Dannelse af galde

Leveren udskiller cirka 500-600 ml galde om dagen. Galde er isoosmotisk med plasma og består primært af vand, elektrolytter, galdesalte, fosfolipider (primært lecithin), kolesterol, bilirubin og andre endogene eller eksogene komponenter såsom proteiner, der regulerer mave-tarmfunktionen, lægemidler eller deres metabolitter. Bilirubin er et nedbrydningsprodukt af hæmkomponenter under nedbrydningen af hæmoglobin. Dannelsen af galdesalte, også kendt som galdesyrer, forårsager udskillelse af andre galdebestanddele, især natrium og vand. Galdesaltenes funktioner omfatter udskillelse af potentielt giftige stoffer (f.eks. bilirubin, lægemiddelmetabolitter), opløsning af fedtstoffer og fedtopløselige vitaminer i tarmen for at lette deres absorption og aktivering af osmotisk rensning af tarmen.

Syntese og sekretion af galde kræver mekanismer for aktiv transport, såvel som processer som endocytose og passiv diffusion. Galde dannes i canaliculi mellem tilstødende hepatocytter. Sekretion af galdesyrer i canaliculi er det hastighedsbegrænsende trin i galdedannelsen. Sekretion og absorption forekommer også i galdegangene.

I leveren kommer galde fra det intrahepatiske opsamlingssystem ind i den proksimale eller fælles levergang. Omtrent 50 % af den galde, der udskilles uden for måltider fra den fælles levergang, kommer ind i galdeblæren via den galdeblæregang; de resterende 50 % går direkte ind i den fælles galdegang, der dannes ved sammenløbet af den fælles levergang og den galdeblæregang. Uden for måltider kommer en lille del af galden direkte fra leveren. Galdeblæren absorberer op til 90 % af vandet fra galden, koncentrerer og lagrer det.

Galde flyder fra galdeblæren ind i den fælles galdegang. Den fælles galdegang forbindes med gangen i bugspytkirtlen og danner Vater-ampullen, som munder ud i tolvfingertarmen. Før den mødes med gangen i bugspytkirtlen, indsnævres den fælles galdegang i diameter til < 0,6 cm. Oddis lukkemuskel omgiver både galdegangen i bugspytkirtlen og den fælles galdegang; derudover har hver galdegang sin egen lukkemuskel. Galde flyder normalt ikke retrograd ind i gangen i bugspytkirtlen. Disse lukkemuskler er meget følsomme over for cholecystokinin og andre tarmhormoner (f.eks. gastrinaktiverende peptid) og over for ændringer i kolinerg tonus (f.eks. på grund af antikolinerge midler).

Under et standardmåltid begynder galdeblæren at trække sig sammen, og galdegangslukkemusklerne slapper af under påvirkning af udskilte tarmhormoner og kolinerg stimulering, hvilket fremmer bevægelsen af cirka 75 % af galdeblærens indhold ind i tolvfingertarmen. Omvendt øges lukkemuskeltonusen under faste, hvilket fremmer fyldning af galdeblæren. Galdesalte absorberes dårligt ved passiv diffusion i den proximale tyndtarm; de fleste galdesyrer når den distale ileum, hvor 90 % absorberes aktivt i det portale venøse leje. Når galdesyrerne er tilbage i leveren, ekstraheres de effektivt og modificeres hurtigt (f.eks. bindes frie syrer) og udskilles tilbage i galden. Galdesalte cirkulerer gennem det enterohepatiske kredsløb 10-12 gange om dagen.

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

Galdegangenes anatomi

Galdesalte, konjugeret bilirubin, kolesterol, fosfolipider, proteiner, elektrolytter og vand udskilles af hepatocytter i galdekanalen. Galdesekretionsapparatet omfatter kanalikulære membrantransportproteiner, intracellulære organeller ogcytoskelettestrukturer. Tight junctions mellem hepatocytter adskiller lumen i kanalen fra det hepatiske kredsløbssystem.

Den kanalikulære membran indeholder transportproteiner for galdesyrer, bilirubin, kationer og anioner. Mikrovilli øger dens areal. Organellerne er repræsenteret af Golgi-apparatet og lysosomer. Vesikler bruges til at transportere proteiner (f.eks. IgA) fra sinusformet til den kanalikulære membran og til at levere transportproteiner syntetiseret i cellen for kolesterol, fosfolipider og muligvis galdesyrer fra mikrosomerne til den kanalikulære membran.

Hepatocyttens cytoplasma omkring tubuli indeholder cytoskelettestrukturer: mikrotubuli, mikrofilamenter og mellemliggende filamenter.

Mikrotubuli dannes ved polymerisering af tubulin og danner et netværk inde i cellen, især nær den basolaterale membran og Golgi-apparatet, hvor de deltager i receptormedieret vesikulær transport, sekretion af lipider og under visse betingelser galdesyrer. Mikrotubulidannelse hæmmes af colchicin.

Konstruktionen af mikrofilamenter involverer interagerende polymeriserede (F) og frie (G) aktiner. Mikrofilamenter, koncentreret omkring den kanalikulære membran, bestemmer kanalernes kontraktilitet og motilitet. Phalloidin, som forstærker aktinpolymerisationen, og cytochalasin B, som svækker den, hæmmer kanalmotilitet og forårsager kolestase.

