Ямочные pit клетки способны. Гепатоциты

Гепатоцит - основная структурная клетка паренхимы печени человека и животных. Гепатоциты составляют около 60% всех клеток печени, но поскольку они больше других клетки печени, то их масса составляет 80% общей массы печени. По подсчетам, количество гепатоцитов составляет около 300 миллиардов.

Гистологический препарат тканей печени человека, окраска гематоксилином и эозином

Структура

Гепатоциты имеют вид полигональной клетки диаметром 13-30 микрометров. Средний объем гепатоцита составляет 3,4 x 10 -9 см 3. Гепатоцит имеет 6 или более поверхностей, и два полюса: синусоидальный, который ориентирован в направлении печеночных синусовидных капилляров и покрытые ворсинками; и желчный или билиарный, расположенных между двумя синусоидальными поверхностями и формируют стенку желчных канальцев. Через синусоидальный полюс проходит всасывания различных веществ из крови, а через билиарный полюс проходит желчь и другие веществ, производимых в гепатоцитах, в просвет желчных канальцев. Гепатоцит ограничен двухконтурной белково-липидной плазматической мембраной, имеет высокую ферментативную активность, в том числе содержит ферменты, которые катализируют активный транспорт ионов и молекул через мембрану как внутрь клетки, так и из клетки. У желчных канальцев клеточные мембраны гепатоцитов связанные плотным соединением. Между гепатоцитами и стенкой печеночных синусоидальных капилляров размещен пространство Диссе, почти полностью заполнен микроворсинками гепатоцитов. Своими латеральными поверхностями гепатоциты образуют печеночные балки, из которых состоят сегменты и доли печени.

Синусоидальный капилляр и гепатоцит на электронно-микроскопическом снимке печени крысы.

В центральной части гепатоцита размещено ядро диаметром от 7 до 16 микрометров, с одним или двумя ядрышками. Около 75% гепатоцитов имеют одно ядро, причем 70% от общего их количества является тетраплоидной, около 2% от общего количества является октаплоиднимы; а 25% от общего количества гепатоцитов являются двухъядерными. В гепатоцитах хорошо развитый эндоплазматический ретикулум, как гранулярная эндоплазматическая система, так и агранулярная эндоплазматическая система. В гранулярном эндоплазматический ретикулум размещено большое количество рибосом, в агранулярного эндоплазматическом ретикулуме рибосомы отсутствуют. В гепатоцитах хорошо развитый комплекс Гольджи (до 50 комплексов). По разным подсчетам, в гепатоцитах содержатся от 800 до 2000 митохондрий. Кроме перечисленных органелл, в цитоплазме гепатоцита содержатся лизосомы, пероксисомы, дольки гликогена, капли липидов и филаментозни структуры.

Функции

Основной функцией гепатоцита является секреция желчи, которая включает в себя захват, переработку и выведение компонентов желчи в желчные капилляры. Этот механизм пока не изучен до конца. Одной из составляющих синтеза желчи является конъюгация гидрофобного токсического билирубина с помощью фермента глюкуронилтрансферазы к водорастворимого нетоксичного глюкуронил билирубина, который выделяется в желчь. Для предупреждения попадания желчи в кровь желчные канальцы закрываются так называемыми замыкающими поясками - непроникающими плотными соединениями, которые проходят вдоль них, а как дополнение к ним крае канальцев укрепляют так называемые пояса слияния.

Другой важной функцией гепатоцитов является участие в обмене глюкозы. При увеличении поступления глюкозы в кровь гепатоциты под влиянием инсулина проводят переработку избытка глюкозы в гликоген, который откладывается в виде зерен в цитоплазме гепатоцитов. При недостатке глюкозы под действием фермента глюкозо-6-фосфатазы гликоген в гепатоцитах метаболизируется до глюкозы. гепатоциты также обеспечивают синтез глюкозы из других химических соединений, в частности липидов и аминокислот путем сложных ферментных преобразований, который носит название глюконеогенез.

