胆汁的生成

肝脏及胆管持续地生成胆汁,根据对胆瘘患者的观察,每日的生理分泌量约800～1000ml,即每小时的生成量为30～40ml。

胆管胆汁按其来源包括肝细胞性胆汁及胆管性胆汁;就其形成机制又可分为胆汁酸依存性与非胆汁酸依存性两部分。胆汁酸依存性胆汁是指由于肝细胞主动分泌胆汁酸,导致水分被动转运而生成的胆汁;非胆汁酸依存性胆汁的生成则不取决于胆汁酸,大部分与电解质,尤其是钠离子通过c-AMP而转运有关。两种胆汁的组成比例存在着种属差异,在大白鼠,其比例约为1∶1;非胆汁酸依存性胆汁在兔与地鼠分别为60%及75%;而在人的T管胆汁中则约占1/3;狗则更少。

胆管胆汁是指由毛细胆管分泌的胆汁,它是一种由水和NaCl及Na HCO3等电解质为主要成分的胆汁,约占总胆汁量的1/4,属于非胆汁酸依存性胆汁,受促胰液素及其他胃肠道激素的调节,当食物尤其是高脂质及高蛋白质饮食进入十二指肠后,通过上述激素的作用,使毛细胆管内出现HCO－3的主动转移而引起胆管胆汁的显著增加。这种利胆效应,除了电解质含量形成的渗透压梯度,可能还与含水量较高的毛细胆管胆汁对肝细胞性胆汁的稀释,使其中的微胶团(Micro-Micelle)的质粒变小,或使结聚的胆汁酸转变为单体而产生的渗透压作用有关。另一方面,若肝细胞分泌入毛细胆管内的胆汁,所含的胆汁酸量很低时,毛细胆管可以通过其对水分的吸收,使之含量提高。这种吸收甚至可达容量的1/2,显示毛细胆管对肝胆汁具有修饰作用。

由于有关胆汁生成的研究,主要集中在肝细胞性胆汁,以下就此加以概述。肝脏是由大量肝细胞组成的合体,每个肝细胞犹似一个具有多种功能的分泌单位。肝窦内血液中的溶质和水分,可以由两种路径形成胆汁,一是经肝细胞基侧膜(或称窦侧膜或血窦面)进入肝细胞后通过细胞器的处理,经顶侧膜进入毛细胆管;另一条路径是通过两个肝细胞之间的间隙,即所谓的细胞旁路进入毛细胆管(图2-6)。

