Длинноцепочечные ЖК могут полностью расщепляться до ацетил-КоА (С2-фрагментов); последние в цикле лимонной кислоты, который протекает в митохондриях, окисляются до С02 и Н20 (рис. 1). Для полной деградации длинноцепочеч-ной ЖК цикл должен многократно повторяться; например, для стеарил-КоА (18:0) необходимы восемь циклов. Образующийся ацетил-КоА может переноситься на оксалоацетат с образованием цитрата, промежуточного метаболита цитратного цикла. При избытке ацетил-КоА в печени образуются кетоновые тела.β-Окисление ЖК с нечетным числом атомов углерода заканчивается на стадии образования трехуглеродного фрагмента — пропионил-КоА, который затем превращается в сукцинил-КоА, являющийся интермедиатором цикла лимонной кислоты.ЖК обладают прямой (детергентный эффект, генотоксичность) и опосредованной (ПОЛ, гидроперекиси липидов, дикарбоксильные ЖК, этерифицированные ЖК, изомеры полиненасыщенных ЖК) токсичностью, приводящей к ингибированию K/Na-АТФ-азы, угнетению гликолиза, разобщению окислительного фосфорилирования, активизации пути утилизации избытка ЖК через вовлечение в процесс рецепторов PPARα.Накопление жира в гепатоцитах, а также звездчатых клетках может являться следствием: увеличения поступления ЖК в печень; снижения скорости β-окисления ЖК в митохондриях печени; повышения синтеза ЖК в митохондриях печени; снижения синтеза или секреции ЛПОНП.НАЖБП И МИТОХОНДРИАЛЬНАЯ ДИСФУНКЦИЯВ ряде работ показано, что митохондриальные дисфунции играют важную роль в патогенезе НАБЖП. Нарушения структурно-функциональной организации митохондрий при НАЖБП включают: ультраструктурные нарушения мембранного аппарата митохондрий, нарушение структуры мито-ДНК, снижение активности комплекса дыхательной цепи, снижение активности β-окисления ЖК.Патологические морфологические нарушения гепатоцитов показаны в ряде работ. При помощи электронной микроскопии гепатоцитов обнаруживают: увеличени
Рис. 1. Иллюстрация β-окисления ЖК в митохондриях:
При лабораторном исследовании для НАЖБП характерны следующие изменения: повышение активности аланиновой (АлАТ) и аспарагиновой (АсАТ) аминотра-нсфераз не более чем в 4-5 раз; индекс АсАТ/АлАТ — не более 2; часто — повышение активности АлАТ; повышение активности щелочной фосфатазы (ЩФ) и у-глу-тамилтранспептидазы (ГГТП); гипертри-глицеридемия, гиперхолестеринемия; гипергликемия — нарушение толерантности к глюкозе или сахарный диабет (СД) II типа; гипоальбуминемия, повышение уровня билирубина, тромбоцитопения, увеличение протромбинового времени у пациентов с поздней стадией НАЖБП.Однако возможное отсутствие изменений лабораторных показателей, характеризующих функциональное состояние печени (АлАТ, АсАТ, ЩФ, ГГТП), не исключает наличия воспалительно-деструктивного процесса и фиброза.Визуализационные методы диагностики, несмотря на достаточно высокую информативность, не позволяют выявить признаки стеатогепатита, степень его активности и стадию фиброзных изменений в печени, поэтому с целью верификации диагноза необходимо проведение пунк-ционной биопсии.ПАТОГЕНЕЗ НАЖБППатологическое изменение печени до состояния стеатоза является сложным процессом. Доказано, что ожирение, а точнее — повышенное содержание висцерального жира, непосредственно влияет на метаболизм глюкозы и липидов, в результате чего развиваются стеатоз и воспаление печени.В качестве модели патогенеза НАСГ предложена теория «двух ударов», При ожирении, особенно висцеральном, увеличивается поступление в печень свободных жирных кислот (СЖК), и формируется стеатоз печени; это так называемый первый удар. Последовательно или одновременно развивается оксидатив-ный стресс — «второй удар», как следствие разобщения процессов окисления и фосфорилирования под влиянием СЖК и провоспалительных цитокинов (в первую очередь ФНО-αи некоторых других веществ). В результате этого развиваются два патологических процесса: 1) истощение митохондриальной АТФ; 2) перенос электронов непосредственно на молекулу кислорода с образованием его активных форм.