Печень (физиология, строение, регуляция, функции, патофизиология, клиническое значение). Физиология печени

Печень является важным органом в организме человека, который отвечает за целый ряд функций, которые помогают поддерживать метаболизм, иммунитет, пищеварение, детоксикацию, хранение витаминов и другие функции. Она составляет около 2% от массы тела взрослого. Печень является уникальным органом благодаря двойному кровоснабжению из воротной вены (приблизительно 75%) и печеночной артерии (приблизительно 25%).

Клеточный состав печени и ее физиология

Функциональной единицей печени является долка. Каждая долка является шестиугольной, и портальная триада (воротная вена, печеночная артерия, желчный проток) находится в каждом углу шестиугольника. Основание доли состоит из гепатоцитов, которые имеют физиологически отличные апикальные и базолатеральные мембраны. В зависимости от функции и перфузии гепатоциты делятся на 3 зоны.

Зона I считается перипортальной областью гепатоцитов и лучше всего перфузируется и первой регенерирует благодаря своей близости к насыщенной кислородом крови и питательным веществам. Из-за высокой перфузии зона I играет большую роль в окислительных метаболизмах, таких как бета-окисление, глюконеогенез, образование желчи, образование холестерина и катаболизм аминокислот.

Зона II определяется как перицентральная область гепатоцитов, и находится между зонами I и III.

Зона III имеет самую низкую перфузию из-за ее расстояния от триады портала. Она играет наибольшую роль в детоксикации, биотрансформации лекарств, кетогенезе, гликолизе, липогенезе, синтезе гликогена и образовании глютамина.

Желчному току также способствуют желчные канальцы, которые формируются апикальными мембранами соседних гепатоцитов. Из-за трехмерного расположения гепатоцитов канальцы образуют решетчатую сеть или «проволочную сетку», которая помогает увеличить площадь поверхности потока. Важно, что желчь и кровь текут в противоположных направлениях друг к другу. Это имеет смысл, поскольку печень производит желчь, поэтому желчь в протоках покидает печень; в то время как двойное кровоснабжение поступает в печень для ее перфузии. Кровь стекает в ветвь печеночной вены, которая лежит в центре доли, через синусоидальные просветы доли.

Пространство между синусоидальным просветом и окружающей базолатеральной мембраной гепатоцитов называется пространством Диссе. Это пространство заполнено микроворсинками, простирающимися от базолатеральной мембраны гепатоцитов, которые связываются с капилляром, позволяя гепатоциту достигать кровоснабжения. Пространство Диссе содержит внеклеточный матрикс, состоящий из множества коллагенов, протеогликанов и других белков, которые помогают обеспечить каркас для гепатоцитов и, следовательно, доли в целом. Важность каркасов, которые находятся в пространстве Диссе, усиливается тем фактом, что гепатоциты не содержат истинной базальной мембраны. Пространство Диссе также содержит клетки Купфера (макрофаги) и клетки Ито (звездчатые клетки). Клетки Купфера находятся в пространстве, чтобы отфильтровать ненужный или патологический материал из кровообращения. Клетки Ито служат в качестве хранилища для жира, такого как витамин А. В правильных условиях они также могут служить миофибробластами и способствовать регенерации печени.

Развитие печени

Печень происходит из энтодермальных клеток и начинается как печеночный дивертикул примерно на четвертой неделе развития. Он образуется в брюшине и прикрепляется к брюшной стенке с помощью крестообразной связки, возникающей из брюшной брыжейки. Пупочная вена проходит через соколиную связку на пути от пуповины к печени.

Затем дивертикул начинает расти и взаимодействует с поперечной перегородкой, структурой, которая отделяет сердце от брюшной полости, а затем способствует формированию диафрагмы. Далее дивертикул дифференцируется в зачаток печени или желчного пузыря. По мере роста печени зачатка она превращается в печеночные шнуры, которые анастомозируют вокруг пространств, выстланных эндотелием, образуя зачаток печеночных синусоид.

