Stvaranje žuči

Jetra luči otprilike 500–600 ml žuči dnevno. Žuč je izoosmotska u odnosu na plazmu i sastoji se prvenstveno od vode, elektrolita, žučnih soli, fosfolipida (prvenstveno lecitina), kolesterola, bilirubina i drugih endogenih ili egzogenih komponenti poput proteina koji reguliraju gastrointestinalnu funkciju, lijekova ili njihovih metabolita. Bilirubin je produkt razgradnje hemskih komponenti tijekom razgradnje hemoglobina. Stvaranje žučnih soli, poznatih i kao žučne kiseline, uzrokuje izlučivanje drugih sastojaka žuči, posebno natrija i vode. Funkcije žučnih soli uključuju izlučivanje potencijalno toksičnih tvari (npr. bilirubina, metabolita lijekova), solubilizaciju masti i vitamina topivih u mastima u crijevima radi olakšavanja njihove apsorpcije te aktivaciju osmotskog čišćenja crijeva.

Sinteza i izlučivanje žuči zahtijevaju mehanizme aktivnog transporta, kao i procese poput endocitoze i pasivne difuzije. Žuč se stvara u kanalićima između susjednih hepatocita. Izlučivanje žučnih kiselina u kanalićima je korak koji ograničava brzinu stvaranja žuči. Izlučivanje i apsorpcija također se odvijaju u žučnim kanalima.

U jetri, žuč iz intrahepatičnog sabirnog sustava ulazi u proksimalni ili zajednički jetreni kanal. Otprilike 50% žuči koja se izlučuje izvan obroka iz zajedničkog jetrenog kanala ulazi u žučni mjehur putem cističnog kanala; preostalih 50% ide izravno u zajednički žučni kanal, koji nastaje spajanjem zajedničkog jetrenog i cističnog kanala. Izvan obroka, mali dio žuči dolazi izravno iz jetre. Žučni mjehur apsorbira do 90% vode iz žuči, koncentrirajući je i pohranjujući.

Žuč teče iz žučnog mjehura u glavni žučni vod. Glavni žučni vod spaja se s gušteračnim vodom i tvori Vaterovu ampulu, koja se otvara u dvanaesnik. Prije spajanja s gušteračnim vodom, glavni žučni vod sužava se u promjeru na < 0,6 cm. Oddijev sfinkter okružuje i gušteračni i glavni žučni vod; osim toga, svaki vod ima svoj sfinkter. Žuč normalno ne teče retrogradno u gušteračni vod. Ovi sfinkteri su vrlo osjetljivi na kolecistokinin i druge crijevne hormone (npr. peptid koji aktivira gastrin) te na promjene kolinergičkog tonusa (npr. zbog antikolinergičkih sredstava).

Tijekom standardnog obroka, žučni mjehur se počinje kontrahirati, a sfinkteri žučnih kanala se opuštaju pod utjecajem izlučenih crijevnih hormona i kolinergičke stimulacije, što potiče kretanje otprilike 75% sadržaja žučnog mjehura u dvanaesnik. Suprotno tome, tijekom posta, tonus sfinktera se povećava, što potiče punjenje žučnog mjehura. Žučne soli se slabo apsorbiraju pasivnom difuzijom u proksimalnom tankom crijevu; većina žučnih kiselina dospijeva do distalnog ileuma, gdje se 90% aktivno apsorbira u portalni venski kanal. Nakon što se vrate u jetru, žučne kiseline se učinkovito ekstrahiraju i brzo modificiraju (na primjer, slobodne kiseline se vežu) i izlučuju natrag u žuč. Žučne soli cirkuliraju kroz enterohepatički krug 10-12 puta dnevno.

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

Anatomija žučnih kanala

Žučne soli, konjugirani bilirubin, kolesterol, fosfolipidi, proteini, elektroliti i voda izlučuju se iz hepatocita u žučne kanalikule. Aparat za izlučivanje žuči uključuje transportne proteine kanalikularne membrane, unutarstanične organele icitoskeletne strukture. Čvrsti spojevi između hepatocita odvajaju lumen kanalića od hepatičkog cirkulacijskog sustava.

