Bildning av galla

Levern utsöndrar cirka 500–600 ml galla per dag. Galla är isoosmotisk med plasma och består huvudsakligen av vatten, elektrolyter, gallsalter, fosfolipider (främst lecitin), kolesterol, bilirubin och andra endogena eller exogena komponenter såsom proteiner som reglerar mag-tarmfunktionen, läkemedel eller deras metaboliter. Bilirubin är en nedbrytningsprodukt av hemkomponenter under nedbrytningen av hemoglobin. Bildningen av gallsalter, även kända som gallsyror, orsakar utsöndring av andra gallbeståndsdelar, särskilt natrium och vatten. Gallsalternas funktioner inkluderar utsöndring av potentiellt giftiga ämnen (t.ex. bilirubin, läkemedelsmetaboliter), solubilisering av fetter och fettlösliga vitaminer i tarmen för att underlätta deras absorption och aktivering av osmotisk rengöring av tarmen.

Syntes och utsöndring av galla kräver mekanismer för aktiv transport, såväl som processer som endocytos och passiv diffusion. Galla bildas i canaliculi mellan intilliggande hepatocyter. Utsöndring av gallsyror i canaliculi är det hastighetsbegränsande steget i gallbildningen. Utsöndring och absorption sker också i gallgångarna.

I levern kommer galla från det intrahepatiska uppsamlingssystemet in i den proximala, eller gemensamma, levergången. Ungefär 50 % av gallan som utsöndras utanför måltiderna från den gemensamma levergången kommer in i gallblåsan via den cystiska kanalen; de återstående 50 % går direkt in i den gemensamma gallgången, som bildas genom sammanflödet av den gemensamma levergången och den cystiska kanalen. Utanför måltiderna kommer en liten del av gallan direkt från levern. Gallblåsan absorberar upp till 90 % av vattnet från gallan, koncentrerar och lagrar det.

Galla flyter från gallblåsan in i den gemensamma gallgången. Den gemensamma gallgången förenas med pankreasgången och bildar Vaterampullen, som mynnar ut i tolvfingertarmen. Innan den gemensamma gallgången ansluter sig till pankreasgången minskar den i diameter till < 0,6 cm. Oddis sfinkter omger både pankreasgången och den gemensamma gallgången; dessutom har varje kanal sin egen sfinkter. Galla flyter normalt inte retrograd in i pankreasgången. Dessa sfinktrar är mycket känsliga för kolecystokinin och andra tarmhormoner (t.ex. gastrinaktiverande peptid) och för förändringar i kolinerg tonus (t.ex. på grund av antikolinerga medel).

Under en vanlig måltid börjar gallblåsan att dra ihop sig och gallgångssfinktrarna slappnar av under påverkan av utsöndrade tarmhormoner och kolinerg stimulering, vilket främjar förflyttningen av cirka 75 % av gallblåsans innehåll till tolvfingertarmen. Omvänt ökar sfinktertonusen under fasta, vilket främjar fyllning av gallblåsan. Gallsalter absorberas dåligt genom passiv diffusion i den proximala tunntarmen; de flesta gallsyror når distala ileum, där 90 % aktivt absorberas i den portala venbädden. Väl tillbaka i levern extraheras gallsyrorna effektivt och modifieras snabbt (till exempel binds fria syror) och utsöndras tillbaka till gallan. Gallsalter cirkulerar genom den enterohepatiska kretsen 10–12 gånger per dag.

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

Gallgångarnas anatomi

Gallsalter, konjugerat bilirubin, kolesterol, fosfolipider, proteiner, elektrolyter och vatten utsöndras av hepatocyter i gallkanalen. Gallsekretionsapparaten inkluderar kanalikulära membrantransportproteiner, intracellulära organeller ochcytoskelettala strukturer. Täta förbindelser mellan hepatocyter separerar kanalikulära lumen från leverns cirkulationssystem.

Det kanalikulära membranet innehåller transportproteiner för gallsyror, bilirubin, katjoner och anjoner. Mikrovilli ökar dess area. Organellerna representeras av Golgi-apparaten och lysosomer. Vesiklar används för att transportera proteiner (till exempel IgA) från sinusformad till kanalikulärmembranet, och för att leverera transportproteiner som syntetiserats i cellen för kolesterol, fosfolipider och eventuellt gallsyror från mikrosomerna till kanalikulärmembranet.

Hepatocytens cytoplasma runt tubuli innehåller cytoskelettala strukturer: mikrotubuli, mikrofilament och mellanliggande filament.

Mikrotubuli bildas genom polymerisation av tubulin och bildar ett nätverk inuti cellen, särskilt nära det basolaterala membranet och Golgi-apparaten, där de deltar i receptormedierad vesikulär transport, utsöndring av lipider och under vissa förhållanden gallsyror. Mikrotubulibildning hämmas av kolchicin.

