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.

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.