Важную роль играют гепатоциты и в синтезе белков. Гепатоциты синтезируют альбумины, большую часть глобулинов, фибриноген, а также большую часть других белков, участвующих в свертывании крови. Гепатоциты не производят лишь иммуноглобулинов, которые производят плазматические клетки. Белки в гепатоцитах синтезируются в эндоплазматическом ретикулуме, и через комплекс Гольджи проходят в свободной поверхности клетки, откуда выделяются с помощью механизма экзоцитоза. В гепатоцитах преимущественно также происходит дезаминирование аминокислот с образованием мочевины, которая позже транспортируется почек и выводится ими из организма.

Значительная роль гепатоцитов также в обмене липидов и липопротеинов. Гепатоциты участвуют в удалении крупнейших липопротеидных частиц - ХМ - из крови после приема жирной пищи, позже в гепатоцитах под влиянием ферментов осуществляется синтез мелких частиц липопротеинов и преобразования их в пре-Р-липопротеины, а позже в Р-липопротеины, и другие более мелкие, структурные соединения клеток, в частности холестерин и фосфолипиды. В гепатоцитах также происходит накопление резервов лидидив в виде триглицеридов. В гепатоцитах происходит также накопление витаминов, особенно витамина A, которое в основном происходит в так называемых клетках Ито.

Важную роль играют гепатоциты также и в удалении токсичных веществ, которые попадают в организм извне или образующиеся в процессе метаболизма. Эта роль клеток печени обеспечивается ферментами микросомального окисления и происходит преимущественно в специальных образованиях - микросомах. Гепатоциты обеспечивают преобразования, в частности, аммиака, этанола, стероидных гормонов, а также лекарственных средств и других химических веществ, которые попадают в организм из разных источников.

Регенерация

Продолжительность жизни гепатоцита составляет от 200 до 400 дней, однако, несмотря на низкую скорость обновления клеток, печень обладает высокой способностью к регенерации. В частности, в экспериментах на животных при удалении до 75% объема печени она восстанавливает свои нормальные размеры течение нескольких дней. Правда, в восстановленной после хирургического удаления ткани печени меньше гепатоцитов, и больше соединительнотканных элементов. Механизм регенерации печени не исследован до конца. Долгое время считалось, что в печени отсутствуют стволовые клетки, а регенерация проходит на внутриклеточном уровне, а также за счет митоза полиплоидных гепатоцитов. Однако более поздними исследованиями в печени обнаружены стволовые клетки, которые расположены недалеко венозных сосудов в дольками печени, которые имеют способность к активному делению, а при повреждении печени перемещаются в пораженные участки. Некоторое время считалось, что активное размножение этих стволовых клеток может привести к возникновению рака печени, однако по данным последних исследований, это предположение не подтвердилось. Пока неясным остается механизм прекращения деления клеток, а именно, почему на этапе, когда достигнута предыдущий показатель массы органа, то деление клеток останавливается. На данный момент выдвинуто предположение о регуляции этого процесса определенными белковыми соединениями, в частности трансформирующий фактор роста.

В 1833 г. Кирнан ввёл понятие о дольках печени как основе её архитектоники. Он описал чётко очерченные дольки пирамидальной формы, состо­ящие из центрально расположенной печёночной вены и периферически расположенных порталь­ных трактов, содержащих жёлчный проток, ветви воротной вены и печёночной артерии. Между эти­ми двумя системами располагаются балки гепато­цитов и содержащие кровь синусоиды.

С помощью стереоскопической реконструкции и сканирующей электронной микроскопии пока­зано, что печень человека состоит из столбиков гепатоцитов, отходящих от центральной вены, в правильном порядке чередующихся с синусоида­ми (рис. 1-9).

Ткань печени пронизана двумя системами кана­лов - портальными трактами и печёночными цент­ральными каналами, которые расположены таким образом, что не касаются друг друга; расстояние между ними составляет 0,5 мм (рис. 1-10). Эти си­стемы каналов расположены перпендикулярно друг другу. Синусоиды распределяются неравномерно, обычно проходя перпендикулярно линии, соеди­няющей центральные вены. Кровь из терминаль­ных ветвей воротной вены попадает в синусоиды; при этом направление кровотока определяется более высоким давлением в воротной вене по срав­нению с центральной.

Центральные печёночные каналы содержат истоки печёночной вены. Они окружены пограничной пла­стинкой печёночных клеток.

