Nastajanje žolča

Jetra izločijo približno 500–600 ml žolča na dan. Žolč je izoosmotičen s plazmo in je sestavljen predvsem iz vode, elektrolitov, žolčnih soli, fosfolipidov (predvsem lecitina), holesterola, bilirubina in drugih endogenih ali eksogenih komponent, kot so beljakovine, ki uravnavajo delovanje prebavil, zdravila ali njihovi presnovki. Bilirubin je produkt razgradnje komponent hema med razgradnjo hemoglobina. Nastanek žolčnih soli, znanih tudi kot žolčne kisline, povzroči izločanje drugih sestavin žolča, zlasti natrija in vode. Funkcije žolčnih soli vključujejo izločanje potencialno strupenih snovi (npr. bilirubina, presnovkov zdravil), solubilizacijo maščob in vitaminov, topnih v maščobah, v črevesju za lažjo absorpcijo ter aktivacijo osmotskega čiščenja črevesja.

Sinteza in izločanje žolča zahtevata mehanizme aktivnega transporta, pa tudi procese, kot sta endocitoza in pasivna difuzija. Žolč nastaja v kanalikulih med sosednjimi hepatociti. Izločanje žolčnih kislin v kanalikulih je korak, ki omejuje hitrost nastajanja žolča. Izločanje in absorpcija se prav tako dogajata v žolčevodih.

V jetrih žolč iz intrahepatičnega zbirnega sistema vstopi v proksimalni ali skupni jetrni vod. Približno 50 % žolča, ki se izloči iz skupnega jetrnega voda zunaj obrokov, vstopi v žolčnik preko cističnega voda; preostalih 50 % gre neposredno v skupni žolčevod, ki nastane s sotočjem skupnega jetrnega in cističnega voda. Zunaj obrokov majhen del žolča prihaja neposredno iz jeter. Žolčnik absorbira do 90 % vode iz žolča, jo koncentrira in shrani.

Žolč teče iz žolčnika v skupni žolčevod. Splošni žolčevod se združi z žolčevodom trebušne slinavke in tvori Vaterjevo ampulo, ki se odpira v dvanajstnik. Preden se združi s žolčevodom trebušne slinavke, se premer skupnega žolčevoda zoži na < 0,6 cm. Oddijev sfinkter obdaja tako žolčevod trebušne slinavke kot skupni žolčevod; poleg tega ima vsak vod svoj sfinkter. Žolč običajno ne teče retrogradno v žolčevod trebušne slinavke. Ti sfinktri so zelo občutljivi na holecistokinin in druge črevesne hormone (npr. peptid, ki aktivira gastrin) ter na spremembe holinergičnega tonusa (npr. zaradi antiholinergikov).

Med standardnim obrokom se žolčnik začne krčiti, sfinktri žolčevoda pa se sprostijo pod vplivom izločenih črevesnih hormonov in holinergične stimulacije, kar spodbudi premik približno 75 % vsebine žolčnika v dvanajstnik. Nasprotno pa se med postom tonus sfinktra poveča, kar spodbudi polnjenje žolčnika. Žolčne soli se slabo absorbirajo s pasivno difuzijo v proksimalnem tankem črevesu; večina žolčnih kislin doseže distalni ileum, kjer se jih 90 % aktivno absorbira v portalno vensko strugo. Ko se žolčne kisline vrnejo v jetra, se učinkovito ekstrahirajo in hitro modificirajo (na primer, proste kisline se vežejo) ter izločijo nazaj v žolč. Žolčne soli krožijo po enterohepatičnem krogu 10–12-krat na dan.

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

Anatomija žolčnih vodov

Žolčne soli, konjugirani bilirubin, holesterol, fosfolipidi, beljakovine, elektroliti in voda se izločajo iz hepatocitov v žolčne kanalikule. Aparat za izločanje žolča vključuje transportne beljakovine membrane kanalikov, znotrajcelične organele incitoskeletne strukture. Tesne povezave med hepatociti ločujejo lumen kanalikulov od jetrnega krvnega obtoka.

