Строение гепатоцитов. Гистология, функции

Гепатоциты являются клетками многогранной формы с шестью или большим числом поверхностей и диаметром 20—30 мкм. На срезах, окрашенных гематоксилином и эозином, цитоплазма гепатоцита — эозинофильная, главным образом, из-за большого количества митохондрий и некоторого количества элементов аЭПС. Гепатоциты, расположенные на различном расстоянии от портальных пространств, различаются своими структурными, гистохимическими и биохимическими характеристиками.

Поверхность каждого гепатоцита находится в контакте со стенкой синусоидов через пространство Диссе, а также с поверхностью других гепатоцитов. В тех участках, где контактируют два гепатоцита, они ограничивают трубчатое пространство между ними, которое известно как желчный капилляр, или желчный каналец. Желчные капилляры, которые являются начальной частью системы желчных протоков, являются трубочками диаметром 1—2 мкм. Они ограничены только плазматическими мембранами двух гепатоцитов, причем в их просвет обращены немногочисленные микроворсинки.

Клеточные мембраны около этих капилляров прочно связаны плотными соединениями. Щелевые соединения часто встречаются между гепатоцитами и являются участками межклеточных соединений, обеспечивая важный процесс координации физиологической активности этих клеток. Желчные капилляры образуют сложные анастомозирующие сети, которые протягиваются вдоль пластинок печеночной дольки и заканчиваются в области портальных пространств. Таким образом, ток желчи происходит в направлении, противоположном направлению тока крови, т.е. от центра дольки к ее периферии. На периферии дольки желчь попадает в желчные проточки, или каналы Геринга, образованные кубическими клетками.

Проходя на небольшое расстояние, проточки пересекают ряд гепатоцитов, ограничивающих дольку, и переходят в желчные протоки в портальных пространствах. Желчные протоки выстланы кубическим или столбчатым эпителием и имеют отчетливую соединительнотканную оболочку. Они постепенно увеличиваются и сливаются, образуя правый и левый печеночные протоки, которые в дальнейшем выходят из печени.

строение гепатоцитов
Строение гепатоцитов

Поверхность гепатоцита, обращенная в пространство Диссе, покрыта многочисленными микроворсинками, которые выступают в это пространство, но всегда между ними и клетками стенки синусоидов остается зазор. Гепатоцит содержит одно или два круглых ядра с одним или двумя ядрышками. Некоторые ядра являются полиплоидными, т.е. они содержат четное количество гаплоидных наборов хромосом. Полиплоидные ядра характеризуются большими размерами, которые пропорциональны их плоидности. В гепатоците сильно развита ЭПС, как аЭПС, так и гранулярной эндоплазматической сети (грЭПС). ГрЭПС в гепатоците образует агрегаты, рассеянные по цитоплазме — базофильные тельца.

В этих структурах на полирибосомах синтезируется ряд белков (например, альбумин и фибриноген крови). Различные важные процессы происходят в аЭПС, которая диффузно распределена по всей цитоплазме. Эта органелла ответственна за процессы окисления, метилирования и конъюгации, необходимые для инактивации или детоксикации различных веществ до их выведения из организма. аЭПС является лабильной системой, быстро реагирующей на молекулы, попавшие в гепатоцит.

Одним из наиболее важных процессов, происходящих в аЭПС, является конъюгация гидрофобного (водонерастворимого) токсического билирубина глюкуронилтрансферазой с образованием водорастворимого нетоксического глюкуронида билирубина. Этот конъюгат выделяется гепатоцитами в желчь. Если не происходит экскреции билирубина или глюкуронида билирубина, могут развиться различные заболевания, которые характеризуются желтухой — наличием желчных пигментов в крови. Одной из серьезных причин желтухи у новорожденных является нередко встречающееся недоразвитие аЭПС в их гепатоцитах (неонатальная гипербилирубинемия). Современное лечение в таких случаях состоит в воздействии синим светом от обычных флюоресцентных ламп, которое вызывает трансформацию неконъюгированного билирубина в водорастворимый фотоизомер, который может удаляться почками.

Гепатоцит часто содержит гликоген. Этот полисахарид выглядит под электронным микроскопом как крупные электронно-плотные гранулы, которые часто накапливаются в цитозоле вблизи аЭПС. Количество гликогена, имеющееся в печени, изменяется в соответствии с суточным ритмом; оно зависит также от состояния питания индивидуума. Гликоген печени является хранилищем глюкозы и мобилизуется, если уровень глюкозы в крови падает ниже нормального. Таким путем гепатоциты поддерживают постоянный уровень глюкозы в крови, которая является одним из главных источников энергии, используемой организмом.

