Pembentukan hempedu

Hati merembeskan kira-kira 500-600 ml hempedu setiap hari. Hempedu bersifat isoosmotik kepada plasma dan terdiri terutamanya daripada air, elektrolit, garam hempedu, fosfolipid (terutamanya lesitin), kolesterol, bilirubin dan komponen endogen atau eksogen lain seperti protein yang mengawal fungsi gastrousus, ubat-ubatan atau metabolitnya. Bilirubin adalah produk pecahan komponen heme semasa pemecahan hemoglobin. Pembentukan garam hempedu, juga dikenali sebagai asid hempedu, menyebabkan rembesan konstituen hempedu lain, terutamanya natrium dan air. Fungsi garam hempedu termasuk perkumuhan bahan yang berpotensi toksik (cth, bilirubin, metabolit dadah), pelarutan lemak dan vitamin larut lemak dalam usus untuk memudahkan penyerapannya, dan pengaktifan pembersihan osmotik usus.

Sintesis dan rembesan hempedu memerlukan mekanisme pengangkutan aktif, serta proses seperti endositosis dan penyebaran pasif. Hempedu terbentuk dalam kanalikuli antara hepatosit bersebelahan. Rembesan asid hempedu dalam kanalikuli adalah langkah menghadkan kadar dalam pembentukan hempedu. Rembesan dan penyerapan juga berlaku dalam saluran hempedu.

Di dalam hati, hempedu dari sistem pengumpulan intrahepatik memasuki saluran hepatik proksimal, atau biasa. Kira-kira 50% daripada hempedu yang dirembeskan di luar makanan dari saluran hepatik biasa memasuki pundi hempedu melalui saluran sistik; baki 50% pergi terus ke saluran hempedu biasa, dibentuk oleh pertemuan saluran hepatik dan sistik biasa. Di luar makanan, sebahagian kecil hempedu datang terus dari hati. Pundi hempedu menyerap sehingga 90% air dari hempedu, menumpukan dan menyimpannya.

Hempedu mengalir dari pundi hempedu ke saluran hempedu biasa. Saluran hempedu biasa bercantum dengan saluran pankreas untuk membentuk ampula Vater, yang membuka ke dalam duodenum. Sebelum bercantum dengan saluran pankreas, saluran hempedu biasa mengecil diameter kepada <0.6 cm. Sfinkter Oddi mengelilingi kedua-dua saluran hempedu pankreas dan biasa; di samping itu, setiap saluran mempunyai sphincter sendiri. Hempedu biasanya tidak mengalir secara retrograde ke dalam saluran pankreas. Sfinkter ini sangat sensitif kepada kolesistokinin dan hormon usus lain (cth, peptida pengaktif gastrin) dan kepada perubahan dalam nada kolinergik (cth, disebabkan oleh agen antikolinergik).

Semasa makan biasa, pundi hempedu mula mengecut dan sfinkter saluran hempedu berehat di bawah pengaruh hormon usus yang dirembeskan dan rangsangan kolinergik, yang menggalakkan pergerakan kira-kira 75% daripada kandungan pundi hempedu ke dalam duodenum. Sebaliknya, semasa berpuasa, nada sfinkter meningkat, yang menggalakkan pengisian pundi hempedu. Garam hempedu kurang diserap oleh resapan pasif dalam usus kecil proksimal; kebanyakan asid hempedu mencapai ileum distal, di mana 90% diserap secara aktif ke dalam katil vena portal. Setelah kembali ke dalam hati, asid hempedu diekstrak dengan berkesan dan diubah suai dengan cepat (contohnya, asid bebas terikat) dan dirembeskan semula ke dalam hempedu. Garam hempedu beredar melalui litar enterohepatik 10-12 kali sehari.

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

Anatomi saluran hempedu

Garam hempedu, bilirubin terkonjugasi, kolesterol, fosfolipid, protein, elektrolit, dan air dirembeskan oleh hepatosit ke dalam kanalikuli hempedu. Alat rembesan hempedu termasuk protein pengangkutan membran kanalikular, organel intraselular, dan struktursitoskeletal. Persimpangan ketat antara hepatosit memisahkan lumen kanalikuli daripada sistem peredaran hepatik.

