LICENTA Medicina [PDF]

Zitiervorschau

CUPRINS

PARTEA I. DATE GENERALE 1. Date de anatomie şi histologie. Funcţiile ficatului....................................................2 2. Implicaţii metabolice generale.................................................................................15 2.1 Metabolismul glucidic..........................................................................................15 2.2 Metabolismul protidic..........................................................................................24 2.3 Metabolismul lipidic.............................................................................................25 3. Funcţia protectivă faţă de stresul oxidativ...............................................................34 4. Funcţia de detoxifiere a ficatului; Xenobiochimia..................................................39 5. Metabolizarea hepatică a alcoolului etilic. .......................................................... 6. Hepatitele virale. Etiologie. Fiziopatologia biochimică. .................................... PARTEA a-II-a 7. Material şi metodă............................................................................................... 8. Determinări biochimice......................................................................................... 8.1 Determinarea activităţii transaminazelor........................................................... 8.2 Determinarea activităţii lactatdehidrogenazei...................................................... 8.3 Determinarea activităţii glutaminazelor..................................................... 8.4 Determinarea activităţii glutamat-dehidrogenazei.................................................. 9. Interpretarea datelor de laborator.......................................................................... 10. CONCLUZII..................................................................................................... BIBLIOGRAFIE

Capitolul 1.

1

DATE DE ANATOMIE ŞI HISTOLOGIE. FUNCŢIILE FICATULUI.

Ficatul este un organ parenchimatos care are in acelasi timp functii metabolice si de glanda exocrina. Este cea mai mare glanda din organism aflata in loja subfrenica dreapta, in etajul supramezocolic. Prezinta doua fete: superioara (facies diaphragmatica) si inferioara (facies visceralis), despartitein portiunea lor anterioara printr-o margine inferioara (margo acutus). Posterior , cele doua fete se continua una cu cealalta, fara o limita clara printr-o margine rotunjita (margo obtusus). Fata superioara este convexa si este impartita in doi lobi de un ligament peritoneal antero-posterior denumit ligamentul falciform. Delimitarea celor doi lobi este intregita pe fata inferioara de santul sagital stang. Fisura segmentara dreapta imparte lobul drept intr-un segment anterior si unul posterior iar lobul stang intr-un segment median si altul lateral. Din punct de vedere histologic ficatul este alcatuit din: •

Celule in majoritate de origine epiteliala -numite hepatocite care intra in structura lobulului hepatic. Ele sunt dispuse sub forma de lame sau placi celulare perforate, ramificate si anastomozate.

•

tesut conjunctiv in proportie redusa. Cu privire la structura lobulului hepatic s-au emis mai multe teorii :

•

lobulul hepatic clasic

•

lobulul portal Sabourin

•

acinul hepatic Rappaport

Lobulul hepatic clasic Lobulul clasic reprezinta aria din parenchim a carui sange este drenat de aceeasi vena centrolobulara (venula hepatica terminala). Lobulii sunt in numar de aproximativ 1 mil. Ei au forma poliedrica, fiind frecvent hexagonali, o inaltime de 2 mm si o latime de 0,7 mm. In alcatuirea lobulului

2

intra placile de hepatocite cu dispozitie radiara si anastomozate. Intre placi exista capilarele sinusoide care sunt si ele anastomozate. Pe o sectiune transversala, lobulul are forma de poligon, de regula cu 6 laturi. In colturile sale, la locul de vecinatate cu ceilalti lobuli exista un spatiu interlobular redus numit spatiu portal Kiernan. In sectiunea transversala, placilor celulare le corespund cordoane celulare al caror aspect variaza cu varsta individului. La adult grosimea unui cordon este egala cu diametrul unui hepatocit cu exceptia locurilor de anastomoza. Pe sectiune longitudinala fiecare cordon este gros de cel putin 2 randuri de celule, intre celule existand canaliculii biliari. La periferie exista placa terminala care corespunde hepatocitelor de la periferia lobulului. Hepatocitele din placa terminala vor forma un perete aproape continuu, strabatut doar de vasele sangvine si de ductele biliare. Spatiile interlobulare, portale Kiernan contin 3 elemente care alcatuiesc triada portala: 1. o vena interlobulara, ramura terminala a venei porte 2. o artera interlobulara, ramura terminala a a. hepatice 3. un canal biliar interlobular Lobulul portal Sabourin Lobulul portal repreazinta aria din parenchim a carei bila este tributara aceluiasi canalicul biliar interlobular. El are forma de triunghi, avand in centru spatiul portal si in varfuri trei vene centrolobulare de la trei lobuli clasici diferiti. Acinul hepatic Rappaport Acinul hepatic este aria de parenchim ce este tributara aceleiasi vascularizatii si aceluiasi canalicul biliar. El are forma de romb, alcatuit din doua triunghiuri adiacente, unite prin marginile lor. Axul lung al rombului este dat de doua vene centrolobulare iar axul scurt este dat de 2 spatii portale. In el se descriu trei zone functionale cu dispozitie concentrica: 1. in apropiera axului scurt 2. spre a. hepatica 3. spre vena centrolobulara De fapt, toate hepatocitele au din punct de vedere metabolic acelasi potential insa caracteristicile lor difera doar din cauza alimentarii cu sange cu concentratii diferite de oxigen. 3

In zona 1 se afla hepatocitele care primesc sangele cu cel mai mare procent de oxigen, fiind aproape de artera perilobulara. Aceste hepatocite au urmatoarele caracteristici: •

sunt cele mai active metabolic

•

sunt primele care vor depune glicogen postprandial

•

sunt primele care se vor activa in hipoglicemie si vor produce glicogenoliza si gluconeogeneza

•

sunt primele care vor semnala aparitia semnelor de regenerare in caz de leziuni hepatice

•

fiind localizate cel mai aproape de vasul sangvin sunt primele supuse actiunii toxinelor absorbite din tubul digestiv In zona 3 hepatocitele sunt supuse si ele actiunii toxinelor insaintr-o proportie

mai mica. Aici ajunge sangele cu continutul cel mai mic de oxigen. De aceea in ischemie, primele care sufera sunt celulele din zona 3 (celulele din vecinatatea venei centrolobulare). In zona 2 celulele au caracteristici intermediare celorlalte doua zone. Hepatocitele Reprezinta 80% din totalitatea celulelor de la nivelul ficatului. Ele au forma poliedrica si diametru de 20-30 µ m. Durata de viata este de aprox. 150 de zile. Examinarea la MO arata: Nucleul este mare, rotund, situat central, eucromatic, avand 1-2 nucleoli. Hepatocitele pot fi uni- sau binucleate, cele mai multe fiind uninucleate. Frecvent (la 80% din hepatocitele uninucleate) se observa poliploidia, cea mai frecventa fiind diploidia insa. Prin urmare si volumul nucleului variaza. 25% din hepatocite sunt binucleate. Raportul intre celulele uninucleate si binucleate se modifica cu varsta (se mareste o data cu inaintarea in varsta) si in timpul proceselor de reparare dupa agresiuni. Citoplasma este eozinofila, fin granulara cu granule bazofile care alcatuiesc corpii Berg (ce se vad in ME) si care sunt aglomerari de RER. Au un continut mare de incluziuni de glicogen si de lipide, prin urmare, in HE, au un aspect vacuolar.

4

Cu albastru de toluidina citoplasma se coloreaza albastru iar granulele de glicogen se coloreaza metacromatic in grena. Lipidele se gasesc la periferie si se evidentiaza cu osmiu, cand apar negre. Examinarea la ME La ME, hepatocitul apare ca o celula polarizata. Hepatocitul are trei tipuri de suprafete: •

suprafata care vine in contact cu capilarul sinusoid, numita suprafata sinusoidala sau pol vascular

•

suprafata care vine in raport cu alte hepatocite si delimiteaza pe o anumita distanta un spatiu intercelular (canaliculul biliar intralobular), numita suprafata biliara sau pol biliar

•

suprafata care vine in raport cu celelalte hepatocite dar nu delimiteaza nici un spatiu intre ele, celulele fiind unite prin jonctiuni. Aceasta suprafata se numeste suprafata intercelulara. Reticulul endoplasmic rugos sau granular Tinde sa se localizeze la polul vascular. El asigura procesele de sinteza a

proteinelor de export hepatice - majoritatea proteinelor din plasma: factori ai coagularii, lipoproteine, albumine, globuline. Reticulul granular se caracterizeaza prin prezenta de granule electrono opace de suprafata, vare sunt de fapt particule de ribonucleoproteine, numite ribozomi. Ribozomii pot aparea liberi in citoplasma , grupati cate 5, 6 pana la 20. Unii dintre ei participa la sinteza tuturor proteinelor intramembranare sau de export. Reticulul granular este format din cisterne , acoperite de o membrana de grosimea 80Å, mai numeroase in vecinatatea nucleului, aparatului Golgi, zonele pericanaliculare si sinusoidale. Reticulul endoplasmic granular intervine in sinteza si secretia materialelor proteice, inclusiv albumina si lipoproteinele cu densitate foarte joasa. Pe langa functia de sinteza proteica reticulul endoplasmic granular este sediul unei activitati enzimatice. Dupa sinteza proteinele trec prin aparatul Golgi iar apoi sunt exocitate direct, deoarece secretia este continua la nivelul hepatocitului. Prin urmare nu exista granule de secretie. Reticulul endoplasmic neted

5

Este dispersat in toata citoplasma. El contine seturi enzimatice necesare pentru procesele de catabolism si pentru procesele de sinteza. REN participa in: •

metabolismul glicogenului

•

sinteza colesterolului

•

procesele de detoxifiere si inactivare. Procesele de detoxifiere si inactivare se bazeaza pe reactiile de oxidare si de

conjugare. Aici se inactiveaza o mare parte din medicamente: anticonvulsive, h. steroizi, chimioterapice, antihistaminice. Atunci cand creste cantitatea de medicamente creste si activitatea enzimatica de la nivelul REN si prin urmare forma organitelor variaza in functie de necesitatile metabolice ale organismului. Aceste modificari sunt de aspect si sunt reversibile datorita interventiei lizozomilor. REN participa la formarea bilei prin: •

enzimele care realizeaza conjugarea acizilor biliari: acidul glicocolic si acidul taurocolic

•

enzimele care realizeaza conjugarea bilirubinei cu acidul glucuronic. Mitocondriile Sunt rotunde sau ovale, in numar de peste 1.000 mitocondrii / celula. Continutul

in mitocondrii difera, la periferia lobulului hepatocitele avand mai multe mitocondrii. Sunt organitele celulare cu cea mai mare importanta. Acestea au un bogat echipament enzimatic, la acest nevel fiind localizata activitatea metabolica. Matricea mitocondriala dispune de cca 16 enzime printre care enzimele ciclului acizilor tricarboxilici, enzime de oxido reducere, enzime implicate in oxidarea acizilor grasi, etc. Pe fata externa a membranei interne este localizata glutamic –oxalat transaminaza; tot pe membrana interna exista si citocromul c si enzimele respiratorii. La nivelul membranei externe sunt localizate citocromul b5 si monoaminoxidaza; in spatiul intermembranar exista adenilat kinaza iar glutamic dehidrogenaza se afla localizata la nivelul matricei. Aparatul Golgi Se acumuleaza la nivelul polului biliar al hepatocitului. Acesta pare ca un organit multiplu. Exista de fapt un singur aparat Golgi care se ramifica si da nastere la 50 de aparate Golgi in fiecare celula. El are mai multe roluri: •

definitivarea sintezei si excretia proteinelor plasmatice

6

•

formarea lipoproteinelor

•

formarea lizozmilor din hepatocit Lizozomii Sunt localizati spre polul biliar. De aceea se mai numesc si corpi peribiliari.

