Gan thực hiện nhiều chức năng thiết yếu, và việc duy trì hoạt động ổn định của cơ quan này rất quan trọng cho sức khỏe tổng thể. Gan có vai trò quan trọng trong việc sản xuất mật, chuyển hóa thuốc và bilirubin, chuyển hóa vitamin, lọc máu, cũng như tăng cường khả năng miễn dịch để chống lại nhiễm trùng. Do đó, việc thực hiện các biện pháp bảo vệ sức khỏe gan là điều cần thiết.
1. Tổng hợp các chức năng thiết yếu của gan đối với cơ thể con người
Gan là cơ quan lớn nhất trong cơ thể, chiếm khoảng 2% trọng lượng tổng thể, tương đương khoảng 1,5 kg ở người trưởng thành. Gan thực hiện nhiều chức năng quan trọng, bao gồm: lọc và dự trữ máu, chuyển hóa carbohydrate, protein, lipid, hormone và các chất ngoại lai, sản xuất mật, dự trữ vitamin và sắt, cũng như tổng hợp các yếu tố đông máu. Cụ thể như sau:
Bài tiết mật
Một trong những chức năng quan trọng của gan là sản xuất mật, với lượng trung bình từ 600 đến 1000 mL mỗi ngày. Mật được tiết ra từ gan phục vụ cho các hoạt động tiêu hóa sau đây:
Muối mật và vai trò trong tiêu hóa chất béo
Hàng ngày, tế bào gan sản xuất khoảng 6 gam muối mật, với cholesterol là nguyên liệu chính, được tổng hợp từ thức ăn hoặc do gan tạo ra trong quá trình chuyển hóa lipid. Cholesterol được chuyển hóa thành acid cholic hoặc acid chenodeoxycholic, với tỷ lệ tương đương, sau đó phần lớn sẽ kết hợp với glycerin, một phần nhỏ kết hợp với taurine để tạo thành các acid mật glyco- và tauro-conjugated. Những muối này chủ yếu là muối natri, được bài tiết vào dịch mật và có hai chức năng chính trong tiêu hóa.
Dịch mật và quá trình đào thải chất thải chuyển hóa
Muối mật cũng giúp bài tiết cholesterol, với khoảng 1-2 gam cholesterol được thải ra qua dịch mật mỗi ngày. Mặc dù cholesterol không tan trong nước, nhưng dưới tác động của muối mật và lecithin, cholesterol có thể tạo thành các hạt micell trong dung dịch keo. Khi mật được cô đặc ở túi mật, muối mật và lecithin cũng được giữ lại cùng với cholesterol để giữ cho cholesterol ở dạng hòa tan. Một số bệnh lý có thể dẫn đến sự tích tụ cholesterol ở túi mật, hình thành sỏi mật. Lượng cholesterol trong dịch mật phụ thuộc vào chế độ ăn uống, do đó người tiêu thụ nhiều chất béo có nguy cơ cao hình thành sỏi mật.
Bài tiết bilirubin
Bilirubin là sản phẩm của quá trình phân hủy hồng cầu. Khi hồng cầu kết thúc vòng đời (sau khoảng 120 ngày), màng hồng cầu vỡ ra và giải phóng hemoglobin. Hemoglobin sau đó được hệ liên võng nội mô phân giải thành globin và heme. Nhân heme được oxy hóa thành biliverdin và nhanh chóng chuyển hóa thành bilirubin tự do (không liên kết). Bilirubin tự do sẽ kết hợp với albumin trong huyết tương và được vận chuyển trong máu. Khi vào gan, bilirubin không liên kết sẽ được hấp thu qua màng tế bào gan và khoảng 80% sẽ kết hợp với acid glucuronic để tạo thành bilirubin glucuronide. Các dạng bilirubin này sau đó được bài xuất ra khỏi tế bào gan vào ống mật và theo đường mật xuống ruột. Ở ruột, một nửa lượng bilirubin được chuyển hóa thành urobilinogen bởi vi khuẩn. Một phần của urobilinogen sẽ được tái hấp thu vào máu và phần còn lại sẽ được bài tiết qua đường tiêu hóa, trong khi chỉ khoảng 5% được bài tiết qua thận vào nước tiểu. Urobilinogen khi tiếp xúc với không khí sẽ oxy hóa thành urobilin, trong khi ở phân, nó chuyển hóa thành stercobilin.
