Tulžies susidarymas

Kepenys per parą išskiria maždaug 500–600 ml tulžies. Tulžis yra izoosmozinė plazmos atžvilgiu ir daugiausia sudaryta iš vandens, elektrolitų, tulžies druskų, fosfolipidų (daugiausia lecitino), cholesterolio, bilirubino ir kitų endogeninių arba egzogeninių komponentų, tokių kaip baltymai, reguliuojantys virškinimo trakto funkciją, vaistai arba jų metabolitai. Bilirubinas yra hemo komponentų skilimo produktas hemoglobino skaidymo metu. Tulžies druskų, dar vadinamų tulžies rūgštimis, susidarymas sukelia kitų tulžies komponentų, ypač natrio ir vandens, sekreciją. Tulžies druskų funkcijos apima potencialiai toksiškų medžiagų (pvz., bilirubino, vaistų metabolitų) išsiskyrimą, riebalų ir riebaluose tirpių vitaminų tirpinimą žarnyne, siekiant palengvinti jų absorbciją, ir osmosinio žarnyno valymo aktyvavimą.

Tulžies sintezei ir sekrecijai reikalingi aktyvios pernašos mechanizmai, taip pat tokie procesai kaip endocitozė ir pasyvi difuzija. Tulžis susidaro kanalėliuose tarp gretimų hepatocitų. Tulžies rūgščių sekrecija kanalėliuose yra ribojantis tulžies susidarymo etapas. Sekrecija ir absorbcija taip pat vyksta tulžies latakuose.

Kepenyse tulžis iš intrahepatinės surinkimo sistemos patenka į proksimalinį, arba bendrąjį, kepenų lataką. Maždaug 50 % tulžies, išskiriamos ne valgio metu iš bendro kepenų latako, patenka į tulžies pūslę per cistinį lataką; likę 50 % patenka tiesiai į bendrą tulžies lataką, susidarantį susiliejus bendram kepenų ir cistiniam latakui. Ne valgio metu nedidelė tulžies dalis patenka tiesiai iš kepenų. Tulžies pūslė sugeria iki 90 % vandens iš tulžies, jį koncentruodama ir kaupdama.

Tulžis iš tulžies pūslės teka į bendrą tulžies lataką. Bendras tulžies latakas susijungia su kasos lataku ir sudaro Vaterio ampulę, kuri atsiveria į dvylikapirštę žarną. Prieš prisijungdamas prie kasos latako, bendrojo tulžies latako skersmuo susiaurėja iki < 0,6 cm. Odi sfinkteris supa ir kasos, ir bendrą tulžies lataką; be to, kiekvienas latakas turi savo sfinkterį. Tulžis paprastai neteka retrogradiškai į kasos lataką. Šie sfinkteriai yra labai jautrūs cholecistokininui ir kitiems žarnyno hormonams (pvz., gastriną aktyvuojančiam peptidui) bei cholinerginio tonuso pokyčiams (pvz., dėl anticholinerginių medžiagų).

Įprasto valgio metu tulžies pūslė pradeda susitraukinėti, o tulžies latakų sfinkteriai atsipalaiduoja dėl išskiriamų žarnyno hormonų ir cholinerginės stimuliacijos, kuri skatina maždaug 75 % tulžies pūslės turinio judėjimą į dvylikapirštę žarną. Priešingai, nevalgius, sfinkterio tonusas padidėja, o tai skatina tulžies pūslės prisipildymą. Tulžies druskos prastai absorbuojamos pasyvios difuzijos būdu proksimalinėje plonojoje žarnoje; dauguma tulžies rūgščių pasiekia distalinę klubinę žarną, kur 90 % aktyviai absorbuojamos į vartų veną. Grįžusios į kepenis, tulžies rūgštys yra efektyviai išskiriamos ir greitai modifikuojamos (pavyzdžiui, surišamos laisvosios rūgštys) ir išskiriamos atgal į tulžį. Tulžies druskos cirkuliuoja enterohepatiniu ratu 10–12 kartų per dieną.

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

Tulžies latakų anatomija

Tulžies druskos, konjuguotas bilirubinas, cholesterolis, fosfolipidai, baltymai, elektrolitai ir vanduo yra išskiriami hepatocitų į tulžies kanalėlius. Tulžies sekrecijos aparatą sudaro kanalėlių membranų pernašos baltymai, tarpląstelinės organelės ircitoskeleto struktūros. Sandarios jungtys tarp hepatocitų skiria kanalėlių spindį nuo kepenų kraujotakos sistemos.

