W TROBA I TRZUSTKA 16 Wątroba jest największym narządem miąższowym i jednocześnie największym gruczołem organizmu, wstawionym pomiędzy przewód pokarmowy, a układ krążenia. Przy czym większość krwi jaka trafia do wątroby (ok. 70%) dociera do niej przez żyłę wrotną, w ilości około 1,5 l/min. Funkcja wątroby jest wieloraka i obejmuje: gromadzenie, przetwarzanie i magazynowanie metabolitów oraz neutralizowanie i wydalanie substancji toksycznych. Głównie składnikiem budowy wątroby są komórki wątrobowe hepatocyty. Ułożone są one w struktury nazywane płacikami wątrobowymi, które na przekroju w preparacie histologicznym widoczne są najczęściej jako sześciokąty (0,7 x 2 mm). U niektórych zwierząt np. u świni, pomiędzy płacikami, wyraźnie je uwidaczniając, znajduje się warstwa tkanki łącznej. W przypadku wątroby ludzkiej, która zawiera znacznie mniej tkanki łącznej, granice płacików wątroby trudniej jest określić. Wnętrze płacika, zwanego anatomicznym lub klasycznym, wypełniają komórki wątrobowe, ułożone od obwodu płacika do jego centrum, a w preparatach histologicznych przecięte poprzecznie widoczne są jako beleczki (ryc. 16.1). Na obwodzie płacika, zwykle w trzech z jego sześciu kątów znajdują się przestrzenie, na przekroju okrągłe lub owalne, otoczone blaszką z komórek wątrobowych, które nazywamy przestrzeniami bramnymi lub wrotnymi. Nazwa ich wywodzi się od bramy wrót (porta) wątroby, gdyż są one kontynuacją przestrzeni jaka przez bramę (wnękę) wnika do wnętrza wątroby. Przez tą przestrzeń wypełnioną tkanką łączną wnikają naczynia krwionośne i limfatyczne, a opuszczają przewody żółciowe. 16.1. UNACZYNIENIE W TROBY Wątroba zaopatrywana jest w krew z dwóch źródeł. Krew czynnościowa, głównie z jelit, dociera żyłą wrotną, natomiast krew odżywcza doprowadzana jest przez tętnicę wątrobową. Naczynia te wnikając przez wnękę wątroby, penetrują gruczoł, dzieląc się na coraz mniejsze odgałęzienia docierają do przestrzeni bramnych na obwodzie płacika jako tzw. naczynia międzypłacikowe. Od naczyń międzypłacikowych, żył i tętnic odchodzą, prostopadle do nich naczynia okołopłacikowe. Żyły i tętnice okołopłacikowe biegnąc wzdłuż płacika przekazują krew do naczyń wewnątrzpłacikowych, w których dochodzi do mieszania się krwi czynnościowej i odżywczej. Część krwi odżywczej (tętniczej) nim trafi do naczyń wewnątrzpłacikowych, odżywia tkankę łączną przestrzeni bramnych oraz ściany naczyń, które biegną w tych przestrzeniach. Naczynia wewnątrzpłacikowe mają strukturę naczyń zatokowych. Biegną one pomiędzy beleczkami komórek wątrobowych, przy czym ścianę zatoki od powierzchni hepatocytów oddziela szczelinowata przestrzeń nazywana przestrzenią okołozatokową (Dissego).
Wątroba i trzustka 207 SV O HP LP LS InV BD PC IlA IlV InV VCap ACap IlV BD 100 µm Ryc. 16.1. Wątrobowy płacik anatomiczny. PC przestrzeń bramna (wrotna), IlV żyła międzypłacikowa, BD przewód żółciowy, HP blaszki wątrobowe, LS zatoki wątrobowe, LP blaszki ograniczające, O otwory, CV żyła środkowa, InV żyłka okołopłacikowa, VCap naczynia włosowate żylne, SV żyła podpłacikowa, ACap naczynia włosowate tętnicze, strzałki kierunek przepływu krwi w płaciku.
