятипалої кишки. За імунохімічними характеристиками їх поділяють на дві групи. Пепсиноген І  виявляють у всіх вищевказаних відділах, тоді  як пепсиноген ІІ не спостерігають у фундальному відділі шлунка. Пепсиногени, які продукуються головними клітинами шлунка, майже повністю надходять у його просвіт, де вони розщеплюються до пепсину. Приблизно 1% пепсиногену виділяється в кров. В сироватці крові виявляють обидва пепсиногени, а в нормальній сечі – тільки пепсиноген І (табл. 3).  Існує позитивна кореляція між рівнем сумарного сироваткового пепсиногену і шлунковою секрецією кислоти.

Таблиця 3. Вміст пепсиногену в сироватці крові та сечі

 

       

Підвищення рівня сироваткового пепсиногену І спостерігають при виразковій хворобі, гастродуоденіті, а також при сепсисі, інфаркті міокарда, шоці.

Зниження рівня сумарного сироваткового пепсиногену – після операцій на шлунку та при атрофічному гастриті.

Пепсин – фермент, який виробляється в клітинах слизової оболонки шлунка в неактивній формі у вигляді  пепсиногену, активується гідрохлоридною кислотою й аутокаталітично. Оптимум рН дії пепсину – 1,5 – 2,5; субстрати – нативні і денатуровані білки (табл. 4).

 

Таблиця 4. Активність пепсину у базальному шлунковому секреті та при стимуляції шлункових залоз

 

Відсутність пепсину і гідрохлоридної кислоти (ахілія) спостерігають при злоякісній анемії, раку шлунка.

Мікрофлора шлунка. За умов норми шлунок натще майже не містить бактеріальної флори. Не дивлячись на бактерицидну дію гідрохлоридної кислоти, у шлунку в невеликій кількості наявні ентерококи, молочнокислі бактерії, стрептококи, стафілококи, гриби, а кількість мікроорганізмів не перевищує 1000 мікробних тіл в 1 мл шлункового соку. Посилене розмноження мікрофлори відбувається у хворих з анацидним і гіпоанацидним гастритами після вживання препаратів, що гальмують виділення гідрохлоридної кислоти. Зменшення або повне зникнення бактерій спостерігають при гіперацидному гастриті. Мікробна флора шлунка змінюється при дуодено-гастральному рефлюксі та зниженні моторики тонкої кишки. Найбільший інтерес викликає спіралеподібний грамнегативний мікроорганізм Неlісоbасtеr руlоrі (Н. руlorі).

 Дослідження останніх років висвітлили механізм розвитку хронічних захворювань травного тракту при зараженні Н. руlоrі. Основною причиною є висока адгезивна спорідненість бактерій до мембран епітеліальних клітин слизової оболонки шлунка, яка створює умови для дії бактеріальних ферментів, що виділяються Н. руlоrі у великій кількості (уреаза, ліпаза, фосфоліпаза, протеаза і каталаза) і пошкоджують слизову оболонку. Серед існуючих методів діагностики Н. руlоrі поширені ті, які грунтуються на виявленні в біоптаті ферменту уреази. Н. руlоrі визначають при виразках дванадцятипалої кишки у 92 – 100% хворих, гастритах у близько 90%, виразці шлунка – 70 – 80%, раку шлунка – до 80%, диспепсії без виразок у 40 – 70% хворих.

Тести для визначення Н. руlоrі

 

 

Дуоденальний вміст

Дуоденальний вміст – це вміст просвіту дванадцятипалої кишки, суміш жовчі з панкреатичним, шлунковим і кишковим соками.

a-Амілаза – фермент, що гідролізує a-1,4-глюкозидні зв’язки вуглеводів (крохмаль, глікоген тощо). У людини a-амілаза секретується підшлунковою та слинними залозами. У здорових людей  вміст слинної і панкреатичної амілази в крові приблизно однаковий, у сечі вміст панкреатичної амілази вдвічі вищий, ніж амілази слинних залоз (табл. 5).

 

Таблиця 5. Активність ферменту a-амілази у біологічних субстратах

 

 

Підвищення  активності a-амілази має місце при гострому панкреатиті, кісті підшлункової залози, закупорці протоки підшлункової залози (пухлиною, камінням, спайками), гострому холециститі, діабетичному ацидозі, гострій алкогольній інтоксикації тощо.

Зниження рівня a-амілази спостерігають при гострому та хронічному гепатиті, цирозі, новоутвореннях печінки, недостатності підшлункової залози. Низькі концентрації a-амілази виявляють у дітей віком до 1 року.

Підвищення a-амілази в сечі відбувається паралельно до її підвищення в крові. Але після нападу панкреатиту показник амілази крові може досить швидко повернутись до норми, а в сечі цей показник може залишатися підвищеним до 7 днів.

Панкреатична ліпаза – фермент, що руйнує ефірні зв’язки триацилгліцеринів з вивільненням залишків гліцеролу і жирних кислот. Першим продуктом гідролізу є діацилгліцерини, які в процесі дальшого розщеплення перетворюються на β-моноацилгліцерини (ліпази, що діють переважно на β-моноацилгліцерини, знайдені в слизовій оболонці кишок). Ліпаза підшлункової залози практичнно не впливає на  β-моноацилгліцерини). Секретується в  підшлунковій залозі, у великій кількості  виявляють у дуоденальному вмісті. У сироватці крові активність ферменту низька.  Ліпаза – термолабільний фермент і затемператури 37^оС  частково ін активується

Норма в панкреатичному соці 50 – 1 500 МО, у сироватці крові – 0 – 470 нмоль/л .

Підвищення  активності панкреатичної ліпази  в  крові спостерігають  при гострому панкреатиті, затримці жовчі в печінці (внутрішньопечінковому холестазі), хронічному панкреатиті (обструктивному), недостатності  роботи нирок (коли рівень креатиніну в плазмі крові знижується до 0,264 ммоль/л, або 30 мг/л.

Зниження  показників активності ліпази  виявляють у хворих туберкульозом, сифілісом, раком, при різних інфекційних захворюваннях.

Трипсин і хімотрипсин – подібні за структурою та функцією ферменти, що каталізують розщеплення поліпептидних молекул у ділянці пептидних зв’язків: трипсин – у ділянці лізину та аргініну, хімотрипсин – карбоксильних груп тирозину та фенілаланіну, ендопептидази (табл. 6).

 

Таблиця 6. Активність ферментів трипсину та хімотрипсину

в біологічних субстратах

 

  

Підвищення  активності трипсину та хімотрипсину в сироватці крові спостерігають при гострому панкреатиті. Менш виражене підвищення активності ферменту – при хронічному панкреатиті.

Зниження  активності  трипсину і хімотрипсину  в крові виявляють при карциномі підшлункової залози, порушенні всмоктування в кишках.

Визначення фекального трипсину і хімотрипсину  є прямим методом кількісної оцінки панкреатичних ферментів. він може мати деяке значення як скринінг-тест при захворюваннях підшлункової залози. Визначення вмісту хімотрипсину в калі доцільно проводити при стеатореї та під час скринінгу кістозного фіброзу.

Багато метаболітів, що утворюються в підшлунковій залозі, або вивільняються в процесі обміну, порушують функціонування екзокринної частини залози і визначення вмісту деяких метаболітів може служити важливим  клінічним тестом.