Kanalikinėje membranoje yra tulžies rūgščių, bilirubino, katijonų ir anijonų transportavimo baltymų. Mikrogaureliai padidina jų plotą. Organeles vaizduoja Goldžio aparatas ir lizosomos. Pūslelės naudojamos baltymams (pavyzdžiui, IgA) pernešti iš sinusoidės į kanalėlių membraną ir ląstelėje sintezuojamiems cholesterolio, fosfolipidų ir, galbūt, tulžies rūgščių transportavimo baltymams iš mikrosomų į kanalėlių membraną pristatyti.

Hepatocitų citoplazmoje aplink kanalėlius yra citoskeleto struktūros: mikrovamzdeliai, mikrofilamentai ir tarpiniai filamentai.

Mikrovamzdeliai susidaro polimerizuojantis tubulinui ir sudaro tinklą ląstelės viduje, ypač šalia bazolateralinės membranos ir Goldžio aparato, dalyvaudami receptorių sukeltame vezikuliniame pernašoje, lipidų ir tam tikromis sąlygomis tulžies rūgščių sekrecijoje. Mikrovamzdelių susidarymą slopina kolchicinas.

Mikrofilamentų sandara apima polimerizuotų (F) ir laisvų (G) aktinų sąveikaujimą. Mikrofilamentai, susikaupę aplink kanalėlių membraną, lemia kanalų susitraukimą ir judrumą. Falloidinas, kuris sustiprina aktino polimerizaciją, ir citochalazinas B, kuris ją silpnina, slopina kanalų judrumą ir sukelia cholestazę.

Tarpiniai filamentai sudaryti iš citokeratino ir sudaro tinklą tarp plazminių membranų, branduolio, tarpląstelinių organelių ir kitų citoskeleto struktūrų. Tarpinių filamentų plyšimas sutrikdo tarpląstelinius pernašos procesus ir uždengia kanalėlių spindį.

Vanduo ir elektrolitai veikia kanalėlių sekreto sudėtį, prasiskverbdami pro sandarias jungtis tarp hepatocitų dėl osmosinio gradiento tarp kanalėlių spindžio ir Disse ertmių (paraląstelinis srautas). Sandariųjų jungčių vientisumas priklauso nuo ZO-1 baltymo, kurio molekulinė masė yra 225 kDa, buvimo plazminės membranos vidiniame paviršiuje. Sandariai jungtims plyšus, į kanalėlius patenka didesnės ištirpusios molekulės, dėl ko sumažėja osmosinis gradientas ir išsivysto cholestazė. Gali būti stebima kanalėlių tulžies atpylimas į sinusoidus.

Tulžies latakėliai išteka į latakus, kartais vadinamus cholangiolėmis arba Heringo kanalais. Latakėliai daugiausia išsidėstę vartų zonose ir išteka į tarpskiltelinius tulžies latakus, kurie yra pirmieji tulžies latakai, kuriuos lydi kepenų arterijos ir vartų venos šakos ir kurie yra vartų triadose. Tarpskilteliniai latakai susilieja ir sudaro pertvarinius latakus, kol susidaro du pagrindiniai kepenų latakai, išeinantys iš dešinės ir kairės skilčių porta hepatitis srityje.

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

Tulžies sekrecija

Tulžies susidarymas vyksta dalyvaujant daugeliui energijos reikalaujančių pernašos procesų. Jos sekrecija santykinai nepriklauso nuo perfuzijos slėgio. Bendras tulžies srautas žmogaus organizme yra maždaug 600 ml per parą. Hepatocitai išskiria dvi tulžies frakcijas: priklausančią nuo tulžies rūgščių („225 ml per parą“) ir nepriklausomą nuo jų („225 ml per parą“). Likusius 150 ml per parą išskiria tulžies latakų ląstelės.

Tulžies druskų sekrecija yra svarbiausias tulžies (nuo tulžies rūgščių priklausančios frakcijos) susidarymo veiksnys. Po osmosiškai aktyvių tulžies druskų seka vanduo. Osmosinio aktyvumo pokyčiai gali reguliuoti vandens patekimą į tulžį. Yra aiški koreliacija tarp tulžies druskų sekrecijos ir tulžies tekėjimo.

