«УЧРЕЖДЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ ЯНКИ КУПАЛЫ ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ С.В. ЕМЕЛЬЯНЧИК, С.М. ЗИМАТКИН МОЗГ ПРИ ОТВЕДЕНИИ ЖЁЛЧИ монография Гродно 2012 УДК ...»

Министерство образования Республики Беларусь

УЧРЕЖДЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ

«ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ ЯНКИ КУПАЛЫ»

«ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ»

С.В. ЕМЕЛЬЯНЧИК, С.М. ЗИМАТКИН

МОЗГ ПРИ ОТВЕДЕНИИ ЖЁЛЧИ

монография Гродно 2012 УДК 611.81(035.3) Емельянчик, С.В. Мозг при отведении жёлчи : монография / С.В. Емельянчик, С.М. Зиматкин. – Гродно : ГрГУ, 2012. – 303 с. – ISBN 978-985-515-535-6.

Монография посвящена анализу изменений нейронов различных отделов головного мозга (фронтальная, теменная кора, кора мозжечка и ядро Е заднего гипоталамуса) при полном наружном отведении жёлчи как одной из моделей патологии гепатобилиарной системы. Продемонстрирована прямая зависимость морфофункционального состояния данных структур мозга от длительности прекращения энтерогепатической циркуляции компонентов жёлчи. Представлен анализ мировой литературы о роли жёлчи в организме и последствиях её потери.

Книга адресована научным сотрудникам, студентам, магистрантам, аспирантам, врачам, работающим в области нейробиологии, нейрогистологии, нейрофизиологии, неврологии, психиатрии, гепатологии, а также всем интересующимся ролью жёлчи в организме.

Табл.: 58, ил.: 251, библиогр.: 268 назв.

Рекомендовано заседанием Совета Учреждения образования «Гродненский государственный университет имени Янки Купалы»

(протокол № 9 от 31.10.2011).

Рецен зенты:

Мацюк Я.Р., профессор кафедры гистологии, цитологии, эмбриологии УО «Гродненский государственный медицинский университет», доктор биологических наук, профессор;

Буко В.У., заведующий отделом ГУНПЦ «Институт фармакологии и биохимии» НАН Беларуси, доктор биологических наук, профессор.

© Емельянчик С.В., Зиматкин С.М., © Учреждение образования «Гродненский государственный университет ISBN 978-985-515-535-6 имени Янки Купалы»,

ПРЕДИСЛОВИЕ

В основу монографии положены материалы докторской диссертации С.В. Емельянчика, посвященной изучению состояния нейронов в различных отделах головного мозга при нарушении энтерогепатической циркуляции жёлчи. Работа выполнялась в 1999–2011 гг. в учреждениях образования «Гродненский государственный университет имени Янки Купалы», «Гродненский государственный медицинский университет» и межуниверситетской лаборатории «Биомед» на базе кафедры гистологии, цитологии и эмбриологии ГрГМУ. В ходе выполнения данного исследования был накоплен огромный, уникальный фактический и иллюcтративный материал, нуждающийся в глубоком анализе и обобщении без ограничения рамками статей и обзоров.

Кроме того, в книге представлен анализ мировой литературы о происхождении, составе и функциях жёлчи в организме человека и животных и нарушениях при её потере. В мировой литературе отсутствуют обобщающие работы по данной проблеме.

Выражаем искреннюю благодарность всем сотрудникам кафедры гистологии, цитологии и эмбриологии УО «Гродненский государственный медицинский университет» за поддержку и помощь при проведении наших исследований; ассистенту, кандидату биологических наук О.В. Барабан – за результаты исследований гистаминергических нейронов мозга; Е.Л. Красницкой – за помощь в исследовании биохимических показателей крови; ассистенту С.Л. Чирук – за помощь в проведении гистохимических исследований; сотрудникам ЦНИЛ ГрГМУ – ведущему научному сотруднику, кандидату биологических наук Р.И. Кравчук за помощь при проведении электронномикроскопических исследований; доценту, кандидату биологических наук Н.А. Чайковской – за консультации при проведении статистической обработки полученных данных; лаборанту кафедры гистологии ГрГМУ Е.С. Кузьминич и сотрудникам издательского отдела – за подготовку рукописи к печати.

Доцент С.В. Емельянчик Профессор С.М. Зиматкин 

ВВЕДЕНИЕ

При многих заболеваниях и патологических состояниях происходит нарушение постоянства внутренней среды организма.

При этом страдают все виды обмена веществ, приводящие к возникновению компенсаторно-приспособительных реакций, затрагивающих все системы органов (Зайчик и Чурилов, 2007, с. 723). В многоклеточном организме имеет место взаимодействие на уровне клеток, органов и тканей, причём межклеточные сигналы могут нести индивидуальную специфичность, и установление таких сложных взаимосвязей является всегда актуальной проблемой. Выяснение роли нервной системы представляется перспективной и важной задачей, тем более, в последние годы доминирует подход в понимании патогенеза заболеваний как результата «…нарушений сигнализации, рецепции сигналов, их пострецепторной передачи, мимикрии сигналов, архивирования, разархивирования, считывания и исполнения программ, по которым живут клетки» (Зайчик и Чурилов, 2007, с. 700), где решающая роль принадлежит ЦНС.

Со второй половины XX века происходит бурный рост числа заболеваний гепатобилиарной системы. Это связано с химизацией сельского хозяйства, изменением характера питания и другими факторами. При этом возрастает нагрузка на печень и жёлчевыводящие пути: и как результат – возрастает, в том числе, заболеваемость жёлчнокаменной болезнью, эпидемиологическая распространённость которой составляет от 10 до 15 % взрослого работоспособного населения промышленно развитых стран (Калинин и Хазанов, 2007). Причём, доля мужского населения составляет 9,5 %, а женского – 19,5 % (Reichen, 2003). При этом зачастую по показаниям используют оперативный метод лечения. При завершении хирургического вмешательства, с целью создания декомпрессии жёлчных путей, производится их дренирование по одному из методов. Создание оттока жёлчи наружу выполняется в зависимости от предшествующих условий и самой операции от 1,9 до 84 % случаев (Кузин и др., 2000; Феофилов и др., 1990).

Сроки удаления дренажа колеблются от 7 до 15 суток (Зубарева и др., 1998; Иванченко, 1977). Таким образом, использование в хиВведение рургической практике декомпрессии жёлчных путей фактически создаёт условия для наружного отведения и полной потери жёлчи организмом на некоторое время.

В 1965 году И.Л. Брегадзе и П.А. Иванов (1965, с. 40) проанализировав все известные в хирургической практике случаи отведения жёлчи, начиная с конца XIX века и до середины шестидесятых годов XX века, пришли к выводу, что при таком состоянии развивается так называемая «ахолическая болезнь», при которой происходят расстройства пищеварения, появление кровоточивости, порозности костей, авитаминоза А, В, D, E, K. Всё это в конечном счёте приводило к гибели больного.

Дальнейшие исследования подтвердили и расширили наши представления о небезопасности метода наружного отведения жёлчи для практически всех систем организма (Козырев, 2002).

При этом существенно нарушается жёлчевыделительная функция печени (Кизюкевич, 2005; Мандрик и др., 2001) приводящая, в итоге, к нарушению тканевого гомеостаза всего организма.

Ещё в конце пятидесятых годов прошлого столетия Я.В. Ганиткевич (1959) заметил, что потеря жёлчи негативно сказывается на работе головного мозга. У собак наблюдали ослабление анализа и синтеза комплексных раздражителей, приводящее к снижению условно-рефлекторной деятельности. Однако дальнейших исследований в этом направлении до настоящего времени не проводили.

Моделирование на животных наблюдаемых в клинической практике состояний, выявление нарушений в различных органах и системах, выяснение патогенеза (патоморфогенеза) этих процесссов – одно из важных направлений экспериментальной гепатологии (Галкин, 2003; Рекомендации, 2005). Такие исследования помогут расширить наши представления о непищеварительных функциях жёлчи, её роли в тканевом гомеостазе. Большой интерес в практическом и теоретическом плане, на наш взгляд, представляет изучение влияния отведения и потери жёлчи на структуры центральной нервной системы, их морфологические, ультрамикроскопические и гистохимические характеристики. Такие данные в мировой литературе отсутствуют, и настоящая книга призвана восполнить этот пробел в наших знаниях.

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

АлАТ – аланинаминотрансфераза АсАТ – аспартатаминотрансфераза Г-6-ФДГ – глюкозо-6-фосфат дегидрогеназа ГлЭС – гладкая эндоплазматическая сеть ГрЭС – гранулярная эндоплазматическая сеть ГЭБ – гематоэнцефалический барьер Ед. – условная единица оптической плотности КГ – комплекс Гольджи КФ – кислая фосфатаза ЛДГ – лактатдегидрогеназа МАО Б – моноаминооксидаза типа Б НАДН-ДГ – дегидрогеназа восстановленного НАД НАДФН-ДГ – дегидрогеназа восстановленного НАДФ ОЖП – общий жёлчный проток РНК – рибонуклеиновая кислота СДГ – сукцинатдегидрогеназа Ув. – увеличение Ус. ед. – условная единица для форм-фактора и фактора элонгации УДХК – урсодезоксихолевая кислота ЦНС – центральная нервная система ЩФ – щелочная фосфатаза FITC – флюоресцеинизотиоцианат IQR – интерквартильный размах Me – медиана n – количество животных в эксперименте PBS – фосфатный буфер (pH=7,4) на солевом растворе (0,9 % NaCI) PBS-Т – PBS + Triton X- ГЛАВА ЖЁЛЧЬ: ЕЁ ПРОИСХОЖДЕНИЕ, СОСТАВ

И ФУНКЦИИ В ОРГАНИЗМЕ

Жёлчь представляет собой сложный в биохимическом, физико-химическом и физиологическом отношении продукт секреторной деятельности самой большой железы в организме человека – печени. В различных концентрациях жёлчь содержит почти те же составные компоненты, что и сыворотка крови: белки, липиды, углеводы, витамины, минеральные соли, микроэлементы, гормоны, медиаторы. Основными компонентами жёлчи являются жёлчные кислоты (холановые соли, связанные с ионами натрия и калия), холестерин, билирубин, фосфолипиды, жёлчные пигменты. В физико-химическом плане это изотонический раствор, содержащий смешанные холато-лецитин-холестериновые мицеллы, жёлчные пигменты и небольшое количество других органических соединений и неорганических электролитов (Na+, K+, Са2+, СI–, НСО–3). В жёлчи присутствуют экскреторные ферменты такие, как лейцинаминопептидаза, -глюкуронидаза, 5-нуклеотидаза и щелочная фосфатаза (Подымова, 1998 с. 37, 45; Козырев, 2002, с. 17, 205; Flrkemeier, 2006, p. 13).

Жёлчные кислоты и билирубин синтезируются гепатоцитами, а такие компоненты, как аммиак, фенолы, соли тяжёлых металлов, лекарственные препараты, яды и другие вещества, подлежащие удалению из организма, проникают в жёлчь путем фильтрации из крови (Фишер, 1961, с. 147; Ильченко и Делюкина, 2006).

Особое соотношение жёлчных кислот, холестерина и фосфолипидов даёт возможность образовавшимся комплексам растворяться в воде, что способствует более эффективному пищеварению в кишечнике и тем самым облегчает синтетическую работу печени (Подымова, 1998, с. 37; Козырев, 2002, с. 17–18). Кроме того, с жёлчью выделяются прямой билирубин и производные стеарина, которые в результате прочной связи с белками не проходят фильтрационный барьер в почечных тельцах (Фишер, 1961, с. 147–148).

Образование жёлчи происходит с участием ряда независимых транспортных процессов. Общее количество жёлчи, образующейся у человека, составляет от 500 до 1200 мл/сутки (в среднем 600–800 мл/сутки). Гепатоциты обеспечивают секрецию двух фракций жёлчи: зависящей от жёлчных кислот ( 225 мл/сутки) и не зависящей от них (225 мл/сутки). Оставшиеся 150 мл/сутки секМозг при отведении жёлчи ретируются клетками жёлчных протоков. Секреция солей жёлчных кислот является наиболее важным фактором образования жёлчи (фракции, зависящей от жёлчных кислот). Вода движется вслед за осмотически активными солями жёлчных кислот. Изменение осмотической активности может регулировать поступление воды в жёлчь.