Kanalikularna membrana sadrži transportne proteine za žučne kiseline, bilirubin, katione i anione. Mikroresice povećavaju njezinu površinu. Organele su predstavljene Golgijevim aparatom i lizosomima. Vezikule se koriste za transport proteina (na primjer, IgA) iz sinusoidnog dijela u kanalikularnu membranu te za dostavu transportnih proteina sintetiziranih u stanici za kolesterol, fosfolipide i, moguće, žučne kiseline iz mikrosoma u kanalikularnu membranu.

Citoplazma hepatocita oko tubula sadrži citoskeletne strukture: mikrotubule, mikrofilamente i intermedijarne filamente.

Mikrotubule nastaju polimerizacijom tubulina i tvore mrežu unutar stanice, posebno u blizini bazolateralne membrane i Golgijevog aparata, sudjelujući u vezikularnom transportu posredovanom receptorima, lučenju lipida i, pod određenim uvjetima, žučnih kiselina. Kolhicin inhibira stvaranje mikrotubula.

Izgradnja mikrofilamenata uključuje interakciju polimeriziranih (F) i slobodnih (G) aktina. Mikrofilamenti, koncentrirani oko kanalikularne membrane, određuju kontraktilnost i pokretljivost kanala. Faloidin, koji pojačava polimerizaciju aktina, i citokalazin B, koji je slabi, inhibiraju pokretljivost kanala i uzrokuju kolestazu.

Intermedijarni filamenti sastoje se od citokeratina i tvore mrežu između plazma membrana, jezgre, unutarstaničnih organela i drugih citoskeletnih struktura. Ruptura intermedijarnih filamenata dovodi do poremećaja unutarstaničnih transportnih procesa i obliteracije lumena tubula.

Voda i elektroliti utječu na sastav tubularnog sekreta prodiranjem kroz čvrste spojeve između hepatocita zbog osmotskog gradijenta između lumena tubula i Disseovih prostora (paracelularni protok). Integritet čvrstih spojeva ovisi o prisutnosti proteina ZO-1 molekularne težine 225 kDa na unutarnjoj površini plazma membrane. Ruptura čvrstih spojeva popraćena je ulaskom otopljenih većih molekula u tubule, što dovodi do gubitka osmotskog gradijenta i razvoja kolestaze. Može se uočiti regurgitacija tubularne žuči u sinusoide.

Žučni kanalići se prazne u duktule, ponekad nazvane kolangiole ili Heringovi kanalići. Duktuli se nalaze uglavnom u portalnim zonama i prazne se u interlobularne žučne kanale, koji su prvi žučni kanali popraćeni granama jetrene arterije i portalne vene, a nalaze se u portalnim trijadama. Interlobularni kanali se spajaju i tvore septalne kanale sve dok se ne formiraju dva glavna jetrena kanala, koji izlaze iz desnog i lijevog režnja u području porta hepatis.

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

Izlučivanje žuči

Stvaranje žuči događa se sudjelovanjem niza energetski ovisnih transportnih procesa. Njezino lučenje je relativno neovisno o perfuzijskom tlaku. Ukupni protok žuči kod ljudi iznosi približno 600 ml/dan. Hepatociti osiguravaju lučenje dviju frakcija žuči: ovisnu o žučnim kiselinama ("225 ml/dan") i neovisnu o njima ("225 ml/dan"). Preostalih 150 ml/dan izlučuju stanice žučnih vodova.

Izlučivanje žučnih soli najvažniji je čimbenik u stvaranju žuči (udjela ovisnog o žučnim kiselinama). Voda slijedi osmotski aktivne žučne soli. Promjene u osmotskoj aktivnosti mogu regulirati ulazak vode u žuč. Postoji jasna korelacija između izlučivanja žučnih soli i protoka žuči.