Воротная вена, которая возникает из пупочных и желточных вен, является центральным сосудом, в котором формируются печеночные шнуры. Это объясняет, почему воротная вена является основным кровоснабжением печени. Печеночная артерия развивается вместе с желчевыводящими путями и продолжает развиваться после родов. Приблизительно на шестой неделе печень становится ответственной за кроветворение, а гепатоциты образуют желчь на 12-й неделе.

Роль печени в регуляции других систем организма

Печень играет роль практически во всех органах организма. Он взаимодействует с эндокринной и желудочно-кишечной системами, способствуя пищеварению и обмену веществ. Печень является местом хранения жирорастворимых витаминов и управляет гомеостазом холестерина. Она хранит железо и медь. Она играет роль в гематологии с фактором свертывания крови и синтеза белка. Печень играет роль в расщеплении гема на неконъюгированный билирубин и конъюгирует его. Она играет роль в метаболизме половых гормонов и производит белки-носители, которые важны для размножения и развития. Наконец, клетки Купфера и пит-клетки играют важную роль в иммунологической системе организма.

Функции печени

Производство желчи

Желчь является важной, так как она помогает выделять материал, не выделяемый почками, и способствует абсорбции и перевариванию липидов посредством секреции солей желчных кислот и кислот. Желчь вырабатывается гепатоцитами и в основном состоит из воды, электролитов, желчных солей, желчных кислот, холестерина, желчного пигмента, билирубина и фосфолипидов в дополнение к другим веществам. Желчь выделяется из гепатоцитов в желчные канальцы, где она проходит от более мелких протоков к более крупным протокам, которые в конечном итоге попадают в двенадцатиперстную кишку или накапливаются в желчном пузыре для хранения и концентрации. После выделения желчи в двенадцатиперстную кишку она подвергается энтерогепатической циркуляции, где выполняет свою работу в кишечнике, а компоненты желчи, которые не выводятся из организма, рециркулируют путем преобразования в желчные кислоты кишечными бактериями для повторного использования путем абсорбции в подвздошной кишке и транспортировки обратно в печень.

Жирорастворимые витамины для хранения и / или обмена веществ

Большинство жирорастворимых витаминов попадают в печень через кишечную абсорбцию в виде хиломикронов или ЛПОНП. Печень хранит и / или метаболизирует жирорастворимые витамины. Как обсуждалось ранее, витамин А хранится в клетках Ито. Он может подвергаться окислению в сетчатке с последующей ретиноевой кислотой для фототрансдукции, или ретиноевая кислота может быть конъюгирована в глюкуронид для секреции в желчь. Независимо от того, поступает ли витамин D3 из кожи, продуктов животного происхождения или продуктов растительного происхождения, он должен подвергаться 25-гидроксилированию с помощью печеночной системы CYP-450, которая дополнительно гидроксилируется в почке для достижения своей функциональной формы. Затем печеночная система CYP-450 гидроксилирует углерод 24, чтобы сделать витамин D неактивным. Печень получает витамин Е в форме альфа и гамма-токоферола. Альфа-токоферол интегрируется с ЛПОНП или ЛПВП в печени и затем секретируется обратно в кровообращение, в то время как печень метаболизирует форму гамма-токоферола для выведения. Хотя витамин К не накапливается и не метаболизируется в печени, его присутствие необходимо в качестве фермента печени, а гамма-глутамилкарбоксилаза требует его для гамма-карбоксилирования факторов свертывания крови II, VII, IX, X, а также белка С и белка S.

Метаболизм Билирубина

Печень играет важную роль в расщеплении гема. Гемолиз происходит в разных местах тела, включая печень, селезенку и костный мозг. Гем расщепляется на биливердин, который затем превращается в неконъюгированный билирубин. Печень получает из циркуляции неконъюгированный билирубин, связанный с альбумином. Затем неконъюгированный билирубин подвергается конъюгации через систему уридиндифосфат-глюкуронилтрансферазы (УГТ), процесс II фазы, чтобы стать гидрофильным. Конъюгированный билирубин выделяется через желчные канальцы в желчь, или небольшие количества растворяются в крови, где затем фильтруются почками для выведения. Большая часть конъюгированного билирубина поступает в желчь и выделяется с желчью с калом, поскольку он не всасывается кишечной стенкой. Некоторый билирубин превращается в уробилиноген или неконъюгированный билирубин кишечными бактериями для реабсорбции, чтобы подвергнуться энтерогепатической циркуляции.

