гепатоциты что это такое
Гепатоциты
Гепатоциты — клетки паренхимы печени у человека и животных. Составляют от 60% до 80% массы печени.
Эти клетки участвуют в синтезе и хранении белков, трансформации углеводов, синтезе холестерина, желчных солей и фосфолипидов, детоксификации, модификации и выводе из организма эндогенных субстанций. Также гепатоциты инициируют процесс желчеобразования.
Гепатоциты относятся к стабильным клеткам, то есть имеют ограниченное число возможных делений за время жизни каждой отдельной клетки при регенерации повреждений печени. Это отличает их и от лабильных клеток, наподобие клеток эпидермиса, имеющих высокую способность к регенерации и большой запас делений за время жизни, и от персистентных клеток, наподобие нейронов, вообще практически не способных к делению и регенерации. Когда идёт речь о повреждении печени, то как правило имеется в виду именно повреждение гепатоцитов.
Гепатоциты обладают интенсивным и высокоспециализированным клеточным метаболизмом, содержат многие специфические ферменты, которых нет больше ни в каких тканях и органах организма.
Литература
Полезное
Смотреть что такое «Гепатоциты» в других словарях:
генная избыточность — * генны лішак * genetic redundancy наличие большого количества копий к. л. структурного гена на хромосоме, обычно в составе мультигенного семейства. Генная инженерия * генная інжынерыя * gene enginеering раздел генетической инженерии (см.), для… … Генетика. Энциклопедический словарь
Печень — У этого термина существуют и другие значения, см. Печень (значения). Печень (лат. jecur, jecor, hepar, др. греч. ἧπαρ) жизненно важный непарный внутренний орган позвоночных животных, в том числе и человека, находящийся в брюшной… … Википедия
Паренхиматозные дистрофии — нарушения метаболизма в паренхиме органов. Паренхима органа совокупность клеток, обеспечивающих основные его функции (например, кардиомиоциты паренхиматозные элементы сердца, гепатоциты печени, нейроны головного и спинного мозга). Паренхиму… … Википедия
Стеато́з пе́чени — (steatosis hepatis, греч. steatos жир + ōsis; синоним: жировой гепатоз, жировая инфильтрация, жировая дистрофия печени и др.) вид гепатоза, проявляющийся жировой дистрофией гепатоцитов; может быть самостоятельным заболеванием или иметь характер… … Медицинская энциклопедия
ПЕЧЕНЬ — самая большая железа в теле позвоночных. У человека она составляет около 2,5% от массы тела, в среднем 1,5 кг у взрослых мужчин и 1,2 кг у женщин. Печень расположена в правой верхней части брюшной полости; она прикрепляется связками к диафрагме,… … Энциклопедия Кольера
Гепатит — Микрофотография клеток печени, поражённой ал … Википедия
Гликоген — Структура гликогена Гликоген (C6H10O5) … Википедия
Вирусный гепатит B — Гепатит (греч. ἡπατῖτις от греч. ἥπαρ, «печень») общее название острых и хронических диффузных воспалительных заболеваний печени различной этиологии. Содержание 1 Этиология гепатитов … Википедия
ПЕЧЕНЬ — (Нераг), крупная дольчатая железа животного организма, участвующая в процессах пищеварения, обмена веществ, кровообращения, поддержания постоянства внутр. среды организма. Располагается в передней части брюшной полости непосредственно за… … Ветеринарный энциклопедический словарь
Гепатоциты что это такое
Гепатоциты имеют неправильную многоугольную форму. Средний диаметр клеток — 20-25 мкм. Различают апикальную (билиарную) поверхность гепатоцита, обращенную в просвет желчного капилляра, и базальную (васкулярную) поверхность — в сторону синусоидного капилляра. Своими латеральными поверхностями гепатоцитоты формируют печеночные балки. В центральной части клетки лежит одно-два округлых ядра. Часть из них представляет собой крупные, полиплоидные ядра. Причем число таких ядер увеличивается с возрастом и может достигать в старости 80%.