Портальные триады (синонимы: портальные тракты, глиссонова капсула) содержат терминаль­ные ветви воротной вены, печёночную артериолу и жёлчный проток с небольшим количеством круг­лых клеток и соединительной ткани (рис. 1-11). Они окружены пограничной пластинкой печёноч­ных клеток.

Анатомическое деление печени проводят по функциональному принципу. Согласно традицион­ным представлениям, структурная единица пече­ни состоит из центральной печёночной вены и ок­ружающих её гепатоцитов. Однако Раппапорт предлагает выделять ряд функциональных ацинусов, в центре каждого из которых лежит порталь­ная триада с терминальными ветвями портальной вены, печёночной артерии и жёлчного протока - зона 1 (рис. 1-12 и 1-13). Ацинусы расположены веерообразно, в основном перпендикулярно по от­ношению к терминальным печёночным венам со­седних ацинусов. Периферические, хуже кровоснабжаемые отделы ацинусов, прилежащие к тер­минальным печёночным венам (зона 3), наиболее страдают от повреждения (вирусного, токсическо­го или аноксического). В этой зоне локализуются мостовидные некрозы. Области, расположенные ближе к оси, образованной приносящими сосуда­ми и жёлчными протоками, более жизнеспособ­ны, и позднее в них может начаться регенерация печёночных клеток. Вклад каждой из зон ацинуса в регенерацию гепатоцитов зависит от локализа­ции повреждения .

Рис. 1-9. Структура печени человека в норме.

Рис. 1-10. Гистологическое строение пе­чени в норме. Н - терминальная печё­ночная вена; Р - портальный тракт. Ок­раска гематоксилином и эозином, х60. См. также цветную иллюстрацию на с. 767.

Рис. 1-11. Портальный тракт в норме. А - печёночная артерия; Ж - жёлчный про­ток. В - портальная вена. Окраска гематоксилином и эозином. См. также цветную иллюстрацию на с. 767.

Печёночные клетки (гепатоциты) составляют око­ло 60% массы печени. Они имеют полигональную форму и диаметр, равный приблизительно 30 мкм. Это одноядерные, реже многоядерные клетки, ко­торые делятся путём митоза. Продолжительность жизни гепатоцитов у экспериментальных животных составляет около 150 дней. Гепатоцит граничит с синусоидом и пространством Диссе, с жёлчным канальцем и соседними гепатоцитами. Базальной мембраны у гепатоцитов нет.

Синусоиды выстланы эндотелиальными клетка­ми. К синусоидам относятся фагоцитирующие клет­ки ретикулоэндотелиальной системы (клетки Купфера), звёздчатые клетки, также называемые жирозапасающими, клетками Ито или липоцитами.

В каждом миллиграмме нормальной печени че­ловека содержится приблизительно 202 10 3 клеток, из которых 171 10 3 являются паренхиматозными и 31 10 3 - литоральными (синусоидальные, в том числе клетки Купфера).

Пространством Диссе называется тканевое про­странство между гепатоцитами и синусоидальными эндотелиальными клетками. В перисинусоидальной соединительной ткани проходят лимфатические сосуды, которые на всём протяжении выстланы эндотелием. Тканевая жидкость просачивается через эндотелий в лимфатические сосуды.

Рис. 1-12. Функциональный ацинус (по Раппапорту). Зона 1 примыкает к входной (портальной) системе. Зона 3 примы­кает к выводящей (печёночной) системе.

Ветви печёночной артериолы образуют сплетение вокруг жёлчных протоков и впадают в синусои­дальную сеть на различных её уровнях. Они снаб­жают кровью структуры, расположенные в порталь­ных трактах. Прямых анастомозов между печёноч­ной артерией и воротной веной нет.

Экскреторная система печени начинается с жёлч­ных канальцев (см. рис. 13-2 и 13-3). Они не имеют стенок, а являются просто углублениями на контак­тирующих поверхностях гепатоцитов (см. рис. 13-1), которые покрыты микроворсинками. Плазмати­ческая мембрана пронизана микрофиламентами, образующими поддерживающий цитоскелет (см. рис. 13-2). Поверхность канальцев отделена от ос­тальной межклеточной поверхности соединитель­ными комплексами, состоящими из плотных кон­тактов, щелевых контактов и десмосом. Внутридоль­ковая сеть канальцев дренируется в тонкостенные терминальные жёлчные протоки или дуктулы (холангиолы, канальцы Геринга), выстланные куби­ческим эпителием. Они заканчиваются в более круп­ных (междольковых) жёлчных протоках, расположен­ных в портальных трактах. Последние разделяются на мелкие (диаметром менее 100 мкм), средние (±100 мкм) и крупные (более 100 мкм).