Membran kanalik mengandungi protein pengangkutan untuk asid hempedu, bilirubin, kation dan anion. Mikrovili meningkatkan kawasannya. Organel diwakili oleh radas Golgi dan lisosom. Vesikel digunakan untuk mengangkut protein (contohnya, IgA) dari sinusoidal ke membran kanalik, dan untuk menghantar protein pengangkutan yang disintesis dalam sel untuk kolesterol, fosfolipid dan, mungkin, asid hempedu dari mikrosom ke membran kanalik.

Sitoplasma hepatosit di sekeliling tubul mengandungi struktur sitoskeletal: mikrotubul, mikrofilamen dan filamen perantaraan.

Microtubules terbentuk melalui pempolimeran tubulin dan membentuk rangkaian di dalam sel, terutamanya berhampiran membran basolateral dan radas Golgi, mengambil bahagian dalam pengangkutan vesikular pengantara reseptor, rembesan lipid, dan dalam keadaan tertentu, asid hempedu. Pembentukan mikrotubulus dihalang oleh colchicine.

Pembinaan mikrofilamen melibatkan interaksi aktin terpolimer (F) dan bebas (G). Mikrofilamen, yang tertumpu di sekeliling membran kanalik, menentukan pengecutan dan motilitas saluran. Phalloidin, yang meningkatkan pempolimeran aktin, dan cytochalasin B, yang melemahkannya, menghalang motilitas saluran dan menyebabkan kolestasis.

Filamen perantaraan terdiri daripada sitokeratin dan membentuk rangkaian antara membran plasma, nukleus, organel intrasel, dan struktur sitoskeletal yang lain. Pecah filamen perantaraan membawa kepada gangguan proses pengangkutan intraselular dan pemusnahan lumen tubulus.

Air dan elektrolit mempengaruhi komposisi rembesan tiub dengan menembusi melalui persimpangan ketat antara hepatosit disebabkan oleh kecerunan osmotik antara lumen tubulus dan ruang Disse (aliran paraselular). Keutuhan persimpangan ketat bergantung pada kehadiran protein ZO-1 dengan berat molekul 225 kDa pada permukaan dalaman membran plasma. Pecah persimpangan ketat disertai dengan kemasukan molekul yang lebih besar terlarut ke dalam tubulus, yang membawa kepada kehilangan kecerunan osmotik dan perkembangan kolestasis. Regurgitasi hempedu tiub ke dalam sinusoid boleh diperhatikan.

Kanalikuli hempedu mengosongkan ke dalam duktul, kadangkala dipanggil cholangiole atau saluran Hering. Duktul terletak terutamanya di zon portal dan bermuara ke saluran hempedu interlobular, yang merupakan saluran hempedu pertama yang disertai oleh cabang arteri hepatik dan vena portal dan terdapat dalam triad portal. Saluran interlobular bergabung membentuk saluran septum sehingga dua saluran hepatik utama terbentuk, muncul dari lobus kanan dan kiri di kawasan porta hepatis.

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

Rembesan hempedu

Pembentukan hempedu berlaku dengan penyertaan beberapa proses pengangkutan yang bergantung kepada tenaga. Rembesannya agak bebas daripada tekanan perfusi. Jumlah aliran hempedu pada manusia adalah lebih kurang 600 ml/hari. Hepatosit menyediakan rembesan dua pecahan hempedu: bergantung kepada asid hempedu ("225 ml/hari") dan bebas daripadanya ("225 ml/hari"). Baki 150 ml/hari dirembeskan oleh sel saluran hempedu.

Rembesan garam hempedu adalah faktor terpenting dalam pembentukan hempedu (pecahan bergantung kepada asid hempedu). Air mengikuti garam hempedu yang aktif secara osmotik. Perubahan dalam aktiviti osmotik boleh mengawal kemasukan air ke dalam hempedu. Terdapat korelasi yang jelas antara rembesan garam hempedu dan aliran hempedu.

