Клеточные механизмы

Гепатоцит представляет собой полярную секре­торную эпителиальную клетку, имеющую базола­теральную (синусоидальную и латеральную) и апи­кальную (канальцевую) мембраны (см. рис. 13-5).

Образование жёлчи включает в себя захват жёлч­ных кислот и других органических и неорганичес­ких ионов, транспорт их через базолатеральную (синусоидальную) мембрану, цитоплазму и каналь­цевую мембрану. Этот процесс сопровождается осмотической фильтрацией воды, содержащейся в гепатоците и парацеллюлярном пространстве. Идентификация и характеристика транспортных белков синусоидальной и канальцевой мембран сложны. Особенно трудным является изучение сек­реторного аппарата канальцев, однако к настоя­щему времени разработана и доказала свою на­дёжность во многих исследованиях методика по­лучения сдвоенных гепатоцитов в короткоживущей культуре |35|. Клонирование транспортных белков позволяет охарактеризовать функцию каждого из них в отдельности |50|.

Рис. 13-5. Основные транспортные системы, участвующие в образовании жёлчи. Na+, К+-АТФаза, или натриевый на­сос (в центре сверху), синусоидальный котранспортный белок натрия таурохолата (NTCP — Na⁺-taurocholate cotransporting protein) и синусоидальный мультиспецифичный транспортный белок органических анионов (ОАТР — organic anion transporting proteon) локализуются в синусоидальной мембране. Транспортные белки канальцевой мембраны: АТФ-зависимый транспортный белок жёлчных кислот (ВАТ — ATP-dependent bile acid transporter), мультиспеци­фичный белок — переносчик органических анионов (МОАТ — multispecific organic anion transporter), АТФ-зависимый белок — переносчик органических катионов — белок множественной лекарственной резистентности 1 (MDR1), АТФ-зависимый транспортный белок для фосфо­липидов (флиппаза) (MDR3). Другие транспортные систе­мы: синусоидальный обменный белок для Na+/H+ и каналь­цевая транспортная система для бикарбонатов.

Процесс жёлчеобразования зависит от'наличия определённых белков-переносчиков в базола­теральной и канальцевой мембранах (см. рис. 13-5). Роль движущей силы секреции выполняет Na⁺, К ⁺- АТФаза базолатеральной мембраны, обеспечивая химический градиент и разность потенциалов между гепатоцитом и окружающим пространством. Na⁺, К ⁺- АТФаза обменивает три внутриклеточ­ных иона натрия на два внеклеточных иона ка­лия, поддерживая градиент концентрации натрия (высокая снаружи, низкая внутри) и калия (низ­кая снаружи, высокая внутри). В результате это­го содержимое клетки имеет отрицательный за­ряд (–35 мВ) по сравнению с внеклеточным про­странством, что облегчает захват положительно заряженных ионов и экскрецию отрицательно за­ряженных ионов. Na⁺, К ⁺ -АТФаза не обнаружива­ется в канальцевой мембране [76]. Текучесть мем­бран может влиять на активность фермента.

ЗАХВАТ НА ПОВЕРХНОСТИ СИНУСОИДАЛЬНОЙ МЕМБРАНЫ

Базолатеральная (синусоидальная) мембрана имеет множество транспортных систем для захва­та органических анионов, субстратная специфич­ность которых частично совпадает (см. рис. 13-5) [58]. Характеристика белков-переносчиков ранее давалась на основании изучения клеток животных. Недавнее клонирование транспортных белков че­ловека позволило лучше охарактеризовать их функ­цию [50|. Транспортный белок для органических анионов (organic anion transporting protein — OATP) является натрийнезависимым, переносит молеку­лы ряда соединений, включая жёлчные кислоты, бромсульфалеин и, вероятно, билирубин [49]. По­лагают, что транспорт билирубина в гепатоцит осу­ществляют также другие переносчики [66]. Захват жёлчных кислот, конъюгированных с таурином (или глицином), осуществляется транспортным белком натрия/таурохолата (sodium/bile acid co-transporting protein — NTCP) [58].

В переносе ионов через базолатеральную мем­брану участвует белок, обменивающий Na⁺/H⁺ и регулирующий рН внутри клетки. Эту функцию выполняет также котранспортный белок для Na⁺/HCO₃^–. На поверхности базолатеральной мем­браны происходит также захват сульфатов, неэтерифицированных жирных кислот, органических катионов [64].

ВНУТРИКЛЕТОЧНЫЙ ТРАНСПОРТ

Транспорт жёлчных кислот в гепатоците осуще­ствляется с помощью цитозольных белков, среди которых основная роль принадлежит За-гидроксистероиддегидрогеназе. Меньшее значение имеют глутатион-S-трансфераза и белки, связывающие жирные кислоты. В переносе жёлчных кислот уча­ствуют эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи. Везикулярный транспорт включается, по-видимому, только при значительном поступлении в клетку жёлчных кислот (в концентрациях, пре­вышающих физиологические).