Exista lizozomi primari, secundari si tertiari. Ei contin enzime prin care catabolizeaza diverse substante exogene si organite celulare perimate pana la molecule mici care vor fi utilizate pentru noi sinteze. Prin urmare lizozomii participa la mentinerea integritatii parenchimului hepatic. Peroxizomii Peroxizomii apar rar in hepatocit comparativ cu celelalte organite, cu precadere la polul biliar, in apropierea incluziunilor de glicogen. Ei contin enzime oxidative, enzima marker a acestora fiind catalaza. Sunt implicati in mai multe procese: •

procesul de gluconeogeneza

•

metabolismul purinelor - metabolizeaza adenina si guanina la acid purinic

•

metabolismul alcoolului - oxideaza etanolul la acetaldehida

•

in β -oxidarea acizilor grasi cu lant lung de atomi de carbon. Incluziunile de glicogen Sunt mai numeroase in hepatocitele de la periferia lobulului hepatic. Aspectul

lor variaza in functie de ritmul diurn si de starea de nutritie a individului: dupa o masa bogata in glucide numarul lor creste. Au caracter tranzitoriu: apar dupa mese si dispar dupa un anumit timp. Incluziunile lipidice Numarul lor creste in trimestrul al II-lea de sarcina, in lactatie. In etilism cronic, hepatocitele se incarca cu picaturi lipidice, mai ales cele din zona centrolobulara. Mai apoi se incarca toate hepatocitele. Pigmenti In hepatocitul in stare normala se gasesc rareori pigmenti endo- sau exogeni: - lipofuscina = pigment fluorescent brun galben care apare in hepatocit in urma uzurii si procesului senescentei se acumuleaza in ficat in conditiile unei malnutritii sau ale bolilor casectizante; - hemofuscina = pigment cu structura apropiata lipofuscinei care se depune sub forma de granule galben clare, atat in celulele Kupffer, cat si in hepatocitele ficatului bogat in hemosiderina. Hemofuscina nu da reactie pozitiva pentru fer.

7

- ceroidul este un pigment granular brun portocaliu, fluorescent colorabil in rosu aprins cu Sudan. Este prezent in necroza ischemica si ciroza hepatica. E localizat in celulele mezenkimale. Membrana celulara a hepatocitului La periferie hepatocitul e invelit de o membrana dublu lipoproteica, care emite niste pseudopode numite microvilozitati, care maresc suprafata de membrana. Grosimea membranei este de aproximativ 100Å. Din punct de vedere enzimatic membrana hepatocitului e prevazuta pe toata suprafata cu activitate 5- nucleotidazica; alti markeri enzimatici prezenti mai sunt: adenilciclaza, leucinaminopeptidaza. Pe langa enzime membrana hepatocitului contine si receptori pentru hormoni si alte molecule active. In general receptorii de suprafata sunt proteine membranare implicate in urmatoarele functii: - medierea efectelor metabolice ale unor hormoni polipeptidici; - transportul ionilor organici si anorganici; - captarea unor hematine; - captarea unor glico-si lipoproteine modificate; - indepartarea particulelor invelite in molecule imunologice specifice, active; - interactiunea dintre ficat si anumiti agenti exogeni. Membrana contine doua domenii specializate: 1. domeniu orientat spre polul vascular 2. domeniu orientat spre polul biliar Domeniul de la polul vascular reprezinta 70% din totalul suprafetei hepatocitului. Acest domeniu este in raport cu capilarul sangvin. Membrana de la acest nivel formeaza microvili care maresc suprafata de contact cu sangele. Membrana de la acest nivel este separata de peretele capilarului sinusoid prin spatiul perisinusoidal Disse in care se gasesc microvilii hepatocitelor si fibre de reticulina. Domeniul de la polul biliar reprezinta aproximativ 15% din suprafata totala a membranei hepatocitului. Acest domeniu formeaza canaliculul biliar, care are diametrul de aprox. 1 µ m. Membrana formeaza spre lumen microvili. Celulele formeaza jonctiuni stranse cu celulele invecinate, fapt pentru care produsii de secretie nu pot difuza in spatiul extrabiliar. La acest nivel exista o activitate enzimatica crescuta datorita glicoproteinelor de membrana. In citoplasma din apropierea polului biliar exista 8

microfilamente de actina care circumscriu canalicului bilar si asigura prin contractie modificarea diametrului acestuia. Celulele perisinusoidale sunt: •

celula Ito

•

celula “pit” Ambele celule sunt asemanatoare cu celulele hematopoietice. Ele au acest rol

(hematopoietic) in viata fetala si in caz de anemii cronice la adult. Celulele Ito (lipocitele, celulele striate, celulele interstitiale) Se intalnesc relativ rar (o celula Ito la 20-25 hepatocite). Au numeroase picaturi lipidice. Ele au raport strans cu fibrele conjunctive din spatiul Disse. De asemenea, o parte din ele inconjura capilarele sinusoide. Ele vin in contact cu hepatocitelel dar fara sa faca jonctiuni. Rolurile lor sunt: •

secreta colagen II care se organizeaza in fibre de reticulina. La nivelul ficatului, daca au loc colagenizari excesive la nivelul spatiului Disse este afectat raportul dintre capilarul sangvin si polul vascular al hepatocitului si apar tulburari de troficitate.

•

secreta factorii de crestere ai hepatocitelor

•

depoziteaza lipide si vitamina A de natura exogena

•

in timpul vietii fetale intervin in hematopoieza. In conditii patologice apar modificari ale fenotipului celulelor Ito: se transforma

in fibroblaste, adipocite, celule stem hematopoietice. Celulele “pit” Se pot identifica doar la ME. Sunt mai rare. Ele sunt asemanatoare cu celulele endocrine: in citoplasma au numeroase granule electronodense cu diametrul de 300 nm. De aceea, initial s-a considerat ca au rol endocrin. Acum sunt considerate o varietate de limfocite circulante, fiind niste limfocite mari, cu granulatii si activitate de killer.

9

Tesutul conjunctiv La un ficat normal, tesutul conjunctiv este in cantitate mica. El se gaseste in capsula organului si in hil de unde trimite prelungiri care insotesc vaselel si ductele biliare pana in spatiile interlobulare Kiernan. Tesutul conjunctiv se continua in lobulul hepatic sub forma fibrelor de reticulina din spatiile Disse. Ele pot forma la nivelul lobulului hepatic stroma conjunctiva care asigura mentinerea deschisa a capilarelor sinusoide. Ficatul are o mare putere de regenerare. Are loc atat hiperplazia (cresterea in numar) cat si hipertrofia (cresterea in volum) a celulelor restante. La sobolan, ficatul este regenerat in proportie de 75% in decurs de o luna. Daca agresiunea la nivelul ficatului creste, creste si cantitatea de tesut conjunctiv si apare fibroza hepatica care debuteaza la nivelul spatiilor portale. Se vor forma in acest caz noi septuri conjunctive cu o orientare aleatorie fata de componentele parenchimului hepatic care vor impiedica raportul normal al hepatocitelor cu capilarele sinusoide si cu canaliculii biliari. De asemenea, aceste septuri conjunctive vor diminua hiperplazierea hepatocitelor care vor fi comprimate si se vor forma niste pseudonoduli. Tulburari ale nutritiei hepatocitului pot fi cauze ale cresterii cantitatii de tesut conjunctiv. Prin modificarea raportului normal intre hepatocit si capilarul sangvin se produce dezorganizarea parenchimului hepatic. Vascularizatia ficatului La nivelul ficatului ajunge aproximativ 25% din debitul cardiac de repaus. Ficatul beneficiaza de o dubla vascularizatie: nutritiva si functionala. Circulatia functionala aduce 75% din sangele din ficat si provine din vena porta. Circulatia nutritiva contine 25% din volumul de sange din ficat si provine din artera hepatica. Vena porta aduce: •

substante absorbite din digestiv

•

toxine care trec de bariera digestiva

•

produsi de degradare ai hemoglobinei (de la splina)

•

produsi de secretie endocrina a pancreasului Vascularizatia nutritiva se face prin ramurile a. hepatice proprii.

10

Ultimele ramificatii ale v. porte sunt capilarele sinusoide care se gasesc intre hepatocite in timp ce ultimele ramificatii ale arterei hepatice sunt capilarele a. hepatice ce se gasesc in spatiile portale. Ele se vor deschide in capilarele sinusoide, deci capilarele sinusoide vor contine sange venos amestecat cu sange arterial. Circulatia sangelui in capilarele sinusoide se face de la periferia lobulului spre centru si apoi ale se varsa in vena centrolobulara. Capilarele sinusoide prezinta un endoteliu discontinuu care are raport cu lamina bazala, ce contine fibre de reticulina care formeaza o retea laxa in jurul endoteliului capilar. Peretii capilarului sinusoid nu formeaza o adevarata bariera morfologica intre hepatocit si sange, existand si raporturi directe intre cele doua compartimente, fapt care face ca schimburile sa fie foarte usoare. Capilarele sinusoide au un diametru mare, de 30-40 µ m. Celulele capilarelor sinusoide sunt: •

celulele endoteliale - sunt celule alungite, cu nucleu turtit, care proemina spre lumen. Celulele au putine organite insa au fenestre care sunt grupate, neacoperite de diafragme, vezicule de pinocitoza, ceea ce denota o activitate intensa pentru enzimele de transport.

•

celulele Kupffer - deriva din monocitele circulante se pot insa divide. Sunt localizate la jonctiunea dintre doua capilare sinusoide si proemina spre lumen. Nu realizeaza jonctiuni cu celulele endoteliale. Au forma stelata, au nucleu eucromatic si prezinta mai multe organite decat celulele endoteliale. Au urmatoarele caracteristici: •

Au organite implicate in sinteze (RER, mitocondrii) deoarece aceste

celule sintetizeaza o parte din proteinele de export ale ficatului •

Celulele Kupffer intervin si in imunitate prin capacitatea lor de a

fagocita. •

Ele fagociteaza pigmenti, eritrocite imbatranite sau denaturate care nu au

fost distruse in splina. In caz de splenectomie, aceste celule devin foarte importante. •

Au receptori pentru imunoglobuline si complement

•

Secreta citokine: IL-1

11

Vascularizatia limfatica Este foarte bine dezvoltata extralobular. Vasele limfatice se gasesc: •

in capsula ficatului (foarte multe)

•

in septurile conjunctive

•

nu se vad capilare limfatice la nivelul lobulului hepatic. Originea limfei este in spatiile Disse. O parte din substantele de la acest nivel,

care nu patrund in capilarele sinusoide trec in spatiul Mall (spatiul dintre hepatocitele din placa limitanta si tesutul conjunctiv portal) si de aici ajung in spatiul Kiernan unde vor forma capilarele limfatice. Circulatia bilei La acest proces participa hepatocitele si celulele Kupffer. Bila circula de la centrul lobulului spre periferie. Canalele prin care circula bile pot fi: •

intrahepatice: •

•

•

intralobulare •

canaliculele biliare

•

canaliculele (pasajele) Hering

extralobulare •

canalele biliare perilobulare

•

canalele biliare interlobulare

•

canalele hepatice lobare (drept si stang)

extrahepatice •

canalul hepatic comun

•

canalul cistic

•

canalul coledoc (format din unirea canalului hepatic comun cu canalul

cistic) Canaliculii biliari Reprezinta componenta initiala a sistemului canalicular. Nu au pereti proprii ci sunt delimitate de membranele a doua hepatocite invecinate. La MO apar ca niste mici cavitati. Folosind impregnarea argentica Gomori, se vede ca aceste canalicule alcatuiesc o retea.

12

Pasajele Hering Fac jonctiunea intre canaliculii biliari si canalele extralobulare. Reprezinta portiunea de canalicul biliar aflata la nivelul placii limitante. Ele au perete propriu format dintr-un epiteliu simplu cubic inconjurat de fibre de reticulina. Caile biliare extralobulare Au un perete format dintr-un epiteliu asezat pe o MB care este inconjurata de un strat de tesut conjunctiv bogat in fibre elastice. Epiteliul poate fi simplu cubic sau simplu cilindric cu microvili. Caile biliare extrahepatice Prezinta un perete format din mucoasa, musculara si adventice. Mucoasa contine un epiteliu simplu cilindric cu celule secretoare de mucus si un corion in care se gasesc fibre elastice, infiltrat limfoid si glande tubuloacinoase de tip mucos. Canalul cistic prezinta in mod particular numeroase pliuri spiralate ale mucoasei care au un ax muscular. Acestea se numesc valvele spiralate Heister. Canalul coledoc prezinta si el cateva particularitati: •

in epiteliu contine celule care secreta somatostatina.

•

musculara este initial discontinua. Musculara devine apoi continua si se ingroasa pentru a forma sfincterele Boyden si Oddi. Musculara se ingroasa deci inainte de unirea cu canalul Wirsung si formeaza aici sfincterul Boyden. Musculara se ingroasa din nou la varsarea ampulei Vater in duoden si formeaza aici sfincterul Oddi.

