Die Leber

Die Leber
5.1 Versorgung-, Handels- und Entsorgungszentrale
5.1.1 Arbeitsteilung
Jeder Bestandteil des Körpers hat eine eigene Aufgabe. Dadurch geht aber auch die
individuelle Vielfältigkeit verloren. Die Leber übernimmt für viele andere Zellen evolutiv alle
Funktionen.
Die Blutgefässe, die von Darm weg führen, bündeln sich in der Pfortader, die zur Leber führt.
Aus der Leber heraus führt die Lebervene.
5.1.2 Überblick über die Funktionsvielfalt
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Versorgung mit Blutzucker und Vorrat desselben anlegen
Synthetische Herstellung von Blutzucker
Versorgung mit „Blutfetten“
Abbau von Fettsäure über die ß-Oxidation und erzeugen von Acetyl-CoA
Produktion vieler „Blutproteine“
Entsorgung gealterter Proteine
Erzeugung von Galle
Harnstoffsynthese  Entsorgung von Stickstoff
Entgiftung
Produktion von Wachstumsfaktoren und Hormonen
5.2 Hauptfunktion: Bereitstellung von Blutzucker
5.2.1 Energiegewinnung durch Glucose
Erythrozyten und Nervenzellen verwerten Glucose zur Energiegewinnung. Die Leber ist ein
Zwischenlager.
5.2.2 Glykolen
Liefert die Pfortader viel Glucose, deponiert es die Leber als Glykogen, tierische Stärke. Das
passiert, weil ein Makromolekül (Glykogen) osmotisch weniger wirksam ist. Bei Bedarf kann
Glykogen wieder zu Glucose abgebaut werden.
5.2.3 Gluconeogenese
Gluconeogenese = Neusynthese von Glucose
Ausgangsmaterial ist Milchsäure (Lactat) und glucogene Aminosäuren.
Aus Glucose wird durch Glykolyse Lactat. Dies geschieht im Muskel, der mit Lactat nichts
anfangen kann und es an die Leber liefert. Die Leber nutzt die Glykolyse und z.T auch den
Citratzyklus im Rückwärtsfluss, um daraus wieder Glucose zu gewinnen:
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Aminosäuren wird der Stickstoff entzogen. Darin ist die Leber Spezialistin.
Die so übrigbleibenden α-Ketonsäuren werden an verschiedenen Stellen in den
Stoffwechsel eingespeist.
An manchen Stellen ist das Gefälle zu hoch. Es muss ein Umweg gemacht werden.
So z.B bei Lactat zu Pyruvat und von Pyruvat zu PEP über Malat und Oxalacetat. Sie
wirken als Zwischenstufe.
5.3 „Blutfette“ und andere Lipide
5.3.1 Versorgung des Körpers mit Fetten
Der Körper braucht Fette als...
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... Lipide (vor allem Phospholipide)  Membran
... Cholesterin  Steroidhormon + Membran
... Energiereserve
5.3.2 Kohlenhydrate  Fette
Aus Glucose entstehen Triglycerine (Neutralfette), nämlich aus Glycerin und Fettsäuren.
Glycerine sind Zwischenprodukte der Glykolyse. Fettsäuren werden aus Acetyl-CoA
hergestellt (siehe Citratzyklus)  Aus Glucose wird Fett. Umgekehrt funktioniert es aber
nicht.
5.3.3 „Blutfette“
Die Leber verpackt Triglycerine, Phospholipide, Cholesterin und Proteine zu Lipoproteinen 
„Blutfette“. Abnehmer für Triglycerine sind vor allem Fettzellen (Adipocyten). Phospholipide
und Cholesterin werden von allen sich teilenden Zellen gebraucht. Freiwerdende Lipide
werden wiederverwertet. Sie werden den Blutfetten einfach angeschlossen.