(一)经肝细胞生成的胆汁

1.溶质运送到肝细胞　这一环节包括肝窦内血液的运行及通过肝窦内皮细胞对肝细胞膜的浸浴。

(1)血运:肝脏接受肝动脉与门静脉的双重血液供应。来自肝动脉的血液,进入肝脏的微循环后,胆管系统首先得到灌注,因此当动脉供血障碍时,先导致胆管系统受损。作为肝实质基本单位的肝腺泡,其血液供应主要来自门静脉。两股血液汇合后,经肝束端静脉(中央静脉)离开腺泡。位于小叶外即腺泡中央的肝细胞(RappaportⅠ区)首先受到血流灌注,而靠近中央静脉(Ⅲ区)即腺泡外周的肝细胞则最后受到灌注,介于其间的肝细胞为Ⅱ区。当肝脏的血液供应减少时,由于肝窦内的血流量减少及灌注压降低,可以引起胆汁分泌减少,而这种变化又因肝细胞的分布而异。用放射自显影及特殊染色法的研究显示,位于Ⅰ区的肝细胞摄取的溶质要比Ⅲ区的多,存在着小叶梯度。有人认为不同区带的肝细胞膜的受体并无差异,而是由于血液内的溶质浓度,随着血液流动而渐次降低所致。也有人指出,Ⅰ区肝窦的表面积与体积关系要比Ⅲ区大,与溶质接触面广,因此,该区肝细胞对溶质的摄取多,形成的胆汁也多。扫描电镜观察到靠近汇管区的毛细胆管口径要比中央静脉区的宽,表明不同区肝细胞在胆汁生成中的结构差别。在胆汁酸的摄取,转运及其依存性胆汁的分泌上也存在着这种小叶梯度。实验证明,胆汁酸被肝细胞摄取的速度与其在肝窦和门静脉血液内的浓度成正比。当肝窦内溶质浓度不高时,越靠近I区中央的肝细胞对溶质摄取的比例越高,向毛细胆管内排出的溶质也较Ⅲ区多。而当溶质浓度增加时,则周围肝细胞也可得到充分的摄取与分泌。值得指出的是,肝细胞合体内各处的阻力并不均一,动脉血也可偶尔或间歇地直接进入Ⅱ区及Ⅲ区,因此,这些区带的血运及胆汁生成情况,实际上处于一种能动状态,并非一成不变的。有实验表明:当用40μmol的牛黄胆酸给大鼠肝脏灌流1h后,其胆流量可增加40%,此时,Ⅲ区的毛细胆管口径和胆流量均可与Ⅰ区者相近。另外还有实验指出,若用丙烯醇选择性地破坏Ⅲ区的肝细胞,Ⅰ区的肝细胞仍保持着胆汁酸的转运与相应的胆流量;若用溴化苯选择性地破坏Ⅰ区肝细胞,则Ⅲ区的肝细胞虽仍保持着对胆汁酸的清除力,但胆汁流量减少。从而提示Ⅰ区肝细胞产生的主要是胆汁酸依存性胆汁,而Ⅲ区的主要为非胆汁酸依存性胆汁。有人认为,这种差异的生理学意义,可能是Ⅲ区生成的胆汁,可以对来自Ⅰ区含有高浓度溶质的胆汁起稀释与调整作用,通过二者的协调补充,从而得以维持合适的胆汁流量。

图2-6　肝细胞性胆汁形成的路径(BA:胆汁酸)

(2)肝窦内皮:其细胞膜有很大的空隙,血液内的许多溶质可以经由这些细胞孔,很容易地通过细胞膜,加上内皮细胞表面有许多微绒毛突入管腔,更增加了转运的面积。功能的研究指出,当肝静脉压稍有升高时,就可产生淋巴液,其组成似血浆,此时血浆成分能更自由地通过狄氏腔。上述二者可喻之为胆汁生成的前奏。

2.肝细胞在胆汁生成中的作用　肝细胞自肝窦的血液内摄取的各种物质,通过载体系统进入细胞内,经处理后又以胆汁的成分,分泌排入毛细胆管,有不少溶质曾被用来研究胆汁分泌的情况,其中介绍较多的有胆汁酸、胆红素、靛氰绿(ICG)、磺溴酞钠(BSP)以及一些临床诊断用的阴离子物质。每种溶质均有其最大的摄取速度(Vmax)及饱和度。在某些有机阴离子之间,存在着与肝细胞膜载体竞争性结合的情况,例如在牛黄胆酸与BSP之间存在着竞争性抑制,但胆汁酸并不干扰肝细胞对ICG的摄取;又如去氧胆酸与胆红素之间也存在着竞争性抑制关系,而ICG和胆红素对肝细胞摄取胆汁酸则并无影响。这些事例表明肝细胞膜对上述胆汁成分的摄取可能存在着比较复杂而不像是单一的运载系统。有些研究还指出,结合型的溶质与肝细胞膜载体系统的亲和力较大,容易经膜转运。这种情况与出现在细胞内的浓度相一致,同样也可体现肝脏对该溶质的分泌方面。结合型的BSP和胆汁酸在血浆里的清除率及呈现在胆汁中的含量,均反映了上述特性。