2. Chức năng chuyển hóa của gan
Chuyển hóa carbohydrate
Gan thực hiện một số chức năng chính trong quá trình chuyển hóa carbohydrate, bao gồm:
- Dự trữ glycogen
- Chuyển đổi galactose và fructose thành glucose
- Tân tạo glucose (gluconeogenesis)
- Sản xuất các hợp chất từ những sản phẩm trung gian của quá trình chuyển hóa carbohydrate
Gan có vai trò quan trọng trong việc duy trì nồng độ glucose trong máu (đường huyết). Khả năng lưu trữ glycogen cho phép gan thu nhận lượng glucose thừa trong máu và chuyển đổi thành dạng dự trữ. Khi nồng độ đường máu giảm, gan sẽ chuyển hóa glycogen trở lại thành glucose để cung cấp cho các cơ quan, tránh tình trạng hạ đường huyết quá mức. Chức năng này được gọi là chức năng đệm glucose của gan. Ở những người có chức năng gan suy giảm, nồng độ glucose sau bữa ăn nhiều carbohydrate có thể tăng gấp 2-3 lần so với người có gan khỏe mạnh.
Quá trình tân tạo glucose (gluconeogenesis) tại gan rất quan trọng để duy trì nồng độ đường huyết bình thường, xảy ra khi nồng độ đường máu dưới ngưỡng bình thường. Một lượng lớn amino acid và glycerol từ triglycerid được chuyển hóa thành glucose nhằm giữ cho nồng độ glucose trong máu gần với mức bình thường nhất có thể.
Chuyển hóa chất béo
Mặc dù tất cả tế bào trong cơ thể đều có khả năng chuyển hóa chất béo, nhưng gan là nơi chủ yếu thực hiện quá trình này. Các chức năng chính của gan trong chuyển hóa chất béo bao gồm:
- Oxy hóa acid béo để cung cấp năng lượng cho các hoạt động chức năng của cơ thể
- Tổng hợp cholesterol, phospholipid, và lipoprotein
- Tổng hợp chất béo từ protein và carbohydrate
Để giải phóng năng lượng từ các chất béo trung tính, bước đầu tiên là phân tách chúng thành glycerol và các acid béo. Sau đó, acid béo sẽ được beta-oxy hóa thành các phân tử 2 carbon, tạo thành acetyl coenzyme A (acetyl-CoA). Chất này sẽ tham gia vào chu trình acid citric và được oxy hóa để giải phóng năng lượng. Quá trình beta-oxy hóa có thể diễn ra ở tất cả các tế bào, nhưng diễn ra nhanh nhất tại tế bào gan.
Khoảng 80% cholesterol tổng hợp ở gan được chuyển hóa thành muối mật và bài tiết vào dịch mật, phần còn lại tồn tại dưới dạng lipoprotein và được vận chuyển đến các mô trong cơ thể. Tương tự, phospholipid cũng được tổng hợp tại gan và chuyển đến các mô dưới dạng lipoprotein. Cả cholesterol và phospholipid đều được sử dụng để cấu thành màng tế bào, các cấu trúc nội bào, và các chất quan trọng cho chức năng tế bào.
Hầu hết chất béo tổng hợp trong cơ thể từ carbohydrate và protein đều xuất phát từ gan. Sau khi được tổng hợp, các chất béo này được vận chuyển dưới dạng lipoprotein đến các mô mỡ để lưu trữ.
Chuyển hóa protein
Quá trình chuyển hóa protein tại gan có vai trò thiết yếu, bao gồm:
- Khử amin của các amino acid
- Tổng hợp ure từ các gốc amoni để loại bỏ khỏi cơ thể
- Tổng hợp protein huyết tương
- Chuyển hóa trung gian các amino acid và tổng hợp các hợp chất khác từ amino acid
Quá trình khử amin của amino acid là điều kiện để chúng có thể được sử dụng để tạo năng lượng hoặc chuyển hóa thành carbohydrate hay chất béo. Mặc dù quá trình này có thể xảy ra ở các mô khác như thận, nhưng sự khử amin tại gan đóng vai trò quan trọng hơn.
Quá trình tổng hợp ure giúp gan loại bỏ các gốc amoni ra khỏi cơ thể. Phần lớn gốc amoni được tạo ra từ quá trình khử amin, trong khi một lượng nhỏ khác được sinh ra trong ống tiêu hóa do vi khuẩn và sau đó được hấp thu vào máu. Nếu gan không tổng hợp ure, nồng độ amoni trong máu sẽ tăng nhanh và có thể dẫn đến tình trạng hôn mê gan hoặc thậm chí tử vong. Thực tế, ngay cả khi lượng máu đến gan giảm mạnh (chẳng hạn như khi xuất hiện shunt giữa tĩnh mạch cửa và tĩnh mạch chủ), điều này cũng có thể gây tăng amoni trong máu, dẫn đến nhiễm độc nặng.
Gan tổng hợp khoảng 90% protein huyết tương, ngoại trừ gama globulin. Gan có khả năng sản xuất từ 15 đến 50 gram protein mỗi ngày. Do đó, ngay cả khi một nửa lượng protein huyết tương bị mất, vẫn có khả năng phục hồi trong 1-2 tuần.
Một điều thú vị là tình trạng giảm protein huyết tương kích thích quá trình phân bào của tế bào gan, dẫn đến tăng kích thước gan. Hiệu ứng này đi kèm với tăng sản xuất protein huyết tương cho đến khi nồng độ protein huyết tương trở về mức bình thường. Trong các bệnh lý gan mãn tính (như xơ gan), protein huyết tương như albumin có thể giảm rất thấp, gây ra tình trạng phù toàn thân và cổ chướng.
3. Các chức năng chuyển hóa khác của gan
Dự trữ vitamin
Gan có khả năng tích trữ vitamin và được coi là nguồn cung cấp vitamin tốt nhất trong điều trị bệnh nhân. Trong số các vitamin, gan lưu trữ vitamin A với chất lượng cao nhất, bên cạnh đó là lượng lớn vitamin D và B12. Cơ thể có thể nhận đủ vitamin A từ gan để ngăn ngừa tình trạng thiếu hụt trong khoảng 10 tháng. Vitamin D trong gan có thể dự trữ từ 3 đến 4 tháng, trong khi B12 có thể đủ cho cơ thể sử dụng trong ít nhất một năm, thậm chí lên đến vài năm.
Dự trữ sắt dưới dạng ferritin
Sắt trong cơ thể chủ yếu tồn tại dưới dạng kết hợp trong hemoglobin, nhưng phần lớn được lưu trữ ở gan dưới dạng ferritin. Các tế bào gan chứa protein gọi là apoferritin, có khả năng liên kết và phản ứng với sắt. Khi lượng sắt trong cơ thể vượt mức nhất định, nó sẽ kết hợp với apoferritin để tạo thành ferritin, dự trữ trong tế bào gan. Khi nồng độ sắt trong tuần hoàn thấp, ferritin sẽ giải phóng sắt vào máu. Do đó, hệ thống apoferritin-ferritin của gan hoạt động như một bộ đệm sắt cho máu, đồng thời là nơi lưu trữ sắt của cơ thể.
Sản xuất các yếu tố tham gia vào quá trình đông máu
Gan sản xuất nhiều chất tham gia vào quá trình đông máu, bao gồm fibrinogen, prothrombin, globulin tăng cường, yếu tố VII và một số yếu tố quan trọng khác. Vitamin K là chất cần thiết cho quá trình chuyển hóa tại gan để tổng hợp các yếu tố này, đặc biệt là prothrombin và yếu tố VII, IX, X. Thiếu vitamin K sẽ dẫn đến nồng độ của các chất này giảm đáng kể, cản trở quá trình hình thành cục máu đông.
Đào thải thuốc, hormone và các chất khác
Gan có khả năng thải độc hoặc bài tiết nhiều loại thuốc qua đường mật, bao gồm sulfonamide, penicillin, ampicillin và erythromycin. Bên cạnh đó, một số hormone cũng được chuyển hóa hoặc bài tiết bởi gan, như thyroxin và các hormone steroid như estrogen, cortisol và aldosteron. Tổn thương gan có thể dẫn đến tình trạng tích tụ quá mức của một hoặc nhiều hormone này, gây ra các biểu hiện của cường chức năng hormone.
4. Các chức năng khác của gan
Gan là nơi dự trữ máu
Gan có khả năng giãn nở, cho phép chứa một lượng lớn máu trong các mạch máu của mình. Lượng máu bình thường trong gan khoảng 450ml, phân bố trong các tĩnh mạch gan và các xoang gan, chiếm khoảng 10% thể tích tuần hoàn của cơ thể. Khi áp lực máu ở nhĩ trái tăng lên, dẫn đến áp lực trong gan cũng tăng, khiến gan có thể giãn nở và chứa thêm từ 0,5 đến 1 lít máu. Tình trạng này thường xảy ra ở bệnh nhân suy tim với ứ trệ tuần hoàn ngoại biên. Do đó, về chức năng, gan có thể đóng vai trò là nơi chứa máu trong các tình huống quá tải thể tích tuần hoàn và cũng có khả năng cung cấp máu bổ sung khi thể tích tuần hoàn giảm.
Hệ thống đại thực bào gan giúp làm sạch dòng máu
Dòng máu đi qua mao mạch ruột mang theo một số lượng lớn vi khuẩn từ ruột. Thực tế, mẫu máu lấy từ tĩnh mạch cửa trước khi vào gan hầu như luôn có vi khuẩn trong nuôi cấy, trong khi máu lấy từ tuần hoàn hệ thống rất hiếm khi có vi khuẩn. Điều này có thể được giải thích bởi sự hiện diện của tế bào Kupffer, một loại đại thực bào nằm trong xoang tĩnh mạch gan, có khả năng làm sạch máu khi dòng máu này đi qua các xoang gan. Khi vi khuẩn tiếp xúc với tế bào Kupffer, trong khoảng thời gian dưới 0,01 giây, vi khuẩn sẽ bị đại thực bào này tiêu hóa. Chỉ có dưới 1% vi khuẩn từ đường ruột đi qua tĩnh mạch cửa thoát khỏi gan để vào tuần hoàn hệ thống.
