Будова і функції гепатоцитів - системи організму (гістологія)

Мікроскопічну будову ГЕПАТОЦИТІВ

В гепатоцитах виявляються багато загальні закономірності, що представляють інтерес для тих, хто вивчає біологію клітини, і в якості таких ілюстративних прикладів гепатоцити розглядалися в попередніх розділах цього керівництва, тому немає необхідності повторювати все те, про що вже говорилося. Однак для зручності ми все ж наведемо тут основні, найбільш цікаві дані.
Гепатоцити, які накопичують глікоген (пофарбовані на глікоген і іншими методами), були показані на рис. 1 - 19, а гепатоцити, що містять надмірну кількість жиру, на рис. 1 - 20. На рис. 3 - 17 і 3 - 18 представлені поліплоїдні гепатоцити.
Ультраструктура. Ядро гепатоцита показано на рис. 4 - 3 ядерну оболонку і пори в ній можна більш детально розглянути на рис. 4 - 4.
Цитоплазма гепатоцитів в буквальному сенсі слова рясніє різними видами органел та включень. Особливо численні мітохондрії (рис. 22 - 17 і 22 - 20) - за підрахунками, кожен гепатоцит містить 1000 або більше мітохондрій. Мітохондрії мають особливо важливе значення для гепатоцитів, оскільки ці клітини виконують такі численні і різноманітні за характером метаболічні функції. В гепатоцитах зустрічається безліч вільних і пов`язаних з мембранами полірібосом. Добре розвинений як гранулярний, так і гладкий ендоплазматичний ретікулум- значення цього факту стане очевидним, коли ми опишемо ендокринні функції гепатоцита. За цитоплазмі розсіяні численні стопки апарату Гольджі, ймовірно пов`язані канальцами (як пояснювалося в гл. 5). Як видно на рис. 22 - 21, деякі стопки лежать близько до ядра, інші поблизу жовчних капілярів. Мішечки апарату Гольджі також пов`язані з ендокринною функцією гепатоцитів (див. Нижче). Є лізосоми всіх видів, особливо близько жовчних капілярів (рис. 22 - 22). Деякі лізосоми містять липофусцин пігмент зношування, так як липофусцин в гепатоцитах захоплюють саме лізосоми (такі лізосоми називають ліпофусціновимі тільцями). Гепатоцити містять також значну кількість везикулярний органел, званих мікротільця (відзначені на рис. 22 - 22). У більшості видів (але не в людини) в їх центрі знаходиться щільне утворення, очевидно, кристалічної природи. Мікротільця оточені мембраною і містять кілька ферментів.

Мал. 22 - 22. Електронна мікрофотографія трьох гепатоцитів, що обмежують жовчний капіляр, в печінці американського сурка- х 13000 (з люб`язного дозволу J. Steiner).
Клітини в цій області пов`язані контактами. Найближче до просвіту - щільний контакт-zonula occludens (1). На деякій відстані розташовуються десмосоми (2). У гепатоците, що лежить зверху справа, можна бачити окремі цистерни шорсткогоЕПР (3). Відзначте також лизосому (4), два мікротільця (5) з характерною кристалічної внутрішньою структурою і мітохондрії (б). Є і окремі цистерни гладкого ЕПР (7).

Мал. 22 - 21. Електронна мікрофотографія гепатоцитів з печінки миші х 30 000 (з люб`язного дозволу A. Jezequel).
Вгорі зліва видно жовчний капіляр (1), в просвіт якого виступають мікроворсинки (2). Численні великі мітохондрії (3) характеризуються великим числом крист. У мішечках апарату Гольджі (4), які видно нижче центру, відзначте електроноплотние частки ліпопротеїду, які є попередниками ліпопротеїдів, що виділяються в плазму. Транули глікогену (5), що розташовуються розетками (а-частинки), видно внизу зліва, а між ними - трубочки гладкого ЕПР.

Кристалічна структура, яка знаходиться в центрі мікротелец у багатьох видів, це уриказа. Цей фермент бере участь у перетворенні сечової кислоти в її похідні з метою виведення цієї речовини з організму. У людини, однак, цей фермент відсутній, і сечова кислота виводиться з сечею як така. При порушенні виведення всієї утворюється в організмі сечової кислоти, а також сечової кислоти, яка споживається з їжею, виникає захворювання зване подагрою. Нещодавно було показано, що мікротільця містять ферменти, які відіграють важливу роль в метаболізмі жирних кислот шляхом (3 - окислення, причому встановлено, що під впливом лікарських препаратів, що застосовуються для зниження рівня ліпідів у сироватці, число таких мікротелец в гепатоцитах збільшується.
Після цього загального огляду органел гепатоцитів ми далі спробуємо більш конкретно зв`язати наявність деяких з них з функцією гепатоцитів. Але спочатку ми повинні згадати про різні види поверхонь гепатоцитів.