208 Rozdział 16 Przestrzeń tą wypełnia płyn o składzie zbliżonym do osocza krwi. Łatwość przechodzenia składników osocza (białek) do tej przestrzeni wynika z tego, że śródbłonek zatoki ma okienka otwarte, a błona podstawna jest nieobecna. Natomiast ścianę zatoki oplatają włókna siateczkowe. Poza komórkami śródbłonka, które stanowią zasadniczy element ściany zatoki, występują w niej również komórki o cechach makrofagów nazywane komórkami Browicza Kupffera, leżące po wewnętrznej stronie ściany zatoki oraz leżące po stronie zewnętrznej komórki gromadzące tłuszcze (Ito), nazywane gwiaździstymi. Zatoki wątrobowe zbiegają się podobnie jak blaszki, w centrum płacika gdzie wpadają do żyły środkowej. Z niej krew trafia do żyły podpłacikowej, która zbierając krew z wielu płacików, łączy się w większe naczynia żylne a te w żyły wątrobowe, wpadające do żyły głównej dolnej. 16.2. BUDOWA P ACIKA Dokładne poznanie, wcześniej omówionego systemu unaczynienia wątroby i jego roli w czynności tego narządu spowodowało wyodrębnienie morfologiczno czynnościowych jednostek budowy miąższu wątroby. Płacik czynnościowy, inaczej bramny, to taka część miąższu wątroby (zwykle fragmenty trzech płacików anatomicznych), w której centrum znajdują się tworzące tzw. triadę: żyła międzypłacikowa, tętnica międzypłacikowa oraz międzypłacikowy przewód żółciowy. Granicę tego płacika wyznaczają linie łączące trzy żyły centralne, stanowiące boki trójkąta równoramiennego. Inną jednostką czynnościowo strukturalną miąższu płacik anatomiczny płacik czynnościowy Ryc. 16.2. Granice wątrobowych płacików anatomicznych i czynnościowych oraz gronka wątrobowego. CV żyła centralna, PS przestrzeń wrotna. gronko
Wątroba i trzustka 209 wątroby jest gronko wątrobowe. Jest to fragment miąższu (zwykle dwóch płacików anatomicznych), który unaczyniony jest przez tę samą żyłę i tętnicę okołopłacikową. Tak więc podstawą wyodrębnienia ww. jednostek jest wspólne dla danego fragmentu miąższu źródło zaopatrzenia w krew. Jak stwierdzono, istotne znaczenie dla funkcji komórek wątrobowych ma ich umiejscowienie w stosunku do naczyń zaopatrujących bezpośrednio zatoki a więc do naczyń okołopłacikowych. Dlatego też wyodrębniono w gronkach wątrobowych strefy: obwodową (obwód płacika anatomicznego), pośrednią oraz centralną. Krew docierająca do komórek strefy obwodowej jest najbardziej natleniona i najbogatrza w metabolity, ale chociaż strefy te nie ujawniają się w rutynowo barwionych preparatach normalnej wątroby, mogą być wyraźnie widoczne w preparatach histochemicznych lub w preparatach wątroby patologicznie zmienionej. 16.3. HEPATOCYTY Komórki wątrobowe, hepatocyty, mające kształt wielościanów, ułożone są w blaszki, przy czym zawsze jeden bok komórki zwrócony jest do przestrzeni okołozatokowej. Powierzchnię tą, zwaną naczyniową, pokrywają mikrokosmki. Natomiast ściana, która styka się z innym hepatocytem posiada rowkowate zagłębienia leżące naprzeciw zagłębienia sąsiedniego hepatocytu, dzięki temu powstaje kanalikowata przestrzeń biegnąca wzdłuż beleczki do obwodu płacika anatomicznego. Do tego właśnie kanalika hepatocyt wydziela żółć, dlatego też nazywamy go kanalikiem żółciowym. Miejsce zetknięcia się hepatocytów, na brzegu kanalika, wzmocnione jest listewką zamykającą. Żółć, która zawiera kwasy żółciowe, bilirubinę oraz immunoglobuliny klasy A, a także niekiedy substancje toksyczne lub leki, z kanalików żółciowych trafia na obwodzie płacika do przewodzików żółciowych (kanaliki Heringa). Przewodziki te utworzone są przez komórki sześcienne i opuszczając płacik łączą się z przewodami żółciowymi, również mającymi ścianę utworzoną z komórek sześciennych, ale szersze światło. Przewody te jako międzypłacikowe biegną w kierunku wnęki wątroby, łącząc się w coraz szersze przewody wysłane nabłonkiem jednowarstwowym walcowatym, ostatecznie tworzą przewód żółciowy wątroby