Физиология на черния дроб

Черният дроб е най-големият орган в човешкото тяло. Теглото му е около 1500 грама. Този орган заема стратегическо място в съдовата система и получава кръв от вратната вена (v. portae), която дренира стомаха, панкреаса, слезката, тънкото и дебелото черво. Благодарение на това разположение, черният дроб играе ключова роля в усвояването на хранителните вещества, резорбирани в лумена на тънкото черво, в складирането на витамини и минерали, в „почистването“ на кръвта от вредни субстанции, в смилането на хранителните вещества, посредством секреция на жлъчка. Тези изброени функции не са всички, а само малка част от множеството роли, които черният дроб изпълнява. Този орган е наречен лабораторията на организма, тъй като в него се извършват над 500 биохимични реакции.

Функционална анатомия на черния дроб

Черният дроб се разполага под диафрагмата в горната част на коремната кухина. Той се простира от дясното подребрие, преминава през срединната част на епигастриума и достига до лявото подребрие. Най-малката структурна и функционална единица на черния дроб е чернодробното делче. В черния дроб се намират от 50 000 до 100 000 делчета. Чернодробното делче има многоъгълна форма и размери от порядъка на няколко милиметра. То е изградено от множество пластинки, подредени като спици около централната вена. Пластинките са изградени от един или два слоя хепатоцити, подредени подобно на тилен зид. Между тях се намират тесни цепковидни пространства, наречени синусоиди. Стените на синусоидите са покрити от ендотелни клетки. Между ендотела и хепатоцитите се формира перисинусоидно пространство, наречено пространство на Дисе. Клетъчните мембрани на отделните хепатоцити ограждат тънки жлъчни каналчета, които са напълно изолирани от екстрацелуларното пространство. Секретираната от хепатоцитите жлъчка попада в тази каналчеста система, като се придвижва към все по-широки канали, разположени в междуделчевите пространства. В тях се намират и клончета на вратната вена (v.portae) и на чернодробната артерия. Така кръвта от тези съдове преминава през чернодробните синусоиди и достига до централните вени, от които се оттича в чернодробните вени и през v. cava inferior достига до белодробния кръг на кръвообращението.

Чернодробните синусоиди (тесните цепковидни пространства между двата слоя хепатоцити, покрити с ендотелни клетки) са мястото, където се извършва обмяната на различни соли и вещества между кръвта и хепатоцитите. Синусоидите са изградени от ендотелни клетки, между които са разпръснати и Купферови клетки. Ендотелът се характеризира с наличието на големи пори, които позволяват преминаването на плазмени белтъци. Купферовите клетки са част от ретикулоендотелната система и изпълняват важни защитни функции. Освен тези клетки в пространството на Дисе (пространството между ендотела и хепатоцитите) се намират и клетки на Ито, наречени още звездовидни клетки, които са място за складиране на мазнини и витамин А. Смята се, че тези клетки могат да се трансформират във фибробласти, които произвеждат колаген.

Хепатоцитите (чернодробните клетки) изграждат 80% от паренхима на черния дроб. Те са големи кръгли клетки с кръгли ядра и цитоплазма, изпълнена с множество митохондрии, лизозоми, вакуоли, съдържащи различни ензими. Апаратът на Голджи и ендоплазматичният ретикулум са добре развити. Хепатоцитите изграждат пластинките на делчето, като се свързват по между си с плътни връзки. Базолатералните мембрани на клетките са разположени към хепатоцитите, а апикалните към лумена на жлъчните каналчета. Единият край на пластинките, изградени от хепатоцити, се намира в периферията на делчето, а другият в близост до централната вена. По тази причина хепатоцитите имат специфично микрообкражение, което определя тяхната функционалнална специализираност. Клетките, разположени в близост до клончета на вратната вена и чернодробната артерия, се наричат перипортални хепатоцити. Те се перфузират първи и до тях достига кръв с висока концентрация на кислород и хранителни вещества. В тях преобладават ензимни системи, които осъществяват окислително фосфорилиране, бета-окисление, синтез на холестерол, гликонеогенеза. Хепатоцитите разположени в близост до централната вена, наречени перицентрални хепатоцити, се снабдяват с кръв, която вече е преработена от предходните чернодробни клетки. До тях достигат по-малко хранителни вещества и в тях се извършват процеси на синтез на гликоген, липиди и кетонови тела. Перицентралните хепатоцити осъществяват биотрансформацията на лекарствените средства. Хепатоцитите живеят около 5 месеца.

