La participation du foie au maintien de la concentration de glucose dans le sang est déterminée par le fait que la glycogénèse, la glycogénolyse, la glycolyse et la gluconéogenèse y ont lieu. Ces processus sont régulés par de nombreuses hormones, notamment l'insuline, le glucagon, l'hormone de croissance, les glucocorticoïdes et les catécholamines. Le glucose qui pénètre dans le sang est rapidement absorbé par le foie. On pense que cela est dû à la sensibilité extrêmement élevée des hépatocytes à l'insuline (bien qu'il existe des preuves permettant de mettre en doute l'importance de ce mécanisme). À jeun, les niveaux d'insuline diminuent et les niveaux de glucagon et de cortisol augmentent. En réponse à cela, la glycogénolyse et la gluconéogenèse sont améliorées dans le foie. Les acides aminés, en particulier l'alanine, qui se forment lors de la dégradation des protéines musculaires, sont nécessaires à la gluconéogenèse. Au contraire, après l'ingestion, l'alanine et les acides aminés ramifiés vont du foie aux muscles, où ils participent à la synthèse des protéines. Ce cycle glucose-alanine est régulé par les modifications des concentrations sériques d'insuline, de glucagon et de cortisol.
Il a été supposé qu'après le repas, le glycogène et les acides gras sont synthétisés directement à partir de glucose. Cependant, en réalité, ces transformations se produisent indirectement avec la participation de métabolites tricarboxyliques du glucose (par exemple, le lactate) ou d'autres substrats de la gluconéogenèse, tels que le fructose et l'alanine.
En cas de cirrhose du foie, le taux de glucose dans le sang change souvent (tableau 293.1). Une hyperglycémie et une tolérance au glucose altérée sont généralement observées. L'activité de l'insuline dans le sang est normale ou accrue (à l'exception de l'hémochromatose); par conséquent, la tolérance au glucose altérée est due à la résistance à l'insuline. Cela peut être dû à une diminution du nombre d'hépatocytes en activité.
Il existe également des preuves de la résistance des hépatocytes à l'insuline des récepteurs et post-récepteurs dans la cirrhose du foie. De plus, avec le shunt portocaval, l'élimination de l'insuline et du glucagon par le foie est réduite, de sorte que la concentration de ces hormones augmente. Cependant, avec l'hémochromatose, les niveaux d'insuline peuvent diminuer (jusqu'à l'apparition du diabète sucré) en raison du dépôt de fer dans le pancréas. Dans la cirrhose, la capacité du foie à utiliser le lactate dans les réactions de gluconéogenèse diminue, ce qui peut entraîner une augmentation de sa concentration dans le sang.
Bien que l'hypoglycémie survienne le plus souvent avec une hépatite fulminante, elle peut également se développer aux derniers stades de la cirrhose en raison d'une diminution des réserves de glycogène dans le foie, d'une diminution de la réponse des hépatocytes au glucagon, d'une diminution de la capacité du foie à synthétiser du glycogène en raison d'une destruction cellulaire importante. Ceci est aggravé par le fait que la quantité de glycogène dans le foie est même normalement limitée (environ 70 g), le corps a besoin d'un apport constant de glucose (environ 150 g / jour). Par conséquent, les réserves de glycogène dans le foie s’épuisent très rapidement (normalement - après le premier jour de jeûne).
Métabolisme du foie et des glucides
Biochimie du foie
Le foie occupe une place centrale dans le métabolisme. Il remplit de nombreuses fonctions, dont les plus importantes sont les suivantes:
* biosynthèse de protéines sanguines et de lipoprothèses,
* métabolisme des médicaments et des hormones,
* dépôt de fer, vitamines B12 et B9,
Ainsi, la spécialisation fonctionnelle du foie consiste en "altruisme biochimique", à savoir: le foie fournit des conditions de vie à d'autres organes. D'une part, il s'agit de la production et du stockage de diverses substances pour les organismes et les tissus et, d'autre part, de leur protection contre les substances toxiques qui y sont formées ou de nouvelles substances étrangères.
Le foie remplit les fonctions suivantes:
régulateur homéostatique (glucides, protéines, lipides, vitamines, composés partiellement hydriques et minéraux, métabolisme des pigments, substances non protéiques contenant de l'azote);
neutralisant (produits naturels du métabolisme et substances étrangères).
Le foie comprend 80% de cellules parenchymateuses, dont 16% de cellules réticulo-endothéliales et 4% de l'endothélium des vaisseaux sanguins.
Métabolisme du foie et des glucides
Les cellules parenchymateuses du foie sont le lieu principal des transformations biochimiques des glucides alimentaires et ont un effet régulateur sur leur métabolisme. Absorber les sucres des cellules de l'épithélium intestinal dans la veine porte; à travers elle, les monosaccharides alimentaires pénètrent dans le foie (1), où le galactose, le fructose et le mannose sont convertis en glucose. (2) L’une des fonctions les plus importantes du foie est de maintenir glucose constant Dans le sang (fonction glucostatique), le glucose en excès est converti en une forme de stockage adaptée au stockage, afin de reconvertir les stocks en glucose à un moment où la nourriture est fournie en quantités limitées.
Le catabolisme intracellulaire du glucose entrant satisfait les besoins en énergie du foie lui-même, à l'instar des autres tissus du corps. Deux processus différents sont impliqués dans le catabolisme du glucose: (3)
* la voie glycolytique pour la conversion de 1 mole de glucose en 2 moles de lactate avec formation de 2 moles d'ATP.
* (4) transformation en phosphogluconate de 1 mole de glucose avec formation de 6 moles de CO2 et la formation de 12 moles d'ATP.
Les deux processus ont lieu dans des conditions anaérobies, les deux enzymes sont contenues dans la partie soluble du cytoplasme et nécessitent toutes les deux une phosphorylation préalable du glucose en glu-6f avec la participation d'une enzyme dépendante de l'ATP. glucokinase. Si la glycolyse fournit de l'énergie aux organelles cellulaires pour les réactions de phosphorylation, la voie de la phosphorylation constitue donc la principale source d'équivalents réducteurs pour les processus de biosynthèse. Les produits intermédiaires de glycolyse - phosphoriose - peuvent être utilisés pour former de l’alpha-glycérophosphate dans la synthèse des graisses. Le pyruvate peut être utilisé pour synthétiser de l'alanine, de l'aspartate et d'autres composés formés à partir d'Acétyl-CoA.
De plus, les réactions du glucose peuvent se dérouler dans le sens opposé, ce qui permet de synthétiser le glucose (5) par gluconéogenèse.
Lors de l'oxydation du phosphogluconate, il se forme des pentoses qui peuvent être utilisés dans la synthèse de nucléides et d'acides nucléiques.
Dans le foie, environ 1/3 du glucose est oxydé par la voie du phosphogluconate et les 2/3 restants par la voie de la glycolyse.
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Le foie traverse le métabolisme des glucides, des lipides et des protéines
Le foie, organe central du métabolisme, participe au maintien de l'homéostasie métabolique et est capable de réaliser l'interaction du métabolisme des protéines, des graisses et des glucides.
Certains des "composés" du métabolisme des glucides et des protéines sont l'acide pyruvique, les acides oxaloacétiques et α-cétoglutariques du TCAA, qui peuvent être convertis en alanine, aspartate et glutamate lors de réactions de transamination, respectivement. Le processus de transformation des acides aminés en acides céto se déroule de la même manière.
