Формирање жучи

Јетра лучи приближно 500–600 мл жучи дневно. Жуч је изоосмотска у односу на плазму и састоји се првенствено од воде, електролита, жучних соли, фосфолипида (првенствено лецитина), холестерола, билирубина и других ендогених или егзогених компоненти као што су протеини који регулишу гастроинтестиналну функцију, лекови или њихови метаболити. Билирубин је производ разградње хемских компоненти током разградње хемоглобина. Формирање жучних соли, познатих и као жучне киселине, узрокује лучење других састојака жучи, посебно натријума и воде. Функције жучних соли укључују излучивање потенцијално токсичних супстанци (нпр. билирубина, метаболита лекова), солубилизацију масти и витамина растворљивих у мастима у цревима ради олакшавања њихове апсорпције и активацију осмотског чишћења црева.

Синтеза и секреција жучи захтевају механизме активног транспорта, као и процесе као што су ендоцитоза и пасивна дифузија. Жуч се формира у каналићима између суседних хепатоцита. Секреција жучних киселина у каналићима је корак који ограничава брзину стварања жучи. Секреција и апсорпција се такође одвијају у жучним каналима.

У јетри, жуч из интрахепатичног сабирног система улази у проксимални, или заједнички, јетрени канал. Приближно 50% жучи која се излучи ван оброка из заједничког јетреног канала улази у жучну кесу преко цистичног канала; преосталих 50% иде директно у заједнички жучни канал, који настаје спајањем заједничког јетреног и цистичног канала. Ван оброка, мали део жучи долази директно из јетре. Жучна кеса апсорбује до 90% воде из жучи, концентришући је и складиштећи.

Жуч тече из жучне кесе у главни жучни канал. Главни жучни канал се спаја са панкреасним каналом и формира Ватерову ампулу, која се отвара у дванаестопалачно црево. Пре спајања са панкреасним каналом, главни жучни канал се сужава у пречнику на < 0,6 цм. Одијев сфинктер окружује и панкреасни и главни жучни канал; поред тога, сваки канал има свој сфинктер. Жуч нормално не тече ретроградно у панкреасни канал. Ови сфинктери су веома осетљиви на холецистокинин и друге цревне хормоне (нпр. пептид који активира гастрин) и на промене холинергичког тонуса (нпр. услед антихолинергичких средстава).

Током стандардног оброка, жучна кеса почиње да се контрахује, а сфинктери жучних канала се опуштају под утицајем излучених цревних хормона и холинергичке стимулације, што подстиче кретање приближно 75% садржаја жучне кесе у дванаестопалачно црево. Насупрот томе, током поста, тонус сфинктера се повећава, што подстиче пуњење жучне кесе. Жучне соли се слабо апсорбују пасивном дифузијом у проксималном делу танког црева; већина жучних киселина доспева до дисталног илеума, где се 90% активно апсорбује у портални венски канал. Једном када се врате у јетру, жучне киселине се ефикасно екстрахују и брзо модификују (на пример, слободне киселине се везују) и луче назад у жуч. Жучне соли циркулишу кроз ентерохепатични круг 10-12 пута дневно.

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

Анатомија жучних канала

Жучне соли, коњуговани билирубин, холестерол, фосфолипиди, протеини, електролити и вода се луче из хепатоцита у жучне каналиће. Апарат за лучење жучи обухвата транспортне протеине каналикуларне мембране, интрацелуларне органеле ицитоскелетне структуре. Чврсте везе између хепатоцита одвајају лумен каналића од хепатичног циркулаторног система.

Каналикуларна мембрана садржи транспортне протеине за жучне киселине, билирубин, катјоне и ањоне. Микроресице повећавају њену површину. Органеле су представљене Голџијевим апаратом и лизозомима. Везикуле служе за транспорт протеина (на пример, IgA) из синусоидног тела у каналикуларну мембрану, и за испоруку транспортних протеина синтетизованих у ћелији за холестерол, фосфолипиде и, могуће, жучне киселине из микрозома у каналикуларну мембрану.

Цитоплазма хепатоцита око тубула садржи цитоскелетне структуре: микротубуле, микрофиламенте и интермедијарне филаменте.

Микротубуле настају полимеризацијом тубулина и формирају мрежу унутар ћелије, посебно близу базолатералне мембране и Голџијевог апарата, учествујући у везикуларном транспорту посредованом рецепторима, секрецији липида и, под одређеним условима, жучних киселина. Формирање микротубула је инхибирано колхицином.

Конструкција микрофиламената подразумева интеракцију полимеризованих (F) и слободних (G) актина. Микрофиламенти, концентрисани око каналикуларне мембране, одређују контрактилност и покретљивост канала. Фалоидин, који појачава полимеризацију актина, и цитохалазин Б, који је слаби, инхибирају покретљивост канала и изазивају холестазу.

