Formarea bilei

Ficatul secretă aproximativ 500-600 ml de bilă pe zi. Bila este izoosmotică față de plasmă și constă în principal din apă, electroliți, săruri biliare, fosfolipide (în principal lecitină), colesterol, bilirubină și alte componente endogene sau exogene, cum ar fi proteinele care reglează funcția gastrointestinală, medicamentele sau metaboliții acestora. Bilirubina este un produs de descompunere al componentelor hemului în timpul descompunerii hemoglobinei. Formarea sărurilor biliare, cunoscute și sub denumirea de acizi biliari, provoacă secreția altor constituenți ai bilei, în special sodiu și apă. Funcțiile sărurilor biliare includ excreția substanțelor potențial toxice (de exemplu, bilirubină, metaboliți ai medicamentelor), solubilizarea grăsimilor și a vitaminelor liposolubile în intestin pentru a facilita absorbția acestora și activarea curățării osmotice a intestinului.

Sinteza și secreția bilei necesită mecanisme de transport activ, precum și procese precum endocitoza și difuzia pasivă. Bila se formează în canaliculele dintre hepatocitele adiacente. Secretia acizilor biliari în canalicule este etapa limitatoare a vitezei de formare a bilei. Secreția și absorbția au loc, de asemenea, în canalele biliare.

În ficat, bila din sistemul colector intrahepatic intră în canalul hepatic proximal sau comun. Aproximativ 50% din bila secretată în afara meselor din canalul hepatic comun intră în vezica biliară prin canalul cistic; restul de 50% merge direct în canalul coledoc, format prin confluența canalului hepatic comun și a canalului cistic. În afara meselor, o mică parte din bilă provine direct din ficat. Vezica biliară absoarbe până la 90% din apa din bilă, concentrând-o și stocând-o.

Bila curge din vezica biliară în canalul biliar comun. Canalul biliar comun se unește cu canalul pancreatic pentru a forma ampula lui Vater, care se deschide în duoden. Înainte de a se uni cu canalul pancreatic, canalul biliar comun se îngustează în diametru la < 0,6 cm. Sfincterul lui Oddi înconjoară atât canalul pancreatic, cât și canalul biliar comun; în plus, fiecare canal are propriul sfincter. Bila nu curge în mod normal retrograd în canalul pancreatic. Aceste sfinctere sunt foarte sensibile la colecistokinină și alți hormoni intestinali (de exemplu, peptida activatoare a gastrinei) și la modificările tonusului colinergic (de exemplu, din cauza agenților anticolinergici).

În timpul unei mese standard, vezica biliară începe să se contracte, iar sfincterele canalului biliar se relaxează sub influența hormonilor intestinali secretați și a stimulării colinergice, ceea ce promovează mișcarea a aproximativ 75% din conținutul vezicii biliare în duoden. În schimb, în timpul postului, tonusul sfincterului crește, ceea ce promovează umplerea vezicii biliare. Sărurile biliare sunt slab absorbite prin difuzie pasivă în intestinul subțire proximal; majoritatea acizilor biliari ajung la ileonul distal, unde 90% sunt absorbiți activ în patul venos portal. Odată ajunși înapoi în ficat, acizii biliari sunt extrași eficient și modificați rapid (de exemplu, acizii liberi sunt legați) și secretați înapoi în bilă. Sărurile biliare circulă prin circuitul enterohepatic de 10-12 ori pe zi.

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

Anatomia căilor biliare

Sărurile biliare, bilirubina conjugată, colesterolul, fosfolipidele, proteinele, electroliții și apa sunt secretate de hepatocite în canaliculele biliare. Aparatul de secreție biliară include proteine de transport ale membranei canaliculare, organite intracelulare și structuricitoscheletale. Joncțiunile strânse dintre hepatocite separă lumenul canaliculelor de sistemul circulator hepatic.

Membrana canaliculară conține proteine de transport pentru acizii biliari, bilirubină, cationi și anioni. Microvilii îi măresc aria. Organelele sunt reprezentate de aparatul Golgi și lizozomi. Veziculele sunt utilizate pentru a transporta proteine (de exemplu, IgA) de la sinusoidă la membrana canaliculară și pentru a livra proteinele de transport sintetizate în celulă pentru colesterol, fosfolipide și, eventual, acizi biliari de la microzomi la membrana canaliculară.

Citoplasma hepatocitului din jurul tubulilor conține structuri citoscheletice: microtubuli, microfilamente și filamente intermediare.

Microtubulii se formează prin polimerizarea tubulinei și formează o rețea în interiorul celulei, în special în apropierea membranei bazolaterale și a aparatului Golgi, participând la transportul vezicular mediat de receptori, secreția de lipide și, în anumite condiții, a acizilor biliari. Formarea microtubulilor este inhibată de colchicină.

Construcția microfilamentelor implică interacțiunea actinelor polimerizate (F) și a actinelor libere (G). Microfilamentele, concentrate în jurul membranei canaliculare, determină contractilitatea și motilitatea canalelor. Faloidina, care amplifică polimerizarea actinei, și citocalazina B, care o slăbește, inhibă motilitatea canalului și provoacă colestază.