Intermediære filamenter er sammensat af cytokeratin og danner et netværk mellem plasmamembraner, cellekernen, intracellulære organeller og andre cytoskelettestrukturer. Bristning af intermediære filamenter fører til forstyrrelse af intracellulære transportprocesser og udslettelse af tubuluslumen.

Vand og elektrolytter påvirker sammensætningen af den tubulære sekretion ved at trænge gennem de tight junctions (tight junctions) mellem hepatocytter på grund af den osmotiske gradient mellem tubulernes lumen og Disse-rummet (paracellulært flow). Integriteten af de tight junctions afhænger af tilstedeværelsen af ZO-1-proteinet med en molekylvægt på 225 kDa på plasmamembranens indre overflade. Bristning af de tight junctions ledsages af indtrængen af opløste større molekyler i tubulerne, hvilket fører til et tab af den osmotiske gradient og udvikling af kolestase. Regurgitation af tubulær galde i sinusoiderne kan observeres.

Galdekanalerne munder ud i kanaler, undertiden kaldet cholangiole eller Herings kanaler. Kanalerne er hovedsageligt placeret i portalzoner og munder ud i interlobulære galdegange, som er de første af galdegangene, der ledsages af grene af leverarterien og portalvenen og findes i portaltriaderne. De interlobulære kanaler smelter sammen og danner septale kanaler, indtil to hovedleverkanaler dannes, der udgår fra højre og venstre lapper i regionen af porta hepatis.

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

Sekretion af galde

Galdedannelse sker med deltagelse af en række energiafhængige transportprocesser. Dens sekretion er relativt uafhængig af perfusionstrykket. Den samlede strøm af galde hos mennesker er cirka 600 ml/dag. Hepatocytter sørger for sekretionen af to fraktioner af galde: afhængig af galdesyrer ("225 ml/dag") og uafhængig af dem ("225 ml/dag"). De resterende 150 ml/dag udskilles af galdegangsceller.

Udskillelse af galdesalte er den vigtigste faktor i dannelsen af galde (den fraktion, der er afhængig af galdesyrer). Vand følger de osmotisk aktive galdesalte. Ændringer i osmotisk aktivitet kan regulere vandets optagelse i galden. Der er en klar sammenhæng mellem udskillelsen af galdesalte og strømmen af galde.

Eksistensen af en galdefraktion uafhængig af galdesyrer demonstreres af muligheden for at producere galde uden galdesalte. Således er en fortsættelse af galdestrømmen mulig på trods af fraværet af udskillelse af galdesalte; udskillelsen af vand skyldes andre osmotisk aktive opløste stoffer såsom glutathion og bicarbonater.

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

Cellulære mekanismer for galdesekretion

Hepatocytten er en polær sekretorisk epitelcelle med basolaterale (sinusformede og laterale) og apikale (tubulære) membraner.

Galdedannelse involverer opsamling af galdesyrer og andre organiske og uorganiske ioner, deres transport gennem den basolaterale (sinusformede) membran, cytoplasma og kanalikulære membran. Denne proces ledsages af osmotisk filtrering af vand indeholdt i hepatocyt- og paracellulære rum. Identifikation og karakterisering af transportproteiner i sinusformede og kanalikulære membraner er kompleks. Undersøgelsen af canaliculis sekretoriske apparat er særligt vanskelig, men der er nu udviklet en metode til at opnå dobbelte hepatocytter i en kortlivet kultur, som har vist sig pålidelig i mange undersøgelser. Kloning af transportproteiner giver os mulighed for at karakterisere funktionen af hver af dem separat.

Processen med galdedannelse afhænger af tilstedeværelsen af visse bærerproteiner i de basolaterale og kanalikulære membraner. Drivkraften for sekretion er Na ⁺, K ⁺ - ATPase i den basolaterale membran, hvilket skaber en kemisk gradient og potentiel forskel mellem hepatocytten og det omgivende rum. Na ⁺, K ⁺ - ATPase udveksler tre intracellulære natriumioner med to ekstracellulære kaliumioner og opretholder en koncentrationsgradient af natrium (højt udenfor, lavt indenfor) og kalium (lavt udenfor, højt indenfor). Som et resultat har celleindholdet en negativ ladning (-35 mV) sammenlignet med det ekstracellulære rum, hvilket letter optagelsen af positivt ladede ioner og udskillelsen af negativt ladede ioner. Na ⁺, K ⁺ - ATPase findes ikke i den kanalikulære membran. Membranfluiditet kan påvirke enzymaktiviteten.

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

Indfangning på overfladen af sinusmembranen

Den basolaterale (sinusformede) membran har flere transportsystemer til optagelse af organiske anioner, som har overlappende substratspecificiteter. Transportproteinerne er tidligere blevet karakteriseret fra dyrecellestudier. Nyere kloning af humane transportproteiner har givet en bedre forståelse af deres funktion. Organisk aniontransporterende protein (OATP) er natriumuafhængigt og transporterer en række molekyler, herunder galdesyrer, bromsulfalein og sandsynligvis bilirubin. Andre transportører menes også at transportere bilirubin ind i hepatocytten. Galdesyrer konjugeret med taurin (eller glycin) transporteres af natrium/galdesyre-kotransporterende protein (NTCP).