Имеется чёткая корреляция между секрецией солей жёлчных кислот и током жёлчи (Eisenburg, 2001, p. 5; Flrkemeier, 2002, p. 13).

У крыс за одни сутки объём выделяемой жёлчи равен примерно 16–20 мл или 15–30 мл (Cesano, 1966; Саратников, 1962, с. 15). Скорость секреции жёлчи по данным ряда авторов, использующим различные единицы измерения, составляет 3,47 мл/кг/час (Саратиков и Скакун, 1977); 5,23±0,34 мг/мин/100 г (Даминов и Кабулов, 1986); 4,70±0,35 мл/час/100 г (Финагин и др., 1978); 10,5±0, мг/сутки (Финагин, 1972); 0,24 г/час (Percy-Robb et. Воуd, 1970).

Состав. Плотность пузырной жёлчи у человека составляет 1,011-1,032 г/см3, рН – 6,0–7,0, а печёночной несколько выше – 7,3– 8,0. Вода составляет 85,92 % (Ноздрачев и др., 1991, с. 509); по данным других авторов, вода составляет 80 %, жёлчные соли – 12 %, фосфолипиды – 4 %, холестерин – 0,7–1,6 %, белки плазмы крови – 0,8– 1,0 %, билирубин – 0,1–0,6 % (Flrkemeier, 2002, p. 13).

У крыс в состав жёлчи входят: жёлчные кислоты – от 829, до 888,83 мг%; холестерин – от 0,716 до 0,761 ммоль/л; билирубин общий – от 79,29 до 81,89 мкмоль/л, непрямой – от 29,18 до 30,29 мкмоль/л, прямой – от 49,63 до 52,71 мкмоль/л (Емельянчик и Зиматкин, 2005).

Регуляция. Показано значение давления в регуляции секреции жёлчи. Так, давление в жёлчных протоках, при котором происходит секреция жёлчи, в норме у человека составляет 15– см водного столба, повышение давления до 35 см водного столба приводит к подавлению секреции жёлчи, развитию желтухи. Секреция билирубина и жёлчных кислот при этом полностью прекращается, а жёлчь становится бесцветной (белая жёлчь) и напоминает слизистую жидкость (Ноздрачев и др., 1991, с. 375). У крыс при повышении давления в общем жёлчном протоке свыше 10 см водного столба происходит уменьшение выделения жёлчи, а при давлении свыше 21 см водного столба оно прекращается вовсе (Harth et Waldeck, 1964).

Секреция жёлчи регулируется многими гормонами и вторичными посредниками при участии цАМФ и протеинкиназы С. Повышение концентрации внутриклеточного кальция в гепатоцитах ингибирует секрецию жёлчи (Шерлок и Дули, 1999, с. 253). Пассаж Глава. Жёлчь: её происхождение, состав и функции в организме жёлчи по канальцам происходит благодаря микрофиламентам, которые обеспечивают моторику и сокращение канальцев. Эпителиальные клетки дистальных протоков вырабатывают обогащённый бикарбонатами секрет, модифицирующий состав канальцевой жёлчи (так называемый дуктулярный ток жёлчи). В процессе секреции происходит выработка цАМФ, некоторых мембранных транспортных белков, включая белок, обменивающий Cl–/HCO–3, и регулятор трансмембранной проводимости – мембранный канал для Сl–, регулируемый цАМФ (Cohn et al., 1993). Дуктулярная секреция стимулируется секретином. В ночное время скорость образования жёлчи у человека уменьшается на 29±3,7 % (Пуртокас и др., 1982).

Важная роль принадлежит центральной регуляции секреции жёлчи. Так был показан пептидергический путь регуляции образования жёлчи, без участия n.vagus. Это доказано для количества натрия (уменьшение) и калия (увеличение), но не для фосфолипидов и белка (Bianciotti et al., 2001). При экспрессии внутриклеточного ретиноидного Х рецептора (RXR) показаны регулирующие эффекты управления содержанием глюкозы, триглицеридов, холестерином и метаболизмом жёлчных кислот, причём авторы допускают частично центральный механизм регуляции (нервной системой) (Ogilvie et al., 2004).

При внутрижелудочковом введении крысам небольших доз эндотелина-3 (ET-3) происходит увеличение тока жёлчи и выделение бикарбонатов, при высоких дозах – уменьшение тока жёлчи и производства жёлчных кислот, т.е. данное вещество обладает или холеретическим или холестатическим эффектом в зависимости от дозы. Такое действие авторы связывают с оксидом азота мозга (Rodriguez et al., 2005). Сходные эффекты показаны теми же авторами для эндотелина-1 (ET-1) (Rodriguez et al., 2006).

Жёлчные кислоты являются единственным специфическим компонентом жёлчи, продуцируемым гепатоцитами (Ганиткевич, 1980; 1984). Чистые жёлчные кислоты представляют собой порошкообразные твёрдые вещества с температурой плавления 134–223 °С, горького вкуса и плохо растворимые в воде, несколько лучше в спиртах и щелочных растворах. Они являются производными холановой кислоты (С24Н40О2 или С23Н39СООН) и относятся к группе стероидов. Их молекулярная масса варьирует от 392,6 до 515,8 кД (Досон и др., 1991, с. 172–173).

Жёлчные кислоты являются важнейшим стабилизатором коллоидного состояния жёлчи. Они способствуют всасыванию в кишечнике жирных кислот, стероидов и жирорастворимых витаминов А, D, Е, К (Фишер, 1961, с. 160; Подымова, 1998, с. 43; Flrkemeier, 2006, р. 14). Обладая свойствами поверхностно-активных веществ, они взаимодействуют с белками и липидами и тем самым влияют на течение мембранных процессов, стабилизируя структуру мембран (Ганиткевич, 1984; Cogliati et al., 2009) и регулируют их проницаемость (Таланина и др., 1990). Они необходимы для уменьшения количества холестерина, поддерживая баланс между его синтезом и выведением из печени.

Количество ЖК в жёлчи. При исследовании жёлчи, полученной в клинических условиях у человека, в порции «В» суммарные жёлчные кислоты составляют от 1268,4±99,5 до 1428,0±98,1 мг%, а в порции «С» – от 505,7±34,4 до 689,0±127,9 мг% (Бахадыров и Калиш, 1981; Линчевская и др., 1979). В тех же порциях жёлчи «В» и «С» Г.Ш. Барамия и др., (1984) определили 30,68±1,04 и 10,92±0, г/л суммы жёлчных кислот соответственно. По данным Я.М. Вахрушева и др. (2003) соответственно в порциях «В» и «С» определяется 53,5±5,32 и 19,4±3,1 ммоль/л суммы жёлчных кислот.

В двух часовых порциях жёлчи у крыс Я.В. Ганиткевич (1980), А.А. Туревский (1983) обнаружили около 780–1000 мг% суммы жёлчных кислот. По данным других авторов средняя величина пула жёлчных кислот у крыс в жёлчи составляет 10,90±0,42 мг/100 г/сутки (Финагин, 1978) или 12,8±0,7 мг/100 г/сутки (Ho Kang-Jey, 1976).

Количество ЖК в крови. У здоровых людей в сыворотке крови содержится небольшое количество неконъюгированных (свободных) жёлчных кислот (от 0 до 50 микромоль/л). Они практически нерастворимы, легко осаждаются из раствора, образуя физиологически неактивные соединения жёлчных кислот (Wilkerson et al., 2008).

В плазме крови у крыс жёлчные кислоты составляют от 2,13±0,63 мг% (Крюкова, 1972) до 2,9 мг% (74 ммоль/л) (Западнюк и др., 1983, с. 250). У других представителей животного мира (мыши, кролики и др.) этот показатель колеблется от 0,2 до 5,0 мг% (Ганиткевич и др., 1974).

Энтерогепатическая циркуляция ЖК. Жёлчные кислоты синтезируются только в печени из холестерина, расходуя 40 % его содержания в организме (Подымова, 1998, с. 38; Шерлок и Дули, 1999, с. 29). Общий пул жёлчных кислот в организме человека составляет от 2 до 5 грамм. Ежедневно с жёлчью выводится от 15 до 17 грамм Глава. Жёлчь: её происхождение, состав и функции в организме этих соединений. Поступившие с жёлчью в кишечник жёлчные кислоты подвергаются обратному всасыванию. Причем реабсорбируется 85–90 % выделяемых печенью холатов и только 10–15 % жёлчных кислот выводятся из организма с каловыми массами (Hanson et Pries, 1977) или по другим данным – 5–10 % (Flrkemeier, 2002, p. 14), что составляет примерно 0,5 г/сутки (Eisenburg, 2001, p. 5).

Незначительное количество жёлчных кислот может выводиться из организма почками. Суточная экскреция жёлчных кислот с мочой у здоровых людей составляет 6,4–11,0 ммоль (Alme et al., 1977) или 0,5 мг/сутки (Eisenburg, 2001, p. 5). У крыс жёлчных кислот в моче в физиологических условиях почти нет, а концентрация их в ткани почек при этом составляет 0,002 мг% (Ганиткевич и др., 1974).

После резорбции из крови жёлчные кислоты (примерно 98 %) по портальной вене поступают в печень, где в гепатоцитах происходят сложные ферментативные процессы. Оставшиеся 2 % поступают по лимфатическим путям, через верхнюю полую вену разносятся по всему организму и поступают в печень по печёночным артериям. Абсолютное большинство поступивших жёлчных кислот транспортируется в жёлчь, а в гепатоцитах de novo синтезируется лишь то количество, которое теряется с калом (0,5 г/сутки).

Такой печёночно-кишечный кругооборот жёлчных кислот совершается у человека 4–12 раз (Flrkemeier, 2002, p. 14), а у крыс примерно 8–10 раз в сутки (Bergstrom, 1963).

Регуляция. У человека жёлчные кислоты образуются исключительно в печени. В гепатоцитах из холестерина липопротеидов синтезируются первичные жёлчные кислоты: холевая и хенодезоксихолевая. Синтез регулируется количеством жёлчных кислот, которые возвращаются в печень в процессе энтерогепатической циркуляции. Под действием бактерий кишечника первичные жёлчные кислоты подвергаются 7-дегидроксилированию с образованием вторичных жёлчных кислот: дезоксихолевой и очень незначительного количества литохолевой. Третичные жёлчные кислоты, в основном урсодезоксихолевая, образуются в печени путем изомеризации вторичных жёлчных кислот. В жёлчи человека количество тригидроксикислоты (холевой кислоты) приблизительно равно сумме концентраций двух дигидроксикислот – хенодезоксихолевой и дезоксихолевой.

Жёлчные кислоты соединяются (коньюгируют) в печени человека с аминокислотами глицином и таурином в соотношении 3:1.

Этот процесс идет ферментативным путём в присутствии ионов магния, АТФ, СоА, и НАДФ. Преобладание глицина над таурином имеет место у ряда плацентарных животных (морские свинки, кролики, крупный рогатый скот). Вместе с тем у крыс, напротив, преобладает соединение с таурином (Vessсy, 1978). Биологический смысл этого явления (коньюгации) состоит в том, что образовавшиеся соли более полярны, нежели соли свободных жёлчных кислот, что облегчает их секрецию. Кроме того, это предотвращает их всасывание в жёлчных путях и тонкой кишке и удерживает эти соединения в просвете кишки в концентрациях, достаточных для осуществления мицеллярной фазы переваривания и адсорбции жиров (Подымова, 1998, с. 39), однако не препятствует всасыванию их в терминальном отделе подвздошной кишки. Сульфатирование и глюкуронирование жёлчных кислот (являющихся детоксикационными механизмами) могут усиливаться при холестазе (Мансуров, 1985; Кипшидзе и Лежава, 1973; Ноздрачев и др., 1991, с. 375).