Les glucides sont encore plus étroitement liés au métabolisme des lipides:
- Les molécules de NADPH formées dans la voie du pentose phosphate sont utilisées pour synthétiser les acides gras et le cholestérol,
- le phosphate de glycéraldéhyde, également formé dans la voie du pentose phosphate, est inclus dans la glycolyse et converti en phosphate de dioxyacétone,
- le glycérol-3-phosphate, formé à partir de glycolyse dioxyacétonephosphate, est envoyé pour synthétiser des triacylglycérols. On peut également utiliser à cet effet du glycéraldéhyde-3-phosphate synthétisé lors des réarrangements structurels de la voie du pentose phosphate,
- "Glucose" et "acide aminé" acetyl-SkoA est capable de participer à la synthèse des acides gras et du cholestérol.
La relation entre le métabolisme des protéines, des graisses et des glucides
Échange de glucides
Dans les hépatocytes, les processus de métabolisme des glucides sont actifs. En raison de la synthèse et de la dégradation du glycogène, le foie maintient la concentration de glucose dans le sang. La synthèse active du glycogène a lieu après un repas, lorsque la concentration de glucose dans le sang de la veine porte atteint 20 mmol / l. Les réserves de glycogène dans le foie varient entre 30 et 100 g. Lors d'un jeûne à court terme, une glycogénolyse survient, dans le cas d'un jeûne à long terme, la gluconéogenèse à partir d'acides aminés et de glycérol est la principale source de glucose sanguin.
Le foie effectue l’interconversion des sucres, c’est-à-dire conversion des hexoses (fructose, galactose) en glucose.
Les réactions actives de la voie du pentose phosphate permettent la production de NADPH, nécessaire à l'oxydation microsomale et à la synthèse des acides gras et du cholestérol à partir du glucose.
Échange lipidique
Si un excès de glucose, qui n'est pas utilisé pour la synthèse du glycogène et d'autres synthèses, pénètre dans le foie au cours d'un repas, il se transforme en lipides - cholestérol et triacylglycérol. Puisque le foie ne peut pas accumuler de TAG, ceux-ci sont éliminés par les lipoprotéines de très basse densité (VLDL). Le cholestérol est utilisé principalement pour la synthèse des acides biliaires, il entre également dans la composition des lipoprotéines de basse densité (LDL) et des VLDL.
Dans certaines conditions (jeûne, charge musculaire prolongée, diabète sucré de type I, régime alimentaire riche en graisses), le foie synthétise la synthèse des corps cétoniques utilisés par la plupart des tissus comme source d'énergie de remplacement.
Échange de protéines
Plus de la moitié de la protéine synthétisée par jour dans le corps tombe sur le foie. Le taux de renouvellement de toutes les protéines du foie est de 7 jours, alors que dans les autres organes, cette valeur correspond à 17 jours ou plus. Ceux-ci incluent non seulement les protéines des hépatocytes proprement dits, mais également celles destinées à l'exportation - albumine, de nombreuses globulines, enzymes du sang, ainsi que les facteurs de fibrinogène et de coagulation sanguine.
Les acides aminés subissent des réactions cataboliques avec transamination et désamination, décarboxylation avec formation d'amines biogènes. Des réactions de synthèse de la choline et de la créatine se produisent en raison du transfert du groupe méthyle de l'adénosylméthionine. Dans le foie, l'élimination de l'azote en excès et son inclusion dans la composition de l'urée.
Les réactions de synthèse de l'urée sont étroitement liées au cycle de l'acide tricarboxylique.
L'interaction étroite de la synthèse de l'urée et du TCA
Échange de pigments
L’implication du foie dans le métabolisme des pigments consiste en la conversion de la bilirubine hydrophobe en forme hydrophile et en sa sécrétion en bile.
Le métabolisme des pigments, à son tour, joue un rôle important dans le métabolisme du fer dans l'organisme. La protéine ferritine contenant du fer se trouve dans les hépatocytes.
Evaluation de la fonction métabolique
En pratique clinique, il existe des techniques pour évaluer une fonction particulière:
La participation au métabolisme des glucides est estimée:
- par la concentration de glucose dans le sang
- le long de la courbe du test de tolérance au glucose,
- sur la courbe "sucre" après chargement en galactose,
- hyperglycémie la plus importante après l'administration d'hormones (p. ex. l'adrénaline).
Le rôle dans le métabolisme des lipides est considéré:
- triacylglycérol dans le sang, cholestérol, VLDL, LDL, HDL,
- coefficient athérogène.
Le métabolisme des protéines est évalué:
- sur la concentration de protéines totales et de ses fractions dans le sérum,
- en termes de coagulogramme,
- en termes d'urée dans le sang et l'urine,
- sur l'activité des enzymes AST et ALT, LDH-4,5, phosphatase alcaline, glutamate déshydrogénase.
Le métabolisme pigmentaire est évalué:
- sur la concentration de bilirubine totale et directe dans le sérum.
Physiologie_Phechen_Métabolisme
Les principales fonctions du foie
Implication du foie dans le métabolisme des protéines
Le rôle du foie dans le métabolisme des glucides
Le rôle du foie dans le métabolisme des lipides
Foie dans le métabolisme des sels d'eau
Le rôle du foie dans le métabolisme des oiseaux
Références
Le foie joue un rôle énorme dans la digestion et le métabolisme. Toutes les substances absorbées dans le sang doivent entrer dans le foie et subir des transformations métaboliques. Le foie synthétise diverses substances organiques: protéines, glycogène, lipides, phosphatides et autres composés. Le sang y pénètre par l'artère hépatique et la veine porte. De plus, 80% du sang provenant des organes abdominaux passe par la veine porte et seulement 20% par l’artère hépatique. Le sang s'écoule du foie par la veine hépatique.
Pour étudier les fonctions du foie, ils utilisent la méthode angiostamique, la fistule d'Ekka-Pavlov, à l'aide de laquelle ils étudient la composition biochimique du flux entrant et sortant, à l'aide de la méthode de cathétérisme des vaisseaux du système porte, mise au point par A. Aliev.
Le foie joue un rôle important dans le métabolisme des protéines. Des acides aminés provenant du sang, des protéines se forment dans le foie. Il forme du fibrinogène, la prothrombine, qui joue un rôle important dans la coagulation du sang. Les processus de réarrangement des acides aminés ont lieu ici: désamination, transamination, décarboxylation.
Le foie est le lieu central pour la neutralisation des produits toxiques du métabolisme de l'azote, principalement l'ammoniac, qui est converti en urée ou va à la formation d'amides d'acides, acides nucléiques décomposés dans le foie, à l'oxydation des bases puriques et à la formation du produit final de leur métabolisme, l'acide urique. Des substances (indole, skatole, crésol, phénol), provenant du gros intestin, se combinant avec les acides sulfurique et glucuronique, sont converties en acides éther-sulfuriques. L'élimination du foie du corps des animaux entraîne leur mort. Cela vient apparemment de l'accumulation dans le sang d'ammoniac et d'autres produits intermédiaires toxiques du métabolisme de l'azote. [1.]
Le foie joue un rôle important dans le métabolisme des glucides. Le glucose, amené de l'intestin par la veine porte, est converti en glycogène dans le foie. En raison de ses réserves élevées en glycogène, le foie est le principal dépôt de glucides du corps. La fonction glycogénique du foie est assurée par l'action d'un certain nombre d'enzymes et est régulée par le système nerveux central et 1 hormones - l'adrénaline, l'insuline, le glucagon. Dans le cas d'un besoin accru en sucre du corps, par exemple, lors d'un travail musculaire accru ou à jeun, le glycogène sous l'action de l'enzyme phosphorylase est converti en glucose et pénètre dans le sang. Ainsi, le foie régule la constance du glucose dans le sang et son apport normal en organes et tissus.
Dans le foie, se produit la transformation la plus importante des acides gras, à partir de laquelle sont synthétisées les graisses caractéristiques de ce type d'animal. Sous l'action de l'enzyme lipase, les graisses sont décomposées en acides gras et en glycérol. Le destin du glycérol est similaire à celui du glucose. Sa transformation commence avec la participation de l'ATP et se termine par la décomposition en acide lactique, suivie d'une oxydation en dioxyde de carbone et en eau. Parfois, si nécessaire, le foie peut synthétiser du glycogène à partir de l'acide lactique.
