Кислотно-лужна рівновага

Обхідний шлях перед серцем

Практично в кожній органі системі капілярні шаружі дренуються в вени, які переносять кров назад до серця відносно прямим шляхом. Ця норма не застосовується для травного тракту. Капілярні шаружі у шлунку, тонкому кишечнику, товстому кишечнику, підшлунковій залозі та печінці не дренуються в вени, що ведуть до серця. Натомість вони зливаються в портальну вену печінки – велику артерію, яка переносить цю поживною насичену кров у печінку. Всередині печінки портальна вена розгалужується на другий капілярний шаруж, який називається синусоїдальною мережею, де клітини печінки (гепатоцити) безпосередньо контактують з кров’ю, що надходить із шлунку. Лише після проходження через цей другий капілярний шаруж кров збирається в печінкові вени та, нарешті, відцентра до нижньої порожниної вени, її шляхом повернення до серця. Це називається портальною системою, оскільки вона передбачає два капілярні шаружі, з’єднані послідовно, а не звичайний єдиний прохід від артерії до капіляра до вени. Така сама організація портальної системи зустрічається і в інших частинах тіла, наприклад, між гіпоталамусом та гіпофізом, але портальна циркуляція печінки – це найбільший і найбільш важливий з точки зору фізіології приклад.

Чому печінка отримує перший шанс

Цей обхід існує через те, що кишечник засвоює після їжі. Перетравлені поживні речовини, а також будь-які ліки, алкоголь, біологічні відходи та токсини, які були проковтнуті, усе це переходить у кров через стінку кишківника. Якщо ця кров йшла безпосередньо до серця і далі по всьому тілу, кожен орган, включаючи мозок, був би підданий впливу будь-якої концентрації речовин, яка була засвоєна неперервно та необроблено. Направлення цієї крові через печінку спочатку дає організму вбудований контрольний пункт. Печінка може витягувати глюкозу та зберігати її як глікоген, упаковувати жири для транспортування, розкладати аміак на сечовину та детоксикувати або метаболізувати іноземні сполуки до того, як вони потрапляють у системне кровообіг. Фактично, гепатопортальна система перетворює печінку на контролер, який перевіряє все, що було засвоєно з їжі, перш ніж дозволити йому потрапити в загальний кровообіг. Це захисне скринінгове є надзвичайно корисним для регулювання рівня цукру в крові та нейтралізації токсинів, але має серйодний побічний ефект для ліків: будь-який препарат у вигляді пілюлі повинен пройти цей самий контрольний пункт, і печінка не розрізняє між токсином і терапевтичним препаратом.

Пояснення першого проходження

Коли препарат приймається перорально, він абсорбується через стінку кишківника в капіляри, які живлять печінкову портальну вену, подібно до того, як це робить поживна речовина. Це означає, що препарат безпосередньо потрапляє у печінку, перш ніж досягти серця, легень або решти організму. Печінка містить велику кількість метаболічних ферментів, особливо сімейство цитохром P450, які спеціально призначені для хімічної зміни та інактивації чужорідних молекул. Під час проходження препарату через печінкові синусоїди частина його, іноді невелика частка, а іноді значна частина, метаболізується на неактивні або менш активні продукти до того, як у нього виникне можливість діяти будь-якому іншому органу в організмі. Це явище відоме як перший прохід, оскільки воно відбувається під час першого проходження препарату через печінку перед тим, як системний кровообіг його побачить. Частка дози, яка виживає після цього випробування та потрапляє у кров незмінною, називається її пероральною біодоступністю. У деяких випадках біодоступність становить близько 100 відсотків, оскільки печінка майже не впливає на них, тоді як інші втрачають переважну більшість дози через перший прохід.

Порушення печінки: ін'єкції, пілюльки під язик та патчі

Первинне перетравлення відбувається лише тоді, коли препарат засвоюється через гепатопечінний портал. Будь-який спосіб введення, який уникає кишечника, також уникає початкової контрольної точки печінки. Ін'єкція у вену або м’яз безпосередньо доставляє препарат у системне кровообіг, пропускаючи портальну венозну систему та печінку повністю. Розчинення пігулки під язиком засвоюється венами, які відносяться до загального кровообігу, а не до портальної системи, таким чином уникаючи печінки на першому етапі. Патчі працюють аналогічно, вивільняючи препарат у капіляри дерми, які безпосередньо живлять системні вени. Ці шляхи існують конкретно тому, що печінка так ефективно руйнує деякі препарати, що звичайна доза пілюльки майже не працюватиме. Розглянемо препарат із лише 20% оральної біодоступності через значне первинне перетравлення: щоб досягти тієї ж концентрації в крові, що й при ін'єкційній дозі, оральна доза повинна бути приблизно в п’ять разів більшою, оскільки лише близько однієї п'ятої того, що ковтається, виживає під час подорожі через печінку незмінним. Це пояснює, чому деякі ліки формулюються як ін'єкції, пілюльки під язик або транскутанні патчі замість звичайних пігулок.

Вторинні джерела кровопостачання печінки

Печінка є незвичною в тому, що вона не покладається на одне джерело кровопостачання, як більшість органів. Вона отримує кров з двох окремих судин, які змішуються всередині її синусів. Близько трьох чвертей кровопостачання печінки надходить через портальну вену печінки, несучи кров, багату на засвоєні поживні речовини, але відносно низьку за киснем, оскільки вона вже проходила через капілярні судини шлунка. Залишок приблизно чверті надходить через жовчні артерії, які безпосередньо відгалужуються від аорти та доставляють кров багату на кисень, як і артерії для будь-якого іншого органу. Цей подвійний потік дозволяє печінці виконувати метаболічно вимогливу роботу, таку як обробка поживних речовин і детоксикація сполук, одночасно отримуючи достатньо кисню для підтримки життєдіяльності власних клітин і функцій. Двоє потоків крові змішуються всередині синусів печінки перед відтоком разом у портальні вени, що означає, що кожна гепатоцита піддається суміші киснезбагаченої артеріальної крові та крові, багатій поживними речовинами та ліками, з портової вени, що підкреслює роль печінки як центрального метаболічного центру організму".

Frequently asked questions

Спробуйте наживо

Усе, що вище, працює прямо у вашому браузері — відкрийте The Hepatic Portal Circulation and First-Pass Metabolism: Why Swallowing a Pill Is Not the Same as Injecting It і змінюйте параметри під час роботи. Нічого не встановлюється, нічого не завантажується на сервер, уся модель живе в одній вкладці.