Введение
Гепатоцит – клетка основной паренхимальной ткани печени. Гепатоциты составляют 80% массы печени. Эти клетки участвуют в:
Синтезе белков
Хранении белков
Преобразовании углеводов
Синтезе холестерина, желчных солей и фосфолипидов
Детоксикации, модификации и выведении экзогенных и эндогенных веществ
Инициировании образования и секреции желчи.
A hepatocyte is a cell of the main parenchymal tissue of the liver. Hepatocytes make up 80% of the liver's mass. These cells are involved in:
Protein synthesis
Protein storage
Transformation of carbohydrates
Synthesis of cholesterol, bile salts and phospholipids
Detoxification, modification, and excretion of exogenous and endogenous substances
Initiation of formation and secretion of bile
Структура
Типичный гепатоцит имеет кубическую форму со сторонами 20–30 мкм (для сравнения, диаметр человеческого волоса составляет от 17 до 180 мкм). Типичный объем гепатоцита равен 3,4 x 10−9 см3. В гепатоцитах гладкий эндоплазматический ретикулум представлен в большом количестве, в отличие от большинства других типов клеток.
Микроанатомия
Гепатоциты демонстрируют эозинофильную цитоплазму, отражающую большое количество митохондрий, и базофильную зернистость, обусловленную значительным содержанием гранулярной эндоплазматической сети и свободных рибосом. Также наблюдаются коричневые гранулы липофусцина (с увеличением возраста) наряду с нерегулярными бесцветными участками цитоплазмы; они соответствуют цитоплазматическим запасам гликогена и липидов, удаленным в процессе гистологической подготовки. Средняя продолжительность жизни гепатоцита составляет 5 месяцев; они способны к регенерации. Ядра гепатоцитов округлые, с рассеянным хроматином и выраженными ядрышками. Анизокариоз (или вариация в размере ядер) является распространенным явлением и часто отражает тетраплоидию и другие степени полиплоидии – нормальную особенность 30–40% гепатоцитов в печени взрослого человека. Двуядерные клетки также часто встречаются. Гепатоциты организованы в пластинки, разделенные сосудистыми каналами (синусоидами), расположение которых поддерживается сетью ретикулина (коллагена III типа). Гепатоцитные пластинки имеют толщину в одну клетку у млекопитающих и в две клетки у курицы. Синусоиды характеризуются прерывистым, фенострированным эндотелиальным выстиланием. Эндотелиальные клетки лишены базальной мембраны и отделены от гепатоцитов пространством Дизе, которое дренирует лимфу в лимфатические сосуды портального тракта. Клетки Купфера рассеяны между эндотелиальными клетками; они являются частью ретикулоэндотелиальной системы и фагоцитируют изношенные эритроциты. Звездообразные (Ито) клетки накапливают витамин А и продуцируют внеклеточный матрикс и коллаген; они также распределены среди эндотелиальных клеток, но их трудно визуализировать при световой микроскопии.
Синтез белков
Гепатоцит – это клетка организма, которая синтезирует сывороточный альбумин, фибриноген и группу протромбиновых факторов свертывания (за исключением факторов 3 и 4). Это основное место синтеза липопротеинов, церулоплазмина, трансферрина, компонентов комплемента и гликопротеинов. Гепатоциты производят собственные структурные белки и внутриклеточные ферменты. Синтез белков происходит в грубой эндоплазматической сети (RER), а как грубая, так и гладкая эндоплазматическая сеть (SER) участвуют в секреции синтезированных белков. Эндоплазматическая сеть (ЭР) участвует в конъюгации белков с липидными и углеводными компонентами, синтезируемыми или модифицируемыми в гепатоцитах. Белки, производимые гепатоцитами и функционирующие как гормоны, называются гепатокинами.
Метаболизм углеводов
Печень образует жирные кислоты из углеводов и синтезирует триглицериды из жирных кислот и глицерина. Гепатоциты также синтезируют апопротеины, с помощью которых они затем собирают и экспортируют липопротеины (VLDL, HDL). Печень также является основным местом в организме для глюконеогенеза – образования углеводов из предшественников, таких как аланин, глицерин и оксалоацетат.
Метаболизм липидов
Печень получает большое количество липидов из системного кровообращения и метаболизирует остатки хиломикронов. Она также синтезирует холестерин из ацетата и затем синтезирует желчные кислоты. Печень – единственный орган, в котором происходит образование желчных кислот.
Детоксикация
Гепатоциты обладают способностью метаболизировать, детоксифицировать и инактивировать экзогенные соединения, такие как лекарственные препараты (см. метаболизм лекарств), инсектициды, и эндогенные соединения, такие как стероиды. Дренаж венозной крови кишечника в печень требует эффективной детоксикации разнообразных абсорбированных веществ для поддержания гомеостаза и защиты организма от поступивших с пищей токсинов. Одной из детоксикационных функций гепатоцитов является преобразование аммиака в мочевину для экскреции. Наиболее распространенным органеллой в клетках печени является гладкий эндоплазматический ретикулум.
Старение
По мере старения клеток печени млекопитающих, распространенность повреждений ДНК возрастает. Обзор литературы показал, что в клетках печени мыши повреждения ДНК (одноцепочечные разрывы, окисленные основания и 7-метилгуанин) увеличиваются с возрастом. Также, в печени крысы с возрастом увеличиваются одно- и двухцепочечные разрывы ДНК, окисленные основания и метилированные основания; а в печени кролика – перекрестно-связанные основания.
Использование в исследованиях
Первичные гепатоциты широко используются в клеточных биологических и биофармацевтических исследованиях. In vitro модели, основанные на гепатоцитах, значительно способствовали лучшему пониманию роли гепатоцитов в (пато)физиологических процессах печени. Кроме того, фармацевтическая промышленность активно использует гепатоциты в суспензии или культуре для изучения механизмов метаболизма лекарственных средств и даже прогнозирования in vivo метаболизма лекарств. Для этих целей гепатоциты обычно выделяют из целой печени животного или человека, либо из ткани печени, путем переваривания коллагеназой – двухэтапного процесса. На первом этапе печень помещают в изотонический раствор, из которого удаляют кальций для разрушения плотных контактов между клетками с помощью хелатирующего агента кальция. Затем добавляют раствор, содержащий коллагеназу, для отделения гепатоцитов от стромы печени. В результате этого процесса образуется суспензия гепатоцитов, которую можно высевать в многолуночные пластины и культивировать в течение многих дней или даже недель. Для достижения оптимальных результатов пластины для культуры следует предварительно покрывать внеклеточным матриксом (например, коллагеном, Matrigel) для обеспечения прикрепления гепатоцитов (обычно в течение 1–3 часов после высева) и поддержания гепатоцитарного фенотипа. Кроме того, часто наносят дополнительный слой внеклеточного матрикса для создания сэндвич-культуры гепатоцитов. Использование сэндвич-конфигурации способствует длительному поддержанию гепатоцитов в культуре. Свежевыделенные гепатоциты, которые не используются немедленно, можно криоконсервировать и хранить. Они не пролиферируют в культуре. Гепатоциты крайне чувствительны к повреждениям во время циклов криоконсервации, включая замораживание и оттаивание. Даже после добавления классических криопротекторов повреждения все равно происходят при криоконсервации. Тем не менее, современные протоколы криоконсервации и восстановления жизнеспособности поддерживают использование криоконсервированных гепатоцитов для большинства биофармацевтических применений.