Гепатоцит — клетка основной паренхиматозной ткани печени . Гепатоциты составляют 80% массы печени. Эти клетки участвуют в:
Типичный гепатоцит имеет кубическую форму со сторонами 20–30 мкм (для сравнения, человеческий волос имеет диаметр от 17 до 180 мкм). [1] Типичный объем гепатоцита составляет 3,4 х 10 -9 см 3 . [2] В отличие от большинства других типов клеток в гепатоцитах много гладкой эндоплазматической сети . [3]
Гепатоциты имеют эозинофильную цитоплазму, отражающую многочисленные митохондрии , и базофильную пунктирность из-за большого количества шероховатой эндоплазматической сети и свободных рибосом . Встречаются также коричневые гранулы липофусцина (с возрастом) вместе с неокрашенными участками цитоплазмы неправильной формы; они соответствуют цитоплазматическим запасам гликогена и липидов , удаленным во время гистологического препарата. Средняя продолжительность жизни гепатоцита — 5 месяцев; они способны регенерировать .
Ядра гепатоцитов округлые, с рассеянным хроматином и выступающими ядрышками . Анизокариоз (или изменение размера ядер) распространен и часто отражает тетраплоидию и другие степени полиплоидии , нормальную особенность 30-40% гепатоцитов в печени взрослого человека. [4] Также распространены двуядерные клетки .
Гепатоциты организованы в пластинки, разделенные сосудистыми каналами ( синусоидами ), расположение которых поддерживается сетью ретикулина ( коллаген типа III ). Пластинки гепатоцитов имеют толщину в одну клетку у млекопитающих и в две клетки у кур. Синусоиды имеют прерывистую окончатую выстилку из эндотелиальных клеток. Эндотелиальные клетки не имеют базальной мембраны и отделены от гепатоцитов пространством Диссе , отводящим лимфу в лимфатические сосуды портального тракта .
Клетки Купфера разбросаны между эндотелиальными клетками; они являются частью ретикулоэндотелиальной системы и фагоцитируют отработанные эритроциты . Звездчатые клетки (Ито) хранят витамин А и производят внеклеточный матрикс и коллаген ; они также распределены среди эндотелиальных клеток, но их трудно визуализировать с помощью световой микроскопии.
Гепатоцит — это клетка в организме , которая вырабатывает сывороточный альбумин , фибриноген и протромбиновую группу факторов свертывания крови (за исключением факторов 3 и 4).
Это основной сайт синтеза липопротеинов , церулоплазмина , трансферрина , комплемента и гликопротеинов . Гепатоциты производят свои собственные структурные белки и внутриклеточные ферменты .
Синтез белков осуществляется шероховатой эндоплазматической сетью (RER), причем в секреции образующихся белков участвуют как шероховатая, так и гладкая эндоплазматическая сеть (SER).
Эндоплазматическая сеть (ЭР) участвует в конъюгации белков с липидными и углеводными фрагментами, синтезируемыми или модифицированными внутри гепатоцитов.
Белки, вырабатываемые гепатоцитами и функционирующие как гормоны, известны как гепатокины .
Печень образует жирные кислоты из углеводов и синтезирует триглицериды из жирных кислот и глицерина. [5] Гепатоциты также синтезируют апопротеины , с помощью которых они затем собирают и экспортируют липопротеины ( ЛПОНП , ЛПВП ).
Печень также является основным местом в организме глюконеогенеза , образования углеводов из предшественников, таких как аланин , глицерин и оксалоацетат .
Печень получает много липидов из большого круга кровообращения и метаболизирует остатки хиломикронов . Он также синтезирует холестерин из ацетата и далее синтезирует соли желчных кислот . Печень является единственным местом образования солей желчных кислот.
Гепатоциты обладают способностью метаболизировать, детоксицировать и инактивировать экзогенные соединения, такие как лекарства (см. Метаболизм лекарств ), инсектициды и эндогенные соединения, такие как стероиды .
Дренаж кишечной венозной крови в печень требует эффективной детоксикации различных абсорбированных веществ для поддержания гомеостаза и защиты организма от поступивших в организм токсинов.
Одной из детоксикационных функций гепатоцитов является преобразование аммиака в мочевину для выведения.
Наиболее распространенной органеллой в клетках печени является гладкая эндоплазматическая сеть .
По мере старения клеток печени млекопитающих распространенность повреждений в их ДНК увеличивается. Обзор литературы показал, что в клетках печени мышей повреждения ДНК (однонитевые разрывы, окисленные основания и 7-метилгуанин ) увеличиваются с возрастом. [6] Кроме того, в печени крыс с возрастом увеличиваются одно- и двухцепочечные разрывы ДНК, окисленные и метилированные основания; а в печени кроликов количество сшитых оснований увеличивается с возрастом. [6] Клетки печени зависят от путей восстановления ДНК , которые специфически защищают транскрибируемый участок генома, обеспечивая устойчивую функциональность и сохранение клеток с возрастом. [7]
Первичные гепатоциты обычно используются в клеточных биологических и биофармацевтических исследованиях. Модельные системы in vitro на основе гепатоцитов оказали большую помощь в понимании роли гепатоцитов в (пато)физиологических процессах печени. Кроме того, фармацевтическая промышленность в значительной степени полагалась на использование гепатоцитов в суспензии или культуре для изучения механизмов метаболизма лекарств и даже прогнозирования метаболизма лекарств in vivo. Для этих целей гепатоциты обычно выделяют из цельной печени или ткани печени животного или человека [8] путем расщепления коллагеназой , что представляет собой двухэтапный процесс. На первом этапе печень помещают в изотонический раствор, из которого удаляется кальций, чтобы разрушить плотные межклеточные соединения с помощью хелатирующего кальций агента . Далее для отделения гепатоцитов от стромы печени добавляют раствор, содержащий коллагеназу . В результате этого процесса создается суспензия гепатоцитов, которую можно высевать в многолуночные планшеты и культивировать в течение многих дней или даже недель. Для получения оптимальных результатов культуральные чашки сначала должны быть покрыты внеклеточным матриксом (например, коллагеном, матригелем) для содействия прикреплению гепатоцитов (обычно в течение 1–3 часов после посева) и поддержанию печеночного фенотипа. Кроме того, наложение дополнительного слоя внеклеточного матрикса часто проводят для создания сэндвич-культуры гепатоцитов. Применение сэндвич-конфигурации способствует длительному поддержанию гепатоцитов в культуре. [9] [10] Свежеизолированные гепатоциты, которые не используются немедленно, можно криоконсервировать и хранить. [11] Они не распространяются в культуре. Гепатоциты чрезвычайно чувствительны к повреждениям во время циклов криоконсервации, включая замораживание и оттаивание. Даже после добавления классических криопротекторов при криоконсервации все равно остается вред. [12] Тем не менее, последние протоколы криоконсервации и реанимации поддерживают применение криоконсервированных гепатоцитов для большинства биофармацевтических применений. [13]