Интермедијарни филаменти су састављени од цитокератина и формирају мрежу између плазма мембрана, једра, интрацелуларних органела и других цитоскелетних структура. Руптура интермедијарних филамената доводи до поремећаја интрацелуларних транспортних процеса и облитерације лумена тубула.

Вода и електролити утичу на састав тубуларног секрета продирући кроз чврсте спојеве између хепатоцита услед осмотског градијента између лумена тубула и Дисеових простора (парацелуларни ток). Интегритет чврстих спојева зависи од присуства ZO-1 протеина са молекулском тежином од 225 kDa на унутрашњој површини плазма мембране. Руптура чврстих спојева праћена је уласком растворених већих молекула у тубуле, што доводи до губитка осмотског градијента и развоја холестазе. Може се приметити регургитација тубуларне жучи у синусоиде.

Жучни каналићи се празне у дуктуле, понекад назване холангиоле или Херингови канали. Дукули се налазе углавном у порталним зонама и празне се у интерлобуларне жучне канале, који су први од жучних канала праћени гранама хепатичне артерије и порталне вене и налазе се у порталним тријадама. Интерлобуларни канали се спајају и формирају септалне канале док се не формирају два главна хепатична канала, који излазе из десног и левог режња у пределу порта хепатиса.

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

Секреција жучи

Формирање жучи се одвија уз учешће бројних енергетски зависних транспортних процеса. Њена секреција је релативно независна од перфузионог притиска. Укупан проток жучи код људи је приближно 600 мл/дан. Хепатоцити обезбеђују секрецију две фракције жучи: зависну од жучних киселина („225 мл/дан“) и независну од њих („225 мл/дан“). Преосталих 150 мл/дан луче ћелије жучних канала.

Секреција жучних соли је најважнији фактор у формирању жучи (фракције која зависи од жучних киселина). Вода прати осмотски активне жучне соли. Промене у осмотској активности могу регулисати улазак воде у жуч. Постоји јасна корелација између секреције жучних соли и протока жучи.

Постојање жучне фракције независне од жучних киселина демонстрирано је могућношћу производње жучи која не садржи жучне соли. Дакле, наставак протока жучи је могућ упркос одсуству излучивања жучних соли; излучивање воде је последица других осмотски активних растворених материја као што су глутатион и бикарбонати.

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

Ћелијски механизми секреције жучи

Хепатоцит је поларна секреторна епителна ћелија са базолатералним (синусоидним и латералним) и апикалним (тубуларним) мембранама.

Формирање жучи подразумева хватање жучних киселина и других органских и неорганских јона, њихов транспорт кроз базолатералну (синусоидну) мембрану, цитоплазму и каналикуларну мембрану. Овај процес је праћен осмотском филтрацијом воде која се налази у хепатоцитима и парацелуларном простору. Идентификација и карактеризација транспортних протеина синусоидних и каналикуларних мембрана су сложене. Проучавање секреторног апарата каналикула је посебно тешко, али до сада је развијен метод за добијање двоструких хепатоцита у краткоживућој култури и доказано је поуздан у многим студијама. Клонирање транспортних протеина нам омогућава да окарактеришемо функцију сваког од њих засебно.

Процес формирања жучи зависи од присуства одређених протеина носача у базолатералним и каналикуларним мембранама. Покретачка снага за секрецију је Na⁺ ^, K⁺ ^- АТПаза базолатералне мембране, која обезбеђује хемијски градијент и потенцијалну разлику између хепатоцита и околног простора. Na⁺ ^, K⁺ ^- АТПаза размењује три интрацелуларна јона натријума за два екстрацелуларна јона калијума, одржавајући градијент концентрације натријума (високо споља, ниско унутра) и калијума (ниско споља, високо унутра). Као резултат тога, садржај ћелије има негативно наелектрисање (–35 mV) у поређењу са екстрацелуларним простором, што олакшава усвајање позитивно наелектрисаних јона и излучивање негативно наелектрисаних јона. Na⁺ ^, K⁺ ^- АТПаза се не налази у каналикуларној мембрани. Флуидност мембране може утицати на активност ензима.

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

Хватање на површини синусоидне мембране

Базолатерална (синусоидна) мембрана има вишеструке транспортне системе за усвајање органских ањона, који имају преклапајуће специфичности супстрата. Транспортни протеини су претходно окарактерисани студијама на животињским ћелијама. Недавно клонирање људских транспортних протеина омогућило је боље разумевање њихове функције. Протеин за транспорт органских ањона (OATP) је независан од натријума и транспортује бројне молекуле, укључујући жучне киселине, бромсулфалеин и вероватно билирубин. Сматра се да и други транспортери транспортују билирубин у хепатоцит. Жучне киселине коњуговане са таурином (или глицином) транспортују се помоћу протеина за котранспортовање натријума/жучне киселине (NTCP).