Ficatul este supranumit si uzina chimica a organismului datorita faptului ca aici se sintetizeaza majoritatea produsilor folositori. Are urmatoarele functii: a) functia hematopoietica manifestata in perioada intrauterine din prima luna pana la nastere. Aceasta functie se poate reactiva la adult in conditiuni patologice; b) functia de homeostazie circulatorie

13

ficatul intervine in doua moduri: modificarea intrahepatica a diametrelor arteriovenoase si a spatiilor Disse, retinandu-se astfel surplusul la un moment dat si moduleaza sinteza/ degradarea unor factori de reglare a circulatiei; c)functia de depozit Ficatul depoziteaza molecule de tipul glicogenului, lipide complexe, unele proteine”de rezerva”, fer sub forma de feritina, cupru sub forma de hepatocuprina vitamina B12, vitaminele liposolubile A,D,E,K; d) functia antitoxica Mecanismele antitoxice cuprind in special conjugarea si modificare structurii diferitelor molecule endo-sau exogene prin oxido-reducere, hidroxilare; e)functii legate de metabolismul intermediar f)functia de aparare antiinfectioasa si proimunologica g) functia de regenerare h) functia de termoreglare i) functia de biliogeneza.

14

Capitolul 2. IMPLICATII METABOLICE GENERALE

2.1 Metabolismul glucidic

Ficatul si pancreasul sunt principalele organe implicate in metabolismul glucidic jucand fiecare un rol diferit. Pancreasul prin intermediul insulinei asigura accesul moleculei de glucoza in celulele organelor insulinodependente si mentine homeostazia glicemiei. Deasemenea numeroase enzime hepatice implicate in metabolismul glucidic sunt modulate de insulina. Ficatul este principalul loc de depozit al glucidelor si sediul in care se petrec marea parte a reactiilor metabolismului glucidic (atat sinteza cat si „arderea” glucidelor). In hrana omului intra un numar mare de glucide: glucide simple (monozaharide), dizaharide, polizaharide, precum si sub forma de grupari atasate unor proteine sau lipide complexe. Cele mai frecvente sunt: glucoza, fructoza, zaharoza, galactoza -de importanta deosebita in alimentatia sugarului, lactoza, amidonul si celuloza (asa numitele fibre cu rol in tranzit, fara rol energetic datorita faptului ca omul nu poseda echipament enzimatic necesar scindarii acestor molecule). Trebuie deasemenea precizat ca termenii de «glucide» si «gust dulce» nu se suprapun perfect

15

Astfel exista: •

glucide care nu sunt dulci - polizaharidele cum ar fi celuloza sau amidonul(dar dupa o masticatie indelungata apare gustul dulce datorita actiunii amilazei salivare)

•

numerosi compusi (artificiali dar si naturali) care au gust dulce fara a fi glucide. Acestia constituie grupul indulcitorilor artificiali sau edulcoranti. Acestia au o denumire chimica (IUPAC), una biochimica (comuna, frecvent folosita) precum si una apartinand nomenclaturii aditivilor alimentari (asa zisele E-uri). Indulcitorii artificiali sunt denumiti E900-E999.

•

Compusi toxici cu gust dulce ca de exemplu acetatul de plumb Pb(C2H3O2)2 . Acesta a fost folosit o perioada indelungata in istorie ca indulcitor artificial. Romanii fierbeau mustul in vase de plumb pentru a obtine un sirop in a carui compozitie e posibil sa se fi gasit si acetat de plumb. In prezent este interzis datorita efectelor neurotoxice si posibil carcinogene.

Edulcorantii artificiali ca si cei naturali prezinta avantajul major de a fi libere de calorii sau au foarte putine putand fi folosite de catre persoanele cu diabet, obezitate, predispozitie genetica spre cariogeneza etc. Unele dintre ele sunt substante potential toxice (dozajul trebuie foarte atent controlat) sau insuficient studiate sub prisma efectelor carcinogene sau teratogene. Efecte adverse apar la consum exagerat. Principalii edulcoranti artificiali sunt: acesulfam K(E 950), aspartam (E951), ciclamatii (E952) si zaharina (E954).

16

Figura 2.1.1 - Formulele principalilor edulcoranti Exista insa si edulcoranti naturali extrasi din diverse plante. Statutul acestora difera de la tara la tara ( indulcitori/aditivi sau suplimente alimentare). Principalii indulcitori naturali sunt: • Osladina - este extrasa din rizomii plantei Polypodium vulgare •

Steviozinul - este extras din frunzele plantei Stevia Rebaudiana

• Taumatina (E 957) - este extrasa din fructul plantei Thaumatocus Danielli ("fructul miraculous de Sudan"), • Curculina - este o proteina extrasa din fructele de Curculigo latifolia si are putere de indulcire aprox. 550, • Glicirizina - se extrage din radacina plantei Glycyrrhiza glabra (lemn dulce) si are putere de indulcire aprox. 50 •

Brazeina - substanta de natura proteica, extrasa dintr-o planta care creste in vestul

Africii si are putere de indulcire aprox. 2000 si numeroase altele.

Figura 2.1.2 Steviolul - sta la baza celor doi glicozizi din Stevia: steviozidul si rebaudiozid Oricare ar fi ei, edulcorantii nu copie fidel gustul zaharozei de aceea in unele cazuri se folosesc impreuna cu aceasta.

17

Glucoza este glucidul cu cea mai mare importanta in alimentatia omului. In afara rolulului energetic mai este folosita pentru sinteza mai multor compusi deosebit de importanti ca de exemlu: - acizii uronici folositi in sinteza proteoglicanilor si eliminare a unor compusi toxici endogeni sau exogeni - fructoza utilizata in sinteza nucleotidelor si ulterior a acizilor nucleici, - NADPH necesar sintezelor reductive; - acetil Co A si gliceroluul utilizati pentru sinteza lipidelor; - amioacizi neesentiali, purine, pirimidine si porfirine. Utilizarea glucozei drept substrat energetic presupune parcurgerea glicolizei (degradare anaeroba incompleta pana la lactate sau piruvat) si a ciclului Krebs (degradare completa a acestor produsi intermediari pana la CO2, apa si ATP ). Postprandial, moment caracterizat de abundenta substratelor energogene, glucoza va fi transformata in piruvat si apoi oxidata terminal in ciclul Krebs, pentru asigurarea resurselor energetice ale organismului. Cu precadere in ficat glicoliza se poate

desfasura exclusiv in vederea

obtinerii elementelor de constructie a

trigliceridelor care vor fi depozitate in tesutul adipos. Transformarea glucozei in triacilgliceroli, fosfolipide si glicerol are loc atunci cand este depasita capacitatea de depozitare a acesteia in ficat sub forma de glicogen. In perioada interprandiala sau in timpul unui efort intens fizic sau intelectual glucoza continua sa reprezinte principalul substrat energetic doar pentru tesuturile glucodependente; in acest caz glucoza este asigurata prin glicogenoliza si gluconeogeneza hepatica. Orice cale de metabolizare ar urma glucoza necesita in mod obligator un proces de fosforilare, conditie necesara ramanerii in celula. Acest proces este o reactie ireversibila, catalizata de hexochinaze care se desfasoara in prezenta ATP-ului ca donor de grupare fosfat.(reactie 1) Glucokinaza este izoenzima majora in ficat si actioneaza exclusiv asupra glucozei. Ea este activa doar in conditiile unui aport masiv de glucoza, care depasind nevoile de moment ale organismului, va fi depusa dupa conversia la glucozo-6-fosfat ca glicogen, mentinandu-se astfel glicemia la valori normale. Glucozo-6-fosfatul este metabolizat in ficat pe urmatoarele cai: - 55% este hidrolizat la glucoza, - 25% este catabolizat pe cale Embden-Meyerhoff (glicoliza) 18

- 18% contribuie la sinteza glicogenului, - 2 % este metabolizat pe calea pentozo- fosfatilor. Hidroliza glucozo-6-fosfatului este catalizata de glucozo-6-fosfataza, enzima care controleaza cantitatea de glucoza eliberata din ficat. Scaderea activitatii acestei enzime la jumatate din valoarea normala provoaca hipoglicemie si coma. Absenta ereditara a acesteia duce la incarcarea cu glicogen a ficatului. Corticoizii au un efect inductor asupra enzimei. Oxidarea glucozei la piruvat presupune parcurgerea glicolizei (calea EmbdenMeyerhoff).

19

Figura 2.1.3 Glicoliza – reactii si reglarea procesului In conditii aerobe piruvatul rezultat este convertit la acetil CoA antrenata ulterior inciclul Krebs si oxidat pana la CO2.

20

Figura 2.1.4 Ciclul Krebs (al acizilor tricarboxilici) constituie calea comuna de degradare a pricipalelor substrate energetice (gucide, lipide, protide)

21

In conditii de anaerobioza piruvatul este redus la lactat. Glicogenul reprezinta forma de depozitare a excesului de glucoza la care se apeleaza in momentul in care nevoile o cer. Glicogenul se depoziteaza in ficat 6% din greutatea corporala si in muschi 1% din greutatea corporala. Doar rezervele hepatice pot fi folosite in scopul eliberarii glucozei si mentinerii glicemiei la valori normale, pe cand cel

muscular este folosit doar

pentru obtinerea de energie in muschi.

Rezervele hepatice scad dramatic dupa o perioada de 12-20 de ore de post. Rezervele se refac in faza anabolica. Intrarea glucozo-6-fosfatului in glicoliza este exclusa in faza catabolica, datorita glucagonului care produce scaderea concentratiei fructozo2, 6 bifosfatului activator al 6 fosfo- fructo- 1 kinazei si inactivarea piruvat kinazei prin transformarea acesteia in forma fosforilata inactiva. Calea pentozofosfatilor prezinta o importanta deosebita deoarece duce pe de o parte la sinteza purinelor folosite ulteriorla sinteza acizilor nucleici si pe de alta parte la obtinerea de NADPH molecula cu rol protector antioxidativ cat si in sinteza altor compusi.

22

Figura 2.1.5 Calea pentoz fosfatilor- Schema

Exista posibilitatea ca nevoia de glucoza a tesuturilor glucodependente sa nu fie satisfacuta (inanitie, regim alimentar sarac in glucide dar bogat in lipide si/sau proteine, efort prelungit). In acest caz are loc sinteza ,, de novo” a glucozei din compusi nonglucidici piruvat, lactat, aminoacizi, glicerol in procesul degluconeogeneza hepatica.

23

Figura 2.1.6 Gluconeogeneza hepatica- schema Satisfacerea nevoilor de glucoza a acestor tesuturi nobile glucodependente exclusiv pe seama gluconeogenezei se petrece in conditiile epuizarii rezervelor de glicogen din ficat. In mai mica parte gluconeogeneza se produce si in perioadele interprandiale mai lungi de 8 ore. Procesul are loc in ficat si cortexul renal. Procesul de gluconeogeneza 24

foloseste substrat aminoacizi glucoprimatorri, lactat, glicerol si- dupa date mai recente – chiar si acetona. Procesul consta in principiu in parcurgerea in sens invers a etapelor glicolizei cu mentiunea ca trei dintre acestea sunt catalizate de enzime unidirectionale proprii. Prin urmare ficatul contribuie la homeostazia glicemica prin intermediul acestor doua procese de glicogenoliza si gluconeogeneza. 2.2 Rolul ficatului in metabolismul proteic Dintre toti nutrientii introdusi zilnic prin alimentatie, proteinele (in special cele bogate in aminoacizi esentiali) sunt cele mai importante îndeosebi în perioada de creştere. Ficatul joacă un rol important in metabolismul proteic, fiind sediul principal de degradare a aminoacizilor precum si locul de biosinteza a proteinelor. Rolul crucial jucat de ficat in metabolismul proteic este dovedit şi de faptul că în stările patologice caracterizate de alterarea severa a funcţiei hepatice (ciroza ) celelalte metabolisme (lipidic si glucidic ) nu sunt atât de puternic perturbate. Cantitatea de aminoacizi liberi existentă la un moment dat in organism constituie fondul de aminoacizi. Enzimele implicate in metabolismul proteic sunt: - ornitincarbamil transferaza (O.C.T) - d-aminolevulinat sintetaza - ARN polimeraza - triptofan oxigenaza - serindehidrataza - glucokinaza - glucozo-6 fosfat dehidrogenaza Proteinele alimentare sunt hidrolizate la aminoacizi sub actiunea enzimelor din sucurile gastric, pancreatic si intestinal. Absorbtia aminoacizilor are loc la nivelul intestinului subtire; dupa absorbtie sunt preluati in forma libera de segmentul portal care-i transporta la ficat. Ficatul foloseste o mare parte din acestia pentru sinteza proteinelor proprii si a proteinelor serice, restul fiind distribuit celorlalte tesuturi. Aminoacizii nu pot fi depozitati in organismul uman in exces ci sunt folositi ca materie prima in procesele de gluconeogeneza si/sau lipogeneza. Mai intai sunt degradati la produsi precum acetil Co A, fumarat, a - cetoglutarat, etc. Catabolismul aminoacizilor cuprinde urmatoarele etape: 25

