Образуване на жлъчка

Черният дроб отделя приблизително 500–600 мл жлъчка на ден. Жлъчката е изоосмотична спрямо плазмата и се състои предимно от вода, електролити, жлъчни соли, фосфолипиди (предимно лецитин), холестерол, билирубин и други ендогенни или екзогенни компоненти, като протеини, които регулират стомашно-чревната функция, лекарства или техните метаболити. Билирубинът е продукт на разграждане на хемовите компоненти по време на разграждането на хемоглобина. Образуването на жлъчни соли, известни също като жлъчни киселини, причинява секрецията на други съставки на жлъчката, по-специално натрий и вода. Функциите на жлъчните соли включват екскрецията на потенциално токсични вещества (напр. билирубин, лекарствени метаболити), разтварянето на мазнини и мастноразтворими витамини в червата, за да се улесни тяхното усвояване, и активирането на осмотичното прочистване на червата.

Синтезът и секрецията на жлъчка изискват механизми на активен транспорт, както и процеси като ендоцитоза и пасивна дифузия. Жлъчката се образува в каналикулите между съседни хепатоцити. Секрецията на жлъчни киселини в каналикулите е стъпката, ограничаваща скоростта на образуване на жлъчка. Секрецията и абсорбцията също се случват в жлъчните пътища.

В черния дроб жлъчната течност от интрахепаталната събирателна система навлиза в проксималния, или общ, чернодробен канал. Приблизително 50% от жлъчната течност, отделена извън хранене от общия чернодробен канал, навлиза в жлъчния мехур през кистозния канал; останалите 50% отиват директно в общия жлъчен канал, образуван от сливането на общия чернодробен и кистозния канал. Извън храненето, малка част от жлъчната течност идва директно от черния дроб. Жлъчният мехур абсорбира до 90% от водата от жлъчната течност, като я концентрира и съхранява.

Жлъчката тече от жлъчния мехур в общия жлъчен канал. Общият жлъчен канал се свързва с панкреатичния канал, за да образува ампулата на Ватер, която се отваря в дванадесетопръстника. Преди да се присъедини към панкреатичния канал, общият жлъчен канал се стеснява в диаметър до < 0,6 см. Сфинктерът на Оди обгражда както панкреатичния, така и общия жлъчен канал; освен това всеки канал има свой собствен сфинктер. Жлъчката обикновено не тече ретроградно в панкреатичния канал. Тези сфинктери са силно чувствителни към холецистокинин и други чревни хормони (напр. гастрин-активиращ пептид) и към промени в холинергичния тонус (напр. поради антихолинергични средства).

По време на стандартно хранене жлъчният мехур започва да се свива и сфинктерите на жлъчните пътища се отпускат под влияние на секретираните чревни хормони и холинергична стимулация, което насърчава движението на приблизително 75% от съдържанието на жлъчния мехур в дванадесетопръстника. Обратно, по време на гладуване тонусът на сфинктера се повишава, което насърчава пълненето на жлъчния мехур. Жлъчните соли се абсорбират слабо чрез пасивна дифузия в проксималния тънко черво; повечето жлъчни киселини достигат до дисталния илеум, където 90% се абсорбират активно в порталното венозно русло. Веднъж върнати в черния дроб, жлъчните киселини се екстрахират ефективно и бързо се модифицират (например, свободните киселини се свързват) и се секретират обратно в жлъчката. Жлъчните соли циркулират през ентерохепаталния кръг 10-12 пъти на ден.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]

Анатомия на жлъчните пътища

Жлъчни соли, конюгиран билирубин, холестерол, фосфолипиди, протеини, електролити и вода се секретират от хепатоцитите в жлъчните каналикули. Апаратът за жлъчна секреция включва транспортни протеини на каналикуларната мембрана, вътреклетъчни органели ицитоскелетни структури. Плътни връзки между хепатоцитите разделят лумена на каналикулите от чернодробната кръвоносна система.