Kanalikularna membrana vsebuje transportne beljakovine za žolčne kisline, bilirubin, katione in anione. Mikroresice povečajo njeno površino. Organele predstavljajo Golgijev aparat in lizosomi. Vezikule se uporabljajo za transport beljakovin (na primer IgA) iz sinusoidnega telesa v kanalikularno membrano in za dostavo transportnih beljakovin, sintetiziranih v celici za holesterol, fosfolipide in morebiti žolčne kisline, iz mikrosomov v kanalikularno membrano.

Citoplazma hepatocitov okoli tubulov vsebuje citoskeletne strukture: mikrotubule, mikrofilamente in vmesne filamente.

Mikrotubule nastanejo s polimerizacijo tubulina in tvorijo mrežo znotraj celice, zlasti v bližini bazolateralne membrane in Golgijevega aparata, ter sodelujejo pri vezikularnem transportu, ki ga posredujejo receptorji, izločanju lipidov in pod določenimi pogoji tudi žolčnih kislin. Kolhicin zavira nastajanje mikrotubulov.

Konstrukcija mikrofilamentov vključuje interakcijo polimeriziranih (F) in prostih (G) aktinov. Mikrofilamenti, koncentrirani okoli kanalikularne membrane, določajo kontraktilnost in gibljivost kanalov. Faloidin, ki pospešuje polimerizacijo aktina, in citokalazin B, ki jo oslabi, zavirata gibljivost kanalov in povzročata holestazo.

Vmesni filamenti so sestavljeni iz citokeratina in tvorijo mrežo med plazemskimi membranami, jedrom, znotrajceličnimi organeli in drugimi citoskeletnimi strukturami. Ruptura vmesnih filamentov povzroči motnje v znotrajceličnih transportnih procesih in obliteracijo lumna tubulov.

Voda in elektroliti vplivajo na sestavo tubularnega izločka tako, da prodirajo skozi tesne stike med hepatociti zaradi osmotskega gradienta med lumnom tubulov in Dissejevimi prostori (paracelularni tok). Celovitost tesnih stikov je odvisna od prisotnosti proteina ZO-1 z molekulsko maso 225 kDa na notranji površini plazemske membrane. Rupturo tesnih stikov spremlja vstop raztopljenih večjih molekul v tubule, kar vodi do izgube osmotskega gradienta in razvoja holestaze. Opazimo lahko regurgitacijo tubularnega žolča v sinusoide.

Žolčni kanalčki se izpraznijo v duktule, včasih imenovane holangiole ali Heringovi kanalčki. Duktuli se nahajajo predvsem v portalnih conah in se izpraznijo v interlobularne žolčne kanale, ki so prvi žolčni kanali, ki jih spremljajo veje jetrne arterije in portalne vene ter se nahajajo v portalnih triadah. Interlobularni kanali se združijo v septalne kanale, dokler se ne oblikujeta dva glavna jetrna kanala, ki izhajata iz desnega in levega režnja v predelu porta hepatis.

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

Izločanje žolča

Nastanek žolča poteka s sodelovanjem številnih energijsko odvisnih transportnih procesov. Njegovo izločanje je relativno neodvisno od perfuzijskega tlaka. Skupni pretok žolča pri ljudeh je približno 600 ml/dan. Hepatociti zagotavljajo izločanje dveh frakcij žolča: odvisno od žolčnih kislin ("225 ml/dan") in neodvisno od njih ("225 ml/dan"). Preostalih 150 ml/dan izločajo celice žolčevoda.

Izločanje žolčnih soli je najpomembnejši dejavnik pri nastanku žolča (frakcije, ki je odvisna od žolčnih kislin). Voda sledi osmotsko aktivnim žolčnim solim. Spremembe osmotske aktivnosti lahko uravnavajo vstop vode v žolč. Obstaja jasna povezava med izločanjem žolčnih soli in pretokom žolča.