КИШКОВИЙ СІК

При захворюваннях тонкої та товстої кишок обов’язковим   є  визначення активності ферментів  ентерокінази і  лужної фосфатази. Дослідження травних ферментів (ентерокінази і лужної фосфатази) в калі дітей має практичне значення для оцінки стану кишок на різних етапах запального процесу (особливо гострого).

Ентерокіназа каталізує процес перетворення трипсиногену панкреатичного соку на трипсин і є високоспецифічним ферментом (належить до мукопротеїдів). Виробляється ентерокіназа переважно в дванадцятипалій кишці та верхньому відділі тонкої кишки (табл. 7).

 

Таблиця 7. Активність ферменту ентерокінази в біологічних субстратах

 

 

Підвищення активності ентерокінази  в калі спостерігають при ентероколітах і гострих кишкових захворюваннях, що супроводжуються діареєю.

Зниження  активності ентерокінази в калі має місце при хронічних розладах харчування, парентеральній диспепсії, ексудативному діатезі тощо.

Лужна фосфатаза – металопротеїн, який гідролізує різні субстрати при оптимумі рН 10. Присутня практично в кожному органі людського організму, найвищу питому активність ферменту виявлено в епітелії тонкої кишки, гепатоцитах. Ізоферменти лужної фосфатази сироватки крові практично здорових людей походять в основному з печінки і кісткової тканини, хоча можлива присутність в ній ізоферментів, утворених у кишках, рідше в нирках і плаценті (табл. 40).

 

Таблиця 40. Активність ферменту лужної фосфатази

в біологічних субстратах

 

 

Підвищення активності лужної фосфатази в сироватці крові при захворюваннях печінки має диференційно-діагностичне значення. Найбільше підвищення активності (до 10 разів порівняно з нормою) спостерігають при обтураційній жовтяниці різного генезу, меншою мірою – при гепатитах, холангіті.

Зниження активності лужної фосфатази в крові з’являється при послабленні остеобластичних процесів (наприклад, при сповільненому рості у дітей), при гіпотиреозі, авітамінозі С (цинзі), старечому остеопорозі, квашіоркорі, ахондроплазії, кретинізмі,  хронічній мієлоїдній лейкемії  тощо.

Підвищення активності лужної фосфатази в калі спостерігають при ентероколітах, гострих кишкових захворюваннях, що супроводжуються діареєю.

Зниження активності лужної фосфатази в калі виявляють при хронічних розладах харчування, парентеральній диспепсії, ексудативному діатезі  тощо.

 

Порушення процесів травлення

Порушення процесів травлення і всмоктування може відбуватись, принаймні, з трьох причин:

а) у зв’язку з гальмуванням або відсутністю дії ферментів;

б) через запальні процеси шлунка й кишечнику;

в) з виникненням новоутворень тощо.

Основні процеси перетравлювання складних вуглеводів відбуваються в тонкому відділі кишечнику, де діють амілаза (на крохмаль і глікоген), мальтаза (на мальтозу), сахараза (на сахарозу) і лактаза (на лактозу). Під дією згаданих ферментів складні вуглеводи гідролізуються до глюкози, фруктози та галактози, які всмоктуються в кров, потрапляють у печінку й метаболізуються до глюкози. Тому процес перетравлювання вуглеводів можна відстежувати за вмістом глюкози в крові.

При запальних процесах органів травлення (гастрити, гастроентерити, ентерити) або підшлункової залози (панкреатити) порушуються процеси гідролізу полісахаридів внаслідок нестачі або порушення біосинтезу амілази й дисахараз. Це призводить до неповного розщеплення в кишечнику полісахаридів і дисахаридів. Негідролізовані дисахариди потрапляють у товстий кишечник, де зазнають впливу бактеріальної мікрофлори і зброджуються до молочної кислоти. У цих випадках реакція калу стає кислою. Сахароза, крім цього, здатна зв’язувати значну кількість води й утри­мувати її в кишечнику, посилюючи діарею. Зміни адсорбційних властивостей слизової оболонки тонкого кишечника, які виникають при його запаленнях, призводять до порушення всмоктування моносахаридів у кров. Усе це спричиняє розвиток гіпоглікемії та пов’язане з нею недостатнє забезпечення тканин організму глюкозою.

Порушення обміну білків спостерігається також на етапі їх гідролізу і всмоктування амінокислот. Відомо, що дія ферментів, які гідролізують білки, є кооперативною. Це означає, що кожний фермент руйнує пептидні зв’язки між певними амінокислотами поліпептидного ланцюга білка. Так, у шлунку пепсин гідролізує пептидні зв’язки, утворе­ні аміногрупами ароматичних амінокислот (фенілаланін, тирозин), а також лейцину і глутамінової кислоти. Унаслі­док цього утворюються поліпептиди, які мають у своєму складі від 4 до 8 залишків амінокислот. Подальший їх гідроліз здійснюється трипсином і хімотрипсином у тонкому кишечнику. Дія трипсину спрямована на пептидні зв’язки, утворені карбоксильними групами лужних амінокислот (аргінін, лізин) та амінорупами інших амінокислот. Хімотрипсин переважно гідролізує ті пептидні зв’язки, які утворені карбоксильними групами ароматичних амінокислот (тирозин, фенілаланін, триптофан) та аміногрупами інших амінокислот. У перетравлюванні білків у тонкому кишеч­нику активна роль належить і екзопептидазам (аміно- та карбоксипептидазам), і дипептидазам, які завершують гід­ролітичне розщеплення білків до амінокислот, розщеплюючи окремі дипептиди. Таким чином, білки розпадаються до амінокислот, які всмоктуються в кров.

Якщо дія пепсину гальмується (наприклад, при анацидному гастриті, коли зменшується рН), білки в шлунку не розщеплюються, а потрапляють у тонкий кишечник і там зазнають неповного гідролізу. Нерозщеплені фрагменти білкових молекул посилюють перистальтику кишечнику й спричиняють пронос.

Порушення процесів ферментативного гідролізу білків і всмоктування амінокислот у травному каналі призводять до посиленого їх перетворення гнильними мікроорганізма­ми в товстому кишечнику. У процесі гниття білків утворю­ються протеїногенні аміни (путресцин, кадаверин, тирамін, гістамін) та отруйні ароматичні сполуки (фенол, крезол, індол, скатол). У нормі цих сполук в організмі утворюється мало, і вони знешкоджуються в печінці. При надмірному їх утворенні розвивається загальне отруєння організму, що негативно впливає на обмінні процеси.

Порушення обміну ліпідів може спричинятися розладом процесів гідролізу та всмоктування їх у травному тракті. Однією з передумов нормального розщеплення ліпідів і всмоктування продуктів гідролізу є емульгування їх жовчними кислотами, які вкривають жирові краплі, зменшуючи їхній поверхневий натяг. Унаслідок цього великі краплі жиру розпадаються до найдрібніших краплинок. У такий спосіб поверхня контактування жиру з ліпазою значно збільшується. Оскільки ліпаза діє тільки на межі розподілу фаз вода — жир (ліпаза є білком, який розчиняється у воді, а жир у ній не розчиняється), гідроліз жирів буде ефективнішим, якщо шар емульсії буде тоншим. Жовчні кислоти виконують також інші функції. Зокрема, вони активізують ліпазу й утворюють розчинні комплекси із жирними кислотами, що забезпечує гідроліз жирів та всмоктування ви­щих жирних кислот. Захворювання підшлункової залози і тонкого кишечнику можуть спричинити недостатню кількість або зниження активності ліпази, а патологія печінки та жовчного міхура — недостатню кількість жовчних кислот.

