Dannelse av galle

Leveren skiller ut omtrent 500–600 ml galle per dag. Galle er isoosmotisk med plasma og består hovedsakelig av vann, elektrolytter, gallesalter, fosfolipider (primært lecitin), kolesterol, bilirubin og andre endogene eller eksogene komponenter som proteiner som regulerer mage-tarmfunksjonen, legemidler eller deres metabolitter. Bilirubin er et nedbrytningsprodukt av hemkomponenter under nedbrytningen av hemoglobin. Dannelsen av gallesalter, også kjent som gallesyrer, forårsaker utskillelse av andre gallebestanddeler, spesielt natrium og vann. Funksjonene til gallesalter inkluderer utskillelse av potensielt giftige stoffer (f.eks. bilirubin, legemiddelmetabolitter), oppløselighet av fett og fettløselige vitaminer i tarmen for å lette absorpsjonen deres, og aktivering av osmotisk rensing av tarmen.

Syntese og utskillelse av galle krever mekanismer for aktiv transport, samt prosesser som endocytose og passiv diffusjon. Galle dannes i canaliculi mellom tilstøtende hepatocytter. Utskillelse av gallesyrer i canaliculi er det hastighetsbegrensende trinnet i galledannelsen. Utskillelse og absorpsjon skjer også i gallegangene.

I leveren går galle fra det intrahepatiske samlesystemet inn i den proksimale, eller felles, levergang. Omtrent 50 % av gallen som skilles ut utenfor måltider fra den felles levergang kommer inn i galleblæren via den cystiske gangen; de resterende 50 % går direkte inn i den felles gallegang, som dannes ved sammenløpet av den felles levergangen og den cystiske gangen. Utenom måltider kommer en liten del av gallen direkte fra leveren. Galleblæren absorberer opptil 90 % av vannet fra gallen, konsentrerer og lagrer det.

Galle strømmer fra galleblæren inn i gallegangen. Gallegangen møtes med kanalen i bukspyttkjertelen og danner Vater-ampullen, som munner ut i tolvfingertarmen. Før gallegangen møtes, smalner den i diameter til < 0,6 cm. Oddis lukkemuskel omgir både gallegangen i bukspyttkjertelen og gallegangen i bukspyttkjertelen. I tillegg har hver gallegang sin egen lukkemuskel. Galle strømmer normalt ikke retrograd inn i gallegangen i bukspyttkjertelen. Disse lukkemusklene er svært følsomme for kolecystokinin og andre tarmhormoner (f.eks. gastrinaktiverende peptid) og for endringer i kolinerg tonus (f.eks. på grunn av antikolinerge midler).

Under et standardmåltid begynner galleblæren å trekke seg sammen og gallegangslukkemusklene slapper av under påvirkning av utskilte tarmhormoner og kolinerg stimulering, noe som fremmer bevegelsen av omtrent 75 % av galleblæreinnholdet inn i tolvfingertarmen. Motsatt øker lukkemuskeltonusen under faste, noe som fremmer fylling av galleblæren. Gallesalter absorberes dårlig ved passiv diffusjon i den proksimale tynntarmen; de fleste gallesyrene når den distale ileum, hvor 90 % absorberes aktivt i det portale venøse laget. Når de er tilbake i leveren, ekstraheres gallesyrene effektivt og modifiseres raskt (for eksempel bindes frie syrer) og skilles ut tilbake i gallen. Gallesalter sirkulerer gjennom det enterohepatiske kretsløpet 10–12 ganger per dag.

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

Anatomi av gallegangene

Gallesalter, konjugert bilirubin, kolesterol, fosfolipider, proteiner, elektrolytter og vann skilles ut av hepatocytter i gallekanalene. Gallesekresjonsapparatet inkluderer transportproteiner i kanalikulærmembranen, intracellulære organeller ogcytoskjelettstrukturer. Tette forbindelser mellom hepatocytter skiller lumen i kanalikulene fra leverens sirkulasjonssystem.

Den kanalikulære membranen inneholder transportproteiner for gallesyrer, bilirubin, kationer og anioner. Mikrovilli øker arealet. Organellene er representert av Golgi-apparatet og lysosomer. Vesikler brukes til å transportere proteiner (for eksempel IgA) fra sinusformet til den kanalikulære membranen, og til å levere transportproteiner syntetisert i cellen for kolesterol, fosfolipider og muligens gallesyrer fra mikrosomene til den kanalikulære membranen.

Hepatocyttens cytoplasma rundt tubuli inneholder cytoskjelettstrukturer: mikrotubuli, mikrofilamenter og mellomliggende filamenter.

Mikrotubuli dannes ved polymerisering av tubulin og danner et nettverk inne i cellen, spesielt nær den basolaterale membranen og Golgi-apparatet, og deltar i reseptormediert vesikulær transport, utskillelse av lipider og under visse forhold gallesyrer. Mikrotubulidannelse hemmes av kolkisin.

Konstruksjonen av mikrofilamenter involverer samvirkende polymeriserte (F) og frie (G) aktiner. Mikrofilamenter, konsentrert rundt den kanalikulære membranen, bestemmer kontraktiliteten og motiliteten til kanalene. Falloidin, som forsterker aktinpolymerisasjonen, og cytochalasin B, som svekker den, hemmer kanalmotilitet og forårsaker kolestase.