Obstoj žolčne frakcije, neodvisne od žolčnih kislin, je dokazan z možnostjo tvorbe žolča, ki ne vsebuje žolčnih soli. Tako je nadaljnji pretok žolča možen kljub odsotnosti izločanja žolčnih soli; izločanje vode je posledica drugih osmotsko aktivnih topljencev, kot sta glutation in bikarbonati.

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

Celični mehanizmi izločanja žolča

Hepatocit je polarna sekretorna epitelijska celica z bazolateralno (sinusoidno in lateralno) in apikalno (tubularno) membrano.

Nastanek žolča vključuje zajemanje žolčnih kislin in drugih organskih in anorganskih ionov, njihov transport skozi bazolateralno (sinusoidno) membrano, citoplazmo in kanalikularno membrano. Ta proces spremlja osmotska filtracija vode, ki jo vsebujejo hepatociti in paracelularni prostor. Identifikacija in karakterizacija transportnih beljakovin sinusoidne in kanalikularne membrane sta kompleksni. Preučevanje sekretornega aparata kanalikul je še posebej težko, vendar je bila do zdaj razvita metoda za pridobivanje dvojnih hepatocitov v kratkoživi kulturi, ki se je v številnih študijah izkazala za zanesljivo. Kloniranje transportnih beljakovin nam omogoča, da posebej opredelimo funkcijo vsake od njih.

Proces nastajanja žolča je odvisen od prisotnosti določenih nosilnih beljakovin v bazolateralni in kanalikularni membrani. Gonilna sila izločanja je Na ⁺, K ⁺ -ATPaza bazolateralne membrane, ki zagotavlja kemijski gradient in potencialno razliko med hepatocitom in okoliškim prostorom. Na ⁺, K ⁺ -ATPaza izmenjuje tri znotrajcelične natrijeve ione za dva zunajcelična kalijeva iona, pri čemer vzdržuje koncentracijski gradient natrija (visoko zunaj, nizko znotraj) in kalija (nizko zunaj, visoko znotraj). Posledično ima vsebina celic negativen naboj (–35 mV) v primerjavi z zunajceličnim prostorom, kar olajša privzem pozitivno nabitih ionov in izločanje negativno nabitih ionov. Na ⁺, K ⁺ -ATPaze v kanalikularni membrani ni. Fluidnost membrane lahko vpliva na aktivnost encimov.

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

Zajem na površini sinusoidne membrane

Bazolateralna (sinusoidna) membrana ima več transportnih sistemov za privzem organskih anionov, ki imajo prekrivajoče se specifičnosti substratov. Transportne beljakovine so bile predhodno okarakterizirane s študijami na živalskih celicah. Nedavno kloniranje človeških transportnih beljakovin je omogočilo boljše razumevanje njihove funkcije. Transportna beljakovina za organske anione (OATP) je neodvisna od natrija in prenaša številne molekule, vključno z žolčnimi kislinami, bromsulfaleinom in verjetno bilirubinom. Domneva se, da tudi drugi transporterji prenašajo bilirubin v hepatocite. Žolčne kisline, konjugirane s tavrinom (ali glicinom), prenaša kotransportna beljakovina za natrij/žolčno kislino (NTCP).

^{Beljakovina, ki izmenjuje Na+} /H ⁺ in uravnava pH znotraj celice, sodeluje pri prenosu ionov čez bazolateralno membrano. To funkcijo opravlja tudi kotransportna beljakovina za Na ⁺ /HCO3– _.^Na površini bazolateralne membrane poteka tudi zajemanje sulfatov, neesterificiranih maščobnih kislin in organskih kationov.

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

Znotrajcelični transport

Transport žolčnih kislin v hepatocitu izvajajo citosolne beljakovine, med katerimi ima glavno vlogo 3a-hidroksisteroid dehidrogenaza. Manj pomembne so glutation-S-transferaza in beljakovine, ki vežejo maščobne kisline. Pri transportu žolčnih kislin sodelujeta endoplazemski retikulum in Golgijev aparat. Vezikularni transport se očitno aktivira le ob znatnem dotoku žolčnih kislin v celico (v koncentracijah, ki presegajo fiziološke).

