Печеночно кишечная циркуляция желчных кислот
Кише́чно-печёночная циркуля́ция жёлчных кисло́т (синонимы: портально-билиарная циркуляция жёлчных кислот, энтерогепатическая циркуляция) — циклическое обращение жёлчных кислот в пищеварительном тракте, при котором они синтезируются печенью, выводятся в составе жёлчи в двенадцатиперстную кишку, реабсорбируются в кишечнике, транспортируются кровотоком к печени и повторно используются при секреции жёлчи.
Синтез жёлчных кислот[править | править код]
Первичные жёлчные кислоты (холевая и хенодезоксихолевая) синтезируются в гепатоцитах печени из холестерина. Жёлчные кислоты образуются в митохондриях гепатоцитов и вне их из холестерина с участием АТФ. Гидроксилирование при образовании кислот осуществляется в эндоплазматическом ретикулуме гепатоцита. Среди выделяемой в кишку жёлчи вновь синтезированных жёлчных кислот не более 10 %, остальные 90 % — это продукт кишечно-печёночной циркуляции жёлчных кислот из кишки в кровь и в печень. Скорость синтеза холевой кислоты у взрослого человека в норме примерно 200 — 300 мг/сутки. Скорость синтеза хенодезоксихолевой кислоты такая же. Общий синтез первичных жёлчных кислот, таким образом, составляет 400 — 600 мг/сутки, что совпадает с цифрой суточной потери жёлчных кислот с калом и мочой.
Первичный синтез жёлчных кислот ингибируется (тормозится) жёлчными кислотами, присутствующими в крови. Однако, если всасывание в кровь жёлчных кислот будет недостаточно, например, из-за тяжёлого поражения кишечника, то печень, способная произвести не более 5 г жёлчных кислот в сутки, не сможет восполнить требуемое для организма количество жёлчных кислот.
- Жёлчные кислоты — главные участники энтерогепатической циркуляции у человека
Первичные жёлчные кислоты: холевая и хенодезоксихолевая. Вторичная: дезоксихолевая кислота (первоначально синтезируется в толстой кишке).
Вторичные жёлчные кислоты (дезоксихолевая, литохолевая, урсодезоксихолевая, аллохолевая и другие) образуются из первичных жёлчных кислот в толстой кишке под действием кишечной микрофлоры. Их количество невелико. Дезоксихолевая кислота всасывается в кровь и секретируется печенью в составе жёлчи. Литохолевая кислота всасывается значительно хуже, чем дезоксихолевая. Урсодезоксихолевая, аллохолевая (стереоизомеры хенодезоксихолевой и холевой кислот) и другие жёлчные кислоты не влияют на физиологические процессы в силу их крайне малых объёмов.
Соотношение холевой, хенодезоксихолевой и дезоксихолевой кислот в жёлчи человека в норме составляет 1:1:0,6.
Соединения с глицином и таурином[править | править код]
В жёлчи жёлчного пузыря жёлчные кислоты присутствуют главным образом в виде конъюгатов — парных соединений с глицином и таурином. При конъюгировании холевой, дезоксихолевой и хенодезоксихолевой кислот с глицином образуются, соответственно, гликохолевая, гликохенодезоксихолевая и гликодезоксихолевая кислоты. Продуктом конъюгации жёлчных кислот с таурином (точнее, с продуктом деградации цистеина — предшественника таурина) являются таурохолевая, таурохенодезоксихолевая и тауродезоксихолевая кислоты.
Конъюгаты с глицином в среднем составляют 75 %, а с таурином — 25 % от общего количества пузырных жёлчных кислот. Процентное соотношение разновидностей конъюгатов зависит от состава пищи. Преобладание в пище углеводов вызывает увеличение количества глициновых конъюгатов, белковая пища, наоборот, увеличивает число тауриновых конъюгатов.
Конъюгация жёлчных кислот обеспечивает их устойчивость в отношении выпадения в осадок при низких значениях рН в жёлчных протоках и двенадцатиперстной кишке.
Жёлчь содержит значительное количество ионов натрия и калия, вследствие чего она имеет щелочную реакцию, а жёлчные кислоты и их конъюгаты иногда рассматривают как «жёлчные соли».
- Пузырные жёлчные кислоты человека — конъюгаты с глицином и таурином
В тонкой кишке[править | править код]
Важнейшая роль жёлчных кислот в пищеварении заключается в том, что с их помощью происходит всасывание целого ряда гидрофобных веществ: холестерина, жирорастворимых витаминов, растительных стероидов. При отсутствии жёлчных кислот всасывание вышеперечисленных компонентов пищи практически невозможно.
