Podstawy anatomii i fizjologii wątroby

Unaczynienie wątroby i budowa dróg żółciowych
Unaczynienie wątroby i budowa dróg żółciowych

Dla dobrego zrozumienia problemów chorobowych wątroby i dróg żółciowych spotykanych w mukowiscydozie niezbędna jest podstawowa wiedza o ich budowie i czynności. W dalszej części artykułu przedstawiam w skondensowanej formie zasadnicze fakty dotyczące tego zagadnienia. Mam nadzieję, że załączone ilustracje pomogą wyjaśnić dość skomplikowaną anatomię.

Lokalizacja i funkcja

Wątroba to narząd miąższowy, położony w górnej części jamy brzusznej, głównie po stronie prawej. U dorosłego wątroba od przodu jest całkowicie przykryta prawym łukiem żeber, u dzieci może wystawać nieco poniżej niego – wówczas można ją wyczuć przy obmacywaniu ściany brzucha, około 1–2 cm poniżej dolnej granicy żeber. Sąsiaduje od tyłu z żołądkiem, jelitami i prawą nerką, a od góry z przeponą. Lokalizację wątroby przedstawiono na rys. 1.

Położenie wątroby w ciele człowieka
Rys. 1 Położenie wątroby w ciele człowieka

Jest to największy gruczoł ustroju i największy narząd wewnętrzny, o wadze około 1,5 kg u dorosłego, pełniący wiele zróżnicowanych i złożonych funkcji. Stanowi metaboliczne „centrum” organizmu. W komórkach wątroby zachodzą złożone procesy przemiany białek, lipidów i węglowodanów, a także niektórych hormonów i większości substancji dostarczanych organizmowi z zewnątrz (np. leki, alkohol itp.). Wątroba magazynuje witaminy A, D, K, B12, C i żelazo. W niej odbywa się produkcja różnorodnych białek osocza oraz kwasów żółciowych i barwników żółciowych. Wątroba eliminuje mikroorganizmy przeniesione z przewodu pokarmowego oraz zużyte krwinki czerwone.

Budowa mikroskopowa

Główne komórki wątrobowe to hepatocyty. Są ułożone w tzw. beleczki (blaszki) powstające z dwóch równoległych warstw hepatocytów, które łącząc się ze sobą i zbiegając promieniście ku środkowi, formują większe struktury zwane zrazikami (rys. 2). Na ścianach hepatocytów zwróconych w beleczce do siebie tworzą się rynienkowate zagłębienia składające się na kanaliki żółciowe o średnicy około 1 μm (rys. 3), którymi żółć odpływa ze zrazików do przewodzików międzyzrazikowych (rys. 2). Ściany zewnętrzne beleczek łączą się ze ścianami naczyń zatokowych (zatoki wątrobowe), przez które przepływa krew dostarczana z rozgałęzień żyły wrotnej i tętnic wątrobowych w przestrzeniach wrotnych (rys. 2).

Zraziki wątrobowe to graniastosłupy o wymiarach około 0,7 na 2 mm, mające w przekroju poprzecznym kształt nieregularnego pięcio- lub sześciokąta. W narożach zrazików gromadzi się tkanka łączna tworząca tzw. przestrzeń wrotną, w której ułożone są: żyła, tętnica i przewodzik żółciowy – od swojej lokalizacji zwane międzyzrazikowymi (rys. 2).

Wątroba otrzymuje krew z dwóch niezależnych systemów naczyniowych: krew tętnicza dopływa tętnicami wątrobowymi, natomiast krew żylna, zbierana z obszaru przewodu pokarmowego, doprowadzana jest żyłą wrotną (rys. 4).

Budowa przestrzeni wrotnej i zrazika wątrobowego
Rys. 2 Budowa przestrzeni wrotnej i zrazika wątrobowego

Drogi żółciowe

Jedną z głównych funkcji wątroby stanowi produkcja żółci (w objętości dobowej 250–1100 ml), która jest niezbędna do prawidłowego trawienia tłuszczów i wchłaniania witamin rozpuszczalnych w tłuszczach (A, D, E, K).

Tworzenie żółci zależy od współdziałania hepatocytów – głównych komórek miąższu wątroby, z cholangiocytami – małymi, wewnątrzwątrobowymi komórkami nabłonkowymi pokrywającymi przewody żółciowe.