Le foie synthétise également les graisses et les phosphatides qui pénètrent dans le sang et sont transportés dans tout le corps. Il joue un rôle important dans la synthèse du cholestérol et de ses esters. Avec l'oxydation du cholestérol dans le foie, il se forme des acides biliaires qui sont sécrétés avec la bile et participent aux processus de digestion.
Le foie, impliqué dans le métabolisme des vitamines liposolubles, est le principal dépôt de rétinol et de sa provitamine - carotène. Il est capable de synthétiser la cyanocobalamine.
Le foie peut retenir l'excès d'eau en lui-même et empêcher ainsi la perte de sang: il contient un apport de sels minéraux et de vitamines et participe au métabolisme des pigments.
Le foie remplit une fonction de barrière. Si des microbes pathogènes y sont introduits avec du sang, ils sont alors désinfectés. Cette fonction est réalisée par les cellules étoilées situées dans les parois des capillaires sanguins, qui abaissent les lobules hépatiques. En capturant des composés toxiques, les cellules étoilées en conjonction avec les cellules hépatiques les désinfectent. Selon les besoins, les cellules étoilées émergent des parois des capillaires et, se déplaçant librement, remplissent leur fonction. [6.]
En outre, le foie peut transformer le plomb, le mercure, l’arsenic et d’autres substances toxiques en substances non toxiques.
Le foie est le principal dépôt d'hydrates de carbone du corps et régule la constance du glucose dans le sang. Il contient des minéraux et des vitamines. C'est un dépôt de sang, il produit la bile nécessaire à la digestion.
Les principales fonctions du foie.
Selon la variété des fonctions remplies par le foie, on peut appeler sans exagérer le principal laboratoire biochimique du corps humain. Le foie est un organe important sans lequel ni les animaux ni l'homme ne peuvent exister.
Les principales fonctions du foie sont:
1. Participation à la digestion (formation et sécrétion de bile): le foie produit la bile qui entre dans le duodénum. La bile participe à la digestion intestinale, aide à neutraliser la pulpe acide provenant de l'estomac, décompose les graisses et en favorise l'absorption, a un effet stimulant sur la motilité du gros intestin. Pendant la journée, le foie produit jusqu'à 1 à 1,5 litres de bile.
2. Fonction barrière: le foie neutralise les substances toxiques, les microbes, les bactéries et les virus provenant du sang et de la lymphe. Le foie contient également des produits chimiques décomposés, notamment des médicaments.
3. Participation au métabolisme: tous les nutriments absorbés dans le sang par le tube digestif, les produits de la digestion des glucides, des protéines et des graisses, des minéraux et des vitamines, passent par le foie et y sont transformés. Dans le même temps, une partie des acides aminés (fragments de protéines) et une partie des graisses sont converties en glucides. Le foie est donc le plus grand «dépôt» de glycogène dans le corps. Il synthétise les protéines du plasma sanguin - globulines et albumine, ainsi que la réaction de transformation des acides aminés. Les corps cétoniques (produits du métabolisme des acides gras) et le cholestérol sont également synthétisés dans le foie. [2.]
En conséquence, on peut dire que le foie est une sorte de magasin des nutriments du corps, ainsi qu’une usine de produits chimiques, «intégrée» entre les deux systèmes - digestion et circulation sanguine. Le déséquilibre de l'action de ce mécanisme complexe est la cause de nombreuses maladies du tube digestif, du système cardiovasculaire, en particulier du cœur. Il existe un lien étroit entre le système digestif, le foie et la circulation sanguine.
Le foie est impliqué dans presque tous les types de métabolisme: protéines, lipides, glucides, minéraux hydriques, pigments.
Implication du foie dans le métabolisme des protéines:
Elle se caractérise par le fait qu’elle procède activement à la synthèse et à la dégradation des protéines importantes pour l’organisme. Environ 13-18 g de protéines sont synthétisés par jour dans le foie. Parmi ceux-ci, l'albumine, le fibrinogène, la prothrombine et le foie sont formés. De plus, jusqu'à 90% des alpha-globulines et environ 50% des gamma-globulines du corps sont synthétisées ici. À cet égard, les maladies du foie dans ce dernier diminuent la synthèse des protéines, ce qui entraîne une diminution de la quantité de protéines sanguines ou la formation de protéines aux propriétés physicochimiques altérées, ce qui entraîne une diminution de la stabilité colloïdale des protéines sanguines et est plus facile que la normale. dans les sédiments sous l'action d'agents précipitants (sels de métaux alcalins et alcalino-terreux, thymol, chlorure de mercure, etc.). Il est possible de détecter des changements dans la quantité ou les propriétés des protéines en utilisant des tests de résistance au colloïde ou des échantillons sédimentaires, parmi lesquels des échantillons de Veltman, de thymol et sublimés sont souvent utilisés. [6; 1.]
Le foie est le principal site de synthèse des protéines, assurant le processus de coagulation du sang (fibrinogène, prothrombine, etc.). La violation de leur synthèse, ainsi que la carence en vitamine K, qui se développe suite à une violation de la sécrétion biliaire et de l'excrétion biliaire, entraînent des événements hémorragiques.
Les processus de transformation des acides aminés (transamination, damination, etc.) qui se produisent activement dans le foie au cours de ses lésions graves changent considérablement, ce qui se caractérise par une augmentation de la concentration en acides aminés libres dans le sang et leur excrétion dans l'urine (hyperaminoacidurie). Des cristaux de leucine et de tyrosine peuvent également être trouvés dans l'urine.
La formation d'urée ne se produit que dans le foie et la violation des fonctions des hépatocytes entraîne une augmentation de sa quantité dans le sang, ce qui a un effet négatif sur tout le corps et peut se manifester, par exemple dans le coma hépatique, entraînant souvent la mort du patient.
Les processus métaboliques qui se déroulent dans le foie sont catalysés par diverses enzymes qui, en cas de maladie, pénètrent dans le sang et pénètrent dans les urines. Il est important que la libération des enzymes des cellules se produise non seulement lorsqu'elles sont endommagées, mais aussi en violation de la perméabilité des membranes cellulaires qui survient pendant la période initiale de la maladie. Par conséquent, la modification du spectre des enzymes est l'un des indicateurs de diagnostic les plus importants pour évaluer l'état du patient au cours de la période préclinique. Par exemple, dans le cas de la maladie de Botkin, on a observé une augmentation de l’activité sanguine de l’ALTA, de la LDH et de l’AsTA pendant la période «pré-jaunisse» et, dans le rachitisme, une augmentation du taux de phosphatase alcaline.
Le foie remplit une fonction antitoxique essentielle pour le corps. C’est là que la neutralisation de substances nocives telles que l’indole, le skatole, le phénol, la cadavérine, la bilirubine, l’ammoniac, les produits du métabolisme des hormones stéroïdiennes, etc., se fait de différentes manières: l’ammoniac est converti en urée; L'indole, le phénol, la bilirubine et d'autres forment des composés inoffensifs pour le corps avec les acides sulfurique ou glucuronique, qui sont excrétés dans l'urine. [5.]
Le rôle du foie dans le métabolisme des glucides:
est déterminé principalement par sa participation aux processus de synthèse et de décomposition du glycogène. Cela revêt une grande importance pour la régulation de la glycémie. De plus, les processus d'interconversion des monosaccharides se déroulent activement dans le foie. Le galactose et le fructose sont convertis en glucose, et le glucose peut être une source pour la synthèse du fructose.