Жёлчные кислоты — поверхностно-активные вещества. При превышении ими критической концентрации в водном растворе 2 ммоль/л молекулы жёлчных кислот образуют мицеллы — агрегаты, состоящие из нескольких молекул, ориентированных таким образом, что гидрофильные стороны направлены в воду, а их гидрофобные стороны обращены друг к другу. За счёт образования таких мицелл происходит всасывание гидрофобных компонентов пищи.
Также жёлчные кислоты защищают холестеролэстеразу от протеолитического воздействия ферментов.
Взаимодействуя с липазой поджелудочной железы, жёлчные кислоты обеспечивают оптимальное значение кислотности среды (рН = 6), отличающееся от кислотности внутри двенадцатиперстной кишки.
Эмульгированные жёлчными кислотами компоненты пищи всасываются в верхнем участке тонкой кишки (в первых 100 см), при этом сами жёлчные кислоты остаются в кишечнике. Основной объём жёлчных кислот всасывается в кровь позже, главным образом, в подвздошной кишке.
В толстой кишке[править | править код]
В толстой кишке жёлчные кислоты расщепляются под воздействием ферментов бактерий кишечника (в кишечнике человека обнаружено 8 штаммов таких грамположительных анаэробных лактобактерий[1]), а продукты деградации жёлчных кислот, около 0,3-0,6 г/сутки, выделяются с калом.
Хенодезоксихолевая кислота при участии 7α-дегидроксилаз превращается в литохолевую. Холевая, в основном, — в дезоксихолевую. Дезоксихолевая всасывается в кишечнике в кровь и участвует в кишечно-печёночной циркуляции наравне с первичными жёлчными кислотами, а литохолевая, в силу своей плохой растворимости, не реабсорбируется и выводится с калом.
Рециркуляция жёлчных кислот[править | править код]
Жёлчные кислоты всасываются в кишечнике в кровь, через воротную вену с кровью вновь попадают в печень и опять секретируются в составе жёлчи, поэтому 85—90% всего количества жёлчных кислот, содержащихся в жёлчи, являются жёлчными кислотами, уже ранее «проходившими» через кишечник. Количество оборотов жёлчных кислот печень—кишечник—печень у человека примерно 5-6 в сутки (до 10). Объём оборачиваемых жёлчных кислот — 2,8—3,5 г.
Источники[править | править код]
- Саблин О.А., Гриневич В.Б., Успенский Ю.П., Ратников В.А. Функциональная диагностика в гастроэнтерологии. С.-Пб.: ВМедА, 2002 г.
- Маев И. В., Самсонов А. А. Болезни двенадцатиперстной кишки. М., МЕДпресс-информ, 2005, — 512 с. ISBN 5-98322-092-6.
- Биология и медицина. Жёлчные кислоты.
- Медицинская энциклопедия. Жёлчные кислоты // 1. Малая медицинская энциклопедия. — М.: Медицинская энциклопедия. 1991—96 гг. 2. Первая медицинская помощь. — М.: Большая Российская Энциклопедия. 1994 г. 3. Энциклопедический словарь медицинских терминов. — М.: Советская энциклопедия. — 1982—1984 гг (рус.)..
- Трифонов Е.В. Кишечно-печёночная циркуляция солей жёлчных кислот. Психофизиология человека. 2009.
Примечания[править | править код]
Источник
Представленная в разделе информация о лекарственных препаратах, методах диагностики и лечения предназначена для медицинских работников и не является инструкцией по применению.
Энтерогепатическая циркуляция желчных кислот (англ. enterohepatic circulation) — циклическое обращение желчных кислот в органах пищеварения. Другие названия: кишечно-печёночная циркуляция желчных кислот, портально-билиарная циркуляция желчных кислот.
Желчные кислоты синтезируются гепатоцитами печени, выводятся в составе желчи в двенадцатиперстную кишку, реабсорбируются в кишечнике, транспортируются кровотоком к печени и повторно используются при секреции желчи.
Холевая и хенодезоксихолевая кислоты, называемые первичными желчными кислотами, синтезируются в гепатоцитах печени из холестерина. Синтез при этом ингибируется содержащимися в крови желчными кислотами. В желчи желчного пузыря желчные кислоты присутствуют главным образом в виде конъюгатов — парных соединений с глицином и таурином. При конъюгировании холевой, дезоксихолевой и хенодезоксихолевой кислот с глицином образуются, соответственно, гликохолевая, гликохенодезоксихолевая и гликодезоксихолевая кислоты. Продукты конъюгации желчных кислот с цистеином — предшественником таурина — таурохолевая, таурохенодезоксихолевая и тауродезоксихолевая кислоты.