1. Dezaminarea 2. Incorporarea NH3 in uree in vederea eliminarii acestuia din organism prin procesul de ureogeneza 3. Descompunerea scheletului de carbon al aminoacizilor la intermediari metabolici comuni. Dezaminarea oxidativa se face printr-o reactie de transaminare

urmata de una de

dehidrogenare, in care intervine enzima glutamat dehidrogenaza NADH dependenta. Amoniacul rezultat este transformat in uree, produs hidrosolubil care este preluat de sange si eliminat prin urina. Ureea se formeaza in urma unei succesiuni de reactii (mitocondriale si citosolice) cunoscute sub numele de Ciclul Krebs- Henseleit sau ciclul ureogenetic. Aminoacizii sunt folositi la sinteza a numerosi compusi cu functii variate ca de exemplu: - sinteza hemului - nucleotide si sinteza ADN - compusi de conjugare - amine endogene (histamina,serotonina, GABA, etc) cu rol de neuromediatori - hormoni peptidici - enzime. Biosinteza hemului are loc cu precadere in celulele sistemului eritroformator din maduva, ficat, splina. Procesul cuprinde urmatoarele etape: - sinteza acidului delta aminolevulinic din succinilCoA- etapa mitocondriala - sinteza porfobilinogenului - in citosol - formarea protoporfirinei IX, -coordinarea ionului

la molecula de protoporfirina IX, cu formarea hemului. 2.3 Rolul ficatului in metabolismul lipidic

Ficatul joaca un rol major in metabolismul lipidic fiind sediul sintezei si degradarii acizilor grasi, colesterolului , altor steroli si reprezinta sursa pricipala de fosfolipide, lipoproteine si corpi cetonici. Lipidele continute in ratia alimentara sunt trigliceridele, fosfolipidele, colesterolul liber si acil colesterolii. Trigliceridele , prin hidroliza formeaza acizi grasi care elibereaza energia chimica inmagazinata in catenele hidrocarbonate prin ardere completa la

si 26

.Acizii grasi reprezinta sursa

preferata de energie a unor organe ca miocard si mushi scheletici. In anumite conditii patologice (diabet zaharat, inanitie) creierul poate folosi ca sursa de energie corpii cetonici proveniti din acizii grasi. Degradarea oxidativa a acizilor grasi

Oxidarea completa cuprinde trei etape: Prima etapa, ß oxidarea (ciclul lui Lynen) este specifica catabolismului acizilor grasi. Urmatoarele doua etape, ciclul Krebs si lantul respirator sunt cai oxidative comune pentru toti compusii energogeni. Ciclul acizilor tricarboxilici: 8 CH3-CO-S-CoA + 24 H2O ------------- >16 CO2 + 8 CoA-SH +64[H] Lantul respirator 92 [H] + 23

46 H2O

Pe fata citosolica a mitocondriilor, sub influenta tiokinazelor de tipul acilCoA sintetazei, are loc formarea esterilor coenzimei A ( acilCoA sau R- CO- S- CoA). Acizii grasi participa sub aceasta forma la totalitatea proceselor metabolice. Bioxidarea are loc in matricea mitocondriala. Membrana interna a mitocondriilor impermeabila pentru acilCoA constituie o bariera intre cele doua compartimente. Resturile acil sunt transferate in matrix cu ajutorul unei navete la care participa carnitina si 2-acil transferaze localizate pe fata interna si alta pe fata externa a membranei. Membrana mitocondriala cuprinde o proteina transportoare care transporta cuplat acil-carnitina in matrix si carnitina in sens invers. Acizii grasi din sange au doua surse de provenienta: din intestin sub forma de acizi grasi cu lanturi scurte si din tesutul adipos sub forma de acizi grasi cu lanturi lungi. Ponderea acestor doua surse variaza in functie de starea organismului: in stare de post predomina acizii grasi mobilizati din tesutul adipos iar in timpul alimentatiei predomina acizii grasi din dieta. In afara ß-oxidarii mitocondriale, acizii grasi cu catena lunga pot fi oxidati si in peroxizomi, organite celulare prezente in toate tipurile de celule eucariote. Acest proces difera de oxidarea mitocondriala prin reactia de oxidare a acilCoA la enoilCoA. Amploarea b- oxidarii in peroxizomi in special la nivelul ficatului variaza in raport cu factorii nutritionali, hormonali, medicamente. Acest proces se intensifica dupa ingestia 27

unui pranz bogat in lipide, acizi grasi superiori , in diabet, inanitie si dupa administrarea unor medicamente. Cetogeneza O cale alternativa de utilizare energogena a acizilor grasi are loc prin intermediul corpilor cetonici. Corpii cetonici sunt: - acidul aceto acetic - acidul b -hidroxi-butiric - acetona Aceto-acetatul este produsul primar care de prin hidrogenare b hidroxi-butirat sau prin decarboxilare acetona. Sinteza de aceto acetat are loc in mitocondriile hepatice, din acetil CoA provenita din b oxidarea acizilor grasi. Procesul decurge astfel: - condensarea a doua molecule de acetilCoA sub actiunea tiolazei si a ATP care trece in AMP si

cu eliberarea a doua legaturi macroergice

- condensarea aceto acetilului cu o noua molecula de acetil CoA sub actiunea unei sintaze - sub actiunea unei liaze (HMG-CoA liaza) are loc reactia inversa cu eliberarea acetoacetatului si acetilCoA. Aceto-acetatul ca atare neactivat reprezinta pentru ficat un metabolit inert, deorece hepatocitul nu are posibilitatea activarii lui la acetoacetil-CoA. El difuzeaza in sange, de unde este captat de diferite tesuturi si ars la

Pentru aceasta

este mai intai activat la acetoacetilCoA printr-o reactie cu succinil CoA. Acetoacetilul este scindat in acetil CoA : CH3-CO-CH2-CO-SCoA + CoA-SH 2CH3CO~ ScoA Acetil CoA intra apoi in ciclul Krebs si lantul respirator. Acidul aceto acetic nu poate fi metabolizat in ficat deoarece acesta nu poseda echipamentul enzimatic necesar (lucru care se intampla in miocard, muschi scheletici, rinichi, creier, diafragma). In conditii de alimentatie normala cetogeneza este redusa, cetonemia nedepasind 1 mg/dl. Procesul se intensifica in conditiile aparitiei unui deficit de glucoza (post prelungit, foamete, diabet zaharat) prin mobilizarea acizilor grasi liberi din tesutul adipos care ajung in ficat si sunt activati in acetilCoA.

28

Biosinteza acizilor grasi Sinteza de acizi grasi si incorporarea lor in trigliceride constituie mijlocul principal de stocare a excesului de glucide alimentare. Atomii de C folositi pentru sinteza de acizi grasi provin din acetilCoA format din glucoza prin glicoliza la piruvat, urmata de carboxilarea oxidativa a acestuia. Biosinteza acizilor grasi cuprinde urmatoarele etape: - sinteza ,, de novo” cu formare de acid palmitic - elongarea acidului palmitic sau a unor acizi grasi endogeni sau exogeni - introducerea de legaturi duble in acizii grasi endogeni sau exogeni Sinteza acidului palmitic are loc in citosol cu participarea unei proteinemultienzimatice acid gras sintaza. AcetilCoA rezulta din glucoza. Procesul este intens reductiv (necesita NADPH) si endergonic (necesita ATP). Ecuatia globala a biosintezei acidului palmitic este: 8CH3-CO-ScoA + 14 NADPH + 14 H +7 ATP +H2O CH3-(CH2)14-COOH + 8 CoASH + 14 NADP +7 ATP + 7 Pi Transformarea glucozei in acetil CoA are loc in matrixul mitocondrial, iar sinteza de acid gras este un proces citosolic. (Schema) Membrana interna a mitocondriilor e nepenetrabila pentru acetil CoA si traversarea acestei bariere implica urmatoarele reactii: - in mitocondrii, acetil CoA se condenseaza cu oxalacetat si rezulta citrat - citratul este translocat in citosoli si apoi scindat in acetil CoA si oxalacetat intr-o reactie ATP dependenta - oxalacetatul este redus la malat sub actiunea malat dehidrogenazei citosolice. - malatul poate urma doua cai: trece in mitocondrie si prin dehidrogenare regenereaza oxalacetatul sau in citosol sufera o decarboxilare reductiva sub actiunea enzimei malice formand piruvat care trece in mitocondrii si prin decarboxilare formeaza oxalacetat.

29

Figura 2.3.1 Complexul multienzimatic al sintetazei acizilor grasi Reactiile care au loc sunt: 1) un rest acetilic din acetil CoA e transferat pe gruparea cys-SH sub actiunea unei transacilaze. 2) un rest malonil din malonil CoA e transferat pe gruparea tiolica a fosfopanteteinei sub actiunea aceleiasi transacilaze. 3) gruparea acetil in faza de initiere sau o grupare acil a acidului gras intermediar in fazele de elongare ataca gruparea metilen activa din restul malonil. Simultan are loc o decarboxilare si formare a unui derivat b cetoacil. 4) reducerea derivatului b cetoacil la b hidroxi acil este o reactie NADPH dependenta. 5) derivatul b hidroxi acil prin eliminarile de apa trece intrun derivat tiolesteric al acidului alfa beta nesaturat( enoil-) 6) hidrogenarea, NADPH dependenta a derivatului enoil duce la formarea unui acid gras saturat, ca derivat tiolesteric. In prima faza se formeaza acid butiric si apoi acizi grasi cu 6,8,.........16 atomi de carbon. 7) acizii grasi cuprinzand 4- 14 atomi de C nu sunt eliberati de pe acid gras sintaza. Numai acidul palmitic este detasat hidrolitic din legatura sa tiolesterica la Pant-SH. Gruparile acil ale acizilor grasi intermediari sunt transferati de pe gruparea tiolica a

30

panteteinei la gruparea cys- SH vecina. Gruparea Pant-SH este incarcata cu o noua grupare malonil si sunt reluate reactia de condensare si celelalte reactii formandu-se un alt acid gras intermediar. Ciclul de elongare se repeta pana la formarea acidului palmitic. 8) eliberarea prin hidroliza, sub actiunea tioesterazei, a acidului palmitic care printr-o inhibitie feed-back inchide procesul. Biosinteza colesterolului Ficatul este atat furnizorul major de colesterol pentru tesuturile extrahepatice cat si locul de tranzit al colesterolului in vederea excretiei. In sinteza colesterolului se porneste de la acetil CoA ce poate fi obtinuta din glucoza, acizi grasi si din catenele anumitor aminoacizi. Biosinteza colesterolului are mai multe etape: 1) formarea de hidroxil-metil-glutaril-CoA (HMG-CoA) din acetil coA 2) transpunerea HMG-CoA in izopren biologic activ 3) condensarea a 6 unitati izoprenice cu formarea unee molecule cu 30 at de C numita scualen. 4) ciclizarea scualenului si formarea primului compus stersidic, lanosterol. 5) transformarea lanosterolului in colesterol.

31

Figura 2.3.2 Reglarea sintezei colesterolului de catre HMG-CoA reductaza.

Calea principala de excretie a colesterolului este bila care cuprinde colesterol si acizi biliari. O cale alternativa de excretie este descuamarea pielii si a epiteliului intestinal. Bila cuprinde relativ mult colesterol, in majoritate neesterificat. Acizii biliari sunt formati in hepatocite, secretati in canaliculele biliare si dupa tranzit prin vezica biliara sunt deversati in duoden. Acizii sintetizati in ficat se numesc acizii biliari primari. Tot in ficat acizii biliari sunt conjugati cu glicol sau taurina.