Postojanje žučne frakcije neovisne o žučnim kiselinama dokazuje se mogućnošću proizvodnje žuči koja ne sadrži žučne soli. Dakle, nastavak protoka žuči moguć je unatoč odsutnosti izlučivanja žučnih soli; izlučivanje vode posljedica je drugih osmotski aktivnih otopljenih tvari poput glutationa i bikarbonata.

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

Stanični mehanizmi lučenja žuči

Hepatocit je polarna sekretorna epitelna stanica s bazolateralnim (sinusoidnim i lateralnim) i apikalnim (tubularnim) membranama.

Stvaranje žuči uključuje hvatanje žučnih kiselina i drugih organskih i anorganskih iona, njihov transport kroz bazolateralnu (sinusoidnu) membranu, citoplazmu i kanalikularnu membranu. Ovaj proces prati osmotska filtracija vode koja se nalazi u hepatocitu i paracelularnom prostoru. Identifikacija i karakterizacija transportnih proteina sinusoidne i kanalikularne membrane su složene. Proučavanje sekretornog aparata kanalića je posebno teško, ali do sada je razvijena metoda za dobivanje dvostrukih hepatocita u kratkoživućoj kulturi i dokazano pouzdana u mnogim studijama. Kloniranje transportnih proteina omogućuje nam da karakteriziramo funkciju svakog od njih zasebno.

Proces stvaranja žuči ovisi o prisutnosti određenih proteina nosača u bazolateralnim i kanalikularnim membranama. Pokretačka snaga sekrecije je Na ⁺, K ⁺ -ATPaza bazolateralne membrane, koja osigurava kemijski gradijent i razliku potencijala između hepatocita i okolnog prostora. Na ⁺, K ⁺ -ATPaza zamjenjuje tri unutarstanična natrijeva iona za dva izvanstanična kalijeva iona, održavajući gradijent koncentracije natrija (visoko izvana, nisko iznutra) i kalija (nisko izvana, visoko iznutra). Kao rezultat toga, sadržaj stanice ima negativan naboj (–35 mV) u usporedbi s izvanstaničnim prostorom, što olakšava unos pozitivno nabijenih iona i izlučivanje negativno nabijenih iona. Na ⁺, K ⁺ -ATPaza se ne nalazi u kanalikularnoj membrani. Fluidnost membrane može utjecati na aktivnost enzima.

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

Hvatanje na površini sinusoidne membrane

Bazolateralna (sinusoidna) membrana ima više transportnih sustava za unos organskih aniona, koji imaju preklapajuće specifičnosti supstrata. Transportni proteini su prethodno karakterizirani studijama na životinjskim stanicama. Nedavno kloniranje ljudskih transportnih proteina omogućilo je bolje razumijevanje njihove funkcije. Organski anionski transportni protein (OATP) je neovisan o natriju i transportira niz molekula, uključujući žučne kiseline, bromsulfalein i vjerojatno bilirubin. Smatra se da i drugi transporteri prenose bilirubin u hepatocite. Žučne kiseline konjugirane s taurinom (ili glicinom) transportiraju se pomoću natrijevog/žučnog kiselinskog kotransportnog proteina (NTCP).

^{Protein koji izmjenjuje Na+} /H ⁺ i regulira pH unutar stanice sudjeluje u prijenosu iona preko bazolateralne membrane. Ovu funkciju obavlja i kotransportni protein za Na ⁺ /HCO3– _.^Hvatanje sulfata, neesterificiranih masnih kiselina i organskih kationa također se događa na površini bazolateralne membrane.

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

Intracelularni transport

Transport žučnih kiselina u hepatocitu provode citosolni proteini, među kojima glavnu ulogu ima 3a-hidroksisteroid dehidrogenaza. Od manje važnosti su glutation-S-transferaza i proteini koji vežu masne kiseline. Endoplazmatski retikulum i Golgijev aparat sudjeluju u transportu žučnih kiselina. Vezikularni transport se očito aktivira samo uz značajan priljev žučnih kiselina u stanicu (u koncentracijama koje premašuju fiziološke).

