Медицинская биохимия (10 семестр)

В гепатоците различают васкулярный полюс, в котором при помощи микроворсин осуществляется эндоцитоз (захват веществ извне и введение их в клетку) и экзоцитоз, и билиарный полюс, где при помощи микроворсин происходит выделение веществ из клетки.

Клетка состоит из оболочки, цитоплазмы и внутриклеточных структур - органоидов. Обычно в центральной части клетки расположено ядро 

Цитоплазматическая мембрана гепатоцита

Отдел мембраны, прилегающий к синусу, занимает 40-50% поверхности всей оболочки. Мембрана высокоактивна в отношении избирательного переноса веществ из крови в гепатоцит, а также из гепатоцита в кровь. Контакт между двумя соседними гепатоцитами осуществляется при помощи латеральной мембраны, занимающей 30-40% поверхности клетки. Большое количество щелей в этой мембране способствует обмену веществ между двумя соседними гепатоцитами.

В сторону желчных ходов обращена канальцевая мембрана, занимающая около 10% поверхности клетки. Мембрана образует большое количество выростов, особенно богатых щелочной фосфатазой, γ-глутамилтрансферазой и 5-нуклеотидазой, получившими вследствие этого название мембранозависимых ферментов. Ферменты обнаруживаются в различных органоидах и отделах клеток. Большинство ферментов локализуется преимущественно в определенных отделах гепатоцита.

Цитоплазма (цитозоль, гиалоплазма) составляет большую часть клетки и содержит различные органоиды, в частности пластинчатый комплекс (тельца Гольджи).

В цитоплазме обнаруживаются следующие ферменты: аланинаминотрансфераза (АлАТ); часть фермента аспартатаминотрансфераза (АсАТ); лактатдегидрогеназа (ЛДГ); сорбит-дегидрогеназа (СДГ); или L-идитолдегидрогеназа; орнитин-карбамоилтрансфераза (ОКТ); часть фермента аргиназа (Apr); часть фермента алкогольдегидрогеназа (АлДГ); γ-глутамилтрансфераза или γ-глутамилтранспептидаза (ГГТФ или ГГТП); фруктозобисфосфат-альдолаза (АЛД), глутатионтрансфераза.

Митохондрии размещены в основном около ядра и в зоне гранулярного эндоплазматического ретикулума у васкулярного полюса гепатоцита. Они производят основную энергию, необходимую для жизнедеятельности клетки. Гепатоцит особенно богат митохондриями; количество их в одной клетке достигает тысячи. В них осуществляются в значительной мере цикл Кребса, окислительное фосфорилирование и окисление жирных кислот. Клинические наблюдения над колебаниями активности глутаматдегидрогеназы дают основание предполагать прямую связь части митохондрий с пребилиарными образованиями клетки.

Ферменты, сосредоточенные в основном в митохондриях: часть фермента аспартатаминотрансфераза (АсАТ), глутаматдегидрогеназа (ГлДГ), часть фермента алкогольдегидрогеназа (АлДГ), карбамоилфосфатсинтетаза (КФС), орнитин-транскарбамилаза (ОТК).

До последнего времени информация по расположению ферментов внутри клетки находила применение обычно лишь в чисто диагностическом плане. Сейчас эти данные начали использовать для объяснения патогенеза отдельных синдромов. Такой подход оказался очень плодотворным при расшифровке синдрома Рея, который возникает преимущественно у детей до 10 лет под влиянием вирусных инфекций (ветряная оспа, грипп и др.) и интоксикаций (в первую очередь афлотоксином, возможно, ацетилсалициловой кислотой) и представляет собой своеобразный вариант острого жирового гепатоза с развитием тяжелых форм портально-печеночной недостаточности. Обнаружено избирательное поражение митохондрий гепатоцитов с нарушением митохондриального отрезка преобразования мочевины. Блокада двух ферментов цикла мочевины - орнитиновой транскарбамилазы и карбамоилфосфатсинтетазы - ведет к исчезновению цитруллина в печени. Таким образом, возникает перерыв последовательных преобразований в цепи аммиак - мочевина. Крайне резко возрастает концентрация аммиака сыворотки крови. Обычно при этом заболевании наблюдается тяжелая энцефалопатия, нередко регистрируется гипогликемия и рвота.