При недостатній концентрації жовчних кислот і ліпази гідроліз та всмоктування жирів значно знижуються. При цьому кількість жиру в калі різко зростає (стеаторея). Стеаторея досить часто супроводжується сильною діареєю, а організм, крім поживних речовин, втрачає воду й електроліти.

Значення біохімічних аналізів для діагностики розладів шлунка неістотне. Біохімічні тести застосовують у тих випадках, коли секреція хлороводневої кислоти в шлунку або завелика, або недостатня. Надлишкова секреція шлункової кислоти є важливим фактором у патогенезі виразки дванадцятипалої кишки (але не шлунка). Визначення секреції кислоти шлунком тепер виконується рідко. Воно може бути корисним, коли треба виключити ахлоргідрію як причину гі-пергастриксинемії, якщо останню виявлено у хворих з виразкою дванадцятипалої кишки.

Підшлункова залоза — це залоза змішаної секреції. Вона є важливим ендокринним органом, який синтезує інсулін, глюкагон, панкреатичний поліпептид та інші гормони. Екзокринний секрет підшлункової залози — це лужний, збагачений бікарбонатом сік із вмістом різних ферментів, які необхідні для нормального травлення: проферментів протеаз (трипсину, хімотрипсину та карбоксипептидази), ліполітичного ферменту ліпази, коліпази та амілази.

До захворювань, які супроводжують порушення екзокринної функції підшлункової залози, відносять гострий та хронічний панкреатит, карциному підшлункової залози.

 

Рис. Нервові і гуморальні механізми регуляції секреції підшлункової залози.

Червоні стрілки – стимулювання, чорні – інгібування панкреатичної секреції.

 

Гострий панкреатит — це гостре запальне захворювання, в основі якого лежить набряк підшлункової залози, а при тяжких формах — її некроз, порушення структури. Вважається, що за структурою панкреатити бувають у 71 % алкогольні, у 24 % — ідіопатичні, у 5 % — спадкові (починаються з 2—3 років). Але це суперечливе питання. Німецькі дослідники, зокрема професор Ганс Ульріх Клер, вважають, що головною причиною панкреатиту є жовчнокам’яна хвороба.

Холестерол у жовчі накопичується, що призводить до преципітації його кристалів, захоплюванні їх глікопротеїнами слизової оболонки жовчного міхура. Сформовані глікокристали розміром 2—3 мм прямують у жовчний про тік, але в разі його звуження та частого формування стено­зу так само можливий розвиток екзогенної недостатності підшлункової залози. На думку професора Клера, 10—15 % людей страждають на панкреатит. Існує також зв’язок між панкреатитами й запальними захворюваннями печінки.

Обов’язковими дослідженнями при захворюваннях під­шлункової залози є: визначення активності α-амілази, ліпази, трипсину та його інгібіторів, АсАТ, ЛДГ₄, вмісту білірубіну, глюкози в крові та активності α -амілази в сечі.

Додаткові дослідження: загальний білок та його фрак­ції, подвійне навантаження глюкозою, С-реактивний білок, лужна фосфатаза, креатин сечі, електроліти К, Nа, Са, інсулін, глюкагон, секретин, активність ДНК-ази. Визначається також присутність білка та глюкози в сечі.

α -Амілаза секретується підшлунковою та слинними за­лозами, тому фермент складається з двох фракцій — панкреатичної та слинної. У сироватці крові вищою є актив­ність слинного ізоферменту, а в сечі — панкреатичного. Активність а-амілази в сироватці крові новонароджених дуже низька. Упродовж 2—3 років вона зростає до рівня, який характерний для дорослих. Від 50-річного віку активність а-амілази має тенденцію до підвищення, а після 80 років — до зниження, що потребує коригування за допомогою фармацевтичних препаратів. Встановлено, що визна­чення ізоферментів α – амілази (слинного та панкреатичного) є  більш інформативним тестом, ніж визначення загальної активності α -амілази. Співвідношення активності слинного та панкреатичного ізоферментів а-амілази в сечі здорової людини становить 1:2. Підвищення активності амілази в сироватці крові та сечі спостерігається при ушкодженнях слинних та підшлункової залоз. Значна або швидка гіперамілаземія та гіперамілазурія розвиваються при гострому паротиті й гострому панкреатиті. Меншою мірою зростання активності α -амілази реєструється при виразках шлунка, хімостазі, дистрофії печінки, гепатиті, жовчнокам’яній хворобі.

Підвищення активності панкреатичної ліпази в сироват­ці крові відзначається при панкреатитах будь-якого походження, особливо при гострому панкреатиті.

Гіперамілаземію викликають деякі гормони й ряд фармакологічних препаратів: адреналін, гістамін, секретин, фуросемід, саліцилати, антикоагулянти, морфін, пантопон, опій, кодеїн, тетрациклін, а також алкоголь. Це пояснюється впливом на відтік секрету із залози та стимуляцію його продукції. Введення кортизону або кортикостерону підвищує активність ферменту в декілька разів.

Панкреатична ліпаза секретується підшлунковою залозою і у великій кількості виявляється в дуоденальному вмісті. У сироватці крові активність ферменту низька. При гострому панкреатиті активність ліпази зростає в сотні разів і утримується на цьому рівні довше, ніж амілаза. У сечі активність ліпази відсутня.

Дуже важливим тестом для неінвазивної оцінки стану підшлункової залози є фекальний тест — визначення панкреатичної еластази. При панкреатитах її рівень зростає, а чутливість цього методу перевищує 90 %.

 

 

 

 

ПАТОБІОХІМІЯ ПЕЧІНКИ

ЗАХВОРЮВАННЯ ЖОВЧНИХ ШЛЯХІВ І ПЕЧІНКИ

                                                          Обов ‘язкові дослідження

1. Клінічне дослідження жовчі.

2.   Білірубін в крові та в сечі.

3.   Уробіліноген в сечі.

4.   Стеркобілін в калі (при макроскопічній ахолії).

5.   Тимолова проба.

6.   Протромбіновий час.

7.   Холестерин

8.   Амінотрансферази: АСТ, АЛТ.

9.   Загальний білок.

                                                              Додаткові дослідження

1. Альдолаза: загальна і печінкова.

2.  Лейцинамінопептидаза.

3.  Гама-глутамілтрансфераза.

4.  Сорбітолдегідрогеназа.

5.  Глутаматдегідрогеназа.

6.  Альфа-фетопротеін.

7.  Холінестераза.

8.  Лужна фосфатаза.

9.  α-амілаза.

10. Засів жовчі на живильні середовища.

Печінка — найбільший орган в організмі людини і тварин, у дорослої особи вона важить 1,3—1,8 кг. Клітини печінки займають центральне місце в реакціях проміжного метаболізму.

Основна функціонально-структурна одиниця печінки — печінкова часточка. Гепатоцити в ній досягають 80 % клітинного складу (приблизно 300 блн екземплярів). У гепатоциті відбувається проміжний обмін речовин, синтез жовчних кислот, знешкодження шкідливих речовин тощо, тобто забезпечується виконання основних біохімічних функцій, притаманних цьому органу. Між шарами гепатоцитів розташовані жовчні канальці. Жовчні канальці переходять у дрібні жовчні протоки й потім у головну жовчну протоку.