Transport beljakovin in ligandov v tekoči fazi, kot sta IgA in lipoproteini nizke gostote, se doseže z vezikularno transcitozo. Čas prenosa iz bazolateralne v kanalikularno membrano je približno 10 minut. Ta mehanizem je odgovoren le za majhen del celotnega pretoka žolča in je odvisen od stanja mikrotubulov.

Tubularna sekrecija

Kanalikularna membrana je specializirano območje plazemske membrane hepatocitov, ki vsebuje transportne beljakovine (večinoma odvisne od ATP), odgovorne za transport molekul v žolč proti koncentracijskemu gradientu. Kanalikularna membrana vsebuje tudi encime, kot sta alkalna fosfataza in GGT. Glukuronide in glutation-S-konjugate (npr. bilirubin diglukuronid) prenaša kanalikularni multispecifični organski anionski transporter (cMOAT), žolčne kisline pa kanalikularni transporter žolčnih kislin (cBAT), katerega delovanje delno nadzira negativni znotrajcelični potencial. Pretok žolča, neodvisen od žolčnih kislin, je očitno določen s transportom glutationa in tudi s tubularno sekrecijo bikarbonata, morda s sodelovanjem ^{izmenjevalne beljakovineCl⁻} / _HCO3⁻.

Dva encima iz družine P-glikoproteinov igrata pomembno vlogo pri transportu snovi skozi kanalikularno membrano; oba encima sta odvisna od ATP. Protein za odpornost na več zdravil 1 (MDR1) prenaša organske katione in odstranjuje citostatična zdravila iz rakavih celic, kar povzroča njihovo odpornost na kemoterapijo (od tod tudi ime proteina). Endogeni substrat MDR1 ni znan. MDR3 prenaša fosfolipide in deluje kot flipaza za fosfatidilholin. Funkcija MDR3 in njegov pomen za izločanje fosfolipidov v žolč sta bila pojasnjena v poskusih na miših brez mdr2-P-glikoproteina (analog človeškega MDR3). V odsotnosti fosfolipidov v žolču žolčne kisline povzročajo poškodbe žolčnega epitelija, duktulitis in periduktularno fibrozo.

Voda in anorganski ioni (zlasti natrij) se izločajo v žolčne kapilare vzdolž osmotskega gradienta z difuzijo skozi negativno nabite polprepustne tesne stike.

Izločanje žolča uravnavajo številni hormoni in sekundarni prenašalci, vključno s cAMP in protein kinazo C. Povečane znotrajcelične koncentracije kalcija zavirajo izločanje žolča. Prehod žolča skozi kanalikule poteka zaradi mikrofilamentov, ki zagotavljajo gibljivost in krčenje kanalikulov.

Duktularno izločanje

Epitelijske celice distalnih kanalov proizvajajo izloček, bogat z bikarbonatom, ki spreminja sestavo kanalikularnega žolča (tako imenovani duktularni tok). Med izločanjem nastajajo cAMP in nekatere membranske transportne beljakovine, vključno z izmenjalno beljakovino Cl–/HCO3– ⁱⁿ transmembranskim regulatorjem prevodnosti pri_cistični^fibrozi, membranskim kanalom za Cl–, ^{ki ga uravnava} cAMP. Duktularno izločanje spodbuja sekretin.

Domneva se, da ursodeoksiholno kislino aktivno absorbirajo duktularne celice, jo izmenjujejo za bikarbonate, ponovno kroži v jetrih in se nato ponovno izloča v žolč ("holehepatični shunt"). To lahko pojasni holeretični učinek ursodeoksiholne kisline, ki ga spremlja visoko žolčno izločanje bikarbonatov pri eksperimentalni cirozi.

Tlak v žolčnih vodih, pri katerem pride do izločanja žolča, je običajno 15-25 cm H2O. Povečanje tlaka na 35 cm H2O povzroči zaviranje izločanja žolča in razvoj zlatenice. Izločanje bilirubina in žolčnih kislin se lahko popolnoma ustavi, žolč pa postane brezbarven (bel žolč) in spominja na sluzasto tekočino.

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