Патогенез НАЖБП также тесно связан с синдромом ИР, вследствие которого в печени накапливаются триглицериды (ТГ), и формируется жировой гепатоз (ЖГ) — первый этап, или «толчок», заболевания. В последующем происходит высвобождение из жировой ткани и синтез с/е novo в гепатоцитах СЖК, способствующих возникновению окислительного стресса, который является вторым «толчком» заболевания и приводит к развитию воспалительно-деструктивных изменений в печени в виде НАСГ,ИР, приводящая к гиперинсулинемии, играет значительную, если не доминирующую, роль в развитии стеатоза. Этот процесс обусловлен увеличенным всасыванием и расщеплением жиров, а также липогенезом de novo, которые на 60% и 26% соответственно формируют стеатоз, Уменьшение окисления СЖК и экспорта из печени ТГ в форме липопротеи-дов очень низкой плотности (ЛПОНП) — это 14% процесса формирования стеатоза. В недавних исследованиях было показано, что макрофагальная инфильтрация висцерального жира способствует развитию ИР и запускает каскад событий, приводящих к активации провоспалительных цитокинов, что, в свою очередь, снижает действие инсулина и экспрессию адипонектина.Перекисное окисление липидов (ПОЛ) приводит к повреждению мембран, некрозу и апоптозу гепатоцитов. Альдегиды — продукты ПОЛ — способны активировать звездчатые клетки печени, являющиеся основными продуцентами коллагена, а также вызывать перекрестное связывание цитокератинов с формированием телец Мэллори и стимулировать хемотаксис нейтрофилов. Действие продуктов окислительного стресса и цитокинов приводит к нарушению функционирования звездчатых клеток, изменению матрикса, нарушению равновесия фиброгенез/фибролиз, активированию фиброгенеза.Появляется все больше данных о том, что значительную роль в этом процессе играют повреждение и дисфункция митохондрий, приводящие к повышению продукции активных форм кислорода (АФК), которые вызывают ПОЛ, дальнейшую активацию провоспалительных цитокинов и индукцию Fas-лиганда. ПОЛ приводит к высвобождению малонового диальдегида (МДА) и m-гидроксиноненала, индуцирует образование ряда цитокинов: ФНО-α, тканевого фактора роста р (TGF-P), интерлей-кина-8 (IL-8). Экспрессия Fas-лиганда в гепатоцитах вызывает каскадный эффект и, в итоге, апоптоз клетки. Еще одной значимой причиной развития воспаления является дефицит ферментов пероксисо-мального β-окисления ЖК и его следствие — накопление дикарбоновых кислот, Кроме этого, недостаточность этих ферментов приводит к устойчивой гиперактивации генов, регулирующих экспрессию рецепторов PPARg, МДА и т-гидроксиноненал могут вызывать смерть клеток и образование телец Мэллори, а также стимулировать синтез коллагена.На современном этапе также установлена важная роль адипонектина и лептина в развитии стеатоза и фиброза печени.Механизм трансформации стеатоза в стеатогепатит включает несколько патогенетических звеньев, которые являются идентичными как при неалкогольном, так и алкогольном поражениях печени. В процессе накопления СЖК гепатоцит становится более уязвимым и чувствительным к токсическим воздействиям. СЖК, которые поступают из кишечника или синтезируются в печени, участвуют в образовании ТГ, которые в последующем преобразовываются в ЛПОНП. Часть СЖК транспортируется в митохондрии, где участвует в β-окислении ЖК. Происходит образование восстановленных ко-ферментов НАД и ФАД, которые участвуют в переносе электронов на цитохромы митохондриальной дыхательной цепи. В результате функции последней происходит фосфорилирование АДФ с образованием АТФ. Определенная часть электронов участвует в синтезе АФК, которые обладают прямой цитотоксичностью, могут провоцировать гибель гепатоцитов и способствовать секреции цитокинов мононуклеарными фагоцитами, потенцирующими указанные патологические процессы. Различные токсины индуцируют в реакциях окисления избыточную продукцию и накопление в печеночной клетке свободных радикалов и других токсичных метаболитов. В процессе оксидативного стресса происходит чрезмерная мобилизация свободных ионов железа из ферритина, что в свою очередь увеличивает содержание гидрок-сильных радикалов. Свободные радикалы запускают реакции ПОЛ и секрецию цитокинов, включая ФНО-α, IL-6 и IL-8. Эти патологические реакции приводят к некрозу гепатоцитов и развитию воспалительной клеточной инфильтрации. Продукты ПОЛ, некроз гепатоцитов, ФНО-α, IL-6, IL-8 являются активаторами звездчатых клеток. Их стимуляция сопровождается избыточной продукцией соединительной ткани с развитием фиброза печени, а при длительном персистировании процесса — цирроза,Последействия провоцирующего фактора паренхиматозные клетки начинают регенерировать и замещать некротизи-рованные или подвергшиеся апоптозу гепатоциты.