Kewujudan pecahan hempedu bebas daripada asid hempedu ditunjukkan dengan kemungkinan menghasilkan hempedu yang tidak mengandungi garam hempedu. Oleh itu, kesinambungan aliran hempedu adalah mungkin walaupun tiada perkumuhan garam hempedu; rembesan air adalah disebabkan oleh bahan larut aktif osmotik lain seperti glutation dan bikarbonat.

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

Mekanisme selular rembesan hempedu

Hepatosit ialah sel epitelium rembesan polar dengan membran basolateral (sinusoidal dan lateral) dan apikal (tubular).

Pembentukan hempedu melibatkan penangkapan asid hempedu dan ion organik dan bukan organik lain, pengangkutannya melalui membran basolateral (sinusoidal), sitoplasma dan membran kanalik. Proses ini disertai dengan penapisan osmotik air yang terkandung dalam ruang hepatosit dan paraselular. Pengenalpastian dan pencirian protein pengangkutan membran sinusoidal dan kanalikular adalah kompleks. Kajian tentang radas rembesan kanalikuli adalah amat sukar, tetapi kini kaedah untuk mendapatkan hepatosit berganda dalam budaya jangka pendek telah dibangunkan dan terbukti boleh dipercayai dalam banyak kajian. Pengklonan protein pengangkutan membolehkan kita mencirikan fungsi setiap daripada mereka secara berasingan.

Proses pembentukan hempedu bergantung kepada kehadiran protein pembawa tertentu dalam membran basolateral dan kanalikular. Daya penggerak untuk rembesan ialah Na ⁺, K ⁺ - ATPase membran basolateral, memberikan kecerunan kimia dan perbezaan potensi antara hepatosit dan ruang sekeliling. Na ⁺, K ⁺ - ATPase menukar tiga ion natrium intraselular untuk dua ion kalium ekstraselular, mengekalkan kecerunan kepekatan natrium (tinggi di luar, rendah di dalam) dan kalium (rendah di luar, tinggi di dalam). Akibatnya, kandungan sel mempunyai cas negatif (–35 mV) berbanding dengan ruang ekstraselular, yang memudahkan pengambilan ion bercas positif dan perkumuhan ion bercas negatif. Na ⁺, K ⁺ -ATPase tidak terdapat dalam membran kanalikular. Kecairan membran boleh menjejaskan aktiviti enzim.

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

Tangkap pada permukaan membran sinusoidal

Membran basolateral (sinusoidal) mempunyai pelbagai sistem pengangkutan untuk pengambilan anion organik, yang mempunyai kekhususan substrat yang bertindih. Protein pengangkutan telah dicirikan sebelum ini daripada kajian sel haiwan. Pengklonan terbaru protein pengangkutan manusia telah memberikan pemahaman yang lebih baik tentang fungsinya. Protein pengangkut anion organik (OATP) adalah bebas natrium dan mengangkut beberapa molekul, termasuk asid hempedu, bromsulfalein, dan mungkin bilirubin. Pengangkut lain juga dianggap mengangkut bilirubin ke dalam hepatosit. Asid hempedu terkonjugasi dengan taurin (atau glisin) diangkut oleh protein pengangkut bersama natrium/asid hempedu (NTCP).

^{Protein yang menukar Na +} /H ⁺ dan mengawal pH di dalam sel mengambil bahagian dalam pemindahan ion merentasi membran basolateral. Fungsi ini juga dilakukan oleh protein kotransport untuk Na ⁺ /HCO ₃^–. Penangkapan sulfat, asid lemak tidak tersterifikasi, dan kation organik juga berlaku pada permukaan membran basolateral.

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

Pengangkutan intrasel

Pengangkutan asid hempedu dalam hepatosit dilakukan oleh protein sitosolik, di antaranya peranan utama adalah 3a-hydroxysteroid dehydrogenase. Yang kurang penting ialah glutathione-S-transferase dan protein yang mengikat asid lemak. Retikulum endoplasma dan radas Golgi mengambil bahagian dalam pengangkutan asid hempedu. Pengangkutan vesikular nampaknya diaktifkan hanya dengan kemasukan ketara asid hempedu ke dalam sel (dalam kepekatan melebihi fisiologi).