Гомеостаз жёлчных кислот поддерживается ядерными рецепторами гепатоцитов, такими как FXR (farnesoid X receptor) и SHP (small heterodimer partner). Активизированный жёлчными кислотами рецептор FXR косвенно ингибирует гидроксилазу холестерин-7-альфа (CYP7A1), ключевого фермента конверсии холестерина в жёлчные кислоты, индуцируемого SHP рецептором через активацию хроматин модифицирующих факторов Brm-Swi/Snf (Miao et al., 2009). Свою лепту в регуляцию вносит ядерный рецептор гепатоцитов 4 альфа (hepatocyte nuclear factor 4alpha – HNF4), который играет ключевую роль в раннем эмбриональном морфогенезе печени, её дифференцировке и последующем скоординированном метаболизме жёлчных кислот и ксенобиотиков (Chiang, 2009). В процессах трансформации холестерина в жёлчные кислоты задействован еще один ядерный рецептор – Rev-erbalpha, представляющий (активизирующий) ключевой из генов в контроле циркадных ритмов и играющий важную роль в метаболизме липидов и образовании адипоцитов (Duez et al., 2009). В гепатоцитах человека установлен ген в хромосоме 4q31.2, содержащий 12 экзонов, кодирующий белок из семейства Na+ -зависимого транспорта жёлчных кислот (Zou et al., 2005).

Суточный ритм секреции желчных кислот. По данным А.И. Пуртокас и др. (1982), у человека в ночное время дебит жёлчных кислот уменьшается на 10,3–45,2 %. У крыс в ночное время их синтез наоборот увеличивается (примерно на 20 %), по сравнению со среднесуточными величинами. Причем пику синтеза холевой кислоты предшествовал пик синтеза хенодезоксихолата, а ему – Глава. Жёлчь: её происхождение, состав и функции в организме пик синтеза -мурихолата. Удаление надпочечников и глазных яблок на этот процесс не оказывало никакого влияния (Duane et al., 1979).

Вместе с тем по данным C. Balaband et al. (1975), у крыс на протяжении суток различий в экскреции жёлчных кислот не обнаружено вовсе. Хотя те же авторы установили, что интенсивность жёлчеотделения и независимой от жёлчных кислот секреции жёлчи была существенно ниже в 17 часов по сравнению с 8 и 24 часами. Кроме того, показано, что дисрегуляция циркадных ритмов их выработки приводит к нарушению всего гомеостаза жёлчных кислот в организме (Ma et al., 2009).

Видовые особенности. Известно около 38 разновидностей жёлчных кислот в жёлчи у различных видов животных (мыши, кролики, собаки). В жёлчи крыс были обнаружены холевая и хенодезоксихолевая кислоты и их тауро- и гликоконьюгаты (Stand, 1962). Видовая особенность их состоит в том, что в жёлчи преобладают холевая и -мурихолевая кислоты, а другие жёлчные кислоты представлены в небольшом количестве (Hashimoto et al., 1982).

Однако, K. Miyasaka et al. (1992), указывают что таурохолат и таурохенодезоксихолат являются основными жёлчными солями в жёлчи крыс. Видоспецифичной кислотой для этих животных является гиодезоксихолевая кислота. Она образуется в печени путём гидроксилирования литохолевой кислоты в 3, 6, диокси-5-холановую кислоту, которая в кишечнике окисляется микробами в 3-окси-6-кето-5-холановоую кислоту. А она уже превращается в гиодезоксихолевую кислоту (Einarsson, 1966).

Имеют место некоторые отличия и в обмене жёлчных кислот у человека и крыс. Так, установлена большая функциональная подвижность (гибкость) во всех человеческих изоформах 3-гидроксистероиддегидрогеназы (3alpha-hydroxysteroid dehydrogenase), катализирующих формирование нейростероида 3альфа-гидрокси-5альфа-прегнан-20-он (3alpha-hydroxy-5alpha-pregnan-20-one) в ЦНС и урсодезоксихолата в печени человека, чего не имеет места у крыс (Jin et al., 2001). Показано, что литохолевая кислота, как и её предшественник ХДХК, является сильно ядовитыми для организма кроликов, обезьян резусов и бабуинов. У человека и обезьян шимпанзе в организме происходит весьма эффективное сульфатирование литохолевой кислоты, чего нет у предыдущих представителей. У грызунов детоксикация литохолевой кислоты идет путем гидроксилирования (hydroxylation). Предполагают, что сама литохолевая кислота стимулирует собственную детоксикацию, активизируя ядерные рецепторы, ответственные за транскрипцию генов, кодирующих ферменты сульфотрансферазы. Такой процесс может иметь место в энтероцитах, где идет процесс сульфатирования и затем обратный вывод в просвет подвздошной кишки. Считают, что развитие тригидрокси-жёлчных кислот у позвоночных связано именно с уменьшением образования литохолевой кислоты (Hofmann, 2004). Теми же авторами были исследованы жёлчные соли от 677 представителей позвоночных (рыбы, рептилии, птицы, млекопитающие). Выявлено три их типа: жёлчные алкоголи (гидроксилированные в положении С 27), жёлчные кислоты (гидроксилированные в положении С 27 и С 24). Примерно так они встречаются по мере усложнения организмов в процессе эволюции, хотя было полной неожиданностью наличие у некоторых видов млекопитающих представителей жёлчных спиртов (Харисова, 2006; Hofmann et al., 2009).

Концентрация. Концентрация жёлчных кислот в ткани человеческой печени составляет 61,6±29,7 нмоль/г; там преобладают ХДХ (хенодезоксихолевая) и холевая кислоты. У крыс концентрация жёлчных кислот в печени равна 130,8±21,3 нмоль/г, что составляет 2–4 % от общего пула ЖК в организме. Среди идентифицированных кислот основными были холевая и дельта 22-бета-мурихолевая (delta 22-beta-muricholic). Литохолевая кислота составляла 3,9±0,5 нмоль/г. Кроме того, ЖК были определены в ядрах гепатоцитов: их концентрация равна 50–100 пмоль/4107, что составляет примерно 0,1 % от всего печёночного пула (Setchell et al., 1997).

При изучении гомогенатов ткани головного мозга крыс, установлено наличие холановых кислот в количестве 18,5 мкг/г ткани (Dupont et al., 1976).

Непищеварительные функции жёлчных кислот Жёлчные кислоты, являясь единственным специфическим продуктом деятельности гепатоцитов, рассматриваются как важный компонент внутренней среды организма, как фактор гомеостаза, поскольку в процессе печёночно-кишечного кругооборота холановые кислоты постоянно присутствуют (физиологическая холатемия) не только в кишечнике, но и в тканях и крови (Ганиткевич, 1980). Холановые кислоты в физико-химическом отношении представляют собой поверхностно активные вещества и находятся в жёлчи в виде мицелл. Физиологический эффект данных соединений в значительной мере определяется их физико-химическими Глава. Жёлчь: её происхождение, состав и функции в организме свойствами. Жёлчные кислоты относятся к классу так называемых «мягких» детергентов, которые при взаимодействии с белками не приводят к их денатурации и потере биологической активности (Крюкова, 1975).

По мнению Я.В. Ганиткевича (1974; 1980), жёлчные кислоты играют важную роль в создании определенного уровня поверхностного натяжения на границе фаз в организме. Прослеживается определённая закономерность в избирательном распределении поверхностно активных жёлчных кислот между внутренней средой организма и его органами и тканями. С другой стороны, основываясь на данных накопления холатов в тканях желтушных крыс (при механическом холестазе), возможно также избирательное связывание жёлчных кислот с холаторецепторными белками, которые в большом количестве находятся в мембранных структурах гепатоцитов, а также эпителиоцитов кишечника и почечных канальцев.

Кроме того, установлено, что жёлчные кислоты, благодаря способности образовывать мономолекулярные адсорбционные шары, а также высокой степени взаимодействие с липидами и сходство конформации с холестерином, встраиваются в липидный матрикс мембран и действуют как стабилизаторы их структур, оказывают выраженное влияние на течение мембранных процессов и на функцию органов и систем. Однако, концентрация жёлчных кислот выше критической мицеллярной может вызывать нарушение целостности мембран клеток (Atanackovic et al., 2009).

Показано, что в физиологических условиях как свободные, так и конъюгированные жёлчные кислоты (холевая, дезоксихолевая, хенодезоксихолевая) выступают как регуляторы гомеостаза холестерина. Достигается данное действие активацией ими фарнезоидного Х-рецептора (FXP; NR1Н4) – орфанного ядерного рецептора. Эти жёлчные кислоты выступают как лиганды и модулируют взаимодействие фарнезоидного Х-рецептора с пептидом из коактиватора 1 ядерного рецептора (Parks et al., 1999). После присоединения к жёлчным кислотам этот рецептор может репрессировать транскрипцию гена, кодирующего фермент холестерол-7гидроксилазу, являющегося ключевым скорость-лимитирующим ферментом синтеза жёлчных кислот. Кроме того, с помощью этого же рецептора происходит активация гена кишечного белка, участвующего в связывании и переносе жёлчных кислот в печень (Makishima et al., 1999). Однако при этом происходит стимуляция жёлчными кислотами активности фактора транскрипции -фетопротеина, который сам участвует в подавлении активности хоМозг при отведении жёлчи лестерол-7-гидроксилазы (Chen et. al., 2001). На способность жёлчных кислот модулировать экспрессию некоторых генов указывает P. Podevin et Poupon, (1999). Подробное описание генов у человека и крысы, участвующих в регуляции транспорта жёлчных кислот через мембраны гепатоцитов, представлено в обзоре M.V. St.-Pierre et al. (2001).

Перекисное окисление липидов. Было установлено, что некоторые компоненты жёлчи – жёлчные кислоты и билирубин в физиологических концентрациях обладают антиоксидантными свойствами (De Lange et Glazer, 1990; Hammerman et al., 2002). Проведённое исследование влияния жёлчных кислот на процессы перекисного окисления липидов показало, что вскармливание крыс в течение 5 недель кормом, включающим 0,02 % L-N-нитроаргинина, специфического ингибитора синтазы оксида азота, приводит к повышению общего, свободного и этерифицированного холестерина и количества нитратов. Кроме того, данный ингибитор снижал в печени активность холестерол-7-гидроксилазы. Данные изменения блокировались введением L-аргинина. Авторы считают, что все выявленные эффекты напрямую связаны с уменьшением синтеза жёлчных кислот в печени (Khedara et. al., 1998). Показано, что как свободные, так и конъюгированные с глицином и таурином жёлчные кислоты в концентрациях от 1 до 28 мМ обладали антиоксидантными свойствами. Механизм ингибирования состоит в поглощении супероксидных ионов мицеллами жёлчных кислот, которые способны облегчать дисмутацию этих ионов (Roda et al., 1997).

При изучении ПОЛ в изолированных гепатоцитах крысы установлено, что гидрофобные жёлчные кислоты (дезоксихолевая и тауродезоксихолевая) ингибируют активность HAДH-дегидрогеназы и НАДН: феррицитохром-с-оксидоредуктазы митохондрий.

Стимуляция ПОЛ жёлчными кислотами происходит через нарушение деятельности митохондрий, в результате чего и происходит генерация свободных радикалов (Hino et. al., 2001). Причём не последняя роль принадлежит альфа-токоферолу (Gumpricht et al., 2008).

Изучение действия гидрофильной (тауроурсодезоксихолевой) и гидрофобной (тауродезоксихолевой) кислоты на процессы ПОЛ фосфатидилхолиновых липосом и арахидоната натрия установлено, что они обе не оказывают никакого влияния на спонтанное перекисное окисление. Но при введении в среду 0,1 мМ Fe2+ тауродезоксихолевая кислота резко активировала железоиндуциГлава. Жёлчь: её происхождение, состав и функции в организме рованное окисление, тогда как тауроурсодезоксихолевая не влияла на этот процесс вовсе. При совместном введении двух этих кислот происходило подавление активирующего влияния на процессы ПОЛ тауродезоксихолевой кислоты (Sreejayan et von Ritter, 1998).

При предварительной обработке культуры гепатоцитов печени крысы урсодезоксихолевой кислотой увеличивалась жизнеспособность клеток при действии на них Н2О2 и кадмия. При этом происходило увеличение содержания мРНК -глутамилцистинсинтазы, металлотионеина, а также глутатиона и белковых тиолов. С этим авторы связывают цитопротективное действие данной жёлчной кислоты от окислительного повреждения (Mitsuyoshi et al., 1999).

Установлена роль ядерного рецептора гепатоцитов FXR (farnesoid X receptor) в процессе стимулирования окислительного стресса. В линии мышей с отсутствием данного рецептора показатели ПОЛ были существенно повышенными параллельно с высоким содержанием жёлчных кислот в жёлчи (Nomoto et al., 2009).

Таким образом, большинство жёлчных кислот в физиологических концентрациях обладает антиоксидантными свойствами.