Le processus de gluconéogenèse se produit également dans le foie, dans lequel le glucose est formé à partir de substances non glucidiques - acide lactique, glycérol et acides aminés glycogéniques. Le foie participe à la régulation du métabolisme des glucides en contrôlant le niveau d'insuline dans le sang, car le foie contient l'enzyme insulinase, qui décompose l'insuline en fonction des besoins du corps.
Les besoins en énergie du foie lui-même sont satisfaits par la dégradation du glucose, d’une part, le long de la voie anaérobie avec formation du lactate, et, d’autre part, par le biais de la voie peptotique. L'importance de ces processus réside non seulement dans la formation de NADPH2 pour diverses biosynthèses, mais aussi dans la possibilité d'utiliser les produits de décomposition des glucides comme substances de départ pour divers processus métaboliques. [1; 5; 6.]
Les cellules hépatiques parenchymateuses jouent un rôle de premier plan. Les processus de biosynthèse du cholestérol, des acides biliaires, de la formation de phospholipides plasmatiques, de corps cétoniques et de lipoprotéines se déroulent directement dans les hépatocytes. D'autre part, le foie contrôle le métabolisme des lipides de tout l'organisme. Bien que les triacylglycérols ne représentent que 1% de la masse totale du foie, c'est précisément cela qui régit les processus de synthèse et de transport des acides gras de l'organisme. Dans le foie, une grande quantité de lipides est fournie. Elle est «triée» en fonction des besoins des organes et des tissus. Dans le même temps, dans certains cas, leur décomposition peut augmenter jusqu’au produit final, alors que dans d’autres, les acides biliaires peuvent favoriser la synthèse des phospholipides et être transportés par le sang vers les cellules où ils sont nécessaires à la formation de membranes, ou par les lipoprotéines peuvent être transportés vers des cellules manquant d’énergie. etc.
Ainsi, résumant le rôle du foie dans le métabolisme des lipides, on peut noter qu’il utilise des lipides pour les besoins des hépatocytes et remplit également la fonction de surveillance de l’état du métabolisme des lipides dans l’ensemble du corps. [5.]
Tout aussi important est métabolisme du foie et des minéraux. Il s’agit donc d’un dépôt de sang et, par conséquent, de liquide extracellulaire, il peut accumuler jusqu’à 20% du volume sanguin total. De plus, pour certaines substances minérales, le foie sert de lieu d’accumulation et de stockage. Ceux-ci comprennent le sodium, le magnésium, le manganèse, le cuivre, le fer, etc. Le foie synthétise des protéines qui transportent les minéraux par le sang: transferrine, céruloplasmine, etc. Enfin, le foie est le site d'inactivation des hormones régulant le métabolisme de l'eau et des minéraux (aldostérone)., vasopressine).
On comprend alors pourquoi le foie est appelé le «laboratoire biochimique» de l’organisme, et la perturbation de son activité affecte ses diverses fonctions. [6.]
Le rôle du foie dans le métabolisme des oiseaux.
Chez les animaux comme chez les oiseaux, le foie est l’organe central responsable des processus métaboliques dans tout le corps. De nombreux experts l'appellent la plus grande "glande" d'animaux et d'oiseaux. Dans le foie, la bile et de nombreuses protéines vitales sont produites: elles contribuent à l'alimentation du corps en nombreux nutriments (via le système circulatoire). C'est ici que se produit la biotransformation de la majorité des substances extrêmement toxiques entrant dans le corps avec de la nourriture. Une telle biotransformation implique la transformation de substances chimiques toxiques en nouvelles substances qui ne sont plus dangereuses pour le corps et qui peuvent en être facilement retirées. Le foie est capable de restaurer ses propres cellules malades, de les régénérer ou de les remplacer, tout en maintenant ses fonctions dans un ordre relatif.
Le foie est la plus grande "glande" du corps de l'oiseau, utilisant les fonctions les plus importantes du métabolisme principal. Ces fonctions sont les plus diverses et sont dues aux propriétés des cellules hépatiques, qui constituent l'unité anatomique et physiologique de l'organisme. Sur le plan biochimique, les plus importantes sont les fonctions du foie associées à la formation, à la composition et au rôle de la bile, ainsi qu'à divers changements métaboliques. La sécrétion de bile chez les oiseaux est de 1 ml / h. La composition de la bile d'oiseaux comprend principalement de l'acide taurohénodésoxyclique en l'absence d'acide désoxycholique. Le fonctionnement du foie des oiseaux diffère dans une certaine mesure du fonctionnement du foie des mammifères. En particulier, la formation d'urée est une fonction prononcée du foie chez les mammifères, tandis que chez les oiseaux, l'acide urique est le produit final principal du métabolisme de l'azote.
Dans le foie des oiseaux, il se produit une synthèse active de protéines plasmatiques. Albumine sérique, fibrinogène,? - et? Les globulines sont synthétisées dans le foie de volaille et représentent environ la moitié des protéines synthétisées par cet organe. La demi-vie de l'albumine est de 7 jours, celle des globulines de -10 jours. Dans le foie, il existe une synthèse et une dégradation des protéines plasmatiques, qui sont utilisées comme source d’acides aminés pour diverses synthèses tissulaires.
Le corps des poulets est presque incapable de synthétiser de la glycine. L'utilisation de la glycine dans la synthèse des bases de purine, la structure des gemmes est la principale raison du besoin élevé en cet acide chez les oiseaux. Chez les mammifères, environ 50% de l'arginine est fournie par synthèse dans le foie, alors que chez les oiseaux, cela ne se produit pas. Les oiseaux ont une capacité marquée à effectuer des réactions de transamination impliquant l’acide glutamique déshydrogénase actif. Dans le métabolisme lipidique des oiseaux, le foie est identifié comme le site principal de la lipogenèse. La concentration d'acide α-hydroximal dans le foie des oiseaux est cinq fois plus élevée que dans le foie des mammifères, ce qui indique l'activité des processus d'oxydation dans cet organe. Une combinaison d'un haut degré? - l'oxydation des acides gras et la lipogenèse fournissent des mécanismes permettant de contrôler la quantité d'acides gras entrant dans la synthèse des lipoprotéines de très basse densité. L'activité métabolique du foie est extrêmement élevée chez les oiseaux pendant la période de ponte, lorsque la quantité de graisse synthétisée au cours de l'année correspond presque exactement au poids corporel de l'oiseau. En particulier chez les poulets de chair, la masse de tissu adipeux peut atteindre 18% du poids corporel.
Le foie a une énorme capacité à stocker le glycogène. La teneur en glycogène dans le foie varie en fonction de la teneur en glucides du régime de la volaille.
La pathologie la plus commune de cet organe est l'obésité progressive de ses cellules, qui conduit au développement d'une maladie au fil du temps, que les vétérinaires appellent une dégénérescence graisseuse du foie. La raison en est généralement l'effet à long terme des toxines cellulaires, des médicaments puissants, des vaccins, des coccidiostatiques, etc., qui nécessitent un stress maximal du foie, ainsi qu'une alimentation inadéquate ou mal équilibrée. En règle générale, tout cela s'accompagne d'une inactivité physique des oiseaux et des animaux, en particulier en ce qui concerne le contenu cellulaire. [4; 6.]
Références:
1. Lysov VF, Maksimov VI: Physiologie et éthologie des animaux; Ed.: MOSCOU, 2012, 605s.
2. Physiologie. Principes fondamentaux et systèmes fonctionnels. Ed. Sudakova K.V. Novosibirsk, 2000, 784с.
3. Skalny AV: Éléments chimiques dans la physiologie humaine et l'écologie: Boîte à outils; Rostov-sur-le-Don, 2004, 216s.
