Chương 71: The liver as an organ (P883)

after the liver has returned to its original size, the process of hepatic cell division is terminated. Again, the factors involved are not well understood, although transforming growth factor-β, a cytokine secreted by hepatic cells, is a potent inhibitor of liver cell proliferation and has been suggested as the main terminator of liver regeneration. Physiological experiments indicate that liver growth is closely regulated by some unknown signal related to body size, so an optimal liver to body weight ratio is maintained for optimal metabolic function.  In liver diseases associated with fibrosis, inflammation, or viral infections, however,the regenerative process of the liver is severely impaired and liver function deteriorates. The Hepatic Macrophage System Serves Blood-Cleansing Function Blood flowing through the intestinal capillaries picks up many bacteria from the intestines. Indeed, a sample of blood taken from the portal veins before it enters the liver almost always grows colon bacilli when cultured, whereas growth of colon bacilli from blood in the systemic circulation is extremely rare. Special high-speed motion pictures of the action ofKupffer cells, the large phagocytic macrophages that line the hepatic venous sinuses, have demonstrated that these cells efficiently cleanse blood as it passes through the sinuses; when a bacterium comes into momentary contact with a Kupffer cell, in less than 0.01 second the bacterium passes inward through the wall of the Kupffer cell to become permanently lodged therein until it is digested. Probably less than 1 percent of the bacteria entering the portal blood from the intestines succeeds in passing through the liver into the systemic circulation. Metabolic Functions of the Liver The liver is a large, chemically reactant pool of cells that have a high rate of metabolism. These cells share substrates and energy from one metabolic system to another, process and synthesize multiple substances that are transported to other areas of the body, and perform myriad other metabolic functions. For these reasons, a major share of the entire discipline of biochemistry is devoted to the metabolic reactions in the liver. In this chapter, we summarize the metabolic functions that are especially important in understanding the integrated physiology of the body. Carbohydrate Metabolism In carbohydrate metabolism, the liver performs the following functions, as summarized from Chapter 68: 1. Storage of large amounts of glycogen 2. Conversion of galactose and fructose to glucose 3. Gluconeogenesis 4. Formation of many chemical compounds from intermediate products of carbohydrate metabolism The liver is especially important for maintaining a normal blood glucose concentration. Storage of glycogen allows the liver to remove excess glucose from the blood,store it, and then return it to the blood when the blood glucose concentration begins to fall too low, which is called the glucose buffer function of the liver.  In a person with poor liver function, blood glucose concentration after a meal rich in carbohydrates may rise two to three times as much as in a person with normal liver function. Gluconeogenesis in the liver is also important in maintaining a normal blood glucose concentration because gluconeogenesis occurs to a significant extent only when the glucose concentration falls below normal. Large amounts of amino acids and glycerol from riglycerides are then converted into glucose, thereby helping to maintain a relatively normal blood glucose concentration. Fat Metabolism Although most cells of the body metabolize fat, certain aspects of fat metabolism occur mainly in the liver. In fat metabolism, the liver performs the following specific functions, as summarized from Chapter 69: 1. Oxidation of fatty acids to supply energy for other body functions 2. Synthesis of large quantities of cholesterol, phospholipids, and most lipoproteins 3. Synthesis of fat from proteins and carbohydrates To derive energy from neutral fats, the fat is first split into glycerol and fatty acids. The fatty acids are then split by beta-oxidation into two-carbon acetyl radicals that form acetyl coenzyme A (acetyl-CoA). Acetyl-CoA can enter the citric acid cycle and be oxidized to liberate tremendous amounts of energy. Beta-oxidation can take place in all cellsof the body, but it occurs especially rapidly in the hepatic cells. The liver cannot use all the acetyl-CoA that is formed; instead, it is converted by the condensation of two molecules of acetyl-CoA into acetoacetic acid, a highly soluble acid that passes from the hepatic cells into the extracellular fluid and is then transported throughout the body to be absorbed by other tissues. These tissues reconvert the acetoacetic acid into acetyl-CoA and then oxidize it in the usual manner.Thus, the liver is responsible for a major part of the metabolism of fats. About 80 percent of the cholesterol synthesized in the liver is converted into bile salts, which are secreted into the bile; the remainder is transported in the lipoproteins and carried by the blood to the tissue cells of the body. Phospholipids are likewise synthesized in the liver