Согласно современным представлениям, выделяют несколько моделей структурно - функциональных единиц печени. В трех моделях присутствуют одинаковые функциональные звенья – портальный тракт (артериола, венула, лимфатический сосуд, желчный проток, нервное окончание), трабекулы гепатоцитов, синусоиды, центральная вена, соединительнотканная строма (рис. 2):
1) Классическая долька имеет призматическую форму и на поперечных срезах имеет вид шестиугольника, ограниченного соединительнотканными септами [31]. В центре расположена центральная вена, а по углам – портальные тракты.
2) Портальная долька образуется сегментами трех соседних классических долек, окружающих триаду. Имеет треугольную форму, в ее центре лежит триада, а на периферии центральные вены. Каждый из портальных трактов обслуживает три дольки, между которыми он проходит.
З) Ацинус - структурно-метаболическая единица, имеющая форму ромба, вершины которого образованы центральными венами соседних гексогональных печеночных долек и смежными портальными зонами.
Ацинус не является частью классической дольки, он располагается на территории двух соседних классических долек. В ацинусе кровоснабжение осуществляется от центральных участков дольки к периферии, а в дольке гепатоциты снабжаются кровью из разных ветвей воротной вены и печеночной артерии. Кроме простых ацинусов, выделяют сложные ацинусы, состоящие из трех и более простых. В свою очередь, три сложных ацинуса формируют еще более крупную микроцеркуляторную единицу - ацинарный агломерат [43].
Ацинус можно разделить на три зоны. Первая (перипортальная, афферентная или пролиферативная) – непосредственно прилежащая к мельчайшим ветвям воротной вены и печеночной артерии. Это центральная часть ацинуса. Начальные отделы синусоидов и ограничивающие их клетки печени, расположенные в этой зоне, получают, по сравнению с другими отделами ацинуса, наибольшее количество крови с наиболее высоким содержанием кислорода и питательных соединений. Вторая (центролобулярная или промежуточная) - снабжается кровью хуже первой, но лучше третьей (перивенулярная, эфферентная или функциональная) зоны, расположенной вблизи центральной вены: в этот отдел ацинуса поступает кровь в значительной степени обедненная кислородом и питательными соединениями, которые интенсивно поглощались клетками первых двух зон [39].
Таким образом, клетки печени, расположенные на периферии, в третьей зоне ацинуса, вокруг центральных вен, находятся в наименее выгодном положении в отношении снабжения кислородом и питательными веществами. Поэтому данная зона наиболее ранима в отношении воздействия на печень негативных факторов.
Клетки печени расположены так, что они контактируют с тремя различными кампарментами: околосинусоидальным пространством (37% поверхности клетки), желчными протоками (13% поверхности клеток) и соседними гепатоцитами (50% поверхности клеток). В соответствии с такой анатомией выделяют два типа клеток: гепатоциты или паренхимные клетки и стромальные клетки, к которым относятся: клетки Купфера, эндотелиальные клетки, клетки Ито и рit клетки.
Систему клеточных элементов, выстилающих капилляры печени, принято называть ретикулоэндотелиальной системой печени. Функционирование этой системы прямо зависит от микроэкологии толстой кишки и деятельности гепатоцитов.
Клетки Купфера - оседлые макрофаги печени, преимущественно локализованные в перипортальной зоне печеночного ацинуса [35]. Снаружи клетки покрыты «пушистым слоем», толщина которого 700А.
Эндоплазматический ретикулум содержит пероксидазу и обладает слабой активностью глюкозо-6-фосфатазы. Внутри клетки имеются «червеобразные структуры» - это скопления параллельных мембран, разделенных щелью шириной 100-150А заполненной филаментами. В цитоплазме содержится множество плотных телец - лизосом, дающих положительную реакцию на кислую фосфатазу и содержащих широкий спектр энзимов. На мембранах клеток Купфера расположено множество разнообразных рецепторов, обеспечивающих поглощение и катаболизм широкого круга веществ, поступающих в печень из кишечника. Основными из них являются scavenger-рецепторы, осуществляющие быстрый захват и деградацию модифицированных липопротеидов низкой плотности (ЛПНП) [53,61]. Также имеются рецепторы, которые вовлечены в метаболизм гемоглобина, желчных пигментов и гормонов, и участвующие в процессах репаративной регенерации печени [32]. Помимо фагоцитарной функции клетки Купфера играют также существенную роль в гомеостатических ответах ткани.