4. Article: Particularités du métabolisme chez les oiseaux: l'auteur est inconnu; Saint-Pétersbourg, 2001.
5. Article: Le rôle du foie dans le métabolisme: l'auteur est inconnu; Moscou, 2006.
6. VV Rogozhin: Biochimie des animaux; Ed.: MOSCOU, 2005.
RÔLE DU FOIE DANS L’ÉCHANGE DE CARBONE
Le rôle principal du foie dans le métabolisme des glucides est d’assurer une concentration constante de glucose dans le sang. Ceci est réalisé par une régulation entre la synthèse et la dégradation du glycogène déposé dans le foie.
Dans le foie, la synthèse du glycogène et sa régulation sont fondamentalement similaires aux processus qui se déroulent dans d’autres organes et tissus, en particulier dans les tissus musculaires. La synthèse du glycogène à partir du glucose fournit la réserve temporaire normale de glucides nécessaire pour maintenir la concentration de glucose dans le sang lorsque son contenu est considérablement réduit (par exemple, chez l’homme, cela se produit lorsque la consommation de glucides dans les aliments est insuffisante ou pendant la nuit à jeun.
Il est nécessaire de souligner le rôle important de l'enzyme glucokinase dans le processus d'utilisation du glucose par le foie. La glucokinase, comme l'hexokinase, catalyse la phosphorylation du glucose en formant du glucose-6-phosphate, tandis que l'activité glucokinase dans le foie est près de 10 fois supérieure à celle de l'hexokinase. Une différence importante entre ces deux enzymes est que la glucokinase, contrairement à l'hexokinase, a une valeur K élevée.M pour le glucose et n'est pas inhibée par le glucose-6-phosphate.
Après avoir mangé, la teneur en glucose dans la veine porte augmente considérablement: sa concentration intrahépatique augmente dans la même plage. L'augmentation de la concentration de glucose dans le foie entraîne une augmentation significative de l'activité de la glucokinase et augmente automatiquement l'absorption de glucose par le foie (le glucose-6-phosphate résultant est soit dépensé pour la synthèse de glycogène, soit soit dégradé).
On pense que le rôle principal du foie - la dégradation du glucose - est réduit principalement au stockage des métabolites précurseurs nécessaires à la biosynthèse des acides gras et de la glycérine et, dans une moindre mesure, à son oxydation en CO2 et H2A. Les triglycérides synthétisés dans le foie sont normalement sécrétés dans le sang sous forme de lipoprotéines et transportés vers le tissu adipeux pour un stockage plus «permanent».
Dans les réactions de la voie du pentose phosphate dans le foie, il se forme du NADPH, qui est utilisé pour les réactions de réduction de la synthèse des acides gras, du cholestérol et d'autres stéroïdes. En outre, la formation de pentose phosphates, nécessaires à la synthèse des acides nucléiques.
Parallèlement à l'utilisation du glucose dans le foie, sa formation se produit également. La source directe de glucose dans le foie est le glycogène. La dégradation du glycogène dans le foie se produit principalement par phosphorolyse. Le système de nucléotides cycliques est d'une grande importance dans la régulation du taux de glycogénolyse dans le foie. En outre, le glucose dans le foie se forme également dans le processus de gluconéogenèse.
Les principaux substrats de la gluconéogenèse sont le lactate, la glycérine et les acides aminés. On pense que presque tous les acides aminés, à l'exception de la leucine, peuvent reconstituer la réserve de précurseurs de la gluconéogenèse.
Lors de l'évaluation de la fonction glucidique du foie, il convient de garder à l'esprit que le rapport entre les processus d'utilisation et de formation du glucose est régulé principalement par des moyens neurohumoraux, avec la participation des glandes endocrines.
Le glucose-6-phosphate joue un rôle central dans les transformations du glucose et le métabolisme des glucides dans le foie. Il inhibe considérablement le clivage phosphorolytique du glycogène, active le transfert enzymatique du glucose de l'uridine diphosphoglucose vers la molécule de glycogène synthétisé, constitue un substrat pour d'autres transformations glycolytiques, ainsi que l'oxydation du glucose, y compris la voie du phosphate pentose. Enfin, la scission du glucose-6-phosphate par la phosphatase fournit le flux de glucose libre dans le sang, qui est délivré par le flux sanguin à tous les organes et tissus (Fig. 16.1).
Comme indiqué précédemment, le plus puissant activateur allostérique de la phosphofructokinase-1 et inhibiteur de la fructose-1,6-bisphosphatase du foie
Fig. 16.1. La participation du glucose-6-phosphate dans le métabolisme des glucides.
Fig. 16.2. Régulation hormonale du système fructose-2,6-bisphosphate (F-2,6-P2) dans le foie avec la participation de protéines kinases dépendantes de l'AMPc.
est le fructose-2,6-bisphosphate (F-2,6-P2). L'augmentation du niveau d'hépatocytes f-2,6-P2 contribue à augmenter la glycolyse et à réduire le taux de gluconéogenèse. Ф-2,6-Р2 réduit l'effet inhibiteur de l'ATP sur la phospho-fructokinase-1 et augmente l'affinité de cette enzyme pour le fructose-6-phosphate. Avec l'inhibition de la fructose-1,6-bisphosphatase F-2,6-P2 la valeur de K augmenteM pour le fructose-1,6-bisphosphate. Le contenu de f-2,6-P2 dans le foie, le cœur, les muscles squelettiques et d'autres tissus est contrôlée par une enzyme bifonctionnelle qui effectue la synthèse de P-2,6-P2 du fructose-6-phosphate et de l'ATP et son hydrolyse en fructose-6-phosphate et Pje, c'est-à-dire l'enzyme a simultanément une activité à la fois kinase et bisphosphatase. Enzyme bifonctionnelle (phosphofructokinase-2 / fructose-2,6-bisphosphatase), isolée du foie de rat, consiste en deux sous-unités identiques avec mol. pesant 55 000 personnes, chacune ayant deux centres catalytiques différents. Le domaine kinase est situé à l'extrémité N-terminale et le domaine bisphosphatase est situé à l'extrémité C-terminale de chacune des chaînes polypeptidiques. On sait également que l'enzyme hépatique bifonctionnelle est un excellent substrat pour la protéine kinase A dépendante de l'AMPc. Sous l'action de la protéine kinase A, les résidus sérine sont phosphorylés dans chacune des sous-unités de l'enzyme bifonctionnelle, ce qui entraîne une diminution de son activité kinase et une augmentation de son activité bisphosphatase. Notez que dans la régulation de l'activité d'une enzyme bifonctionnelle, un rôle essentiel appartient aux hormones, en particulier au glucagon (Fig. 16.2).
Dans de nombreuses conditions pathologiques, en particulier le diabète sucré, des changements significatifs dans le fonctionnement et la régulation du système P-2,6-P sont notés.2. Il a été établi que, dans le diabète expérimental (steptozotocine) chez le rat, en raison d’une forte augmentation du taux de glucose dans le sang et dans l’urine des hépatocytes, le contenu en P-2,6-P2 réduit. En conséquence, le taux de glycolyse diminue et la gluconéogenèse augmente. Ce fait a sa propre explication. Le déséquilibre hormonal chez les rats diabétiques: augmentation de la concentration de glucagon et diminution de la teneur en insuline - entraîne une augmentation de la concentration d'AMPc dans les tissus hépatiques, une augmentation de la phosphorylation d'une enzyme bifonctionnelle dépendante de l'AMPc, ce qui entraîne une diminution de l'activité de la kinase et une activité accrue de la bisphosphatase. C’est peut-être le mécanisme permettant de réduire le niveau de f-2,6-P2 dans les hépatocytes atteints de diabète expérimental. Apparemment, il existe d'autres mécanismes conduisant à une diminution du niveau de F-2,6-P2 dans les hépatocytes atteints de diabète streptozotosine. Il a été démontré que le diabète expérimental dans le tissu hépatique entraîne une diminution de l'activité de la glucokinase (éventuellement une diminution de la quantité de cette enzyme). Cela conduit à une baisse du taux de phosphorylation du glucose, puis à une diminution de la teneur en fructose-6-phosphate - substrat d'une enzyme bifonctionnelle. Enfin, ces dernières années, il a été démontré qu'avec le diabète à la streptozotocine, la quantité d'enzymes bFonctionnelles de l'ARNm dans les hépatocytes diminue et, par conséquent, le taux de P-2,6-P diminue.2 dans le tissu hépatique, la gluco-néogenèse est améliorée. Tout cela confirme encore une fois la position selon laquelle le F-2,6-P2, En tant que composant important de la chaîne de transmission du signal hormonal, il agit comme un médiateur tertiaire sous l'action des hormones, principalement dans les processus de glycolyse et de gluconéogenèse.