Рис. 1-13. Кровоснабжение простого ацинуса печени, зональное расположение кле­ток и микроциркуляторное периферичес­кое русло. Ацинус занимает примыкающие секторы соседних шестиугольных полей. Зоны 1, 2 и 3 соответственно представля­ют области, снабжаемые кровью с I, II и III степенью содержания кислорода и пи­тательных веществ. В центре этих зон находятся терминальные ветви принося­щих сосудов, жёлчных протоков, лимфа­тических сосудов и нервов (PS ), а сами зоны простираются до треугольных пор­тальных полей, из которых выходят эти ветви. Зона 3 оказывается на периферии микроциркуляторного русла ацинуса, по­скольку её клетки так же удалены от аф­ферентных сосудов своего ацинуса, как и от сосудов соседнего ацинуса. Перивенулярная область образуется наиболее уда­лёнными от портальной триады частями зоны 3 нескольких прилежащих ацину-сов. При повреждении этих зон повреж­дённая область приобретает вид морской звезды (затемнённая область вокруг тер­минальной печёночной венулы, располо­женной в её центре - ЦПВ). 1, 2, 3 - зоны микроциркуляции; Г, 2", 3" - зоны соседнего ацинуса .

Поверхность гепатоцитов ровная, за исключени­ем нескольких участков прикрепления (десмосом). Из них в просвет жёлчных канальцев выдаются рав­номерно расположенные микроворсинки одинако­вых размеров. На поверхности, обращённой к си­нусоиду, располагаются микроворсинки разной дли­ны и диаметра, проникающие в перисинусоидальное тканевое пространство. Наличие микроворсинок свидетельствует об активной секреции или абсорб­ции (в основном жидкости).

Ядро содержит дезоксирибонуклеопротеин. Пе­чень человека после полового созревания содер­жит тетраплоидные ядра, а в возрасте 20 лет - также октоплоидные ядра. Считается, что повы­шенная полиплоидность свидетельствует о пред­раковом состоянии. В хроматиновой сети обнару­живаются одно или два ядрышка. Ядро имеет двой­ной контур и содержит поры, обеспечивающие обмен с окружающей цитоплазмой.

Митохондрии также имеют двойную мембрану, внутренний слой которой образует складки, или кристы. Внутри митохондрий протекает огромное количество процессов, в частности окислительное фосфорилирование, при которых происходит ос­вобождение энергии. В митохондриях содержится много ферментов, в том числе участвующих в цикле лимонной кислоты и бета-окислении жирных кис­лот. Энергия, высвобождающаяся в этих циклах, затем запасается в виде АДФ. Здесь протекает так­же синтез гема.

Шероховатая эндоплазматическая сеть (ШЭС) выглядит как ряд пластинок, на которых распола­гаются рибосомы. При световой микроскопии они окрашиваются базофильно. В них синтезируются специфические белки, особенно альбумин, белки свёртывающей системы крови и ферменты. При этом рибосомы могут сворачиваться в спираль, образуя полисомы. В ШЭС синтезируется Г-6-Фаза. Из свободных жирных кислот синтезируются три­глицериды, которые в виде липопротеидных комп­лексов секретируются путём экзоцитоза. ШЭС мо­жет участвовать в глюкогенезе.

Рис. 1-14. Органеллы гепатоцита.

Гладкая эндоплазматическая сеть (ГЭС) образует тубулы и везикулы. Она содержит микросомы и является местом конъюгации билирубина, деток­сикации многих лекарств и других токсичных ве­ществ (система Р450). Здесь синтезируются стерои­ды, в том числе холестерин и первичные жёлчные кислоты, которые конъюгируют с аминокислотами глицином и таурином. Индукторы ферментов, на­пример фенобарбитал, увеличивают размеры ГЭС.

Пероксисомы располагаются поблизости от ГЭС и гранул гликогена. Их функция неизвестна.