Transport proteina fluidne faze i liganada poput IgA i lipoproteina niske gustoće ostvaruje se vezikularnom transcitozom. Vrijeme prijenosa s bazolateralne na kanalikularnu membranu je oko 10 minuta. Ovaj mehanizam odgovoran je samo za mali dio ukupnog protoka žuči i ovisi o stanju mikrotubula.

Tubularna sekrecija

Kanalikularna membrana je specijalizirano područje plazma membrane hepatocita koje sadrži transportne proteine (uglavnom ovisne o ATP-u) odgovorne za transport molekula u žuč protiv gradijenta koncentracije. Kanalikularna membrana također sadrži enzime poput alkalne fosfataze i GGT-a. Glukuronide i glutation-S-konjugate (npr. bilirubin diglukuronid) prenosi kanalikularni multispecifični organski anionski transporter (cMOAT), a žučne kiseline prenosi kanalikularni transporter žučnih kiselina (cBAT), čija je funkcija djelomično kontrolirana negativnim unutarstaničnim potencijalom. Protok žuči, neovisan o žučnim kiselinama, očito je određen transportom glutationa, a također i tubularnom sekrecijom bikarbonata, moguće uz sudjelovanje ^{proteina izmjeneCl⁻} / _HCO3⁻.

Dva enzima iz obitelji P-glikoproteina igraju važnu ulogu u transportu tvari kroz kanalikularnu membranu; oba enzima su ovisna o ATP-u. Protein 1 otpornosti na više lijekova (MDR1) prenosi organske katione, a također uklanja citostatike iz stanica raka, uzrokujući njihovu otpornost na kemoterapiju (otuda i naziv proteina). Endogeni supstrat MDR1 nije poznat. MDR3 prenosi fosfolipide i djeluje kao flipaza za fosfatidilkolin. Funkcija MDR3 i njegova važnost za izlučivanje fosfolipida u žuč razjašnjene su u eksperimentima na miševima kojima nedostaje mdr2-P-glikoprotein (analog ljudskog MDR3). U odsutnosti fosfolipida u žuči, žučne kiseline uzrokuju oštećenje bilijarnog epitela, duktulitis i periduktularnu fibrozu.

Voda i anorganski ioni (posebno natrij) izlučuju se u žučne kapilare duž osmotskog gradijenta difuzijom kroz negativno nabijene polupropusne čvrste spojeve.

Izlučivanje žuči reguliraju mnogi hormoni i sekundarni glasnici, uključujući cAMP i protein kinazu C. Povećane unutarstanične koncentracije kalcija inhibiraju izlučivanje žuči. Prolaz žuči kroz kanalikule događa se zbog mikrofilamenata, koji osiguravaju pokretljivost i kontrakcije kanalića.

Duktalna sekrecija

Epitelne stanice distalnih kanala proizvode sekret bogat bikarbonatom koji mijenja sastav kanalikularne žuči (tzv. duktularni protok). Tijekom sekrecije proizvode se cAMP i neki membranski transportni proteini, uključujući protein za izmjenu Cl–/HCO3 ⁱ regulator transmembranske vodljivosti _cistične^fibroze, membranski kanal za Cl– ^reguliran cAMP-om. Duktularna sekrecija stimulirana je sekretinom.

Pretpostavlja se da ursodeoksikolnu kiselinu aktivno apsorbiraju duktularne stanice, zamjenjuju je bikarbonatima, recirkuliraju u jetri i potom ponovno izlučuju u žuč („kolehepatički šant“). To bi moglo objasniti koleretički učinak ursodeoksikolne kiseline, praćen visokom bilijarnom sekrecijom bikarbonata kod eksperimentalne ciroze.

Tlak u žučnim kanalima, pri kojem dolazi do izlučivanja žuči, normalno je 15-25 cm H2O. Povećanje tlaka na 35 cm H2O dovodi do supresije izlučivanja žuči i razvoja žutice. Izlučivanje bilirubina i žučnih kiselina može potpuno prestati, a žuč postaje bezbojna (bijela žuč) i nalikuje sluzavoj tekućini.

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