Другие функции печени

Печень играет роль в функции гормонов щитовидной железы. Печень управляет синтезом почти каждого белка плазмы в организме, некоторые примеры включают альбумин, связывающие глобулины, белок С, белок S и все факторы свертывания внутренних и внешних путей.

Патофизиология печени

Цирроз является результатом постоянного повреждения печени, воспаления, фиброза и некроза. Алкоголизм и хронический гепатит В и С обычно вызывают цирроз печени. Гепатит С является наиболее разрушительным. Фиброз, присутствующий при циррозе, происходит от секреции TGF-бета из клеток Ито в пространстве Диссе.

Цирроз обычно проявляется в терминальной стадии заболевания печени, и когда, функция печени сильно нарушена. Снижение способности вырабатывать белок и детоксифицировать вещества приводит к появлению симптомов портальной гипертензии, гиперестринизма и гипоальбуминемии. Снижение синтеза фактора свертывания крови приводит к коагулопатии. Цирроз происходит из-за проявлений нарушения функции печени и портальной гипертензии.

Последствия портальной гипертонии включают портосистемные шунты, которые приводят к варикозному расширению вен в различных местах и геморрою. Другие проявления портальной гипертонии включают асцит, паукообразная гемангиома, печеночную энцефалопатию, гепаторенальный синдром и спленомегалию. Варикозное расширение вен пищевода является наиболее распространенной причиной смерти у пациентов с циррозом.

Шкала Чайлд-Пью и модель для терминальной стадии заболевания печени (MELD) используются для оценки и определения прогноза у пациентов с циррозом. Оценка по шкале Чайлд-Пью оценивает асцит, печеночную энцефалопатию, общий билирубин, альбумин и протромбиновое время. В баллах MELD используются креатинин, билирубин. Показатель MELD является шкалой выбора для оценки пациентов с трансплантацией печени.

Желтуха часто является признаком изменения метаболизма билирубина. Первым признаком желтухи часто является пожелтение под языком, за которым следует склеральная желтуха (пожелтение склеры). Существует множество причин желтухи, которые обычно можно классифицировать путем получения фракционированного билирубина, где измеряют непрямой билирубин (неконъюгированный билирубин) и прямой билирубин (конъюгированный билирубин). Результат фракционированного билирубина может помочь выявить этиологию холестаза в предпеченочных и внутрипеченочных или внепеченочных причинах.

Распространенной этиологией предпеченочной желтухи является гемолиз, при котором уровень гемолиза превышает конъюгирующую способность печени, что приводит к накоплению неконъюгированного билирубина и вызывает желтуху. Причинами внутрипеченочного холестаза могут быть врожденные заболевания, такие как синдром Гилберта и синдром Криглера-Наджара. При этих врожденных заболеваниях фермент, ответственный за конъюгацию билирубина, является слегка дефицитным или полностью дефицитным. Синдром Дубина-Джонсона и Ротора являются причинами прямой билирубинемии, поскольку имеется дефект канальцевого транспорта конъюгированного билирубина. Другими причинами пост-печеночного холестаза являются обструкция, например, из-за камня или злокачественного новообразования. Вирусный гепатит может привести как к непрямой, так и к прямой гипербилирубинемии.