В цитоплазме хорошо развита гранулярная эндоплазматическая сеть, участвующая в синтезе белков крови. Метаболизм углеводов связан с гладкой эндоплазматической сетью, которая рассеяна в цитоплазме в виде трубочек и пузырьков. Вблизи этих элементов гладкой эндоплазматической сети выявляются гранулы гликогена. Цитоплазма гепатоцитов изобилует митохондриями, число которых в одной клетке превышает 1000. Комплекс Гольджи хорошо развит. Встречаются пероксисомы, лизосомы, а также различные включения (жировые, пигментные и др.).
Количество включений в гепатоцитах находится в связи с фазами пищеварения. После приема пищи резко возрастает количество гликогена, увеличивается число липидных включений. Для печени характерен выраженный суточный ритм: синтез и выделение желчи интенсивнее происходят днем, а гликоген в большом количестве накапливается ночью. Больше гликогена образуется в клетках, расположенных около центральной вены, а желчи — в гепатоцитах на периферии дольки.
Гепатоциты располагаются обычно в виде двух тесно прилегающих друг к другу рядов, образуя при этом печеночные балки. Между апикальными (билиарными) поверхностями двух гепатоцитов образуется щелевидное пространство с диаметром 0,5-1 мкм. Эти межклеточные узкие щели называют желчными капиллярами. Последние начинаются слепо и в своей начальной части собственной стенки не имеют. Однако ближе к периферии дольки формируются канальцы Геринга — желчные проточки, стенка которых представлена как гепатоцитами, так и эпителиоцитами проточков (холангиоцитами).
По мере увеличения калибра стенка проточка становится сплошной, выстланной однослойным эпителием, в составе которого располагаются малодифференцированные камбиальные холангиоциты. По проточкам желчь попадает в междольковые желчные протоки, выстланные однослойным кубическим эпителием. При обычных методах окраски желчные капилляры не выявляются, но обнаруживаются при импрегнации солями серебра, гистохимической реакцией на щелочную фосфатазу и другими методами.
Таким образом, вырабатывая желчь, печень функционирует как экзокринная железа. Вместе с тем она выделяет в кровь такие вещества, как глюкоза, мочевина, белковые фракции и др., что характеризует печень как эндокринный орган. Из гепатоцитов эти вещества поступают через базальную (синусоидную) поверхность клетки. Между гепатоцитом и гемокапилляром здесь располагается перисинусоидное пространство Диссе, в которое гепатоцит выделяет белки, глюкозу, мочевину и другие вещества в процессе осуществления метаболических функций.
В печеночной дольке существуют две системы, не связанные между собой и действующие по принципу противотока: желчеотводящая, по которой желчь идет от центра на периферию дольки, и кровеносная, по которой кровь движется от периферии к центру дольки. Между желчными и кровеносными капиллярами нет непосредственного соединения, и в условиях нормы желчь не поступает в кровоток. Просвет желчного капилляра является замкнутым благодаря наличию между образующими его соседними гепатоцитами межклеточных контактов нескольких типов — плотных, щелевых и десмосом. В просвет желчного капилляра выступают микроворсинки, образованные на билиарной поверхности гепатоцитов.
Базальная поверхность гепатоцитов обращена в сторону перисинусоидного пространства Диссе. В это пространство выступают также многочисленные микроворсинки, что увеличивает активную поверхность гепатоцитов. Само перисинусоидное пространство, представляет собой узкую щель (шириной 0,2-1 мкм). Если одну стенку его образует базальная поверхность гепатоцитов, то другую — стенка синусоидного гемокапилляра. В пространстве Диссе находятся жидкость, богатая белками, а также аргирофильные фибриллы, единичные фибробласты, отростки звездчатых клеток и др. В нем обнаружены особые мелкие клетки — перисинусоидальные липоциты, или клетки Ито. Они обладают способностью накапливать в цитоплазме липиды и депонировать жирорастворимые витамины. Эти клетки называют также жиронакапливающими, или жирозапасающими, клетками. Их рассматривают как особый тип соединительнотканных интерстициальных клеток.
С функциями клеток связывается синтез и секреция белков коллагена и участие в развитии цирроза печени. В перисинусоидальном пространстве располагаются pit-клетки, относящиеся к большим гранулярным лимфоцитам (натуральные киллеры), которые выделяют вещества, стимулирующие пролиферацию гепатоцитов, участвуют в защитной функции.