строение гепатоцитов
Строение гепатоцитов

Каждый гепатоцит содержит приблизительно 2000 митохондрий. Другими распространенными клеточными компонентами являются липидные капельки, количество которых варьирует в широких пределах. Лизосомы гепатоцита важны для обновления и разрушения внутриклеточных органелл. Подобно лизосомам, пероксисомы являются содержащими ферменты органеллами, обильно представленными в гепатоцитах. Некоторыми из их функций являются окисление избытка жирных кислот, разрушение перекиси водорода, образованной окислением (посредством активности каталазы), расщепление избытка пуринов (АМФ, ГМФ) до мочевой кислоты и участие в синтезе холестерола, желчных кислот и некоторых липидов, используемых для образования миелина.

Комплекс Гольджи в гепатоцитах также является множественным — до 50 в одной клетке. Функции этой органеллы включают образование лизосом и секрецию белков плазмы (например, альбумина, белков системы комплемента), гликопротеинов (например, трансферрина) и липопротеинов (например, липопротеинов очень низкой плотности).

У человека встречаются ряд редких наследственных нарушений функций пероксисом, большей частью связанных с мутациями ферментов, которые обнаруживаются в пероксисомах. Например, связанная с Х-хромосомой адренолейкодистрофия (X-ALD) развивается вследствие неспособности нормально метаболизировать жирные кислоты, что приводит к изменениям миелиновых оболочек отростков нейронов. Попытка найти эффективное лечение этого заболевания стала сюжетом вышедшего в 1992 г. фильма «Масло Лоренцо».

Обычно гепатоциты не накапливают белки в своей цитоплазме в виде секреторных гранул, а непрерывно выделяют их в кровоток. Около 5% белка, секретируемого печенью, вырабатывается клетками макрофагальной системы (клетками Купфера); остальные синтезируются гепатоцитами.

строение гепатоцитов
Синтез белка и накопление углеводов в печени. Углеводы накапливаются в виде гликогена, обычно в связи с агранулярной эндоплазматической сетью (аЭПС). При потребности в глюкозе гликоген расщепляется. При некоторых заболеваниях расщепление гликогена снижено, что приводит к его аномальному внутриклеточному накоплению. Белки, вырабатываемые гепатоцитами, синтезируются в гранулярной эндоплазматической сети (грЭПС); это объясняет, почему повреждения гепатоцитов или голодание приводят к снижению содержания альбумина, фибриногена и протромбина в крови пациента. Нарушение белкового синтеза вызывает ряд осложнений, так как большая часть этих белков являются переносчиками, важными для поддержания осмотического давления крови и ее свертывания.

Секреция желчи является экзокринной функцией в том смысле, что гепатоциты обеспечивают захват, переработку и выведение компонентов крови в желчные капилляры. Желчь содержит несколько других важных компонентов вдополнение к воде и электролитам: желчные кислоты, фосфолипиды, холестерол, лецитин и билирубин. Около 90% этих веществ получаются благодаря всасыванию эпителием дистальной кишки и транспортируются гепатоцитами из крови в желчные капилляры (энтеропеченочная рециркуляция). Примерно 10% желчных кислот синтезируются в аЭПС гепатоцита посредством конъюгации холевых кислот (синтезируемых печенью из холестерола) с аминокислотами глицином или таурином, в результате чего образуются гликохолевая или таурохолевая кислоты. Желчные кислоты обладают важной функцией в эмульгировании липидов в пищеварительном тракте, обеспечивая их более легкое переваривание липазами и последующее всасывание.

От 70 до 90% билирубина образуется вследствие разрушения гемоглобина стареющих циркулирующих эритроцитов, которое осуществляется, главным образом, в селезенке, но происходит также и во всей остальной периферической системе мононуклеарных фагоцитов, включая клетки Купфера в печени. В крови билирубин тесно связан с альбумином. После переноса в гепатоцит, вероятно, посредством механизма облегченного транспорта, гидрофобный билирубин конъюгируется в аЭПС с глюкуроновой кислотой, с образованием водорастворимого глюкуронида билирубина. На следующем этапе глюкуронид билирубина секретируется в желчные капилляры.

Часто используемыми функциональными тестами печени являются измерения уровня билирубина в сыворотке крови (показатель печеночной конъюгации и экскреции), альбумина и протромбино-вого времени (показатели белкового синтеза). Аномальные результаты этих тестов типичны для дисфункции печени.

Липиды и углеводы накапливаются в печени в форме триглицеридов и гликогена. Эта способность запасать метаболиты играет важную роль, потому что она обеспечивает организм энергией в промежутках между приемами пищи. Печень также служит главным местом накопления витаминов, особенно витамина А. Витамин А попадает в организм с пищей, достигает печени с другими пищевыми липидами в форме хиломикронов. В печени витамин А запасается в клетках Ито. Гепатоцит обеспечивает также синтез глюкозы из других метаболитов — таких, как липиды и аминокислоты, посредством сложного ферментного процесса, известного как глюконеогенез (греч. glykys — сладкий + neos — новый + genesis — выработка).

Он представляет собой также и главное место дезаминирования аминокислот, в результате чего вырабатывается мочевина. Мочевина транспортируется кровью к почкам и выделяется этими органами. Различные лекарственные препараты и вещества могут инактивироваться путем окисления, метилирования или конъюгации.