В первых 100 см тонкой кишки при активном участии желчных кислот происходит всасывание целого ряда гидрофобных веществ: холестерина, жирорастворимых витаминов, растительных стероидов и им подобных. Сами желчные кислоты при этом не всасываются, остаются в химусе и всасывается в кровь позже, главным образом, в подвздошной кишке.
В толстой кишке желчные кислоты расщепляются под воздействием ферментов бактерий кишечника, в том числе энтерококков, некоторых видов эубактерий, Eggerthella lenta, Lactobacillus bifidus, Bacteroides vulgatus, Bacteroides uniformis (Добровольский О.В., Сереброва С.Ю.). Продукты деградации желчных кислот, примерно 0,3-0,6 г в сутки, выделяются с калом.
Хенодезоксихолевая кислота при участии 7α-дегидроксилаз превращается в литохолевую. Холевая, в основном, в дезоксихолевую. Дезоксихолевая всасывается в кишечнике в кровь и участвует в энтерогепатической циркуляции наравне с первичными желчными кислотами, а литохолевая, в силу своей плохой растворимости, не реабсорбируется и выводится с калом.
В сутки основной объём желчных кислот около 7 раз (до 10) циклически проходит через печень и кишечник.
Метаболизм желчных кислот с участием микрофлоры кишечника (Лялюкова Е.А., Ливзан М.А.)
В настоящее время существует только одно лекарственное средство, способное повлиять на реологические свойства желчи, — урсодезоксихолевая кислота (УДХК). Накоплен огромный клинический опыт применения урсодезоксихолевой кислоты. Препарат влияет на все этапы энтерогепатической циркуляции: синтез желчных кислот, холерез, выведение токсичных желчных кислот (Мехтиев С.Н.).
Профессиональные медицинские публикации, затрагивающие вопросы циркуляции и метаболизма желчных кислот
- Лялюкова Е.А., Ливзан М.А. Дисфункция сфинктера Одди и синдром избыточного бактериального роста в кишечнике // Лечащий врач. 2013. № 1.
- Петухов В.А., Лубянский В.Г., Каралкин А.В., Сон Д.А. Кому и как лечить пациента, перенесшего перитонит? // Гастроэнтерология. – Приложение к журналу Consilium Medicum // Том 7. – N 2. 2005 г.
- В.А. Петухов. Нарушения моторики органов желудочно-кишечного тракта после операции холецистэктомии при желчнокаменной болезни и их коррекция гиосцина бутилбромидом (препаратом «Бускопан®») // Гастроэнтерология Санкт-Петербурга. – 2009.- № 4. С. 14-20.
- Лапшин А.В. Место «Креона» в терапии ферментными препаратами поджелудочной железы // РМЖ. Болезни органов пищеварения. – 2006. – т. 8. – № 2. – с. 117–121.
На сайте gastroscan.ru в каталоге литературы имеется раздел «Секреция, пищеварение в ЖКТ», содержащий статьи, затрагивающие вопросы циркуляции и метаболизма желчных кислот.
Назад в раздел
Источник
Кишечно-печеночная циркуляция желчных кислот (синонимы: портально-билиарная циркуляция желчных кислот, энтерогепатическая циркуляция) — циклическое преобразование желчных кислот в пищеварительном тракте, при котором они синтезируются печенью, выводятся в составе желчи в двенадцатиперстную кишку, реабсорбируются в кишечнике, транспортируются кровотоком в печень и повторно используются при секреции желчи.
Синтез желчных кислот
Первичные желчные кислоты (холевая и хенодезоксихолевая) синтезируются в гепатоцитах печени из холестерина. Желчные кислоты образуются в митохондриях гепатоцитов и вне их с холестерина с участием АТФ. Гидроксилирования при образовании кислот осуществляется в эндоплазматическом ретикулуме гепатоцита. Среди желчи, выделяется в кишечник вновь синтезированных желчных кислот не более 10%, остальные 90% — это продукт желудочно-печеночной циркуляции желчных кислот из кишечника в кровь и в печени. Скорость синтеза холевой кислоты у взрослого человека в норме примерно 200-300 мг / сут. Скорость синтеза хенодезоксихолевой кислоты такая же. Суммарный синтез первичных желчных кислот, таким образом, составляет 400-600 мг / сут, что совпадает с цифрой суточной потери желчных кислот с калом и мочой.
