Tvorba žluči

Játra vylučují denně přibližně 500–600 ml žluči. Žluč je izoosmotická s plazmou a skládá se převážně z vody, elektrolytů, žlučových solí, fosfolipidů (především lecitinu), cholesterolu, bilirubinu a dalších endogenních nebo exogenních složek, jako jsou proteiny regulující gastrointestinální funkce, léky nebo jejich metabolity. Bilirubin je produkt rozkladu hemových složek během rozkladu hemoglobinu. Tvorba žlučových solí, známých také jako žlučové kyseliny, způsobuje sekreci dalších složek žluči, zejména sodíku a vody. Mezi funkce žlučových solí patří vylučování potenciálně toxických látek (např. bilirubinu, metabolitů léků), solubilizace tuků a vitamínů rozpustných v tucích ve střevě pro usnadnění jejich vstřebávání a aktivace osmotického čištění střeva.

Syntéza a sekrece žluči vyžaduje mechanismy aktivního transportu a také procesy, jako je endocytóza a pasivní difúze. Žluč se tvoří v kanálcích mezi sousedními hepatocyty. Sekrece žlučových kyselin v kanálcích je krokem limitujícím rychlost tvorby žluči. Sekrece a absorpce probíhají také ve žlučovodech.

V játrech vstupuje žluč z intrahepatálního sběrného systému do proximálního neboli společného jaterního vývodu. Přibližně 50 % žluči vylučované mimo jídla ze společného jaterního vývodu vstupuje do žlučníku přes žlučovod; zbývajících 50 % jde přímo do společného žlučovodu, který vzniká soutokem společného jaterního a žlučovodu. Mimo jídla malá část žluči pochází přímo z jater. Žlučník absorbuje až 90 % vody ze žluči, kterou koncentruje a ukládá.

Žluč proudí ze žlučníku do žlučovodu. Žlučovod se spojuje s pankreatickým vývodem a tvoří Vaterovu ampulu, která ústí do dvanáctníku. Před spojením s pankreatickým vývodem se průměr žlučovodu zužuje na

Během standardního jídla se žlučník začne stahovat a svěrače žlučovodů se uvolňují pod vlivem vylučovaných střevních hormonů a cholinergní stimulace, což podporuje pohyb přibližně 75 % obsahu žlučníku do dvanáctníku. Naopak při hladovění se tonus svěrače zvyšuje, což podporuje plnění žlučníku. Žlučové soli se špatně vstřebávají pasivní difuzí v proximálním tenkém střevě; většina žlučových kyselin se dostane do distálního ilea, kde se 90 % aktivně vstřebává do portálního žilního řečiště. Jakmile se žlučové kyseliny dostanou zpět do jater, jsou účinně extrahovány a rychle modifikovány (například se vážou volné kyseliny) a vylučovány zpět do žluči. Žlučové soli cirkulují enterohepatálním oběhem 10–12krát denně.

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

Anatomie žlučovodů

Žlučové soli, konjugovaný bilirubin, cholesterol, fosfolipidy, proteiny, elektrolyty a voda jsou vylučovány hepatocyty do žlučových kanálků. Aparát pro sekreci žluči zahrnuje transportní proteiny membrány kanálků, intracelulární organely acytoskeletální struktury. Těsná spojení mezi hepatocyty oddělují lumen kanálků od jaterního oběhového systému.

Kanalikulární membrána obsahuje transportní proteiny pro žlučové kyseliny, bilirubin, kationty a anionty. Mikroklky zvětšují její plochu. Organely jsou reprezentovány Golgiho aparátem a lysosomy. Vezikuly slouží k transportu proteinů (například IgA) ze sinusoidy do kanalikulární membrány a k doručení transportních proteinů syntetizovaných v buňce pro cholesterol, fosfolipidy a případně žlučové kyseliny z mikrosomů do kanalikulární membrány.

Cytoplazma hepatocytů kolem tubulů obsahuje cytoskeletální struktury: mikrotubuly, mikrofilamenty a intermediární filamenty.

Mikrotubuly vznikají polymerací tubulinu a tvoří uvnitř buňky síť, zejména v blízkosti bazolaterální membrány a Golgiho aparátu, kde se podílejí na vezikulárním transportu zprostředkovaném receptory, sekreci lipidů a za určitých podmínek i žlučových kyselin. Tvorba mikrotubulů je inhibována kolchicinem.

Konstrukce mikrofilament zahrnuje interakci polymerizovaných (F) a volných (G) aktinů. Mikrofilamenty, koncentrované kolem kanálkové membrány, určují kontraktilitu a motilitu kanálků. Faloidin, který zvyšuje polymeraci aktinu, a cytochalasin B, který ji oslabuje, inhibují motilitu kanálku a způsobují cholestázu.

Intermediární filamenty se skládají z cytokeratinu a tvoří síť mezi plazmatickými membránami, jádrem, intracelulárními organelami a dalšími cytoskeletálními strukturami. Ruptura intermediárních filament vede k narušení intracelulárních transportních procesů a obliteraci lumen tubulů.