Крім гепатоцитів, печінка містіть ретикулоендотеліальні клітини. Вони представлені трьома типами:

1)    купферівськими клітинами. їхньою функцією є фагоцитоз еритроцитів, часток емульгованого жиру, барвників, колоїдальних часток, холестеролу;

2)  ендотеліальними клітинами, що оточують стінки синусоїдів. За певних умов вони можуть підключатися до процесів фагоцитозу шляхом перетворення на купферівські клітини;

3)    клітинами, які накопичують жир. Вони знаходяться в проміжках між гепатоцитами. їх відмінна особливість — наявність крапельок жиру в цитоплазмі.

Найважливішими функціями печінки є метаболічна, депонуюча, бар’єрна, екскреторна й гомеостатична.

 

Метаболічна функція. Продукти розщеплення живильних речовин надходять до печінки з травного тракту через ворітну вену. У печінці відбуваються складні процеси обмі­ну білків, амінокислот, ліпідів, вуглеводів, біологічно активних речовин (гормонів, біогенних амінів, вітамінів) та мікроелементів, регуляція водного обміну. Тут відбува­ється синтез ліпідів, фосфоліпідів, холестеролу, вуглеводів (синтез глюкози, наприклад,— переважно в цьому органі) та білків. У печінці відбувається також катаболізм багатьох органічних речовин, енергія цього процесу запасається у вигляді макроергічних молекул.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Депонуюча функція. Печінка є місцем депонування енергетичних резервів організму (вміст глікогену може досягати 20 % маси печінки) та сполук-попередників; тут також депонується багато мінеральних сполук, макроелементів, серед них залізо (майже 15 % усього заліза, яке є в організмі), мікроелементи, вітаміни А, D, К, В₁₂ та фолієва кислота.

Екскреторна функція. Зовнішньосекреторна функція печінки пов’язана з тим, що вона є травною залозою. У печінці відбувається синтез жовчних кислот та утворення жовчі. З печінки різні речовини ендо- та екзогенного походження або надходять у жовчні протоки й виводяться в складі жовчі (близько 40 сполук), або потрапляють у кров, а потім виводяться нирками. Деякі хімічні елементи, наприклад, плутоній, виводяться з організму тільки печінкою.

Жовч — це рідкий секрет клітин печінки, необхідний як для надходження в дванадцятипалу кишку поверхнево активних сполук (жовчних кислот, фосфоліпідів), що є учасниками перетравлення та всмоктування нейтральних жирів, так і для екскреції з організму кінцевих продуктів катаболізму, біомолекул і ксенобіотиків. За добу в дорослої людини утворюється 500—700 мл жовчі. У ній — 98 % води, 2 % сухого залишку. У міхуровій жовчі всіх компонентів у 5—10 разів більше, ніж у печінковій. Разом із жовчю з організму виводиться багато сполук, які утворюються в печінці або циркулюють в крові. Передусім це жовчні кислоти, а також холестерол, сечовина, сечова кислота, білки, ферменти, пігменти, муцин, мінеральні речовини, іони Nа⁺, К⁺, Са²⁺, СІ^–, НСlO₃.

Найважливіші органічні компоненти жовчі — жовчні кислоти. Вони синтезуються в печінці з холестеролу. Нині відомі близько 20 жовчних кислот. Основними серед них вважають холеву, дезоксихолеву та хенодезоксихолеву кислоти. Залежно від місця утворення їх поділять на первинні та вторинні. Первинні — холева та хенодезоксихолева — утворюються в печінці, вторинні — дезоксихолева та літохолева — синтезуються в кишках з участю ферментів бактеріальної мікрофлори і є похідними від первинних жовчних кислот.

Вміст основних біоорганічних сполук у печінковій та міхуровій жовчі, г/л

 

Утворення й виділення жовчі має життєво важливе значення для організму.

 

 

 

 

 

 

Детоксикаційна та бар’єрна функції. У печінці відбувається знешкодження (біохімічна трансформація) чужорідних і токсичних сполук, які потрапили з їжею або утворилися в кишечнику, а також токсичних сполук екзогенного походження й токсичних продуктів метаболізму:

·      знешкодження нормальних метаболітів (білірубіну та амоніаку);

·      інактивація гормонів;

·      знешкодження чужорідних сполук (ксенобіотиків);

·      знешкодження продуктів гниття амінокислот;

·      метаболізм лікарських речовин.

Детоксикація реалізується шляхом хімічної модифікації сполук, яка включає дві групи перетворень: 1) окиснення, відновлення або гідроліз з утворенням або звільненням груп -ОН, -СООН, –SН, –NН₂ та ін.; 2) приєднання до цих груп глюкуронової або сульфатної кислоти, гліцину, глутаміну або ацетильного залишку (кон’югація). Реакції першої групи забезпечуються гідроксилазами (монооксигеназами) мікросом. З реакцій кон’югації переважає приєднання глюкуронової кислоти. Процес каталізує глюкуронілтрансфераза — інтегральний білок ендоплазматичного ретикулуму; постачальником глюкуронату є УДФ-глюкуронат.

У реакціях кон’югації із сульфатною кислотою постачальником є 3-фосфоаденозин-5-фосфосульфат (ФАФС). Постачальник ацетилу в реакціях кон’югації — ацетил-КоА. Глутамін та гліцин утворюють кон’югати зі сполуками, активованими ацетил-КоА шляхом його заміщення. Усі розглянуті перетворення зводяться до підвищення гідрофільності знешкоджуваного продукту, що полегшує його виведення з організму.

 

 

Гомеостатична функція. Печінка виконує важливі функції підтримання постійного складу крові (гомеостазу), вона поглинає, трансформує та екскретує багато компонентів плазми крові.

Біохімічна трансформація. Стероїдні гормони та білірубін, а також лікарські сполуки, етанол та інші ксенобіотики потрапляють до печінки, де вони інактивуються і перетворюються на високополярні сполуки.

Печінка бере участь у метаболізмі майже всіх класів речовин.

МЕТАБОЛІЗМ ВУГЛЕВОДІВ

Відомо, що вуглеводи їжі, які потрапили в кишечник, перетравлюються там під дією амілолітичних ферментів до моносахаридів. Глюкоза, фруктоза й галактоза надходять у печінку з плазмою крові і перетворюються на глюкозо-6-фосфат, який є активованою формою глюкози. Напрям його використання залежить від активності ферментативних систем клітини: розпад за гліколітичним шляхом дає енергію, за пентозофосфатним шунтом — субстрати для анаболічних реакцій. З участю ферменту глюкозо-6-фосфатази утворюєть­ся вільна глюкоза, що надходить у кров. Глюкозо-6-фосфа-таза найбільш активна в печінці, клітинах епітелію ниркових канальців і тонкого кишечнику. Із глюкозо-6-фосфату синтезується резервний полісахарид глікоген. Надлишок глюкозо-6-фосфату, який не був використаний для утворення глюкози крові та глікогену печінки, розщеплюється шляхом гліколізу до піровиноградної кислоти й далі — до ацетил-КоА і СО₂, які необхідні для синтезу жирних кислот.