Первичный синтез желчных кислот ингибируется (тормозится) желчными кислотами, присутствующими в крови. Однако, если всасывание в кровь желчных кислот будет недостаточным, например, из-за тяжелого поражения кишечника, то печень, которая способна произвести не более 5 г желчных кислот в сутки, не сможет компенсировать необходимую для организма количество желчных кислот.
- Желчные кислоты — главные участники печеночной циркуляции у человека
Холевая
Хенодезоксихолевая
Дезоксихолевая
Первичные желчные кислоты: холевая и хенодезоксихолевая. Вторичная желчная кислота дезоксихолевая кислота (синтезируется в толстом кишечнике).
Вторичные желчные кислоты (дезоксихолевая, литохолева, урсодезоксихолевая, аллохолева и другие) образуются из первичных желчных кислот в толстом кишечнике под действием кишечной микрофлоры. Их количество невелико. Дезоксихолевая кислота всасывается в кровь и секретируется печенью в составе желчи. Литохолева кислота всасывается значительно хуже, чем дезоксихолевая. Урсодезоксихолевая, аллохолевая (стереоизомеры хенодезоксихолевой и холевой кислот) и другие желчные кислоты не влияют на физиологические процессы через их крайне малый объем.
Соотношение холевой, хенодезоксихолевой и дезоксихолевой кислот в желчи человека в норме составляет 1: 1: 0,6.
Соединения с глицином и таурином
В желчи желчного пузыря желчные кислоты присутствуют главным образом в виде конъюгатов — парных соединений с глицином и таурином. При конъюгации холевой, дезоксихолевой и хенодезоксихолевой кислот с глицином образуются, соответственно, гликохолева, гликохенодезоксихолева и гликодезоксихолева кислоты. Продуктом конъюгации желчных кислот с таурином (точнее, с продуктом деградации цистеина — предшественника таурина) является таурохолева, таурохенодезоксихолева и тауродезоксихолева кислоты.
Конъюгаты с глицином в среднем составляют 75%, а с таурином — 25% от общего количества пузырных желчных кислот. Процентное соотношение разновидностей конъюгатов зависит от состава пищи. Преобладание в пище углеводов вызывает увеличение количества глицинового конъюгатов, белковая пища, наоборот, увеличивает число тауринових конъюгатов.
Конъюгация желчных кислот обеспечивает их устойчивость относительно выпадения в осадок при низких значениях рН в желчных протоках и двенадцатиперстной кишке.
Желчь содержит значительное количество ионов натрия и калия, в результате чего она имеет щелочную реакцию, а желчные кислоты и их конъюгаты иногда рассматривают как «желчные соли».
В тонком кишечнике
Важнейшая роль желчных кислот в пищеварении заключается в том, что с их помощью происходит всасывание целого ряда гидрофобных веществ: холестерина, жирорастворимых витаминов, растительных стероидов. При отсутствии желчных кислот всасывания вышеперечисленных компонентов пищи практически невозможно.
Желчные кислоты являются поверхностно-активными веществами. При превышении ими критической концентрации в водном растворе 2 ммоль / л молекулы желчных кислот образуют мицеллы — агрегаты, состоящие из нескольких молекул, ориентированных таким образом, что гидрофильные стороны направлены в воду, а их гидрофобные стороны обращены друг к другу. За счет образования таких мицелл происходит всасывание гидрофильных компонентов пищи.
Также желчные кислоты защищают холестеролестеразу от протеолитического влияния ферментов.
Взаимодействуя с липазой поджелудочной железы, желчные кислоты обеспечивают оптимальное значение кислотности среды (рН = 6), отличное от кислотности внутри двенадцатиперстной кишки. Эмульгированные желчными кислотами компоненты пищи всасываются в верхних отделах тонкой кишки (в первых 100 см), при этом сами желчные кислоты остаются в кишечнике. Основной объем желчных кислот всасывается в кровь позже, главным образом, в подвздошной кишке.
В толстом кишечнике
В толстой кишке желчные кислоты расщепляются под воздействием ферментов бактерий кишечника (в кишечнике человека обнаружено 8 штаммов таких грамположительных анаэробных лактобактерий), а продукты деградации желчных кислот, около 0,3-0,6 г / сутки, выделяются с калом.
Хенодезоксихолевая кислота при участии 7α-дегидроксилаз превращается в литохолеву. Холевая, в основном, — в дезоксихолевая. Дезоксихолевая всасывается в кишечнике в кровь и участвует в кишечно-печеночной циркуляции наравне с первичными желчными кислотами, а литохолева, из-за своей плохой растворимости, а не реабсорбируется и выводится с калом.