Produkcja żółci rozpoczyna się od aktywnego transportu kwasów żółciowych z hepatocytów przez ich powierzchnię kanalikową do przestrzeni międzykomórkowych, zwanych kanalikami żółciowymi (rys. 3). Kwasy żółciowe „pociągają” za sobą wodę i elektrolity z hepatocytów. Na obwodzie zrazika kanaliki żółciowe przechodzą w przewodziki żółciowe (Heringa) o własnej ścianie – pokrytej cholangiocytami. Przewodziki żółciowe łączą się w przewodziki międzyzrazikowe (rys. 2), te z kolei w przewody wątrobowe i ostatecznie w przewód wątrobowy wspólny (rys. 4).

W miejscu przejścia przewodu wątrobowego wspólnego w przewód żółciowy wspólny odchodzi przewód pęcherzykowy dostarczający żółć do pęcherzyka żółciowego – zbiornika gruszkowatego kształtu, o pojemności około 50 ml. Dość powszechnie używane określenie „woreczek żółciowy” jest nieprawidłowe. Zadanie tego narządu polega na 5–20-krotnym zagęszczaniu żółci, jej przechowywaniu oraz uwalnianiu około 50–80% zgromadzonej żółci do dwunastnicy w około 30 minut po posiłku. Zmiany składu żółci zachodzące w pęcherzyku sprawiają, że rozróżnia się żółć wątrobową i żółć pęcherzykową.

Przewód żółciowy wspólny zwykle łączy się z przewodem trzustkowym i oba uchodzą do dwunastnicy na uwypukleniu jej ściany, zwanym brodawką większą (rys. 4).

Beleczka wątrobowa w przekroju – hepatocyty tworzące kanaliki żółciowe
Rys. 3 Beleczka wątrobowa w przekroju – hepatocyty tworzące kanaliki żółciowe

Drogi żółciowe – funkcja CFTR

Cholangiocyty wydzielając do światła dróg żółciowych wodorowęglany (HCO3-) i wodę, powodują alkalinizację (zmianę odczynu w kierunku zasadowym) pierwotnej żółci i jej rozcieńczanie. CFTR ma ważny udział w tej aktywności (zob. dalej). Chociaż cholangiocyty stanowią poniżej 5% masy wątroby, tworząc jednak bardzo rozgałęzioną sieć dróg żółciowych, odpowiadają za wytwarzanie około 40% objętości żółci wątrobowej.

Zwiększenie przepuszczalności błony szczytowej cholangiocytów dla jonów chloru dostarcza siły napędowej do wymiany Cl- na HCO3- i napływu wody do światła przewodów. W konsekwencji otwieranie lub zamykanie kanałów chlorkowych (CFTR) na szczytowej powierzchni cholangiocyta moduluje przeznabłonkowy ruch wody, alkalinizację i tworzenie żółci przewodzikowej.

W oparciu o badania dostępnych komórek ludzkich i modeli nabłonkowych, najwięcej dowodów sugeruje, że pierwotną rolą CFTR w zdrowej wątrobie jest udział w tworzeniu żółci. Przemawiają za tym następujące fakty:

  1. Białko CFTR jest zlokalizowane w szczytowej błonie cholangiocytów, gdzie działa jako aktywowany cAMP kanał chlorkowy. Nie stwierdza się ekspresji CFTR w hepatocytach ani innych komórkach wątrobowych. Innymi słowy, jedynym miejscem w wątrobie zdrowego człowieka, gdzie powstaje białko CFTR, jest nabłonek dróg żółciowych i nabłonek pęcherzyka żółciowego.
  2. Aktywny transport chloru przez CFTR umożliwia wydzielanie wody i HCO3- do przewodzików żółciowych.
  3. Wiązanie hormonu sekretyny do podstawnobocznej błony cholangiocytów powoduje zwiększenie stężenia wewnątrzkomórkowego cAMP i pobudzenie czynności CFTR. Sekretyna to jeden z tzw. enterohormonów (hormony żołądkowo-jelitowe), wydzielany przez dwunastnicę i jelito cienkie pod wpływem działania na nie kwasu żołądkowego. Zwiększenie wydzielania sekretyny powoduje nasilenie produkcji żółci.
  4. Stymulowany sekretyną wzrost cAMP powoduje równoległe zwiększenie transportu HCO3- w szczytowej błonie cholangiocytów.

Wspólnie powyższe obserwacje składają się na roboczą hipotezę funkcjonowania dróg żółciowych, mówiącą, że sekretyna zwiększając wewnątrzkomórkowe stężenie cAMP w cholangiocytach i stymulując transport przez błonę szczytową Cl-, HCO3- oraz wody, prowadzi do modulacji alkalinizacji i rozcieńczania żółci. Jednak najprawdopodobniej za transport chloru przez cholangiocyty odpowiada nie tylko CFTR, ale i inne, co najmniej 4 rodzaje kanałów chlorkowych.