Этот процесс протекает параллельно с воспалительным ответом и ограниченным накоплением белков экстрацеллюлярного матрикса. В случае персистенции повреждающего фактора (при НАЖБП — состояние ИР) регенерация замедляется, и гепатоциты замещаются избыточным количеством белков экстрацеллюлярного матрикса, включая фибриллярный коллаген, распределение которого зависит от повреждающего фактора. Для НАЖБП характерен перигепатоцеллюлярный центролобулярный фиброз, в то время как для алкогольной болезни печени — перицентральный или перисинусоидальный. Фиброз может прогрессировать с образованием септ и формированием цирроза. Другие гистологические особенности менее значимы: жировые кисты, оптически пустые ядра гепатоцитов, липогранулемы, мегамитохондрии в гепатоцитах.МИТОХОНДРИИ ГЕПАТОЦИТОВМитохондрия — внутриклеточная органелла, продуцирующая АТФ и содержащая уникальный геном. Митохондрии имеют двухслойную оболочку: наружная мембрана образует гладкую поверхность, на ней сконцентрированы ферменты, участвующие в транспорте и активации ЖК. От внутренней мембраны отходят многочисленные складки — кристы, где фиксируются комплексы ферментов, участвующих в переносе электронов и окислительном фосфорилировании (комплекс цитохромов В, С, А, A3).Мембраны митохондрий гепатоцитов содержат интегральные мембранные белки. Во внешнюю мембрану входят порины, которые образуют поры и делают мембраны проницаемыми для веществ с молекулярной массой до 10 кДа. Внутренняя же мембрана митохондрий непроницаема для большинства молекул; исключение составляют 02, С02, Н20. Она характеризуется очень высоким содержанием белков (75%). В их число входят транспортные белки-переносчики, ферменты, компоненты дыхательной цепи и АТФ-синтаза. Кроме этого, в ней содержится необычный фосфолипид — кардиолипин. Матрикс митохондрий также обогащен белками, особенно ферментами цитратного цикла.Практически каждый гепатоцит содержит 800 митохондрий, что составляет 18% объема клеточной структуры, каждая из них содержит 2-10 молекул мито-ДНК. Причины, приводящие к мутациям мито-ДНК, могут быть довольно разнообразны. Одними из самых распространенных — эндогенных — являются ошибки функционирования ДНК-полимераз и репараз (ферментов синтеза митохонд-риалъного генома). Другой механизм мутаций — это повреждение незащищенного гистонами и нитронами митохондриального генома продуктами ПОЛ (супероксидные радикалы, перекись водорода, гидроксильные радикалы), так как митохондрии используют до 90% клеточного кислорода. Мутации мито-ДНК представляют собой различного размера делеции (в том числе множественные), точечные поражения, вставки. Репликация мито-ДНК происходит очень интенсивно (в 10 раз быстрее ядерной), поэтому происходит быстрое накопление мутаций. Многие факторы внешней среды (гипоксия, физические нагрузки, ионизирующее излучение) и лекарственные препараты также играют роль в патогенезе митохондриальных мутаций.β-ОКИСЛЕНИЕ ЖК В ПЕЧЕНИОсновными биохимическими процессами, происходящими в митохондриях гепатоцитов и имеющими отношение к энергообмену, являются: цикл трикарбо-новых кислот (цикл Кребса), окисление ЖК, карнитиновый цикл, транспорт электронов в дыхательной цепи и окислительное фосфорилирование.После поступления в гепатоциты ЖК запускается процесс их активации путем образования ацетил-КоА. Для этого необходимы две богатые энергией ангидридные связи АТФ, В матрикс митохондрий активированные ЖК попадают в виде ацилкарнитина, который является трансмембранным переносчиком.Деградация ЖК происходит в митохондриальном матриксе гепатоцитов путем реакций окислительного цикла, при котором последовательно отщепляются С2-звенья в виде ацетил-КоА (активированной уксусной кислоты). Последовательное отщепление ацетильных групп начинается с карбоксильного конца активированных ЖК каждый раз между С-2 (α-атомом) и С-3 (β-атомом). Поэтому цикл реакций деградации называется β-окислением ЖК. Пространственно и функционально β-окисление ЖК тесно связано с цитратным циклом и дыхательной цепью.