Апоптоз. При обработке первичной культуры гепатоцитов гликохенодезоксихолевой кислотой в концентрациях 50 мкМ, происходило увеличение возникновения апоптоза в этих клетках. При этом не установлена сверхэкспрессия Fas-рецепторов. Тауроурсодезоксихолевая кислота не обладала таким эффектом, и более того, уменьшала количество клеток, подверженных апоптозу при действии гликохенодезоксихолевой кислоты. Увеличение концентрации последней в 2 раза (100 мкМ) приводило не только к апоптозу, но и к цитолизу клеток печени (Benz et al., 2000). Показано защитное действие при этом S-аденозилметионина (SAM), который существенно уменьшал апоптоз, но не оказывал никакого влияния на явление цитолиза (Benz et al., 1998).

Гликохенодезоксихолат вызывал апоптоз в клетках гепатоклеточного рака человека, при этом имело место высвобождение митохондриями цитохрома-с. Апоптоз можно было предотвратить трансфекцией доминантно-негативного FADD (Fas-ассоциированного белка с «доменом смерти») или внесением селективного ингибитора каспазы-8 (Higuchi et al., 2001). Авторы считают, что подобная картина наблюдается при холестазе, где главную роль играет гликохенодезоксихолевая кислота (Benz et al., 2000). Жёлчные кислоты в высоких концентрациях из-за детергентного действия на клеточные мембраны активизируют каспазы, вызывают дисфункцию митохондрий (Rodrigues et Steer, 2005). Аналогичные данные о действии препаратов жёлчных кислот на апоптоз и некроз клеток печени получены в работе Е.О. Данченко (2000).

В культуре клеток человеческой лейкемии (линия Т клеток) показано значение различных жёлчных кислот: дезоксихолевой и урсодезоксихолевой и их производных в процессах апоптоза и регуляции (модуляции) клеточного цикла. Так, наибольший некротический эффект и торможение размножения клеток имела дезоксихолевая кислота (Fimognari et al., 2009). В культуре клеток гепатомы человека (HepG2-Ntcp) показана роль некоторых видов каспаз (3, 6, 7, 8 и 9) в процессах апоптоза, вызванного гликохенодезоксихолевой кислотой (Rust et al., 2009).

При изучении стронциевых солей жёлчных кислот, используемых для лечения климактерического остеопороза, показана их стимулирующая роль в процессах созревания остеобластов в первичной человеческой культуре, при одновременном запуске апоптоза для остеокластов (Bergamini et al., 2009).

Канцерогенез. Первые данные о причастности жёлчных кислот к процессам канцерогенеза относятся к 1939 году, когда впервые был показан подобный эффект для дезоксихолевой кислоты. Как было установлено позже, это связано с повреждением ДНК, как следствие – мутации и запуск апоптоза (Costarelli, 2009).

При исследовании в 28 странах на 4 континентах показано, что два пищевых продукта – мясо и рыба – имеют прямую связь с аденомой предстательной железы и раком толстой кишки. Только один продукт, оливковое масло, предупреждал развитие этих заболеваний. Считают, что оливковое масло действует на спектр жёлчных кислот в толстой кишке, а именно, на обмен полиаминов в энтероцитах (Stoneham et al., 2000).

Противоопухолевую роль играет также клетчатка (Chaplin, 1998). При брожении в толстом кишечнике из волокон образуется бутират, который индуцирует апоптоз в клетках колоректального рака. В эксперименте показано, что дезоксихолат и хенодезоксихолат, присутствующие в толстом кишечнике, в физиологических концентрациях усиливают размножение злокачественных клеток и снижают апоптозное действие бутирата натрия. При увеличении концентрации последнего, удавалось избежать негативного влияния этих жёлчных кислот (McMillan et al., 2000). Показано, что литохолевая кислота при её сульфатировании в толстой кишке, существенно уменьшает свой стимулирующий эффект на злокачественный рост. Считают, что именно эта кислота способна стимулиГлава. Жёлчь: её происхождение, состав и функции в организме ровать злокачественный фенотип в эпителиоцитах толстой кишки (Halvorsen et al., 2000; Han et al., 2009; Deo et al., 2009). Вместе с тем, установлено, что урсодезоксихолевая кислота способна подавлять рост карциномы толстой кишки в эксперименте на крысах. Показано, что при этом в гомогенатах надсадочной жидкости происходило повышение активности кислой и щелочной фосфатаз при неизменённой нейтральной сфингомиелиназы. При этом в слизистой оболочке отмечено значительное повышение активности каспазы-3, имевшее положительную корреляцию с активностью кислой сфингомиелиназы (Cheng et al., 1999).

Продемонстрирована роль синтетических жёлчных кислот в процессах модуляции клеточного цикла и индукции апоптоза в мультиформных клеточных линиях глиобластомы. Это происходило через активизацию каспаз, с вовлечением в процесс белков Bac и р21 и через р53 независимый путь запускался процесс гибели клеток (Kim et al., 2006).

Таким образом, жёлчные кислоты принимают активное участие в процессах канцерогенеза толстой кишки. Одни из них (дезоксихолевая, хенодезоксихолевая, литохолевая) способствуют злокачественному росту, а другие (урсодезоксихолевая), наоборот, оказывают антиканцерогенное действие.

Эритроциты. Жёлчные кислоты оказывают действие на эритроциты крови. Дезоксихолат и его глико- и тауроконьюгаты в концентрациях 0,044; 0,04 и 0,042 % соответственно, вызывали 50 % гемолиз эритроцитов при инкубации в течение получаса при рН 7,3.

Эффект был минимален при рН 7,5 и максимален при рН 6,2–6, (Mrwczyska et Bielawski, 2001).

Проницаемость кожи. Показано, что натриевые соли хенодезоксихолевой, холевой и таурохолевой кислот усиливают проницаемость кожи бесшерстных мышей для тетраэтиламмония в 16,42; 13,92 и 6,59 раза соответственно. Повышенная проницаемость определена и для -эстрадиола – в 3,11; 1,66 и 1,40 раза соответственно (Borg, 2000).

Антимикробное действие. Установлено антимикробное действие на стафилококки таких жёлчных кислот, как дезоксихолевая, холевая, холеиновая и гликохолевая. При этом происходило угнетение не только роста, но и размножения этих микроорганизмов. Такого эффекта не наблюдали при применении таурохолевой и дегидрохолевой кислот. Кроме того, показано усиливающее действие жёлчных кислот на бактериостатическое и бактерицидное действие антибиотиков неомицинового ряда (неомицина, мономиМозг при отведении жёлчи цина, канамицина) на культуры протея (Пузакова, 1976; Сытник и Пузакова, 1977; Андрейчин и др., 1978). Показано действие жёлчных кислот на торможение адсорбции и нейтрализацию эндотоксина граммотрицательных бактерий в кишечнике, подавление развития гнилостных процесссов за счёт поддержания существования нормальной кишечной микрофлоры (Martinez Veiga et al., 1981).

Феромоны. Были проведены исследования с целью определить чувствительность обонятельного эпителия у взрослой радужной форели (rainbow trout) к жёлчным кислотам. Из 38 известных сейчас жёлчных кислот рыбы отреагировали на 6, наиболее сильное действие имела таурохолевая кислота. Авторы пришли к выводу, что жёлчные кислоты у рыб выступают как феромоны (Giaquinto and Hara, 2008). Аналогичные данные получены другими авторами: они использовали 9 из 38 жёлчных кислот, причем реакция обонятельного эпителия у рыб была иная, нежели на аминокислоты, простагландины или половые стероиды (Zhang and Hara, 2009).

Гормоны. Некоторые авторы приходят к выводу, что жёлчные кислоты обладают гормоноподобным эффектом (Vallim et Edwards, 2009).

Полимеры. Для тканевой инженерии используют синтетические полимеры жёлчных кислот. Так, для биомиметрической минерализации и создания полимерных волокон как матрица используется 3 альфа метакрилат холевой кислоты. Авторы считают весьма перспективным данные исследования (Zhang et al., 2008).

Врождённые дефекты жёлчных кислот. В настоящее время описаны 9 генетически обусловленных врождённых заболеваний, связанных с дефектом синтеза жёлчных кислот (цереброгепаторенальный синдром (cerebrohepatorenal syndrome) или синдром Зельвегера (Zellweger syndrome), cerebrotendinous xantho-matosis и др). Общие клинические проявления – врожденный холестаз, неврологические симптомы и невозможность усвоения жирорастворимых витаминов. В организме происходит накопление таких кислот и их производных, что ещё больше усугубляет общую картину. Подробно эти данные изложены в обзорах (Heubi et al., 2007;

Sundaram et al., 2008).

Сахарный диабет. Продемонстрирована способность некоторых производных жёлчных кислот (холевой, дезоксихолевой и литохолевой с двумя остатками лизина) совместно с эксендин- (exendin-4) выступать в качестве пролонгированных антидиабетических средств (Son et al., 2009).

Глава. Жёлчь: её происхождение, состав и функции в организме Наследственные заболевания. У детей с мутациями, инактивирующими многофункциональный белок-2 (MFP-2), происходила активизация ПОЛ, приводящая к нейрональной гетеротопии и демиелинизации, клиническим проявлением которых были гипотония, и гибель наступала в течение первого года жизни. У линий мышей с подобным дефектом при рождении не обнаружено нейродегенеративных изменений, но выявлены дефекты в метаболизме жёлчных кислот. Все животные погибли до шести месяцев жизни. У них наблюдали повышение активности каталазы в клетках глии, накопление липидов в клетках эпендимы и молекулярного слоя коры мозжечка, повышение количества астроглиальных клеток (здесь изменения максимальны) и микроглии как в сером веществе, так и в спинном мозге (Huyghe et al., 2006).

Значение жёлчных кислот в деятельности ЦНС Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ). Жёлчные кислоты хорошо проходят через ГЭБ, это было показано на примере натриевой соли дезоксихолата. Целостность ГЭБ определяли при помощи перфузии радиоактивным индикатором 14С-маннитолом в течение 2,5 минут. Показано, что пороговая величина прохождения равна одному милимолю; при концентрации 2 милимоля наблюдали повреждение эндотелия кровеносных капилляров, коллапсом капилляров в коре головного мозга у крыс. Для таурохенодезоксихолата подобное явление наблюдали при меньшей концентрации – 0,2 милимоля. Увеличение проницаемости ГЭБ происходило еще до того как имело место разрушение эритроцитов или эндотелиальных клеток в культуре клеток мозговой ткани.

Авторы считают, что концентрация жёлчных солей более 1,5 мМ проявляет литическое действие на мембраны эндотелиальных клеток, а при более низких – происходят тонкие структурные модификации в ГЭБ (Greenwood et al., 1991).

При введении жёлчных кислот (холевой и таурохолевой), а также органических анионов – сульфобромфталеина и пробенецида, транспорт эстрон-3-сульфата через ГЭБ у крыс in vitro снижался примерно на 40 % (Hosoya et al., 2000). Подобный эффект хорошего прохождения барьера показан для таурохолевой кислоты (Kitazawa et al., 1998). Проницаемость ГЭБ для жёлчных кислот показана и в других работах (Tominaga et al., 1991; Wahler et al., 1993).

Участие тканей мозга в метаболизме холестерина и жёлчных кислот. Имеются сведения об участии ферментных систем нервных клеток в метаболизме холестерина и жёлчных кислот. Так, при внутримозговом введении меченного 14С-литохолата натрия в количествах от 0,2 до 5 мкг уже через час определяется только 0,1 % радиоактивности, а через двое суток оно становится равным 0,01 %.

Причем показано, что независимо от вводимой дозы остаточный процент всегда один и тот же через то же время. Это явление было объяснено наличием в нервных клетках ряда ферментов, метаболизирующих жёлчные кислоты, таких как 3--гидроксистероиддегидрогеназа. В гомогенатах головного мозга крыс выявлены ферментные системы, превращающие меченую 24-14С-литохолевую кислоту в 3,7-дигидрокси-5-холановую и в 3-кето-5-холановую кислоту, а последнюю, в свою очередь – в литохолевую кислоту (Nicholas, 1976).

На основании этих данных были высказаны предположения о возможном синтезе жёлчных кислот в головном мозге (Ганиткевич, 1984). В последующем биохимическими исследованиями микросом гомогенатов крысиного мозга показана возможность синтеза жёлчных кислот в этом органе через модуляцию 7--гидроксилазой биологической функции 27-гидроксихолестерола, его подавляющего эффекта на активность 3-гидрокси-3-метилглютарил-коэнзима А редуктазы (Zhang et al., 1995).