Лизосомы - плотные тельца, примыкающие к жёлчным канальцам. Они содержат гидролитичес­кие ферменты, при выделении которых клетка разрушается. Вероятно, они выполняют функцию внутриклеточной очистки от разрушенных орга­нелл, срок жизни которых уже истёк. В них от­кладываются ферритин, липофусцин, жёлчный пигмент и медь. Внутри них можно наблюдать пиноцитозные вакуоли. Некоторые плотные тель­ца, расположенные около канальцев, называются микротельцами.

Аппарат Гольджи состоит из системы цистерн и пузырьков, которые также лежат около канальцев. Его можно назвать «складом веществ», предназна­ченных для экскреции в жёлчь. В целом эта груп­па органелл - лизосомы, микротельца и аппарат Гольджи - обеспечивает секвестрирование любых веществ, которые были поглощены и должны быть удалены, секретрированы или сохранены для ме­таболических процессов в цитоплазме. Аппарат Гольджи, лизосомы и канальцы подвергаются осо­бенно выраженным изменениям при холестазе (см. главу 13).

Рис. 1-15. Электронно-микроскопическая картина части нормального гепатоцита. Я - ядро; Яд - ядрышко; М - митохондрии; Ш - шероховатая эндоплазматическая сеть; Г - гранулы гликогена; mb - микроворсинки во внутри­клеточном пространстве; Л - лизосомы; МП - межкле­точное пространство.

Цитоплазма содержит гранулы гликогена, ли­пиды и тонкие волокна.

Цитоскелет, поддерживающий форму гепато­цита, состоит из микротрубочек, микрофиламен­тов и промежуточных филаментов . Микро­трубочки содержат тубулин и обеспечивают пере­мещение органелл и везикул, а также секрецию белков плазмы. Микрофиламенты состоят из ак­тина, способны к сокращению и играют важную роль в обеспечении целостности и моторики ка­нальцев, тока жёлчи. Длинные ветвящиеся фила­менты, состоящие из цитокератинов, называют промежуточными филаментами . Они соеди­няют плазматическую мембрану с перинуклеарной областью и обеспечивают стабильность и простран­ственную организацию гепатоцитов.

Синусоидальные клетки

Синусоидальные клетки (эндотелиальные клет­ки, клетки Купфера, звёздчатые и ямочные клет­ки) вместе с обращённым в просвет синусоида участком гепатоцитов образуют функциональную и гистологическую единицу .

Эндотелиальные клетки выстилают синусоиды и содержат фенестры, образующие ступенчатый ба­рьер между синусоидом и пространством Диссе (рис. 1-16). Клетки Купфера прикреплены к эндотелию.

Звёздчатые клетки печени располагаются в про­странстве Диссе между гепатоцитами и эндотели­альными клетками (рис. 1-17). Пространство Дис­се содержит тканевую жидкость, оттекающую да­лее в лимфатические сосуды портальных зон. При нарастании синусоидального давления выработка лимфы в пространстве Диссе увеличивается, что играет роль в образовании асцита при нарушении венозного оттока из печени.

Клетка Купфера содержит специфические мем­бранные рецепторы для лигандов, включая фраг­мент Fc иммуноглобулина и компонент С3b ком­племента, которые играют важную роль в пред­ставлении антигена.

Клетки Купфера активируются при генерали­зованных инфекциях или травмах. Они специфи­чески поглощают эндотоксин и в ответ вырабаты­вают ряд факторов, например фактор некроза опу­холи, интерлейкины, коллагеназу и лизосомальные гидролазы. Эти факторы усиливают ощущение дискомфорта и недомогания. Токсическое действие эндотоксина, таким образом, обусловлено продуктами секреции клеток Купфера, поскольку сам по себе он нетоксичен.

Рис. 1-16. Электронная микрофотография синусоида, на которой видны фенестры (Ф), образующие ситовидные пластинки (С). П - паренхиматозная клетка; Д - пространство Диссе; М - микроворсин­ки; Э - эндотелиальная клетка.

Рис. 1-17. Электронная микрофотогра­фия звёздчатой клетки печени. Видны характерные жировые капли (Ж). С - просвет синусоида; Д - пространство Диссе. П - паренхиматозная клетка. К - жёлчный каналец. Я - ядро. М - мито­хондрия, х 12 000.