and transported principally in the lipoproteins. Both cholesterol and phospholipids are used by the cells to form membranes, intracellular structures, and multiple chemicalsubstances that are important to cellular function. Almost all the fat synthesis in the body from carbohydrates and proteins also occurs in the liver. After fat is synthesized in the liver, it is transported in the lipoproteins to the adipose tissue to be stored. Sau khi gan trở lại kích thước ban đầu của nó, quá trình phân chia tế bào gan chấm dứt.Một lần nữa, các tác nhân liên quan không được hiểu rõ ràng, mặc dù yếu tố phát triển qua cấu tạo beta ( TGFBeta ), một cytokin được bài tiết bởi tế bào gan là chất ức chế tế bào gan tăng sinh và được cho là chất chính kết thúc sự tái tạo của gan. Các thực nghiệm sinh lý chỉ ra rằng, sự phát triển của gan liên quan chặt chẽ đến kích thước của cơ tể bởi yếu tố không được biết rõ, vì vậy gan tỉ lệ tối ưu với trọng lượng cơ thể sẽ mang lại chức năng tối ưu. Trong bệnh gan liên quan đến xơ hóa, viêm, nhiễm virus, quá trình tái tạo gan bị hư hại nghiêm trọng và hư hại chức năng gan Hệ thống đại thực bào của gan Chức năng lọc máu Máu đi qua mao mạch ruột mang theo nhiều vi khuẩn từ ruột. Thật vậy, một mẫu máu đi từ TM cửa trước khi đến gan luôn luôn có sự phát triển của trực khuẩn trong khi sự phát triển này ở tuần hoàn hệ thống là cực kỳ hiếm. Hình ảnh hoạt động với tốc độ của của các tế bào Kuffer- Đại thực bào nằm ở các xoang TM Gan, chứng minh rằng các tế bào này làm sạch dòng máu rất hiệu quả khi máu đi qua các xoang, khi mà vi khuẩn gặp tế bào Kuffer thì mất ít hơn 0,01s để màng tế bào Kuffer nuốt vi khuẩn vào trong vĩnh viễn đến khi tiêu hóa chúng. Có khoảng ít hơn 1% vi khuẩn qua Tm cửa vượt qua gan để vào tuần hoàn hệ thống. Chức năng chuyển hóa của gan Gan là nơi có một hệ thống rộng lớn các tế bào có các phản ứng hóa học và  chuyển hóa với tốc độ cao. Các tế bào này cung cấp tiền chất và năng lượng cho các quá trình khác và tổng hợp nên các vật chất đa dạng được vận chuyển đến các vùng khác của cơ thể và vô số chức năng chuyển hóa khác. Vì những lý do này, có một hế thống rộng rãi các chất hóa sinh khuôn mẫu cho các phản ứng chuyển hóa ở gan.Trong chương này, chúng tôi tóm lược những chức năng chuyển hóa mà đặc biệt quan trong trong việc tìm hiểu sự phối hợp sinh lý của cơ thể. Chuyển hóa Carbohydrate Trong chuyển hóa Carbohydrate, gan thực hiện những chắc năng sau ( đã được tóm lược ở chương 68: 1. Dự trữ lượng lớn Glycogen 2. Chuyển Galactose và Fructose thành Glucose 3.Tạo ra các chất hóa học phức tạp từ các sản phẩm trung gian của quá trình chuyển hóa Carbohydrate Gan đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì nồng độ Glucose máu bình thường. Dự trữ Glucose ở gan làm giảm lượng dư thừa Glucose trong máu,  và có thể chuyển hóa trở lại khi nồng độ Glucose máu giảm thấp, điều này được gọi là chức năng đệm Glucose máu của gan. Ở người suy giảm chức năng gan, nồng độ glucose máu sau ăn nhiều Carbohydrate nhiều hơn gấp 3 lần người có chức năng gan bình thường Sự tổng hợp glucose máu quan trọng trong sự duy trì nồng độ Glucose máu bình thường của cơ thể, điều này đặc biệt có ý nghĩa khi mà nồng độ Glucose máu giảm thấp. Một lượng lớn acid amin và Glycerol- từ Triglycerid sẽ chuyển thành Glucose, bằng cách này giúp duy trì nồng độ Glucose máu bình thường. Chuyển hóa chất béo Mặc dù hầu hết tế bòa cơ thể đền chuyển hóa chất béo nhưng mà điều này chắc chắn xảy ra chính ở gan. Trong chuyển hóa chất béo gan, gan thực hiện các chức năng đặc biệt sau, như là đã tóm lược ở chương 69: 1.Oxy hóa acid béo cung cấp năng lượng cho các hoạt động khác của cơ thể 2.Tổng hợp lượng lớn cholesterol, phospholipid và hầu hết Lipoprotein 3.Tổng hợp chất béo từ Protein và Cacbohydrat Để có được năng lượng từ các chất béo trung gian, đầu tiên chất béo chia ra thành Glycerol và acid béo. Acid béo sau đó trải qua quá trình Beta oxy hóa gốc acetyl 2 Carbon cấu thành nên Acety coenzyme A (Acetyl CoA) Acetyl CoA đi vào chu trình acid citric bị oxy hóa giải phóng một lượng lớn năng lượng. Beta oxy hóa có thể xảy ra ở tất cả tế bào trong cơ thể nhưng đặc biệt nhanh chóng ở tế bào gan. Gan không thể sử dụng acetyl coA được tạo thành mà ngưng tụ hai phân tử acetyl coA thành acetoacetic acid- một acid độ hòa tan cao có thể vượt qua tế bào gan đế đến dịch ngoại bào rồi đi khắp cơ thể và được hấp thu bởi các mô khác. Những mô này sẽ chuyển aci acetoacetic thành acetyl co A rồi oxy hóa chúng theo cách thông thường. Như vậy, gan đóng vai trò phần lớn trong việc chuyển hóa chất béo. Khoảng 80% Cholesterol được tổng hợp được chuyển thành muối mật bài tiết vào trong mật, phần còn lại được chuyển thành lipoprotein và được máu mang đến các mô tế bào của cơ thể. Phospholipid cũng được tổng hợp tương tự như vậy và được vận chuyển chủ yếu trong lipoprotein. Cả cholesterol và phospholipid được sử dụng để cấu tạo nên màng tế bào, cấu trúc nội bào và nhiều chất hóa học cần thiết cho chức năng tế bào Hầu hết sự tổng hợp chất béo trong cơ thể là từ Carbohydrate và protein cũng xảy ra ở trong gan. Sau khi chất béo được tổng hợp ở gan, nó được vận chuyển trong lipoprotein đến các mô mỡ để dự trữ.                                        Người dịch: Xin Cute