Фізіологія людини - Вільям Ф. Ґанонґ 2002

Функції травної системи
Механізми регулювання шлунково-кишкових функцій
Печінка та біліарна система

Жовч секретують клітини печінки у жовчні протоки, які впадають до дванадцятипалої кишки. У міжтравний період у дванадцятипалій кишці більшість проток закриті, жовч відтікає у жовчний міхур, де нагромаджується. Коли їжа потрапляє у ротову порожнину, сфінктери навколо устів розслаблені. Якщо шлунковий вміст потрапляє у дванадцятипалу кишку, то гормон слизової кишки ХЦК спричинює скорочення жовчного міхура.

Анатомічні особливості

Печінка складається з часточок, через які кров протікає, минаючи гепатоцити та синуси, до гілок портальних вен від центральної вени з кожної часточки. Між ендотеліоцитами міститься велика кількість отворів, і плазма близько контактує з гепатоцитами (рис. 26-20). У нормі є лише один шар гепатоцитів між гемокапілярами синусоїдного типу, тому загальна площа контакту між печінковими клітинами і плазмою велика. Кров через печінкову артерію надходить у гемокапіляри синусоїдного типу. Центральні вени з’єднуються, утворюючи печінкові вени, які прямують до нижньої порожнистої вени. Кровоплин у печінці детальніше описаний у Розділі 32. Середній транзитний час для крові через печінкову часточку з портальної венули до центральної вени печінки становить 8,4 с. Численні макрофаги (клітини Купфера) фіксовані до ендотелію гемокапілярів синусоїдного типу і виступають у просвіт. Детально функції цих клітин описані у Розділі 27.

Іншим поглядом на будову печінки є її поділ на печінкові ацинуси. Відповідно до детального опису у Розділі 32 кровообігу печінки, центром кожного ацинуса є судинна ніжка, що вміщує кінцеві розгалуження порожнистої вени, печінкових артерій та жовчних проток (див. рис. 32-16). Кров відтікає від судинної ніжки до кінцевих печінкових венул, які містяться зовні від ацинуса. Отже, клітини, що найближче розташовані до судинної ніжки, отримують добре оксигеновану кров, а клітини на периферії ацинуса - найменше оксигеновані, тому найімовірніше для них гіпоксичне пошкодження.

Кожна печінкова клітина також з’єднана з декількома жовчними капілярами (рис. 26-21). Вони впадають у міжчасточкові жовчні протоки, які сполучені і утворюють праву та ліву печінкові протоки. Ці протоки з’єднані поза печінкою й формують загальну печінкову протоку. Від жовчного міхура відходить міхурова протока. Печінкова протока об’єднується з міхуровою протокою, утворюючи загальну жовчну протоку, яка впадає у дванадцятипалу кишку біля дуоденального сосочка. Його устя, оточене сфінктером Одді, у нормі об’єднується з головною панкреатичною протокою безпосередньо перед входом у дванадцятипалу кишку (див. рис. 26-17). Стінки позапечінкових біліарних проток і жовчний міхур містять фіброзну тканину та гладкі м’язи. Слизові оболонки вміщують слизові залози і вистелені шаром циліндричних клітин. У жовчному міхурі слизова оболонка виражено складчаста, це збільшує її поверхневу площу і надає внутрішньому простору жовчного міхура вигляду стільників. У приматів слизова оболонка жовчного міхура також складчаста й утворює так звані спіральні заслони.

Рис. 26-20. Гепатоцит. Зверніть увагу на зв’язок клітини з жовчним капіляром і синусами. Зауважте також, які широкі отвори між ендотеліальними клітинами, наступні після гепатоцитів (відтворено за дозволом з Fawcett DW Bloom and Fawcett, S Textbook of Histology, 11th ed. Saunders, 1986).

Рис. 26-21. Угорі: структурна організація печінки; ЦВ - центральна вена; ПП - портальний простір, що вміщує розгалуження жовчної протоки, порожнинної вени та печінкової артерії. Внизу: порядок розташування гепатоцитів, синусоїдів і жовчних проток у печінковій часточці, який показує доцентровий плин крові з синусоїдів до центральної вени і відцентровий плин жовчі з жовчних капілярів у жовчні протоки (відтворено за дозволом з Fawcett DW: Bloom and Fawcett, S Textbook of Histology, 11th ed. Saunders, 1986)

Функції печінки

Печінка - це найбільша залоза в організмі, яка виконує цілий комплекс функцій (табл. 26-7). Деякі з них описані у цьому розділі, інші - в окремих розділах інших систем, частиною яких вони є.