Compte tenu du métabolisme intermédiaire des glucides dans le foie, il est également nécessaire de s'attarder sur les transformations du fructose et du galactose. Le fructose pénétrant dans le foie peut être phosphorylé en position 6 en fructose-6-phosphate sous l'action de l'hexokinase, qui a une spécificité relative et catalyse la phosphorylation, en plus du glucose et du fructose, ainsi que du mannose. Cependant, il existe une autre voie dans le foie: le fructose est capable de phosphoryler avec la participation d'une enzyme plus spécifique, la fructokinase. En conséquence, le fructose-1-phosphate est formé. Cette réaction n'est pas bloquée par le glucose. De plus, le fructose-1-phosphate sous l'action de l'aldolase est divisé en deux trioses: le dioxyacétone phosphate et le glycéral déshyd. Sous l'influence de la kinase correspondante (triokinase) et avec la participation de l'ATP, le glycéraldéhyde est phosphorylé en glycéraldéhyde-3-phosphate. Ce dernier (il passe facilement et le dioxyacétonephosphate) subit des transformations ordinaires, notamment la formation d’acide pyruvique en tant qu’intermédiaire.
Il convient de noter qu’en présence d’une intolérance au fructose déterminée génétiquement ou d’une activité insuffisante de la fructose-1,6-bisphosphatase, il se produit une hypoglycémie induite par le fructose, malgré la présence d’importants stocks de glycogène. Il est probable que le fructose-1-phosphate et le fructose-1,6-bisphosphate inhibent la phosphorylase du foie par un mécanisme allostérique.
On sait également que le métabolisme du fructose le long de la voie glycolytique du foie se déroule beaucoup plus rapidement que le métabolisme du glucose. Pour le métabolisme du glucose, une étape catalysée par la phosphofructokinase 1 est caractéristique. Comme vous le savez, le contrôle métabolique du taux de catabolisme du glucose est effectué à ce stade. Le fructose contourne cette étape, ce qui lui permet d'intensifier les processus métaboliques dans le foie, conduisant à la synthèse des acides gras, à leur estérification et à la sécrétion de lipoprotéines de très basse densité; en conséquence, les concentrations plasmatiques de triglycérides peuvent augmenter.
Le galactose dans le foie est d'abord phosphorylé avec la participation de l'ATP et de l'enzyme galacto kinase avec formation du galactose-1-phosphate. Pour le foie ha-lactose kinase du fœtus et de l'enfant caractérisé par les valeurs de KM et Vmax, environ 5 fois plus que ceux des enzymes adultes. La majeure partie du galactose-1-phosphate présent dans le foie est transformée au cours de la réaction catalysée par l'hexose-1-phosphate-uridyltransférase:
UDP-glucose + Galactose-1-phosphate -> UDP-galactose + Glucose-1-phosphate.
Il s'agit d'une réaction unique de transferase du retour du galactose dans le métabolisme des glucides. La perte héréditaire d'hexose-1-phosphate-uridyl transférase conduit à la galactosémie, une maladie caractérisée par un retard mental et une cataracte au cristallin. Dans ce cas, le foie des nouveau-nés perd la capacité de métaboliser le D-galactose, qui fait partie du lactose du lait.
Le rôle du foie dans le métabolisme des glucides
Le rôle du foie dans le métabolisme des glucides
Le rôle principal du foie dans le métabolisme des glucides est de maintenir un taux de glucose sanguin normal - c’est-à-dire dans la régulation de la normoglycémie.
Ceci est réalisé à travers plusieurs mécanismes.
1. La présence dans le foie de l'enzyme glucokinase. La glucokinase, comme l'hexokinase, phosphoryle le glucose en glucose-6-phosphate. Il convient de noter que la glucokinase, contrairement à l'hexokinase, ne se trouve que dans le foie et les cellules des îlots de Langerhans. L’activité glucokinase dans le foie est 10 fois supérieure à celle de l’hexokinase. De plus, la glucokinase, contrairement à l'hexokinase, a une valeur Km plus élevée pour le glucose (c'est-à-dire moins d'affinité pour le glucose).
Après avoir mangé, la teneur en glucose dans la veine porte augmente considérablement et atteint 10 mmol / l ou plus. L'augmentation de la concentration de glucose dans le foie entraîne une augmentation significative de l'activité de la glucokinase et augmente l'absorption de glucose par le foie. En raison du travail simultané de l'hexokinase et de la glucokinase, le foie phosphoryle rapidement et efficacement le glucose en glucose-6-phosphate, fournissant une glycémie normale dans le flux sanguin systémique. Ensuite, le glucose-6-phosphate peut être métabolisé de plusieurs façons (figure 28.1).
2. Synthèse et décomposition du glycogène. Le glycogène hépatique joue le rôle de dépôt de glucose dans le corps. Après un repas, les glucides en excès se déposent dans le foie sous forme de glycogène, dont le niveau représente environ 6% de la masse du foie (100-150 g). Dans les intervalles entre les repas, ainsi que pendant le "jeûne nocturne", il n’est pas possible de reconstituer la réserve de glucose dans le sang, du fait de son absorption par l’intestin. Dans ces conditions, la dégradation du glycogène en glucose est activée, ce qui maintient le niveau de glycémie. Les réserves de glycogène sont épuisées à la fin du premier jour de jeûne.
3. La gluconéogenèse est active dans le foie - synthèse du glucose à partir de précurseurs non glucidiques (lactate, pyruvate, glycérol, acides aminés glycogéniques). En raison de la gluconéogenèse, environ 70 g de glucose par jour sont produits dans le corps d’un adulte. L'activité de la gluconéogenèse augmente considérablement lors du jeûne le deuxième jour lorsque les réserves de glycogène dans le foie sont épuisées.
En raison de la gluconéogenèse, le foie est impliqué dans le cycle Corey - le processus de conversion de l'acide lactique, qui se forme dans les muscles, en glucose.
4. La conversion du fructose et du galactose en glucose a lieu dans le foie.
5. Dans le foie, l'acide glucuronique est synthétisé.
Fig. 28.1. La participation du glucose-6-phosphate dans le métabolisme des glucides
Biochimie du foie
Thème: "BIOCHIMIE DU FOIE"
1. La composition chimique du foie: la teneur en glycogène, lipides, protéines, composition minérale.
2. Le rôle du foie dans le métabolisme des glucides: maintien d'une concentration constante en glucose, synthèse et mobilisation du glycogène, gluconéogenèse, principales voies de conversion du glucose-6-phosphate, interconversion des monosaccharides.
3. Le rôle du foie dans le métabolisme lipidique: la synthèse des acides gras supérieurs, des acylglycérols, des phospholipides, du cholestérol, des corps cétoniques, la synthèse et le métabolisme des lipoprotéines, le concept de l'effet lipotrope et des facteurs lipotropes.
4. Le rôle du foie dans le métabolisme des protéines: synthèse de protéines plasmatiques spécifiques, formation d'urée et d'acide urique, choline, créatine, interconversion d'acides céto et d'acides aminés.