Каналикуларната мембрана съдържа транспортни протеини за жлъчни киселини, билирубин, катиони и аниони. Микровилите увеличават площта ѝ. Органелите са представени от апарата на Голджи и лизозомите. Везикулите се използват за транспортиране на протеини (например IgA) от синусоидалната до каналикуларната мембрана и за доставяне на транспортни протеини, синтезирани в клетката, за холестерол, фосфолипиди и евентуално жлъчни киселини от микрозомите до каналикуларната мембрана.

Цитоплазмата на хепатоцитите около тубулите съдържа цитоскелетни структури: микротубули, микрофиламенти и междинни филаменти.

Микротубулите се образуват чрез полимеризация на тубулина и образуват мрежа вътре в клетката, особено близо до базолатералната мембрана и апарата на Голджи, участвайки в рецепторно-медиирания везикуларен транспорт, секрецията на липиди и при определени условия, жлъчни киселини. Образуването на микротубули се инхибира от колхицин.

Конструкцията на микрофиламентите включва взаимодействие на полимеризирани (F) и свободни (G) актини. Микрофиламентите, концентрирани около каналикуларната мембрана, определят контрактилитета и подвижността на каналите. Фалоидинът, който усилва полимеризацията на актина, и цитохалазин B, който я отслабва, инхибират подвижността на канала и причиняват холестаза.

Междинните филаменти са съставени от цитокератин и образуват мрежа между плазмените мембрани, ядрото, вътреклетъчните органели и други цитоскелетни структури. Разкъсването на междинните филаменти води до нарушаване на вътреклетъчните транспортни процеси и запушване на лумена на тубулите.

Водата и електролитите влияят върху състава на тубулния секрет, като проникват през плътните връзки между хепатоцитите, поради осмотичния градиент между лумена на тубулите и пространствата на Дисе (парацелуларен поток). Целостта на плътните връзки зависи от наличието на ZO-1 протеин с молекулно тегло 225 kDa върху вътрешната повърхност на плазмената мембрана. Разкъсването на плътните връзки е съпроводено с навлизане на разтворени по-големи молекули в тубулите, което води до загуба на осмотичния градиент и развитие на холестаза. Може да се наблюдава регургитация на тубулната жлъчка в синусоидите.

Жлъчните каналчета се изпразват в каналчета, понякога наричани холангиоли или Херингови каналчета. Канчетата са разположени главно в порталните зони и се изпразват в интерлобуларните жлъчни пътища, които са първите от жлъчните пътища, придружени от клонове на чернодробната артерия и порталната вена и се намират в порталните триади. Интерлобуларните каналчета се сливат, за да образуват септални каналчета, докато се образуват два основни чернодробни каналчета, излизащи от десния и левия лоб в областта на портата хепатис.

[ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ], [ 16 ]

Секреция на жлъчка

Образуването на жлъчката протича с участието на редица енергозависими транспортни процеси. Секрецията ѝ е относително независима от перфузионното налягане. Общият поток на жлъчката при хората е приблизително 600 мл/ден. Хепатоцитите осигуряват секрецията на две фракции жлъчка: зависима от жлъчните киселини („225 мл/ден“) и независима от тях („225 мл/ден“). Останалите 150 мл/ден се секретират от клетките на жлъчните пътища.

Секрецията на жлъчни соли е най-важният фактор за образуването на жлъчка (фракцията, зависима от жлъчните киселини). Водата следва осмотично активните жлъчни соли. Промените в осмотичната активност могат да регулират навлизането на вода в жлъчката. Съществува ясна корелация между секрецията на жлъчни соли и потока на жлъчката.

Съществуването на жлъчна фракция, независима от жлъчните киселини, се демонстрира от възможността за производство на жлъчка, която не съдържа жлъчни соли. По този начин е възможно продължаване на жлъчния поток въпреки липсата на екскреция на жлъчни соли; секрецията на вода се дължи на други осмотично активни разтворени вещества, като глутатион и бикарбонати.