Транспорт белков жидкой фазы и лигандов, та­ких как IgA и липопротеиды низкой плотности, осуществляется посредством везикулярного транс­цитоза. Время переноса от базолатеральной к ка­нальцевой мембране составляет около 10 мин. Дан­ный механизм ответствен только за небольшую часть суммарного тока жёлчи и зависит от состоя­ния микротрубочек.

КАНАЛЬЦЕВАЯ СЕКРЕЦИЯ

Канальцевая мембрана представляет собой спе­циализированный участок плазматической мембра­ны гепатоцита, содержащий транспортные белки (большей частью АТФ-зависимые), ответственные за перенос молекул в жёлчь против градиента кон­центрации. В канальцевой мембране локализуются также такие ферменты, как ЩФ, ГГТП. Перенос глюкуронидов и глутатион-S-конъюгатов (например, билирубина диглюкуронида) осуществляется с по­мощью канальцевого мультиспецифичного транс­портного белка для органических анионов (сапаlicular multispecific organic anion transporter — cMOAT), перенос жёлчных кислот — с помощью канальцевого транспортного белка для жёлчных кислот (canalicular bile acid transporter — сВАТ), функция которого частично управляется отрицатель­ным внутриклеточным потенциалом. Ток жёлчи, не зависящий от жёлчных кислот, определяется, по-видимому, транспортом глутатиона, а также каналь­цевой секрецией бикарбоната, возможно, при уча­стии белка, обменивающего Cl^–/HCO₃^–.

Важная роль в транспорте веществ через каналь­цевую мембрану принадлежит двум ферментам се­мейства Р-гликопротеинов; оба фермента являют­ся АТФ-зависимыми [63]. Белок множественной лекарственной резистентности 1 (multidrug resistance protein 1 — MDR1) переносит органические катио­ны, а также осуществляет выведение цитостатичес­ких препаратов из раковых клеток, обусловливая их резистентность к химиотерапии (отсюда назва­ние белка). Эндогенный субстрат MDR1 неизвес­тен. MDR3 переносит фосфолипиды и действует как флиппаза для фосфатидилхолина. Функция MDR3 и его важное значение для секреции фосфо­липидов в жёлчь уточнены в экспериментах на мышах, у которых отсутствует mdr2-P-гликопроте­ин (аналог MDR3 человека) [79]. При отсутствии в жёлчи фосфолипидов жёлчные кислоты вызывают повреждение билиарного эпителия, воспаление дуктул и перидуктулярный фиброз.

Вода и неорганические ионы (в особенности натрий) экскретируются в жёлчные капилляры по осмотическому градиенту путем диффузии через отрицательно заряженные полупроницаемые плот­ные контакты.

Секреция жёлчи регулируется многими гормо­нами и вторичными мессенджерами, включая цАМФ и протеинкиназу С. Повышение концент­рации внутриклеточного кальция ингибирует сек­рецию жёлчи. Пассаж жёлчи по канальцам про­исходит благодаря микрофиламентам, которые обеспечивают моторику и сокращения канальцев (рис. 13-6) [81].

Рис. 13-6. Один из возможных механиз­мов развития внутрипеченочного холес­таза. В норме канальцевая секреция жёл­чи сопровождается сокращениями ка­нальцев, обеспечивающими ток жёлчи. Цитохалазин и норетандролон вызыва­ют деполимеризацию актина микрофи­ламентов, что ведёт к потере тонуса и сократительной способности канальцев, их расширению с последующим каналь­цевым «паралитическим илеусом» и раз­витием холестаза.

ДУКТУЛЯРНАЯ СЕКРЕЦИЯ

Эпителиальные клетки дистальных протоков вы­рабатывают обогащённый бикарбонатами секрет, модифицирующий состав канальцевой жёлчи (так называемый дуктулярный ток, жёлчи). В процессе секреции происходит выработка цАМФ, некоторых мембранных транспортных белков, включая белок, обменивающий Cl^–/HCO₃^–, и регулятор трансмемб­ранной проводимости при кистозном фиброзе — мем­бранный канал для Cl^–, регулируемый цАМФ [16]. Дуктулярная секреция стимулируется секретином.

Предполагается, что урсодезоксихолевая кисло­та активно всасывается дуктулярными клетками, обменивается на бикарбонаты, рециркулирует в пе­чени и в последующем вновь экскретируется в жёлчь («холегепатический шунт»). Возможно, этим объясняется холеретическое действие урсодезок­сихолевой кислоты, сопровождающееся высокой билиарной секрецией бикарбонатов при экспери­ментальном циррозе [25].

Давление в жёлчных протоках, при котором про­исходит секреция жёлчи, в норме составляет 15— 25 см вод. ст. Повышение давления до 35 см вод. ст. приводит к подавлению секреции жёлчи, разви­тию желтухи. Секреция билирубина и жёлчных кислот может полностью прекращаться, при этом жёлчь становится бесцветной {белая жёлчь) и на­поминает слизистую жидкость.

Синдром холестаза