5. Le métabolisme de l'alcool dans le foie, la dégénérescence graisseuse du foie avec abus d'alcool.
6. Fonction neutralisante du foie: étapes de la neutralisation des substances toxiques dans le foie.
7. Échange de bilirubine dans le foie. Modifications du contenu des pigments biliaires dans le sang, l'urine et les matières fécales dans divers types d'ictère (adhépatique, parenchymal, obstructif).
8. la composition chimique de la bile et son rôle; facteurs contribuant à la formation de calculs biliaires.
31.1. Fonction hépatique.
Le foie est un organe unique dans le métabolisme. Chaque cellule hépatique contient plusieurs milliers d'enzymes catalysant les réactions de nombreuses voies métaboliques. Par conséquent, le foie exerce dans le corps un certain nombre de fonctions métaboliques. Les plus importants d'entre eux sont:
- biosynthèse de substances qui fonctionnent ou qui sont utilisées dans d’autres organes. Ces substances comprennent les protéines plasmatiques, le glucose, les lipides, les corps cétoniques et de nombreux autres composés;
- biosynthèse du produit final du métabolisme de l'azote dans l'organisme - l'urée;
- participation aux processus de digestion - synthèse des acides biliaires, formation et élimination de la bile;
- biotransformation (modification et conjugaison) de métabolites, de médicaments et de poisons endogènes;
- excrétion de certains produits métaboliques (pigments biliaires, excès de cholestérol, produits de neutralisation).
31.2. Le rôle du foie dans le métabolisme des glucides.
Le rôle principal du foie dans le métabolisme des glucides est de maintenir un taux de glucose constant dans le sang. Ceci est accompli en régulant le rapport entre les processus de formation et d'utilisation du glucose dans le foie.
Les cellules du foie contiennent l'enzyme glucokinase, qui catalyse la réaction de phosphorylation du glucose en formant du glucose-6-phosphate. Le glucose-6-phosphate est un métabolite clé du métabolisme des glucides; Les principales voies de transformation sont présentées à la figure 1.
31.2.1. Moyens d'utilisation du glucose. Après avoir mangé une grande quantité de glucose pénètre dans le foie par la veine porte. Ce glucose est utilisé principalement pour la synthèse du glycogène (le schéma réactionnel est présenté à la figure 2). La teneur en glycogène dans le foie des personnes en bonne santé varie généralement de 2 à 8% de la masse de cet organe.
La glycolyse et la voie du pentose phosphate de l'oxydation du glucose dans le foie servent principalement de fournisseurs de métabolites précurseurs pour la biosynthèse des acides aminés, des acides gras, du glycérol et des nucléotides. Dans une moindre mesure, les voies d'oxydation de la conversion du glucose dans le foie sont des sources d'énergie pour les processus de biosynthèse.
Figure 1. Principales voies de conversion du glucose-6-phosphate dans le foie. Les chiffres indiquent: 1 - phosphorylation du glucose; 2 - hydrolyse du glucose-6-phosphate; 3 - synthèse du glycogène; 4 - mobilisation du glycogène; Voie du 5 - pentose phosphate; 6 - glycolyse; 7 - gluconéogenèse.
Figure 2. Diagramme des réactions de synthèse du glycogène dans le foie.
Figure 3. Schéma des réactions de mobilisation du glycogène dans le foie.
31.2.2. Moyens de formation de glucose. Dans certaines conditions (régime à faible teneur en glucides à jeun, effort physique prolongé), les besoins en glucides de l'organisme dépassent la quantité absorbée par le tractus gastro-intestinal. Dans ce cas, la formation de glucose est réalisée à l'aide de glucose-6-phosphatase, qui catalyse l'hydrolyse du glucose-6-phosphate dans les cellules du foie. Le glycogène sert de source directe de glucose-6-phosphate. Le schéma de mobilisation du glycogène est présenté à la figure 3.
La mobilisation du glycogène répond aux besoins en glucose du corps humain au cours des 12 à 24 premières heures de jeûne. La gluconéogenèse, une biosynthèse à partir de sources non glucidiques, deviendra plus tard la principale source de glucose.
Les principaux substrats de la gluconéogenèse sont le lactate, le glycérol et les acides aminés (à l’exception de la leucine). Ces composés sont d'abord convertis en pyruvate ou oxaloacétate, les métabolites clés de la gluconéogenèse.
La gluconéogenèse est le processus inverse de la glycolyse. Dans le même temps, les barrières créées par des réactions de glycolyse irréversibles sont surmontées à l'aide d'enzymes spéciales catalysant les réactions de dérivation (voir Figure 4).
Parmi les autres modes de métabolisme des glucides dans le foie, il convient de noter que le glucose est converti en autres monosaccharides alimentaires - fructose et galactose.
Figure 4. Glycolyse et gluconéogenèse dans le foie.
Enzymes qui catalysent des réactions de glycolyse irréversibles: 1 - glucokinase; 2 - phosphofructokinase; 3 - pyruvate kinase.
Enzymes qui catalysent les réactions de contournement de la gluconéogenèse: 4-pyruvate carboxylase; La 5 - phosphoénolpyruvate carboxykinase; 6-fructose-1,6-diphosphatase; 7 - glucose-6-phosphatase.
31.3. Le rôle du foie dans le métabolisme des lipides.
Les hépatocytes contiennent presque toutes les enzymes impliquées dans le métabolisme des lipides. Par conséquent, les cellules parenchymales du foie contrôlent largement le rapport entre la consommation et la synthèse des lipides dans le corps. Le catabolisme lipidique dans les cellules hépatiques se produit principalement dans les mitochondries et les lysosomes, la biosynthèse dans le cytosol et le réticulum endoplasmique. Le métabolite clé du métabolisme des lipides dans le foie est l'acétyl-CoA, dont les principaux modes de formation et d'utilisation sont présentés à la figure 5.
Figure 5. Formation et utilisation d’acétyl-CoA dans le foie.
31.3.1. Métabolisme des acides gras dans le foie. Les graisses alimentaires sous forme de chylomicrons pénètrent dans le foie par le système artériel hépatique. Sous l'action de la lipoprotéine lipase, située dans l'endothélium des capillaires, elles se décomposent en acides gras et en glycérol. Les acides gras qui pénètrent dans les hépatocytes peuvent subir une oxydation, une modification (raccourcissement ou allongement de la chaîne carbonée, la formation de doubles liaisons) et sont utilisés pour synthétiser des triacylglycérols et des phospholipides endogènes.
31.3.2. Synthèse de corps cétoniques. Lors de la β-oxydation des acides gras dans les mitochondries du foie, il se forme de l’acétyl-CoA, qui subit une oxydation supplémentaire au cours du cycle de Krebs. En cas de carence en oxaloacétate dans les cellules hépatiques (par exemple, pendant le jeûne, diabète sucré), les groupes acétyle se condensent pour former des corps cétoniques (acétoacétate, β-hydroxybutyrate, acétone). Ces substances peuvent servir de substrats énergétiques dans d'autres tissus du corps (muscle squelettique, myocarde, reins, en cas de famine prolongée - le cerveau). Le foie n'utilise pas de corps cétoniques. Avec un excès de corps cétoniques dans le sang, une acidose métabolique se développe. Un diagramme de la formation de corps cétoniques est présenté à la figure 6.
Figure 6. Synthèse des corps cétoniques dans les mitochondries du foie.
31.3.3. L'éducation et les moyens d'utiliser l'acide phosphatidique. L'acide phosphatidique est un précurseur commun des triacylglycérols et des phospholipides dans le foie. Il est synthétisé à partir de glycérol-3-phosphate et de deux formes d'acides gras actives à l'acide acyl-CoA (Figure 7). Le glycérol-3-phosphate peut être formé à partir de phosphate de dioxyacétone (métabolite de la glycolyse) ou de glycérol libre (produit de la lipolyse).
Figure 7. Formation d'acide phosphatidique (schéma).