[ 17 ], [ 18 ], [ 19 ], [ 20 ], [ 21 ], [ 22 ], [ 23 ], [ 24 ], [ 25 ]

Клетъчни механизми на жлъчната секреция

Хепатоцитът е полярна секреторна епителна клетка с базолатерална (синусоидална и латерална) и апикална (тубуларна) мембрана.

Образуването на жлъчка включва улавянето на жлъчни киселини и други органични и неорганични йони, техния транспорт през базолатералната (синусоидална) мембрана, цитоплазмата и каналикуларната мембрана. Този процес е съпроводен с осмотична филтрация на водата, съдържаща се в хепатоцитите и парацелуларното пространство. Идентифицирането и характеризирането на транспортните протеини на синусоидалната и каналикуларната мембрана са сложни. Изучаването на секреторния апарат на каналикулите е особено трудно, но към настоящия момент е разработен метод за получаване на двойни хепатоцити в краткоживееща култура, чиято надеждност е доказана в много изследвания. Клонирането на транспортни протеини ни позволява да характеризираме функцията на всеки от тях поотделно.

Процесът на образуване на жлъчка зависи от наличието на определени протеини-транспортери в базолатералната и каналикуларната мембрана. Движещата сила за секрецията е Na ⁺, K ⁺ -АТФазата на базолатералната мембрана, осигуряваща химичен градиент и потенциална разлика между хепатоцита и околното пространство. Na ⁺, K ⁺ -АТФазата обменя три вътреклетъчни натриеви йона за два извънклетъчни калиеви йона, поддържайки концентрационен градиент на натрий (висок отвън, нисък отвътре) и калий (нисък отвън, висок отвътре). В резултат на това клетъчното съдържимо има отрицателен заряд (–35 mV) в сравнение с извънклетъчното пространство, което улеснява усвояването на положително заредени йони и екскрецията на отрицателно заредени йони. Na ⁺, K ⁺ -АТФазата не се открива в каналикуларната мембрана. Флуидността на мембраната може да повлияе на ензимната активност.

[ 26 ], [ 27 ], [ 28 ], [ 29 ], [ 30 ], [ 31 ], [ 32 ], [ 33 ]

Улавяне върху повърхността на синусоидалната мембрана

Базолатералната (синусоидална) мембрана има множество транспортни системи за усвояване на органични аниони, които имат припокриващи се субстратни специфичности. Транспортните протеини са били характеризирани преди това от изследвания върху животински клетки. Неотдавнашното клониране на човешки транспортни протеини осигури по-добро разбиране на тяхната функция. Транспортиращият органични аниони протеин (OATP) е натрий-независим и транспортира редица молекули, включително жлъчни киселини, бромсулфалеин и вероятно билирубин. Смята се, че и други транспортери транспортират билирубин в хепатоцитите. Жлъчните киселини, конюгирани с таурин (или глицин), се транспортират от котранспортиращ протеин на натрий/жлъчна киселина (NTCP).

^{Протеинът, който обменя Na+} /H ⁺ и регулира pH вътре в клетката, участва в преноса на йони през базолатералната мембрана. Тази функция се изпълнява и от котранспортния протеин за Na ⁺ /HCO3– _.^{Улавянето} на сулфати, неестерифицирани мастни киселини и органични катиони също се осъществява на повърхността на базолатералната мембрана.

[ 34 ], [ 35 ], [ 36 ], [ 37 ], [ 38 ], [ 39 ], [ 40 ]

Вътреклетъчен транспорт

Транспортът на жлъчни киселини в хепатоцитите се осъществява от цитозолни протеини, сред които основната роля принадлежи на 3α-хидроксистероид дехидрогеназата. По-малко значение имат глутатион-S-трансферазата и протеините, които свързват мастни киселини. Ендоплазменият ретикулум и апаратът на Голджи участват в транспорта на жлъчни киселини. Везикуларният транспорт очевидно се активира само при значителен приток на жлъчни киселини в клетката (в концентрации, надвишаващи физиологичните).