Filamentele intermediare sunt compuse din citokeratină și formează o rețea între membranele plasmatice, nucleu, organitele intracelulare și alte structuri ale citoscheletului. Ruperea filamentelor intermediare duce la perturbarea proceselor de transport intracelular și la obliterarea lumenului tubulilor.

Apa și electroliții afectează compoziția secreției tubulare prin pătrunderea prin joncțiunile strânse dintre hepatocite datorită gradientului osmotic dintre lumenul tubulilor și spațiile lui Disse (flux paracelular). Integritatea joncțiunilor strânse depinde de prezența proteinei ZO-1 cu o greutate moleculară de 225 kDa pe suprafața interioară a membranei plasmatice. Ruperea joncțiunilor strânse este însoțită de intrarea moleculelor mai mari dizolvate în tubuli, ceea ce duce la pierderea gradientului osmotic și la dezvoltarea colestazei. Se poate observa regurgitarea bilei tubulare în sinusoide.

Canalicii biliari se varsă în ductule, uneori numite colangiole sau canale Hering. Ductulele sunt situate în principal în zonele portale și se varsă în canalele biliare interlobulare, care sunt primele dintre canalele biliare însoțite de ramuri ale arterei hepatice și ale venei porte și se găsesc în triadele portale. Canalele interlobulare se unesc pentru a forma canale septale până când se formează două canale hepatice principale, care ies din lobii drept și stâng în regiunea porții hepatice.

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

Secreția de bilă

Formarea bilei are loc cu participarea unui număr de procese de transport dependente de energie. Secreția acesteia este relativ independentă de presiunea de perfuzie. Fluxul total de bilă la om este de aproximativ 600 ml/zi. Hepatocitele asigură secreția a două fracțiuni de bilă: dependentă de acizii biliari („225 ml/zi”) și independentă de aceștia („225 ml/zi”). Restul de 150 ml/zi sunt secretați de celulele canalului biliar.

Secretia de saruri biliare este cel mai important factor în formarea bilei (fracția dependentă de acizii biliari). Apa urmează sărurilor biliare osmotic active. Modificările activității osmotice pot regla intrarea apei în bilă. Există o corelație clară între secreția de săruri biliare și fluxul de bilă.

Existența unei fracții biliare independente de acizii biliari este demonstrată de posibilitatea producerii de bilă care nu conține săruri biliare. Astfel, continuarea fluxului biliar este posibilă în ciuda absenței excreției sărurilor biliare; secreția de apă se datorează altor substanțe dizolvate osmotic active, cum ar fi glutationul și bicarbonații.

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

Mecanismele celulare ale secreției bilei

Hepatocitul este o celulă epitelială secretorie polară cu membrane bazolaterale (sinusoidale și laterale) și apicale (tubulare).

Formarea bilei implică captarea acizilor biliari și a altor ioni organici și anorganici, transportul acestora prin membrana bazolaterală (sinusoidală), citoplasmă și membrana canaliculară. Acest proces este însoțit de filtrarea osmotică a apei conținute în hepatocit și spațiul paracelular. Identificarea și caracterizarea proteinelor de transport ale membranelor sinusoidale și canaliculare sunt complexe. Studiul aparatului secretor al canaliculelor este deosebit de dificil, dar până acum a fost dezvoltată o metodă de obținere a hepatocitelor duble într-o cultură de scurtă durată, dovedită fiabilă în numeroase studii. Clonarea proteinelor de transport ne permite să caracterizăm funcția fiecăreia dintre ele separat.

Procesul de formare a bilei depinde de prezența anumitor proteine purtătoare în membranele bazolaterale și canaliculare. Forța motrice a secreției este ATPaza Na +^, K ⁺ a membranei bazolaterale, care asigură un gradient chimic și o diferență de potențial între hepatocit și spațiul înconjurător. ATPaza Na ⁺, K ⁺ schimbă trei ioni de sodiu intracelulari cu doi ioni de potasiu extracelulari, menținând un gradient de concentrație de sodiu (ridicat în exterior, scăzut în interior) și potasiu (scăzut în exterior, ridicat în interior). Drept urmare, conținutul celular are o sarcină negativă (–35 mV) în comparație cu spațiul extracelular, ceea ce facilitează absorbția ionilor încărcați pozitiv și excreția ionilor încărcați negativ. ATPaza Na ⁺, K ⁺ nu se găsește în membrana canaliculară. Fluiditatea membranei poate afecta activitatea enzimatică.

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

Captura pe suprafața membranei sinusoidale

Membrana bazolaterală (sinusoidală) are multiple sisteme de transport pentru absorbția anionilor organici, care au specificități de substrat care se suprapun. Proteinele de transport au fost caracterizate anterior din studii pe celule animale. Clonarea recentă a proteinelor de transport umane a oferit o mai bună înțelegere a funcției lor. Proteina transportoare de anioni organici (OATP) este independentă de sodiu și transportă o serie de molecule, inclusiv acizii biliari, bromsulfaleină și probabil bilirubina. Se crede că și alți transportori transportă bilirubina în hepatocit. Acizii biliari conjugați cu taurină (sau glicină) sunt transportați de proteina cotransportoare sodiu/acid biliar (NTCP).