Печінка також забезпечує постійний рівень глюкози в крові. Якщо рівень глюкози знижується, то вона починає постачати глюкозу за рахунок мобілізації глікогену. Якщо запас глікогену вичерпується, глюкоза може синтезуватися в процесі глюконеогенезу з таких попередників, як лактат, піруват, гліцерин чи амінокислоти. Тільки в печінці відбувається перетворення галактози, фруктози та лактату на глюкозу.

Визначення вмісту глюкози в крові не має великого значення для діагностики патології печінки, тому що цей орган має великі функціональні резерви для підтримання рівня глюкози в крові. Існують так звані «печінкові проби», зокрема проби з навантаженням фруктозою, галактозою і лактозою. За їх допомогою з невеликим ступенем імовірністі можна судити про функціональний стан органу. Ці проби також недостатньо специфічні, але їх застосовують для діагностики гепатитів, пухлин печінки, прогресуючих цирозів. Підвищення рівнів глікозаміногліканів, сіаловмісних глікопротеїдів, вільного оксипроліну в крові та сечі (як показників активності сполучної тканини) супроводжує хронічні ушкодження печінки. Виявлення порушень у системі синтезу та розпаду колагену має значення в діагностуванні затяжного вірусного гепатиту і цирозу. Визначення кількості лактату й пірувату має значення для оцінки гіпоксичного стану, який супроводжує захворювання печінки. Ці показники зростають при гіпоксії

 

 

 

МЕТАБОЛІЗМ ЛІПІДІВ

У печінці зосереджені майже всі шляхи метаболізму ліпідів. Важливим біосинтетичним шляхом є утворення жирних кислот і жирів (ліпогенез). Жирні кислоти синтезуються в ній з ацетатних блоків, джерелом яких можуть бути глюкоза і амінокислоти, не використані для інших цілей. Водночас жирні кислоти надходять у печінку з крові. Тут жирні кислоти включаються до складу жирів, фосфоліпідів, які потрапляють у кров у формі ліпопротеїнів дуже низької густини (ЛПДНГ). У печінці може зберігатися тільки обмежена кількість жирів (менше 1 % маси органа), а їх надлишок виводиться в кров у складі ЛПДНГ. Швидкість секреції печінкою ЛПДНГ відповідна швидкості їх споживання периферійними тканинами. За добу печінка виділяє в кров близько 20—50 г жиру. Порушення виведення жирів із печінки в складі ліпопротеїнів є однією з причин жирового переродження печінки.

Для енергозабезпечення організму велике значення має здатність печінки перетворювати жирні кислоти в кетонові тіла, які потім знов повертаються в кров. Кетонові тіла в мозку та периферійних тканинах потрібні як джерела енергії, але печінка не використовує їх для власних потреб, як енергетичний матеріал.

У печінці відбувається синтез холестеролу з ацетатних блоків, синтезується близько 80 % холестеролу організму. Потім холестерол у складі ЛПДНГ транспортується кров’ю. Надлишок холестеролу перетворюється на жовчні кислоти або виводиться з організму із жовчю. Виведення жовчних кислот із жовчю — це основний шлях виведення холестеролу з організму. З холестеролу також синтезуються статеві гормони, гормони надниркової залози та деяка кількість вітаміну D.

Показники ліпідного обміну для оцінки стану печінки також мало інформативні. Рівень холестеролу в крові змінюється незакономірно. Зростання його вмісту може спостерігатися при обтураційній жовтяниці та холестазі, а зниження — при гемолітичній жовтяниці, гострому гепатиті, особливо тяжких формах, при гострій печінковій недостатності та цирозі. Зменшення вмісту ліпопротеїнів високої густини (ЛПВГ) спостерігається при гострих гепатитах, цирозах печінки та застійних жовтяницях. В останньому випадку воно настільки різке, що може спричинити повне зникнення ЛПВГ-фракції. Підвищення рівня ЛПВГ трап­ляється при хронічному гепатиті.

Збільшення рівнів ЛПДНГ та ЛПНГ характерне при ін-трагепатальному застої жовчі, механічній жовтяниці, гострих гепатитах. Визначення ЛПДНГ та ЛПНГ (проба Бурпітейна) має значення не лише при гіперліпідемічних станах, але і як функціональна печінкова проба. При зіставленні з тимоловою пробою цей показник особливо важливий, незважаючи на його неспецифічність. Тимолова проба  чутливіша до ушкоджень паренхіми печінки на початковій стадії, а проба Бурштейна — на кінцевій стадії гострого гепатиту. Особливе значен­ня має ліпопротеїнова проба для оцінки післягепатичних станів. У сполученні з тимоловою пробою вона має велике значення для диференціювання механічної жовтяниці та паренхіматозної. При паренхіматозній жовтяниці обидві проби позитивні (або тимолова проба позитивна, а проба на ліпопротеїни негативна), при механічній жовтяниці тимо­лова проба негативна (якщо немає вторинного гепатиту), а проба Бурштейна — різко позитивна.

Визначення вмісту загальних ліпідів, триацигліцеролів, фосфоліпідів дає мало інформації.

 

 

 

 

 

 

 

 

МЕТАБОЛІЗМ АМІНОКИСЛОТ ТА БІЛКІВ

У клітинах печінки на відміну від інших органів є повний спектр ферментів — учасників амінокислотного обміну. Рівень амінокислот у плазмі крові регулюється печінкою. Надлишок амінокислот розщеплюється, амоніак зв’язується в циклі сечовини, сечовина переноситься до нирок. Фермент аргіназа, який каталізує заключну реакцію циклу утворен­ня сечовини, знаходиться тільки в цитоплазмі гепатоцитів. Амінокислоти включаються в проміжний метаболізм як основа для синтезу глюкози (глюконеогенез) або як джерело енергії. Крім цього, у печінці відбуваються синтез та розщеплення багатьох білків плазми. Печінка — єдине місце, де відбувається синтез альбумінів, фібриногену, протромбіну, а-глобулінів, більшої частини (β-глобулінів, гепарину та ферментів. Тільки γ-глобуліни продукуються не гепатоцитами, а системою макрофагів (клітини Купфера). Але більшість γ -глобулінів утворюється в клітинах імунної системи. У печінці утворюються комплекси білків з ліпідами та вуглеводами. У ній також синтезується холін — структурний компонент фосфоліпідів, один з ланцюгів, який зв’язує обмін білків та ліпідів; завершується синтез креатину — амінокислоти, яка забезпечує енергією процес скорочення м’язів. Білки печінки відновлюються упродовж 7 діб, а у всьому організмі — 17 діб, що демонструє активність метаболізму в гепатоцитах.

При захворюваннях печінки констатують багато пору­шень у вмісті та складі білків сироватки крові. Визначення загального білка не дуже інформативне.

Розрізняють кілька видів протеїнограм, що характерні для різних печінкових захворювань.

1.  Протеїнограма притаманна гепатитам і наслідкам токсичного ушкодження печінки. Це помірне зменшення вмісту альбумінів (через зниження протеосинтетичної функ­ції гепатоцитів), збільшення рівня γ -глобулінів (завдяки «подразненню» системи фагоцитуючих мононуклеарів та посиленому продукуванню ІgG, ІgА, ІgМ) і збільшення вмісту β-глобулінів.