Транспортът на флуидно-фазови протеини и лиганди, като IgA и липопротеини с ниска плътност, се осъществява чрез везикуларна трансцитоза. Времето за трансфер от базолатералната към каналикуларната мембрана е около 10 минути. Този механизъм е отговорен само за малка част от общия жлъчен поток и зависи от състоянието на микротубулите.

Тубулна секреция

Каналикуларната мембрана е специализиран регион на плазмената мембрана на хепатоцитите, съдържащ транспортни протеини (предимно АТФ-зависими), отговорни за транспорта на молекули в жлъчката срещу концентрационния градиент. Каналикуларната мембрана съдържа също ензими като алкална фосфатаза и GGT. Глюкуронидите и глутатион-S-конюгатите (напр. билирубин диглюкуронид) се транспортират от каналикуларния мултиспецифичен транспортер на органични аниони (cMOAT), а жлъчните киселини се транспортират от каналикуларния транспортер на жлъчни киселини (cBAT), чиято функция се контролира частично от отрицателния вътреклетъчен потенциал. Жлъчният поток, независимо от жлъчните киселини, очевидно се определя от глутатионовия транспорт, а също и от тубулната секреция на бикарбонат, вероятно с участието на Cl⁻ ^/ HCO3⁻ _{обменен}^{протеин}.

Два ензима от семейството на P-гликопротеините играят важна роля в транспорта на вещества през каналикуларната мембрана; и двата ензима са АТФ-зависими. Протеинът 1 за множествена лекарствена резистентност (MDR1) транспортира органични катиони и също така премахва цитостатични лекарства от раковите клетки, причинявайки тяхната резистентност към химиотерапия (оттук и името на протеина). Ендогенният субстрат на MDR1 е неизвестен. MDR3 транспортира фосфолипиди и действа като флипаза за фосфатидилхолин. Функцията на MDR3 и неговото значение за секрецията на фосфолипиди в жлъчката бяха изяснени в експерименти върху мишки без mdr2-P-гликопротеин (аналог на човешкия MDR3). При липса на фосфолипиди в жлъчката, жлъчните киселини причиняват увреждане на билиарния епител, дуктулит и перидуктуларна фиброза.

Водата и неорганичните йони (особено натрият) се екскретират в жлъчните капиляри по осмотичен градиент чрез дифузия през отрицателно заредени полупропускливи плътни връзки.

Жлъчната секреция се регулира от много хормони и вторични посредници, включително цАМФ и протеин киназа С. Повишените вътреклетъчни концентрации на калций инхибират жлъчната секреция. Преминаването на жлъчката през каналикулите се осъществява благодарение на микрофиламентите, които осигуряват подвижността и контракциите на каналикулите.

Дуктулна секреция

Епителните клетки на дисталните каналчета произвеждат богат на бикарбонат секрет, който променя състава на каналикуларната жлъчка (т.нар. дуктуларен поток). По време на секрецията се произвеждат цАМФ и някои мембранни транспортни протеини, включително протеинът за обмен на Cl–/HCO3 ^и регулаторът на трансмембранната проводимост _{при кистозна}^{фиброза}, мембранен канал за Cl–, ^{регулиран} от цАМФ. Дуктулната секреция се стимулира от секретин.

Предполага се, че урсодеоксихоловата киселина се абсорбира активно от дуктулните клетки, обменя се с бикарбонати, рециркулира в черния дроб и впоследствие се екскретира отново в жлъчката („холехепатален шънт“). Това може да обясни холеретичния ефект на урсодеоксихоловата киселина, съпроводен с висока билиарна секреция на бикарбонати при експериментална цироза.

Налягането в жлъчните пътища, при което се получава жлъчна секреция, обикновено е 15-25 cm H2O. Повишаването на налягането до 35 cm H2O води до потискане на жлъчната секреция и развитие на жълтеница. Секрецията на билирубин и жлъчни киселини може напълно да спре, а жлъчката става безцветна (бяла жлъчка) и наподобява слузеста течност.

[ 41 ], [ 42 ], [ 43 ], [ 44 ], [ 45 ], [ 46 ], [ 47 ]