Три види поверхонь гепатоцитів

1. Поверхня, що межує з простором Діссе, характеризується численними микроворсинками, які виступають у цей простір (рис. 22 - 16), що, природно, забезпечує для кожного гепатоцита величезну площу поверхні для всмоктування речовин з кровотоку. Між микроворсинками є простір, через яке гепатоцити секретують речовини в плазму крові.
2. На бічних поверхнях гепатоцитів у більшості видів знаходяться латеральні вирости і вдавлення, відповідні вдавлені і виростам сусідніх гепатоцітов- у людини вони розвинені незначно. Завдяки цим утворенням гепатоцити прикріплюються один до одного.
3. В якійсь ділянці поверхні гепатоцита розташовується жовчний капіляр, що лежить між даними гепатоцитами і одним або двома іншими (рис. 22 - 21 і 22 - 22). Поверхня, що обмежує жовчний капіляр, є секреторною. Жовчні капіляри будуть описані пізніше в зв`язку з екзокринної функцією печінки.

ФУНКЦІЇ ГЕПАТОЦИТІВ

Не вдаючись детально в функції печінки, ми коротко зупинимося на деяких з них і зв`яжемо їх з тими органеллами, якими вони забезпечуються. Ми почнемо з ендокринних функцій печінки.

ДЕЯКІ ЕНДОКРИННІ ФУНКЦІЇ ГЕПАТОЦИТІВ І ПОВ`ЯЗАНІ З НИМИ органел

Як вже зазначалося раніше, печінку є екзокринну залозу, тому що гепатоцити секретують жовч в жовчні капіляри, звідки вона відводиться по системі проток в кишку. Але вже кілька десятиліть тому прийшли до висновку про те, що вона є ендокринної залозою. У ті часи залозу вважали ендокринної, якщо вона виділяла в кровотік якесь необхідне організму речовина. Тому, коли було встановлено, що печінка виділяє цукор в кровотік, було вирішено, що вона є не тільки екзокринної, а й ендокринної залозою. В даний час відомо, що печінка виділяє в кровотік кілька необхідних організму речовин. Слід зазначити, що як екзокринна, так і ендокринна функції забезпечуються одними і тими ж спеціалізованими секреторними клітинами - гепатоцитами. Необхідно також згадати, що, хоча в цьому розділі зручно розглядати печінку як ендокринної залози, цей термін в даний час зазвичай використовується в більш вузькому сенсі стосовно до тих залоз, які виробляють гормони.

Синтез глікогену і секреція глюкози

Після прийому їжі, що містить значну кількість вуглеводів, рівень глюкози в крові підвищувався б безконтрольно, якби не діяльність гепатоцитів, які в присутності інсуліну видаляють надлишок глюкози з крові, запасаюча його в якості глікогену. І навпаки, коли рівень цукру в крові починає знижуватися, гепатоцити перетворюють глікоген знову в глюкозу, виділяючи її в кров. На електронних мікрофотографіях відкладення глікогену, що утворюються з глюкози, мають вигляд частинок високої електронної щільності, які кілька щільніше рібосом- частки ці розташовуються у вигляді розеток (див. Рис. 5 - 60). Вони тісно пов`язані з трубочками гладкого ЕПР (див. Рис. 5 - 60 і 22 - 21). Ця характерна зв`язок між відкладеннями глікогену і трубочками гладкого ЕПР, ймовірно, обумовлена ферментом глюкозо-6 - фосфатазою, який грає важливу роль в обміні глікогену і локалізується в гладкому ЕПР.
Освіта глікогену в гепатоцитах стимулюється також гормоном гідрокортизоном, який виробляє кора надпочечніка- проте в цьому випадку глікоген утворюється з білків або їх попередників, причому таку освіту глікогену приводить до виділення глюкози в кров, а не до поглинання її з крові.
Гепатоцити синтезують альбуміни, фібриноген і більшу частину глобулінів плазми крові, а також інші білки, що беруть участь в згортанні крові, і секретують ці речовини в синусоїди. Імуноглобулінів гепатоцити НЕ продуціруют- ці білки виробляються плазматичними клітинами.
Білки, що секретуються гепатоцитами в кров, синтезуються в цистернах шорсткогоЕПР, які видно в різних ділянках цитоплазми (як показано праворуч від центру на рис. 22 - 22). Після завершення синтезу білки крові через апарат Гольджі надходять до вільної поверхні клітини, що омивається плазмою, і виділяються механізмом екзоцитозу.