Повече за анатомичното устройство на черния дроб прочетете тук "Черен дроб".

Функции на черния дроб

Черният дроб е орган, който изпълнява много взаимосвързани функции. Основните функции на черния дроб включват филтриране и съхранение на кръв, метаболизъм на въглехидрати, протеини, мазнини, хормони и токсини, образуване на жлъчка, съхранение на витамини и желязо, образуване на фактори на кръвосъсирването.

Резервоарна функция на черния дроб

Черният дроб е един от кръвните резервоари в организма. Той получава около 300 милилитра/минута кръв от чернодробната артерия и около 1000 мл/мин от вратната вена. Налягането във вратната вена е около 10 mmHg, а в чернодробните вени е около 0 mmHg. Този малък пресорен градиент, ниското съпротивление и способността на черния дроб да се разширява, позволяват да се събира голямо количество кръв. Черният дроб е основният кръвен резервоар, който може да складира кръв, която да се включи в кръвообращението при необходимост.

Метаболитна функция на черния дроб

Както споменахме в черния дроб се извършват над 500 биохимични реакции. Това го прави централен орган в метаболизма на организма. Този орган е лабораторията на тялото. Черният дроб е първият орган, чиито клетки влизат в контакт с кръв, богата на хранителни вещества, особено в периодите след нахранване. По този начин той играе ключова роля в обмяната на въглехидратите, мазнините и белтъците:

• въглехидратна обмяна – хепатоцитите складират голямо количество гликоген, който представлява резервно хранително вещество. Чернодробните клетки могат да превръщат галактозата и фруктозата в глюкоза. В тях се осъществява глюконеогенеза (метаболитен път на образуване на глюкоза). Черният дроб заема централно място в поддържането на нормални нива на кръвната захар в организма, поради способността му да отнема част от излишната глюкоза и при нужда да я връща обратно. По тази причина той се нарича главен глюкостатичен орган. Така при човек с увредени чернодробни функции, стойността на кръвната захар след нахранване може да нарасне два до три пъти, в сравнение с човек с нормални чернодробни функции. За поддържане на оптимални нива на глюкозата в кръвта основно значение има глюконеогенезата. Когато нивата на кръвната захар са под нормалното, в черния дроб голямо количество аминокиселини и глицерол се превръщат в глюкоза.;
• липидна обмяна – в черния дроб се извършва бета-окисление на мастни киселини, синтез на холестерол и липогенеза (синтез на мазнини от въглехидрати и белтъци). В чернодробните клетки протичат процеси на разграждане на неутралните мазнини до глицерол и свободни мастни киселини. Те се подлагат на бета-окисление, в края на което се образува ацетил-КоА. Ацетил-КоА се включва в цикъла на Кребс, като по този начин се използва за доставяне на енергия на клетката. От ацетил-КоА могат да се образуват и кетонови тела, в частност ацетоацетат. Той се транспортира до мозъка, мускулите и бъбреците, които го използват като енергиен източник. Мастните киселини попаднали в хепатоцитите могат да се превърнат и в триглицериди, които се складират вътре в клетката или я напускат и попадат в кръвообращението под формата на липопротеини. В чернодробните клетки се синтезират и големи количества холестерол, като 80% от него се използва за образуване на жлъчни соли. Останала част се транспортира под формата на липопротеини до клетките на организма. Черният дроб е единственият орган, в който от въглехидратите и протеините се синтезират мазнини, които се транспортират под формата на липопротеини до мастната тъкан, където се складират.;
• белтъчна обмяна – в хепатоцитите се извършват процеси на дезаминиране на аминокиселините, синтез на урея, на плазмени белтъци, на фактори на кръвосъсирването. Аминокиселините се резорбират по протежение на гастро-интестналния тракт. Те достигат до хепатоцитите посредством Na-зависим и Na-независим транспорт. След като постъпят в черния дроб аминокиселините не се складират, а веднага се подлагат на разграждане. Първият етап от разграждането е дезаминирането. От продуктите получени при този процес в хепатоцитите се синтезират нови аминокиселини и урея. Черният дроб е главното място за синтеза на глутатион. Той изключително важен за детоксикационните функции, както и за антиоксидатната защита. В черния дроб се произвеждат голяма част от плазмените белтъци (албумини, глобулини), белтъците, участващи в кръвосъсирването и фибринолизата (протромбин, фибриноген, фактори VII, IX, X), транспорти протеини, липопротеини и много друг. За един ден се произвеждат от 15 до 50 грама белтъци.