Стенка внутридольковых синусоидов выстлана эндотелием, в котором, кроме плоских и тонких эндотелиоцитов, имеются многочисленные вкрапления более крупных звездчатых клеток. Последние известны под названием звездчатые макрофагоциты, или клетки Купфера. Это производные моноцитов крови и представляют собой печеночные макрофаги. В цитоплазме этих клеток много пиноцитоз-ных и фагоцитозных пузырьков, плотных телец (вторичных лизосом). Печеночные макрофаги способны поглощать из крови циркулирующие вещества, накапливать их в цитоплазме, захватывать и переваривать бактерии, обломки эритроцитов. Они способны к амебоидному движению и могут выходить в просвет синусоидов. Набухая, эти клетки выполняют роль сфинктеров синусоидных капилляров.
Эндотелиоциты соединяются в пласт при помощи плотных межклеточных контактов. В выстилке синусоидных капилляров обнаружено наличие мелких отверстий, посредством которых сообщаются между собой просвет синусоидов и пространство Диссе. Поры имеют диаметр около 100 нм. Участки истонченной цитоплазмы эндотелиоцитов, где концентрируются эти отверстия, называют ситовидными пластинками. Они играют роль фильтра. В стенке внутридольковых синусоидных кровеносных капилляров на большом протяжении отсутствует базальная мембрана, что облегчает проникновение веществ из крови в перисинусоидное пространство и в обратном направлении.
Эндотелий синусоидных гемокапилляров, печеночные макрофаги, структуры в перисинусоидном пространстве составляют вместе гепатогематический барьер, или гистион, через который происходит обмен веществ между эпителием печени и кровью.
Наряду с классическими представлениями о строении печеночной дольки, имеются и другие трактовки ее гистоархитектуры. Так, согласно одной из гипотез, элементами дольки являются не печеночные балки, а пластины, состоящие из одного слоя гепатоцитов. Печеночные пластины отгораживают, как стенками, цилиндрические синусоидные пространства (лакуны), по которым протекает кровь.
Кроме классических печеночных долек, описаны так называемые портальные дольки и печеночные ацинусы. Центром портальной дольки признается триада, а периферическими ориентирами являются центральные вены трех смежных долек. В целом портальная долька имеет форму треугольника. В ее пределах кровь течет по направлению от центра на периферию. Печеночный ацинус образуют сегменты двух соседних классических долек, расположенных между близлежащими центральными венами. Ацинус имеет ромбовидную форму. У острых углов ромба находятся центральные вены, а у тупого — триада.
Эти представления о структурно-функциональных единицах печени помогают понять особенности поражений разных отделов печеночной дольки в условиях патологии.
Возрастные изменения печени характеризуются понижением метаболической и пролиферативной активности гепатоцитов, накоплением в их цитоплазме липофусцина и дистрофическими явлениями. Между печеночными дольками разрастается соединительная ткань. Иногда это сопровождается явлениями цирроза печени.
Реактивность и регенерация печени. Ткани печени отличаются высокой чувствительностью к действию повреждающих факторов. Действие ОВ, ионизирующей радиации, комбинированных повреждений приводит к резкому нарушению кровообращения в печени, связанного с его особенностями в этом органе. Нарушается интеграция гепатоцитов в составе печеночных балок, в клетках снижается количество гликогена, изменяется активность окислительно-восстановительных ферментов, подавляется фагоцитарная активность печеночных макрофагов. На месте гибнущих гепатоцитов разрастается рыхлая волокнистая соединительная ткань.
Эпителий печени проявляет способность к физиологической и репаративной регенерации. При удалении в эксперименте на животных до 70% массы печени уже через 2 недели происходит полное восстановление. Этот феномен наблюдается каждый раз при многократных резекциях, проводимых с интервалом около месяца. Однако высокая регенерационная способность печени не характерна для человека. В целом, гепатоциты и холангиоциты относятся к растущей клеточной популяции.
Учебное видео анатомии печени, строения и схемы печеночной дольки
— Вернуться в оглавление раздела «гистология»
«Резервный» механизм восстановления печени
«Резервный» механизм восстановления печени
Слева — ладонь здорового человека; справа — ладонь человека, больного желтухой.