wspólny. Komórki wątrobowe, łączące się z sobą licznymi złączami szczelinowymi (nexus), należą do najbardziej aktywnych i wszechstronnych czynnościowo komórek organizmu. Znajduje to odbicie w ich ultrastrukturze. Okrągłe jądro komórkowe zawiera zwykle chromatynę w znacznym stopniu rozproszoną (euchromatyna). Wiele komórek, szczególnie u osobników starych zawiera dwa jądra, a także duże jądra z poczwórną (tetraploidalną) liczbą chromosomów. Jądro jest zwykle umieszczone w środku komórki. Siateczka endoplazmatyczna, zarówno szorstka jak i gładka jest silnie rozbudowana. Również silnie rozbudowane są struktury AG, który zwykle leży pomiędzy jądrem a kanalikiem żółciowym. Bardzo liczne są mitochondria, których grzebienie są wyraźnie mniej upakowane niż np. w komórkach mięśniowych. Liczne są również lizosomy i peroksysomy. Często widać struktury ziarniste związane z transportem wewnątrzkomórkowym tj. pęcherzyki okryte. Zależnie od stanu czynnościowego w cytoplazmie widać w większej lub mniejszej liczbie złogi glikogenu oraz wakuole zawierające lipidy.
210 Rozdział 16 16.4. HISTOFIZJOLOGIA W TROBY Wydzielanie żółci Jak już wspomniano jedynym ze składników żółci są kwasy żółciowe, będące głównym końcowym produktem przemian cholesterolu. W wątrobie powstaje kwas cholowy i chenodezoksycholowy. W żółci kwasy te występują w połączeniu z aminokwasami: glicyną i tauryną. Synteza kwasów żółciowych jak również łączenie ich z aminokwasami odbywa się z udziałem SER. Wydalane do kanalika żółciowego kwasy żółciowe są jedynie w 10% nowosyntetyzowane, 90% to kwasy żółciowe, które uległy resorbcji w jelitach i powtórnie, drogą żyły wrotnej trafiły do komórek wątrobowych. Drugi składnik żółci bilirubina jest efektem przemian hemoglobiny uwolnionej z erytrocytów, które uległy sfagocytowaniu przez makrofagi, głównie śledzionowe, ale również wątrobowe, czyli komórki Browicza Kupffera. Powstała poza wątrobą bilirubina trafia do hepatocytu związana z albuminą. W komórkach wątrobowych bilirubina ulega sprzężeniu z kwasem glukuronowym w wyniku czego powstaje rozpuszczalny w wodzie glukuronian bilirubiny. Głównym zadaniem żółci jest emulgowanie tłuszczów w treści jelitowej i przez to ułatwianie działania lipazy trzustkowej. Jak już wspomniano żółć zawiera również immunoglobuliny A. Powstają one w błonie śluzowej jelit, gdzie produkowane są przez zawarte w niej plazmocyty. Drogą żyły wrotnej IgA trafiają do hepatocytów i wydalane są przez nie do kanalików żółciowych. Również komórki plazmatyczne przewodów żółciowych dostarczają tych przeciwciał do żółci. Do żółci trafiają także produkty przemian ogólnie określanych jako detoksykacyjne. Są to unieczynnione hormony steroidowe, substancje obce (ksenobiotyki), w tym różne leki. Tak więc obok dróg moczowych, drogi żółciowe są głównym szlakiem usuwania zbędnych lub szkodliwych substancji z organizmu. Produkcja białek Wątroba jest głównym producentem białek osocza. Powstają w niej albuminy, globuliny (poza immunoglobulinami), protrombina, fibrynogen, angiotensynogen. Białka te powstają z udziałem RER i odmiennie niż w innych gruczołach nie są gromadzone, ale wydzielane do krwi. Synteza mocznika Wątroba jest głównym źródłem mocznika, który jest produktem katabolizmu białek. Jon amonowy (NH 4+ ) powstający w trakcie deaminacji aminokwasów przekształcany jest drogą cyklu mocznikowego w mocznik, który następnie wydalany jest z moczem. Udział w regulowaniu stężenia glukozy we krwi Glukoza jest głównym substratem energetycznym komórek nerwowych, dlatego utrzymanie stałego jej stężenia we krwi jest bardzo ważne dla prawidłowej funkcji ośrodkowego układu nerwowego (OUN). Zasadniczą rolę w tym odgrywa wątroba. Może ona gromadzić glukozę w formie glikogenu i uwalniać ją w razie potrzeby. Może także tworzyć glukozę z substratów niewęglowodanowych np. z aminokwasów drogą glukogenogenezy.