Ранее была показана возможность фермента стерол-27-гидроксилазы при помощи цитохрома Р-450 во внепечёночных тканях окислять боковую цепь холестерина, тем самым способствовать его скорейшему выведению в кровь и поступлению в печень, где происходит биосинтез жёлчных кислот. При этом для головного мозга специфична 24S-гидроксилаза, конвертирующая холестерин в 24S-гидроксихолестерин, который значительно быстрее проходит ГЭБ, чем сам холестерин, и, попадая в печень, принимает участие в синтезе жёлчных кислот (Bjorkhem et al., 1999). Более того, показана ключевая роль 24S-гидроксихолестерина в холестериновом гомеостазе мозга. Установлено, что по крайней мере некоторая часть 24-гидроксихолестерола (24S и 24R) конвертируется 7-гидроксилазой, являющимся ключевым лимитирующим ферментом в главном пути биосинтеза жёлчных кислот в гепатоцитах (Norlin et al., 2000).

Таким образом, принимая активное участие в обмене холестерина, клетки головного мозга тем самым могут принимать опосредованное участие и в обмене холановых кислот.

Влияние жёлчных кислот на мозг. Жёлчные кислоты могут оказывать стимулирующее действие на Na+, K+-АТФазу клеток гоГлава. Жёлчь: её происхождение, состав и функции в организме ловного мозга крыс. При действии дезоксихолата натрия наиболее чувствительная фракция мембранных ферментов оказалась локализованной в синаптосомах, наименее чувствительная – в микросомах и миелиновой фракции. Если в первом случае активность увеличивалась на 113 %, то в последнем – на 41 %. Фракция ферментов синаптосом реагирует на концентрацию в 0,5 мг %, тогда тот же эффект наблюдается в других фракциях при концентрации 50 мг % дезоксихолата натрия (Кравцов, 1974). Аналогичная картина наблюдается при изучении активности Mg2+, Ca2+-АТФазы во фракции плазматических мембран мозга при обработке их небольшими дозами дезоксихолата натрия. Концентрация более 50 мг% этого вещества, наоборот, угнетает вышеназванные ферменты (Макогоненко и др., 1975; С.А. Кудинов и др., 1978). В микросомах головного мозга цыпленка дезоксихолат натрия в небольших концентрациях (от 1,25 до 5 милимоль) является хорошим стимулятором активности этаноламинофосфотрансферазы и холинфосфотрансферазы (Freysz et al., 1977). Дезоксихолат натрия проявляет в малых дозах стимулирующее, а в больших – угнетающее действие на некоторые ферменты – К+-ацетилфосфатазу и К+-n-нитрофенилфосфатазу. При этом имело место набухание митохондрий клеток коры больших полушарий более сильное, нежели белого вещества головного мозга. Авторы это связывают с различным химическим строением мембран этих отделов мозга (Гулидова, 1965; В.В. Кравцова и Кирсенко, 1978).

При изучении на мышах антихолелитогенных свойств таурогиодезоксихолевой кислоты, установлено, что интрадуоденальные дозы в количестве 300 мг/кг веса увеличивали количество секретируемой жёлчи и содержание сухого остатка в жёлчи; или в течение 8 недель вместе с литогенной диетой в дозах 230 и 450 мг/кг веса – уменьшали образование жёлчных конкрементов в жёлчном пузыре. Но при этом данная кислота не оказывала никакого действия на функции ЦНС, судя по двигательной активности, координации движений, температуре тела и дыханию; не было изменений и со стороны сердечно-сосудистой системы (Tripodi et al., 1993).

Таким образом, жёлчные кислоты принимают активное участие непосредственно или/и опосредовано практически во всех известных видах обмена веществ и функциональных отправлений в организме. В последние годы существенно возрос интерес к этим веществам, что видно по возрастающему количеству обзорных статей в различных периодических изданиях (Zhang et Edwards, 2008;

Martinez-Augustin et Sanchez, 2008; Keitel et al., 2008; Russell, 2008;

Mitro et al., 2008; Hofmann et Hagey, 2008; Hylemon et al., 2009; Monte et al., 2009; Keating et Keely, 2009; Bernstein et al., 2009; Wagner et al., 2009). В них всесторонне и по возможности глубоко обобщены последние научные данные о механизмах действия жёлчных кислот, прослеживаются пути их синтеза от соответствующих генов до конечных продуктов метаболизма в каловых массах. Однако все они описывают примерно идентичные результаты, которые зачастую повторяются в разных клиниках и лабораториях различных стран мира. Причина повышенного интереса понятна: жёлчные кислоты, как оказалось, имеют куда более важное значение в организме, чем полагали прежде (Duane, 2009). Несомненно, в последующие годы круг наших знаний о жёлчных кислотах будет ещё больше расширен и дополнен, и нас ждут открытия новых, неизвестных свойств этих удивительных веществ.

Холестерин (холестерол) в химическом плане представляет собой вторичный ароматический спирт (С27Н46О). Он плохо растворим в воде, но хорошо – в органических растворителях. Температура плавления – 148,5 °С. Молекулярная масса – 386,6 кД (Досон и др., 1991, с. 154). В организме человека его содержится около 140–150 г, причем абсолютное большинство – 90 % – находится в органах, 8 % – в крови и 2 % – в других тканевых жидкостях. Холестерин может быть представлен в виде сложных эфиров – так называемый эстерифицированный (связанный, несвободный, непрямой) и в виде свободного – неэстерифицированного (прямого).

Эти виды составляют фракцию общего холестерина. С пищей в сутки в организм человека поступает около 0,5–0,6 г холестерина и около 2 г его синтезируется из белков, жиров и углеводов (Липовский, 1978, с. 31). В нервной системе, мышцах и соединительной ткани его находится до 65 % от общего содержания в организме человека, причём в нервной системе в миелиновых мембранах он представлен исключительно в виде неэстерифицированной формы (Камышников, 2002, т. 2, с. 114–116).

Количество холестерина в жёлчи. У здорового человека в жёлчи количество холестерина составляет 0,93±0,16 мМ (Балюзек и Филенко, 1983). По данным Г.Ш. Барамия и др., (1984) в порции В определяется 5,68±0,22, а в порции С – 1,46±0,09 мМ холестерина. По данным Я.С. Циммермана и др., (1981) эти показатели составляют соответственно для порции В – 5,722±0,426, и для С – 2,99±0,265 мМ.

Глава. Жёлчь: её происхождение, состав и функции в организме Вместе с тем другие авторы (Вахрушев и др., 2003) для порций В и С соответственно дают несколько иные цифры – 7,53±1,56 и 3,45±0,43 мМ общего холестерина. По данным других авторов, содержание холестерина в порции В составляет от 154,0±18,7; 227,0±11,3 до 323,4±32,3 мг%, а в порции С – от 76,0±10,0; 130,0±11,6 до 140,5±15,5 мг% (Матвеева и Козловский, 1977; Линчевская и др., 1979; Бахадыров и Калиш, 1981).

Количество холестерина в жёлчи у взрослых крыс-самцов определено на уровне от 0,716 до 0,761 ммоль/л (Емельянчик и Зиматкин, 2005).

Количество холестерина в крови. Количество общего холестерина в крови у человека составляет для мужчин (40–45 лет) 5,32±0,17 ммоль/л, а для женщин той же возрастной группы – 5,14±0,16 ммоль/л. С возрастом эти показатели несколько увеличиваются (Камышников, 2002, т. 2, с. 162).

У взрослых крыс в плазме крови обнаружено общего холестерина 53,0±3,8 мг/100 мл, из него эстерифицированный составляет 22,0±1,9 мг/100 мл (Финагин и др., 1978). П.П. Чаяло (1977) показывает количество общего холестерина в пределах 105,4±8,6 мг %, или общего холестерина – 3,56±0,08 ммоль/л, свободного – 0,76±0,05 ммоль/л, эфиры холестерина – 2,8±0,12 ммоль/л в плазе здоровых взрослых животных.

Холестерин присутствует практически во всех клеточных мембранах животных клетках. Он необходим для синтеза гормонов половых желез и коры надпочечников, витамина Д3, жёлчных кислот, эфиров холестерина, и т.д. Он необходим также для обеспечения физиологической деятельности нервной системы (Липовский, 1978, с. 31; Шерлок и Дули, 1999, с. 27; Подымова, 1998, с. 31).

Холестерин мембран и жёлчи состоит преимущественно из свободной фракцией. В плазме крови и некоторых органах также обнаруживаются эфиры холестерина. Они являются менее полярными, чем свободный холестерин, и поэтому ещё менее растворимы в воде. Их этерификация происходит в плазме крови под действием синтезируемого в печени фермента лецитинхолестеринацилтрансферазы (Шерлок и Дули, 1999, с. 27).

Механизмы распределения холестерина в клетке до конца не изучены, поскольку существуют данные о многофакторности процессов регуляции. В самом механизме отмечена множественность как физиологических, фармакологических, так и генетичесМозг при отведении жёлчи ких факторов (Lange et al., 1999). У человека и кролика холестерин плазмы крови в составе липопротеинов является предшественником не только холестерина, но и жёлчных кислот (Price et al., 1985).

Установлено, что вновь синтезированный (de novo) холестерин в гепатоцитах печени крыс затем в основном поступает в жёлчь. Это связано с индукцией жёлчными кислотами перипортальных зон печёночной дольки, ответственных за синтез холестерина (Bandsma et al., 1998). Сам процесс окисления холестерина в жёлчные кислоты связан с уровнем 7-гидроксихолестерина в плазме крови у человека и является объективным фактором интенсивности этого процесса (Полякова и др., 2000).

Большая часть холестерина синтезируется в гладкой эндоплазматической сети гепатоцитов и клеток других органов. Энтерогепатическая циркуляция холестерина в организме поддерживается на определённом уровне в результате его производства, катаболизма и выведения избыточного количества с жёлчью в кишечник, где около 20 % его выделяется с калом (Подымова, 1998, с. 31–32).

Кроме мицелл, состоящих из жёлчных кислот, холестерина и фосфолипидов, в печёночной и пузырной жёлчи обнаружена так называемая немицеллярная фракция. В её состав входят холестерин, фосфолипиды и следы жёлчных кислот. В печёночной жёлчи доминирует немицеллярный холестерин, тогда как в пузырной – мицеллярный.

Генетика. При изучении зависимости концентрации холестерина в сыворотке крови у человека и крыс от приёма высокохолестериновой пищи, установлена взаимосвязь между генетическим маркером хромосомы 10 и концентраций холестерина в печени.

Причём последний показатель напрямую коррелировал с содержанием липопротеинов промежуточной плотности (Bottger et al., 1998). У человека выявлены локусы количественных признаков на хромосомах 3 и 4, ответственных за концентрацию холестерина в липопротеинах низкой плотности. Причем на хромосоме 3 это место гена аполипопротеина D, а на хромосоме 4 – микросомного белка-переносчика триглицеридов. Причем такая зависимость установлена только для класса липопротеинов низкой плотности с размером частиц от 24,2 до 25,5 нм (Rainwater et al., 1999).

При изучении у 10 семей (447 человек) локусов количественных признаков, влияющих на метаболизм холестерина из фракции липопротеинов высокой плотности, показано, что локус на хромосоме 8 влияет на эстерификацию холестерина, а на хромосоме 15 – на Глава. Жёлчь: её происхождение, состав и функции в организме распределение его по различным фракциям липопротеинов высокой плотности (Almasy et al., 1999).

Определены белок – переносчик АТФ-связывающих пакетов (CERP), который регулирует выведение (efflux) холестерина из липопротеинов высокой плотности, и ген (ABC1), контролирующий этот процесс. Локализованы мутации этого гена, приводящие к семейному недостатку холестерина в составе липо-протеинов высокой плотности. Однако исследования детей-близнецов (моно- и дизиготных) показали, что концентрацию холестерина в плазме крови генетические факторы определяют только на 24 %, а остальные факторы – это условия внешней среды (Mastropaolo et al., 2001).