Автор
Редакторы
Статья на конкурс «био/мол/текст»: Быстрая утомляемость, потеря аппетита, тошнота, пожелтение кожных покровов и даже частые головные боли — все эти симптомы могут быть косвенными свидетельствами патологий печени. Несмотря на высокую способность клеток печени к восстановлению, в некоторых тяжелых случаях они просто не справляются с болезнью. Новое исследование команды ученых из Центра регенеративной медицины в Эдинбурге, Массачусетского технологического института и Сколковского института науки и технологий показывает, как с помощью блокирования основного пути восстановления клеток печени удалось открыть резервных «ремонтников».
Конкурс «био/мол/текст»-2017
Эта работа заняла первое место в номинации «Биомедицина сегодня и завтра» конкурса «био/мол/текст»-2017.
Генеральный спонсор конкурса — компания «Диаэм»: крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.
Спонсором приза зрительских симпатий и партнером номинации «Биомедицина сегодня и завтра» выступила фирма «Инвитро».
Открытие, предсказанное мифами: регенерация у рептилий
Способность организмов к регенерации, то есть восстановлению структуры и функций органов, является одной из важных загадок медицины, которую человек давно пытается разгадать. Наблюдения за животным миром позволили сформулировать следующую закономерность: чем проще устроено животное, тем легче ему восстановить утраченные органы. И если дождевой червь способен «достроить» половину собственного тела, а ящерица — отрастить новый хвост, то у человека способности к регенерации представлены в более узком диапазоне [1], [2].
Сказочных существ, способных отрастить себе новую голову или хвост, довольно много. Но и Лернейская гидра (рис. 1), и горгона Медуза, и даже Змей Горыныч имеют вполне реального «родственника» — тритона. Этот представитель хвостатых амфибий считается одним из древнейших видов фауны на Земле. Тритоны успешно восстанавливают не только хвост и лапы, но даже поврежденные сердце и спинной мозг. Однако амфибии — далеко не единственные существа, которым доступна функция «саморемонта». Например, рыбок данио рерио используют не только в аквариумистике, но и для изучения регенерации тканей сердца. А первым животным, благодаря которому появился термин «регенерация», стал речной рак. Изучением восстановления утраченных ног у раков занимался французский ученый Рене Реомюр, предложивший новый термин еще в 1712 году.
Рисунок 1. «Сражение Геракла с Лернейской гидрой» Антонио дель Поллайоло (1475 г.).
Неудивительно, что ученым хочется понять, почему ящерица, например, может восстановить утерянный хвост, а человек отрастить новую руку не может. Изучение структуры и состава тканей сразу после потери ящерицей хвоста позволило обнаружить модель регенерации у рептилий. В период заживления базальные клетки эпидермиса активно делятся, постепенно «закрывая» собой рану. Дополнительная агрегация делящихся клеток на дистальном конце позвоночника способствует разрастанию бластемы — скоплению неспециализированных клеток. В этот момент запускаются процессы образования новых кровеносных сосудов, а следом — и новых периферических аксонов. Наиболее поздно в дело вступают новообразования костной ткани и мышц. Однако точный механизм регенерации хвоста у ящериц не изучен до конца. Недавнее исследование Университета штата Аризона и Института геномных исследований позволило обнаружить молекулы микро-РНК, способствующие регенерации мышц, хрящей и позвоночника [3]. Возможно, эта работа позволит разработать методы лечения, основанные на управлении экспрессией генов с помощью микро-РНК.
Открытие, сделанное случайно: регенерация у мышей
Но как обстоят дела с возможностями регенерации на уровне целых органов у более высокоорганизованных, чем ящерицы, организмов? Еще недавно ученые были уверены, что млекопитающие не способны восстанавливать утраченные органы. Но это убеждение пошатнуло открытие, сделанное в лаборатории иммунолога Эллен Хебер-Кац из исследовательского центра в Филадельфии. Там проводили различные эксперименты на особых «пациентах» — генетически модифицированных мышах линии Murphy Roth Large (MRL). Такие особи отличались от обычных тем, что у них не работали Т-клетки иммунной системы. Однажды доктор Хебер-Кац дала своему лаборанту несложное задание: пометить выбранных для очередного эксперимента мышей, сделав у них небольшие двухмиллиметровые отверстия в ушах. Через несколько недель выяснилось, что дырочек в ушах подопытных нет. Структура кровеносных сосудов, хрящей, тканей выглядела неповрежденной. Однако лаборант заверил доктора, что задача по «мечению» мышей была своевременно выполнена. После повторения эксперимента с ушной раковиной эффект был таким же: уже через четыре недели на «проколотых» участках ушей образовалась бластема (рис. 2) [4]. Следующим «опытным» объектом стал хвост — и вновь удалось продемонстрировать частичную регенерацию тканей. Однако восстановительные способности MRL мышей не безграничны: например, вырастить новую лапку такая мышь, увы, не смогла. Причина заключается в различном расположении и количестве кровеносных сосудов в органах и тканях животного. Без прижигания мышь просто погибнет от большой потери крови — задолго до запуска регенерационных процессов. А прижигание на месте ампутированной конечности исключает появление бластемы.