Рециркуляция желчных кислот
Желчные кислоты всасываются в кишечнике в кровь, через воротную вену с кровью снова попадают в печень и снова секретируются в составе желчи, поэтому 85-90% всего количества желчных кислот, содержащихся в желчи, является желчными кислотами, уже ранее «проходили »через кишечник. Частота желчных кислот печень-кишечник-печень у человека примерно 5-6 в сутки (до 10). Объем желчных кислот, циркулирующих — 2,8-3,5 г.
Изображения по теме
Источник
Статья посвящена физиологическим эффектам желчных кислот. Описаны эффекты воздействия на фарнезоидный X-рецептор, механизмы влияния желчных кислот на энтерогепатическую циркуляцию, функциональную активность гепатоцитов и на углеводный и липидный обмен.
Введение
Желчные кислоты (ЖК) представляют собой амфипатические молекулы со стероидным скелетом, которые синтезируются из холестерина исключительно в паренхиматозных клетках (гепатоцитах) печени [1].
Печень человека синтезирует около 200–600 мг ЖК в день и выделяет такое же количество в фекалиях. Чистый дневной оборот ЖК составляет около 5% от общего количества ЖК (около 3–6 г) [2]. Преобразование холестерина в ЖК включает 17 отдельных ферментов, расположенных в цитозоле, эндоплазматическом ретикулуме, митохондриях и пероксисомах (рис. 1) [3]. Несмотря на детальное описание биохимического процесса синтеза ЖК, необходимость вовлечения в этот процесс значительного количества ферментов, расположенных на разных компартментах клетки, оставляет вопросы о возможности участия специфических переносчиков, регуляции этого процесса и физиологического значения такого усложнения процесса синтеза ЖК. Закономерно, что этот механизм ввиду своей сложности может быть поврежден при множестве патологических состояний. Эти ферменты катализируют модификации стероидного кольца и окислительного расщепления трех атомов углерода из боковой цепи холестерина с образованием ЖК C24. Существуют два основных пути биосинтеза ЖК [2]. В основном (нейтральном) пути синтеза ЖК (или в классическом пути) модификация стероидного кольца предшествует расщеплению боковой цепи, тогда как в расщеплении боковой цепи кислого (альтеративного) пути предшествуют модификации стероидных колец. Это осуществляют пять гидроксилаз, участвующих в синтезе ЖК, остальные ферменты полностью совпадают. Классический путь инициируется холестерином-7α-гидроксилазой (CYP7A1) – единственным ферментом, ограничивающим скорость (ключевой фермент) синтеза ЖК, таким образом синтезируются две первичные ЖК: холевая кислота (CA) и хенодезоксихолевая кислота (CDCA) в печени человека [3]. Для синтеза СА требуется микросомальная 12α-гидроксилаза стерола (CYP8B1), без 12α-гидроксилазы продукт представляет собой CDCA. «Кислый» путь (или альтернативный путь) инициируется стерол-27-гидроксилазой (CYP27A1) – ферментом цитохрома P450 митохондрий, который широко распространен в большинстве тканей и макрофагах [3]. «Кислый» путь может быть количественно важным в синтезе ЖК у пациентов с заболеваниями печени и у новорожденных. Однако до сих остается множество вопросов о значении альтернативного пути (или о значении, при каких состояниях: патологических или физиологических).
У людей большинство ЖК являются аминоконъюгированными в карбоксильной группе (амидирование) с отношением глициновых к тауриновым конъ-югатам 3:1. Конъюгирование ЖК увеличивает ионизацию и растворимость при физиологическом рН, предотвращает Са2+ осаждение, минимизирует пассивную абсорбцию и устойчиво к расщеплению карбоксипептидазами поджелудочной железы [4]. Таким образом, нарушение процесса конъюгации будет немедленно отражаться на реологических свойствах желчи. В дистальном кишечнике конъюгированные СА и CDCA сначала деконъюгируются, а затем бактериальная 7α-дегидроксилаза превращает CA и CDCA в дезоксихолевую (DCA) и литохолевую кислоты (LCA) (соответственно DCA и LCA – вторичные (модифицированные) ЖК). Большинство LCA выводится с фекалиями, и небольшое количество LCA попадает в печень и быстро конъ-югируется путем сульфатации и выводится в желчь. Сульфатирование является основным путем детоксикации гидрофобных ЖК у людей [5]. 7α-гидроксильные группы в CDCA также могут быть эпимеризованы в 7β-положении с образованием урсодезоксихолевой кислоты (UDCA). Гидроксилирование в положении 6α/β или 7β увеличивает растворимость ЖК и снижает их токсичность, что определяет более выраженные гепатопротективные свойства UDCA.