В противоположность синдрому Рея при печеночноклеточной коме в основном подавляется активность внемитохондриальных ферментов, участвующих в цикле преобразования мочевины: аргининсукцинатсинтетазы, аргининсукциназы и аргиназы

Гранулярный эндоплазматический ретикулум расположен в основном вокруг ядра и митохондрий. Основу зернистой цитоплазматической сети составляют цистерны, наружная поверхность которых усеяна рибосомами. В них образуются плазмопротеины, за исключением иммуноглобулинов. Синтезируемые белки, в первую очередь альбумины и фибриноген, и большая часть глобулинов через пластинчатый аппарат Гольджи выводятся из гепатоцитов в кровь. Здесь же синтезируются и основные факторы свертывания крови.

Ферменты, сосредоточенные преимущественно в гранулярном эндоплазматическом ретикулуме: холинэстераза (ХЭ), холестерол-лецитин - ацилтрансфераза.

Гладкий эндоплазматический ретикулум, или гладкая цитоплазматическая сеть, расположен вокруг ядра и митохондрий и около билиарного полюса гепатоцита. В нем осуществляются биотрансформация и конъюгация как веществ эндогенного происхождения, так и чужеродных для организма соединений (ксенобиотиков). С деятельностью этого органоида в значительной мере связано образование и накопление гликогена. Предполагается, что преимущественно здесь же осуществляется детоксикационная функция печени. В частности, в этих органоидах происходит конъюгация (соединение) токсических веществ с глюкуроновой кислотой, таким путем вещества из жирорастворимых переходят в водорастворимые. Здесь, в частности, осуществляется конъюгация билирубина. Предполагается, что цитохром Р-450, играющий важную роль в преобразовании лекарств и иных ксенобиотиков, в основном сосредоточен в этой фракции. Индикатором Р-450 служит антипириновая проба. Белковая часть глико- и липопротеидов образуется в гранулярном эндоплазматическом ретикулуме и поступает в гладкий эндоплазматический ретикулум, где используется для синтеза этих сложных белков. В этом процессе участвует также пластинчатый комплекс.

В гладком эндоплазматическом ретикулуме обнаруживают глюкозо-6-фосфатазу, билирубингликозилтрансферазу (УДФ-глюкуронилтрансферазу).

Пластинчатый комплекс (аппарат Гольджи) частично с помощью лизосом осуществляет транспорт из клетки ряда веществ, образующихся в эндоплазматическом ретикулуме. Часть этих веществ претерпевает во время транспортировки существенные преобразования. В частности, под влиянием гликозилтрансфераз к молекулам белка присоединяются углеводные комплексы. Таким путем синтезируется часть гликопротеидов или гликозаминогликанов.

Ферменты, сосредоточенные в пластинчатом комплексе, пока в сыворотке крови обычными методами не обнаружены.

Лизосомы - мембранные пузырьки, богаты кислыми гидролазами, осуществляющими расщепление крупных молекул как внутри-, так и внеклеточного происхождения. Такая судьба, в частности, ожидает нередко и бактерии, внедрившиеся в гепатоцит. Лизосомы тесно связаны с пластинчатым комплексом, часто расположены вблизи билиарного полюса, участвуют в секреции желчи. При обычно врожденном нарушении ферментных систем лизосом искажаются нормальные превращения (катаболизм) ряда липидов и гликогена. В случае подобных нарушений эти вещества начинают накапливаться в клетках, вызывая ряд заболеваний, в частности болезнь Гоше, связанную с врожденной недостаточностью лизосомного фермента глюкозилцерамид-β-глюкозидазы (Р - glc). Велика заинтересованность лизосом в патологических процессах при болезни Вильсона - Коновалова.

Резкие изменения pH среды и повреждения лизосом могут приводить к активации гидролаз и разрушению клетки. Таковы, в частности, элементы патогенеза субмассивных и массивных некрозов печени.

Ферменты, сосредоточенные в основном в лизосомах: кислая фосфатаза, катепсин D, β-глюкуронидаза, β-гексозаминидаза, α-глюкозидаза, рибонуклеаза, дезоксирибонуклеаза.

Микроворсинки билиарного полюса гепатоцита формируют истоки желчных канальцев, играют важную роль в выведении продуктов жизнедеятельности гепатоцитов.

Ферменты, сосредоточенные в основном в микроворсинках: щелочная фосфатаза (ЩФ), 5-нуклеотидаза (5-НТ), аланинаминопептидаза (ААП), γ-глутамилтрансфераза или γ-глутамилтранспептидаза (часть ее сосредоточена в цитоплазме).