Рисунок 2. Этапы восстановления ткани уха у обычной лабораторной мыши (снизу) и трансформированной линии MRL (сверху).
В результате серии наблюдений за трансгенными мышами удалось показать, что секрет их успеха — в определенном белке. Так, у мышей линии MRL заблокирована экспрессия гена, кодирующего белок р21 (ингибитор циклинзависимой киназы 1А), который регулирует процесс нормального деления клеток. Подавление активности этого гена у нормальных мышей показывает аналогичную способность к регенерации повреждений [5]. Но проводить подобные манипуляции следует с большой аккуратностью: «отключение» гена р21 может привести к нарушению нормального размножения клеток, что способно привести к катастрофическому делению всех клеток тела.
Повседневная реальность: возможности регенерации у человека
А как обстоят дела с регенерацией у людей? Даже без «выключения» гена, кодирующего белок р21, организм человека может восстанавливать некоторые органы. Например, кожу, чья регенерирующая способность привычна для нас так же, как и воздух. Самый большой по площади орган нашего тела постоянно обновляет собственную структуру за счет омертвения и отторжения клеток эпидермиса с последующей заменой их новыми клетками. Сходным образом происходит процесс восстановления других эпителиальных тканей — например, слизистых оболочек дыхательных путей, а также желудка и кишечника. На втором месте в иерархии регенерирующих способностей находится костная ткань. Известно, что переломы довольно успешно заживляются в течение определенного периода неподвижности.
А среди внутренних органов заслуженным лидером по регенерации является печень. Легенда о титане Прометее, у которого всего за одну ночь выклеванная печень вырастала вновь (рис. 3), имеет в себе рациональное зерно.
Рисунок 3. «Прикованный Прометей». Скульптура Никола-Себастьяна Адама, 1762 г. (Лувр).
Действительно, печень обладает уникальным свойством восстанавливаться до своего первоначального объема, даже если разрушено более 70% печеночной ткани. Подобный процесс происходит за счет работы клеток печени — гепатоцитов. Эти клетки играют ключевую роль в модификации и выводе из организма токсичных веществ. В здоровом органе, не тронутом патологическими процессами, эти клетки обычно находятся в состоянии покоя. Но при необходимости восстановления целостности органа, например, после частичной резекции (удаления части органа), почти все гепатоциты активируются и приступают к делению. Причем делятся они 1–2 раза, а затем снова возвращаются в покоящееся состояние. Это свойство лежит в основе лечения некоторых заболеваний, например, цирроза печени или гепатита, когда пациенту пересаживают часть здоровой печени от донора. Однако такие манипуляции могут привести к ряду проблем со здоровьем, в том числе расширению вен пищевода и желудка, почечной недостаточности и желтухе. Более того, появление в печени пациента быстро делящихся клеток донора может привести к возникновению ракового заболевания. Справиться же своими силами при прогрессирующей болезни гепатоциты уже не могут, ведь к делению способны лишь здоровые клетки, которых в организме больного остается все меньше и меньше.
Получается, что, несмотря на мощный регенеративный потенциал, восстановительные способности печени имеют предел. В случаях, когда патологический процесс заходит слишком далеко, эффект от работы гепатоцитов оказывается недостаточным. Например, когда здоровая печень поражается в результате токсических или вирусных воздействий, что провоцирует разрастание соединительной ткани (фиброз). Существуют ли другие способы восстановления структуры этого жизненно важного органа без участия гепатоцитов? На этот вопрос позволяет ответить совместное исследование команды ученых из Эдинбургского университета, Массачусетского технологического института и Сколковского института науки и технологий [6].