2. Протеїнограма притаманна цирозам печінки. Відрізняється значним зниженням вмісту альбумінів, альфа-2 глобулінів (через глибокі дистрофічні зміни гепатоцитів, які при­зводять до порушення біосинтезу білків цієї фракції) при значному підвищенні (почасти компенсаторному) рівня γ-глобулінової фракції (за рахунок ІgF та ІgG). Пляма γ -глобулінів, яка є на матеріалі носія — хроматографічному папері тощо,— нерідко зливається зі смужкою (β -глобулінів, особливо при атрофічному цирозі; рівень а₁-глобулінів звичайно не змінюється.

3. Протеїнограма характерна для обтураційної жовтяниці. Показує зменшення рівня альбумінів та помірне збільшення вмісту α₂-, (β – й γ -глобулінів, коли жовтяниця вини­кає через наявність каменя в жовчній протоці, закупорення його раковою пухлиною, злоякісним новоутворенням у го­ловці підшлункової залози (що створює механічну перешкоду відтокові жовчі при синдромі холестазу).

Досить інформативними є осадові проби (проби колоїдо-стійкості): проба, або стрічка Вельтмана, тимолова та цинк-сульфатна проби.

Зсув стрічки Вельтмана вправо спостерігається при вірусному гепатиті, цирозі, гострій атрофії печінки, а вліво — при гострому запаленні, ревматоїдному артриті, зло­якісних новоутвореннях. Тимолова проба привертає увагу як один з надійних тестів для оцінки функціонального стану печінки. Завдяки їй удається діагностувати «синдром запалення», який супроводжує багато уражень паренхіми печінки. Вона позитивна в 90—100 % випадків токсичного, інфекційного гепатиту, що дуже важливо ще в переджовтяничній стадії захворювання та безжовтяничній його формі. При механічній (обтураційній, застійній, холестатичній) жовтяниці ця проба негативна (близько 75 %). На цьому базується використання тесту для диференційної діагностики жовтяниць. Важливо зазначити, що у хворих, які перенесли інфекційний гепатит, показники тимолової проби залишаються підвищеними протягом 6 місяців. Клініко-діагностичне значення цинк-сульфатної проби загалом співпадає з характеристикою тимолової проби.

Сечовина визначається для виявлення дуже високого ступеня ураження печінки, коли концентрація цього метаболіту знижується. Визначення амоніаку також має значення лише при тяжких ураженнях паренхіми печінки.

МЕТАБОЛІЗМ ПІГМЕНТІВ

Білірубін — важливий пігмент організму — утворюється з гемоглобіну. Утворення білірубіну, виділення та кон’югація його з глюкуроновою кислотою є специфічними функціями печінки. Утворення білірубіну відбувається як у печінці, так і поза нею, у клітинах ретикулоендотеліальної системи. Спочатку утворюється так званий вільний білірубін, що погано розчиняється у воді та циркулює в комплек­сі з білками. Тому він не дає прямої реакції Ван-ден-Берга з реактивом Ерліха. Для визначення вільного білірубіну сироватку спочатку треба обробити кофеїновим реактивом або спиртом (тому виникла назва «непрямий» білірубін). Вільний білірубін не проходить крізь нирковий фільтр. Ця сполука дуже токсична, особливо для мозку. Печінка — центральний орган, який її знешкоджує. Детоксикація вільного білірубіну здійснюється в клітинах печінки шляхом кон’югації з глюкуроновою кислотою та утворенням білірубінглюкуроніду. У нормі вільний білірубін із печінкових капілярів легко проникає в гепатоцити, де з участю ферменту глюкуронілтрансферази при взаємодії з активованою глюкуроновою кислотою (УДФГК) перетворюється на білірубін-глюкуроніди. Глюкуронід білірубіну (зв’язаний білірубін) добре розчиняється у воді, нетоксичний, виділяється з жовчю в кишечник. З реактивом Ерліха він дає пряму реакцію без попередньої обробки кофеїновим реактивом або спир­том і називається «прямим» білірубіном.

У крові визначається передусім «непрямий» (вільний) білірубін (75 % загального білірубіну). Загальний вміст білірубіну коливається від 8,55 до 20 мкмоль/л; вміст «непрямого» білірубіну сягає 17 мкмоль/л, «прямого» (білірубінглюкуроніду) — 2,5 мкмоль/л.

Рис. Загальна схема метаболізму білірубіну в організмі.

 

У складі жовчі білірубін (переважно у вигляді глюкуронідів) потрапляє до кишечнику, де відновлюється до стеркобіліногену, частина якого в товстому кишечнику перетворюється на стеркобілін — пігмент калу. За добу з організму виводиться 50—300 мг стеркобіліну.

Значна частина стеркобіліну з кишечнику всмоктується в кров і потрапляє в нирки, де перетворюється на інший пігмент — уробіліноген. З останнього утворюється уробілін — пігмент сечі. За добу з організму виводиться із сечею майже 4 мг уробіліну. Деякі дослідники вважають, що в сечу потрапляє стеркобіліноген. Виходить, що метаболізм піг­ментів крові, жовчі, сечі та калу взаємозв’язаний.

У здорової людини безупинно працює система перетворення «непрямого» білірубіну на «прямий», що потрапляє в жовч. Як результат — «прямий» білірубін практично не визначається в межах чутливості методу, а вміст «непрямого» білірубіну не перевищує нормальної величини.

Патологія пігментного обміну, яка безпосередньо пов’язана з порушеннями функцій печінкових клітин, може бути обумовлена трьома причинами: 1) порушенням надходження «вільного» білірубіну з кровоносних капілярів до гепатоцитів; 2) порушенням утворення білірубінглюкуроніду з «вільного» білірубіну (порушення кон’югації внаслідок зниження активності глюкуронілтрансферази); 3) порушення екскреції «прямого» білірубіну (глюкуронідів білірубіну) з гепатоцитів у жовчні капіляри.

Якщо жовчних пігментів надміру в крові та інших рідинах організму внаслідок їх надлишкового утворення чи недостатього виведення з організму, вони інтенсивно забарвлю­ють шкіру. Такий стан називається жовтяницею.

Жовтяниця — то не окрема хвороба, а синдром різних патологічних станів, здебільшого печінки. Жовтяниця з’являється, коли концентрація білірубіну в крові сягає 35— 50 мкмоль/л і вище (за різними джерелами). Якщо вміст білірубіну перевищує 340 мкмоль/л, надходження його до головного мозку може спричинити значне ураження (білірубінову енцефалопатію), що проявляється неадекватною поведінкою, поступовою втратою свідомості, явищами гострої інтоксикації; — це так звана печінкова кома.

Визначення концентрації жовчних пігментів у крові й сечі має важливе значення для диференційної діагностики жовтяниць різного походження. Розрізняють такі форми жовтяниць:

1.  Гемолітична жовтяниця, або посилений розпад еритроцитів (гемоліз). При гемолізі утворюється й потрапляє до печінкових клітин багато «непрямого», вільного білірубіну, який не встигає повністю перетворитися на «прямий» (глюкуроніди білірубіну). Надлишок білірубіну залишається в крові, гіпербілірубінемія розвивається за рахунок «непрямого» (вільного) білірубіну. У сечі білірубін відсутній, але різко зростає уробілін. У калі зростає вміст стеркобіліну.