^{Протеин који размењује Na+} /H ⁺ и регулише pH унутар ћелије учествује у преносу јона преко базолатералне мембране. Ову функцију такође обавља и котранспортни протеин за Na ⁺ /HCO3– _.^{Хватање} сулфата, неестерификованих масних киселина и органских катјона се такође одвија на површини базолатералне мембране.

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

Интраћелијски транспорт

Транспорт жучних киселина у хепатоцитима врше цитозолни протеини, међу којима главна улога припада 3а-хидроксистероид дехидрогенази. Од мањег значаја су глутатион-С-трансфераза и протеини који везују масне киселине. Ендоплазматски ретикулум и Голџијев апарат учествују у транспорту жучних киселина. Везикуларни транспорт се очигледно активира само при значајном приливу жучних киселина у ћелију (у концентрацијама које прелазе физиолошке).

Транспорт протеина флуидне фазе и лиганда као што су IgA и липопротеини ниске густине постиже се везикуларном трансцитозом. Време преноса са базолатералне на каналикуларну мембрану је око 10 минута. Овај механизам је одговоран само за мали део укупног протока жучи и зависи од стања микротубула.

Тубуларна секреција

Каналична мембрана је специјализовани регион плазма мембране хепатоцита који садржи транспортне протеине (углавном зависне од АТП-а) одговорне за транспорт молекула у жуч супротно градијенту концентрације. Каналична мембрана такође садржи ензиме као што су алкална фосфатаза и ГГТ. Глукурониде и глутатион-С-коњугате (нпр. билирубин диглукуронид) транспортује каналикуларни мултиспецифични органски ањонски транспортер (цМОАТ), а жучне киселине транспортује каналикуларни транспортер жучних киселина (цБАТ), чија је функција делимично контролисана негативним интрацелуларним потенцијалом. Проток жучи, независно од жучних киселина, очигледно је одређен транспортом глутатиона, а такође и тубуларном секрецијом бикарбоната, могуће уз учешће ^{протеина за разменуCl⁻} / _HCO₃⁻.

Два ензима из породице П-гликопротеина играју важну улогу у транспорту супстанци преко каналикуларне мембране; оба ензима су АТП-зависна. Протеин 1 отпорности на више лекова (MDR1) транспортује органске катјоне, а такође уклања цитостатичке лекове из ћелија рака, узрокујући њихову отпорност на хемотерапију (отуда и назив протеина). Ендогени супстрат MDR1 је непознат. MDR3 транспортује фосфолипиде и делује као флипаза за фосфатидилхолин. Функција MDR3 и његов значај за секрецију фосфолипида у жуч разјашњени су у експериментима на мишевима којима недостаје mdr2-P-гликопротеин (аналог људског MDR3). У одсуству фосфолипида у жучи, жучне киселине изазивају оштећење билијарног епитела, дуктулитис и перидуктуларну фиброзу.

Вода и неоргански јони (посебно натријум) се излучују у жучне капиларе дуж осмотског градијента дифузијом кроз негативно наелектрисане полупропусне чврсте спојеве.

Лучење жучи регулишу многи хормони и секундарни гласници, укључујући цАМП и протеин киназу Ц. Повећане интрацелуларне концентрације калцијума инхибирају лучење жучи. Пролазак жучи кроз каналикуле настаје због микрофиламената, који обезбеђују покретљивост и контракције каналикула.

Дукуларни секрет

Епителне ћелије дисталних каналића производе секрет богат бикарбонатом који модификује састав каналикуларне жучи (тзв. дуктуларни ток). Током секреције, производе се цАМП и неки мембрански транспортни протеини, укључујући протеин за размену Cl–/HCO3 ^и регулатор трансмембранске проводљивости_{цистичне}^{фиброзе}, мембрански канал за Cl– ^{регулисан} цАМП-ом. Дуктуларну секрецију стимулише секретин.

Претпоставља се да урсодеоксихолну киселину активно апсорбују дуктуларне ћелије, замењују је бикарбонатима, рециркулишу у јетри и потом поново излучују у жуч („холехепатични шант“). Ово може објаснити холеретички ефекат урсодеоксихолне киселине, праћен високом билијарном секрецијом бикарбоната код експерименталне цирозе.

Притисак у жучним каналима, при коме долази до лучења жучи, нормално је 15-25 цм H2O. Повећање притиска на 35 цм H2O доводи до сузбијања лучења жучи и развоја жутице. Лучење билирубина и жучних киселина може потпуно престати, а жуч постаје безбојна (бела жуч) и подсећа на слузаву течност.

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