Фізіологія

будовавгору

Печінка — це паренхіматозний орган з масою 1500–1700 г у чоловіків і на ≈200 г менше у жінок. Однак у фізіологічних умовах її маса на 500–800 г вища завдяки вазі крові, що протікає через неї. З боку вісцеральної поверхні печінка ділиться на 4 частки (анатомічний поділ): праву (найбільшу), ліву, квадратну та хвостату частку. Більша частина печінки вкрита серозною оболонкою (очеревиною), під якою знаходиться фіброзна оболонка (так звана капсула печінки).

Печінку васкуляризують: ворітна вена, яка несе кров з непарних органів черевної порожнини (70 % крові, т. зв. функціональний кровотік), і власна печінкова артерія (30 % крові, т. зв. нутритивний кровотік). Печінка розділена на 8 судинних сегментів (I–VIII), що забезпечуються кров’ю через окремі гілки ворітної вени та печінкової артерії (функціональний поділ). Цей поділ не відповідає анатомічному поділу на частки, але полегшує часткове висічення органу, оскільки кожен сегмент є незалежною анатомо-функціональною одиницею.

Гепатоцити складають ≈80 % усіх клітин печінки, ретикулоендотеліальні клітини та зірчасті клітини Купфера — 16 %, а клітини сполучної тканини, жовчних проток і судин ≈4 %.

Гепатоцит живе ≈1 рік, а потім зазнає апоптозу. У цитоплазмі та мітохондріях гепатоцитів є ферменти, які у разі пошкодження клітинної мембрани, а особливо розпаду клітини, потрапляють у кровообіг, викликаючи посилення їх активності в крові.

Гепатоцити здатні до регенерації, що є основним механізмом репарації після дії пошкоджуючого фактора. Вони розташовані в однорядних балках, переплетених мережею синусоїдних судин; їх бічні поверхні прилягають одна до одної і з’єднані десмосомами. Один край (судинний полюс) безпосередньо контактує з синусовою (синусоїдальною) судиною. Усередині балок між клітинами печінки проходять жовчні капіляри, утворені борознами на поверхнях сусідніх гепатоцитів. З’єднуючись із сусідніми жовчними капілярами, вони потрапляють у початкові жовчні канальці (канали Герінга), які частково складаються з недиференційованих клітин, які за певних умов можуть диференціюватися в гепатоцити. Канали Герінга потрапляють у більші міждолькові жовчні протоки в портальних трактах, які, в свою чергу — в жовчні протоки, діаметр яких поступово збільшується.

Синусоїдні судини вистелені ендотеліальними клітинами, серед яких є веретеноподібні та зірчасті фагоцити Купфера, що походять з моноцитів і мають фагоцитарні властивості, та «клітини, що накопичують жир» — ліпоцити (клітини Іто), які після стимуляції трансформуються в міофібробласти, що продукують колаген. Ендотеліоцити судин не утворюють компактної структури, але між ними є численні вільні проміжки, що дозволяють плазмі надходити зсередини синусоїд у перисинусоїдальний простір (Діссе), що знаходиться між судинним полюсом гепатоцита і синусоїдною судиною. Він містить позаклітинний матрикс, а також часто зірчасті клітини та лімфоцити.

Традиційною морфологічною одиницею печінки є печінкова часточка, що має форму шестигранної призми (рис. III.J.1-1). У її центральній частині є центральна вена, до якої радіально сходяться трабекули. Периметр сформований з портальних трактів; у їх пухкій сполучній тканині проходять міжчасточкові вени та артерії, лімфатичні судини та жовчні протоки (рис. III.J.1-2). Одношаровий ряд гепатоцитів, що обмежує портальні тракти, називається граничною пластинкою. Кров з міжчасточкових судин, які є гілками ворітної вени та печінкової артерії, відтікає до синусоїдних судин і впадає в центральні вени часточок, які шляхом з’єднання сублобулярних вен формують печінкові вени, що містять продукти метаболізму печінки (включаючи глюкозу та сечовину). Немає прямого сполучення між дрібними артеріальними та венозними судинами.