строение гепатоцитов
Секреция билирубина. Водонерастворимая форма билирубина образуется в результате обмена гемоглобина в макрофагах. Активность глюкуронилтрансферазы в гепатоцитах обусловливает конъюгацию билирубина с глюкуронидом в агранулярной эндоплазматической сети (аЭПС), в результате чего образуется водорастворимое соединение. При блокировании секреции желчи окрашенные вжелтый цветбилирубин или глюкуронид билирубина не выводятся, накапливаясь в крови и вызывая желтуху. Ряд нарушений процессов в гепатоцитах могут вызвать заболевания, которые приводят к желтухе: нарушение способности клетки к захвату и всасыванию билирубина (1), неспособность клетки конъюгировать билирубин вследствие дефицита глюкуронилтрансферазы (2), затруднения переносаи выведения глюкуронидабилирубинавжелчные капилляры (3). Одной из наиболее частых причин желтухи, хотя и не связанной с активностью гепатоцитов, является нарушение оттока желчи вследствие желчнокаменной болезни или опухоли поджелудочной железы.

Ферменты, участвующие в этих процессах, локализованы, главным образом, в аЭПС. Глюкуронилтрансфераза, фермент, который обеспечивает конъюгацию глюкуроновой кислоты с билирубином, также вызывает конъюгацию ряда других соединений, таких, как стероиды, барбитураты, антигистаминные и противосудорожные препараты. В некоторых условиях лекарственные препараты, которые инактивируются печенью, могут индуцировать увеличение объема аЭПС гепатоцитов, тем самым усиливая способность органа к детоксикации.

Введение барбитуратов лабораторным животным вызывает быстрое развитие аЭПС в гепатоцитах. Барбитураты могут также усилить синтез глюкуронилтрансферазы. Эти данные привели к использованию барбитуратов влечении недостаточности глюкуронилтрансферазы.

Регенерация печени

Несмотря на низкую скорость обновления клеток, печень обладает необычайной способностью к регенерации. Утрата ткани печени вследствие хирургического удаления или действия токсических веществ запускает механизм, благодаря которому гепатоциты начинают делиться, что продолжается до тех пор, пока не восстановится первоначальная масса ткани. У человека эта способность существенно ограничена, но все же остается достаточно выраженной, поэтому фрагменты печени могут быть использованы при хирургической трансплантации печени.

Ткань регенерировавшей печени обычно хорошо организована, в ней выявляется типичное дольковое строение, и функционально она замещает разрушенную ткань. Однако когда происходит непрерывное или повторное повреждение гепатоцитов в течение длительного периода времени, размножение клеток печени сопровождается существенным увеличением содержания соединительной ткани. Вместо образования нормальной ткани печени происходит формирование узелков различных размеров, большая часть которых видна невооруженным глазом. Эти узелки состоят из центральной массы дезорганизованных гепатоцитов, окруженных значительным количеством соединительной ткани, очень богатой коллагеновыми волокнами.

Такое нарушение, известное как цирроз, является прогрессирующим и необратимым процессом, который вызывает печеночную недостаточность и обычно приводит к смерти. Этоттип фиброза является диффузным, поражающим всю печень. Цирроз представляет собой конечный результат ряда заболеваний, которые нарушают архитектонику печени, обычно вследствие длительного прогрессирующего повреждения гепатоцитов, вызванного такими факторами, как этиловый спирт, лекарственные препараты или другие химические вещества, вирус гепатита (главным образом, типов В, С или D) и аутоиммунное заболевание печени. В некоторых регионах мира частой причиной цирроза является инфекция кишечным паразитом Schistosoma.

Яйца этого паразита переносятся венозной кровью и захватываются печеночными синусоидами с повреждением гепатоцитов. Повреждение печени, вызванное алкоголем, обусловливает большую часть случаев цирроза, потому что этанол метаболизируется преимущественно в печени. Некоторыми предполагаемыми патогенетическими механизмами повреждения печени, индуцированными алкоголем, являются образование кислородных радикалов (вероятно, вследствие перекисного окисления липидов), ацетальдегида и провоспалительных и профиброгенных цитокинов. Этанол также изменяет регенерацию печени посредством неизвестного механизма, способствующего развитию цирроза.

- Читать "Строение желчных путей, желчного пузыря. Гистология, функции"

Оглавление темы "Гистология":
  1. Строение слюнных желез. Гистология, функции
  2. Строение поджелудочной железы. Гистология, функции
  3. Строение печени. Гистология, функции
  4. Строение кровоснабжения печени. Гистология
  5. Строение гепатоцитов. Гистология, функции
  6. Строение желчных путей, желчного пузыря. Гистология, функции
  7. Строение дыхательных путей. Гистология респираторного эпителия
  8. Строение полости носа. Гистология, функции
  9. Строение околоносовых пазух. Гистология, функции
  10. Строение гортани. Гистология, функции

Ждем ваших вопросов и рекомендаций: