Sapi moodustumine

Maks eritab päevas ligikaudu 500–600 ml sappi. Sapp on plasma suhtes isoosmootne ja koosneb peamiselt veest, elektrolüütidest, sapisooladest, fosfolipiididest (peamiselt letsitiinist), kolesteroolist, bilirubiinist ja teistest endogeensetest või eksogeensetest komponentidest, näiteks seedetrakti funktsiooni reguleerivatest valkudest, ravimitest või nende metaboliitidest. Bilirubiin on heemi komponentide lagunemisprodukt hemoglobiini lagunemisel. Sapphappesoolade ehk sapphapete moodustumine põhjustab teiste sapi koostisosade, eriti naatriumi ja vee sekretsiooni. Sappisoolade funktsioonide hulka kuuluvad potentsiaalselt toksiliste ainete (nt bilirubiini, ravimite metaboliitide) eritumine, rasvade ja rasvlahustuvate vitamiinide lahustamine soolestikus, et hõlbustada nende imendumist, ja soolestiku osmootse puhastuse aktiveerimine.

Sapi süntees ja sekretsioon nõuavad aktiivse transpordi mehhanisme, aga ka selliseid protsesse nagu endotsütoos ja passiivne difusioon. Sapp moodustub sapijuhades külgnevate hepatotsüütide vahel. Sapphapete sekretsioon sapijuhades on sapi moodustumise kiirust piirav samm. Sekretsioon ja imendumine toimuvad ka sapijuhades.

Maksas siseneb sapp intrahepaatilisest kogumissüsteemist proksimaalsesse ehk ühisesse maksajuhasse. Ligikaudu 50% väljaspool sööki ühisest maksajuhast erituvast sapist siseneb sapipõide sapipõie sapijuha kaudu; ülejäänud 50% läheb otse ühisesse sapijuhasse, mis moodustub ühise ja sapipõiejuha ühinemisel. Väljaspool sööki pärineb väike osa sappi otse maksast. Sapipõis imab sapist kuni 90% veest, kontsentreerides ja säilitades selle.

Sapp voolab sapipõiest ühisesse sapijuhasse. Ühisesapijuha ühendub kõhunäärmejuhaga, moodustades Vateri ampulla, mis avaneb kaksteistsõrmiksoole. Enne kõhunäärmejuhaga ühinemist kitseneb ühisesapijuha läbimõõt < 0,6 cm-ni. Oddi sulgurlihas ümbritseb nii kõhunäärme- kui ka ühissapijuha; lisaks on igal juhal oma sulgurlihas. Sapp ei voola tavaliselt retrograadselt kõhunäärmejuhasse. Need sulgurlihased on koletsüstokiniini ja teiste soolehormoonide (nt gastriini aktiveeriva peptiidi) ning kolinergilise toonuse muutuste (nt antikolinergiliste ainete tõttu) suhtes väga tundlikud.

Tavapärase söögikorra ajal hakkab sapipõis kokku tõmbuma ja sapijuhade sulgurlihased lõdvestuvad sekreteeritavate soolehormoonide ja kolinergilise stimulatsiooni mõjul, mis soodustab ligikaudu 75% sapipõie sisu liikumist kaksteistsõrmiksoole. Seevastu paastumise ajal sulgurlihase toonus suureneb, mis soodustab sapipõie täitumist. Sapphapped imenduvad proksimaalses peensooles passiivse difusiooni teel halvasti; enamik sapphappeid jõuab distaalsesse iileumi, kus 90% imendub aktiivselt portaalveeni. Maksa tagasi jõudes ekstraheeritakse sapphapped tõhusalt ja modifitseeritakse kiiresti (näiteks seotakse vabad happed) ning sekreteeritakse tagasi sappi. Sapphapped ringlevad enterohepaatilises ringluses 10–12 korda päevas.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]

Sapijuhade anatoomia

Sapisoolad, konjugeeritud bilirubiin, kolesterool, fosfolipiidid, valgud, elektrolüüdid ja vesi erituvad hepatotsüütide poolt sapijuhadesse. Sapi sekretsiooni aparaat hõlmab sapijuhade membraani transportvalke, rakusiseseid organelle jatsütoskeleti struktuure. Hepatotsüütide vahelised tihedad ühendused eraldavad sapijuhade valendikku maksa vereringesüsteemist.

Kanalikulaarne membraan sisaldab sapphapete, bilirubiini, katioonide ja anioonide transportvalke. Mikrovillid suurendavad selle pindala. Organelle esindavad Golgi aparaat ja lüsosoomid. Vesiikulid kasutavad valkude (näiteks IgA) transportimiseks sinusoidaalselt kanalikulaarsele membraanile ning rakus sünteesitud kolesterooli, fosfolipiidide ja võimalusel ka sapphapete transportvalkude toimetamiseks mikrosoomidest kanalikulaarsele membraanile.

Tubulite ümber paikneva hepatotsüüdi tsütoplasma sisaldab tsütoskeleti struktuure: mikrotuubuleid, mikrofilamente ja vahefilamente.

Mikrotuubulid moodustuvad tubuliini polümerisatsiooni teel ja moodustavad raku sees võrgustiku, eriti basolateraalse membraani ja Golgi aparaadi lähedal, osaledes retseptorvahendatud vesikulaartranspordis, lipiidide ja teatud tingimustel sapphapete sekretsioonis. Mikrotuubulite moodustumist pärsib kolhitsiin.

Mikrofilamentide ehitus hõlmab polümeriseeritud (F) ja vabade (G) aktiinide vastastikmõju. Kanalikulaarse membraani ümber koondunud mikrofilamendid määravad kanalite kontraktiilsuse ja liikuvuse. Falloidiin, mis võimendab aktiini polümerisatsiooni, ja tsütokalasiin B, mis seda nõrgestab, pärsivad kanalite liikuvust ja põhjustavad kolestaasi.

Vahefilamentid koosnevad tsütokeratiinist ja moodustavad võrgustiku plasmamembraanide, tuuma, rakusiseste organellide ja teiste tsütoskeleti struktuuride vahel. Vahefilamentide rebenemine põhjustab rakusiseste transpordiprotsesside häirumist ja tuubulite valendiku hääbumist.

Vesi ja elektrolüüdid mõjutavad tubulaarsekreeti koostist, tungides läbi hepatotsüütide vaheliste tihedate ühenduste tänu tuubulite valendiku ja Disse ruumide vahelisele osmootsele gradiendile (paratsellulaarne vool). Tihedate ühenduste terviklikkus sõltub ZO-1 valgu olemasolust molekulmassiga 225 kDa plasmamembraani sisepinnal. Tihedate ühenduste purunemisega kaasneb suuremate lahustunud molekulide sisenemine tuubulitesse, mis viib osmootse gradiendi kadumiseni ja kolestaasi tekkeni. Võib täheldada tubulaarse sapi regurgitatsiooni sinusoididesse.

Sapijuhad suubuvad juhadesse, mida mõnikord nimetatakse kolangioolideks või Heringi kanaliteks. Juhakud asuvad peamiselt portaalvööndites ja suubuvad interlobulaarsetesse sapijuhadesse, mis on esimesed sapijuhad, millega kaasnevad maksaarteri ja portaalveeni harud ning mis asuvad portaaltriaadides. Interlobulaarsed juhad ühinevad vaheseinajuhadeks, kuni moodustuvad kaks peamist maksajuha, mis algavad paremast ja vasakust sagarast porta hepatis piirkonnas.

[ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ], [ 16 ]

Sappide sekretsioon

Sapi moodustumine toimub mitmete energiasõltuvate transpordiprotsesside osalusel. Selle sekretsioon on perfusioonirõhust suhteliselt sõltumatu. Inimestel on sapi koguvool ligikaudu 600 ml/päevas. Hepatotsüüdid tagavad kahe sapifraktsiooni sekretsiooni: sapphapetest sõltuva ("225 ml/päevas") ja neist sõltumatu ("225 ml/päevas"). Ülejäänud 150 ml/päevas sekreteerivad sapijuhade rakud.

Sappisoolade sekretsioon on sapi (sapphapetest sõltuva fraktsiooni) moodustumise kõige olulisem tegur. Vesi järgneb osmootselt aktiivsetele sappisooladele. Osmootse aktiivsuse muutused võivad reguleerida vee sisenemist sappi. Sappisoolade sekretsiooni ja sapi voolu vahel on selge seos.

Sapphapetest sõltumatu sapifraktsiooni olemasolu näitab võimalus toota sappi, mis ei sisalda sapisooli. Seega on sapi voolu jätkumine võimalik hoolimata sapisoolade eritumise puudumisest; vee sekretsioon toimub teiste osmootselt aktiivsete lahustunud ainete, näiteks glutatiooni ja vesinikkarbonaatide arvelt.

[ 17 ], [ 18 ], [ 19 ], [ 20 ], [ 21 ], [ 22 ], [ 23 ], [ 24 ], [ 25 ]

Sapi sekretsiooni rakulised mehhanismid

Hepatotsüüt on polaarne sekretoorne epiteelirakk, millel on basolateraalsed (sinusoidaalsed ja lateraalsed) ja apikaalsed (torukujulised) membraanid.

Sapi moodustumine hõlmab sapphapete ja teiste orgaaniliste ja anorgaaniliste ioonide püüdmist, nende transporti läbi basolateraalse (sinusoidaalse) membraani, tsütoplasma ja kanalite membraani. Selle protsessiga kaasneb hepatotsüütides ja paratsellulaarses ruumis sisalduva vee osmootne filtreerimine. Sinusoidaalsete ja kanalite membraanide transportvalkude identifitseerimine ja iseloomustamine on keeruline. Kanalikulite sekretoorse aparaadi uurimine on eriti keeruline, kuid praeguseks on välja töötatud meetod kahekordsete hepatotsüütide saamiseks lühiajalises kultuuris ja see on paljudes uuringutes osutunud usaldusväärseks. Transportvalkude kloonimine võimaldab meil iseloomustada igaühe funktsiooni eraldi.

Sapi moodustumise protsess sõltub teatud kandevalkude olemasolust basolateraalses ja kanalikulaarses membraanis. Sekretsiooni liikumapanev jõud on basolateraalse membraani Na ⁺, K ⁺ -ATPaas, mis tagab keemilise gradiendi ja potentsiaalide erinevuse hepatotsüüdi ja ümbritseva ruumi vahel. Na⁺, K ⁺ -ATPaas vahetab kolm rakusisest naatriumiiooni kahe rakuvälise kaaliumiiooni vastu, säilitades naatriumi (kõrge väljas, madal sees) ja kaaliumi (madal väljas, kõrge sees) kontsentratsioonigradiendi. Selle tulemusena on rakusisaldis rakuvälise ruumiga võrreldes negatiivne laeng (–35 mV), mis hõlbustab positiivselt laetud ioonide omastamist ja negatiivselt laetud ioonide eritumist. Na ⁺, K ⁺ -ATPaasi kanalikulaarses membraanis ei leidu. Membraani voolavus võib mõjutada ensüümi aktiivsust.

[ 26 ], [ 27 ], [ 28 ], [ 29 ], [ 30 ], [ 31 ], [ 32 ], [ 33 ]

Jäädvusta sinusoidaalse membraani pinnale

Basolateraalsel (sinusoidaalsel) membraanil on orgaaniliste anioonide omastamiseks mitu transpordisüsteemi, millel on kattuvad substraadi spetsiifilisused. Transportvalke on varem iseloomustatud loomrakkude uuringute põhjal. Inimese transportvalkude hiljutine kloonimine on andnud parema arusaama nende funktsioonist. Orgaaniliste anioone transportiv valk (OATP) on naatriumist sõltumatu ja transpordib mitmeid molekule, sealhulgas sapphappeid, bromsulfaleiini ja tõenäoliselt ka bilirubiini. Arvatakse, et ka teised transporterid transpordivad bilirubiini hepatotsüütidesse. Tauriiniga (või glütsiiniga) konjugeeritud sapphappeid transpordib naatriumi/sapphappe kotransportiv valk (NTCP).

^{Valk, mis vahetab Na+} /H ^{+ ione ja reguleerib rakus pH-d, osaleb ioonide ülekandes läbi basolateraalse membraani. Seda funktsiooni täidab ka Na+} /HCO3– _{kotransportvalk}. ^Sulfaatide, esterdamata rasvhapete ja orgaaniliste katioonide püüdmine toimub samuti basolateraalse membraani pinnal.

[ 34 ], [ 35 ], [ 36 ], [ 37 ], [ 38 ], [ 39 ], [ 40 ]

Rakusisene transport

Sapphapete transporti hepatotsüütides teostavad tsütosoolsed valgud, mille hulgas on peamine roll 3α-hüdroksüsteroiddehüdrogenaasil. Vähem olulised on glutatioon-S-transferaas ja rasvhappeid siduvad valgud. Sapphapete transpordis osalevad endoplasmaatiline retiikulum ja Golgi aparaat. Vesikulaarne transport aktiveerub ilmselt ainult sapphapete olulise sissevoolu korral rakku (kontsentratsioonides, mis ületavad füsioloogilisi).