Konstruktionen av mikrofilament involverar samverkande polymeriserade (F) och fria (G) aktiner. Mikrofilament, koncentrerade runt det kanalikulära membranet, bestämmer kanalernas kontraktilitet och motilitet. Falloidin, som förstärker aktinpolymerisationen, och cytokalasin B, som försvagar den, hämmar kanalmotilitet och orsakar kolestas.

Intermediära filament består av cytokeratin och bildar ett nätverk mellan plasmamembran, cellkärnan, intracellulära organeller och andra cytoskelettala strukturer. Bristning av intermediära filament leder till störningar av intracellulära transportprocesser och utplåning av tubulis lumen.

Vatten och elektrolyter påverkar sammansättningen av den tubulära sekretionen genom att penetrera genom de täta junctionerna mellan hepatocyter på grund av den osmotiska gradienten mellan tubulernas lumen och Disse-utrymmena (paracellulärt flöde). Integriteten hos de täta junctionerna beror på närvaron av ZO-1-proteinet med en molekylvikt på 225 kDa på plasmamembranets inre yta. Bristning av de täta junctionerna åtföljs av att upplösta större molekyler tränger in i tubulerna, vilket leder till en förlust av den osmotiska gradienten och utveckling av kolestas. Regurgitation av tubulär galla i sinusoiderna kan observeras.

Gallkanalerna mynnar ut i gallgångar, ibland kallade kolangioler eller Herings kanaler. Gallgångarna är huvudsakligen belägna i portala zoner och mynnar ut i interlobulära gallgångar, vilka är de första av gallgångarna som åtföljs av grenar av leverartären och portvenen och finns i portaltriaderna. De interlobulära gångarna smälter samman och bildar septala gångar tills två huvudsakliga levergångar bildas, som utgår från höger och vänster lob i regionen av porta hepatis.

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

Utsöndring av galla

Gallbildning sker med deltagande av ett antal energiberoende transportprocesser. Dess utsöndring är relativt oberoende av perfusionstrycket. Det totala flödet av galla hos människor är cirka 600 ml/dag. Hepatocyter står för utsöndringen av två fraktioner av galla: beroende av gallsyror ("225 ml/dag") och oberoende av dem ("225 ml/dag"). De återstående 150 ml/dag utsöndras av gallgångsceller.

Utsöndring av gallsalter är den viktigaste faktorn i bildandet av galla (den andel som är beroende av gallsyror). Vatten följer de osmotiskt aktiva gallsalterna. Förändringar i osmotisk aktivitet kan reglera vatteninflödet till gallan. Det finns ett tydligt samband mellan utsöndring av gallsalter och gallflödet.

Förekomsten av en gallfraktion oberoende av gallsyror demonstreras av möjligheten att producera galla som inte innehåller gallsalter. Således är ett fortsatt gallflöde möjligt trots avsaknaden av utsöndring av gallsalter; utsöndringen av vatten beror på andra osmotiskt aktiva lösta ämnen såsom glutation och bikarbonater.

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

Cellulära mekanismer för gallsekretion

Hepatocyten är en polär sekretorisk epitelcell med basolaterala (sinusformade och laterala) och apikala (tubulära) membran.

Gallbildning involverar infångning av gallsyror och andra organiska och oorganiska joner, deras transport genom det basolaterala (sinusformade) membranet, cytoplasman och det kanalikulära membranet. Denna process åtföljs av osmotisk filtrering av vatten som finns i hepatocyt- och paracellulära utrymmet. Identifiering och karakterisering av transportproteiner i sinusformade och kanalikulära membran är komplexa. Studiet av den sekretoriska apparaten i canaliculi är särskilt svårt, men nu har en metod för att erhålla dubbla hepatocyter i en kortlivad kultur utvecklats och visat sig vara tillförlitlig i många studier. Kloning av transportproteiner gör det möjligt att karakterisera funktionen hos var och en av dem separat.

Gallbildningsprocessen är beroende av närvaron av vissa bärarproteiner i de basolaterala och kanalikulära membranen. Drivkraften för utsöndring är Na ⁺, K ⁺ -ATPas i det basolaterala membranet, vilket ger en kemisk gradient och potentialskillnad mellan hepatocyten och det omgivande utrymmet. Na ⁺, K ⁺ -ATPas byter ut tre intracellulära natriumjoner mot två extracellulära kaliumjoner, vilket upprätthåller en koncentrationsgradient av natrium (hög ute, låg inne) och kalium (låg ute, hög inne). Som ett resultat har cellinnehållet en negativ laddning (-35 mV) jämfört med det extracellulära utrymmet, vilket underlättar upptaget av positivt laddade joner och utsöndringen av negativt laddade joner. Na ⁺, K ⁺ -ATPas finns inte i det kanalikulära membranet. Membranfluiditet kan påverka enzymaktiviteten.

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

Fångas på ytan av sinusmembranet

Det basolaterala (sinusformade) membranet har flera transportsystem för upptag av organiska anjoner, vilka har överlappande substratspecificiteter. Transportproteinerna har tidigare karakteriserats från djurcellsstudier. Nyligen genomförd kloning av mänskliga transportproteiner har gett en bättre förståelse för deras funktion. Organiskt anjontransporterande protein (OATP) är natriumoberoende och transporterar ett antal molekyler, inklusive gallsyror, bromsulfalein och förmodligen bilirubin. Andra transportörer tros också transportera bilirubin in i hepatocyten. Gallsyror konjugerade med taurin (eller glycin) transporteras av natrium/gallsyra-kotransporterande protein (NTCP).