Voda a elektrolyty ovlivňují složení tubulárního sekretu pronikáním přes těsné spojení mezi hepatocyty v důsledku osmotického gradientu mezi lumenem tubulů a Disseho prostory (paracelulární tok). Integrita těsného spojení závisí na přítomnosti proteinu ZO-1 s molekulovou hmotností 225 kDa na vnitřním povrchu plazmatické membrány. Ruptura těsného spojení je doprovázena vstupem rozpuštěných větších molekul do tubulů, což vede ke ztrátě osmotického gradientu a rozvoji cholestázy. Může být pozorována regurgitace tubulární žluči do sinusoidů.

Žlučové kanálky ústí do duktul, někdy nazývaných cholangioly nebo Heringovy kanálky. Duktuly se nacházejí převážně v portálních zónách a ústí do interlobulárních žlučovodů, které jsou prvními ze žlučovodů doprovázeny větvemi jaterní tepny a portální žíly a nacházejí se v portálních triádách. Interlobulární kanálky se slévají a vytvářejí septální kanálky, dokud se nevytvoří dva hlavní jaterní kanálky, vycházející z pravého a levého laloku v oblasti porta hepatis.

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

Vylučování žluči

Tvorba žluči probíhá za účasti řady energeticky závislých transportních procesů. Její sekrece je relativně nezávislá na perfuzním tlaku. Celkový průtok žluči u člověka je přibližně 600 ml/den. Hepatocyty zajišťují sekreci dvou frakcí žluči: závislou na žlučových kyselinách („225 ml/den“) a nezávislou na nich („225 ml/den“). Zbývajících 150 ml/den je vylučováno buňkami žlučovodů.

Sekrece žlučových solí je nejdůležitějším faktorem při tvorbě žluči (frakce závislé na žlučových kyselinách). Voda následuje po osmoticky aktivních žlučových solích. Změny osmotické aktivity mohou regulovat vstup vody do žluči. Existuje jasná korelace mezi sekrecí žlučových solí a tokem žluči.

Existence žlučové frakce nezávislé na žlučových kyselinách je doložena možností produkce žluči neobsahující žlučové soli. Pokračování toku žluči je tedy možné i přes absenci vylučování žlučových solí; sekrece vody je způsobena jinými osmoticky aktivními rozpuštěnými látkami, jako je glutathion a hydrogenuhličitany.

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

Buněčné mechanismy sekrece žluči

Hepatocyt je polární sekreční epiteliální buňka s bazolaterální (sinusoidní a laterální) a apikální (tubulární) membránou.

Tvorba žluči zahrnuje zachycení žlučových kyselin a dalších organických a anorganických iontů, jejich transport přes bazolaterální (sinusoidní) membránu, cytoplazmu a kanalikulární membránu. Tento proces je doprovázen osmotickou filtrací vody obsažené v hepatocytech a paracelulárním prostoru. Identifikace a charakterizace transportních proteinů sinusoidní a kanalikulární membrány je složitá. Studium sekrečního aparátu kanálků je obzvláště obtížné, ale v současné době byla vyvinuta metoda pro získání dvojitých hepatocytů v krátkodobé kultuře, která se v mnoha studiích osvědčila. Klonování transportních proteinů nám umožňuje charakterizovat funkci každého z nich samostatně.

Proces tvorby žluči závisí na přítomnosti určitých transportních proteinů v bazolaterální a kanalikulární membráně. Hnací silou sekrece je Na ⁺, K ⁺ -ATPáza bazolaterální membrány, která zajišťuje chemický gradient a potenciální rozdíl mezi hepatocytem a okolním prostorem. Na ⁺, K ⁺ -ATPáza vyměňuje tři intracelulární ionty sodíku za dva extracelulární ionty draslíku, čímž udržuje koncentrační gradient sodíku (vysoká vnější, nízká uvnitř) a draslíku (nízká vnější, vysoká uvnitř). V důsledku toho má buněčný obsah ve srovnání s extracelulárním prostorem záporný náboj (–35 mV), což usnadňuje příjem kladně nabitých iontů a vylučování záporně nabitých iontů. Na ⁺, K ⁺ -ATPáza se v kanalikulární membráně nenachází. Fluidita membrány může ovlivnit aktivitu enzymů.

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

Zachycení na povrchu sinusoidní membrány

Bazolaterální (sinusoidní) membrána má několik transportních systémů pro příjem organických aniontů, které mají překrývající se substrátové specificity. Transportní proteiny byly dříve charakterizovány studiemi na zvířecích buňkách. Nedávné klonování lidských transportních proteinů poskytlo lepší pochopení jejich funkce. Protein pro transport organických aniontů (OATP) je nezávislý na sodíku a transportuje řadu molekul, včetně žlučových kyselin, bromsulfaleinu a pravděpodobně bilirubinu. Předpokládá se, že i další transportéry transportují bilirubin do hepatocytů. Žlučové kyseliny konjugované s taurinem (nebo glycinem) jsou transportovány proteinem pro kotransport sodíku a žlučových kyselin (NTCP).

