第二节 肝脏的生理功能
肝脏的生理功能主要包括胆汁分泌功能、代谢功能、凝血功能、解毒功能、免疫功能以及血液调节功能等。
一、胆汁分泌功能
肝细胞每天可分泌胆汁600~1200毫升,经过胆管流入十二指肠,有助于消化脂肪以及吸收脂溶性维生素A、维生素E和维生素K等。肝细胞生成胆汁酸的量,取决于肝肠循环返回肝脏的胆汁酸的量,返回的胆汁酸多则合成少,返回少则合成多,以补充在粪便中损失的胆汁酸。
二、代谢功能
食物消化吸收后的营养物质经过门静脉系统进入肝脏,进行代谢,主要包括下列几个方面。
(一)蛋白质的代谢
进入肝脏的氨基酸,大多数在肝内合成蛋白质,也进行脱氨、转氨等作用。除自身蛋白外,血浆中的蛋白质大部分与肝脏有关,如白蛋白铁传递蛋白、结合珠蛋白、某些凝血因子(包括凝血酶原,纤维蛋白原,凝血因子Ⅳ、Ⅴ、Ⅶ、Ⅹ等)、抗胰蛋白、血浆铜蓝蛋白等。肝细胞是血浆蛋白合成的主要场所。肝脏还是体内唯一合成尿素的器官,蛋白质或氨基酸分解以及肠道腐败作用而产生的氨,在肝内转变成为尿素,由尿排出,解除氨毒。
(二)糖类的代谢
糖进入肝脏后,可氧化供能。肝脏是葡萄糖生成及储存器官,肝脏通过肝糖原的合成与分解、糖异生作用,来调节血糖浓度,以确保全身糖的供应。肝是胰岛素和胰高血糖素等的作用部位,可以说是胰高血糖素对糖类调节作用的唯一部位。
(三)脂类的代谢
肝脏是脂类代谢的中心(主要器官),包括脂类的消化吸收、运输、分解代谢以及合成代谢,全部与肝脏有密切关系。肝脏能合成并储存各种脂类,不但供应自身,而且供应全身的需要。吸收进入血液的部分脂肪进入肝脏被转化为体脂而储存。脂肪动员时,储存的体脂先被输送到肝脏,再分解利用。在肝内中性脂肪可水解成甘油及脂肪酸。肝脏还是体内合成磷脂与胆固醇的主要场所,胆固醇是合成类固醇激素的中间物质,同时又可转变为胆酸盐进入肠道,或直接分泌入胆汁而排出体外。肝脏还通过分泌到胆汁的胆汁酸来调节肠管对脂类的吸收。
1.脂肪的消化吸收
(1)肠腔内脂肪的消化吸收。脂肪消化主要在小肠中进行。食物中的脂肪绝大多数属长链脂肪酸,因胆汁盐微团的掺入及小肠蠕动的搅拌而形成微胶粒。在肠微绒毛膜上,胰脂酶催化脂肪分子水解生成脂肪酸与二酰甘油,后者继续水解生成脂肪酸、单酰甘油及胆固醇。这些消化产物能通过微绒毛的细胞膜而进入黏膜细胞,留下胆盐用作微胶粒的重合成或在回肠末端经门静脉重吸收入肝。
(2)细胞内脂肪乳糜微粒的再合成。长链脂肪酸分解出来的脂肪酸及单酰甘油被黏膜上皮吸收,利用细胞内的脂肪酸结合蛋白输送到内质网上,经过一系列酶促作用,最终形成一种生物大分子——乳糜微粒。
2.类脂的消化和吸收
(1)食物中的磷脂在小肠内受到胰脂酶A的作用,被催化分解为溶血磷脂酰胆碱及脂肪酸、甘油、磷脂或胆胺,胆碱经淋巴吸收,磷酸以钾盐与钠盐的形式吸收。约有25%的磷脂未经过水解,在胆汁盐的作用下,分解成极微细的乳液状态,直接被吸收入门静脉。肝脏能够快速摄取血液中的磷脂,再逐渐释放到其他器官。
(2)食物胆固醇来源于肥肉、蛋黄、鱼子、虾米以及家畜的内脏,主要与脂肪酸结合形成胆固醇酯,胆固醇酯在胆盐的作用下,经过胰胆固醇酶水解成游离胆固醇。游离胆固醇与胆盐、单酰甘油和脂肪酸组成微胶粒,胆固醇随着微胶粒进入小肠黏膜上皮细胞。在小肠上皮细胞中,部分胆固醇重新酯化,同时与未酯化的胆固醇、磷脂、三酰甘油及载脂蛋白等组成乳糜微粒,经过淋巴系统进入血液。另外,小肠黏膜细胞也可将乙酰辅酶A合成胆固醇,参与组成乳糜微粒。
(3)有三种食物成分会抑制胆固醇的吸收:植物固醇,如β-谷甾醇自身很难被吸收,且阻碍胆固醇与小肠黏膜细胞的接触,因此可以减少胆固醇的吸收;食物纤维易与胆盐结合成微胶粒,进而减少胆固醇的吸收;豆油所含植物固醇与胆固醇相近,可竞争性抑制胆固醇水解及肠黏膜内游离胆固醇的酯化。