32

In insuficienta hepatica sinteza colesterolului este redusa, predominand sinteza fractiunii esterificate; deficitul de proteine afecteaza transportul colesterolului in sange. Lipidele din ficat sunt controlate de factori lipotropi(colina, metionina si betaina) care ajuta la eliberarea excesului de grasimi din ficat. Colina este factorul lipotrop major facilitand transportul acizilor grasi spre tesuturile periferice. Deficitul de colina poate produce tulburari coronariene, renale, miocardice si aortice. La animalele carentiate in colina s-au observat alterari ale hepatocitelor: - mitocondrii tumefiate si uneori vacuolizate - reticolul endoplasmic hipoplazic si aglutinat in grupuri. Sinteza si secretia lipoproteinelor Sursa principala a lipoproteinelor din ser e ficatul. Acesta primeste acizii grasi din sange si isi sintetizeaza acizii grasi proprii din glucide si aminoacizi. Acizii grasi sunt fie complet oxidati la apa si dioxid de carbon, fie oxidati la corpi cetonici sau eliberati in sange la polul sinusoidal al hepatocitului pentru a fi transportati la celelalte tesuturi ale organismului. Forma de transport sanguin a grasimilor o constituie lipoproteinele. Pentru sinteza acestora ficatul esterifica acizii grasi cu glicerofosfat transformandu-i in trigliceride pe care le uneste cu proteine, fosfolipide, colesterol si chiar cu glucide. Rolurile lipoproteinelor plasmatice: - transporta colesterolul exogen si cel sintetizat in ficat spre tesuturi extrahepatice si invers: vehiculeaza alti compusi lipidici - participa la pastrarea compozitie lipidice a membranelor - regleaza procese metabolice celulare. Electroforeza lipoproteinelor a dus la identificarea a patru fractiuni: - chilomicronii care nu migreaza. Contin 98-99% lipide. - pre ß- proteine VLDL – sunt lipoproteine sintetizate in ficat cu continut ridicat de grasimi 89-94% in marea majoritate trigliceride 55-56%, fosfolipide, esteri ai colesterolului si colesterol liber. - ß-lipoproteinele = LDL – 75-80 % lipide, predominant colesterol, fosfolipide si trigliceride. Se formeaza in plasma din VLDL prin inlaturarea trigliceridelor VLDL sub actiunea lipoprotein lipazei si imbogatire in colesterol.

33

- Alfa lipoproteine = HDL – 50-55% lipide, predominand fosfolipidele. Componenta proteica majora este apoA. Sunt sintetizate si secretate de hepatocite, sunt catabolizate in final la nivelul ficatului. In conditii patologice in ser apare o lipoproteina anormala a carei componenta lipidica este formata din lecitina si colesterol liber iar componenta proteica din 40 % albumina si 60 % apoproteina X.

34

Capitolul 3. FUNCTIA PROTECTIVA A FICATULUI FATA DE STRESUL OXIDATIV

Oxigenul este elementul indispensabil desfasurarii in conditii normale a proceselor metabolice, lantului respirator si obtinerii in final de energie. Dar oxigenul este un element extrem de reactiv – motiv pentru care in atmosfera (si oriunde in natura) nu se gaseste sub forma atomica ci in forma moleculara

stabila sau sub forma altor

compusi( oxizi, apa, compusi organici, etc.) Acest lucru se petrece si in organismul omului si anume speciile reactive ale oxigenului se formeaza atat in conditii normale (fiziologice) – fenomen contrabalansat de sistemele enzimatice si neenzimatice antioxidante astfel incat sa se mentina un echilibru, dar mai ales in conditii patologice si odata cu inaintarea in varsta. Speciile reactive ale oxigenului sunt: -

anionul superoxid

-

peroxidul de hidrogen sau apa oxigenata

-

radicalii hidroxil

-

oxidul nitric

-

peroxinitrilul

-

oxigenul singlet Modificarile biochimice induse de SRO

1. Peroxidarea lipidica Efectele celulare ale peroxidarii lipidelor membranare sunt: A. alterarea aranjarii fosfolipidelor; a) diminuarea fluiditatii; b) cresterea incarcarii electrice negative de suprafata;

35

c) crearea conductivitatii pentru protoni; d) pierderea stabilitatii electrice si cresterea permeabilitatii nespecifice Peroxidarea lipidica este reprezinta o succesiune de reactii dupa cum urmeaza: - Initiere

- Propagare:

- Intrerupere

B. alterarea membranelor celulare si a organitelor: a. inactivarea enzimelor membranare b. oxidarea grupelor tiol si cresterea permeabilitatii c umflarea mitocondriei d. lipsa cuplarii oxidare-fosforilare e. pierderea cyt c si inhibarea lantului respirator mitocondrial f. perturbarea sistemului de hidroxilare hepatic g. disfunctii ale enzimelor lizozomale h. activarea fosfolipazelor membranare C. alterari metabolice si de comportament celular : a. distrugeri ale tocoferolului, tiolilor, steroizilor, tiroxinei; b. redistribuirii ionice D. inhibarea motilitatii celulare si scaderea diviziunii celulare 2. Alterarea transportului ionic transmembranar se datoreaza in special efectelor SRO pe membrane. Se stie ca ischemia se asociaza cu alterari ale schimburilor ionice: pierderi de potasiu si patrunderea de calciu in celule. La soareci o injenctie de xantina/ xantinoxidaza (un mod clasic de producere a SRO) induce o marcata extravazare (cresterea permeabilitatii vasculare). Aceata actiune a SRO s-ar putea sa fie mediata de formarea endogena a substantelor vasoactive.

36

3. Alterari cromozomiale si mutatii genetice produse de radiatiile ionizante sunt foarte bine cunoscute. Mecanismul prin care acestea se produc este tocmai formarea de radicali liberi de oxigen care produc alterari ale structurii si deci si functiei ADN. 4. Actiunea SRO asupra tesutului conjunctiv pare a fi una de tip anabolic prin degradarea acidului hialuronic si actibarea prolinhidroxilazei. Aceasta ar explica fibroza care apare in leziunile induse de oxigen. Conditii clinice care implica aparitia SRO Diferitele tipuri de SRO sunt produse atat in timpul proceselor fiziologice dar in cantitate mult mai mare conditii patologice cum ar fi: a. dezordini in distributia tisulara a oxigenului (hipoxie, hiperoxie) b. inflamatia c. iradieri d. carcinogeneza si imbatranire e. ateroscleroza f. detoxifierea xenobioticelor g. peroxidarea lipidica, o sursa de radicali liberi. Peroxidarea lipidelor expuse la oxigen este responsabila nu numai de rancezirea alimentelor, ci si de prejudiciul tesuturilor in vivo, cauzand anumite boli, ca de exemplu cancerul, bolile inflamatorii, ateroscleroza s.a. Sistemele organismului care neutralizeaza acesti radicali pot fi de doua feluri: antioxidanti enzimatici sau neenzimatici. Antioxidantii neenzimatici cuprind numeroase substante printre care si vitamina E, ceruloplasmina, b carotenul, vitamina A, histidina, glucoza, seleniul, albumina, hemopexina, transferina, taurina, chelatori de ioni metalici, bilirubina, s.a. Antioxidantii enzimatici includ: catalaza, familia superoxiddismutazei (SOD), ciclul redox glutationic. Rolul GSH in organism Actiunea GSH se poate realiza enzimatic sau neenzimatic astfel: -actiunea neenzimatica este o actiune directa cu SRO si nespecifica, care se poate observa la toti donorii de grupari –SH - actiunea enzimatica: GSH este binecunoscut ca substrat pentru GSH-ST, GSH-Px si GSH-r. 37

Reglator/modulator al statusului redox sulfhidril celular Starea redox a celulelor este expresia raportului dintre concentratia de echivalenti oxidanti si concentratia de echivalenti redusi. Datorita faptului ca majoritatea constituentilor apartin echivalentilor redusi, variatiile chiar foarte mici ale concentratiei GSH pot modula puternic starea redox. Prin proprietatile sale antioxidante GSH actioneaza ca un tampon redox celular. Intre valoarea gruparilor –SH plasmatice libere si GSH hepatic s-au constatat corelatii. Apararea impotriva atacului oxidativ In mod independent sau in cooperare cu enzimele auxiliare a caror activitate depinde in ultima instanta de concentratia de GSH si a factorilor care ii afecteaza concentratia. Contributia la mentinerea mediului reducator intracelular necesar conservarii structurii si functiei enzimelor si proteinelor redox sensibile sub forma activa. In calitate de cosubstrat al GSH- Px si GSH-red , contribuie la convertirea apei oxigenate sau a peroxizilor lipidici la apa si hidroacizi grasi si respectiv la conjugarea unei mari varietati de xenobiotice electrofile. Reglarea unor sisteme enzimatice implicate in stresul oxidativ a caii SHMP care produce NADPH , un importanta agent reducator si cofactor al glutation reductazei. Participarea in transport, sinteza de proteine, de acizi nucleici, sinteza si actiunea unor leucotriene, formarea de microtubi, in transductia de semnale, exprimarea unor gene. Dintre multiplele roluri atribuite GSH, dominanta ramane actiunea antioxidanta (detoxifiant si protector), prin ecranarea unei game variate de specii reactive radicalice sau neradicalice. In plus aceasta triada de compusi naturali (vitamina C, E si GSH) prin interactiune intr-o serie de ractii ciclice de oxidoreducere, asigura regenerarea formelor reduse ale compusilor cu veleitati antioxidante. GSH reactioneaza rapid in special cu radicalul hidroxil, donand un atom de hidrogen. S-a sugerat de altfel existenta unui factor GSH- dependent care ar inhiba LPO la nivel membranar. In realizarea acestei inhibitii ar fi implicata si o vitamina conform reactiilor:

Ca si cei mai multi componenti ai apararii antioxidante si GSH are nivele care fluctueaza in functii de diferite conditii fiziologice sau patologice. Nu este insa stabilita

38

o relatie cauzala intre nivelele scazute de GSH si cele ridicate ale peroxizilor, desi unele studii sustin acest lucru. Rol in cresterea si dezvoltarea celulara Diferentierea terminala e asociata frecvent cu modificarea echilibrului redox al organismului. Pe masura ce isi pierd capacitatea mitotica , celulele devin mai oxidate in fazele finale de diferentiere. Tesuturile cu capacitate de regenerare crescuta cum e si cazul ficatului la mamifere nu prezinta scaderi ale GSH in cursul diferentierii. Dimpotriva, capacitatea acestora de a sintetiza GSH se diminueaza progresiv in urma depletiei, fapt care ar putea fi un factor de dezvoltare. Concentratia GSH creste in cursul dezvoltarii tesuturilor meiotice. De exemplu s-a constatat o triplarea a cantitatii de GSH in testicolele de sobolan intre 8 si 29 zile de viata. Alte functii: stocarea si transportul cisteinei, reglarea metabolismului leucotrienelor si PG , reglarea sintezei dezoxiribonucleotidelor, functia imuna , reducerea radicalilor tocoferol, direct sau indirect, prin reducerea semidihidroascorbatului.

39

Capitolul 4. FUNCTIA DE DETOXIFIERE A FICATULUI . XENOBIOCHIMIA. Functia e detoxifiere este poate cea mai importanta functie hepatica privita din perspectiva terapeuticii. Consta in captarea compusilor toxici (endogeni – produsi fianali ai metabolismului ca de exemplu amoniac, uree, acid uric sau exogeni – medicamente, droguri, otravuri), reducerea toxicitatii si marirea capacitatii de eliminare a acestora (adeseori aceasta consta in hidrosolubilizarea compusilor mai sus amintiti). Procesele de detoxifiere au loc atat in metabolismul normal cat si in cel patologic si nu sunt selective, mare parte a toxicelor este metabolizata de enzime nespecifice. Termnenul de xenobiotic de origine greaca are sensul etimologic de „strain vietii” (xenos= strain si bios= viata) deci un compus care nu este sintetizat, nu se gaseste si nu joaca niciun rol in organismul viu (uman). Cuprinde asadar o gama larga de substante chimice printre care si medicamente, droguri, otravuri, aditivi alimentari, pesticide, etc. Xenobioticele pot intra in organism accidental (mancare contaminata, poluarea mediului/aerului, razboi etc) sau in mod deliberat – in scop terapeutic (medicamentele) sau din contra cu scopul de suprimare a vietii (suicid, omucid, eutanasiere, executie) Xenobioticele cuprind o gama larga de substante cum ar fi: -

Medicamente : acetaminofen, aspirina , tranchilizante, etc.