Vedelfaasi valkude ja ligandide, näiteks IgA ja madala tihedusega lipoproteiinide transport toimub vesikulaarse transtsütoosi teel. Ülekandeaeg basolateraalsest membraanist kanalite membraanile on umbes 10 minutit. See mehhanism vastutab vaid väikese osa kogu sapivoolu eest ja sõltub mikrotuubulite olekust.

Tubulaarne sekretsioon

Kanalikulaarne membraan on hepatotsüütide plasmamembraani spetsialiseerunud piirkond, mis sisaldab transportvalke (peamiselt ATP-sõltuvaid), mis vastutavad molekulide transpordi eest sappi kontsentratsioonigradiendi vastassuunas. Kanalikulaarne membraan sisaldab ka ensüüme nagu aluseline fosfataas ja GGT. Glükuroniide ja glutatioon-S-konjugaate (nt bilirubiini diglükuroniid) transpordib kanalikulaarne multispetsiifiline orgaaniline anioontransporter (cMOAT) ja sapphappeid transpordib kanalikulaarne sapphappe transporter (cBAT), mille funktsiooni kontrollib osaliselt negatiivne rakusisene potentsiaal. Sapivoolu, mis on sapphapetest sõltumatu, määrab ilmselt glutatiooni transport ja ka bikarbonaadi tubulaarne sekretsioon, võimalik, et Cl– ^/ HCO3– _vahetusvalgu^osalusel.

Kaks P-glükoproteiinide perekonna ensüümi mängivad olulist rolli ainete transportimisel läbi kanalite membraani; mõlemad ensüümid on ATP-sõltuvad. Multiravimiresistentsusvalk 1 (MDR1) transpordib orgaanilisi katioone ja eemaldab vähirakkudest ka tsütostaatilisi ravimeid, põhjustades nende resistentsust keemiaravi suhtes (sellest ka valgu nimetus). MDR1 endogeenne substraat on teadmata. MDR3 transpordib fosfolipiide ja toimib fosfatidüülkoliini flipaasina. MDR3 funktsiooni ja selle tähtsust fosfolipiidide sekretsioonil sappi selgitati katsetes hiirtega, kellel puudus mdr2-P-glükoproteiin (inimese MDR3 analoog). Fosfolipiidide puudumisel sapis põhjustavad sapphapped sapiteede epiteeli kahjustusi, duktiliiti ja peridukulaarset fibroosi.

Vesi ja anorgaanilised ioonid (eriti naatriumioonid) erituvad sapi kapillaaridesse osmootse gradiendi kaudu difusiooni teel negatiivselt laetud poolläbilaskvate tihedate ühenduskohtade kaudu.

Sappieritust reguleerivad paljud hormoonid ja sekundaarsed virgatsained, sealhulgas cAMP ja proteiinkinaas C. Suurenenud rakusisene kaltsiumikontsentratsioon pärsib sappieritust. Sappi läbib sapijuhasid mikrofilamentide abil, mis tagavad sapijuhade liikuvuse ja kokkutõmbumise.

Dukulaarne sekretsioon

Distaalsete sapijuhade epiteelirakud toodavad bikarbonaadirikast sekreeti, mis muudab sapijuhade koostist (nn _duktulaarnevool). Sekretsiooni käigus toodetakse cAMP-d ja mõningaid membraani transportvalke, sealhulgas Cl–/HCO3–vahetusvalku ^ja tsüstilise ^fibroosi transmembraanset juhtivuse regulaatorit, mis on cAMP-i poolt^reguleeritav Cl– membraanikanal. Duktulaarsekretsiooni stimuleerib sekretiin.

Eeldatakse, et ursodeoksükoolhape imendub aktiivselt sapijuhade rakkudesse, vahetatakse vesinikkarbonaatide vastu, retsirkuleeritakse maksas ja seejärel eritub sappi ("kolehepatiline šunt"). See võib selgitada ursodeoksükoolhappe kolereetilist toimet, millega kaasneb eksperimentaalse tsirroosi korral vesinikkarbonaatide suur sapiteede sekretsioon.

Sapijuhades olev rõhk, mille juures toimub sapi eritumine, on tavaliselt 15–25 cm H2O. Rõhu tõus 35 cm H2O-ni viib sapi eritumise pärssimiseni ja kollatõve tekkeni. Bilirubiini ja sapphapete eritumine võib täielikult peatuda ning sapp muutub värvituks (valge sapp) ja meenutab lima.

[ 41 ], [ 42 ], [ 43 ], [ 44 ], [ 45 ], [ 46 ], [ 47 ]