Tulžies frakcijos, nepriklausomos nuo tulžies rūgščių, egzistavimą įrodo galimybė gaminti tulžį be tulžies druskų. Taigi, tulžies tekėjimas yra įmanomas, nepaisant to, kad tulžies druskos neišsiskiria; vandens sekreciją lemia kiti osmosiškai aktyvūs tirpikliai, tokie kaip glutationas ir bikarbonatai.

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

Ląsteliniai tulžies sekrecijos mechanizmai

Hepatocitas yra poliarinė sekrecinė epitelio ląstelė, turinti bazolateralinę (sinusoidinę ir lateralinę) ir apikalinę (vamzdelinę) membranas.

Tulžies susidarymas apima tulžies rūgščių ir kitų organinių bei neorganinių jonų surinkimą, jų transportavimą per bazolateralinę (sinusoidinę) membraną, citoplazmą ir kanalėlių membraną. Šį procesą lydi osmosinė hepatocitų ir paracelulinės erdvės vandens filtracija. Sinusoidinės ir kanalėlių membranų transportinių baltymų identifikavimas ir apibūdinimas yra sudėtingas procesas. Kanalikėlių sekrecinio aparato tyrimas yra ypač sudėtingas, tačiau iki šiol buvo sukurtas ir daugelyje tyrimų įrodytas dvigubų hepatocitų gavimo metodas trumpalaikėje kultūroje. Transportinių baltymų klonavimas leidžia apibūdinti kiekvieno iš jų funkciją atskirai.

Tulžies susidarymo procesas priklauso nuo tam tikrų nešiklių baltymų buvimo bazolateralinėje ir kanalėlių membranose. Sekrecijos varomoji jėga yra bazolateralinės membranos Na ⁺, K ⁺ -ATPazė, užtikrinanti cheminį gradientą ir potencialų skirtumą tarp hepatocitų ir aplinkinės erdvės. Na⁺, K ⁺ -ATPazė pakeičia tris tarpląstelinius natrio jonus į du užląstelinius kalio jonus, palaikydama natrio (aukšta išorėje, žema viduje) ir kalio (žema išorėje, aukšta viduje) koncentracijos gradientą. Dėl to ląstelės turinys turi neigiamą krūvį (–35 mV), palyginti su užląsteline erdve, o tai palengvina teigiamai įkrautų jonų pasisavinimą ir neigiamai įkrautų jonų išsiskyrimą. Kanalėlių membranoje Na ⁺, K ⁺ -ATPazės nėra. Membranos takumas gali turėti įtakos fermentų aktyvumui.

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

Užfiksavimas sinusoidinės membranos paviršiuje

Bazolateralinė (sinusoidinė) membrana turi kelias organinių anijonų pasisavinimo sistemas, kurių substrato specifiškumas sutampa. Šie transportiniai baltymai anksčiau buvo apibūdinti remiantis gyvūnų ląstelių tyrimais. Naujausi žmogaus transportinių baltymų klonavimai leido geriau suprasti jų funkciją. Organinių anijonų transportinis baltymas (OATP) yra nuo natrio nepriklausomas ir transportuoja daugybę molekulių, įskaitant tulžies rūgštis, bromsulfaleiną ir tikriausiai bilirubiną. Manoma, kad ir kiti transporteriai perneša bilirubiną į hepatocitus. Su taurinu (arba glicinu) konjuguotas tulžies rūgštis transportuoja natrio/tulžies rūgščių kotransportinis baltymas (NTCP).

^{Baltymas, kuris keičia Na+} /H ⁺ ir reguliuoja pH ląstelės viduje, dalyvauja jonų pernašoje per bazolateralinę membraną. Šią funkciją taip pat atlieka Na ⁺ /HCO3– _{kotransporto baltymas}^. Sulfatai, neesterifikuotos riebalų rūgštys ir organiniai katijonai taip pat yra prijungiami bazolateralinės membranos paviršiuje.

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

Ląstelinis transportas

Tulžies rūgščių pernašą hepatocituose atlieka citozoliniai baltymai, tarp kurių pagrindinis vaidmuo tenka 3α-hidroksisteroiddehidrogenazei. Mažiau svarbios yra glutationo-S-transferazė ir baltymai, kurie jungiasi su riebalų rūgštimis. Tulžies rūgščių pernašoje dalyvauja endoplazminis tinklas ir Goldžio aparatas. Vezikulinis pernašos procesas, matyt, suaktyvėja tik esant dideliam tulžies rūgščių antplūdžiui į ląstelę (koncentracijomis, viršijančiomis fiziologines).

