生物化學(xué)與分子生物學(xué)/肝臟在物質(zhì)代謝中的作用
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一、肝臟在糖代謝中的作用
肝臟是調(diào)節(jié)血糖濃度的主要器官。當飯后血糖濃度升高時，肝臟利用血糖合成糖原(肝糖原約占肝重的5%)。過多的糖則可在肝臟轉(zhuǎn)變?yōu)橹疽约凹铀?a href="/w/%E7%A3%B7%E9%85%B8" title="磷酸">磷酸戊糖循環(huán)等，從而降低血糖，維持血糖濃度的恒定。相反，當血糖濃度降低時，肝糖原分解及糖異生作用加強，生成葡萄糖送入血中，調(diào)節(jié)血糖濃度，使之不致過低。因此，嚴重肝病時，易出現(xiàn)空腹血糖降低，主要由于肝糖原貯存減少以及糖異生作用障礙的緣故。臨床上，可通過耐量試驗(主要是半乳糖耐量試驗)及測定血中乳酸含量來觀察肝臟糖原生成及糖異生是否正常。
肝臟和脂肪組織是人體內(nèi)糖轉(zhuǎn)變成脂肪的兩個主要場所。肝臟內(nèi)糖氧化分解主要不是供給肝臟能量，而是由糖轉(zhuǎn)變?yōu)橹镜闹匾緩健Ｋ铣芍静辉诟蝺?nèi)貯存，而是與肝細胞內(nèi)磷脂、膽固醇及蛋白質(zhì)等形成脂蛋白，并以脂蛋白形式送入血中，送到其它組織中利用或貯存。
肝臟也是糖異生的主要器官，可將甘油、乳糖及生糖氨基酸等轉(zhuǎn)化為葡萄糖或糖原。在劇烈運動及饑餓時尤為顯著，肝臟還能將果糖及半乳糖轉(zhuǎn)化為葡萄糖，亦可作為血糖的補充來源。
糖在肝臟內(nèi)的生理功能主要是保證肝細胞內(nèi)核酸和蛋白質(zhì)代謝，促進肝細胞的再生及肝功能的恢復(fù)。(1)通過磷酸戊糖循環(huán)生成磷酸戊糖，用于RNA的合成；(2)加強糖原生成作用，從而減弱糖異生作用，避免氨基酸的過多消耗，保證有足夠的氨基酸用于合成蛋白質(zhì)或其它含氮生理活性物質(zhì)。
肝細胞中葡萄糖經(jīng)磷酸戊糖通路，還為脂肪酸及膽固醇合成提供所必需的NADPH。通過糖醛酸代謝生成UDP葡萄糖醛酸，參與肝臟生物轉(zhuǎn)化作用。
二、肝臟在脂類代謝中的作用
肝臟在脂類的消化、吸收、分解、合成及運輸?shù)却x過程中均起重要作用。
肝臟能分泌膽汁，其中的膽汁酸鹽是膽固醇在肝臟的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物，能乳化脂類、可促進脂類的消化和吸收。
肝臟是氧化分解脂肪酸的主要場所，也是人體內(nèi)生成酮體的主要場所。肝臟中活躍的β-氧化過程，釋放出較多能量，以供肝臟自身需要。生成的酮體不能在肝臟氧化利用，而經(jīng)血液運輸?shù)狡渌M織(心、腎、骨骼肌等)氧化利用，作為這些組織的良好的供能原料。
肝臟也是合成脂肪酸和脂肪的主要場所，還是人體中合成膽固醇最旺盛的器官。肝臟合成的膽固醇占全身合成膽固醇總量的80%以上，是血漿膽固醇的主要來源。此外，肝臟還合成并分泌卵磷脂膽固醇?；D(zhuǎn)移酶(LCAT)，促使膽固醇酯化。當肝臟嚴重損傷時，不僅膽固醇合成減少，血漿膽固醇酯的降低往往出現(xiàn)更早和更明顯。
肝臟還是合成磷脂的重要器官。肝內(nèi)磷脂的合成與甘油三酯的合成及轉(zhuǎn)運有密切關(guān)系。磷脂合成障礙將會導(dǎo)致甘油三酯在肝內(nèi)堆積，形成脂肪肝(fatty liver)。其原因一方面由于磷脂合成障礙，導(dǎo)致前β脂蛋白合成障礙，使肝內(nèi)脂肪不能順利運出；另一方面是肝內(nèi)脂肪合成增加。卵磷脂與脂肪生物合成有密切關(guān)系。卵磷脂合成過程的中間產(chǎn)物——甘油二酯有兩條去路：即合成磷脂和合成脂肪，當磷脂合成障礙時，甘油二酯生成甘油三酯明顯增多。
三、肝臟在蛋白質(zhì)代謝中的作用
肝內(nèi)蛋白質(zhì)的代謝極為活躍，肝蛋白質(zhì)的半壽期為10天，而肌肉蛋白質(zhì)半壽期則為180天，可見肝內(nèi)蛋白質(zhì)的更新速度較快。肝臟除合成自身所需蛋白質(zhì)外，還合成多種分泌蛋白質(zhì)。如血漿蛋白中，除γ-珠蛋白外，白蛋白、凝血酶原、纖維蛋白原及血漿脂蛋白所含的多種載脂蛋白(ApoA,Apo B,C.E)等均在肝臟合成。故肝功能嚴重損害時，常出現(xiàn)水腫及血液凝固機能障礙。