Wątroba i trzustka 211 Magazynowanie lipidów i rozpuszczonych w nich witamin Wątroba gromadzi także lipidy jako substraty energetyczne oraz rozpuszczone w nich witaminy tj. witaminę A (głównie w komórkach gwiaździstych zatok Ito) oraz witaminy: D, K i B12. W wątrobie odbywa się ważny etap powstawania aktywnej postaci witaminy D poprzez hydroksylację jej prekursora. Rola wątroby w metabolizmie lipidów W wątrobie powstają z białka (aproproteiny B, C i E), trójglicerydów i cholesterolu lipoproteiny o bardzo niskiej gęstości (VLDL), które są formą transportowania lipidów drogą osocza. Wątroba jako gruczoł dokrewny produkuje pod wpływem przysadkowego hormonu somatotropiny, hormony polipeptydowe o niewielkiej masie (4 8 kda) zwane soma- H2 O Żółć Mikrokosmki H2 O H2 O Mitochondria Aparat Golgiego Jądro RER Błona podstawna Naczynie włosowate Ryc. 16.3. Nabłonek pęcherzyka żółciowego. Mechanizm zagęszczania żółci przez wchłanianie wody, jako efekt wydzielania jonów sodu do przestrzeni międzykomórkowej, drogą transportu aktywnego.
212 Rozdział 16 tomedynami (A, B, C). Pobudzają one proliferację chondroblastów w chrząstkach nasadowych kości długich, stymulują także produkcję proteoglikanów. Udział w odporności organizmu Wątroba odgrywa istotną rolę w układzie odpornościowym, przede wszystkim przez dużą liczbę makrofagów (komórek Kupffera) zlokalizowanych w zatokach wątrobowych. Mają one kontakt z krwią pochodzącą z przewodu pokarmowego, którą filtruje wątroba. Makrofagi te są zaangażowane w produkcję dużych ilości cytokin, m.in. IL-1 oraz IL-6, która stymuluje komórki wątrobowe do syntezy białek ostrej fazy (rozdz. 12.3.4). Ważną rolę odgrywają także komórki cytotoksyczne obecne w wątrobie, komórki NK (50% limfocytów w wątrobie) oraz limfocyty T c. Żółć trafiająca do jelit zawiera duże stężenie przeciwciał IgA. Komórki wątrobowe bardzo rzadko ulegają podziałom, jednak w szczególnych warunkach mogą znacznie zwiększyć aktywność proliferacyjną. Tak jak się dzieje po usunięciu części gruczołu lub po działaniu substancji toksycznych. Jeśli działanie toksyczne jest długotrwałe może jednak dojść do silnego rozwoju tkanki łącznej. 16.5. DROGI Ø CIOWE ZEWN TRZW TROBOWE Jak wspomniano żółć opuszcza wątrobę przewodem wspólnym, który na swoim przebiegu łączy się z pęcherzykiem żółciowym poprzez przewód pęcherzykowy, tworząc przewód żółciowy wspólny. Pęcherzyk żółciowy ma ścianę zbudowaną z błony śluzowej i bło- Tabela 16.1. Hormony regulujące zewnątrzwydzielniczą funkcję trzustki Hormon M.cz. Czynnik uwalniający Główne działanie Cholecystokinina 3.920 L aminokwasy, kwasy stymulacja egzocytozy przez komórki (CCK) tłuszczowe pęcherzykowe, skurcz pęcherzyka żółciowego sekretyna 3.070 niskie ph w dwunastnicy zwiększenie wody i elektrolitów w soku trzustkowym polipeptyd 4.270 odruchy nerwowe stymu działanie przeciwne do trzustkowy (PP) lowane przez amino CCK kwasy i kwasy tłuszczowe, w jelitach aminokwasy i kwasy żołądkowy peptyd 5.160 glukoza i kwasy stymulacja wydzielania hamujący (GIP) tłuszczowe insuliny wazoaktywny 3.300 odruchy nerwowe zwiększenie wydziela peptyd jelitowy nia wody i elektrolitów (VIP) przez jelito cienkie; neurotransmiter peptydergiczny