Клетки Купфера управляют подвижностью, адгезией, жизнеспособностью и цитотоксичностью Pit-клеток. Макрофаги участвуют в фиброгенезе, проявляя различную кинетику в зависимости от зоны ацинуса. Синтезируемый ими простагландин E2 вовлечен в регуляцию печеночного метаболизма липидов и глюкозы в условиях гипоксии, обеспечивают интактную архитектонику ацинуса, эритрофагоцитоз, синтез билирубина. Синтез LTC4, LTD4, и LTE4 происходит в клетках Купфера, а заканчивается в гепатоцитах и паракринно влияет на клетки Купфера и эндотелиальные клетки. В результате активации, купферовские клетки вырабатывают целый комплекс биологически активных веществ, которые могут вызвать токсическое повреждение гепатоцитов и модернизацию внеклеточной матрицы. Степень увеличения численности клеток Купфера при этом коррелирует со степенью ПКГ гепатоцитов.
Эндотелиальные клетки составляют около 70% всех стромальных клеток. Эти клетки вытянуты вдоль синусоида, их перинуклеарная цитоплазма может либо выступать в просвет сосуда, либо вдаваться в нишу между гепатоцитами. Имеется сеть контрактильных нитей, что говорит об отсутствии у нее способности активно перемещаться. На эндотелиоцитах кроме рецепторов к ЛПНП, обнаружен рецептор для печеночной липазы, вырабатываемой самими гепатоцитами [51]. Эндотелиоциты печени также вырабатывают медиаторы воспаления и иммунной защиты, участвуя, таким образом, в осуществлении эффекторных реакций печени и всего организма [5].
Клетки Ито располагаются в пространстве Диссе [11]. Цитоплазма содержит множество мелких липидных гранул, которые являются своего рода аутофаголизосомами, играющие важную роль в предотвращении неограниченного увеличения числа и объема капелек липидов. Если липидов мало, клетки имеют веретенообразную форму, а при накапливании жира они становятся звездчатыми. Другой отличительной чертой клеток является присутствие в цитоплазме витамина А в форме жировых капель, микротрубочек и плотных тел содержащих кислую фосфатазу. Клетки Ито способны функционировать в двух различных состояниях спокойном и активированном. В неповрежденной печени клетки находятся в спокойном состоянии. В таком состоянии клетки имеют несколько отростков, которые подразделяются на два типа: перисинусоидальные (субэндотелиальные) и интергепатоцеллюлярные. Первые выходят из тела клетки и простираются вдоль поверхности синусоидного капилляра, охватывая его тонкими пальцеобразными ответвлениями. Таким образом, клетки Ито в среднем охватывает чуть больше двух соседних синусоидов.
Активированные клетки Ито участвуют в фиброгенезе - формирование рубцовой ткани при повреждениях, а также секретируют тканевые ингибиторы металлопротеиназ, что приводит к разрушению матрикса в пространстве Диссе и отложению коллагена I, III и V типов. Данные процессы лежат в основе капилляризации синусоидов. Основными активизаторами клеток Ито являются некрозы гепатоцитов, цитокины (ТGF-1, лептин, коллагеназа продуцируемые клетками Купфера, гепатоцитами, лейкоцитами).
В процессе активации уменьшается доля клеток в фазе G0/G1, увеличивается в G2-фазе, усиливается синтез IL-1, TNFα, перекиси, NO, PDGF, активатор плазминогена, TGFb1. TGF-β и TNF-α обеспечивают выживания активизированного в поврежденной печени, IL-6 и выявляет ранний пролиферативный ответ который предшествует фенотипическому преобразованию клеток Ито в миофибробласты.