У 1970-х рр. було виділено функціональну одиницю — печінковий ацинус — що охоплює ділянку 2-х сусідніх анатомічних часточок зі спільною васкуляризацією. З одного боку, він обмежений кінцевим сегментом печінкової артерії, а з іншого — центральною веною. Це стало основою для виділення 3-х функціонально гетерогенних зон. Вираженість окремих біохімічних функцій гепатоцитів та чутливість до гіпоксії залежить від місця розташування щодо судин, які кровопостачають печінку. Зона 1 охоплює частину паренхіми, що прилягає до портальних трактів (навколо кінцевих гілок печінкової артерії та ворітної вени) і приймає кров з високим парціальним тиском кисню. У ній переважають процеси гліколізу і утворюється фракція жовчі, багата жовчними кислотами. Зона 3 розташована безпосередньо навколо центральних вен; характеризується нижчим парціальним тиском кисню (більшою чутливістю до пошкодження гепатоцитів), багатшим вмістом ферментів, пов’язаних з метаболізмом ліків (цитохром Р450), збільшенням надходження токсичних продуктів (включаючи метаболіти ліків) та зниженою концентрацією глутатіону — важливого антиоксиданта. Це область глікогенезу та виробництва фракцій жовчі, незалежних від жовчних кислот. Зона 2 має проміжні характеристики.

Функціявгору

Метаболічні процеси

Що стосується вуглеводного обміну, печінка є місцем активного зберігання (глікогенез), виробництва (глюконеогенез) та вивільнення (глікогеноліз) ресурсів глюкози залежно від енергетичних потреб організму, а також використання продуктів метаболізму глюкози для отримання багатьох основних сполук, що беруть участь у подальших біохімічних реакціях.

Печінка відіграє ключову роль в обміні жирів; вона перетворює вуглеводи та білки у жири. Ліпіди (тригліцериди, холестерин, фосфоліпіди та вільні [неестерифіковані] жирні кислоти) формують комплекси з білками, утворюючи ліпопротеїни. Їх трансформації є джерелом численних метаболітів, важливих як в контексті енергетичного обміну, так і щодо утворення ланцюга біохімічних трансформацій (напр., 80 % холестерину використовується для виробництва жовчних кислот).

Що стосується метаболізму білків, печінка має унікальні властивості — вона виробляє 85% усіх білків плазми, включаючи альбумін, протромбін, фібриноген та фактори згортання крові VII, IX та X. Здійснюється синтез амінокислот та їх похідних, таких як глутамін і таурин, а також відбувається модифікація амінокислот, що дозволяє їм увійти в цикл Кребса (трансамінування). Окислювальне дезамінування амінокислот є джерелом кетокислот та аміаку, який разом з аміаком, що походить із біологічних рідин, метаболізується в гепатоцитах до сечовини.

Окрім депонування глікогену, печінка накопичує запаси вітамінів A, D і B12 та залізо у формі, зв’язаній з феритином.

У печінці також відбувається більшість важливих реакції детоксикації: кон'югація та деградація багатьох ендогенних сполук (напр., стероїдних та поліпептидних гормонів) і ксенобіотиків (кон'югація з кислотами: глюкуроновою, сірчаною тощо).

Обмін гему та білірубіну

Білірубін є кінцевим продуктом перетворення гему. Основним джерелом білірубіну (70–80 %) є гем гемоглобіну, а 20–30 % походить від розщеплення інших гемопротеїнів (напр., ферментів) у печінці. Катаболізм гемоглобіну відбувається в макрофагах селезінки, печінки та кісткового мозку. Перетворення гему в білірубін відбувається у два етапи (рис. III.J.1-3).

Білірубін у крові з’єднується з альбуміном і транспортується в печінку, де за допомогою транспортного білка проникає через клітинну мембрану гепатоцитів. Цей процес конкурентно пригнічується деякими органічними сполуками, такими як бромсульфофталеїн (BSP) або індоціанін зелений (ICG), що використовують для диференціювання вроджених дефектів метаболізму білірубіну. Потім білірубін переноситься в ендоплазматичний ретикулум гепатоцитів і там він кон'югується із залишками глюкуронової кислоти за допомогою УДФ-глюкуронілтрансферази 1A1 (UGT 1A1). Отримані моно- та диглюкуроніди білірубіну розчиняються у воді (на відміну від некон’югованого білірубіну); їх секреція в жовч відбувається на жовчному полюсі гепатоцитів за участю специфічного насоса (АТФ-залежного білка MRP2), який також транспортує інші органічні сполуки, такі як BSP.

У клубовій і товстій кишці білірубін відокремлюється від кислотного залишку бактеріальною глюкуронідазою (декон’югація) і перетворюється на уробіліногени. Близько 20 % уробіліногенів всмоктується в кров і, проходячи через печінку, виводиться з жовчю, а в невеликій кількості — і з сечею. У разі пошкодження печінки та гемолізу печінка не може захоплювати і трансформувати уробіліногени, отже збільшується їх екскреція з сечею.