Die Zusammensetzung der Blutfette verändert sich ständig. Sie werden eingeteilt in:
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VLDL (very light density lipoproteins): Reich an Neutralfetten, arm an Cholesterin und
Proteinen
LDL (light density lipoproteins): Reich an Cholesterin und Proteinen, arm an
Neutralfetten
HDL: (heavy density lipoproteins): Dazwischen
VLDL und LDL tragen Triglyceride und Cholesterin von der Leber zu den Abnehmern, HDL
trägt nicht Verwendetes zur Leber, wo es weiterverwertet wird.
5.4 Insulin und Glucagon
5.4.1 Einschleusen von Glucose und Fettsäuren
Blutzucker und Tryacylglycerine dienen der Ernährung der Zellen. Reguliert wird die Abgabe
durch die Hormone Insulin und Glucagon. Sie werden in der Bauchspeicheldrüse erzeugt
und von Hypothalamus reguliert.
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Glucagon: Von den α-Zellen der Inselorgane in der Bauchspeicheldrüse hergestellt.
Veranlasst Leber- und Fettzellen Nahrung in Form von Glucose und Fettsäuren
herzugeben  Konzentration im Blut steigt
Insulin: Von den β-Zellen hergestellt. Veranlasst Leber-, Muskel- und Fettzellen dem
Blut Nahrung zu entziehen via Glucosetransporter. In Leber- und Muskelzellen wird
Glucose als Glykogen gespeichert, in Fettzellen zur Herstellung von Neutralfetten
genutzt.
Der Ist-Wert des extrazellulären Glucosespiegels wird vom Glucosetransporter der β-Zellen
„gemessen“. Je nach dem wird viel oder wenig Insulin produziert. Die Hormone erreichen die
Zielzellen über den Blutkreislauf.
5.4.2 Diabetes mellitus
Symptome: Glucose läuft durch die Niere und erscheint im Harn  Zeichen für
Niereninsuffizienz oder mit Glucose überladenes Blut.
Ursachen: Mangelnde Produktion von Insulin, oder mangelnde Ansprechbarkeit der
Zielzellen auf das Hormon.
Es wird wenig Glucose in Leber- und Muskelzellen gepumpt. Die Zellen drohen zu
verhungern. Fettzellen geben viel Fettsäuren frei, weil die such das Insulin nicht reguliert
werden. Die viele Fettsäure kann von der Leber nicht vollständig zu CO2 und H2O abgebaut
werden. Es entstehen Ketonkörper, wie Acetessigsäure, Aceton und β-Hydroxybuttersäure.
Der Körper vergiftet sich damit selbst.
5.5 Blutproteine und Hormone
5.5.1 Proteine aus der Leber
Von der Leber stammen:
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Lipoproteine von VLDL, LDL und HDL
Albumine: Er möglichen den Transport lipophiler Substanzen, in dem es an sie
bindet.
Fibrinogene: Dichtet bei der Blutgerinnung die Gefässe ab
Enzyme des Blutgerinnungssystems
Komponente des Komplementsystems ( Immunsystem)
Vitellogenine
5.5.2 Hormone aus der Leber
Durch Somatotropin, einem Wachstumshormon aus der Hypophyse, angeregt, produziert die
Leber Somatomedine (auch insulinähnliche Wachstumsfaktoren genannt), die das
Wachstumshormon unterstützen.
5.6 Cholesterin
5.6.1 Cholesterin ist nicht nur schlecht
Cholesterin ist ein wichtiger Bestandteil der Zellmembran. Ausserdem ist es die
Vorläufersubstanz anderer Steroide wie der Gallensäure und div. Steroidhormonen. Als
Nahrungsbestandteil ist Cholesterin zwar nicht essentiell, doch ganz ohne kann man nicht
leben. VLDL und LDL verpacken das Cholesterin, HDL entsorgt Überschüsse davon.