Эмбриология. При изучении синтеза холестерина de novo в различных тканях плода человека показано, что его максимальные значения приходятся на надпочечники к 14–18 неделе и на печень – к 14–15 неделе внутриутробного развития. Авторы делают вывод о возможности практически всех эмбриональных тканей к синтезу холестерина de novo, и существенную роль в этом процессе играет холестерин липопротеидов низкой плотности (ЛПНП) плазмы крови, который так же необходим для синтеза стероидов надпочечниками (Bruce et Simpson, 1982).

Мембраны клеток. Установлено, что в искусственных и естественных мембранах химическая активность холестерина определяется его связью с углеводными «хвостиками» фосфолипидов, и через снижение подвижности жирных кислот и уменьшение проницаемости к воде, служит регуляторной системой для, в частности, внутриклеточного транспорта и синтеза самого холестерина (Финагин и Косенко, 1975; Radhakrishnan et McConnell, 2000).

Показано, что количество холестерина в липидных бислоях определяет их проницаемость (Raffy et Teissie, 1999). Холестерин, кроме того, сам принимает участие в регуляции транспорта и сортировки фосфолипидов, а именно, сфингомиелина (Hoekstra et van Jzendoorm, 2000).

Установлено, что в клетке имеет место значительное количество внутриклеточного пула холестерина. Считают, что он принимает участие в переносе липидов, белков, заякоренных в липидах и транспортных белков в участках мембран, богатых холестерином (Munkherjee et al., 1998).

Показана роль Р-гликопротеина класса I (PgpI) в транспорте холестерина от цитоплазматической мембраны к эндоплазматическому ретикулуму (Luker et al., 1999).

У больных при приёме провастатина (ингибитора 3-гидроксиметилглутарил-КоА-редуктазы) как лечебного средства гипертонии и гиперхолестеринемии, через полгода обнаружено снижение содержания холестерина в мембранах эритроцитов и тромбоцитов. Шло увеличение активности Na+/K+-насоса и уменьшение количества Na+ внутри самой клетки (Lijnen, 1997).

Значение холестерина для деятельности клеток и организма хорошо освещено в обзорах (Gimpl et Gehrig-Burge, 2007; Vecka et al., 2008; Garcia-Ruiz et al., 2009; Schmitz et Grandl, 2009).

Апоптоз. Имеются указания, что оксистеролы 7-гидроксихолестерин и 7-кетохолестерин могут индуцировать апоптоз культуральных клеток (U4): происходят конденсация и фрагментация их ядер. При этом также увеличивалась секреция интерлейкинаLizard et al., 1997).

Показано, что липопротеиды низкой плотности могут в культуре перитонеальных макрофогов индуцировать апоптоз. Незначительная перекисная модификация усугубляет этот процесс, а окисление липопротеинов приводит вообще к гибели данных клеток (Нагорнев и др., 2003).

Значение холестерина в деятельности ЦНС Холестерин не проходит через ГЭБ и его содержание в ЦНС у взрослых постоянно. Уровень холестерина, синтезированного de novo из латостерола, снижен. С помощью фермента, кодируемого геном CYP46А1, локализующегося исключительно в нейронах, холестерин мозга превращается в 24-гидроксихолестерин ( (S)-hydroxycholesterol), который способен проходить через ГЭБ и, попадая в печень, превращаться в жёлчные кислоты и/или выделяться с жёлчью в виде солей (Lutjohann et von Bergmann, 2003;

Lutjohann, 2006). Причём было показано, что в мозге до 40 % холестерина составляет именно фракция 24-гидрохолестерина (Lund et al., 2003), а преобразование данной формы у людей не регулируется геном гепатоцитов CYP7A1 (гидроксилаза 7 альфа холестерина) (Knabe et al., 2007).

При действии ингибиторов синтеза холестерина компактина и сквалестатина на культуру нейронов мозжечка 17-дневных крыс определена дозозависимая гибель этих клеток. Этот эффект был снижен при одновременной обработке нейронов -ЛПОНП (бета липопротеиды очень низкой плотности), мевалоном, скваленом и холестерином. Таким образом, ингибиторы синтеза холестерина Глава. Жёлчь: её происхождение, состав и функции в организме индуцируют гибель нейронов (Michikawa et Yanagisawa, 1999), что особенно актуально, поскольку в последнее время в лечении гиперхолестеримии широко используются ингибиторы абсорбции и синтеза холестерина (Chhabria et Mahajan, 2009).

Показана роль холестерина мембран нейронов гиппокампа у крыс в возрасте 10–16 дней в конкуренции с нейромедиаторами, прегнанолоном, аллопрегнанолоном и альфаксолоном за взаимодействие с ГАМКА-рецепторами (Sooksawar et Simmonds, 1998).

Холестерин необходим для роста головного мозга. Так, S.P. Turley et al. (1998) показали, что у новорождённых овец с 1 по 16 день вклад холестерина ЛПНП (липопротеинов низкой плотности) в этот процесс незначителен и составляет всего 0,3–0,4 мг/день, тогда как суммарный расход его составляет 9–10 мг/день. С другой стороны установлено, что ЛПНП, находящиеся в головном мозге, очень легко подвергаются окислению. При этом они влияют на цитотоксичность, дифференциацию и воспалительные процессы в ненейрональных клетках (клетках глии), что служит причиной неврологических расстройств, имеющих место при окислительных стрессах. В эксперименте на культивируемых нейронах эмбрионов крыс этот эффект подтвержден и установлена дозазависимая и времязависимая гибель нейронов (Keller et al., 1999).

Показано, что липопротеины головного мозга и цереброспинальной жидкости имеют нейральное происхождение. Головной мозг обладает своей собственной системой поддержания липидного гомеостаза (Danik et al., 1999).

Отмечена способность оксидов холестерина, и в особенности 25-гидроксихолестерина, индуцировать апоптоз клеток микроглии ЦНС мышей. При этом происходила конденсация клеточных ядер и фрагментация ДНК. Данные вещества потенцировали образование оксида азота (NO), вызванное бактериальным липополисахаридом. Все эти цитотоксические эффекты нивелировались полимером глюкозы метил--циклодекстрином (Chang et al., 1998).

В эксперименте на молодых растущих крысах показано влияние избытка витамина А на обмен холестерина. Происходит нарушение его метаболизма в нервной ткани в конечном итоге приводящее к процессам демиелинизации (Опарина, 1995).

При болезни Нимана-Пика типа С происходит повышение накопления во всех тканях организма неэтерифицированного холестерина, в конечном итоге приводящее к развитию прогрессивной нейродегенерации. В эксперименте на мышах линии NPC показано, что значительную роль в этом процессе играют липопротеины низкой плотности: так разрушение рецептора липопротеинов низкой плотности нарушало накопление холестерина с 78 до 8 мг/сут/кг практически во всех органах и тканях (Ch. Xe et al., 1999).

При некоторых заболеваниях, таких как болезнь Альцгеймера, синдром Дауна, гипертоническая болезнь, ишемическая болезнь сердца, а также при физиологическом старении в тканях головного мозга обнаруживается -амилоидный белок. В опытах in vitro в культуре нервных клеток мозга кролика установлена прямая зависимость между синтезом холестерина в них и образованием -амилоида. Подобные изменения наблюдали в головном мозге у кроликов и мышей при моделировании болезни Альцгеймера, создавая пищевую нагрузку холестерином (Sparks et al., 2000).

У здоровых людей -амилоидный белок обнаружен в плазме крови и в спинномозговой жидкости в ассоциации с липопротеинами высокой плотности. Установлена ответственность первых 28 аминокислот последовательности -амилоидного белка за блокирующий эффект этерификации холестерина в плазме крови. В культуре клеток печени человека (гепатобластомы HepG2) установлено ингибирующее действие пептида амилоида-1-40 на синтез липидов. Ассоциация -амилоида с липопротеинами высокой плотности позволяет считать данный белок не только структурным компонентом липопротеинов, но и регулятором метаболизма липидов (Кудинов и др., 1997; Кудинова и др., 1998).

Установлено, что нейропептид Y может определять уровень холестерина в плазме крови. Полиморфизм аминокислоты пролина в 7 положении в сигнальном нейропептиде Y ассоциирован с высоким содержанием холестерина в сыворотке крови. Авторы считают это как явный генетический фактор, и тем самым объясняют, почему у жителей Финляндии повышен уровень холестерина в крови (Uusitupa et al., 1998).

Показана роль дельта- и мю-опиатных рецепторов в процессах модуляции литогенных характеристик желчи. Это происходит через повышение содержания холестерина (Рудин и Медведев, 1996).

В этом плане интересны данные A. Tanskanen et al., (2000). При исследовании в течение 20 лет (1972–1992) 37 635 взрослых людей установлена корреляция между гиперхолестеринемией и вероятностью самоубийства в состоянии аффекта. Вместе с тем такой Глава. Жёлчь: её происхождение, состав и функции в организме связи не установлено при «спокойном» самоубийстве. Склонность к суициду отмечена у лиц, принимающих стероидные препараты (Bolding et al., 2002).

В химическом плане билирубин представляет собой кристаллы от жёлтого до красно-коричневого цвета. Они растворимы в щелочах, горячей СНСl3, мало растворимы в ледяной уксусной кислоте, нерастворимы в воде и кислотах. Молекулярная масса 584,7 кД (Досон и др., 1991, с. 180).

Билирубин образуется из гемоглобина в результате разрушения эритроцитов, преимущественно в селезёнке, меньше в печени и костном мозге посредством сложного комплекса окислительновосстановительных реакций. Из 1 грамма гемоглобина образуется 34 мг билирубина (Камышников, 2002, т. 2, с. 212). Клетки ретикулоэндотелиальной системы выделяют в кровь непрямой, свободный билирубин. Гепатоциты печени захватывают его из крови, связывают с глюкуроновой кислотой (что делает его растворимым в воде) и выделяют в жёлчные капилляры связанный билирубин.

В жёлчи обнаруживается лишь небольшое количество свободного (неполярного, жирорастворимого) билирубина.

Связанный билирубин в жёлчи образует макромолекулярный комплекс (мицеллу) с холестерином, фосфолипидами и солями жёлчных кислот. С жёлчью билирубин выводится в тонкий кишечник. У взрослого человека кишечные бактерии восстанавливают его с образованием уробилиногена. Около 10 % билирубина восстанавливается до уробилиногена во внепечёночных жёлчных ходах. Из тонкого кишечника часть уробилиногена всасывается через кишечную стенку, попадает в v. portae и с током крови переносится в печень, где полностью расщепляется. Основное количество уробилиногена из тонкого кишечника поступает в толстый и выделяется с калом. Уровень уробилиногена в моче в норме невысок, однако он может повышаться при гемолизе или при повышенном содержании связанного билирубина в плазме (Подымова, 1998, с. 32–35; Шерлок и Дули, 1999, с. 232–233).

Количество билирубина в жёлчи. Количество билирубина в жёлчи у человека в порции В составляет от 35,5±1,9–48,0±6,4 до 106,0±12,5 мг%, а в порции С от 16,7±10,0–17,3±2,6 до 38,5±4,7мг% (Матвеева и др., 1977; Линчевская и др., 1979; Бахадыров и др., 1981). По данным Я.С. Циммерман и др., (1981) общий билирубин в порции жёлчи В составляет 0,646±0,039, а в порции С – 0,108±0,012 ммоль/л, вместе с тем Г.Ш. Барамия и др., (1984) дают совершенно иные цифры: для порции В – 1876,10±98,93, а для порции С – 493,31±32,89 ммоль/л.

У крыс количество общего билирубина в жёлчи составляет от 79,29 до 81,89 мкмоль/л, при этом непрямой билирубин равен от 29,18 до 30,29 мкмоль/л, прямой – от 49,63 до 52,71 мкмоль/л (Емельянчик и Зиматкин, 2005). Или по данным (Даминов и Кабулов, 1986) количество билирубина в жёлчи составляет 0,017±0,002 мг/час/100 г.

Количество билирубина в крови. Количество общего билирубина в плазме крови у человека определяется на уровне 3,4–8,55–20,5 мкмоль/л. Будучи нерастворимым в воде, в плазме крови его 2–3 молекулы соединяются с одной молекулой альбумина (1 г альбумина может связать 17 мг билирубина). Поэтому в плазме практически нет свободного или прямого билирубина (0,5 мкмоль/л), а основную массу составляет непрямой или связанный билирубин (Камышников, 2002, т. 2, с. 231; Повзун, 1993).