Литература

Saxena R, Theise ND, Crawford JM. Microanatomy of the human liver-exploring the hidden interfaces. Hepatology. 1999 Dec;30(6):1339-46.
Si-Tayeb K, Lemaigre FP, Duncan SA. Organogenesis and development of the liver. Dev. Cell. 2010 Feb 16;18(2):175-89.
Almazroo OA, Miah MK, Venkataramanan R. Drug Metabolism in the Liver. Clin Liver Dis. 2017 Feb;21(1):1-20.
O'Brien L, Hosick PA, John K, Stec DE, Hinds TD. Biliverdin reductase isozymes in metabolism. Trends Endocrinol. Metab. 2015 Apr;26(4):212-20.
Stec DE, John K, Trabbic CJ, Luniwal A, Hankins MW, Baum J, Hinds TD. Bilirubin Binding to PPARα Inhibits Lipid Accumulation. PLoS ONE. 2016;11(4):e0153427
Hoekstra LT, de Graaf W, Nibourg GA, Heger M, Bennink RJ, Stieger B, van Gulik TM. Physiological and biochemical basis of clinical liver function tests: a review. Ann. Surg. 2013 Jan;257(1):27-36.
Scheidler J, Fink U, Steiner W, Steitz HO. [3-phase spiral CT--a new noninvasive procedure for the differentiation of multifocal liver lesions]. Aktuelle Radiol. 1995 Jan;5(1):15-8.
Brehmer K, Brismar TB, Morsbach F, Svensson A, Stål P, Tzortzakakis A, Voulgarakis N, Fischer MA. Triple Arterial Phase CT of the Liver with Radiation Dose Equivalent to That of Single Arterial Phase CT: Initial Experience. Radiology. 2018 Oct;289(1):111-118.
Nishikawa H, Osaki Y. Liver Cirrhosis: Evaluation, Nutritional Status, and Prognosis. Mediators Inflamm. 2015;2015:872152.
Peng Y, Qi X, Guo X. Child-Pugh Versus MELD Score for the Assessment of Prognosis in Liver Cirrhosis: A Systematic Review and Meta-Analysis of Observational Studies. Medicine (Baltimore). 2016 Feb;95(8):e2877
Kumar A, Mehta D. StatPearls [Internet]. StatPearls Publishing; Treasure Island (FL): Nov 13, 2019. Rotor Syndrome.
Thuener J. Hepatitis A and B Infections. Prim. Care. 2017 Dec;44(4):621-629.
Ramachandran S, Groves JA, Xia GL, Saá P, Notari EP, Drobeniuc J, Poe A, Khudyakov N, Schillie SF, Murphy TV, Kamili S, Teo CG, Dodd RY, Khudyakov YE, Stramer SL. Recent and occult hepatitis B virus infections among blood donors in the United States. Transfusion. 2019 Feb;59(2):601-611.
Isakov V, Chulanov V, Abdurakhmanov D, Burnevich E, Nurmukhametova E, Kozhevnikova G, Gankina N, Zhuravel S, Romanova S, Hyland RH, Lu S, Svarovskaia ES, McNally J, Brainard DM, Ivashkin V, Morozov V, Bakulin I, Lagging M, Zhdanov K, Weiland O. Sofosbuvir/velpatasvir for the treatment of HCV: excellent results from a phase-3, open-label study in Russia and Sweden. Infect Dis (Lond). 2019 Feb;51(2):131-139.
Tsuneyama K, Baba H, Morimoto Y, Tsunematsu T, Ogawa H. Primary Biliary Cholangitis: Its Pathological Characteristics and Immunopathological Mechanisms. J. Med. Invest. 2017;64(1.2):7-13.
Lerut J, Iesari S. Vascular tumours of the liver: a particular story. Transl Gastroenterol Hepatol. 2018;3:62
Dioguardi Burgio M, Ronot M, Salvaggio G, Vilgrain V, Brancatelli G. Imaging of Hepatic Focal Nodular Hyperplasia: Pictorial Review and Diagnostic Strategy. Semin. Ultrasound CT MR. 2016 Dec;37(6):511-524
Iguchi T, Yamagata M, Sonoda T, Yanagita K, Fukahori T, Tsujita E, Aishima S, Oda Y, Maehara Y. Malignant transformation of hepatocellular adenoma with bone marrow metaplasia arising in glycogen storage disease type I: A case report. Mol Clin Oncol. 2016 Nov;5(5):599-603
Su W, Mao Z, Liu Y, Zhang X, Zhang W, Gustafsson JA, Guan Y. Role of HSD17B13 in the liver physiology and pathophysiology. Mol. Cell. Endocrinol. 2019 Jun 01;489:119-125.
Adams LA, Angulo P, Lindor KD. Nonalcoholic fatty liver disease. CMAJ. 2005 Mar 29;172(7):899-905.

^Наверх