5.6.2 Verkalkungen von Blutgefässen
Wenn überschüssiges, cholesterinbeladenes LDL im Blut herumschwimmt, werden die LDLTröpfchen von Endothelzellen in die Schicht um die Arterien herum verfrachtet. Dort wird das
LDL gelagert und chemisch so verändert, dass T-Lymphozyten und Makrophagen den Stoff
für fremd halten. Makrophagen verschlingen das LDL, bis sie als Schaumzellen an
Überfressung sterben. Das wasserunlösliche Cholesterin wird dabei frei. Es aggregiert mit
Kollagenfibrillen, und an den Aggregaten lagern sich Kalkkristalle ab  Plaque. Es kommt zu
Artherosklerose (Verkalkung der Gefässe) und damit zu Arteriosklerose (Verengung der
Arterien). Platzt ein Plaque auf, wird das Gefäss verletzt und durch die Blutgerinnung
entsteht ein Pfropf. Sowas kann zu Schlaganfall oder Herzinfarkt führen.
5.6.3 Steroide und Gallensäure
Cholesterin ist wasserunlöslich. Gallensäure und Steroidhormone dürfen jedoch nicht
wasserscheu sein. An des Sterangerüst des Cholesterin werden also OH-Gruppen
angehängt, damit das Molekül hydrophil wird.
5.6.4 Enterohepatischer Kreislauf
Wenn das von Darmzellen produzierte Hormon Cholecystokinin Bedarf an Gallensäure
meldet, wird die Gallenblasenflüssigkeit in den Darm entleert. Durch den enterohepatischen
Kreislauf gelangt ein Teil der Gallensäure wieder in die Leber zurück. (Enteron = Darm;
Hepatos = Leber)
5.7 Exkretion und Entgiftung
5.7.1 Entsorgung von Cholesterin, Gallensalz und Blutfarbstoff
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Gallensäuren werden nicht vollständig in die Leber zurückgeführt. Was nicht
zurückkommt, wird ausgeschieden. Dazu wird das Cholesterin in Gallensalz
überführt. Unzulänglich oxidiertes Cholesterin wird zu Gallensteinen, die den
Gallengang versperren können.
Stereoidhormone werden in der Leber inaktiviert, durch OH-Gruppen wasserlöslich
gemacht und zur Niere überführt.
Gallenfarbstoff leitet sich vom roten Blutfarbstoff (Hämoglobin) ab. Freies Bilirubin
(das vorher von Makrophagen modifiziert wurde) bindet an Albium und wird von der
Leber aufgenommen. Auch dieses Molekül bekommt OH-Gruppen angehängt und so
wasserlöslich gemacht. Der so entstandene Gallenfarbstoff gelangt in den Darm und
wird grösstenteils von anaeroben Bakterien weiterverarbeitet. Die Farbe der Fäkalien
stammt von eben diesem Gallenfarbstoff.
5.7.2 Stickstoff harmlos machen
Den Aminosäuren muss vor der Energiegewinnung zuerst der Stickstoff entzogen werden.
Durch oxidative Transaminierung wird das so entstandene NH2 zur Aminosäure Alanin,
welches dem Körper keine Probleme macht (im Gegensatz zu Ammoniak). Alternativ kann
der Körper den Stickstoff in Form von Glutamin loswerden.
5.7.3 Stickstoff wird zu Harnstoff
Die Leber verwandelt Alanin in Pyruvat, welches z.B zur Energiegewinnung genutzt werden
kann. Die dabei abgespaltene Aminogruppe wird mit CO2 zu Harnstoff (Urea) kondensiert.
(Harnstoffzyklus siehe Abb. 5.10)
5.7.4 Cytochrom P450
Giftige niedermolekulare Stoffe sind oft deswegen schädlich, weil sie lipidlöslich sind und sie
an vielen Orten im Körper und in der Zelle einnisten können. Über Cytochrom P450 fügt die
Leber Sauerstoffatome in die Stoffe ein, und macht sie damit wasserlöslich. Cytochrom
P450 besteht aus einer Familie von Proteinen, die mit einer Häm-Gruppe versehen sind.
5.7.5 Spare ich mir jetzt....