Любое повреждение гепатоцитов сопровождается активацией клеток Ито, а в ряде случаев - трансформацией их в миофибробласты под влиянием полипептидных регуляторов роста активированных клеток Купфера и тромбоцитов. При активации наблюдается истощение в цитоплазме витамина А. С возрастом, относительно числа гепатоцитов, количество клеток Ито с десмин-позитивным фенотипом уменьшается. Апоптоз клеток Ито совпадает с деструктивными изменениями в печени за счет увеличения соотношения белков BAX/BCL-2, с последующей фрагментацией ДНК и активацией каспазы 3, обеспечивая баланс между гибелью и пролиферацией клеток Ито. В условиях физиологической нормы клетки Ито секретируют IL10, который понижает уровень активности клеток Купфера.
Pit-клетки (ямочные NK) были обнаружены в синусоидах и в терминальных ветвях воротной вены, они почти всегда находятся в контакте с эндотелиальной выстилкой. Форма клеток варьирует в широких пределах. Обладают противоопухолевым действием, которое может быть усилено секрецией гамма интерферона, эндокринной функцией и за счет модификаторов биологической реакции [33]. Гранулярные лимфоциты (киллеры) периферической крови в печени через две недели под контролем клеток Купфера трансформируются в NK. Действие ямочных клеток проявляется спонтанно без предварительной активации со стороны других клеток или биологически активных веществ [41].
Таким образом, стромальные клетки в своем взаимодействии связаны как структурно, так и функционально. Кооперативные связи стромальных клеток, определяющих внутрипеченочный гомеостаз, подчинены ‘обслуживанию” гепатоцитов, осуществляющего основные специализированные функции печени.
Гепатоциты - высокодифференцированные клетки, основная масса которых находится в G0-фазе клеточного цикла, которые составляют до 80% объема печени и 60% от общего числа печеночных клеток [39]. У птиц гепатоциты имеют небольшие размеры.
Каждый гепатоцит имеет 3 полюса – апикальный, базальный и латеральный. Более узкий апикальный полюс направлен в сторону желчного капилляра; базальный полюс обращен к кровеносному сосуду; латеральный полюс осуществляет контактные взаимодействия между гепатоцитами. [10].
Большая часть объема гепатоцитов составляет цитоплазма, в которой 22% занимают митохондрии, ЭПР - 16%, ядро - 6% [22]. Цитоплазма гепатоцитов имеет ячеистую структуру, в которой содержится РНК, липиды, ферменты гликолиза, метаболизма аминокислот, включения гликогена, билирубина, микроэлементы, Белковые включения, а также витамины [39]. Расположение гликогена и клеточных включений подчеркивает полярную дифференцировку клетки – включения гликогена занимают базальную часть клетки; клеточные включения – у апикальной поверхности клетки.
Митохондрии - округлые, овальные удлиненные. В них происходит клеточное дыхание, образуется АТФ и содержится 95% клеточных ферментов. В одном гепатоците содержится в среднем 1500-2500 митохондрий, причем через каждые 8-12 дней митохондрия заменяется новой.
Лизосомы имеют диаметр 0,3-1 мкм. Обеспечивают внутриклеточный гомеостаз. Пероксисомы проявляют каталазную активность. Цитоплазматические микротрубочки имеют диаметр 15-20 нм. Основная их функция связана с участием во внуриклеточном транспорте.
ЭПР выполняет в гепатоцитах две основные функции: в нем реализуется последнее звено синтеза глюкозы (с помощью фермента глюкозо-6-фосфатазы) и осуществляются реакции биотрансформации веществ [32].
Ядра гепатоцитов содержат одно или несколько ядрышек. Размер ядер варьируют по величине и форме, чаще они имеют правильную округлую форму, но нередко встречаются эллипсовидные. Почти 88% гепатоцитов одноядерные, 9% - двуядерные с диплоидными ядрами, а тетраплоидные составляют около 3% [31]. В ходе регенерации большинство гепатоцитов проходят через один или два митотических цикла. По мнению С. Steer, переход из фазы G0 клеточного цикла в фазу G1 происходит одновременно во всех печеночных клетках, а наблюдаемое запаздывание митозов непаренхиматозных клеток связано с их задержкой в фазе G1.
Помимо органелл в цитоплазме содержится различные включения - параплазматические образования. В одних случаях они являются проявлением функции накопления (гликоген, липиды, пигменты), в других - результат секреторной деятельности гепатоцитов (желчь). Гликоген играет важную роль в гормональном регулировании метаболизма гепатоцитов.