Клетка Купфера секретирует также метаболи­ты арахидоновой кислоты, в том числе простаг­ландины .

Клетка Купфера имеет специфические мемб­ранные рецепторы к инсулину, глюкагону и ли­попротеинам. Углеводный рецептор N-ацетилгликозамина, маннозы и галактозы может служить посредником в пиноцитозе некоторых гликопро­теинов, особенно лизосомальных гидролаз. Кроме того, он опосредует поглощение иммунных комп­лексов, содержащих IgM .

В печени плода клетки Купфера выполняют эритробластоидную функцию. Распознавание и скорость эндоцитоза клетками Купфера зависят отопсонинов, фибронектина плазмы, иммуногло­булинов и тафтсина - естественного иммуномодуляторного пептида . Коллагенизация про­странства Диссе приводит к снижению поступле­ния в гепатоцит субстратов, связанных с белком .

Ямочные клетки. Это очень подвижные лимфо­циты - естественные киллеры, прикреплённые к обращённой в просвет синусоида поверхности эн­дотелия . Их микроворсинки или псевдоподии проникают сквозь эндотелиальную выстилку, со­единяясь с микроворсинками паренхиматозных клеток в пространстве Диссе. Эти клетки живут недолго и обновляются за счёт лимфоцитов цир­кулирующей крови, дифференцирующихся в си­нусоидах . В них обнаруживаются характер­ные гранулы и пузырьки с палочками в центре. Ямочные клетки обладают спонтанной цитоток­сичностью по отношению к опухолевым и инфи­цированным вирусом гепатоцитам.

Взаимодействия синусоидальных клеток

Между клетками Купфера и эндотелиальными клетками, как и между клетками синусоидов и гепатоцитами, происходит сложное взаимодей­ствие. Активация клеток Купфера липополиса­харидами подавляет поглощение гиалуроновой кислоты эндотелиальными клетками. Этот эффект, возможно, опосредуется лейкотриенами . Об­разованные клетками синусоидов цитокины могут как стимулировать, так и подавлять пролифера­цию гепатоцитов .

Внеклеточный матрикс

Внеклеточный матрикс становится видимым только при заболеваниях печени. В пространстве Диссе можно обнаружить все главные компоненты базальной мембраны, в том числе коллаген типа IV, ламинин, гепарансульфат, протогликан и фиб­ронектин . Все клетки, образующие синусоид, могут участвовать и в образовании матрикса. Мат­рикс, находящийся в пространстве Диссе, влияет на функцию гепатоцитов, изменяя экспрессию тка­неспецифических генов, например гена альбумина, а также количество и порозность синусоидальных фенестраций . Это может иметь значение для регенерации печени.

Нарушение микроциркуляции печени при патологии

При заболеваниях печени, например при алкоголь­ном поражении, может нарушаться микроциркуля­ция печени из-за коллагенизации пространства Дис­се, образования базальной мембраны под эндотели­ем и изменения его фенестрированности . Все эти процессы наиболее выражены в зоне 3. Они приводят к потере питательных веществ, предназначен­ных для гепатоцитов, и к развитию портальной ги­пертензии.

Адгезивные молекулы

При воспалении в печени часто обнаруживается инфильтрация лимфоцитами. Рецепторы на поверх­ности лимфоцитов, антиген, ассоциированный с функцией лейкоцитов (LFA -1), и молекулы меж­клеточной адгезии (ICAM -1 и ICAM -2) взаимо­действуют между собой. В норме ICAM-1 эксп­рессируется в основном на клетках, выстилающих синусоиды, и в незначительной степени - на пор­тальном и печёночном эндотелии (рис. 1-18) . При реакциях отторжения трансплантата выявле­на индукция ICAM-1 в эпителии жёлчных путей, эндотелии сосудов и в перивенулярных гепатоци­тах. Экспрессия этих молекул адгезии на клетках жёлчных протоков показана при первичном били­арном циррозе и первичном склерозирующем хо­лангите .

Функциональная неоднородность

Функции клеток, расположенных в периферичес­кой зоне кровообращения ацинуса, примыкающей к терминальным печёночным венам (зона 3), отли­чаются от функции клеток, примыкающих к тер­минальным печёночным артериям и портальным венам (зона 1; см. рис. 1-12 и 1-13; табл. 1-1) }