Синтез білків плазми

Головні білки, що їх синтезує печінка, наведені у табл. 27-10. Багато з них належать до білків гострої фази - білків, синтезування та секретування яких відбувається у плазмі під впливом виражених подразників. Інші білки транспортують стероїди та деякі гормони у плазмі, а також фактори зсідання крові.

Жовч

Складовими частинами жовчі є жовчні солі, жовчні пігменти та інші речовини, розчинені у лужному електролітному розчині, подібному до підшлункового соку (табл. 26-8). Щодня секретується близько 500 мл жовчі. Деякі компоненти жовчі реабсорбуються у кишці, а потім їх екскретує знову печінка (ентерогепатична циркуляція).

Глюкороніди жовчних пігментів - білірубін та білівердин - відповідають за золотисто-жовтий колір жовчі. Утворення цих продуктів розпаду гемоглобіну детально описано у Розділі 27, а їхня екскреція - нижче. Жовчні солі - це натрієва та калієва солі жовчних кислот, вони секретуються у жовч і кон’ютують з гліцином або таурином, похідним цистеїну. Жовчні кислоти синтезуються з холестеролу. У людини їх відомо чотири (рис. 26-22). Звичайно з вітаміном D, холестеролом, різними стероїдними гормонами, глікозидами дигіталісу жовчні кислоти містять циклопентанопергідрофенантренове ядро (див. Розділ 20). Дві головні (первинні) жовчні кислоти, що утворюються у печінці, - холева та хенодезоксихолева. В ободовій кишці бактерії конвертують холеву кислоту до дезоксихолевої, а хенодезоксихолеву - до літохолевої. Оскільки вони утворюються після впливу бактерій, то дезоксихолеву та літохолеву кислоти називають вторинними жовчними кислотами.

Таблиця 26-7. Головні функції печінки¹

¹ Числа в дужках означають розділ нашої книги, в якому описані ці функції.

Таблиця 26-8. Склад жовчі печінкової протоки у людини

Солі жовчних кислот чинять декілька важливих впливів, а також зменшують поверхневий натяг. Під час кон’югації з фосфоліпідами та моногліцеридами жовчні солі відповідають за емульгацію жирів, яка підготовлює їх до перетравлення та абсорбції у тонкій кишці (див. Розділ 25). Жовчні солі - це амфіпатичні сполуки, які мають обидва домени: як гідрофільний, так і гідрофобний. Одна поверхня молекули гідрофільна, оскільки наявні полярний пептидний зв’язок і карбоксильні та гідроксильні групи на їхній поверхні, тоді як інша поверхня - гідрофобна. Тому жовчні кислоти схильні утворювати циліндричні диски, які називають міцелами, з гідрофільною поверхнею назовні та гідрофобною поверхнею досередини (рис. 26-23). За визначеної концентрації, яку називають критичною концентрацією міцел, усі жовчні кислоти, що надходять до розчину, утворюють міцели. Ліпіди нагромаджуються у міцелах з холестеролом у гідрофобному центрі, а амфіпатичні фосфоліпіди і моногліцериди простягають гідрофільні голівки назовні, а гідрофобні хвости - до центру. Міцели відіграють важливу роль в утримуванні ліпідів у розчині й транспортуванні їх до посмугованої облямівки на інтестинальних епітеліальних клітинах, де вони абсорбуються (див. Розділ 25).

Рис. 26-22. Жовчні кислоти людини. Числа у формулі для холевої кислоти означають позицію стероїдного кільця.

Рис. 26-23. Поперечний переріз змішаної (жовчна кислота- ліпід) міцели дископодібної форми з вільними жовчними кислотами та холестеролом у гідрофобному середовищі. Поверхня кожної жовчної кислоти, повернутої назовні, є гідрофільною завдяки полярним петидним зв’язкам і карбоксильним та ОН-групам.