肝臟合成白蛋白的能力很強。成人肝臟每日約合成12g白蛋白，占肝臟合成蛋白質(zhì)總量的四分。白蛋白在肝內(nèi)合成與其它分泌蛋白相似，首先以前身物形式合成，即前白蛋白原(preproalbumin)，經(jīng)剪切信號肽后轉(zhuǎn)變?yōu)榘椎鞍自?proalturnin)。再進一步修飾加工，成為成熟的白蛋白(alturnin)。分子量69，000，由550個氨基酸殘基組成。血漿白蛋白的半壽期為10天，由于血漿中含量多而分子量小，在維持血漿膠體滲透壓中起著重要作用。
肝臟在血漿蛋白質(zhì)分解代謝中亦起重要作用。肝細胞表面有特異性受體可識別某些血漿蛋白質(zhì)(如銅蘭蛋白、α1抗胰蛋白酶等)，經(jīng)胞飲作用吞入肝細胞，被溶酶體水解酶降解。而蛋白所含氨基酸可在肝臟進行轉(zhuǎn)氨基、脫氨基及脫羧基等反應(yīng)進一步分解。肝臟中有關(guān)氨基酸分解代謝的酶含量豐富，體內(nèi)大部分氨基酸，除支鏈氨基酸在肌肉中分解外，其余氨基酸特別是芳香族氨基酸主要在肝臟分解。故嚴重肝病時，血漿中支鏈氨基酸與芳香族氨基酸的比值下降。
在蛋白質(zhì)代謝中，肝臟還具有一個極為重要的功能：即將氨基酸代謝產(chǎn)生的有毒的氨通過鳥氨酸循環(huán)的特殊酶系合成尿素以解氨毒。鳥氨酸循環(huán)不僅解除氨的毒性，而且由于尿素合成中消耗了產(chǎn)生呼吸性H＋的CO2，故在維持機體酸堿平衡中具有重要作用。
肝臟也是胺類物質(zhì)解毒的重要器官，腸道細菌作用于氨基酸產(chǎn)生的芳香胺類等有毒物質(zhì)，被吸收入血，主要在肝細胞中進行轉(zhuǎn)化以減少其毒性。當肝功不全或門體側(cè)支循環(huán)形成時，這些芳香胺可不經(jīng)處理進入神經(jīng)組織，進行β-羥化生成苯乙醇胺和β-羥酪胺。它們的結(jié)構(gòu)類似于兒茶酚胺類神經(jīng)遞質(zhì)，并能抑制后者的功能，屬于“假神經(jīng)遞質(zhì)”，與肝性腦病的發(fā)生有一定關(guān)系。
四、肝臟在維生素代謝中的作用
肝臟在維生素的貯存、吸收、運輸、改造和利用等方面具有重要作用。肝臟是體內(nèi)含維生素較多的器官。某些維生素，如維生素A、D、K、B2、PP、B6、B12等在體內(nèi)主要貯存于肝臟，其中，肝臟中維生素A的含量占體內(nèi)總量的95%。因此，維生素A缺乏形成夜盲癥時，動物肝臟有較好療效。
肝臟所分泌的膽汁酸鹽可協(xié)助脂溶性維生素的吸收。所以肝膽系統(tǒng)疾患，可伴有維生素的吸收障礙。例如嚴重肝病時，維生素B1的磷酸化作用受影響，從而引起有關(guān)代謝的紊亂，由于維生素K及A的吸收、儲存與代謝障礙而表現(xiàn)出血傾向及夜盲癥。
肝臟直接參與多種維生素的代謝轉(zhuǎn)化。如將β-胡羅卜素轉(zhuǎn)變?yōu)榫S生素A，將維生素D3轉(zhuǎn)變?yōu)?5-(OH)D3。多種維生素在肝臟中，參與合成輔酶。例如將尼克酰胺(維生素PP)合成NAD＋及NADP＋；泛酸合成輔酶A；維生素B6合成磷酸吡哆醛；維生素B2合成FAD，以及維生素B1合成TPP等，對機體內(nèi)的物質(zhì)代謝起著重要作用。
五、肝臟在激素代謝中的作用
許多激素在發(fā)揮其調(diào)節(jié)作用后，主要在肝臟內(nèi)被分解轉(zhuǎn)化，從而降低或失去其活性。此過程稱激素的滅活(inactivation)。滅活過程對于激素的作用具調(diào)節(jié)作用。
肝細胞膜有某些水溶性激素(如胰島素、去甲腎上腺素)的受體。此類激素與受體結(jié)合而發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，同時自身則通過肝細胞內(nèi)吞作用進入細胞內(nèi)。而游離態(tài)的脂溶性激素則通過擴散作用進入肝細胞。
一些激素(如雌激素、醛固酮)可在肝內(nèi)與葡萄糖醛酸或活性硫酸等結(jié)合而滅活。垂體后葉分泌的抗利尿激素亦可在肝內(nèi)被水解而“滅活”。因此肝病時由于對激素“滅活”功能降低，使體內(nèi)雌激素、醛固酮、抗利尿激素等水平升高，則可出現(xiàn)男性乳房發(fā)育、肝掌、蜘蛛痣及水鈉潴溜等現(xiàn)象。
許多蛋白質(zhì)及多肽類激素也主要在肝臟內(nèi)“滅活”。如胰島素和甲狀腺素的滅活。甲狀腺素滅活包括脫碘、移去氨基等，其產(chǎn)物與葡萄糖醛酸結(jié)合。胰島素滅活時，則包括胰島素分子二硫鍵斷裂，形成A、B鏈，再在胰島素酶作用下水解。嚴重肝病時，此激素的滅活減弱，于是血中胰島素含量增高。
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