Skystosios fazės baltymų ir ligandų, tokių kaip IgA ir mažo tankio lipoproteinai, pernaša atliekama vezikulinės transcitozės būdu. Pernašos laikas iš bazolateralinės į kanalėlių membraną yra apie 10 min. Šis mechanizmas yra atsakingas tik už nedidelę viso tulžies srauto dalį ir priklauso nuo mikrovamzdelių būklės.

Vamzdinė sekrecija

Kanalikinė membrana yra specializuotas hepatocitų plazminės membranos regionas, kuriame yra transportinių baltymų (daugiausia priklausomų nuo ATP), atsakingų už molekulių pernašą į tulžį prieš koncentracijos gradientą. Kanalikinėje membranoje taip pat yra tokių fermentų kaip šarminė fosfatazė ir GGT. Gliukuronidus ir glutationo-S-konjugatus (pvz., bilirubino diglikuronidą) perneša kanalėlių multispecifinis organinių anijonų pernešėjas (cMOAT), o tulžies rūgštis – kanalėlių tulžies rūgščių pernešėjas (cBAT), kurio funkciją iš dalies kontroliuoja neigiamas tarpląstelinis potencialas. Tulžies tekėjimą, nepriklausantį nuo tulžies rūgščių, matyt, lemia glutationo pernaša, taip pat bikarbonato sekrecija kanalėliuose, galbūt dalyvaujant Cl– ^/HCO3– mainų _baltymui.

Du P-glikoproteinų šeimos fermentai atlieka svarbų vaidmenį medžiagų pernašoje per kanalėlių membraną; abu fermentai yra priklausomi nuo ATP. Daugiafunkcinis atsparumo baltymas 1 (MDR1) perneša organinius katijonus ir pašalina citostatikus iš vėžio ląstelių, sukeldamas jų atsparumą chemoterapijai (iš čia ir kilo baltymo pavadinimas). Endogeninis MDR1 substratas nežinomas. MDR3 perneša fosfolipidus ir veikia kaip flipazė fosfatidilcholinui. MDR3 funkcija ir jo svarba fosfolipidų sekrecijai į tulžį buvo išaiškinta atliekant eksperimentus su pelėmis, kurioms trūko mdr2-P-glikoproteino (žmogaus MDR3 analogo). Trūkstant fosfolipidų tulžyje, tulžies rūgštys pažeidžia tulžies latakų epitelį, sukelia duktulitą ir peridukulinę fibrozę.

Vanduo ir neorganiniai jonai (ypač natrio) išsiskiria į tulžies kapiliarus osmosiniu gradientu difuzijos būdu per neigiamai įkrautas pusiau pralaidžias sandarias jungtis.

Tulžies sekreciją reguliuoja daugelis hormonų ir antrinių pasiuntinių, įskaitant cAMP ir proteino kinazę C. Padidėjusi tarpląstelinė kalcio koncentracija slopina tulžies sekreciją. Tulžis per kanalėlius patenka dėl mikrofilamentų, kurie užtikrina kanalėlių judrumą ir susitraukimus.

Latakėlių sekrecija

Distalinių latakų epitelio ląstelės gamina bikarbonatais turtingą sekretą, kuris keičia kanalėlių tulžies sudėtį (vadinamąją latakėlių tėkmę). Sekrecijos metu gaminamas cAMP ir kai kurie membranų pernašos baltymai, įskaitant Cl–/HCO3–mainų baltymą ^ir cistinės _fibrozės transmembraninį laidumo reguliatorių – membranos kanalą Cl–, kurį ^{reguliuoja cAMP.Latakėlių} sekreciją stimuliuoja sekretinas.

Daroma prielaida, kad ursodeoksiholio rūgštis aktyviai absorbuojama latakėlių ląstelių, pakeičiama bikarbonatais, recirkuliuoja kepenyse ir vėliau vėl išsiskiria su tulžimi („cholehepatinis šuntas“). Tai gali paaiškinti ursodeoksiholio rūgšties choleretinį poveikį, lydimą didelės bikarbonatų sekrecijos su tulžimi eksperimentinės cirozės atveju.

Slėgis tulžies latakuose, kuriuose vyksta tulžies sekrecija, paprastai yra 15–25 cm H2O. Padidėjus slėgiui iki 35 cm H2O, slopinama tulžies sekrecija ir išsivysto gelta. Bilirubino ir tulžies rūgščių sekrecija gali visiškai sustoti, o tulžis tampa bespalvė (baltoji tulžis) ir primena gleivėtą skystį.

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