У тонкій кишці абсорбується 90- 95% жовчних солей: частина - нейонною дифузією, однак більшість (рис. 26-24) - за допомогою ефективної Na⁺-жовчносольової системи котранспортування базолатеральної Nа⁺-К⁺-АТФ-ази з термінальної частини клубової кишки, що подібно до Na⁺- глюкоза системи перенесення (див. Розділ 25). Один з Na⁺- жовчносольових котранспортерів, що залучений у систему вторинного активного транспортування, вже клоновано і це є доказом про наявність інших.

Решта 5-10% жовчних кислот потрапляють до клубової кишки і конвертуються у солі дезоксихолевої та літохолевої кислоти. Літохолати порівняно нерозчинні, більшість з них екскретується у калові маси і тільки 1% абсорбується.

Абсорбовані жовчні кислоти транспортують порожнистою веною назад до печінки і реекскретуються у жовч (ентерогепатична циркуляція). Ту кількість, що втрачається зі стільцем, надолужує синтез у печінці, нормальний рівень синтезу становить 0,2-0,4 г/л. Загальний пул жовчних кислот, що повторно рециклюють через ентерогепатичну циркуляцію, становить близько 3,5 г. Уважають, що суцільний пул рециклює двічі на кожне приймання страви, і щоденно це становить шість-вісім разів. У випадках, коли жовч не потрапляє до кишки, понад 50% спожитого жиру з’являється у калових масах. Таким шляхом абсорбуються жиророзчинні вітаміни. Коли реабсорбція жовчних солей неможлива внаслідок резекції термінальної частини клубової кишки або хворобливих станів у ній, то кількість жиру у калових випорожненнях збільшується, оскільки в разі порушення ентерогепатичної циркуляції печінка не може збільшити рівень синтезу жовчних солей у кількості, потрібній для компенсації щоденних втрат. Інші наслідки резекції термінальної частини клубової кишки описані у частині про мальабсорбцію.

Рис. 26-24. Ентерогепатична циркуляція жовчних кислот. Суцільні лінії, що проникають у портальну систему, позначають жовчні кислоти печінкового походження, а штрихові - жовчні кислоти, що утворилися внаслідок впливу бактерій.

Метаболізм та екскреція білірубіну

Більшість білірубіну організму утворюється з продуктів розпаду гемоглобіну (див. Розділ 27). Білірубін сполучається з альбуміном у системі кровообігу. Частина його зв’язана нерозривно, однак більшість надходить у печінку, де вільний білірубін потрапляє у гепатоцити і зв’язується з цитоплазматичними білками (рис. 26-25). Наступним кроком є кон’югація з глюкуроновою кислотою у реакції, каталізованій ензимом глюкуронілтрансферазою (УДФ-глюкуронілтрансферазою). Цей ензим міститься головно у гладкій ендоплазматичній сітці. Кожна молекула білірубіну реагує з двома молекулами уридиндифосфоглюкуронової кислоти (УДФГК), утворюючи диглюкуронід білірубіну. Вважають, що цей глюкуронід, який є водорозчинним більше, ніж вільний білірубін, активно транспортується проти концентраційного градієнта у жовчні капіляри. Невелика кількість білірубінглюкуроніду потрапляє у кров, де зв’язується менш щільно з альбуміном, потім - з білірубіном і екскретується у сечу. Отже, загальний білірубін плазми у нормі містить вільний білірубін і невелику кількість кон’югованого білірубіну. Більша частина білірубінглюкуроніду потрапляє через жовчні протоки у кишку.

Слизова кишки порівняно непроникна для кон’югованого білірубіну, однак проникна для некон’югованого білірубіну й уробіліногенів, групи безколірних похідних білірубіну, утворених впливом бактерій у кишці. Очевидно, що частина жовчних пігментів та уробіліногени реабсорбуються у портальний кровообіг. Деякі реабсорбовані речовини знову екскретує печінка (ентерогепатична циркуляція), проте невеликі кількості уробіліногенів потрапляють у велике коло кровообігу і виходять сечею.