Энтерогепатическая циркуляция желчных кислот
ЖК, синтезированные в печени, секретируются в желчь, реабсорбируются в кишечнике и транспортируются обратно в печень. Энтерогепатическая циркуляция ЖК очень эффективна у людей. Небольшое количество ЖК может возвращаться в системную циркуляцию, реабсорбируясь при прохождении через почечные канальцы в почках и затем попадая обратно в печень через системную циркуляцию. Некоторые ЖК, выделяемые в желчном протоке, повторно абсорбируются в холангиоцитах (эпителиальные клетки желчных протоков) и возвращаются обратно в гепатоциты (холангиогепатический шунт) [6]. Значение этого процесса тоже составляет предмет отдельной группы наблюдений. В гепатоциты попадают первичные и вторичные (после реабсорбции в кишечнике) ЖК, которые оказывают регуляторные воздействия на основные метаболические пути (в т. ч. и на синтез ЖК, синтез холестерина и т. д.), однако до сих пор не установлено их соотношение. Естественно, развитие внутрипеченочного холестаза сопровождается нарушением функционирования холангиогепатического шунта, ростом доли первичных ЖК в гепатоците и стимулирующим воздействием на процесс апоптоза.
В дальнейшем ЖК депонируются в желчном пузыре. После каждого приема пищи холецистокинин, секретируемый I-клетками кишечника, стимулирует сокращение желчного пузыря и попадание ЖК в кишечный тракт. Многоступенчатая ферментативная конверсия холестерина в ЖК придает им мощные детергентные свойства, которые имеют решающее значение для их физиологических функций при образовании желчи в печени и абсорбции диетических липидов и жирорастворимых витаминов из тонкой кишки.
При прохождении через кишечный тракт небольшое количество неконъюгированных ЖК повторно абсорбируется в верхнем отделе кишечника пассивной диффузией. Большинство ЖК (95%) реабсорбируются через пограничную мембрану концевого отдела подвздошной кишки методом трансдиффузии через энтероцит к базолатеральной мембране и секретируются в портальный кровоток, а в синусоидах печени переносятся в гепатоциты. DCA реабсорбируется в толстой кишке и рециркулируется с CA и CDCA в печень (рис. 2).
Эффективная реабсорбция ЖК в концевой подвздошной кишке приводит к накоплению определенной массы ЖК в организме, называемой пулом ЖК, который совершает постоянный кругооборот между кишечником и печенью – энтерогепатическую циркуляцию. Наличие этого циркулирующего пула обеспечивает наличие адекватных концентраций ЖК в просвете кишечника для пищеварения, хотя до сих пор нет точного ответа на вопрос, какова продолжительность жизни отдельной ЖК. Закономерно, что многие заболевания печени и билиарной системы будут отражаться на этом показателе, однако интерес представляет изучение максимальной и минимальной «длительности жизни» ЖК. Пул ЖК ~3 г, состоит из ~40% СА, 40% CDCA, 20% DCA и следового количества LCA [7].
Фекальная потеря ЖК компенсируется биосинтезом de novo ЖК в печени для поддержания размера пула и представляет собой один из путей метаболизма холестерина у людей и большинства других млекопитающих. Относительно неизведанная область – функциональная гетерогенность печеночного метаболизма ЖК. Очевидно, что не все гепатоциты вносят одинаковый вклад в различные аспекты метаболизма ЖК. Учитывая распределение ключевых синтетических ферментов в гепатоцитах, а также их концентрацию и функциональную активность, можно сделать вывод, что клетки, окружающие центральную печеночную вену, отвечают в большей степени за синтез первичных ЖК. Напротив, ЖК, которые возвращаются из кишечника в печень во время их энтерогепатической циркуляции, улавливаются и транспортируются в основном перицентральными гепатоцитами, которые окружают портальные триады, где портальная кровь поступает в ацинус печени [8]. Физиологическая значимость этой метаболической зональности, если таковая имеется, пока не установлена.
Физические характеристики ЖК как мощных детергентов, которые позволяют им образовывать мицеллы, также предопределяют определенный риск для клеток – возможность повреждения клеточных мембран, в значительной степени состоящих из липидов. Таким образом, в высоких концентрациях ЖК, находясь внутри гепатоцита, могут оказывать цитотоксическое действие. В частности, гепатоциты и холангиоциты находятся под угрозой в условиях нарушенного образования желчи или застоя желчи в протоковой системе (внутрипеченочный холестаз), следствием чего является повышение внутриклеточной концентрации ЖК. Очевидно, что требуется контроль за поддержанием физиологического уровня энтерогепатической циркуляции, а также скоростью синтеза ЖК в гепатоцитах.