-

Cosmetice: Fixative, vopsele de par, deodorante, sprayuri etc.

-

Pesticide: DDT, hexaclorciclohexan(Gamexan), parathion, etc.

-

Metaboliti bacterieni: de exemplu amine formate in tractul intestinal (putresceina, cadeverina)

-

Diferite substante active aflate in alimente (alcaloizi, uleiuri volatile, etc)

-

Aditivi alimentari : coloranti, indulcitori, conservanti, etc. La indepartarea xenobioticelor participa, am putea spune, intreg organismul

(rinichii, pielea, plamanii, sistemul imun, sangele) dar rolul major in acest proces il joaca ficatul datorita in special bogatului sau echipament enzimatic.

40

Ficatul participa la acest proces prin captarea, biotransformarea, excretia si secretia xenobioticelor. Acestea ajung in ficat fie din circulatia generala in cazul caii de adminisrare parenterala sau din circulatia portala in cazul medicamentelor administrate pe cale orala. (Schema) Captarea se face prin intermediul unor sisteme de transport situate bazolateral in membrana hepatocitelor: - familia de polipeptide transportoare de anioni organici Na- indepenenta (OATP/OATP) - familia de transportori de cationi organici (OCT/OCT) Biotransformarea medicamentelor consta in modificarea proprietatilor fizicochimice si biologice ale acestora in urma unei succesiuni de reactii intracelulare. Biotransformarea poate avea ca rezultat obtinerea, diminuarea sau anularea activitatii biologice a medicamentelor, iar in ceea ce priveste toxicele pentru unele gradul de toxicitate poate creste in urma metabolizarii hepatice. Procesele de biotransformare sunt procese enzimatice care decurg in una sau doua faze si vizeaza cu precadere substantele liposolubile catre traverseaza cu usurinta membrana celulara. Principala modificare consta in hidrosolubilizarea acestora si trecerea acestora din nou in sange sau in bila. Din sange produsii astfel transformati se elimina fie pe cale urinara – majoritatea , fie prin aerul expirat(cele volatile). Dar unii metaboliti se pot lega de o macromolecula celulara cum ar fi cea de ADN putand cauza mutatii cu potential carcinogen. In sange moleculele de medicament se pot lega de proteine ( in marea majoritate de albumina). Exista asadar sub doua forme: libera activa si legata de proteine inactiva. Procesul este reversibil iar capacitatea de legare este cu atat mai crescuta cu cat numarul de molecule de medicament legate de o singura molecula de albumina este mai mare. Albumina are cea mai mare afinitate pentru moleculele anionice si hidrofobe. In cazul administrarii concomitente a doua medicamente cu afinitate crescuta pentru albumina acestea intra in competitie pentru situsurile de legare disponibile. Aceste medicamente se grupeaza in doua clase: - clasa I de medicamente Daca doza de medicament e mai mica decat capacitatea de legare a albuminei atunci raportul doza/capacitate este redus. - clasa II de medicamente Raportul doza/capacitate este ridicat ceea ce face ca o proportie relativ mare a medicamentului sa circule sub forma libera, activa in plasma. 41

- importanta clinica a deplasarii medicamentului rezulta din faptul ca administrarea unui medicament din cea de-a doua categorie la un pacient caruia i s-a administrat anterior un medicament din prima clasa va determina deplasarea celui dintai de pe albumina si cresterea rapida a concentratiei formei libere in plasma.

Sistemul Citocromului P450 Sistemul se refera la o familie de hem-proteine care se gasesc in aproape toatele celulele animale (cu exceptia celulelor muschiului striat scheletic si a celulelor rosii mature) dar mai abundente in ficat. Enzimele au o larga specificitate uneori suprapusa. Unele medicamente au un efect inductor asupra sistemului iar altele il inhiba. Aceste sisteme enzimatice au o plaja larga de substrate: compusi endogeni (steroizi, acizi grasi) cat si exogeni cum ar fi aditivi alimentari, droguri, produse industriale etc. Sistemul Cyt. P450este implicat in: - inactivarea/activarea agentilor terapeutici; - metabolismul acizilor grasi - biosinteaza hormonilor steroidieni - sinteza estrogenilor din androgeni. - transformarea unor compusi chimici in molecule inalt reactive care pot provoaca modificari celulare nedorite (mutatii, apoptoza). Denumirea de P450 vine din faptul ca acest grup de proteine

are un spectru de

absorbtie unic (peak) la 450 nm obtinut prin adaugarea unui agent reducator la o suspensie a veziculelor reticulului endoplasmatic, urmata de adaugarea CO gaz in solutie. Dar formele specifice ale cyt.P450 difera in ceeea ce priveste lungimea de unda a absorbtiei maxime care variaza intre 446- 452 nm. Reactia generala catalizata de cyt.P450 este: NADPH2 + O2 +SH NADP + H2O + S-OH In care S= steroizi, acizi grasi, inele aromatice, alchene, heterocicli etc. Enzima functioneaza ca o monooxigenaza deoarece doar un atom de oxigen este inglobat in substrat.

42

Figura 4.1 Ciclul cyt P 450 hidroxilazei in microzomi Proteinele cyt. P450 au un sigur grup prostetic Fe- protoporfirina IX legat de oxigen si de substrat. Ferul heminic poate avea doua forme diferite de spin – hexacoordinata si pentacoordonata. Odata cu legarea de substrat are loc trecerea in forma pentacoordinata de spin inalt. Dat fiind faptul ca exista peste 150 de izoforme ale cyt p 450 s-a impus nevoia stabilirii clare a unei nomenclaturi care s-a bazat pe omologia de structura. Izoformele se noteaza folosind simbolul CYP urmat de numere arabe care desemneaza familia si apoi de o majuscula desemnand subfamilia si inca un numar arab desemnand membrii aceleeasi subfamilii. Pentru genele care codeaza aceste proteine se aplica acelasi model cu diferenta ca se folosesc litere italice. Unii citocromi pot avea forme polimorfe adica izoforme genetice unele deintre ele avand o slaba activitate catalitica. Reactiile fazei I care nu implica sistemul cyt P450 Reactiile chimice oxidative din faza I catalizate de oxidaze sunt: desulfurarile, hidroxilarea aromatica, dehalogenarile, dezaminarea oxidativa, dealchilarile de tip N,O si S, oxidarile tip N si S. 1. Oxidari: - oxidarea alifatica, prin care lanturile alifatice sunt oxidate cu formarea unui alcool R-CH3-------- >R-CH2OH

43

- hidroxilarea aromatica

- N- desalchilarea

- N- oxidarea

- epoxidarea

- dezaminarea oxidativa - oxidarea alcoolilor

44

- alte forme de oxidare cuprind printre altele oxidarea S in sulfoxizi, inlocuirea S cu O si formarea legaturii – S – S – =S----- >=SO ----- > SO2;

=C=S ----- > =C=O

2 R-SH ----- > R-S-S-R 2.Reduceri R-NO2 ----- > R-NO ----- > R-NH-OH ----- > R-NH2 Nitroderivat

Nitrozoderivat

Hidroxilamina

Amina

3.Hidroliza Reactiile fazei II-a Reactiile fazei a doua sunt reactii de conjugare cu acidul glucuronic, glutation, glicocol, sulfoacetat si grupari metil. Aceste procese sunt influentate de: -sex (consumul de contraceptive la femei) - varsta frecventa mai mare a hepatitelor induse medicamentos la persoanele in varsta de peste 50 de ani - starea de de/nutritie - calea de administrare (medicamentele administrate pe cale oralasunt inactivate partial la primul pasaj) - fluxul sanguin hepatic - polimorfismul genetic al enzimelor implicate in metabolizarea medicamentelor Glucurono- conjugarea reprezinta calea majora de detoxifiere a numerosi metaboliti endo- si exogeni ca de exemplu bilirubina, hormoni tiroidieni, steroizi, acizi aromatici s.a. Secventa reactiilor ce au loc este urmatoarea: 1. Glucozo-1-P + UTP ---------- > UDP-Glucoza + PP 2. UDP-Glucoza + 2 NAD ------- > UDP- Acid glucuronic + 2 NADH2

45

3. UDP Acid glucuronic + RX ----- >UDP + R-X-Acid glucuronic Sulfo- conjugarea

Conjugarea cu glutamina

Conjugarea cu glicocol este utilizata pentru conjugarea a numerosi acizi aromatici printre care si acidul nicotinic. 1. ATP + CoA-SH ------- > AMP + CoA-S-pirofosfat 2. CoA-S-pirofosfat + acid benzoic ------ > Benzoil-S-CoA +PP 3. Benzoil-S-CoA + glicocol ------ >Acid hipuric + CoA-SH

Concluzionand efectele toxice ale xenobioticelor se manifesta pe trei cai: -

citotoxicitatea in grade variabile;

-

speciile reactive ale xenobioticelor se pot lega de anumite proteine structurale modificandu-i antigenicitatea ( sistemul imun nu o mai recunoaste ca „self”;

-

alterari ale ADN ului cu aparitia carcinogenezei chimice.

46

Capitolul 5. METABOLIZAREA HEPATICA A ALCOOLULUI

Odata ingerat alcoolul etilic, fiind o molecula hidrosolubila, este rapid absorbit prin difuziune simpla la nivelul stomacului si portiunii superioare a intestinului subtire. Absorbtia este direct proportionala cu concentratia bauturii alcoolice, la concentratii mari absorbtia fiind completa si rapida. Dupa absorbtie etanolul ajunge in ficat unde cea mai mare parte este metabolizata de la prima trecere (cca. 73%). Acest proces are loc in cazul ingestiei unor cantitati moderate de alcool (social drinking) dar este sever diminuat la alcoolici. Formula de calcul a alcoolemiei este: C= A: G x r unde C= concentratia alcoolului in sange, A = cantitatea de alcool pur consumat in grame G = greutatea corporala r = factor de difuziune (0,7 la barbat si 0,6 la femeie) Cam 5 - 10% din alcoolul patruns in sange paraseste corpul nemetabolizat, mai ales prin aerul expirat, iar o cantitate mai mica prin urina si prin transpiratie. Intoxicatia alcoolica acuta se clasifica in 4 stadii tinand cont de alcoolemie si manifestarile clinice: -

Stadiul I este caracterizat de scaderea proceselor inhibitorii cerbrale manifestata prin starea de buna dispozitie, exuberanta, volubilitate. Alcoolemia variaza de la un subiect la altul intre 0,5-1,5g%o.

-

Stadiul II se caracterizeaza prin instalarea unei stari de narcotizare asemanatoare somnului. In aceasta faza activitatea psihomotorie este alterata, miscarile devin nesigure, lipsite de precizie si finete. Corespunde unei alcoolemii intre 1-2g%o.

47

-

Stadiul III paralitic este caracterizata de o anestezie cerebrala (care nu permite insa efectuarea unei interventii chirurgicale) tradusa prin instalarea unei stari precomatoase, abolirea reflexelor conditionate, limbaj neinteligibil, relaxarea sfincterelor cu emisiuni involuntare urinare. Corespunde unei alcoolemii de 2-3 g %o.

-

Stadiul IV – coma alcoolica cu grade diferite de profunzime de la stadiul de coma vigila pana la stadiul de coma depasita. Corespunde unei alcoolemii de 45g %o. Rezorbtia foarte rapida a alcoolului se produce frecvent la pacienti cu afectiuni hepatocelulare severe (ciroza pana la insuficienta) alcoolul neputanduse metaboliza hepatic, la gastrectomizati, atunci cand ingestia se produce pe nemancate, la copii, epileptici si alte categorii tarate. Intoxicatia acuta in general nu produce o afectare hepatica decat exceptional

(tentative de suicid, ingerarea concomitenta a unor medicamente, accidente/ traumatisme cu pierdere de parenchim, etc.) Intoxicatia etanolica cronica (alcoolismul) este insa cea care produce leziuni hepatice in ordinea aparitiei steatoza, hepatita si ciroza alcoolica. Steatoza este intotdeauna reversibila dupa incetarea consumului.