^{Proteinet, der udveksler Na+} /H ⁺ og regulerer pH-værdien inde i cellen, deltager i overførslen af ioner over den basolaterale membran. Denne funktion udføres også af cotransportproteinet for Na ⁺ /HCO3– _.^Optagelsen af sulfater, ikke-esterificerede fedtsyrer og organiske kationer forekommer også på overfladen af den basolaterale membran.

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

Intracellulær transport

Transport af galdesyrer i hepatocytten udføres af cytosoliske proteiner, hvoraf hovedrollen tilhører 3a-hydroxysteroiddehydrogenase. Af mindre betydning er glutathion-S-transferase og proteiner, der binder fedtsyrer. Det endoplasmatiske reticulum og Golgi-apparatet deltager i transporten af galdesyrer. Vesikulær transport aktiveres tilsyneladende kun ved en betydelig tilstrømning af galdesyrer ind i cellen (i koncentrationer, der overstiger fysiologiske).

Transport af væskefaseproteiner og ligander såsom IgA og lavdensitetslipoproteiner udføres ved vesikulær transcytose. Overførselstiden fra den basolaterale til den kanalikulære membran er omkring 10 minutter. Denne mekanisme er kun ansvarlig for en lille del af den samlede galdestrøm og afhænger af mikrotubulernes tilstand.

Tubulær sekretion

Den kanalikulære membran er en specialiseret region af hepatocytternes plasmamembran, der indeholder transportproteiner (primært ATP-afhængige), som er ansvarlige for transport af molekyler ind i galden mod koncentrationsgradienten. Den kanalikulære membran indeholder også enzymer såsom alkalisk fosfatase og GGT. Glucuronider og glutathion-S-konjugater (f.eks. bilirubindiglucuronid) transporteres af den kanalikulære multispecifikke organiske aniontransportør (cMOAT), og galdesyrer transporteres af den kanalikulære galdesyretransportør (cBAT), hvis funktion delvist kontrolleres af det negative intracellulære potentiale. Galdeflowet, uafhængigt af galdesyrer, bestemmes tilsyneladende af glutathiontransport og også af tubulær sekretion af bicarbonat, muligvis med deltagelse af Cl⁻ ^/ HCO3⁻ _-^{udvekslingsprotein}.

To enzymer fra P-glykoproteinfamilien spiller en vigtig rolle i transporten af stoffer over den kanalikulære membran; begge enzymer er ATP-afhængige. Multidrug resistance protein 1 (MDR1) transporterer organiske kationer og fjerner også cytostatiske lægemidler fra kræftceller, hvilket forårsager deres resistens over for kemoterapi (deraf proteinets navn). Det endogene substrat for MDR1 er ukendt. MDR3 transporterer fosfolipider og fungerer som en flippase for phosphatidylcholin. Funktionen af MDR3 og dens betydning for udskillelsen af fosfolipider i galden blev klarlagt i forsøg på mus, der manglede mdr2-P-glykoprotein (en analog af human MDR3). I fravær af fosfolipider i galden forårsager galdesyrer skade på galdeepitelet, duktulitis og periduktulær fibrose.

Vand og uorganiske ioner (især natrium) udskilles i galdekapillærerne langs en osmotisk gradient ved diffusion gennem negativt ladede semipermeable tight junctions.

Galdesekretion reguleres af mange hormoner og sekundære budbringere, herunder cAMP og proteinkinase C. Øgede intracellulære calciumkoncentrationer hæmmer galdesekretion. Galdepassage gennem canaliculi sker på grund af mikrofilamenter, som sørger for motilitet og sammentrækninger af canaliculi.

Duktulær sekretion

Epitelceller i de distale kanaler producerer en bikarbonatrig sekretion, der ændrer sammensætningen af kanalikulær galde (den såkaldte _duktulærestrømning). Under sekretion produceres cAMP og nogle membrantransportproteiner, herunder Cl–/HCO3–udvekslingsprotein ^og cystisk ^fibrose transmembrankonduktansregulatoren , en membrankanal for Cl– ^reguleret af cAMP. Duktulær sekretion stimuleres af sekretin.

Det antages, at ursodeoxycholsyre aktivt absorberes af duktulære celler, ombyttes til bicarbonater, recirkuleres i leveren og efterfølgende genudskilles i galden ("kolehepatisk shunt"). Dette kan forklare den koleretiske effekt af ursodeoxycholsyre, ledsaget af høj biliær sekretion af bicarbonater ved eksperimentel cirrose.

Trykket i galdegangene, hvor galdesekretionen finder sted, er normalt 15-25 cm H2O. En stigning i trykket til 35 cm H2O fører til undertrykkelse af galdesekretionen og udvikling af gulsot. Sekretionen af bilirubin og galdesyrer kan stoppe helt, og galden bliver farveløs (hvid galde) og ligner en slimet væske.

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