Складиране на витамини и желязо

В черния дроб се складират витамини. В най-голямо количество се откриват витамин А (запасите от него могат да стигнат за 10 месеца), витамин D (запаси за 3-4 месеца) и витамин В12 (запаси за повече от 1 година). В този орган се складира и голямо количество желязо, свързано с феритина, което при необходимост постъпва е кръвта.

Детоксикираща и инактивираща функция

В черният дроб се извършва детоксикация и екскреция в жлъчката на много токсични вещества с ендогенен и с екзогенен произход. Детоксикиращата функция всъщност представлява процес на биотрансформация на токсичните вещества, посредством окисление, редукция, хидролиза и конюгация. В черният дроб се отстраняват остарели еритроцити, чужди тела като бактерии, токсини и паразити. Този функция се обуславя главно от Купферовите клетки и от съдовия капацитет на този орган. Купферовите клетки всъщност представляват до 90% от фиксираните макрофаги на ретикулоендотелната система на човешкия организъм.

Обмяна на билирубина

В черния дроб постъпва кръв дренирана от слезката, която е богата на продукти от разграждането на еритроцитите. Освен в слезката и в черният дроб се образуват такива продукти. При разграждането на еритроцитите се образува хемоглобин, от който се получават хем и глобин. Хемът се превръща в биливердин под действието на хем-оксигеназата, който под действието на биливердин редуктазата се редуцира до билирубин. Полученият билирубин е мастноразтворим и е силно токсичен. Нарича се още индиректен билирубин. Той напуска клетките на ретикулоендотелната система, свързва се с плазмения албумин и се транспортира до хепатоцитите. В тях той се конюгира с глюкуронова киселина под действието на ензима глюкорунилтрансфераза. Така се образува директен билирубин, наречен още билирубин глюкуронид, който е водоразтворим. Той се секретира в жлъчните канали и придава характерния жълто-зелен цвят на жлъчката. Жлъчката се секретира в тънкото черво и по този начин билирубинът попада в червата. В тях под действието на бактериите билирубинът се превръща в уробилиноген и стеркобилиноген. Част от тях могат да се резорбират и да се върнат в черния дроб. В дебелото черво те се окисляват до уробилин и стеркобилин, които придават кафявия цвят на изпражненията. Различните пречки в екскрецията на билирубина водят до появата на жълтеница.

Черният дроб е изключителен орган. Той е една допълнителна храносмилателна жлеза, която произвежда жлъчка. Освен това има централна роля в метаболизма на въглехидрати, белтъци и липиди и в детоксикацията на токсични вещества с ендогенен и екзогенен произход. Всяко едно увреждане на черният дроб е свързано с увреждане на неговите функции, които са взаимосвързани.