Перспективная реальность: ускоренная регенерация печени
Для изучения процессов регенерации печени использовали трансгенных мышей линии tdTomato (tdTom). Эта линия модифицирована красными флуоресцентными белками, что позволяет визуализировать клетки печени [7]. Однако поиск других «спасательных» клеток осложняет то, что гепатоциты в пораженном организме продолжают работать. Для идентификации «не-гепатоцитов» исследователи использовали технологию нокдауна генов у мышей. Эффект нокдауна заключается в том, что позволяет временно снижать активность конкретных генов, не внося изменения в структуру хромосом и последовательность ДНК. Для «выключения» генов, ответственных за деление и миграцию гепатоцитов, создали особые липидные наночастицы с короткими интерферирующими РНК (siRNA) [8], [9]. С их помощью удалось заблокировать экспрессию необходимых генов.
Снижение пролиферации гепатоцитов за счет «выключения» интересующих ученых генов проводили на двух моделях. В первом случае временно блокировали ген ITGB1, который кодирует β1-интегрин. Вторая модель — одновременное блокирование β1-интегрина и стимуляция избыточной экспрессии белка р21. Обе модели обладали сходным эффектом, однако их механизмы отличались: β1-интегрин вызывает некроз гепатоцитов, а избыточная экспрессия р21 подавляет их пролиферацию.
Рисунок 4. Регенерация печени с помощью клеток желчных протоков (выделены белым цветом).
Подобная «блокада» основных функциональных клеток печени привела к необычному эффекту: при выключении главного механизма регенерации запускался резервный способ с участием клеток желчных протоков. Так, потеря β1-интегрина и повышение уровня белка р21 привели к значительному увеличению численности гепатоцитов, полученных из холангиоцитов. Эти эпителиальные клетки внутрипеченочных желчных протоков составляют всего 2–3% от общей популяции, однако дальнейшие наблюдения показали, что именно они способны «перепрограммироваться» и превращаться в гепатоциты, тем самым восстанавливая печень (рис. 4). Более того, холангиоциты показали лучшую, чем гепатоциты, способность к делению. Ранее обнаружили, что они близки к овальным клеткам печени — своеобразным «стволовым» агентам данного органа [10].
Для того чтобы отследить регенеративные способности холангиоцитов, использовали три независимых пути:
Для изучения регенерации печени за счет не-гепатоцитов по всем трем путям визуализировали отдельные участки печени. Оказалось, что за счет холангиоцитов восстанавливается примерно 20–30% гепатоцитов, причем малые пролиферативные гепатоциты идентифицировали уже с 7 дня, а к 14 дню регенерации их количество значительно увеличивалось (рис. 4–6).
Рисунок 5. Динамика восстановления печеночной ткани с помощью холангиоцитов (на примере модели холестатической болезни печени). Звездочками показаны некротические области; стрелками обозначены области с клеточным инфильтратом.
Рисунок 6. Клетки печени мыши, трансформированной по гену ITGB1 (14 день регенерации). Визуализация с помощью красных флуоресцентных белков. 1 — стрелками показаны инвазивные клетки; 2 — пунктиром обведена область регенеративного узла.
Получается, что в печени существует резервный механизм регенерации: трансформация клеток желчных протоков в функциональные гепатоциты при блокировании β1-интегрина. Возможно, в организме существуют и другие гены-мишени, «выключение» которых стабилизирует процессы, связанные с развитием фиброза и дальнейшего цирроза печени. Ученым еще предстоит раскрыть механизмы сигналов, побуждающих желчные клетки запускать процессы «перепрограммирования». Однако результаты исследования уже сегодня открывают новое направление клеточной регенеративной медицины: разработку препаратов, стимулирующих холангиоциты. Возможно, в будущем медицина избавится от необходимости проводить сложные и дорогостоящие операции по пересадке печени. Взамен этого распространится более доступная технология: «включение» сигналов о необходимости регенерации, когда с помощью наиболее активных холангиоцитов будут запускаться процессы активного деления клеток печени.