В 1999 г. была начата новая эра исследований ЖК – они были идентифицированы как естественные лиганды фарнезоидного X-рецептора / ядерного рецептора ЖК (FXR/BAR или NR1H4). Многие недавние исследования предоставили убедительные доказательства того, что активирование ЖК FXR играет важную роль в поддержании метаболического гомеостаза [9–11]. По-видимому, активированный ЖК мембранный G-белковый рецепторный комплекс (GPCR) и TGR5 (также известный как Gpbar-1, G-белковый рецептор ЖК) играют роль в стимулировании энергетического метаболизма, защите клеток печени и кишечника от воспаления и стеатоза, повышении чувствительности к инсулину [12]. Другой недавно идентифицированный GPCR – сфингозин-1-фосфатный рецептор 2 (S1P2) также может играть значительную роль в регуляции метаболизма липидов [13].
Регулирование синтеза желчных кислот через обратную связь
Исследования метаболизма ЖК показали, что как сами ЖК, так и холестерин, гормоны щитовидной железы, глюкокортикоиды, инсулин, циркадные ритмы влияют на активность CYP7A1 и скорость синтеза ЖК [2, 14]. Прерывание энтерогепатической циркуляции ЖК с помощью связывающих ЖК смол, таких как холестирамин, обладают выраженным стимулирующим воздействием на ферментативную активность CYP7A1 и синтез ЖК. Предполагается, что синтез ЖК регулируется механизмом отрицательной обратной связи, а ЖК, возвращающиеся в печень посредством энтерогепатической циркуляции, могут прямо или косвенно ингибировать синтез первичных ЖК путем подавления активности CYP7A1. В последующем было доказано, что ЖК ингибируют (тогда как холестерин стимулирует синтез мРНК CYP7A1) активность фермента и, соответственно, синтез ЖК. Был сделан вывод о том, что активность CYP7A1 в основном регулируется транскрипционным механизмом.
Было отмечено, что множественные транскрипты CYP7A1 существуют в гепатоцитах, а их регуляторные (3′-нетранслируемые) области (3′-UTR) мРНК CYP7A1 необычайно длинны [15]. По оценкам, период полувыведения мРНК CYP7A1 очень короткий – около 30 мин [16]. Было высказано предположение, которое получило свое подтверждение, что ЖК могут снижать стабильность мРНК CYP7A1 (и за счет этого снизить скорость выведения) через воздействие ЖК на регуляторные участки, расположенные в 3′-UTR [15]. Однако данное предположение о посттранскрипционной регуляции CYP7A1 требует своего более тщательного изучения.
Влияние питания и голодания на синтез желчных кислот
Поскольку метаболизм печени очень активен в течение постпрандиального периода, существует физиологическая связь между индукцией синтеза ЖК и регуляцией метаболизма питательных веществ после приема пищи. Питательные вещества могут играть ключевую роль в регулировании синтеза ЖК, что, в свою очередь, регулирует ассимиляцию питательных веществ и метаболический гомеостаз.
CYP7a1 является высокоспецифичной гидроксилазой, которая использует только холестерин в качестве субстрата и образует гидроксильную группу в положении 7α. Этот фермент расположен в эндоплазматическом ретикулуме с низким уровнем холестерина. Таким образом, доступность холестерина в качестве субстрата (эффект Km – регуляции концентрацией) регулирует специфическую активность CYP7A1 [17]. Было высказано предположение, что новый синтезированный холестерин является предпочтительным субстратом для синтеза первичных ЖК. Таким образом, существует прямая связь синтеза de novo холестерина с биосинтезом ЖК в гепатоцитах. Стимуляция синтеза ЖК снижает уровни холестерина/оксистерола в печени и приводит к стимуляции синтеза de novo холестерина для получения субстрата для CYP7A1 [18].
Когда уровни внутриклеточного холестерина уменьшаются, происходит индукция его синтеза через стерол-регуляторный элемент-связывающий белок 2 (SREBP-2) и инсулин-индуцируемые гены-1 и -2 (Insig-1 и -2) в эндоплазматической ретикулярной мембране, а также инициирующего влияния SREBP-активатора на две оксистерол-чувствительные протеазы S1P и S2P в ядре, воздействующие на промоцию генов, кодирующих все ферменты синтеза холестерина (в т. ч. и ключевого фермента – HMG-CoA-редуктаза) и рецептора LDL [17, 19]. Когда уровни внутриклеточного холестерина остаются высокими, SREBP-2 сохраняется в связанном состоянии в эндоплазматическом ретикулуме, а синтез холестерина ингибируется.