Жовтяниця

Коли вільний або кон’югований білірубіни нагромаджуються у крові, то шкіра, склери та слизові оболонки стають жовтими. Таке пожовтіння відоме як жовтяниця і за нормальних умов виявляється в разі збільшення загального білірубіну плазми понад 2 мг/дл (34 ммоль/л). Гіпербілірубінемія може бути спричинена надлишковим утворенням білірубіну (гемолітична анемія тощо); зменшенням поглинання білірубіну гепатоцитами; порушенням внутрішньоклітинного зв’язування білків або кон’югації; порушенням секреції кон’югованого білірубіну у жовчні капіляри; внутрішньопечінковою або позапечінковою обструкцією жовчних проток. За наявності одного з перших трьох процесів рівень вільного білірубіну збільшується. У випадку порушення секреції кон’югованого білірубіну чи обструкції жовчних проток глюкуронід білірубіну регургітує у кров, і це супроводжується домінуванням підвищення рівня кон’югованого білірубіну у плазмі.

Інші речовини, кон’юговані з глюкуронілтрансферазою

Система глюкуронілтрансферази у гладкій ретикулярній сітці каталізує, окрім білірубіну, утворення глюкуронідів різноманітних речовин. До них належать стероїди (див. Розділ 20 і 23) та різноманітні лікарські засоби. Ці різні сполуки можуть конкурувати з білірубіном за ензимну систему, якщо вони наявні у значимих кількостях. Крім того, деякі барбітурати, антигістамінні, антиконвульсанти та інші сполуки спричинюють помітну проліферацію гладкої ендоплазматичної сітки в гепатоцитах з конкурентним збільшенням активності глюкуронілтрансферази печінки. Фенобарбітурати можна успішно застосовувати для лікування вроджених захворювань з відносним дефіцитом глюкуронілтрансферази (тип 2 недостатності УДФ-глюкуронілтрансферази).

Рис. 26-25. Метаболізм білірубіну у печінці; Б - внутрішньоклітинно зв’язазані білки; УДФГК - уридиндифосфоглюкуронова кислота; УДФ - уридиндифосфат.

Інші речовини, що їх екскретує жовч

Холестерол та лужна фосфатаза також екскретуються у жовч. У хворих із жовтяницею внаслідок внутрішньо- та позапечінкової обструкції жовчних проток рівень цих двох речовин у крові підвищується, а дещо менше зростання простежується в разі жовтяниці, спричиненої необструктивною гепатоцелюлярною хворобою. Гормони кори надниркових залоз та інші стероїди і численні лікарські засоби екскретують у жовч і згодом реабсорбуються (ентерогепатична циркуляція).

Функції жовчного міхура

У нормі в здорових осіб жовч тече у жовчний міхур. Доки сфінктер Одді є закритим, у жовчному міхурі відбувається концентрація жовчі завдяки абсорбції води. Ступінь концентрування відображений збільшенням концентрації твердих речовин (табл. 26-9): у печінковій жовчі вода становить 97%, тоді як вміст води у жовчному міхурі - тільки 89. Коли жовчні та міхурова протоки затиснуті, то внутрішньобіліарний тиск підвищується до 320 мм жовчі за 30 хв і секреція жовчі припиняється. Проте коли жовчні протоки зімкнуті, а міхурова протока відкрита, вода реабсорбується у жовчному міхурі, внутрішньобіліарний тиск підвищується тільки на 100 мм жовчі за декілька годин. Ще одна функція жовчного міхура - це ацидифікація жовчі (див. табл. 26-9).

Регулювання біліарної секреції

З моменту потрапляння їжі у ротову порожнину резистентність сфінктера Одді зменшується. Жирні кислоти та амінокислоти у дванадцятипалій кишці вивільняють ХЦК, який спричинює скорочення жовчного міхура. Речовини, які зумовлюють скорочення жовчного міхура, називають холекінетики.

Утворення жовчі збільшується в разі подразнення блукаючого нерва та впливу гормону секретину, який збільшує вміст води та НСО₃ у жовчі. Речовини, які збільшують секрецію жовчі, відомі як холеретики. Жовчні солі є хорошими та важливими фізіологічними холеретиками. Вони реабсорбуються з кишки саме для інгібування синтезу нових жовчних кислот, однак, властиво, швидко секретуються і відчутно збільшують відтік жовчі.