Рис. Загальна схема порушень метаболізму білірубіну при гемолітичній жовтяниці

2.      Паренхіматозна (печінково-клітинна) жовтяниця
розвивається при ушкодженні гепатоцитів (вірусна та інші форми гепатитів, цирози). При ушкодженні клітин печінки активність глюкуронілтрансферази знижена і «непрямий» білірубін не встигає повністю перетворитися на «прямий», тому що порушується кон’югація білірубіну з глюкуроновою кислотою. Унаслідок підвищеної проникності плазматичних мембран у кров потрапляють «прямий» та «непрямий» білірубін, тому розвивається змішана гіпербілірубінемія. У сечі відзначається у великій кількості білірубін, уробілін у тяжких випадках відсутній. Вміст стеркобіліну в калі різко зменшується, і він знебарвлюється.

Загальна схема порушень метаболізму білірубіну при паренхіматозній жовтяниці

3.      Механічна жовтяниця (підпечінкова) розвивається в результаті застою жовчі, коли відбувається розтяг жовч­них капілярів і зростає їх проникність. «Прямий» біліру­бін, який не має відтоку в жовч, потрапляє в кров, гіпербі­лірубінемія розвивається за рахунок саме глюкуронидівбілірубіну. У тяжких випадках унаслідок переповнення ге­патоцитів білірубіном, кон’югація його з глюкуроновою кислотою може порушуватися, у крові з’являється і «віль­ний» білірубін. Падає вміст стеркобіліну в калі, він знебарв­люється (ахолія).

Рис. Загальна схема порушень метаболізму білірубіну примеханічній жовтяниці.

 

 

Клініко-біохімічна характеристика жовтяниць

 

ПОРУШЕННЯ ПРОЦЕСУ ЖОВЧОУТВОРЕННЯ ТА ЖОВЧНОКАМ’ЯНА ХВОРОБА

Жовчні кислоти забезпечують колоїдну стабільність холестеролу в жовчі. Секреція жовчі та її фізико-хімічні вла­стивості часто порушуються через патологічні зсуви в гор­мональній регуляції холестероло-фосфоліпідного механізму. Як відомо, холестерол виділяється в жовч разом із жовчни­ми кислотами, жовчними пігментами та фосфоліпідами у вигляді макромолекулярного комплексу, або жовчної мі­цели. Співвідношення цих чотирьох компонентів міцели в нормі досить стале і забезпечує розчинність важкорозчин­них компонентів. Порушення балансу концентрації компо­нентів у міцелі призводить до зниження колоїдної стабіль­ності жовчі та формування каменів, які складаються на 80 % з холестеролу і на 20 % з білірубінату кальцію. Запальні й дистрофічні зміни паренхіми печінки при багатьох гострих та хронічних захворюваннях також можуть спричиня­ти значні порушення секреції жовчі, що посилюються ура­женням дрібних жовчних ходів, холестазом і утворенням жовчних тромбів. Якщо формування каменів обумовлене холестазом, вони містять 90—95 % холестеролу, а якщо вони утворюються внаслідок інфекції, то переважно скла­даються з білібірунату кальцію. Панує думка, що при киш­кових інфекціях активізується (β-глюкуронідаза мікрофло­ри, яка розщеплює білірубін-глюкуронідний комплекс, унаслідок чого відновлюється «вільний» білірубін, який стає основою утворення каменів у вигляді білірубінату кальцію.

При розвитку холестазу, закупорюванні та ураженні позапечінкових жовчних протоків у сироватці крові зрос­тає активність лужної фосфатази (ЛФ), 5-нуклеотидази, а внутрішньопечінкових —γ-глутамілтрансферази (ГГТ).

У клінічній біохімії печінковий ізофермент ЛФ є показо­вим для діагностики холестазу. Це пов’язано з підвищеним синтезом ЛФ клітинами жовчних проток і порушенням ви­ділення ензиму в жовч. Особливо високою стає гіперферментемія при розвитку патологічного процесу і стазу жовчі в позапечінкових жовчних протоках. При такій патології активність ензиму в сироватці крові зростає в десятки разів, а при ушкодженні внутрішньопечінкових жовчних шляхів та інтрагепатитному холестазі активність ЛФ у крові зрос­тає лише в 2—3 рази. ГГТ має найвищу активність у клі­тинах, які формують жовчні протоки. Гіперферментемія є раннім надійним тестом інтрагепатитного стазу жовчі, ушкодження канікулярних мембран гепатоцитів навколо біліарного полюса та епітеліальних клітин, які вистилають просвіти жовчних проток.

Отже, ГГТ є найчутливішим тестом порушення жовчови­ділення в печінці, який не лише діагностує, а й попереджає про початок ураження, прогнозує його глибину. Отже, якщо розвивається механічна жовтяниця, то розглянутий ком­плекс ферментів може давати більшу інформацію про пато­логічний процес, ніж кон’югований білірубін, оскільки пер­ший вказує на локалізацію ураження.

ФЕРМЕНТИ ПЕЧІНКИ ТА ЇХ РОЛЬ У ДІАГНОСТИЦІ ЗАХВОРЮВАНЬ

У цитоплазмі та органелах печінкових клітин знаходить­ся понад тисячу різних ферментів. Розміщення їх у субклі­тинних утвореннях допомагає визначити ступінь деструкції органа без застосування морфологічних досліджень тканин. Так, у цитоплазмі паренхіматозних клітин (гепатоцитів) локалізується аланінамінотрансфераза (АлАТ), в мітохондріях — сукцинатдегідрогеназа (СДГ), ізофермент аспартат-амінотрансферази (АсАТ), у рибосомах — холінестераза. Ви­значення активності ферментів у сироватці (плазмі) крові набуває дедалі більшого значення при патології печінки ще й тому, що зміна їх активності, частіше у вигляді гіперферментемії, настає швидше за інші лабораторні показники (бі­лірубіну, альбуміну, колоїдо-осадових проб).

Тому передумовою своєчасного та успішного лікування і профілактики хвороб печінки є рання ензимодіагностика. Вихід (елімінація) ферментів із печінки в кров є ознакою цитолізу — руйнування клітин або порушення проникності їхніх мембран.

При гострих запальних процесах у печінці активність ферментів швидко зростає, а при переході в хронічну ста­дію підвищення дещо уповільнюється, однак до фізіологіч­них меж не повертається.

З гепатоспецифічних (органоспецифічних) ферментів для діагностики хвороб печінки в сироватці крові визнача­ють активність СДГ, аргінази, орнітинкарбамоїлтрансферази (ОКТ), печінкового ізоферменту ЛДГ (ЛДГ₅).

До відносно специфічних для печінки ферментів відно­сять глутаматдегідрогеназу (ГЛДГ), малатдегідрогеназу (МДГ), ізоцитратдегідрогеназу (ЩДГ), лейцинамінопептидазу (ЛАП), урокініназу та ін. Окрім клітин печінки вони можуть локалізуватися в іншому органі.

У печінці знаходиться велика кількість неспецифічних ферментів (АсАТ, АлАТ, альдолаза, ЛДГ, холінестераза та ін.), які можна виявити також у клітинах інших тканин організму. Тому зважати на них у діагностиці хвороб пе­чінки слід одночасно із гепатоспецифічними ферментами чи іншими показниками, при цьому треба обов’язково вра­ховувати симптоми, отримані при клінічному обстеженні хворого.

Серед неспецифічних ензимів привертають найбільшу увагу і мають найважливіше значення для лабораторної ді­агностики хвороб печінки АсАТ і АлАТ, а для діагностики холестазу — ЛФ, тому їх часто, як і специфічні та відносно специфічні, називають індикаторними.