Intermediære filamenter består av cytokeratin og danner et nettverk mellom plasmamembraner, kjernen, intracellulære organeller og andre cytoskjelettstrukturer. Brudd på intermediære filamenter fører til forstyrrelse av intracellulære transportprosesser og utslettelse av tubuluslumen.

Vann og elektrolytter påvirker sammensetningen av den tubulære sekresjonen ved å trenge gjennom de tette forbindelsene mellom hepatocytter på grunn av den osmotiske gradienten mellom tubuluslumen og Disse-rommene (paracellulær strømning). Integriteten til de tette forbindelsene avhenger av tilstedeværelsen av ZO-1-proteinet med en molekylvekt på 225 kDa på den indre overflaten av plasmamembranen. Bristing av de tette forbindelsene ledsages av inntrengning av oppløste større molekyler i tubulus, noe som fører til tap av den osmotiske gradienten og utvikling av kolestase. Regurgitasjon av tubulær galle i sinusoidene kan observeres.

Gallekanalene munner ut i ductules, noen ganger kalt kolangiole eller Herings kanaler. Ductules befinner seg hovedsakelig i portalsoner og munner ut i interlobulære galleganger, som er de første av gallegangene som er ledsaget av grener av leverarterien og portvenen, og som finnes i portaltriadene. De interlobulære gangene smelter sammen og danner septale kanaler inntil to hovedleverganger dannes, som kommer ut fra høyre og venstre lappe i regionen av porta hepatis.

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

Utskillelse av galle

Galledannelse skjer med deltakelse fra en rekke energiavhengige transportprosesser. Utskillelsen er relativt uavhengig av perfusjonstrykk. Den totale gallestrømmen hos mennesker er omtrent 600 ml/dag. Hepatocytter sørger for utskillelse av to fraksjoner av galle: avhengig av gallesyrer ("225 ml/dag") og uavhengig av dem ("225 ml/dag"). De resterende 150 ml/dag skilles ut av gallegangsceller.

Utskillelse av gallesalter er den viktigste faktoren i dannelsen av galle (fraksjonen som er avhengig av gallesyrer). Vann følger de osmotisk aktive gallesaltene. Endringer i osmotisk aktivitet kan regulere tilførselen av vann til gallen. Det er en klar sammenheng mellom utskillelsen av gallesalter og strømmen av galle.

Eksistensen av en gallefraksjon uavhengig av gallesyrer demonstreres av muligheten for å produsere galle som ikke inneholder gallesalter. Dermed er en fortsettelse av gallestrømmen mulig til tross for fravær av utskillelse av gallesalter; utskillelsen av vann skyldes andre osmotisk aktive løsede stoffer som glutation og bikarbonater.

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

Cellulære mekanismer for gallesekresjon

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

Galledannelse innebærer fangst av gallesyrer og andre organiske og uorganiske ioner, og deres transport gjennom den basolaterale (sinusformede) membranen, cytoplasmaet og den kanalikulære membranen. Denne prosessen ledsages av osmotisk filtrering av vann som finnes i hepatocytt- og paracellulære rom. Identifisering og karakterisering av transportproteiner i sinusformede og kanalikulære membraner er komplekst. Studiet av det sekretoriske apparatet til canaliculi er spesielt vanskelig, men nå er det utviklet en metode for å oppnå doble hepatocytter i en kortlivet kultur, som har vist seg pålitelig i mange studier. Kloning av transportproteiner lar oss karakterisere funksjonen til hver av dem separat.

Prosessen med galledannelse avhenger av tilstedeværelsen av visse bærerproteiner i de basolaterale og kanalikulære membranene. Drivkraften for sekresjon er Na ⁺, K ⁺ - ATPase i den basolaterale membranen, som gir en kjemisk gradient og potensialforskjell mellom hepatocytten og det omkringliggende rommet. Na ⁺, K ⁺ - ATPase bytter ut tre intracellulære natriumioner med to ekstracellulære kaliumioner, og opprettholder en konsentrasjonsgradient av natrium (høyt ute, lavt inne) og kalium (lavt ute, høyt inne). Som et resultat har celleinnholdet en negativ ladning (-35 mV) sammenlignet med det ekstracellulære rommet, noe som letter opptak av positivt ladede ioner og utskillelse av negativt ladede ioner. Na ⁺, K ⁺ - ATPase finnes ikke i den kanalikulære membranen. Membranfluiditet kan påvirke enzymaktiviteten.

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

Fanges på overflaten av sinusmembranen

Den basolaterale (sinusformede) membranen har flere transportsystemer for opptak av organiske anioner, som har overlappende substratspesifisiteter. Transportproteinene har blitt karakterisert tidligere fra dyrecellestudier. Nyere kloning av humane transportproteiner har gitt en bedre forståelse av deres funksjon. Organisk aniontransporterende protein (OATP) er natriumuavhengig og transporterer en rekke molekyler, inkludert gallesyrer, bromsulfalein og sannsynligvis bilirubin. Andre transportører antas også å transportere bilirubin inn i hepatocytten. Gallesyrer konjugert med taurin (eller glysin) transporteres av natrium/gallesyre-kotransporterende protein (NTCP).