^{Proteinet som utbyter Na+} /H ⁺ och reglerar pH-värdet inuti cellen deltar i överföringen av joner över det basolaterala membranet. Denna funktion utförs också av kotransportproteinet för Na ⁺ /HCO3– _.^Infångning av sulfater, icke-förestrade fettsyror och organiska katjoner sker också på ytan av det basolaterala membranet.

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

Intracellulär transport

Transport av gallsyror i hepatocyten utförs av cytosoliska proteiner, bland vilka huvudrollen tillhör 3a-hydroxysteroiddehydrogenas. Av mindre betydelse är glutation-S-transferas och proteiner som binder fettsyror. Endoplasmatiskt retikulum och Golgi-apparaten deltar i transporten av gallsyror. Vesikulär transport aktiveras tydligen endast vid ett betydande inflöde av gallsyror in i cellen (i koncentrationer som överstiger fysiologiska).

Transport av vätskefasproteiner och ligander såsom IgA och lågdensitetslipoproteiner sker genom vesikulär transcytos. Överföringstiden från det basolaterala till det kanalikulära membranet är cirka 10 minuter. Denna mekanism ansvarar endast för en liten del av det totala gallflödet och beror på mikrotubulernas tillstånd.

Tubulär sekretion

Det kanalikulära membranet är en specialiserad region i hepatocyternas plasmamembran som innehåller transportproteiner (mestadels ATP-beroende) som ansvarar för transport av molekyler in i gallan mot koncentrationsgradienten. Det kanalikulära membranet innehåller också enzymer som alkaliskt fosfatas och GGT. Glukuronider och glutation-S-konjugat (t.ex. bilirubindiglukuronid) transporteras av den kanalikulära multispecifika organiska anjontransportören (cMOAT), och gallsyror transporteras av den kanalikulära gallsyratransportören (cBAT), vars funktion delvis styrs av den negativa intracellulära potentialen. Gallflödet, oberoende av gallsyror, bestäms tydligen av glutationtransport och även av tubulär sekretion av bikarbonat, eventuellt med deltagande av Cl⁻ ^/ HCO3⁻ _-^{utbytesprotein}.

Två enzymer i P-glykoproteinfamiljen spelar en viktig roll i transporten av ämnen över det kanalikulära membranet; båda enzymerna är ATP-beroende. Multidrug resistance protein 1 (MDR1) transporterar organiska katjoner och avlägsnar även cytostatika från cancerceller, vilket orsakar deras resistens mot kemoterapi (därav proteinets namn). Det endogena substratet för MDR1 är okänt. MDR3 transporterar fosfolipider och fungerar som ett flippas för fosfatidylkolin. Funktionen hos MDR3 och dess betydelse för utsöndringen av fosfolipider i gallan klargjordes i experiment på möss som saknade mdr2-P-glykoprotein (en analog till humant MDR3). I frånvaro av fosfolipider i gallan orsakar gallsyror skador på gallvägsepitelet, duktulit och periduktulär fibros.

Vatten och oorganiska joner (särskilt natrium) utsöndras i gallkapillärerna längs en osmotisk gradient genom diffusion genom negativt laddade semipermeabla täta föreningar.

Gallsekretion regleras av många hormoner och andra budbärare, inklusive cAMP och proteinkinas C. Ökade intracellulära kalciumkoncentrationer hämmar gallsekretion. Gallpassage genom canaliculi sker på grund av mikrofilament, vilka ger motilitet och sammandragningar av canaliculi.

Dukulär sekretion

Epitelceller i de distala kanalerna producerar en bikarbonatrik sekretion som modifierar sammansättningen av kanalikulär galla (det så kallade duktulära flödet). Under sekretion produceras cAMP och vissa membrantransportproteiner, inklusive Cl–/HCO3–utbytesprotein ^och den _cystiska^fibrosens transmembrankonduktansregulator , en membrankanal för Cl– ^{som regleras} av cAMP. Duktulär sekretion stimuleras av sekretin.

Det antas att ursodeoxicholsyra absorberas aktivt av duktulära celler, byts ut mot bikarbonater, recirkuleras i levern och därefter återutsöndras i galla ("kolehepatisk shunt"). Detta kan förklara den koleretiska effekten av ursodeoxicholsyra, åtföljd av hög gallsekretion av bikarbonater vid experimentell cirros.

Trycket i gallgångarna, vid vilket gallsekretion sker, är normalt 15-25 cm H2O. En ökning av trycket till 35 cm H2O leder till hämning av gallsekretionen och utveckling av gulsot. Sekretionen av bilirubin och gallsyror kan upphöra helt, och gallan blir färglös (vit galla) och liknar en slemmig vätska.

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