Hepatita poate fi si ea

reversibila sau in tot cazul este incetinita evolutia spre ciroza daca se intrerupe consumul. Se estimeaza ca este necesar un consum de cca 500 ml tarie (wisky, wodka, tuica) zilnic timp de 10 ani pentru a aparea ciroza hepatica. In orice caz alcoolul singur nu poate explica patogenia cirozei cunoscut fiinf faptul ca doar aproximativ 10-15 % dintre alcoolici fac ciroza. Dar tratamentul alcoolismului ridica o alta problema data fiind metabolizarea hepatica a acestor droguri (carbamati, benzodiazepine, disulfiram – acesta duce la acumularea acetaldehidei). Mai trebuie precizat ca bauturile alcoolice in special cele obtinute prin distilare in gospodariile taranesti contin pe langa etanol si alti compusi. Din procesul de fermentare pot rezulta ca produsi secundari: alcool izobutilic, alcool izoamilic,alcool amilic, etanal, glicerina, acid lactic, acid acetic. Toti acestia se afla in cantitati mici dar sunt deasemenea toxici. De asemenea bauturile alcoolice pot contine diferite alte substante potential toxice in cazul unui consum excesiv la persoanele cu a rata foarte ridicata de metabolizare a alcoolului, sau pe un teren tarat:

48

-

Renumitul absinth, „ zana verde” este preparat di frunze de pelin (Arthemisia absinthum), anason si alte plante aromate. Continne numerozi alcaloizi dintre care absintina care ii da gustul amar si tujon incriminat pentru efectele psihedelice. Cantitatea permisa a acestuia este reglementata in Uniunea Europeana iar in preparatele naturale cantitatea de tujon este in aceste limite.

-

Amygdalina este un alcaloid care prin descompunere enzimatica elibereaza HCN inhibitor al lantului respirator celular. Se poate gasi in migdale amare( lichioruri de migdale) si in cantitati mai mici in samburi de caise, visine (visinate).

-

Capsaicina alcaloidul care da gustul iute al ardeilor se poate regasi in diferite sortimente de bere cu chili uscati, afumati, maruntiti. Ca si absintina este un stimulent al secretiei gastrice.

-

Aluminiul din care sunt facute recipientele in care se imbuteliaza berea (cutii, butoaie) este solubilizat intr-o mica parte de catre continutul care este usor acid. Ajuns apoi in organism se poate depozita in creier fiind implicat in patogenia dementei.

Se cunosc 4 cai de metabolizare hepatica a etanolului: -

oxidarea prin alcool dehidrogenaza (ADH)

-

oxidarea microzomala (sistemul MEOS)

-

oxidarea prin catalaza

-

alcooliza.

Oxidarea prin alcooldehidrogenaza este principala cale de degradare a alcoolului inclusiv a celui endogen produs de bacteriile intestinale in cantitati foarte mici. ADH este o metaloenzima cu Zn, dimerica, care se gaseste in ficat neavand specificitate pentrul etanol (alti alcooli precum metanolul si glicolii pot fi oxidati de ADH). Exista 8 izoenzime care au activitate cantitativ diferita ceea ce explica variatiile individuale ale cineticii dehidrogenarii alcoolului si probabil cel putin in parte toleranta variabila fata de alcool. Sub actiunea ADH etanolul se transforma in acetaldehida. In concentratii optime ADH din ficat e capabil sa oxideze 7-8 g etanol pe ora si 100 mg per kg corp. Cresterea tolerantei etilicilor fata de alcool a ridicat problema naturii adaptative a ADH. 49

Acetaldehida este mai departe oxidata in acetat sub actiunea acetaldehid dehidrogenazei localizata in citosol, mitocondrii, microsomi. ALDH prezinta la randul ei cel putin 4 izoenzime distincte. Izoformele ALDH 1 si 2 se gasesc preponderent in ficat iar izoenzimele 3 si 4 se gasesc in stomac, plamani inima. Cea mai mare parte a acetatului trece in sange si intra ulterior in ciclul Krebs. Oxidarea unei molecule de etanol pe aceasta cale conduce la formarea a doua molecule de NADH care se acumuleaza in ficat modifican raportul NADH/NAD. Acetaldehida poate fi oxidata si pe alte cai astfel in reactiile catalizate dexantin oxidaze sau aldehid oxidaze care duc la formarea de apa oxigenata. Sub efectul dezoxiriboaldolazei acetaldehida este condensata cu un intermediar al glicolizei, glico3 fosfatul , rezultand 2-dezoxiribozofosfatul. Aceasta reactie leaga metabolismul alcoolului de glicoliza si de metabolismul acizilor nucleici. Factorul limitativ al activitatii ADH este cantitatea disponibila de NAD. NADH este reoxidat in NAD la nivelul lantului respirator, reactie complicata de faptul ca mitocondriala este impermeabila pentru NADH. Trecerea se face cu ajutorul navetei malat- aspartat care joaca un rol central. Cand capacitatea sa functionala e depasita de cantitatea de alcool NAD nu mai poate oxida etanolul si raportul NADH/ NAD este crescut in ficat. Lipsa NAD contureaza cresterea altor cupluri de oxido-reducere hepatica: lactat/ piruvat, alfaglicerofosfat/ dihidroxiacetona. Sistemele transportoare pot constitui factorul limitant al vitezei de reoxidare a NADH.

Oxidarea microzomala Oxidarea microzomala are loc la concentratii mari ale etanolului si se face cu participarea sistemului MEOS (microsomal ethanol oxiding system) avad drept cofactor NADPH la un pH 7,2 si in prezenta oxigenului. Sistemul MEOS cuprinde: -

citocromul P 450 2E1 (CY-P2-E1)

-

lecitina

-

NADPH citocrom C reductaza

Sistemul este inductibil astfel incat sub influenta unui drog este accelerata si metabolizarea altor substante oxidate in microzom. Rata de disparitie a alcoolului din 50

corp este de crescuta de 2-3 ori la populatia cu activitatea MEOS ridicata indusa- de exemplu – prin consumul prelungit si abundent de alcool. Pe aceasta cale alcoolul este metabolizat la acetaldehida transformata la randul ei in acetil coenzima A care, in cea mai mare parte, intra in ciclul Krebs iar o alta parte e convertita la acizi grasi si colesterol. Calea MEOS este responsabila de aparitia tolerantei la alcooldatorita inductibilitatii sale. Oxidarea prin catalaza Catalaza (CAT) – enzima marker a peroxizomilor – poate oxida etanoolul in acetaldehida cu consum de apa oxigenata.

Figura 5.1 Caile enzimatice de metabolizare a alcoolului

Alcooliza Alcooliza este reprezinta o reactie asemanatoare hidrolizei in care alcoolul joaca rolul apei. Reactia este catalizata de aceleasi enzime hidrolitice conducand insa la aparitia unor produsi toxici( de ex. Etilfosfati). Oxidarea prin ADH este calea preferentiala de metabolizare a alcoolui atunci cand acesta este consumat in cantitati moderate.

51

Efectele nocive ale alcoolului asupra organismului uman se manifesta fie ca urmare unui exces de NADH din calea ADH ce perturba toate celelalte metabolisme (lipidic, glucidic, proteic), fie prin formare de radicali liberi, fie prin actiunea sa directa, fie prin actiunea metabolitilor sai intermediari toxici ( in special acetaldehida). Toate aceste efecte se manifesta indeosebi in cazul intoxicatiei cronice (etilism cronic) atunci cand mecanismele enzimatice sunt depasite si rezervele organismului epuizate. Efectele productiei excesive de NADH Acumularea de NADH si cresterea raportului NADH/NAD in mitocondrii inhiba ciclul Krebs (si de degradarea glucozei) prin inhibarea citrat sintetazei si izocitrat dehidrogenazei. De aceeaetilicii prezinta o intoleranta la glucoza. Din acest motiv calea aeroba de metabolizare a glucozei este partial preluata de cea anaeroba care produce doar 2 molecule de ATP/molecula de glucoza, fapt care duce la acumularea in exces a lactatului si aparitia hiperlactacidemiei. Cresterea raportului NADH/NAD inhiba uridin-difosfogalactozepimeraza ceea ce duce la inutilizarea galactozei si excretia ei crescuta. Cresterea raportului NADH/NAD creste productia de corpi cetonici dat fiind faptul

ca transformarea ß-hidroxibutiratului in acetoacetat este NAD-dependenta.

Cetogeneza este favorizata de asemeni si de inhibitia ciclului Krebs. Alcoolul determina cresterea lipoproteinelor plasmatice VLDL si HDL. Cresterea HDL are loc datorita efectului inductor pe care il are alcoolul (la doze moderate sau slabe) asupra sintezei de apo A I si apo A II. Un alt mecanism de crestere a HDL la alcoolici implica scaderea activitatii proteinei de transfer a colesterolului CEPT. Hipertrigliceridemiile moderate reprezinta o alta modificare ce apare la cca. 1030% dintre alcoolici. Asupra lipidelor membranare alcoolul exercita si o influenta directa datorita liposolubilitatii sale. Produce deshidratarea membranelor celulare si deregleaza srtuctura sterica (si deci si fiziologia membranei) interpunandu-se in locul moleculelor de apa in jurul gangliozidelor (sialoglicolipide) si a glicoproteinelor. Alcoolul stimuleaza sinteza colagenului prin actiunea asupra doua enzime esentiale implicate in metabolismul acestuia; creste activitatea peptidilprolin hidroxilazei si scade activitatea colagenazei hepatice. 52

Asupra metabolismului proteic alcoolul mai exercita urmatoarele efecte: -

inhibarea sintezei albuminei ca urmare a dezorganizarii ribozomilor in ergatoplasma;

-

diminuarea ureogenezei si perturbarea eliminarii amoniacului;

-

cresterea proteolizei , responsabila in parte de cresterea in ser a aminoacizilor nemetabolizati in ficat cum ar fi: cei cu lanturi ramificate si acidul alfa- aminoN -butiric rezultat din degradarea metioninei, serinei si treoninei. Asupra metabolismului apei si comportamentului dipsic consumul de etanol (atat

acut cat si cronic) are numeroase efecte, dat fiind determinismul dublu • biologic legat de homeostazia hidrica cat si • neuropsihologic al acestuia (consumam bauturi cu gust placut, sau in anumite ocazii consumam ceea ce consuma si ceilalti ) Consumul acut de bauturi alcoolice este urmat de o crestere a diurezei si o inhibitie a absorbtiei intestinale de apa – acesta din urma avand o importanta limitata. Cresterea diurezei si consecinta clinica a acestei –poliuria este urmata de scaderea volemiei si compensator polidipsie. Cresterea diurezei se face prin actiunea alcoolului la nivel hipotalamic sau suprahipotalamic manifestata prin scaderea hormonului antidiuretic. Osmolalitatea indusa de alcool determina eliberarea opioidelor endogene diminuand secretia hormonilor antidiuretici. Cresterea osmolalitatii precum si cresterea secretiei de angiotensina II determina aparitia senzatiei de sete. La nivel cardiac rasunetul acestor fenomene consta in cresterea frecventei cardiace ca raspuns la scaderea presiunii arteriale secundare cresterii diurezei, vasodilatatiei si scaderii contractibilitatii miocardice induse de alcool. Consumul cronic de etanol duce la permanentizarea senzatiei de sete, la o adevarata potomanie. Apare asadar polidipsia intretinuta prin poliurie hipo-osmotica. In plus se produce o expansiune izotonica a ansamblului de sectoare hidrice cu diminuarea excretiei urinare a electrolitilor. Aceasta inflatie hidrica determina cresterea presiunii arteriale. Sevrajul ,insa, produce efecte contrare si anume o antidiureza si o retentie hidrosodata care determina hipervolemie si hiperhidratare izoosmotica. Secretia de hormon antidiuretic creste foarte mult ca urmare a unui fenomen de rebound. In mod paradoxal pacientul continua sa aibe senzatie de” gura uscata” ceea ce contribuie la agravarea hiperhidratarii.

53

Efectele metabolitilor toxici ai etanolului Metabolitii intermediari ai alcoolui (acetaldehida si acetatul) au numeroase efecte toxice. Acetaldehida este elementul toxic major avand urmatoarele efecte: -

inhiba sinteza hepatica de albumina si uree

-

se fixeaza pe • tubulina impidicand astfel transportul proteinelor de la locul de sinteza

(ribozomi) spre suprafata celulei fapt ce determina gonflajul hepatocitar si ulterior necroza si pe • cisteina – precursor al GSH cu rol antioxidant -

elibereaza catecolamine

-

decupleaza fosforilarea oxidativa in mitocondrii perturband metabolismul energetic

-

condeanseaza cu dopamina, serotonina si norepinefrina formand falsi transmitatori.