^{Proteinet som utveksler Na+} /H ⁺ og regulerer pH inne i cellen deltar i overføringen av ioner over den basolaterale membranen. Denne funksjonen utføres også av kotransportproteinet for Na ⁺ /HCO3– _.^Oppfanging av sulfater, ikke-esterifiserte fettsyrer og organiske kationer skjer også på overflaten av den basolaterale membranen.

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

Intracellulær transport

Transport av gallesyrer i hepatocytten utføres av cytosoliske proteiner, hvorav hovedrollen tilhører 3a-hydroksysteroiddehydrogenase. Av mindre betydning er glutation-S-transferase og proteiner som binder fettsyrer. Endoplasmatisk retikulum og Golgi-apparatet deltar i transporten av gallesyrer. Vesikulær transport aktiveres tilsynelatende bare ved en betydelig tilstrømning av gallesyrer inn i cellen (i konsentrasjoner som overstiger fysiologiske).

Transport av væskefaseproteiner og ligander som IgA og lavdensitetslipoproteiner skjer ved vesikulær transcytose. Overføringstiden fra den basolaterale til den kanalikulære membranen er omtrent 10 minutter. Denne mekanismen er ansvarlig for bare en liten del av den totale gallestrømmen og avhenger av tilstanden til mikrotubulene.

Tubulær sekresjon

Den kanalikulære membranen er en spesialisert region av hepatocyttenes plasmamembran som inneholder transportproteiner (for det meste ATP-avhengige) som er ansvarlige for transport av molekyler inn i gallen mot konsentrasjonsgradienten. Den kanalikulære membranen inneholder også enzymer som alkalisk fosfatase og GGT. Glukuronider og glutation-S-konjugater (f.eks. bilirubindiglukuronid) transporteres av den kanalikulære multispesifikke organiske aniontransportøren (cMOAT), og gallesyrer transporteres av den kanalikulære gallesyretransportøren (cBAT), hvis funksjon delvis kontrolleres av det negative intracellulære potensialet. Gallestrømmen, uavhengig av gallesyrer, bestemmes tilsynelatende av glutationtransport og også av tubulær sekresjon av bikarbonat, muligens med deltakelse av Cl⁻ ^/ HCO3⁺ _-^{utvekslingsprotein}.

To enzymer i P-glykoproteinfamilien spiller en viktig rolle i transporten av stoffer over den kanalikulære membranen; begge enzymene er ATP-avhengige. Multidrug resistance protein 1 (MDR1) transporterer organiske kationer og fjerner også cytostatiske legemidler fra kreftceller, noe som forårsaker deres resistens mot cellegift (derav navnet på proteinet). Det endogene substratet til MDR1 er ukjent. MDR3 transporterer fosfolipider og fungerer som en flippase for fosfatidylkolin. Funksjonen til MDR3 og dens betydning for utskillelsen av fosfolipider i galle ble avklart i eksperimenter på mus som manglet mdr2-P-glykoprotein (en analog av humant MDR3). I fravær av fosfolipider i galle forårsaker gallesyrer skade på galleepitelet, duktulitt og periduktulær fibrose.

Vann og uorganiske ioner (spesielt natrium) skilles ut i gallekapillærene langs en osmotisk gradient ved diffusjon gjennom negativt ladede semipermeable tette forbindelser.

Gallesekresjon reguleres av mange hormoner og sekundære budbringere, inkludert cAMP og proteinkinase C. Økte intracellulære kalsiumkonsentrasjoner hemmer gallesekresjon. Gallepassasje gjennom canaliculi skjer på grunn av mikrofilamenter, som gir motilitet og sammentrekninger av canaliculi.

Duktulær sekresjon

Epitelceller i de distale kanalene produserer en bikarbonatrik sekresjon som modifiserer sammensetningen av kanalikulær galle (den såkalte _{duktulærstrømmen}). Under sekresjon produseres cAMP og noen membrantransportproteiner, inkludert Cl–/HCO3–utvekslingsprotein ^og cystisk ^fibrose transmembrankonduktansregulatoren , en membrankanal for Cl– ^regulert av cAMP. Duktulær sekresjon stimuleres av sekretin.

Det antas at ursodeoksykolsyre absorberes aktivt av duktulære celler, byttes ut med bikarbonater, resirkuleres i leveren og deretter skilles ut i galle ("kolehepatisk shunt"). Dette kan forklare den koleretiske effekten av ursodeoksykolsyre, ledsaget av høy biliær utskillelse av bikarbonater ved eksperimentell cirrhose.

Trykket i gallegangene, der gallesekresjonen skjer, er normalt 15–25 cm H2O. En økning i trykket til 35 cm H2O fører til undertrykkelse av gallesekresjonen og utvikling av gulsott. Sekresjonen av bilirubin og gallesyrer kan stoppe helt, og gallen blir fargeløs (hvit galle) og ligner en slimete væske.

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