Печень является центральным органом обмена веществ, выполняя многочисленные биохимические функции, которые обеспечивают гомеостаз организма. Ключевыми аспектами её метаболической активности являются участие в углеводном, липидном и белковом обмене, детоксикации, синтезе биологически активных молекул и хранении энергетических запасов. Гепатоциты, составляющие 70–80% массы печени, обладают высокой ферментативной активностью, обеспечивающей многоступенчатые катаболические и анаболические процессы.
Печень контролирует уровень глюкозы в крови через баланс между гликогенолизом, гликогенезом и глюконеогенезом. Гликогенез заключается в синтезе гликогена из глюкозы, катализируемом гликогенсинтазой, с участием регуляторных механизмов, чувствительных к инсулину. Гликогенолиз обеспечивает мобилизацию глюкозы при гипогликемии через ферменты гликогенфосфорилазу и дефосфорилазу. Глюконеогенез включает образование глюкозы из некарбогидратных предшественников (лактат, глицерол, аминокислоты), обеспечивая устойчивость гомеостаза при длительном голодании. Печень также участвует в метаболизме фруктозы и галактозы, преобразуя их в глюкозо-6-фосфат для последующего включения в энергетические пути.
Гепатоциты играют ключевую роль в метаболизме аминокислот, включая трансаминирование и дезаминирование, что обеспечивает азотистый баланс и образование промежуточных метаболитов для цикла Кребса. Печень синтезирует большинство плазменных белков, включая альбумин, глобулины, фибриноген и коагуляционные факторы. Альбумин выполняет осмотическую функцию и транспорт жирных кислот и билирубина. Нарушения синтеза белков печени приводят к гипоальбуминемии и коагулопатиям.
Печень осуществляет синтез, окисление и транспорт липидов, включая жирные кислоты, триглицериды, фосфолипиды и холестерин. Бета-окисление жирных кислот в митохондриях гепатоцитов обеспечивает образование ацетил-КоА, который участвует в цикле Кребса и синтезе кетоновых тел. Синтез липопротеинов (VLDL, HDL) обеспечивает транспорт триглицеридов и холестерина в периферические ткани. Регуляция липидного обмена тесно связана с гормональными сигналами, включая инсулин, глюкагон и кортизол.
Печень выполняет катаболизм гемоглобина с образованием билирубина, который подвергается конъюгации с глюкуроновой кислотой для повышения водорастворимости и выведения с желчью. Микросомальная детоксикационная система, представленная ферментами цитохрома P450, обеспечивает окисление, восстановление и конъюгацию ксенобиотиков, лекарственных веществ и эндогенных токсинов. Фазовая система детоксикации делится на фазу I (реакции окисления, восстановления, гидролиза) и фазу II (конъюгация с глюкуроновой кислотой, сульфатами, глутатионом), что повышает растворимость веществ и их выведение.
Печень играет центральную роль в поддержании энергетического баланса организма. Гепатоциты способны к гликолизу, глюконеогенезу и окислению жирных кислот, регулируя уровень АТФ и метаболические промежуточные соединения. При дефиците глюкозы активируется кетогенез с образованием ацетоацетата и β-гидроксибутирата, которые служат альтернативным источником энергии для мозга и периферических тканей. Печень также хранит гликоген и триглицериды, обеспечивая быстрый ответ на энергетические потребности организма.
Печень участвует в метаболизме витаминов A, D, E, K и B12, выполняя функции хранения, активации и транспортировки. Например, витамин D гидроксилируется в печени до 25-гидроксивитамина D, что является ключевым этапом регуляции кальциевого обмена. Печень также аккумулирует железо в виде ферритина и участвует в регуляции меди и цинка, обеспечивая баланс микроэлементов.
Метаболическая активность печени регулируется гормонами (инсулин, глюкагон, адреналин, кортизол, тиреоидные гормоны), а также нервными влияниями через симпатическую и парасимпатическую системы. Инсулин стимулирует гликогенез и липогенез, тогда как глюкагон и адреналин активируют гликогенолиз и глюконеогенез. Гормональные и метаболические сигналы интегрируются на уровне ферментативной активности и транскрипционных факторов, обеспечивая точное согласование энергетического и субстратного обмена.
Печень обеспечивает детоксикацию, преобразование и распределение питательных веществ, выполняя функции фильтра и биохимического центра организма. Благодаря высокой регенеративной способности, печень способна восстанавливать утраченные функции даже после значительного повреждения, что критически важно для поддержания системного гомеостаза.
Метаболическая активность печени охватывает все ключевые классы биомолекул и обеспечивает интеграцию энергетического, азотистого и липидного обмена, детоксикационных процессов и гормональной регуляции, что делает её центральным органом в химии организма и поддержании здоровья.