Wątroba i trzustka 213 ny mięśniowej oraz cienkiej błony podsurowiczej pokrytej otrzewną. Błona śluzowa tworząca luźne fałdy, pokryta jest jednowarstwowym nabłonkiem walcowatym, posiadającym komórki z mikrokosmkami. Błona śluzowa utworzona jest przez tkankę łączną wiotką. Komórki błony mięśniowej ułożone są głównie spiralnie. Czynność pęcherzyka polega na magazynowaniu i zagęszczaniu żółci poprzez wchłanianie wody (ryc. 16.3). Opróżnianie pęcherzyka prowokowane jest przez obecność tłuszczów w pokarmie a odbywa się pod wpływem hormonu cholecystokininy produkowanego przez komórki enteroendokrynowe nabłonka dwunastnicy i jelita czczego (komórki I). 16.6. TRZUSTKA Jest gruczołem zewnątrzwydzielniczym, w którym rozproszony jest gruczoł dokrewny w postaci tzw. wysp trzustkowych (Langerhansa) (ryc. 16.4). Część zewnątrzwydzielnicza to gruczoł pęcherzykowy. Wydzielina komórek pęcherzykowych zawierająca enzymy trawienne, tj. trypsynę, chemotrypsynę, amylazę, lipazę, elastazę, DNA zę, RNA zę drogą przewodów wyprowadzających trafia do dwunastnicy. Wyspy trzustkowe to skupienia komórek gruczołowych wśród których główne typy to: A wytwarzające glukagon, B insulinę, D somatostatynę i PP polipeptyd trzustkowy. Glukagon podwyższa stężenie glukozy we krwi, insulina obniża, przez zwiększenie magazynowania glikogenu (głównie w wątrobie), somatostatyna hamuje wydzielanie insuliny oraz glukagonu, polipeptyd trzustkowy pobudza wydzielanie HCl w żołądku. Pęcherzyki trzustki zbudowane są z komórek o kształcie piramidalnym, mających cechy strukturalne komórek wydzielniczych produkujących duże ilości białka. Szczególnie silnie rozbudowany jest w nich RER. Wydzielina z pęcherzyków trafia do przewodów zwanych wstawkami, przy czym często komórki tych przewodów widoczne są jakby wewnątrz pęcherzyków i nazywane są komórkami śródpęcherzykowymi. Wstawki wysłane nabłonkiem kostkowym przechodzą w przewody śródpłacikowe, a te w międzypłacikowe wysłane nabłonkiem walcowatym. Funkcją gruczołu zewnątrzwydzielniczego trzustki jest produkcja wymienionych już enzymów trawiennych. Stymulacja wydzielania odbywa się pod wpływem cholecystokininy pankreozyminy (komórki I) a także sekretyny (komórki S), która szczególnie pobudza wydzielanie elektrolitów i wody (tabela 16.1). Budowa i funkcja wysp trzustkowych zostanie dokładniej omówiona w rozdziale poświęconym gruczołom dokrewnym.
Rozdział 16 214 IlD ItD ID PC Ac ID PC CC ID ID Ac S CaP NF SC E LP G IlD LI 50 µm PC CC CaP Ryc. 16.4. Miąższ trzustki. Ac pęcherzyk, CC komórki śródpęcherzykowe, PC komórki pęcherzykowe, ID wstawki, ItD przewody śródpłacikowe, S przegroda, IlD przewód wyprowadzający międzypłacikowy, Cap naczynia włosowate, NF włókna nerwowe, E nabłonek, LP blaszka właściwa, G gruczoł, LI wyspa trzustkowa, SC komórki Schwanna.