Концентрація загального білірубіну в сироватці крові залежить від:

1) кількості і швидкості розпаду гемоглобіну

2) здатності печінки захоплювати білірубін з крові, що обумовлено функціональною ефективністю судинного полюса гепатоцитів

3) зв’язування білірубіну з глюкуроновою кислотою

4) ефективності секреції кон'югованого білірубіну в жовч, обумовленої ​​належною функцією жовчного полюса гепатоцитів

5) прохідності жовчних шляхів;

Нормальні рівні загального білірубіну в плазмі не перевищують 1 мг/дл (17 мкмоль/л), з яких вільний білірубін (некон'югований, зв’язаний лише з транспортуючим його альбуміном) становить >80 %. Видима жовтяниця виникає, коли рівень білірубіну в 2–3 рази перевищує верхню межу норми.

Синтез і секреція жовчі

Жовч — це печінковий продукт (250–1100 мл/добу), від якого залежить травлення жиру. Складається з: фосфоліпідів, холестерину, жирів та жирних кислот, білірубіну, катіонів та аніонів (Na+ і Cl– та HCO3–) та жовчних кислот (64 % усіх постійних компонентів). Ферментативний синтез жовчних кислот — це перетворення холестерину у вільну жовчну кислоту, яка кон’югується з гліцином або таурином. Печінкова жовч містить холеву кислоту та хенодезоксихолеву кислоту (первинні жовчні кислоти), тоді як 90 % дезоксихолевої та літохолевої кислот (вторинні жовчні кислоти), що утворюються після дегідроксилювання та декон’югації первинних кислот бактеріями в клубовій кишці, повертаються до печінки після всмоктування в портальний кровообіг. Отже, в клубовій кишці та печінці відбувається процес утворення третинних жовчних кислот (переважно урсодезоксихолевої кислоти, що утворюється з хенодезоксихолевої кислоти). Підвищена концентрація жовчних кислот, окрім захворювань жовчовивідних шляхів (напр., механічна обструкція), виникає при захворюваннях, що погіршують функцію гепатоцитів (напр., гепатити різної етіології).

Гепатоцити мають 3 незалежні транспортні механізми: аніонний (застосовується для отримання солей жовчі та жовчних пігментів), катіонний та нейтральний. Жовч, що переходить у подальші відділи жовчовивідних шляхів, зазнає змін, і після потрапляння у жовчний міхур концентрується 5–20-кратно.

Імунні функції

Печінка також виконує дуже важливі імунні функції, як через фагоцитарну активність (деградація та презентація антигенів), так і через те, що в ході запалення у печінці тривають різні процеси, пов’язані з антиген-специфічним та неспецифічним (клітини запального інфільтрату) імунітетом. Це орган, який є великим резервуаром надзвичайно активних фагоцитів (клітини Купфера), що поглинають шляхом ендоцитозу частинки гетерогенного діаметру, з використанням як рецептор-залежного так і рецептор-незалежного механізмів. Це зокрема стосується залишків клітин організму, пухлинних клітин, денатурованих білків, що утворюються внаслідок хвороботворних процесів, імунних комплексів, ліпопротеїдів низької щільності та частинок неорганічного та органічного чужорідного походження (віруси, бактерії, гриби та паразити). Активуючись внаслідок серйозних травм або генералізованої інфекції та володіючи властивістю поглинати ендотоксини, ці клітини також є джерелом прозапальних факторів, таких як ФНП та інтерлейкіни, і факторів, що мають потенційно деструктивний вплив на навколишнє середовище (лізосомні гідролази, колагенази). Токсичний ефект ендотоксинів безпосередньо залежить від секреції цими клітинами вищезгаданих сполук із високим руйнівним потенціалом. Печінка відіграє дуже важливу роль у відповіді на тяжкі інфекційні процеси (напр., сепсис), оскільки вона є "буферним" органом у прагненні відновити порушений гомеостаз, будучи більшою чи меншою мірою також мішенню патологічних змін.

Іншими клітинами з кліренсними властивостями в печінці є ендотеліоцити синусоїдних судин, які шляхом ендоцитозу поглинають макромолекули та дрібніші частинки, включаючи денатурований колаген, і є "скавенджерами" потенційно токсичних ферментів та мікроорганізмів. Їх значення в патологічних процесах полягає у синтезі колагену I, III та IV типу і ламініну після перетворення в міофібробластоподібні клітини. Вони також відіграють важливу роль у регулюванні складу матриксу, оскільки виділяють протеїнази та фактори, що пригнічують їх активність (тканинний інгібітор металопротеїнази).

Печінка також є органом, який бере участь у модуляції імунних реакцій, особливо у сприянні розвитку толерантності до харчових антигенів, напр. індукуючи анергію та апоптоз специфічних ефекторних Т-лімфоцитів та утворення регуляторних Т-лімфоцитів.