Трансамінази взагалі є досить чутливими та інформа­тивними показниками ураження печінки. Найвища ефек­тивність трансаміназ у крові спостерігається при розвитку некрозу печінки й гострому паренхіматозному гепатиті, дещо нижча — при хронічному гепатиті та дистрофії. Зростання активності АсАТ і АлАТ у сироватці крові починаться за З—8 днів до появи клінічних ознак захворювання і досягає максимуму в перші дні патологічного процесу.

У діагностиці захворювань печінки запропоновано ви­значати коефіцієнт Де Рітіса, що показує співвідношення активності АсАТ до АлАТ (у нормі коефіцієнт Де Рітіса дорівнює 1,33). Зростання коефіцієнта свідчить про тяжкі ураження гепатоцитів, оскільки це є ознакою підвищення активності мітохондріальної фракції АсАТ.

Глутаматдегідрогеназа (ГЛДГ) локалізується звичай­но в мітохондріях клітин печінки. Активність ферменту в сироватці крові незначна. Зростання активності ГЛДГ у крові свідчить про порушення структури та лізис мітохондрій гепатоцитів. Гіперферментемія може спостерігатися та­кож при гострому закупоренні загальної жовчної протоки, коли виникає жовчна гіпертензія.

Холінестераза синтезується на рибосомах ендоплазма­тичної сітки гепатоцитів і виділяється з печінки в плазму крові для участі в метаболічних реакціях. На відміну від багатьох інших ферментів діагностичне значення має не підвищення, а зниження активності цього ферменту. Зни­ження активності холінестерази в сироватці крові відбува­ється при тяжких захворюваннях печінки (зокрема цирозі та некрозі), отруєнні фосфорорганічними сполуками (інсек­тицидами). Гіперхолінестераземія трапляється при патоло­гічних станах, що характеризуються посиленим синтезом дрібнодисперсних глобулінів через подразнення клітин пе­чінки ендо- чи екзотоксинами.

Незначне зростання активності індикаторних цитолітичних ензимів або відсутність гіперферментемії разом із гли­боким порушенням функцій печінки є наслідком заміни па­ренхіматозних клітин сполучною тканиною, що вказує на цироз аж до несприятливого прогнозу. Такі зміни показни­ків можуть спостерігатися при обширному некрозі печінки, оскільки відмерлі клітини не продукують ферментів.

Нормативні показники ферментів у сироватці крові, що змінюють свою активність при захворюваннях печінки

 

 

 

Підвищення активності орнітинкарбамоїлтрансферази спостерігають при інфекційному гепатиті, цирозі, обструктивній жовтяниці, холестазі і раку печінки.

Підвищення активності  пролінгідроксилази має місце при алкогольниму  гепатиті. Визначення активності ферменту може служити маркером цирозу печінки.

Підвищення активності глутаматдегідрогенази спостерігають у хворих з алкогольним гепатитом: активність ферменту перевищує норму в 2,5 разу норма – 0 – 4 U/л. Глутаматдегідрогеназа відрізняєтся від інших печінкових ферментів своєю локалізацією – виключно в мітохондріях переважно центральної частини печінки, де алкогольне пошкодження тканини найвираженіше.

Підвищення активності УДФ-глюкуронілтрансферази – при  холестазі, після вживання деяких лікарських засобів.

Зниження активності УДФ-глюкуронілтрансферази виявляють при хворобі Жільбера.

 

СИНДРОМНА КЛАСИФІКАЦІЯ ФУНКЦІОНАЛЬНИХ ПРОБ

1. Індикатори цитолізу: підвищення активності аланінамінотрансферази, аспартатамінотрансферази, γ-глутаміл-транспептидази, глутаматдегідрогенази, сорбітолдегідроге-нази, ізоферментів лактатдегідрогенази (ЛДГ₄ та ЛДГ₅).

2.  Індикатори гепато-депресивного синдрому:

—  бромсульфалеїнова проба. Це проба на поглинально-видільну функцію печінки. Внутрішньовенно вводиться бромсулфалеїн, який швидко поглинається печінкою і по­тім поступово виділяється в жовч. У нормі дуже невелика кількість барвника (не більше 10 %) виділяється через нир­ки із сечею. При порушеннях поглинання фарби печінкою
кількість її в сечі різко зростає;

—  проба на знешкоджувальну функцію (кофеїнова про­ба). Кофеїн вводять у кров і через певний час визначають кліренс кофеїну. Зниження кліренсу кофеїну свідчить про пригнічення біотрансформаційної функції печінки;

—  з біохімічних показників: загальний білок та його фракції; активність холестеролестерази, антитрипсину; вміст церулоплазміну, холестеролу, фібриногену, протромбіновий індекс, фібринолітична активність.

3. Індикатори мезенхімально-запального синдрому:
γ-глобуліни сироватки крові, осадові проби, оксипролін (білок вільний та зв’язаний).

4.      Індикатори холестазу: підвищення активності луж­ної фосфатази, 5-нуклеотидази, γ -глутамілтранспептидази, вільні та кон’юговані жовчні кислоти, холестерол, (β-ліпопротеїни, загальний та зв’язаний білірубін, білірубін сечі та калу.

5.      Індикатори шунтування печінки: амоніак, феноли, амінокислоти (тирозин, фенілаланін, триптофан, метіонін), жирні кислоти з коротким ланцюгом.

6.      Індикатори регенерації та пухлинного росту: α-фетопротеїн сироватки крові.

АЛГОРИТМ ДОСЛІДЖЕНЬ ФУНКЦІЇ ПЕЧІНКИ

Діагностика захворювань печінки в клінічній практиці здійснюється на комплексній основі, яка складається із за­гальноклінічних, функціональних та інструментальних ме­тодів дослідження.

Діагностичний процес при захворюваннях печінки мож­на умовно поділити на три етапи:

Перший етап — встановлення факту ушкодження пе­чінки. Лабораторні методи, які застосовують на першому етапі діагностики, відіграють роль відсіваючих факторів. Вони включають біохімічні та інструментальні методи до­слідження.

Загальноприйнятий мінімум біохімічних показників пе­редбачає визнання таких параметрів: білірубін сироватки крові, аланін- та аспартатамінотрансферази, лужна фосфа­таза, загальний білок та його фракції, тимолова проба, хо­лестерол, протромбіновий час, білірубін та уробілін сечі. Програма-мінімум має бути розширена, якщо результати перелічених тестів нормальні або ненадійні.

На другому етапі діагностики головним завданням є уточнення характеру осередкового або дифузного ушко­дження печінки, тобто постановка діагнозу. Методи, які за­стосовують на цьому етапі, називаються селективними. Вони передбачають як біохімічні, так і інструментальні до­слідження. При наявності гіпербілірубінемії необхідно на­самперед провести диференційну діагностику жовтяниць, встановити тим самим генезис жовтяниці в даному конкре­тному випадку, особливо при неясній симптоматиці.

Третім етапом діагностики є деталізація діагнозу, тобто уточнення активності процесу, стадії захворювання, наявності ускладнень. Оцінюють характер та глибину порушень функцій печінки,  ступінь печінково-клітинної недостатності, поширеність процесу, ступінь холестазу з використанням синдромної моделі біохімічних зсувів.

 

Біохімічні констеляції в діагностиці захворювань шлунково-кишкового тракту й печінки