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, диаметр человеческого волоса составляет от 17 до 180 мкм) . [1] Типичный объем гепатоцита составляет 3,4 x 10−9 см3 . [ 2] Гладкий эндоплазматический ретикулум широко распространен в гепатоцитах, в отличие от большинства других типов клеток. [3]
Гепатоциты демонстрируют эозинофильную цитоплазму, отражающую многочисленные митохондрии , и базофильную пунктировку из-за большого количества грубого эндоплазматического ретикулума и свободных рибосом . Также наблюдаются коричневые гранулы липофусцина (с увеличением возраста) вместе с нерегулярными неокрашенными областями цитоплазмы; они соответствуют цитоплазматическим запасам гликогена и липидов , удаленным во время гистологического препарирования. Средняя продолжительность жизни гепатоцита составляет 5 месяцев; они способны к регенерации .
Ядра гепатоцитов круглые с рассеянным хроматином и выраженными ядрышками . Анизокариоз (или изменение размера ядер) является распространенным явлением и часто отражает тетраплоидию и другие степени полиплоидии , нормальную особенность 30-40% гепатоцитов в печени взрослого человека. [4] Двуядерные клетки также распространены.
Гепатоциты организованы в пластины, разделенные сосудистыми каналами ( синусоидами ), расположение которых поддерживается сетью ретикулина ( коллагена типа III ). Пластины гепатоцитов имеют толщину в одну клетку у млекопитающих и в две клетки у курицы. Синусоиды демонстрируют прерывистую, фенестрированную эндотелиальную клеточную выстилку. Эндотелиальные клетки не имеют базальной мембраны и отделены от гепатоцитов пространством Диссе , которое дренирует лимфу в лимфатические сосуды портального тракта .
Клетки Купфера разбросаны между эндотелиальными клетками; они являются частью ретикулоэндотелиальной системы и фагоцитируют отработанные эритроциты . Звездчатые (Ито) клетки хранят витамин А и вырабатывают внеклеточный матрикс и коллаген ; они также распределены среди эндотелиальных клеток, но их трудно визуализировать с помощью световой микроскопии.
Гепатоцит — это клетка организма , которая вырабатывает сывороточный альбумин , фибриноген и протромбиновую группу факторов свертывания крови (за исключением факторов 3 и 4).
Это основное место синтеза липопротеинов , церулоплазмина , трансферрина , комплемента и гликопротеинов . Гепатоциты производят собственные структурные белки и внутриклеточные ферменты .
Синтез белков осуществляется шероховатым эндоплазматическим ретикулумом (ШЭР), а в секреции образующихся белков участвуют как шероховатый, так и гладкий эндоплазматический ретикулум (СЭР).
Эндоплазматический ретикулум (ЭР) участвует в конъюгации белков с липидными и углеводными фрагментами, синтезируемыми или модифицируемыми внутри гепатоцитов.
Белки, вырабатываемые гепатоцитами и функционирующие как гормоны, называются гепатокинами .
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 для глюконеогенеза — образования углеводов из таких предшественников, как аланин , глицерин и оксалоацетат .
Печень получает много липидов из системного кровообращения и метаболизирует остатки хиломикронов . Она также синтезирует холестерин из ацетата и далее синтезирует желчные соли . Печень является единственным местом образования желчных солей.
Гепатоциты обладают способностью метаболизировать, детоксицировать и инактивировать экзогенные соединения, такие как лекарственные препараты (см. метаболизм лекарственных препаратов ), инсектициды , а также эндогенные соединения, такие как стероиды .
Дренаж венозной крови кишечника в печень требует эффективной детоксикации различных абсорбированных веществ для поддержания гомеостаза и защиты организма от попадания в организм токсинов.
Одной из детоксикационных функций гепатоцитов является преобразование аммиака в мочевину для выведения из организма.
Наиболее распространенной органеллой в клетках печени является гладкая эндоплазматическая сеть .
По мере старения клеток печени млекопитающих повреждения в их ДНК увеличиваются. Обзор литературы показал, что в клетках печени мышей повреждения ДНК (одноцепочечные разрывы, окисленные основания и 7-метилгуанин ) увеличиваются с возрастом. [6] Кроме того, в печени крыс одно- и двухцепочечные разрывы ДНК, окисленные основания и метилированные основания увеличиваются с возрастом; а в печени кроликов с возрастом увеличиваются перекрестно-связанные основания. [6] Клетки печени зависят от путей репарации ДНК , которые специально защищают транскрибируемый отдел генома, способствуя устойчивой функциональности и сохранению клеток с возрастом. [7]
Первичные гепатоциты обычно используются в клеточных биологических и биофармацевтических исследованиях. Системы моделей in vitro на основе гепатоцитов оказали большую помощь в лучшем 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 изолируют от целой печени или ткани печени животных или человека [8] путем переваривания коллагеназой , что является двухэтапным процессом. На первом этапе печень помещают в изотонический раствор, в котором удаляется кальций для разрушения плотных межклеточных соединений с помощью кальциевого хелатирующего агента . Затем добавляют раствор, содержащий коллагеназу, для отделения гепатоцитов от стромы печени . Этот процесс создает суспензию гепатоцитов, которую можно засевать в многолуночные планшеты и культивировать в течение многих дней или даже недель. Для достижения оптимальных результатов культуральные планшеты следует сначала покрыть внеклеточным матриксом (например, коллагеном, Матригелем) для содействия прикреплению гепатоцитов (обычно в течение 1-3 часов после посева) и поддержанию гепатического фенотипа. Кроме того, часто выполняется наложение дополнительного слоя внеклеточного матрикса для создания сэндвич-культуры гепатоцитов. Применение сэндвич-конфигурации поддерживает длительное поддержание гепатоцитов в культуре. [9] [10] Свежеизолированные гепатоциты, которые не используются немедленно, можно криоконсервировать и хранить. [11] Они не размножаются в культуре. Гепатоциты чрезвычайно чувствительны к повреждениям во время циклов криоконсервации, включая замораживание и оттаивание. Даже после добавления классических криопротекторов все еще происходит повреждение во время криоконсервации. [12] Тем не менее, недавние протоколы криоконсервации и реанимации поддерживают применение криоконсервированных гепатоцитов для большинства биофармацевтических применений. [13]