Таблиця 26-9. Порівняльна характеристика жовчі з печінкової протоки та міхурової жовчі у людини

Вплив холецистектомії

Періодичне вивільнення жовчі з жовчного міхура полегшує травлення, проте не є особливо необхідним для цього. Хворі з холецистектомією мають порівняно нормальне здоров’я, хоча в них простежується постійне повільне вивільнення жовчі безпосередньо у дванадцятипалу кишку. З часом жовчні протоки стають дещо дилятовані і виникає тенденція до збільшення кількості жовчі, що потрапляє у дванадцятипалу кишку, особливо після приймання їжі. Хворі після холецистектомії можуть вживати навіть смажені страви, хоча повинні уникати харчових продуктів з високим вмістом жирів.

Візуалізація жовчного міхура

Дослідження правого верхнього квадранта черевної порожнини ультразвуковими променями (ультрасонографія) та комп’ютерною томографією стали найуживанішими методами візуалізації жовчного міхура та виявлення каменів у ньому. Оральна холецистографія - також поширений метод. Непроникний для рентгенівських променів йодовмісний барвник, такий як тетрайодофенолфталеїн, екскретується у жовч і концентрується в ній у жовчному міхурі. Коли жовчний міхур містить адекватну концентрацію такого барвника, то його можна візуалізувати рентгенівськими променями. Для визначення здатності жовчного міхура до нормальних скорочень потрібно спожити їжу, що містить значну кількість жирів. Після вивільнення ХЦК жовчний міхур скорочується, через 30 хв розмір його тіні на рентгенографії у нормі зменшується до однієї третини від початкового стану. Третім важливим діагностичним методом захворювань жовчного міхура є ядерна холецистографія. Після внутрішньовенного введення похідних імінодіацетичної кислоти, значених технетієм 99м, вони екскретуються в жовч і забезпечують досконалі якісні зображення жовчного міхура та проток у гамма-камері.

Жовчні камені

Холелітіаз, або наявність каменів у жовчному міхурі, - поширене захворювання. Його частота збільшується з віком. Наприклад, у Сполучених Штатах Америки 20% жінок і 5% чоловіків у віці між 50 та 65 роками мають каміння у жовчному міхурі. Розрізняють камені двох типів: кальційбілірубінатні (пігментні) та холестеролові. У Європі та Північній Америці 85% усіх каменів холестеролового походження. У формуванні холестеролових каменів розрізняють три найважливіші фактори. Перший - безсумнівно, застій жовчі. Камені швидше утворюються у жовчі, яка концентрується у жовчному міхурі, ніж у тій, що протікає у жовчних протоках. Другим фактором є перенасичення жовчі холестеролом. Майже нерозчинний у воді холестерол у жовчі утримується в міцелах тільки за певної концентрації жовчних солей та лецитину (рис. 26-26). У разі перенасичення жовчі холестеролом (див. рис. 26-26, у випадку концентрації понад лінію ABC), окрім міцел, простежуються невеликі кристали холестеролу. Крім того, у багатьох практично здорових осіб, у кого ще не утворились камені в жовчному міхурі, виявляють перенасичену холестеролом жовч. Третім фактором є змішування з факторами нуклеації холестеролу, що сприяють утворенню каменів у перенасиченій жовчі. Поза організмом людини жовч хворих з холелітіазом утворює камені вже через два-три дні, тоді як для нормальних осіб потрібно понад два тижні. Природа походження факторів нуклеації холестеролу ще остаточно не з’ясована, однак відомо, що вони містять глікопротеїни слизової жовчного міхура. Крім того, невідомо, чи камені утворюються як наслідок надлишкового продукування факторів, які стимулюють нуклеацію холестеролу, чи внаслідок зменшеного утворення інгібіції агрегування та нуклеації холестеролу, які попереджують утворення жовчних каменів у здорових осіб.

Рис. 26-26. Ступінь розчинності холестеролу у жовчі як функція, відповідна до пропорційного вмісту лецитину, жовчних солей та холестеролу. У жовчі, що має будь-який склад, описаний нижче лінії ABC (наприклад, точка Р), холестерол є винятково у міцеловій рідині; точки вище лінії ABC характеризують жовч, у якій додатково містяться кристали холестеролу (відтворено за дозволом з Small DM: Gallstones, N Engl J Med 1968;279:588).