Pour la synthèse de phospholipides (phosphatidylcholine) à partir d'acide phosphatidique, il est nécessaire d'alimenter en nourriture une quantité suffisante de facteurs lipotropes (substances empêchant le développement d'une dégénérescence graisseuse du foie). Ces facteurs comprennent la choline, la méthionine, la vitamine B 12, l'acide folique et certaines autres substances. Les phospholipides sont inclus dans les complexes de lipoprotéines et participent au transport des lipides synthétisés dans les hépatocytes vers d'autres tissus et organes. L'absence de facteurs lipotropes (avec l'abus d'aliments gras, l'alcoolisme chronique, le diabète) contribue au fait que l'acide phosphatidique est utilisé pour la synthèse de triacylglycérol (insoluble dans l'eau). La violation de la formation de lipoprotéines conduit au fait qu'un excès de TAG s'accumule dans les cellules du foie (dégénérescence graisseuse) et que la fonction de cet organe est altérée. Les modes d'utilisation de l'acide phosphatidique dans les hépatocytes et le rôle des facteurs lipotropes sont illustrés à la figure 8.
Figure 8. Utilisation d'acide phosphatidique pour la synthèse de triacylglycérols et de phospholipides. Les facteurs lipotropes sont indiqués par *.
31.3.4. Formation de cholestérol. Le foie est le site principal pour la synthèse du cholestérol endogène. Ce composé, nécessaire à la construction des membranes cellulaires, est un précurseur des acides biliaires, des hormones stéroïdes, de la vitamine D 3. Les deux premières réactions de synthèse du cholestérol ressemblent à la synthèse des corps cétoniques, mais se déroulent dans le cytoplasme de l'hépatocyte. L'enzyme clé dans la synthèse du cholestérol, la β-hydroxy-β-méthylglutaryl-CoA réductase (HMG-CoA réductase), est inhibée par un excès de cholestérol et d'acides biliaires sur la base d'un retour négatif (Figure 9).
Figure 9. Synthèse du cholestérol dans le foie et sa régulation.
31.3.5. Formation de lipoprotéines. Lipoprotéines - complexes protéine-lipide, qui comprennent les phospholipides, les triacylglycérols, le cholestérol et ses esters, ainsi que des protéines (apoprotéines). Les lipoprotéines transportent les lipides insolubles dans l’eau vers les tissus. Les hépatocytes forment deux classes de lipoprotéines: les lipoprotéines de haute densité (HDL) et les lipoprotéines de très basse densité (VLDL).
31.4. Le rôle du foie dans le métabolisme des protéines.
Le foie est le corps qui régit la consommation de substances azotées dans le corps et leur excrétion. Dans les tissus périphériques, des réactions de biosynthèse avec l'utilisation d'acides aminés libres se produisent constamment ou sont libérées dans le sang lors de la dégradation des protéines tissulaires. Malgré cela, le niveau de protéines et d'acides aminés libres dans le plasma sanguin reste constant. Cela est dû au fait que les cellules hépatiques possèdent un ensemble unique d’enzymes qui catalysent des réactions spécifiques du métabolisme des protéines.
31.4.1. Façons d'utiliser les acides aminés dans le foie. Après l'ingestion d'aliments protéiques, une grande quantité d'acides aminés pénètre dans les cellules du foie par la veine porte. Ces composés peuvent subir une série de transformations dans le foie avant d'entrer dans la circulation générale. Ces réactions incluent (Figure 10):
a) l'utilisation d'acides aminés pour la synthèse de protéines;
b) transamination - voie de synthèse des acides aminés remplaçables; il interconnecte également l'échange d'acides aminés avec la gluconéogenèse et la voie générale du catabolisme;
c) désamination - la formation d'acides α-cétoniques et d'ammoniac;
d) synthèse de l'urée - voie de neutralisation de l'ammoniac (voir le schéma dans la section "Échange de protéines");
e) synthèse de substances azotées non protéiques (choline, créatine, nicotinamide, nucléotides, etc.).
Figure 10. Métabolisme des acides aminés dans le foie (schéma).
31.4.2. Biosynthèse des protéines. De nombreuses protéines plasmatiques sont synthétisées dans les cellules hépatiques: albumine (environ 12 g par jour), la plupart des globulines α et β, y compris les protéines de transport (ferritine, céruloplasmine, transcortine, protéine de liaison au rétinol, etc.). De nombreux facteurs de coagulation sanguine (fibrinogène, prothrombine, proconvertine, proaccélérine, etc.) sont également synthétisés dans le foie.
31.5. Fonction neutralisante du foie.
Les composés non polaires d'origines diverses, y compris les substances endogènes, les médicaments et les poisons, sont neutralisés dans le foie. Le processus de neutralisation des substances comprend deux étapes (phases):
1) modification de phase - comprend la réaction d'oxydation, réduction, hydrolyse; pour un certain nombre de composés est facultatif;
2) la conjugaison de phase - inclut la réaction de l'interaction de substances avec les acides glucuronique et sulfurique, la glycine, le glutamate, la taurine et d'autres composés.
De manière plus détaillée, les réactions de neutralisation seront discutées dans la section "Biotransformation de xénobiotiques".
31.6. Formation biliaire du foie.
La bile est un secret liquide de couleur brun jaunâtre, sécrété par les cellules hépatiques (500 à 700 ml par jour). La composition de la bile comprend: les acides biliaires, le cholestérol et ses esters, les pigments biliaires, les phospholipides, les protéines, les substances minérales (Na +, K +, Ca 2+, Сl -) et l’eau.
31.6.1. Acides biliaires. Sont des produits du métabolisme du cholestérol, sont formés dans les hépatocytes. Il existe des acides biliaires primaires (cholique, chénodésoxycholique) et secondaires (désoxycholique, lithocholique). La bile contient principalement des acides biliaires conjugués à la glycine ou à la taurine (par exemple, l'acide glycocholique, l'acide taurocholique, etc.).
Les acides biliaires sont directement impliqués dans la digestion des graisses dans les intestins:
- avoir un effet émulsifiant sur les graisses alimentaires;
- activer la lipase pancréatique;
- favoriser l'absorption des acides gras et des vitamines liposolubles;
- stimuler le péristaltisme intestinal.
À la perturbation de l'écoulement de la bile, les acides biliaires pénètrent dans le sang et l'urine.
31.6.2. Le cholestérol. L'excès de cholestérol est excrété dans la bile. Le cholestérol et ses esters sont présents dans la bile sous forme de complexes avec des acides biliaires (complexes choliques). Le rapport des acides biliaires au cholestérol (rapport des cholates) ne doit pas être inférieur à 15. Sinon, le cholestérol insoluble dans l'eau précipite et se dépose sous forme de calculs vésiculaires (maladie des calculs biliaires).
31.6.3. Pigments biliaires. La bilirubine conjuguée (mono- et diglucuronide bilirubine) prédomine parmi les pigments de la bile. Il se forme dans les cellules hépatiques à la suite de l'interaction de la bilirubine libre avec l'acide UDP-glucuronique. Cela réduit la toxicité de la bilirubine et augmente sa solubilité dans l'eau; De plus, la bilirubine conjuguée est sécrétée dans la bile. En cas de violation de la sortie de la bile (jaunisse obstructive), la teneur en bilirubine directe dans le sang augmente de manière significative, la bilirubine est détectée dans l'urine et la teneur en stercobiline est réduite dans les selles et l'urine. Pour le diagnostic différentiel de la jaunisse, voir "Echange de protéines complexes".
31.6.4. Les enzymes Parmi les enzymes présentes dans la bile, la phosphatase alcaline doit être notée en premier. C'est une enzyme excrétrice synthétisée dans le foie. En violation de l'écoulement de la bile, l'activité de la phosphatase alcaline dans le sang augmente.