(1)肝窦侧细胞膜(窦侧膜)对胆汁成分的摄取。窦侧膜是能进行两面物质交换的膜结构,约占整个细胞膜的37%。由肝细胞制造的白蛋白、脂蛋白和一些凝血因子由此进入肝窦;在血浆中与白蛋白结合较紧的胆红素、BSP及结合较松的胆汁酸则经膜进入肝细胞。膜上具有许多不规则的微绒毛,增加了交换面积,而上述肝窦内皮细胞的孔隙则为血浆蛋白的直接通过提供了孔道。窦侧膜主要由蛋白质及脂质组成,后者包括糖脂、磷脂及主要为胆固醇的中性脂肪。磷脂的亲水头端由膜的外面伸入血窦,其疏水尾端则朝向膜的内面,磷脂分子之间有一定的孔隙,它们为细胞两侧的物质交换提供了结构基础。

(2)胆汁成分在肝细胞内的转运,有关这方面的认识还不太清楚,大概涉及连接蛋白及细胞器等2个部分。

3.毛细胆管对胆汁成分的分泌　毛细胆管是由相邻的2个肝细胞的顶侧膜所组成的一个腔隙,约占细胞膜的13%,就成年人而言,其总面积约达10m2,比肾脏的毛细血管襻的滤过面积大6倍以上。毛细胆管表面有许多指状突起伸入管腔,称为微绒毛,是胆汁成分进入毛细胆管腔的交换面,毛细胆管两端由连接复合体缄封,在正常情况下,限制了一些大分子物质在毛细胆管与血窦之间的流通,构成了所谓的血胆屏障,存在于毛细胆管周围的微丝,围绕毛细胆管组成一层网,有些还伸入微绒毛中,作为细胞的骨架,维持毛细胆管的构型,由于微丝的节律性舒缩,对胆汁的分泌、排出,可能具有驱动作用。

综上而言,溶质进入肝形成胆汁是一个多步骤过程,涉及摄取、转运、细胞内传运和改造以及毛细胆管分泌等,可以在结合、合成、分泌、排出等各个环节上受影响。摄取与分泌均是有载体介导的饱和过程,而分泌又是一个浓缩过程,溶质在细胞内的传进,有连接蛋白及微管、微丝、滑面内质网及高尔基复合体等各种细胞器的参与,而各种溶质之间的相互影响,也是关系到溶质进入胆汁的重要因素。

(二)经肝细胞旁路生成的胆汁

近年来,通过电镜观察及运用同位素进行的动力学研究证实肝细胞旁路是胆汁生成的另一条重要路径。这一通路介于毛细胆管与肝窦之间,约占肝细胞膜总面积的1/10,其间由复合连结将之分开,即上文所述的血胆屏障。实验证明除非由于过高的静水压破坏这种结构,否则向胆道或门静脉内注射一些大分子物质,不会在毛细胆管和肝窦之间直接沟通。这一屏障也具有一定的通透性,可以通过渗透性梯度而使水、电解质由此进行弥散交换。一些研究指出,蔗糖、葡萄糖等物质在肝细胞内的转运很慢,但在静脉注射或摄食后可以很快地出现于胆汁中并且取得平衡,从而提示肝细胞旁路可能是这类物质进入胆汁的主要途径。又如用一系列同位素标记物作为大鼠离体肝脏灌流,分析它们在胆汁中的出现情况,结果发现:几种阳离子的血胆屏障程度依次为锂＞钠＞钾;阴离子为硝酸根＞氯离子＞醋酸＞硫酸。由此表明上述离子虽均可通过复合连结,但其被屏障的程度又因不同的离子而异。实验还发现,动物在接受胆酸后,可以引起肝细胞复合连结处的通透性发生改变;在遭受利胆刺激后,在复合连结附近的肝细胞膜可见小泡样内陷;另外当用蕈毒生物碱(phalioidin)影响肝细胞膜的微丝时,则可使复合连结的通透性明显增强,而影响胆汁生成。

至于肝细胞旁路胆汁生成的机制,迄今所知尚少。目前认为由肝细胞向毛细胆管分泌的胆汁,无论其和胆汁酸依存与否,都含有较多的阴离子,由于渗透压及电化学梯度,使Na＋等阳离子及水分子相继通过复合连结弥散入毛细胆管以保持渗透压平衡及电荷的中和反应,从而构成胆汁成分。有关细胞旁路胆汁生成的许多基本问题还缺乏切实的认识,有待继续深入探讨。