У пациентов с диабетом после воздействия стрептозоцином активность CYP7A1 повышается, указывая на то, что инсулин подавляет CYP7A1, а отсутствие инсулина индуцирует CYP7A1 [20]. Сообщалось, что глюкагон/цАМФ и голодание индуцируют экспрессию CYP7A1, которая параллельна индукции рецептора активации пролиферации пероксисом 1α (PGC-1α) и фосфоенолпируваткарбоксикиназы (PEPCK) – одного из ключевых ферментов глюконеогенеза [21], что указывает на то, что экспрессия CYP7A1 и синтез ЖК используются во время голодания в качестве сигнала прямого воздействия на абсорбцию питательных веществ в кишечнике. С другой стороны, у пациентов с исходно высоким уровнем в сыворотке 7α-гидрокси-4-холестен-3-она (C4), отражающим высокую скорость синтеза ЖК, голодание способствовало снижению активности CYP7A1, в то время как прием пищи – повышению его активности. Закономерно, что активность CYP7A1, а соответственно, и синтеза ЖК является интегрирующим показателем, отражающим сумму, выраженность, а также длительность воздействия всех регуляторных влияний. Так, при длительном голодании активность CYP7A1 постепенно падала [22]. Исследования in vivo также показывают, что глюкоза и инсулин быстро индуцируют экспрессию гена CYP7A1 и синтез ЖК, приводя к увеличению пула ЖК [23]. Однако инсулин оказывает двойственное воздействие: стимулируя CYP7A1 в физиологических концентрациях, но ингибируя при высоких концентрациях, обнаруженных при развитии толерантности к инсулину [24].
Таким образом, мы имеем весьма сложный механизм взаимопотенцирующего либо взаимоантагонистического влияния процесса переваривания и всасывания пищи, а также голодания на активность синтеза ЖК. Перечисленные выше механизмы указывают на тот факт, что и состав пищи, и общий гормональный фон будут в разной степени (а иногда и противоположно) оказывать влияние на скорость синтеза ЖК.
Известно и обратное влияние ЖК на модуляцию углеводного и липидного обмена. Так, конъюгированные ЖК активируют как адренокортикотропный гормон (АКТ), так и путь MAPK/ERK 1/2. Таурохолевая кислота активирует тирозинфосфорилирование рецепторов эпидермального фактора роста (EGFR) [25]. AKT фосфорилирует FoxO1 и ингибирует PEPCK и глюкозо-6-фосфатазу (G-6-Pase) в глюконеогенезе. Также AKT фосфорилирует и ингибирует активность гликогенсинтазы киназы 3β (GSK3β), что сопровождается активацией синтеза гликогена в первичных гепатоцитах крысы [26]. Это означает, что ЖК могут имитировать действие инсулина при регулировании метаболизма глюкозы, стимулируя синтез гликогена и ингибируя глюконеогенез. Известно, что гидрофобные ЖК индуцируют апоптоз в гепатоцитах, а гидрофильные ЖК увеличивают внутриклеточный цАМФ и активируют пути MAPK и PI3K для защиты гепатоцитов от апоптоза [27].
Также установлена прямая положительная корреляция между уровнем ЖК в сыворотке и индукцией синтеза глюкагоноподобного пептида-1 (GLP-1) [28]. Так, у пациентов с ожирением и нарушением толерантности к глюкозе после желудочного шунтирования синтез ЖК увеличивается за счет снижения отрицательной обратной реакции на ЖК, что приводит к увеличению синтеза ЖК и повышению толерантности к глюкозе. Это согласуется с недавним исследованием, согласно которому снижение циркулирующих ЖК ухудшало контроль над глюкозой у пациентов с ожирением и сахарным диабетом 2-го типа, в то время как увеличение объема пула ЖК улучшало гомеостаз глюкозы [29]. Следует уточнить, что уменьшение пула ЖК является не одной из причин диабета, а следствием дисрегуляции метаболизма ЖК и измененного метаболического гомео-стаза. Уровни ЖК в сыворотке могут стать биомаркерами для диагностики заболеваний печени, диабета и ожирения.
Воздействие желчных кислот на ядерные рецепторы
ЖК непосредственно активируют три ядерных рецептора: FXR [30], рецептор прегнана X (PXR) [31] и рецептор витамина D (VDR) [32]. FXR активируется свободными и конъюгированными ЖК; гидрофобная ЖК CDCA является наиболее эффективным лигандом ЖК FXR (EC 50 = ~ 10 мкмоль/л), затем LCA, DCA и CA, тогда как гидрофильные ЖК U