第二節 肝臟的生理功能
肝臟的生理功能主要包括膽汁分泌功能、代謝功能、凝血功能、解毒功能、免疫功能以及血液調節功能等。
一、膽汁分泌功能
肝細胞每天可分泌膽汁600~1200毫升,經過膽管流入十二指腸,有助于消化脂肪以及吸收脂溶性維生素A、維生素E和維生素K等。肝細胞生成膽汁酸的量,取決于肝腸循環返回肝臟的膽汁酸的量,返回的膽汁酸多則合成少,返回少則合成多,以補充在糞便中損失的膽汁酸。
二、代謝功能
食物消化吸收后的營養物質經過門靜脈系統進入肝臟,進行代謝,主要包括下列幾個方面。
(一)蛋白質的代謝
進入肝臟的氨基酸,大多數在肝內合成蛋白質,也進行脫氨、轉氨等作用。除自身蛋白外,血漿中的蛋白質大部分與肝臟有關,如白蛋白鐵傳遞蛋白、結合珠蛋白、某些凝血因子(包括凝血酶原,纖維蛋白原,凝血因子Ⅳ、Ⅴ、Ⅶ、Ⅹ等)、抗胰蛋白、血漿銅藍蛋白等。肝細胞是血漿蛋白合成的主要場所。肝臟還是體內唯一合成尿素的器官,蛋白質或氨基酸分解以及腸道腐敗作用而產生的氨,在肝內轉變成為尿素,由尿排出,解除氨毒。
(二)糖類的代謝
糖進入肝臟后,可氧化供能。肝臟是葡萄糖生成及儲存器官,肝臟通過肝糖原的合成與分解、糖異生作用,來調節血糖濃度,以確保全身糖的供應。肝是胰島素和胰高血糖素等的作用部位,可以說是胰高血糖素對糖類調節作用的唯一部位。
(三)脂類的代謝
肝臟是脂類代謝的中心(主要器官),包括脂類的消化吸收、運輸、分解代謝以及合成代謝,全部與肝臟有密切關系。肝臟能合成并儲存各種脂類,不但供應自身,而且供應全身的需要。吸收進入血液的部分脂肪進入肝臟被轉化為體脂而儲存。脂肪動員時,儲存的體脂先被輸送到肝臟,再分解利用。在肝內中性脂肪可水解成甘油及脂肪酸。肝臟還是體內合成磷脂與膽固醇的主要場所,膽固醇是合成類固醇激素的中間物質,同時又可轉變為膽酸鹽進入腸道,或直接分泌入膽汁而排出體外。肝臟還通過分泌到膽汁的膽汁酸來調節腸管對脂類的吸收。
1.脂肪的消化吸收
(1)腸腔內脂肪的消化吸收。脂肪消化主要在小腸中進行。食物中的脂肪絕大多數屬長鏈脂肪酸,因膽汁鹽微團的摻入及小腸蠕動的攪拌而形成微膠粒。在腸微絨毛膜上,胰脂酶催化脂肪分子水解生成脂肪酸與二酰甘油,后者繼續水解生成脂肪酸、單酰甘油及膽固醇。這些消化產物能通過微絨毛的細胞膜而進入黏膜細胞,留下膽鹽用作微膠粒的重合成或在回腸末端經門靜脈重吸收入肝。
(2)細胞內脂肪乳糜微粒的再合成。長鏈脂肪酸分解出來的脂肪酸及單酰甘油被黏膜上皮吸收,利用細胞內的脂肪酸結合蛋白輸送到內質網上,經過一系列酶促作用,最終形成一種生物大分子——乳糜微粒。
2.類脂的消化和吸收
(1)食物中的磷脂在小腸內受到胰脂酶A的作用,被催化分解為溶血磷脂酰膽堿及脂肪酸、甘油、磷脂或膽胺,膽堿經淋巴吸收,磷酸以鉀鹽與鈉鹽的形式吸收。約有25%的磷脂未經過水解,在膽汁鹽的作用下,分解成極微細的乳液狀態,直接被吸收入門靜脈。肝臟能夠快速攝取血液中的磷脂,再逐漸釋放到其他器官。
(2)食物膽固醇來源于肥肉、蛋黃、魚子、蝦米以及家畜的內臟,主要與脂肪酸結合形成膽固醇酯,膽固醇酯在膽鹽的作用下,經過胰膽固醇酶水解成游離膽固醇。游離膽固醇與膽鹽、單酰甘油和脂肪酸組成微膠粒,膽固醇隨著微膠粒進入小腸黏膜上皮細胞。在小腸上皮細胞中,部分膽固醇重新酯化,同時與未酯化的膽固醇、磷脂、三酰甘油及載脂蛋白等組成乳糜微粒,經過淋巴系統進入血液。另外,小腸黏膜細胞也可將乙酰輔酶A合成膽固醇,參與組成乳糜微粒。
(3)有三種食物成分會抑制膽固醇的吸收:植物固醇,如β-谷甾醇自身很難被吸收,且阻礙膽固醇與小腸黏膜細胞的接觸,因此可以減少膽固醇的吸收;食物纖維易與膽鹽結合成微膠粒,進而減少膽固醇的吸收;豆油所含植物固醇與膽固醇相近,可競爭性抑制膽固醇水解及腸黏膜內游離膽固醇的酯化。