-

Se leaga de proteine carora le schimba conformatia fapt care genereaza activarea sistemului imun care nu le mai recunoaste ca self. mecanismele autoimune joaca un rol important in evolutia leziunilor hepatice in hepatitele toxice(alcoolice). La majoritatea etilicilor cronici au fost detectati anticorpi IgG si Ig A anti complexe acetaldehidice.

-

Activeaza factorul nuclear NFkB si activatorul proteic 1(AP-1) care regleaza expresia citokinelor proinflamatorii. Acestora le pot fi atribuite urmatoarele simptome din hepatita alcoolica: febra, anorexie, neutrofilie, depunere de colagen, atrofie musculara, status hipermetabolic

Acetatul : -

blocheaza eliberarea de acizi grasi liberi din tesuturi

-

contribuie la sinteza trigliceridelor prin conversia sa la acetil CoA

-

initiaza transformarea ATP la AMP , acesta din urma degradandu-se mai departe in purine si acid uric.

Consecintele interactiunii alcool- biomembrane neuronale sunt: 1. expansiunea membranei. Cresterea de volum a membranei este de ~10 ori mai mare decat volumul moleculelor de alcool incorporate in membrana.

54

2. fluidizarea membranei este o modificare comuna tuturor anestezicelor. Acest fenomen este acompaniat de o serie de schimbari conformationale. 3. dezorganizareaa lipidelor 4. modificari conformationale ale proteinelor Din alcool rezulta si diferiti radicali liberi care contribuie la accentuarea statusului general hipoxic al alcoolicului. Radicalii liberi derivati din etanol sunt urmatorii: -

CH3-CH´- OH (alfa hidroxil etil)

-

´CH2- CH2- OH ( ß-hidroxil etil)

-

CH2- CH2- O´ (etoxil)

Aceste trei specii primare de radicali liberi ai alcoolui etilic participa mai departe la o serie de reactii rezultand alte specii reactive. Posibili markeri ai consumului de alcool 1.Markeri ai consumului recent (intoxicatie acuta): - dozarea etanolului in aerul expirat, in sange sau in urina. O alcoolemie mai mare de 3g/l pune serios in pericol viata pacientului. - metanolemia se mentine ridicata o perioada mai lunga de timp. - Cel mai sensibil marker al consumului recent este raportul concentratiilor urinare a doi metaboliti ai serotoninei si anume 5- hidroxitriptofol/ 5- hidroxiindol-3 acid acetic. Acest raport 5-HTOL/5 HIIA se mentine crescut timp de pana la 15 ore dupa normalizarea alcoolemiei. 2. Markeri enzimatici si neenzimatici ai consumului cronic de etanol a) GGT (g glutamil transpeptidaza) Cresterea valorilor serice ale acestei enzime a fost observata la 80% dintre pacientii care au avut un consum de 300 g/zi. O valoare crescuta a g-GT reprezinta o suspiciune de alcoolism in conditiile diminuarii sau normalizarii acesteia in decurs de 7 zile de suprimare a consumului ( spitalizare) in lipsa tratamentului. b) CDT = transferina deficienta in carbohidrati sau transferina desializata. Exista 6 izoforme ale CDT dintre care la omul sanatos forma predominanta este transferina tetrasializata (cca. 80 %) apoi formele tri- si pentasializata cu cca. 10 %, urmate de forma disialo- cu 1,5% si 1 % izoformele asialo si monosializata. In cazul consumului 55

cronic de alcool se constata o crestere semnificativa a formelor asialo-, disialo- si monosialo-transferina. c) modificari hematologice: se apreciaza ca cresterea VEM > 90µ³ are valoare predictiva d) raportul de Ritis este reprezentat de raportul AST/ALT serice fiind mai mare de 2 in formele de ciroza si hepatita alcoolica severa pe cand in alte etiologii este subunitar. e) testul respirator cu aminopirina marcata se bazeaza pe faptul ca alcoolul avand un efect inductor asupra MEOS accelereaza metabolizarea si a altor droguri. Aminopirina este administrata intravenos iar apoi se dozeaza cantitatea de

marcat eliminat prin

respiratie. Metoda nu are utilizare practica. f) glutamat dehidrogenaza creste de 2-5 ori ca urmare a consumului de alcool dar scade la jumatate dupa 48 de ore de abstinenta. Modificari ale valorii serice a IgA,valorii urinare a acidului D glucaric, a fosfatazei alcaline precum si a unor metaboliti a fost observata la pacientii cu afectare hepatica de etiologie alcoolica dar fara a se putea stabili o corelatie clara.

Capitolul 6. Hepatitele virale. Etilogie. Fiziopatologia biochimica. Etiologia hepatitelor virale

56

Virusurile cu marcat hepatotopism care sunt cauza majoritatii hepatitelor virale au fost notate cu litere latine de la A,......la G. Pe langa acestea mai pot fi implicate in situatii mai rare sau in care imunitatea organismului este compromisa si urmatoarele virusuri: -

virusul Epstein-Barr

-

virusul varicelei

-

virusul herpes simplex

-

citomegalovirus (CMV)

-

adenovirusuri

-

enterovorusuri

Toate aceste virusuri provoca inflamatia acuta a ficatului – hepatita acuta – mai bogata sau mai saraca in simptome. Inflamatii cronice – hepatite cronice – provoaca insa doar virusurile B,C ,D si G. Hepatitele cronice s-ar putea clasifica astfel: 1. hepatite cronice virale :cu virusurile B,C,D si G 2. hepatite cronice toxice: - etanolice - iatrogene (datorate administrarii indelungate a unor chimioterapice cum ar fi izoniazida, clorpromazina, unele contraceptive orale) - profesionale datorate expunerii profesionale la diferite noxe 3. hepatite cronice reactive: -criptogenetice -din boli digestive - infectioase. 4. hepatite cronice autoimune. Cronicitatea hepatitelor presupune existenta a unei perioade mai mari de 6 luni in care sa existe modificari biochimice si histologice fara ameliorare. In etiologia hepatitelor cronice virale ponderea cea mai mare o constituie totusi virusurile B si C. Caile de transmitere a acestor virusuri se suprapun in mare parte. Astfel hepatita B se transmite: -

pe cale sexuala (relatii homosexuale sau heterosexuale neprotejate),

-

pe cale sanguina (transfuzii de sange, transplant de organe, interventii chirurgicale/stomatologice cu instrumentar incorect sterilizat, tatuaje/piercing efectuate in conditii improprii, etc),

-

perinatal de la mama la fat in timpul travaliului si dupa prin sangele matern infectat, colostru, lapte matern. 57

Figura 6.1 Structura HVB

Hepatita C are aceleasi cai de transmitere cu o pondere predominanta pe cale sanguina la anumite grupuri de risc (homosexuali, toxicomani, tatuati) si la transfuzatii inainte de 1989. Transmiterea prin contact heterosexual neprotejat este aproape nula.Sunt si situatii in care nu poate fi identificata calea de infectare

58

Figura 6.2 Structura VHC Fiziopatologia biochimica Sindromul de hiperreactivitate mezenchimala Se obiectiveaza prin electroforeza proteinelor serice care arata o scadere a albuminelor- semn al insuficientei hepatocelulare- si crestere a gamma globulinelorsemn al gradului de reactivitate mezenkimala. Fractiunea a1 a globulinelor este alcatuita din glicoproteine si proteine caraus care transporta hormoni. Reprezentantii cei mai importanti sunt a1 antitripsina, a1 fetoproteina si a1 glicoproteina acida sau orosomucoidul. a1 antitripsina si orosomucoidul scad in afectiunile hepatocelulare impreuna cu albumina. a 1 fetoproteina este prezenta in mod normal doar in serul fatului si al nou nascutului precum si al gravidei in ultimul trimestru de sarcina. La adult creste la bolnavii de

59

hepatocarcinom la valori peste 400 ng/ ml precum si in alte forme de cancer( tumori gastrointestinale, tumori testiculare, ovariene). Principalele a 2 globuline sunt: - haptoglobina - ceruloplasmina ß globulinele cresc in sindroamele colestatice. Gama globulinele cresc in hepatitele cronice si ciroze prin stimularea sintezei de catre infiltratul limfoplasmocitar. Imunoglobulinele sunt tot gama globuline dar sintetizate de catre limfocitele B activateplasmocite. Valori crescute ale Ig G apar in hepatitele cronice virale precum si in cele autoimune. Ig A insa creste in cirozele alcoolice. Testele functional- biochimice hepatice sunt: - transaminazele, glutation transferaza, lactat dehidrogenaza, feritina si alte cateva enzime mai putin importante pentru sindromul de citoliza hepatica.. - albumina, prealbumina, colinesteraza, LCAT, electroforeza proteinelor serice, timpul de protrombina si timpul partial de tromboplastina pentru sindromul hepatopriv. - fosfataza alcalina, GGT, 5 nucleotidaza, leucinaminopeptidaza pentru sindromul bilioobstructiv (de colestaza). Sindromul hepatocitolitic Este consecinta aportului si utilizarii insuficiente a oxigenului si a nutrientilor pentru producerea energiei (ATP) necesare mentinerii gradientului inalt endocelular. Astfel se elibereaza in circulatie constituenti celulari : enzime, fier, cupru, potasiu fiind inlocuiti de apa si alti ioni care patrund in celula. In hepatita cronica transaminazele au valori crescute. Alanin-amino transferaza catalizeaza transferul gruparii amino de la L- alanina la alfa cetoglutarat, formand L-glutamat. (schema) Piruvatul generat este disponibil pentru a intra in ciclul Krebs, iar glutamatul este dezaminat generand NH3 si alfa cetoglutarat. Amoniacul este eliminat de rinichi sub forma de ion amoniu (NH4) sau poate fi colectat de ficat care reprezinta un rezervor de 8-9 ori mai mare decat cel renal. NH3 este transformat aici in uree, compus hidrosolubil si fara efect toxic. Ureea este preluata de torentul sanguin si eliminata prin urina. 60

Prin analiza ALAT-GPT mai utilizate sunt doua metode : 1)metoda Reitman- Frankel reprezinta masurarea activitatii ALAT pentru conversia produsului de reactie(piruvat) la piruvat-dinitrofenilhidrazona. 2) Metoda WROBLEWSKI reprezinta metoda in care se cupleaza reactia catalizata de ALAT cu reactia catalizata de lactat dehidrogenaza, determinand produsu de reactie a acesteia din urma. Pentru analiza ASAT sunt folosite urmatoarele metode: 1) reactia dintre oxal acetat si 2,4- dinitrofenilhidrazina care formeaza o hidrazona rosie. 2) Metoda enzimatica (masurarea ultravioleta) Karmen 3) Alte tehnici fotometrice, toate avand un principiu similar reactiei unei sari de aril diazoniu cu gruparea metilen activa a oxal acetatului. Raportul ASAT/ALAT sau TGO/TGP reprezinta coeficientul de Ritis care are valoarea normala de 1,3. In conditiile in care 89% din ALAT se afla in citosol , activitatea enzimei creste in ser mai rapid si mai mult sub actiunea acuta a noxelor (coeficientul de Ritis< 1), dar in leziunile mai severe sau de lunga durata predomina eliberarea ASAT. ALAT semnalizeaza prompt si fidel exisenta unei hepatite acute virale sau toxice. Coborarea si mentinerea valorilor normale indica vindecarea spontana sau eficienta tratamentului in hepatita acuta virala. O noua crestere a aminotransferazelor in ser anunta recaderea, curba taraganata sugereaza cronicizarea. Cresteri de pana la 5 ori releva „activitatea” hepatitelor cronice sau a cirozelor hepatice. Deasemenea sufera modificari si alte enzime: Ornitin-carbamiltransferaza (OCT< 70 mU/L) este o enzima mitocondriala organ specifica, foarte sensibila care depisteaza leziunile hepatocelulare minime. Valori crescute apar in HCP, dar si in cazul coafectarii ficatului in afectiuni extrahepatice. Lactat dehidrogenaza (LDH 6 - migrarea in camp electroforetic este de 6 unitati de mobilitate Tiselius in buffer de sorbitol Albumina indeplineste urmatoarele functii: 62

- Rol important in nutritie: contine toti aminoacizii esentiali si este foarte usor metabolizata. Hipoalbuminemia (albumina serica < 3 g/dl ) reprezinta unul din markerii denutritiei alaturi de: • transferina < 200mg% • proteina legata de tiroxina