секреція ліпопротеїдів

Гепатоцити беруть участь також і в регуляції рівня ліпідів в крові. Хоча деякі ліпіди знаходяться в крові у формі нетривкого комплексу жирних кислот з альбуміном, велика частина їх має вигляд дрібних частинок, в яких ліпіди якимось чином пов`язані з білками. Ці частинки називають ліпопротеїдами крові. Частинки ліпідів самі по собі були б гідрофобними і тому не могли б залишатися в плазмі у вигляді суспензії. Але білок, з яким вони пов`язані, має таку дію, що частинки стають досить гідрофільними для того, щоб зберігатися в плазмі у вигляді суспензії.

Секреція білків крові

У крові є 4 види ліпопротеїдних частинок. 1) Хіломікрони, які були описані найбільші з таких частинок-вони, як уже зазначалося, утворюються у всмоктуючих клітинах кишечника. Гепатоцити разом з іншими клітинами організму беруть участь у видаленні цих частинок з крові після прийому жирної їжі. Так як хиломікрони зважені в плазмі крові, вони легко потрапляють в простір Дисс і, ймовірно, частки пре-Р-ліпопротеїдів дещо менше за розмірами, ніж хиломікрони, і порівняно багатшими білком. Передбачається, що їх утворюють гепатоцити. Частинки Р-ліпопротеїдів ще менше і щільніше і містять ще менше ліпідів. Вони теж синтезуються гепатоцитами і є основним посередником в процесі транспорту холестерину в організмі. Вони, ймовірно, секретируются поряд з пре- Р-ліпопротеїдами або як їх частина. Найдрібніші з усіх ліпопротеїдних частинок, це а-ліпопротеїди з ліпідами в основному в формі фосфоліпідів, головного компонента клітинних мембран.
Ліпопротеїди, що виробляються гепатоцитами, очевидно, синтезуються послідовно, крок за кроком. Їх білкова частина синтезується в гранулярному ЕПР, який поступово переходить в гладкий ендоплазматичнийретикулум. Останній бере участь в синтезі ліпідів. Тому білки і ліпіди ліпопротеїдних частинок утворюються як би в одній трубочці, білки в тій ділянці, де вона має гранулярне будова, а ліпіди там, де вона гладка. Комплекс Гольджі, звичайно ж, також бере участь в цьому процесі, причому бульбашки, що містять ліпопротеїди, отшнуровиваются від його мішечків (рис. 22 - 21), рухаючись до поверхні синусоидов, де містяться в бульбашках ліпопротеїдні частки виділяються в кров. Усередині цитоплазми частки, оточені мембраною, мають вигляд темних гранул.

РОЛЬ ГЕПАТОЦИТІВ у метаболізмі та ДЕТОКСИКАЦІЇ У ЗВ`ЯЗКУ З ВЗЯТИ УЧАСТЬ У ЦИХ ПРОЦЕСАХ ОРГАНЕЛ

Інші функції гепатоцитів (крім щойно описаної ендокринної
функції і розглядається далі екзокринної) будуть тут лише коротко упомянути- до них відносяться різні перетворення і зв`язування одних сполук з іншими, що призводить до зменшення токсичності небезпечних речовин, всосавшихся з кишки або утворилися в організмі і надають ту чи іншу шкідливу дію на тканини. Наприклад, аміак, що утворюється в процесі метаболізму амінокислот, після досягнення певних концентрацій стає токсичним. Гепатоцити запобігають збільшення його концентрацій, використовуючи аміак для освіти або корисних для організму речовин, або сечовини, остання нетоксична (якщо тільки її концентрація не досягає дуже високих значень) і видаляється з організму нирками.
Багато речовин, починаючи з ліків, які виписуються лікарем, і закінчуючи хімічними речовинами, поглинаються з різних джерел, піддаються метаболічним перетворенням і детоксикації гепатоцитами. У деяких умовах продукти розпаду цих речовин можуть бути більш шкідливими, ніж самі ці речовини.
Гепатоцити піддають також метаболічним перетворенням стероїдні гормони і алкоголь. При посиленні детоксикаційної функції гепатоцитів в них підвищується вміст компонентів гладкого ЕПР.