Печень и воротная система — биохимический «таможенный пост»

Воротная система — биологический «стабилизатор». После плотного обеда уровень глюкозы в воротной вене может скакнуть до 10–15 ммоль/л. Если бы эта порция попала в общий кровоток напрямую, осмотический шок разрушил бы клетки. Печень стоит «фильтром» и не пропускает резкие пики дальше.

Гепатоциты ловят глюкозу почти жадно. На их мембранах — GLUT2, транспортёр с низкой аффинностью, но огромной ёмкостью. Чем выше глюкоза снаружи, тем активнее идёт захват. Внутри клетки её сразу фосфорилирует глюкокиназа (изоформа гексокиназы IV) — она «ленивая» при низких концентрациях и резко включается при высокой глюкозе. Это превращает Г-6-Ф в «ловушку»: фосфорилированная молекула не выйдет назад через GLUT2.

Превращение в гликоген — складирование. (Гликоген — одна гигантская ветвистая молекула из десятков тысяч глюкоз с единым белковым «корнем» и множеством концов; запасная форма глюкозы.) Г-6-Ф через мутазу (фермент-«перестановщик»: переносит фосфат внутри молекулы на другой атом, не меняя её состава) превращается в Г-1-Ф, активируется UTP до UDP-глюкозы и присоединяется к концу растущей цепи гликогена. Гликогенсинтаза добавляет α-1,4-связи, ветвящий фермент периодически переносит куски на α-1,6-связи. В печени накапливается до 100–120 г гликогена — это «продуктовый запас на сутки».

Когда сахар падает — обратный процесс. Через 2–4 часа после еды глюкагон активирует гликогенфосфорилазу. Она «откусывает» с конца гликогена по одной молекуле Г-1-Ф (за минуту печень может выдать сотни граммов глюкозы в кровь). Дефосфорилирование превращает её в свободную глюкозу. У печени для этого есть уникальный фермент глюкозо-6-фосфатаза — мышцы его не имеют, поэтому мышцы не отдают глюкозу в кровь, а сжигают для себя.

Глюконеогенез — синтез глюкозы из ничего. Когда гликоген кончился (длительный пост, голодание), печень собирает глюкозу из лактата (от мышц), глицерина (от жировой ткани) и аминокислот (от мышечного белка). Энергозатратно: 6 АТФ на 1 глюкозу. Зато мозг продолжает получать топливо.

Аминокислоты — конструктор. Печень забирает большую часть АК и решает: использовать для синтеза собственных белков (альбумин, факторы свёртывания), или сжечь, или переработать. Лишний азот сбрасывается в виде мочевины: токсичный аммиак NH3 через 5 ферментативных реакций цикла превращается в безвредную мочевину, которая едет в почки.

Кетогенез — план Б. При длительном голоде или диабете печень переключается на массовое расщепление жиров. Получающийся в избытке ацетил-CoA не успевает крутиться в цикле Кребса (мало оксалоацетата) и превращается в кетоновые тела — β-гидроксибутират и ацетоацетат. Они выходят в кровь и становятся альтернативным топливом для мозга, который не умеет использовать жирные кислоты напрямую.

Биотрансформация ксенобиотиков. Всё, что попало с пищей и не должно остаться в организме — алкоголь, лекарства, пестициды — обрабатывается в печени. Фаза I (цитохром P450) добавляет реакционную группу (-OH). Фаза II (конъюгация с глюкуроновой кислотой, сульфатом, глутатионом) делает молекулу водорастворимой. Дальше она выводится с желчью или мочой.

Купферовские клетки — пограничный пост. Это макрофаги, выстилающие синусоиды. Они «съедают» бактерии и токсины, попавшие из кишечника, прежде чем те уйдут в системный кровоток.