Pengangkutan protein dan ligan fasa bendalir seperti IgA dan lipoprotein berketumpatan rendah dicapai oleh transcytosis vesikular. Masa pemindahan dari basolateral ke membran kanalik adalah kira-kira 10 minit. Mekanisme ini bertanggungjawab untuk hanya sebahagian kecil daripada jumlah aliran hempedu dan bergantung kepada keadaan mikrotubul.

Rembesan tiub

Membran kanalikular ialah kawasan khusus membran plasma hepatosit yang mengandungi protein pengangkutan (kebanyakannya bergantung kepada ATP) yang bertanggungjawab untuk pengangkutan molekul ke dalam hempedu terhadap kecerunan kepekatan. Membran kanalik juga mengandungi enzim seperti alkali fosfatase dan GGT. Glucuronides dan glutathione-S-conjugates (cth bilirubin diglucuronide) diangkut oleh pengangkut anion organik berbilang spesifik kanalikular (cMOAT), dan asid hempedu diangkut oleh pengangkut asid hempedu kanalikular (cBAT), yang fungsinya dikawal sebahagiannya oleh potensi intrasel negatif. Aliran hempedu, bebas daripada asid hempedu, nampaknya ditentukan oleh pengangkutan glutation dan juga oleh rembesan tiub bikarbonat, mungkin dengan penyertaan protein pertukaran Cl ^– /HCO ₃^–.

Dua enzim keluarga P-glikoprotein memainkan peranan penting dalam pengangkutan bahan merentasi membran kanalik; kedua-dua enzim adalah bergantung kepada ATP. Multidrug resistance protein 1 (MDR1) mengangkut kation organik dan juga membuang ubat sitostatik daripada sel kanser, menyebabkan ketahanannya terhadap kemoterapi (oleh itu dinamakan protein). Substrat endogen MDR1 tidak diketahui. MDR3 mengangkut fosfolipid dan bertindak sebagai flippase untuk fosfatidilkolin. Fungsi MDR3 dan kepentingannya untuk rembesan fosfolipid ke dalam hempedu telah dijelaskan dalam eksperimen pada tikus yang kekurangan mdr2-P-glikoprotein (analog MDR3 manusia). Dengan ketiadaan fosfolipid dalam hempedu, asid hempedu menyebabkan kerosakan pada epitelium bilier, ductulitis, dan fibrosis periductular.

Air dan ion tak organik (terutamanya natrium) dikumuhkan ke dalam kapilari hempedu sepanjang kecerunan osmotik melalui resapan melalui simpang ketat separa telap bercas negatif.

Rembesan hempedu dikawal oleh banyak hormon dan utusan kedua, termasuk cAMP dan protein kinase C. Peningkatan kepekatan kalsium intraselular menghalang rembesan hempedu. Laluan hempedu melalui kanalikuli berlaku disebabkan oleh mikrofilamen, yang memberikan motilitas dan pengecutan kanalikuli.

Rembesan duktus

Sel-sel epitelium saluran distal menghasilkan rembesan kaya bikarbonat yang mengubah komposisi hempedu kanalikular (yang dipanggil aliran duktus). Semasa rembesan, cAMP dan beberapa protein pengangkutan membran dihasilkan, termasuk protein pertukaran Cl–/HCO3– ^dan pengatur konduktans transmembran ^fibrosis_sista, saluran membran untuk Cl– ^dikawal oleh cAMP. Rembesan duktus dirangsang oleh secretin.

Diandaikan bahawa asid ursodeoxycholic diserap secara aktif oleh sel duktus, ditukar dengan bikarbonat, diedarkan semula di hati dan seterusnya diekskresikan semula ke dalam hempedu ("cholehepatic shunt"). Ini mungkin menjelaskan kesan koleretik asid ursodeoxycholic, disertai dengan rembesan bilier yang tinggi bagi bikarbonat dalam sirosis eksperimen.

Tekanan dalam saluran hempedu, di mana rembesan hempedu berlaku, biasanya 15-25 cm H2O. Peningkatan tekanan kepada 35 cm H2O membawa kepada penindasan rembesan hempedu dan perkembangan jaundis. Rembesan bilirubin dan asid hempedu boleh berhenti sepenuhnya, dan hempedu menjadi tidak berwarna (hempedu putih) dan menyerupai cecair mukus.

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