Общий билирубин крови у крыс, как и у других млекопитающих, подвержен сезонным колебаниям. Это, скорее всего, связано с особенностями питания (кормления) и обмена веществ у животных. Так, средние значения билирубина зимой составляют 0,48 мг%, а весной, летом и осенью – 0,49, 0,53 и 0,30 мг% билирубина соответственно (Западнюк и др., 1983, с. 250).

Уровни билирубина и его фракций в крови связаны с характеристикой глюкуронидтрансферазной и билирубинвыделительной функцией печени. Была показана высокая корреляция между прямым и непрямым билирубином сыворотки крови (0,9), отражающим различные функции печени (Исаева и Субботина, 2001).

Установлено, что неконъюгированный билирубин очень быстро диффундирует через модельные фосфатидилхолиновые везикулы. Скорость этого транспорта не зависит от содержания в мембранах холестерина, насыщенности ацильных цепей фосфоГлава. Жёлчь: её происхождение, состав и функции в организме липидов и упаковки липидов. Причем такая же картина имела место и в нативных гепатоцитах in vitro (Zucker et al., 1999).

При заболеваниях печени и билиарного тракта в печени происходит накопление свободных радикалов. Была установлена взаимосвязь между продуктами перекисного окисления липидов и концентрацией билирубина. Причем в жёлчи билирубин может быть в двух формах – антиоксидантной и прооксидантной. Данные аспекты хорошо изложены в обзоре J. Feher et al., (1998).

Ингибирующая ПОЛ активность билирубина проявляется в его реакции с пероксирадикалами. Одна молекула билирубина может блокировать более двух цепей окисления за счет образующихся продуктов превращения, которые в свою очередь сами обладают ингибирующим действием. К ним относятся дипиррольные фрагменты тетрапиррольной молекулы билирубина (Дудник и Храпова, 1998). Кроме того, сама молекула билирубина представляет собой протяженные системы двойных связей с реактивными атомами водорода. Этим объясняется высокая антиоксидантная активность билирубина. При перекисном окислении ненасыщенных жирных кислот in vitro билирубин выступает как антиоксидант в свободном стабилизированном, так и в связанном с белками состояниях. Вместе с тем, билирубин может выступать как прооксидант; это связано с его способностью образовывать синглетный кислород при фотоокислении, являющемся самовозбуждающимся процессом. Именно с этим эффектом связывают цито-, генотоксическое действие билирубина (Ткаченко, 1999).

Под воздействием перекиси водорода происходит окислительная деградация билирубина, приводящая к образованию соединений (например: 4-метил-3-винилмалеимид и др.), активно усиливающих поглощение кислорода гладкомышечными клетками сонной артерии свиньи. Подобная картина имела место у больных с субарахноидальными кровоизлияниями. Однако механизмы окисления билирубина под воздействием перекиси водорода пока не определены (Kranc et al., 2000).

При внутривенном введении билирубина молодым свиньям происходило снижение секреции фосфолипидов с желчью, при этом в биопсийном материале печени не происходило изменений во фракциях мембранных белков гепатоцитов (Bjmbeth et al., 1999).

Участие билирубина в деятельности ЦНС Известно, что свободный билирубин не только оказывает прямое действие на митохондрии печени, угнетая тканевое дыхание и окислительное фосфолирирование, но и имеет высокую церебротоксичность (Сазонов и др., 1983). Липофильный (свободный) билирубин свободно проходит из крови через ГЭБ. Билирубин в головном мозге в физиологических концентрациях может обладать антиоксидантными свойствами (Scigliano et al., 1997; Hammerman et al., 2002).

Показано, что даже небольшие избыточные концентрации неконьюгированного билирубина в мозге являются токсичными для нейронов и клеток глии. В них происходит окислительное разрушение плазматических мембран и митохондрий, изменение энергетического метаболизма, нарушение транспорта нейротрансмиттеров и апоптоз. Накопление свободного билирубина в ЦНС и цереброспинальной жидкости ограничивается его активным выделением в кровь с помощью АВС (ATP-binding cassette)-транспортёров, присутствующих в эндотелии капилляров и эпителиальном сосудистом сплетении головного мозга (Ostrow et al., 2003; Ostrow et al., 2004).

Внутриклеточный уровень билирубина может быть снижен в результате окисления или конъюгации его с цитозольными белками (Ostrow et al., 2003). Фермент, окисляющий билирубин в головном мозге, является цитохром-связанным и располагается на внутренней мембране митохондрий нейронов и глиальных клеток (Hansen, 2000). Он способен окислять билирубин со скоростью 100–300 пикомолей/мг белка/минуту. Эта ферментативная активность несколько ниже в нейронах, чем в клетках глии. Автор делает вывод, что этот фермент является основным в разрушении (окислении) билирубина в головном мозге крыс (Hansen, 2000).

Большинство клеток организма обладает рядом антиокислительных механизмов, например высоким уровнем глютатиона, который весьма активен против цитотоксических эффектов свободных радикалов, которые играют важную роль в этиологии ряда неврологических болезней. Нервные клетки, как показано, являются дефицитными по глютатиону. Зато в них имеются другие мощные антиокислители типа биливердина и билирубина (Ewing et al., 1992). Несмотря на то, что билирубин является хорошим антиГлава. Жёлчь: её происхождение, состав и функции в организме окислителем (поглотителем свободных кислородных радикалов), это нейротоксическое вещество, способное легко проходить через неповрежденный ГЭБ.

Вместе с тем, у крыс в головном мозге биохимическими методами было показано, что фермент гем-оксигеназа I способен разрушать гем с образованием железа, монооксида углерода и биливердина, который при помощи биливердинредуктазы превращается в билирубин, то есть сам головной мозг может синтезировать билирубин (Ewing et al., 1992; Bergeron et al., 1997;

Calabrese, 2007).

При исследовании обмена билирубина у белок (Spermophilus lateralis) показано, что в период зимней спячки количество этого вещества в жёлчи в 5 раз больше, чем летом. Авторы связывают такие симптомы, как анорексия, вялость, апатия именно с действием билирубина на мозг (Baker et van Breukelen, 2009).

Таким образом, жёлчь является одной из важнейших жидкостей организма, выполняющих не только пищеварительные, но и непищеварительные функции. Она играет существенную роль в жизнедеятельности организма, работе многих органов и систем.

Не исключением является и центральная нервная система, однако, до сих пор её роль в поддержании структуры и метаболизма нейронов, их гомеостаза остаётся недостаточно изученной.

ГЛАВА

ИЗМЕНЕНИЯ В ОРГАНИЗМЕ

ПРИ НАРУЖНОМ ОТВЕДЕНИИ ЖЁЛЧИ

В клинической практике «чистого» отведения жёлчи не существует: у больных с синдромом холестаза, как правило, масса сопутствующих заболеваний (леченных или не леченных), что предполагает применение различных лечебных мероприятий, поэтому клиницистам практически невозможно сформировать группу больных только с потерей жёлчи. Поэтому на клиническом материале невозможно установить последствия потери жёлчи для организма и тонкие механизмы развития данного патогенетического процесса. Отсюда, данная методика (фистула жёлчных путей) используется в эксперименте для установления последствий потери жёлчи и, соответственно, её роли для организма в целом и отдельных его органов или систем.

Нельзя не отметить, что в клинической практике наружное отведение жёлчи не такое редкое явление. Поскольку при завершении хирургического вмешательства, с целью создания декомпрессии жёлчных путей, производится их дренирование по одному из методов (по Вишневскому, по Пиковскому, по Холстед-Пиковскому, по Керу, по Селдингеру, Сейпол-Куриану и т.д.). Такая процедура, по данным разных авторов, выполняется в зависимости от предшествующих условий и самой операции от 1,9 до 84 % случаев (Кузин и др., 2000; Феофилов и др., 1990), соответственно. Однако, отдельные авторы (Панцирев и др., 1978) не считают необходимым создавать условия декомпрессии жёлчных путей. Вместе с тем, при лечении деструктивных форм холецистита с сопутствующими холангиогепатитами, холестазом и холангитом это мероприятие весьма полезно и эффективно для профилактики перивезикальных осложнений (инфильтрат, абсцесс), поскольку они у данной категории больных могут наблюдаться в 63,2 % случаев (Коровин и др., 2000).

О сроках послеоперационного удаления дренажа среди хирургов также нет единого мнения: Зубарева и др., (1998); Поола и др., (1982) удаляют на 7–10 день; Агаев и др., (1983) – на 10–11 день;

Прядкин, (1972) – на 10–12 день; Иванченко, 1977) – на 12–15 послеоперационный день. Более длительное (1–2 месяца) наружное отведение жёлчи чревато самыми губительными последствиями для больного.

Глава. Изменения в организме при наружном отведении жёлчи Ещё в 1965 году И.Л. Брегадзе и П.А. Иванов (1965, с. 40), проанализировав все известные в хирургической практике случаи отведения жёлчи, начиная с конца XIX века и до середины шестидесятых годов XX века, пришли к выводу, что при таком состоянии развивается так называемая, по их определению, «ахолическая болезнь», при которой происходят расстройства пищеварения, появление кровоточивости, порозности костей, появление авитаминоза витаминов А, В, D, E, K.

Полное отсутствие жёлчи в кишечнике приводит к быстрому прогрессированию эндогенной интоксикации (Попов и Миннебаев, 1997). При этом нарушается минеральный обмен: содержание ионов калия, кальция, магния, хлора – это нарушает кислотнощелочное равновесие и водно-электролитный баланс. У больных появляется общая слабость, сонливость, адинамия, сердечная недостаточность и т.д. (Фишер, 1961, с. 168; Дедерер, 1990, с. 75; Цыбырнэ, 1983, с. 57). Всё это в конечном итоге приводило к гибели больных.

В клинической практике иногда, чтобы не усугублять и без того тяжёлое положение организма после оперативного лечения наружным отведением, используют «Т»-образный тройник для дозированного (частичного) отведения жёлчи. Если через 7– дней при холангиографии имеет место состоятельность швов, то на 12–14 день его удаляли вовсе (Gharaibeh et Helss, 2000). Свою лепту вносят так называемые внутренние свищи, одной из причин которых являются камни, холестатические абсцессы печени, панкреатит и др. (Канафин и др., 2000), однако они грозят тяжёлыми осложнениями вплоть до летального исхода.

Больным с фистулами жёлчных протоков вводили жиры в желудок и определяли в содержимом 12-перстной и тощей кишки переваривание триглицеридов. Показано, что при отсутствии жёлчных солей, всё же имеет место усвоение жиров, поскольку два момента не нарушены: гидролиз триглицеридов в просвете тонкого кишечника и всасывание эпителиоцитами образующихся при этом свободных жирных кислот (Porter et al., 1971).

В лабораторных условиях широко используют дренирова-ние жёлчного протока для различного рода исследований (Shobha et al., 1998), однако данная модель тяжело переносится животными:

при отведения жёлчи у крыс уже через 96 часов (4 суток) наблюдали гибель 50 % животных из 200 оперированных (Enderlin et Honohan, 1977).

Установлен суточный ритм синтеза жёлчных кислот у крыс с фистулой жёлчного протока. Показано, что при 12-часовом режиме день/ночь пик выделения жёлчи приходится на тёмное время суток и эта разница составляет 20 %. Из спектра первый пик приходился на альфа-мурихолевую, затем на хенодезоксихолевую и затем на холевую жёлчные кислоты. Введение натощак дескаметазона, адреналэктомия и вылущивание глаз – не изменяли суточные ритмы синтеза жёлчных кислот (Duane et al., 1979).

У обезьян (макак резус) при удалении жёлчи в течение 2– часов качественный состав её существенно не изменялся. После часов содержание жёлчных кислот уменьшалось значительно, а фосфолипидов и холестерина – незначительно, что приводило к перенасыщению жёлчи холестерином. Через 12–24 часа после отведения жёлчи содержание жёлчных кислот относительно снижалось, вместе с тем наблюдали относительный избыток фосфолипидов и холестерина. Существенное снижение всех изучаемых показателей происходило только при исключении 33 и 66 % жёлчи (Dowling et al., 1971).