Unaczynienie wątroby i budowa dróg żółciowych
Rys. 4 Unaczynienie wątroby i budowa dróg żółciowych

Po co nam żółć?

Przewód pokarmowy to w dużym przybliżeniu, jak sama nazwa wskazuje, długa rura sięgająca od ust do odbytu, w skład której wchodzą, w kolejności przechodzenia pokarmu: jama ustna, gardło, przełyk, żołądek, dwunastnica, jelito czcze, jelito kręte, okrężnica, esica i odbytnica.

Żółć – złocisty, lepki płyn – jest uwalniana do dwunastnicy, działając na pokarm wstępnie przygotowany w jamie ustnej i żołądku. Zawiera wiele składników ułatwiających trawienie pokarmów, przede wszystkim tłuszczów, które w żołądku nie są trawione. Dzięki żółci i lipazie trzustkowej większość tłuszczów jest trawiona i wchłaniana w dwunastnicy i początkowym odcinku jelita czczego.

Kwasy żółciowe (cholowy, chenowy, deoksycholowy, litocholowy) – zwane również solami żółciowymi – ułatwiają emulgację tłuszczów zawartych w pokarmie, czyli rozbicie ich dużych kropli na drobniejsze, łatwiej przyswajalne. Dzięki m.in. kwasom żółciowym tłuszcz jest rozbijany na kropelki o średnicy 0,5–1,0 μm. Takie rozdrobnienie tłuszczu ogromnie zwiększa jego całkowitą powierzchnię, co ułatwia działanie trawienne lipazy trzustkowej.

Kilkadziesiąt cząsteczek nierozpuszczalnych w wodzie produktów trawienia tłuszczu (kwasy tłuszczowe, monoglicerydy, cholesterol) otaczają rozpuszczalne w wodzie sole żółciowe, tworząc kuliste cząstki zwane micelami żółciowymi. Micele, dzięki kwasom żółciowym, umożliwiają transport produktów rozkładu tłuszczów do powierzchni błony śluzowej jelita, gdzie mogą zostać wchłonięte. Dzięki micelom są wchłaniane również witaminy rozpuszczalne w tłuszczach, które „rozpuszczają się” w micelach.

Kiedy z powodu choroby żółć nie dopływa do jelit, tworzenie miceli jest znacznie upośledzone, co powoduje zaburzenia wchłaniania tłuszczów i witamin rozpuszczalnych w tłuszczach. Znana chorym na mukowiscydozę biegunka tłuszczowa, występująca z powodu upośledzenia trawienia tłuszczu wynikającego z braku wytwarzania lipazy przez uszkodzoną w ponad 90% trzustkę, może wystąpić również z powodu niedoboru soli żółciowych. Ich brak powoduje zmniejszenie wchłaniania tłuszczów o około 50%. U chorych na mukowiscydozę ze znacznymi problemami wątrobowymi, z powodu niedoboru soli żółciowych, może dochodzić do pozornego osłabienia skuteczności enzymów trzustkowych – pomimo wysokich dawek np. Kreonu, utrzymuje się wówczas biegunka tłuszczowa.

Niedobór kwasów żółciowych może być wynikiem:

  1. zaburzeń w krążeniu jelitowo-wątrobowym – np. w stanach po wycięciu długiego odcinka jelita krętego wynikających z niedrożności smółkowej;
  2. zmian w budowie fizyko-chemicznej – np. w wyniku dekoniugacji soli żółciowych przez bakterie w zespole tzw. jelitowego przerostu bakteryjnego;
  3. zaburzeń drożności przewodów wątrobowych – wady rozwojowe, zespół zagęszczonej żółci.

Jony wodorowęglanowe (HCO3-) – zapewniają w dwunastnicy i jelitach optymalny pH (odczyn) do działania enzymów trawiących tłuszcze (lipaza).

Fosfolipidy – głównie jest to lecytyna – podobnie jak sole żółciowe ułatwiają tworzenie miceli.

Bilirubina – to tzw. barwnik żółciowy, produkt rozpadu hemu – podstawowego składnika hemoglobiny. Nadaje żółci jej charakterystyczny kolor. Jest w większości wydalana z kałem, a procesy jej przemian w jelitach prowadzą do powstania barwnika nadającego kałowi brązową barwę. Zaburzenia w produkcji i wydalaniu bilirubiny prowadzące do jej nagromadzenia we krwi odpowiadają za powstanie żółtaczki.

Zatem żółć to mieszanina różnych substancji niezbędna do procesu prawidłowego trawienia i wchłaniania pokarmów.

Podziękowania

Serdecznie dziękuję Agnieszce Pogorzelskiej za przygotowanie ilustracji do tego artykułu.