(4)有些因素能够促进胆固醇的吸收。食物脂肪促进胆汁分泌,胆汁中胆盐能够促进胆固醇的吸收;脂肪酸在小肠黏膜细胞中提供酯酰基,有利于胆固醇重新酯化进入血液;肠道细菌能够将胆固醇还原为类固醇而不易被吸收,但长期应用抗生素,抑制肠道菌群,有利于胆固醇的吸收。
3.肝脏在血浆脂蛋白代谢上的作用
乳糜微粒(LM)是脂类食物消化吸收后的主要运输方式。肝细胞在引入乳糜微粒残骸后,通过肝脏脂肪酶催化剩余三酰甘油的水解,胆固醇酯(EC)被酯酶催化水解成胆固醇,或进一步转变成胆汁酸盐(BA),从胆汁中排出。水解生成的脂肪酸等也可供三酰甘油的合成,为肝脏生成新的脂蛋白提供需要。脂蛋白主要在肝与小肠合成,所以脂蛋白的动态指标受肝与小肠的制约。脂质通过脂蛋白酯酶及卵磷脂胆固醇酰基转移酶(LCAT)进行代谢。血浆脂蛋白几乎是肝的合成产物。在肝细胞内,首先引起脂质与蛋白的合成。蛋白部分主要在粗面内质网,脂质的合成酶在粗面和滑面内质网都含有。磷脂和多肽在滑面内质网组成,形成磷脂蛋白复合体,此复合体向滑面内质网移动,在滑面内质网将三酰甘油摄取形成脂蛋白,在分泌泡内浓缩后被释放进入血液,此即为极低密度脂蛋白。高密度脂蛋白也在肝内合成分泌,低密度脂蛋白为极低密度脂蛋白的代谢产物。
(四)氨基酸的代谢
肝脏从血中摄取氨基酸合成蛋白质同时进行糖异生,合成与转化非必需氨基酸及在大多数必需氨基酸的碳链架进行反复氨化,供应氨基酸支持周围组织器官,摄取氮形成尿素。
(五)胆红素和胆汁酸的代谢
血液中的非结合胆红素通过肝脏成为结合胆红素排泄到毛细血管中,随胆汁进入肠道,在肠道细菌作用下,变成粪胆素原排出体外,少量通过尿排出,还原为尿胆素原。肝脏分泌胆汁酸,在肝内由胆固醇形成,合成以后分别与甘氨酸或牛磺酸结合,分泌到胆汁中,排入肠道,进行胆汁酸的肝肠循环,大多数胆汁酸以结合胆汁酸形式被回肠吸收,小部分在吸收前已经分解,大部分是在吸收后在肠肝循环期间分解。非结合的胆汁酸通过小便或结肠到达肝脏后在肝细胞转运期间变成结合胆汁酸。
(六)维生素的代谢
肝脏直接参与多种维生素的吸收、转运、活化、储存、合成以及分解过程。缺乏维生素可影响肝脏的功能及结构。当肝脏有病变时,维生素的代谢也将受到影响,例如影响维生素A的水解,使维生素A代谢异常,影响钙、磷代谢,影响维生素E的抗氧化作用,影响维生素B12的甲基化作用,影响维生素B6的转氨基作用,影响维生素C的参与解毒作用。
(七)激素的代谢
多种激素在肝脏内进行生物转化、灭活及排泄,如胰岛素、糖皮质激素等在肝内分解。有肝病时,激素的代谢失调,例如雌激素代谢失常,可出现蜘蛛痣等。
三、凝血功能
肝脏是合成及生产凝血因子的重要场所。如凝血酶原、纤维蛋白原、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。肝内储存的维生素K对凝血酶原与凝血因子的合成也是密切相关的。
四、免疫功能
肝脏中肝窦壁上的库普弗细胞,具有吞噬作用,可将衰老或死亡的细胞、色素以及其他碎屑从血液中清除掉。库普弗细胞属网状内皮系统,与免疫防御有关的γ-球蛋白关系密切。
五、解毒功能
肝脏是体内的主要解毒器官,无论是外来的还是体内产生的毒物,在肝内经过化学作用(氧化、还原、结合及脱氨)、分泌作用、储蓄作用、吞噬作用而被处理,使毒物转变为无毒或毒性较小或溶解性较大的物质,随胆汁或尿液排出体外。如吗啡与士的宁可蓄积在肝脏中,然后小量释放,可减轻中毒程度;氨基酸脱氨或肠道腐败形成的氨,在肝内合成尿素被排出体外。
六、血液调节功能
肝内储存大量的血液,急性大失血时,可以输送大量血液以维持有效循环血流量;当心力衰竭排血量降低时,又能大量储存血液以减轻心脏负担。