^{Proteina care face schimb de Na+} /H ⁺ și reglează pH-ul în interiorul celulei participă la transferul de ioni prin membrana bazolaterală. Această funcție este îndeplinită și de proteina de cotransport pentru Na ⁺ /HCO3– _.^Captarea sulfaților, a acizilor grași neesterificați și a cationilor organici are loc, de asemenea, la suprafața membranei bazolaterale.

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

Transportul intracelular

Transportul acizilor biliari în hepatocit este realizat de proteinele citosolice, printre care rolul principal revine 3a-hidroxisteroid dehidrogenazei. De o importanță mai mică sunt glutation-S-transferaza și proteinele care leagă acizii grași. Reticulul endoplasmatic și aparatul Golgi participă la transportul acizilor biliari. Transportul vezicular este aparent activat doar cu un aflux semnificativ de acizi biliari în celulă (în concentrații care le depășesc pe cele fiziologice).

Transportul proteinelor în fază fluidă și al liganzilor precum IgA și lipoproteinele cu densitate mică se realizează prin transcitoză veziculară. Timpul de transfer de la membrana bazolaterală la cea canaliculară este de aproximativ 10 minute. Acest mecanism este responsabil doar pentru o mică parte din fluxul total de bilă și depinde de starea microtubulilor.

Secreție tubulară

Membrana canaliculară este o regiune specializată a membranei plasmatice a hepatocitelor, care conține proteine de transport (în mare parte dependente de ATP) responsabile de transportul moleculelor în bilă împotriva gradientului de concentrație. Membrana canaliculară conține, de asemenea, enzime precum fosfataza alcalină și GGT. Glucuronidele și glutation-S-conjugatele (de exemplu, bilirubina diglucuronidă) sunt transportate de transportorul canalicular multispecific de anioni organici (cMOAT), iar acizii biliari sunt transportați de transportorul canalicular de acizi biliari (cBAT), a cărui funcție este parțial controlată de potențialul intracelular negativ. Fluxul biliar, independent de acizii biliari, este aparent determinat de transportul glutationului și, de asemenea, de secreția tubulară de bicarbonat, posibil cu participarea ^{proteinei de schimbCl–} / _HCO3–.

Două enzime din familia glicoproteinelor P joacă un rol important în transportul substanțelor prin membrana canaliculară; ambele enzime sunt dependente de ATP. Proteina 1 de rezistență multiplă la medicamente (MDR1) transportă cationi organici și, de asemenea, elimină medicamentele citostatice din celulele canceroase, provocând rezistența acestora la chimioterapie (de unde și denumirea proteinei). Substratul endogen al MDR1 este necunoscut. MDR3 transportă fosfolipide și acționează ca o flipază pentru fosfatidilcolină. Funcția MDR3 și importanța sa pentru secreția de fosfolipide în bilă au fost clarificate în experimente pe șoareci cărora le lipsește glicoproteina mdr2-P (un analog al MDR3 uman). În absența fosfolipidelor în bilă, acizii biliari provoacă leziuni ale epiteliului biliar, ductulită și fibroză periductulară.

Apa și ionii anorganici (în special sodiul) sunt excretați în capilarele biliare de-a lungul unui gradient osmotic prin difuzie prin joncțiuni strânse semipermeabile încărcate negativ.

Secretia biliara este reglata de numerosi hormoni si mesageri secundari, inclusiv AMPc si proteina kinaza C. Concentratiile crescute de calciu intracelular inhiba secretia biliara. Trecerea bilei prin canalicule are loc datorita microfilamentelor, care asigura motilitatea si contractiile canaliculelor.

Secreție ductală

Celulele epiteliale ale canalelor distale produc o secreție bogată în bicarbonat care modifică compoziția bilei canaliculare (așa-numitul flux ductular). În timpul secreției, se produc AMPc și unele proteine de transport membranar, inclusiv proteina de schimb Cl–/HCO3– ^și regulatorul conductanței transmembranare al ^fibrozei_chistice, un canal membranar pentru Cl– ^reglat de AMPc. Secretia ductulară este stimulată de secretină.

Se presupune că acidul ursodeoxicolic este absorbit activ de celulele ductale, schimbat cu bicarbonați, recirculat în ficat și ulterior reexcretat în bilă („șunt colepatic”). Acest lucru ar putea explica efectul coleretic al acidului ursodeoxicolic, însoțit de o secreție biliară crescută de bicarbonați în ciroza experimentală.

Presiunea din canalele biliare, la care are loc secreția de bilă, este în mod normal de 15-25 cm H2O. O creștere a presiunii la 35 cm H2O duce la suprimarea secreției de bilă și la dezvoltarea icterului. Secreția de bilirubină și acizi biliari se poate opri complet, iar bila devine incoloră (bilă albă) și seamănă cu un lichid mucos.

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