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НАЖБПНАЖБП — заболевание, при котором обнаруживается чрезмерное накопление жира не менее чем в 5% гепатоцитов, при этом масса печени больше нормы на 5-10%. НАЖБП является одним из самых распространенных заболеваний в гепатологии, которое приводит к ухудшению качества жизни, инва-лидизации и смерти. В первую очередь, это обусловлено высоким риском прогрессирования НАЖБП с развитием НАСГ, печеночной недостаточности и гепатоцеллюлярной карциномы. Общая распространенность НАЖБП в популяции колеблется в пределах 10-40%, частота НАСГ составляет 2-4%.Понятие НАЖБП объединяет спектр кли-нико-морфологических изменений печени, представленных стеатозом, НАСГ, фиброзом и циррозом, которые развиваются у пациентов, неупотребляющих алкоголь в гепатотоксичных дозах (мужчины — этанола не более 40 г/сут, женщины — не более 20 г/сут). НАЖБП распространена во всех возрастных группах, но наибольшему риску ее развития подвержены женщины в возрасте 40-60 лет с признаками ожирения.Для НАЖБП характерны общие патомор-фологические признаки жировой дистрофии гепатоцитов, стеатонекроза и долькового воспаления.В большинстве случаев выявляется крупнокапельный стеатоз (в основном — в зоне 3, то есть центролобулярно), характеризующийся наличием крупных одиночных липидных капель в цитоплазме гепатоцитов со смещением ядра к периферии клетки. При мелкокапельном стеатозе в гепатоцитах выявляется множество мелких липидных капель, ядро располагается в центре клетки. Микровезикулярный стеатоз ассоциирован с повреждением митохондрий, поэтому при нем уменьшается количество митохондриальной ДНК (мито-ДНК) в гепатоцитах. Стеатоз смешанного типа следует классифицировать как мелкокапельный, так как последний прогностически более неблагоприятен.При патоморфологических исследованиях обнаруживаются также гепатоциты в состоянии балонной дистрофии. С различной частотой выявляются гиалиновые тельца Мэллори, их ультраструктура сходна с таковой при алкогольном гепатите. Фокальные центролобулярные некрозы чаще развиваются при мелкокапельном стеатозе, Воспалительный инфильтрат содержит лимфоциты и мононуклеарные клетки, преобладают нейтрофилы.Фиброз характеризуется ранним пери-целлюлярным и перивенулярным распространением в зоне 3. Преобладание мягко и умеренно выраженных фиброзных изменений зафиксировано в 76-100% случаев НАЖБП, выраженных— в 15-50% случаев. Цирроз выявляется у 7-16% взрослых и не характерен для детского возраста.Таким образом, патоморфологически НАЖБП проявляется стеатозом, воспалением, фиброзом, раздуванием гепатоцитов, апоптозом клеточных структур, наличием телец Мэллори (гиалина).КЛИНИЧЕСКИЕ ПРОЯВЛЕНИЯ И ДИАГНОСТИКА НАЖБПДля начальных стадий НАЖБП характерно бессимптомное течение, поэтому наиболее часто врач сталкивается со случайно обнаруженным при биохимическом исследовании синдромом цитолиза. При этом пациент с НАЖБП, как правило, либо не предъявляет жалоб, либо они являются неспецифическими в виде астеновегетативного синдрома (слабость, утомляемость) и дискомфорта в правом подреберье.Наличие кожного зуда и диспепсического синдрома наряду с развитием желтухи и портальной гипертензии свидетельствует о поздней стадии НАЖБП. При мелкокапельном стеатозе возможно появление геморрагии на коже, а также обмороки, гипотензия, шок (вероятно, опосредованы влиянием высвобождающегося при воспалении фактора некроза опухоли α, ФНО-α). Индекс массы тела выступает в качестве единственного независимого фактора для оценки жировой инфильтрации печени.
Неалкогольная жировая болезнь печени (НАЖБП) включает печеночный стеатоз, неалкогольный стеатогепатит (НАСГ), фиброз и цирроз. По причине высокой заболеваемости метаболическим синдромом, распространенность НАЖБП в последние годы резко возросла. Метаболические нарушения в печени при НАЖБП способствуют развитию дегенеративных процессов в гепатоцитах с последующей малигниза-цией и развитием гепатоцеллюлярной карциномы. Основополагающая роль в патогенезе НАЖБП принадлежит погрешностям в диете, малоподвижному образу жизни, инсулинорезистент-ности (ИР), генетической предрасположенности, которые приводят к возникновению вторичной митохондриальной недостаточности и нарушению жирового обмена в гепатоцитах.
Йонгжонг Вей*, Р. Скотт Ректор*, Джамал А. Ибдах*, Джон П. Тифолт*** Отделение гастроэнтерологии и гепатологии, Медицинский центр, Колумбия, США ** Отделение гастроэнтерологии и гепатологии, Кафедра нутрицевтики, Университет Миссури, Колумбия, США
Неалкогольная жировая болезнь печени и митохондриальная дисфункция