(4)有些因素能夠促進膽固醇的吸收。食物脂肪促進膽汁分泌,膽汁中膽鹽能夠促進膽固醇的吸收;脂肪酸在小腸黏膜細胞中提供酯酰基,有利于膽固醇重新酯化進入血液;腸道細菌能夠將膽固醇還原為類固醇而不易被吸收,但長期應用抗生素,抑制腸道菌群,有利于膽固醇的吸收。
3.肝臟在血漿脂蛋白代謝上的作用
乳糜微粒(LM)是脂類食物消化吸收后的主要運輸方式。肝細胞在引入乳糜微粒殘骸后,通過肝臟脂肪酶催化剩余三酰甘油的水解,膽固醇酯(EC)被酯酶催化水解成膽固醇,或進一步轉變成膽汁酸鹽(BA),從膽汁中排出。水解生成的脂肪酸等也可供三酰甘油的合成,為肝臟生成新的脂蛋白提供需要。脂蛋白主要在肝與小腸合成,所以脂蛋白的動態指標受肝與小腸的制約。脂質通過脂蛋白酯酶及卵磷脂膽固醇酰基轉移酶(LCAT)進行代謝。血漿脂蛋白幾乎是肝的合成產物。在肝細胞內,首先引起脂質與蛋白的合成。蛋白部分主要在粗面內質網,脂質的合成酶在粗面和滑面內質網都含有。磷脂和多肽在滑面內質網組成,形成磷脂蛋白復合體,此復合體向滑面內質網移動,在滑面內質網將三酰甘油攝取形成脂蛋白,在分泌泡內濃縮后被釋放進入血液,此即為極低密度脂蛋白。高密度脂蛋白也在肝內合成分泌,低密度脂蛋白為極低密度脂蛋白的代謝產物。
(四)氨基酸的代謝
肝臟從血中攝取氨基酸合成蛋白質同時進行糖異生,合成與轉化非必需氨基酸及在大多數必需氨基酸的碳鏈架進行反復氨化,供應氨基酸支持周圍組織器官,攝取氮形成尿素。
(五)膽紅素和膽汁酸的代謝
血液中的非結合膽紅素通過肝臟成為結合膽紅素排泄到毛細血管中,隨膽汁進入腸道,在腸道細菌作用下,變成糞膽素原排出體外,少量通過尿排出,還原為尿膽素原。肝臟分泌膽汁酸,在肝內由膽固醇形成,合成以后分別與甘氨酸或牛磺酸結合,分泌到膽汁中,排入腸道,進行膽汁酸的肝腸循環,大多數膽汁酸以結合膽汁酸形式被回腸吸收,小部分在吸收前已經分解,大部分是在吸收后在腸肝循環期間分解。非結合的膽汁酸通過小便或結腸到達肝臟后在肝細胞轉運期間變成結合膽汁酸。
(六)維生素的代謝
肝臟直接參與多種維生素的吸收、轉運、活化、儲存、合成以及分解過程。缺乏維生素可影響肝臟的功能及結構。當肝臟有病變時,維生素的代謝也將受到影響,例如影響維生素A的水解,使維生素A代謝異常,影響鈣、磷代謝,影響維生素E的抗氧化作用,影響維生素B12的甲基化作用,影響維生素B6的轉氨基作用,影響維生素C的參與解毒作用。
(七)激素的代謝
多種激素在肝臟內進行生物轉化、滅活及排泄,如胰島素、糖皮質激素等在肝內分解。有肝病時,激素的代謝失調,例如雌激素代謝失常,可出現蜘蛛痣等。
三、凝血功能
肝臟是合成及生產凝血因子的重要場所。如凝血酶原、纖維蛋白原、凝血因子Ⅴ、凝血因子Ⅶ、凝血因子Ⅷ、凝血因子Ⅸ、凝血因子Ⅹ、凝血因子Ⅺ、凝血因子Ⅻ等。肝內儲存的維生素K對凝血酶原與凝血因子的合成也是密切相關的。
四、免疫功能
肝臟中肝竇壁上的庫普弗細胞,具有吞噬作用,可將衰老或死亡的細胞、色素以及其他碎屑從血液中清除掉。庫普弗細胞屬網狀內皮系統,與免疫防御有關的γ-球蛋白關系密切。
五、解毒功能
肝臟是體內的主要解毒器官,無論是外來的還是體內產生的毒物,在肝內經過化學作用(氧化、還原、結合及脫氨)、分泌作用、儲蓄作用、吞噬作用而被處理,使毒物轉變為無毒或毒性較小或溶解性較大的物質,隨膽汁或尿液排出體外。如嗎啡與士的寧可蓄積在肝臟中,然后小量釋放,可減輕中毒程度;氨基酸脫氨或腸道腐敗形成的氨,在肝內合成尿素被排出體外。
六、血液調節功能
肝內儲存大量的血液,急性大失血時,可以輸送大量血液以維持有效循環血流量;當心力衰竭排血量降低時,又能大量儲存血液以減輕心臟負擔。