^{Protein, který vyměňuje Na+} /H ⁺ a reguluje pH uvnitř buňky, se podílí na přenosu iontů přes bazolaterální membránu. Tuto funkci plní také kotransportní protein pro Na ⁺ /HCO3– _.^Na povrchu bazolaterální membrány dochází také k zachycení sulfátů, neesterifikovaných mastných kyselin a organických kationtů.

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

Intracelulární transport

Transport žlučových kyselin v hepatocytech je zajišťován cytosolickými proteiny, mezi nimiž hlavní roli hraje 3a-hydroxysteroiddehydrogenáza. Méně významná je glutathion-S-transferáza a proteiny, které vážou mastné kyseliny. Na transportu žlučových kyselin se podílí endoplazmatické retikulum a Golgiho aparát. Vezikulární transport se zřejmě aktivuje pouze při významném přílivu žlučových kyselin do buňky (v koncentracích přesahujících fyziologické).

Transport proteinů a ligandů v tekuté fázi, jako je IgA a lipoproteiny s nízkou hustotou, se provádí vezikulární transcytózou. Doba přenosu z bazolaterální membrány na kanalikulární membránu je přibližně 10 minut. Tento mechanismus je zodpovědný pouze za malou část celkového průtoku žluči a závisí na stavu mikrotubulů.

Tubulární sekrece

Kanalikulární membrána je specializovaná oblast plazmatické membrány hepatocytů obsahující transportní proteiny (většinou ATP-dependentní) zodpovědné za transport molekul do žluči proti koncentračnímu gradientu. Kanalikulární membrána také obsahuje enzymy, jako je alkalická fosfatáza a GGT. Glukuronidy a glutathion-S-konjugáty (např. bilirubin diglukuronid) jsou transportovány kanalikulárním multispecifickým organickým aniontovým transportérem (cMOAT) a žlučové kyseliny jsou transportovány kanalikulárním transportérem žlučových kyselin (cBAT), jehož funkce je částečně řízena negativním intracelulárním potenciálem. Tok žluči, nezávisle na žlučových kyselinách, je zřejmě určen transportem glutathionu a také tubulární sekrecí bikarbonátu, pravděpodobně za účasti ^{proteinu pro výměnuCl⁻} / _HCO3⁻.

Dva enzymy z rodiny P-glykoproteinů hrají důležitou roli v transportu látek přes kanálkovou membránu; oba enzymy jsou ATP-dependentní. Protein multilékové rezistence 1 (MDR1) transportuje organické kationty a také odstraňuje cytostatika z rakovinných buněk, což způsobuje jejich rezistenci na chemoterapii (odtud název proteinu). Endogenní substrát MDR1 není znám. MDR3 transportuje fosfolipidy a působí jako flipáza pro fosfatidylcholin. Funkce MDR3 a jeho význam pro sekreci fosfolipidů do žluči byly objasněny v experimentech na myších bez mdr2-P-glykoproteinu (analog lidského MDR3). Při absenci fosfolipidů ve žluči způsobují žlučové kyseliny poškození žlučového epitelu, duktulitidu a periduktální fibrózu.

Voda a anorganické ionty (zejména sodík) se vylučují do žlučových kapilár podél osmotického gradientu difuzí přes negativně nabité polopropustné těsné spoje.

Sekreci žluči reguluje mnoho hormonů a sekundárních poslů, včetně cAMP a proteinkinázy C. Zvýšené intracelulární koncentrace vápníku inhibují sekreci žluči. Průchod žluči kanálky probíhá díky mikrofilamentům, která zajišťují motilitu a kontrakce kanálků.

Duktální sekrece

Epitelové buňky distálních vývodů produkují sekret bohatý na bikarbonát, který ovlivňuje složení kanalikulární žluči (tzv. duktální tok). Během sekrece se produkuje cAMP a některé membránové transportní proteiny, včetně proteinu pro výměnu Cl–/HCO3– ^a regulátoru transmembránové vodivosti _{u cystické}^fibrózy, membránového kanálu pro Cl– ^{regulovaného} cAMP. Duktální sekreci stimuluje sekretin.

Předpokládá se, že kyselina ursodeoxycholová je aktivně absorbována duktálními buňkami, vyměňována za bikarbonáty, recirkulována v játrech a následně znovu vylučována do žluči („cholehepatický zkrat“). To může vysvětlovat choleretický účinek kyseliny ursodeoxycholové, doprovázený vysokou biliární sekrecí bikarbonátů u experimentální cirhózy.

Tlak ve žlučovodech, při kterém dochází k vylučování žluči, je normálně 15-25 cm H2O. Zvýšení tlaku na 35 cm H2O vede k potlačení vylučování žluči a rozvoji žloutenky. Vylučování bilirubinu a žlučových kyselin se může zcela zastavit a žluč se stává bezbarvou (bílá žluč) a připomíná hlenovitou tekutinu.

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