Математическое моделирование поглотительно-выделительной функции печени | Проблемы печени

Математическое моделирование поглотительно-выделительной функции печени

Модели поглотительно-выделительной функции печени могут быть одно-, двух и многокамерными в зависимости от того, какое количество сред, из которых убывает (или, наоборот, куда поступает) краска, подвергается анализу. Конечно, реальный фактический процесс полнее всего отражается сложной, многокамерной моделью, поскольку краска захватывается и выделяется многими жидкостями и тканями, которые между собой связаны односторонне или двусторонне.

Вот некоторые «пары»: общий кровоток - капиллярный кровоток печени: гепатоцит - кровь; гепатоцит - желчь; желчь - кишечник; кишечник - печень, куда повторно всасывается часть выделившейся краски; кровь - почки; почки - моча и т. д. Но реализовать такую модель чрезвычайно сложно, а экспериментально проверить математические гипотезы весьма затруднительно: чем больше камер в модели, тем в большем числе жидкостей и тканей надо проверять соответствие математического параметра физическому. В клинике это просто не выполнимо!

Поэтому мы остановились на двухкамерной модели, в которую входят главные составляющие поглотительно-выделительной функции - кровь с ее двусторонней связью с гепатоцитами (первая камера), и гепатоцит с его двусторонней связью с кровью и односторонней- с желчью (вторая камера). Не будем касаться математического аппарата, позволившего нам рассчитать на ЭВМ во многих вариантах скорости поглощения краски, ее обратного поступления в кровь и выделения в желчь. Детали в нашем рассказе можно опустить - главное, хотелось бы показать логику исследования.

Так вот, заметим, что двухкамерная модель поддавалась экспериментальной проверке. Работа шла таким чередом: сначала, как и прежде, получали экспериментальную кривую клиренса крови для той или иной краски, затем формулировали гипотезу и составляли для нее систему уравнений, решали их на ЭВМ и строили теоретическую кривую и, наконец, эту последнюю сопоставляли с экспериментальной. А поскольку машина выдавала много вариантов для каждого показателя, правильными считали те, на основе которых она чертила кривую, наиболее близкую к экспериментальной. Модель работала: на основании показателей, полученных исходя из кривой клиренса крови, ЭВМ вычерчивала и гепатограмму, то есть кривую накопления краски в печени.

Так мы впервые смогли раздельно оценить три главных показателя поглотительно-выделительной функции печени, п прежде всего не поддававшийся ранее расшифровке процесс возврата краски в кровь. У нас в руках оказался метод, позволивший в серии широких клинических наблюдений изучить, как в действительности протекают процессы, из которых складывается эта важнейшая функция.

Мы стали систематически наблюдать за ней у людей со здоровой и больной печенью. Казалось бы, у взрослых здоровых людей соответствующие показатели должны подчиняться закону нормального распределения (так называют закономерность распределения случайных событий в условиях бесконечно большого числа наблюдений). Графически распределение выглядит как симметричная кривая, но это было не так. По скорости поглощения и выделения все люди, как выяснилось, делятся на две большие группы: у одних печень работает быстро, у других медленно. Несколько выше мы уже упоминали о чем-то похожем - о быстрых и медленных метаболизаторах. Такое распределение было получено при исследовании биотрансформационных систем. Но, как видите, и в других своих проявлениях печень может вести себя как сангвиник и флегматик.

И вот что важно: какие бы вещества мы ни брали, показатели были сходными. Мы применяли краски как подвергающиеся биотрансформации в печеночной клетке (бромсульфалеин), так и выделяемые печенью в неизмененном виде (индоцианин зеленый), как экскретируемые с желчью (обе названные), так и возвращающиеся после связывания в печеночной клетке в кровь и выделяемые с мочой (например, метол). И далее. При болезнях печени ее поглотительно-выделительная функция или замедлена или ускорена - независимо от того, обусловлены нарушения дефектом в звене обмена веществ и связывания либо не имеют отношения к этому звену вообще. А это свидетельствует о том, что печень, орган химической защиты, работает как одно целое. Такую сопряженность нетрудно объяснить.

Гепатоцит - единая система, и ускорение или замедление в любом ее звене, очевидно, сказывается на работе всей цепи. Следовательно, по частным параметрам процессов поглощения и выделения можно судить о всех сторонах химической защиты, включая и фазы обмена и связывания чужеродных веществ. Те самые, что так недоступны для специального исследования. Что же, по-видимому, чтобы получить представление о том, с какой скоростью освобождается организм от ксенобиотиков, в изучении недоступных фаз особой необходимости и нет.

Поглощение и выделение оказались ускоренными и при многих хронических диффузных заболеваниях печени - в частности, при хроническом гепатите умеренной и низкой активности и компенсированных формах цирроза печени. Однако вскоре был обнаружен и антипод (в этом смысле) разгару вирусного гепатита - синдром Жильбера (юношеская желтуха).

Природа этого любопытного заболевания долгое время оставалась загадочной. При этом генетически обусловленном синдроме, где заблокировано связывание билирубина, мы нашли самое резкое, колоссальное замедление изучаемых процессов в печени. Молодые люди, больные юношеской желтухой, спят от минимальной дозы снотворного. У них тормозится поглощение и выделение как связываемых (бромсульфалеин, метанол), так и несвязанных (индоцианин зеленый) веществ. Вывод ясен - при явном блоке связывающей функции печени поглотительно-выделительная тоже замедлена. Лишнее доказательство того, что правильно говорить не о быстрых и медленных метаболизаторах, а о «быстрой» и «медленной» печени как органе химической защиты.

Замедление поглотительно-выделительной функции печени было найдено и у больных с нарушением образования или оттока желчи. Это болезненное состояние называют холестазом, при котором чаще всего отмечается зуд, желтуха, высокий уровень холестерина в крови.

Печень-«флетматик» обычно становится и жировым депо. Распад соединений идет в ней медленно, так же медленно утилизируются все поступающие вещества - вот и накапливается жир. Возникает заболевание - жировое поражение печени - непременный спутник страдающих диабетом, ожирением, злоупотребляющих алкоголем. Биотрансформация и выведение краски в этих случаях замедлены.