Крысам-самкам с фистулами общего жёлчного протока в течение 5 дней внутрибрюшинно вводили этинилэстрадиол по 0,5 мг/кг веса. Показано, что количество выделяемой жёлчи уменьшалось примерно на 40 %, а независимая от жёлчных кислот водная фракция жёлчи составляет только 26,6 %, тогда как в контроле – 40,4 %. Этот эффект авторы связывают с тормозным эффектом гормона на выведение воды гепатоцитами (Gumucio et Valdivieso, 1971). Отсюда можно сделать вывод: с целью исключения влияния женских половых гормонов в эксперименте моделирования патологии гепатобилиарной системы необходимо использовать исключительно крыс-самцов.

При внутривенном введении стафилококкового токсина (штамм Wood-45) в количестве 0,5 мл на 100 г массы в разведении 1:4, у фистульных крыс количество жёлчи уменьшалось в среднем вдвое, жёлчных кислот – незначительно, и не оказывало никакого влияния на образование жёлчных пигментов (Дроговоз, 1967).

Поскольку у макак резус (обезьяны) состав жёлчи очень близок к составу жёлчи человека, в опыте с «Т»-образной канюлей общего жёлчного протока установили, что удаление от 5 до 20 % жёлчи из энтерогепатической циркуляции вызывает увеличение синтеза жёлчных кислот в печени. При удалении более 33 % жёлчи печень уже не может компенсировать её потерю. Теми же авторами в опыте на крысах показано, что эффективное всасывание жёлГлава. Изменения в организме при наружном отведении жёлчи чных кислот в подвздошной, тощей и толстой кишках происходит в соотношении 9:2,5:1 (Dowling et al., 1973). По другим данным, потеря жёлчных солей более 20 % их выделяемого объёма, уже не может быть компенсирована печенью, и их количество в фистульной жёлчи значительно уменьшается (Мансуров, 1985).

Хотя другие исследователи обнаружили только в подвздошной кишке крыс активное всасывание жёлчных кислот, подчиняющееся кинетическому закону Михаэлиса-Ментона. При отведении жёлчи наружу в течение суток их всасывание увеличивалось в 2- раза (Holt, 1964).

Таким образом, хроническая потеря жёлчи приводит к развитию билиарной недостаточности: меняется количество и качество жёлчи (Ильченко и Делюкина, 2006).

При отведении жёлчи в ранние сроки считается, что печень не повреждается, а работает с повышенной нагрузкой с целью компенсации теряемых ею элементов (Фишер 1961, с. 168). В последующие сроки, как показано на кошках, происходит кровенаполнение органа с явлениями стаза, зернистая и вакуольная дистрофия клеток печени (Попов и др., 1997). У крыс при длительном истечении жёлчи (7 суток) отмечено в гомогенатах печени повышение активности ЛДГ, ЩФ, Г-6-ФДГ, КФ, малатдегидрогеназы, урокиназы, а при 10-суточном отведении – снижение всех показателей (Петрович и др., 1976).

Слизистая желудка реагирует на отсутствие жёлчи атрофией, эрозией и язвенными кровотечениями (Журавлёва и др., 1998).

При кратковременном отведении жёлчи (1 и 3 часа) происходит увеличение трансмукозного переноса жёлчных кислот и их адсорбции на поверхности слизистой тонкого кишечника, что, по мнению авторов, связано с быстрой адаптивной реакцией слизистой на прекращение циркуляции жёлчных кислот (Ниязова и Прядко, 1984).

Изучили процессы всасывания в кишечнике триолеина-С14 и олеиновой кислоты-С14. Через 14 часов после введения в желудок в контроле триолеин-С14 всасывался в среднем в 73 %, у фистульных крыс – только 22,5 %; олеиновая кислота-С14 в контроле всасывалась в 70 %, а в опыте – только 32 % от введенных количеств.

Авторы это связывают с потерей основных компонентов жёлчи и, как следствие, нарушением всасывательной функции в кишечнике (Cesano, 1966).

При отведении жёлчи в течение 4 суток у крыс происходит усиление транспорта глюкозы в тонком отделе кишечника, а на сутки транспорт глюкозы и мальтозы значительно снижен. Причём в проксимальных отделах кишечника эти процессы ниже нежели в дистальных. Это обусловлено неодинаковой потребностью в элементах жёлчи у различных видов популяций энтероцитов и уменьшением токсичности химуса в дистальных отделах (Логинов, 1977).

Однако в других исследованиях показано, что длительное отведение жёлчи (9 суток) не оказывает никакого влияния на функции кишечного эпителия (изучали 11 ферментов, общую поверхность ворсинок, в соскобах – содержание белка и ДНК) и не приводит к гипоплазии слизистой кишечника (Bergesen et al., 1987).

Изучали влияние отведения жёлчи на работу энтероцитов тонкого кишечника. Показано, что происходит повышение синтеза холестерина, полное исчезновение липопротеинов очень низкой плотности (ЛПОНП), снижение выхода холестерина на 46 % и триглицеридов на 70 %. При этом уровни липопротеинов высокой плотности (ЛПВП) увеличиваются с 165 до 261 мкг/ч, причём при увеличении срока отведения жёлчи они были более насыщены фосфолипидами (Bearnot et al., 1980).

У крыс с фистулами общего жёлчного протока активность 3-гидрокси-3-метилглютарат КоА редуктазы в эпителиоцитах крипт кишечника повышалась, а после вскармливания жёлчными кислотами возвращалась в исходное состояние. Снижение активности данного фермента на 60 % происходило при одновременной даче холестерина и жёлчных кислот, поскольку в клетках кишечных крипт концентрация холестерина повышается на 20–30 % (Shefer et al., 1973).

При наружном отведении жёлчи во всех пищеварительных органах происходят глубокие деструктивные изменения, не совместимые с жизнью, и на 15–25 сутки животные (собаки) погибают (Попов и др., 1991).

При изучении различных органов (почек, щитовидной железы, 12-перстной кишки, гортани, миокарда, скелетных мышц) у 345 представителей всех классов позвоночных при хронической потере жёлчи показано, что имеют место видовые и органные изменения, однако для всех их характерны существенные изменения сосудов микроциркуляторного русла как кровеносной, так и лимфатической систем (Валишин и др. 1988).

В почках у черепах при отведении жёлчи происходит вакуольная дистрофия эпителия канальцев, а в клубочках отмечен фиброз (Валишин и Еремеева, 1990). У крыс наблюдалась подобная картина: там наибольшие изменения отмечены в проксимальных Глава. Изменения в организме при наружном отведении жёлчи канальцах нефрона, в которых происходит разрушение щёточной каёмки эпителиальных клеток, активность ферментов СДГ, ЩФ и цитохромоксидазы уменьшается при одновременном усилении кислой фосфатазы (Туревский и Кизюкевич, 1985).

При отведении жёлчи у яванских макак через 8–10 суток наблюдали изменение биохимических и гематологических тестов: так, имел место повышенный уровень гаммаглютамилтранспептидазы, жёлчных кислот, АсАТ и АлАТ. Однако, содержание холестерина, альбуминов, глобулинов не менялось (Musick end Oelke, 2000).

Была показана возможность проникновения жёлчных кислот, в частности хенодезоксихолевой, из просвета кишечника в лимфатическую систему, тем самым установлена кишечно-лимфатическая циркуляция жёлчных кислот (Beckett et Percy-Robb, 1982). У кошек с фистулой жёлчных путей показано снижение количества лимфы примерно в 2 раза и уменьшение в ней количества белков и ионов калия (Минненбаев и др., 1985).

Отсутствие жёлчи негативно сказывается на работе головного мозга. У собак наблюдали ослабление анализа и синтеза комплексных раздражителей, приводящее к снижению условно-рефлекторной деятельности (Ганиткевич, 1959). При остром оттоке жёлчи у хомячков головной мозг резко увеличивал поглощение липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) из крови, поскольку выключение компонентов жёлчи из энтерогепатической циркуляции приводит к изменению экстрацеребрального пула холестерина и непосредственно сказывается на функции рецепторов ЛПНП в тканях головного мозга. Это происходит несмотря на то, что количество холестерина в мозге стабильно (Malevoiti еt al., 1991).

При отведении жёлчи качественно меняется её состав: все компоненты имеют тенденцию, в конечном счёте, к уменьшению количества, нарушаются процессы всасывания веществ в кишечнике, особенно в его подвздошном отделе, страдают все органы и системы. При этом нарушается микроциркуляция и происходят деструктивные процессы не только в пищеварительной, но и в других системах, существенно изменяются гематологические показатели, в процесс вовлекается лимфатическая система – всё это пропорционально сроку отведения. Хотя отведение жёлчи является своеобразной «альтернативой» для холестаза, сравнивая изМозг при отведении жёлчи менения, происходящие при этих состояниях в системах органов, следует заметить их схожесть.

Отведение жёлчи используют для изучения различного рода биохимических, физиологических и иных отправлений организма с целью выяснения её участия в процессах работы органов и систем. Однако, при поиске литературных данных о влиянии экспериментального отведения жёлчи на морфологические структуры головного мозга следует отметить их полное отсутствие. Можно только предполагать их возможность, поскольку при отведении жёлчи имеют место реакции, связанные напрямую с работой нервной системы: психические – агрессивность (повышенная возбудимость), сменяющаяся на апатию; функциональные – расстройства деятельности всех систем, по-видимому, небезразличны для структур нервной системы и/или наоборот. Вышеизложенное, несомненно, показывает новизну, актуальность и важность подобного исследования.

Выяснение динамики развития изменений, происходящих в мозге при таком состоянии, несомненно, является проблемой актуальной и весьма перспективной не только для выяснения непищеварительных свойств компонентов жёлчи, но в плане коррекции (лечения) наблюдаемых последствий наружного отведения, потери жёлчи на нейрогомеостаз.

ГЛАВА

МОДЕЛИРОВАНИЕ НАРУЖНОГО

ОТВЕДЕНИЯ ЖЁЛЧИ. БИОХИМИЧЕСКИЕ

ИЗМЕНЕНИЯ ПРИ ЭТОМ В ЖЁЛЧИ

И КРОВИ

Для выяснения влияния полного наружного отведения жёлчи на структуры головного мозга нами использована модель Л.С. Василевской, с некоторыми дополнениями и изменениями:

вместо резиновой минипробки, закрывающей носик жёлчепримника, использовали резиновый водостойкий клей, и сам примник фиксировали не на правом боку, а на левом.

Ход хирургической операции по отведению всей жёлчи из организма. Под эфирным наркозом после 12-часовой голодной диеты, фиксировав крысу на операционном столе, производили ножницами удаление шерсти в эпигастральной и мезогастральной областях (рисунок 3.1). Поверхность обрабатывали 5 %-й йодной настойкой. В правой паховой области делали небольшой разрез кожи длиной около одного сантиметра, куда вводили носик стеклянного жёлчеприемника с полиэтиленовым катетером.

По средней линии живота, вниз от мечевидного отростка, производили разрез кожи длиной 2–2,5 см. Затем вскрывали переднюю брюшную стенку в той же области длиной 1,5–2 см. В рану выводили петлю двенадцатиперстной кишки. В брыжейке находили общий жёлчный проток и в области несколько ниже места слияния 5–6 долевых печёночных протоков (у крыс имеется видовая особенность: протоки поджелудочной железы открываются в общий жёлчный проток по всему его ходу), поэтому как можно ближе к их слиянию производили надрез стенки общего жёлчного протока и в его проксимальную часть вводили 3–4 мм полиэтиленового катетера длиной 4–5 см, соединённого с носиком стеклянного жёлчеприёмника. Для герметичности катетер фиксировали в протоке шелковой лигатурой, а вторую лигатуру накладывали чуть ниже первой, на дистальный участок протока с целью предотвращения регургитации содержимого общего жёлчного протока в брюшную полость. Послойно ушивали рану. Стеклянный жёлчеприёмник фиксировали тремя шелковыми лигатурами к коже животного, то есть крыса свободно могла перемещаться по клетке.

Рисунок 3.1 – Крыса после операции по моделированию полного наружного отведения жёлчи (по Л.С. Василевской) Выживаемость экспериментальных животных. При моделировании полного наружного отведения жёлчи в течение одних суток в экспериментальной группе все животные выживают. Их состояние и масса практически не отличаются от таковых у ложнооперированных (контрольных) крыс (рисунки 3.2, 3.3).

После трехсуточного отведения жёлчи в экспериментальной группе погибает 16,7 % животных (2 крысы из 12, на 2 и 3 сутки).

При этом вес опытных крыс уменьшается на 14,8 % от исходного предоперационного веса и на 18,5 % по сравнению с весом контрольных животных.