Zelluläre Bestandteile der Leber und ihre anatomischen Beziehungen
Aufbau und Funktion:
- Resorptionsphase: Aufnahme von Nahrungsstoffen, Vitaminen und
Elektrolyten. (Achtung: Lipide gelangen über Ductus thoracicus in den Körper – Chylomikronen!)
- Hungerphase: Aufrechterhaltung eines konstanten inneren Milieus
- Leberläppchen, periportale Felder
- Substrat- und Metabolitengradienten entlang des Blutflusses von der
Pfortader zur Lebervene
Zusammensetzung:
- Hepatozyten
- Kupferzellen – phagozytierende Zellen
- Ito-Zellen – Fettspeicherzellen
- Pit-Zellen – Killerzellen
Funktion der Leberparenchymzellen
Funktionen im Intermediärstoffwechsel
Die Leber ist das zentrale Organ der Glucosehomöostase des Organismus
(Glykogen-Synthese, Glykogenolyse, Gluconeogenese etc.)
Substrate für die Gluconeogenese sind:
- glucogene Aminosäuren
- durch Lipolyse freigesetztes Glycerin
- Lactat aus der Glycolyse
Die Leber ist das zentrale Organ für den Ab-, Um- und Aufbau der
verschiedensten Lipide. Während der Resorptionsphase bildet die Leber Triacylglycerine, Phosphoglyceride und Sphingolipide aus den aufge-nommenen Kohlenhydraten und Lipiden sowie VLDL-Lipoproteine.
In der Postresorptionsphase deckt die Leber ihren Energiebedarf nahezu vollständig durch die Fettsäureoxidation. Zusätzlich bildet sie noch die Ketonkörper Acetat und b-Hydroxybutyrat.
Ausser Fettsäuren werden von der Leber LDL- und v.a. HDL-Lipoproteine und die in ihnen enthaltenen Lipide abgebaut.
Zudem wird der Cholesterinhaushalt des Körpers (Biosynthese und Ausscheidung über Gallenblase) durch die Leber reguliert.
Die Leber ist das zentrale Organ des Aminosäure- und Proteinstoffwechsels. Die Leber hat eine besonders hohe Kapazität zur Biosynthese
der verschiedensten Proteine: Albumin, Angiotensinogen, Antitrypsin, Antithrombin, Caeruloplasmin (Fe-Transportprotein), Gerinnungsfaktoren, IGF-I und IGF-II, Kininogen (Vorstufe der Kinine: z.B.
Bradykinin), Complementsystem, C-reaktives Protein, Fibrinogen, Plasminogen, Transferrin, VLDL, Haptoglobin etc.
Kinine dienen wahrscheinlich schnell einsetzenden und nur sehr kurz dauernden Wirkungen. Dafür sprechen ihre ubiquitäre Präsenz und kurze Halbwertszeit. Sie bewirken die Erweiterung von
Blutgefässen, erhöhen die Kapillarpermeabilität, fördern die Leukozytenmigration und vermitteln Schmerzempfindungen.
Eine weitere wichtige Funktion der Leber besteht in der Akut-Phase-Protein Synthese: Gerinnungsfaktoren, Complementsystem, Proteinaseinhibitoren, Opsonine (C-reaktives Protein) und Transportproteine
etc. Den genannten Proteinen ist gemeinsam, dass ihre Konzentration innerhalb 6-48 Stunden nach dem Auftreten einer lokalen Entzündungsreaktion im Organismus um ein Vielfaches zunimmt. Sinn dieser
Reaktion ist, die Entzündung zu lokalisieren. So erleichtert ein Anstieg der Fibrinogenkonzentration die Thrombusbildung und erschwert so die Ausbreitung eines Infektes. Die Proteinaseinhibitoren
der akuten Phase, z.B. Antitrypsin, vermindern die durch freigesetzte Proteasen ausgelösten Gewebeschädigungen.
Harnstoffzyklus. Frei werdende Aminogruppen werden ebenso wie der
durch die verschiedenen Stoffwechselprozesse entstehende Ammoniak durch Umwandlung in Harnstoff entgiftet und danach über die Nieren ausgeschieden.
Leberparenchymzellen speichern Substrate,
Vitamine und Metalle
In der Leber werden nicht nur Kohlenhydrate in Form von Glykogen und in beschränktem Umfang Lipide als Triacylglycerine gespeichert, sondern auch einige Vitamine und Metalle.
Neben Retinoiden in den Ito-Zellen enthält die Leber beträchtliche Mengen wasserlöslicher Vitamine wie Folsäure und Vitamin B12.
Funktion bei der Biotransformation
- Die Funktion der Biotransformationsreaktionen besteht darin, apolare,
lipophile und damit nicht oder nur langsam ausscheidungsfähige Verbindungen in polare, wasserlösliche Substanzen umzuwandeln, die dann leicht über den Harn oder die Gallenflüssigkeit
ausgeschieden werden können.
- Endobiotika: Steroidhormone, Bilirubin etc.
- Xenobiotika: Pharmaka, Konservierungsmittel, Geschmacksstoffe etc.
Ueblicherweise wird die Biotranformation in drei Phasen eingeteilt:
- reaktive Gruppen werden „angehängt“ (-OH, -NH2, -COOH)
- Konjugierung mit polaren oder stark geladenen Verbindungen
(Glucuronat, Sulfat, Aminosäuren, Azetylierung mit Acetyl-CoA, Methylierung, Bindung an Gluthation etc.)
- Transport der auszuscheidenden Verbindung durch die Plasma-
membran der Hepatozyten und Ausscheidung über Gallenwege oder Blut und Nieren.
- Viele Verbindungen induzieren das Biotransformationssystem
Bei Neugeborenen sind die betreffenden Enzymaktivitäten im allgemeinen
ausserordentlich niedrig. So beruht der bei ihnen gelegentlich zu beobachtende schwere Ikterus auf einer noch ungenügenden Glucuronidierung des durch den physiologischerweise gesteigerten
Erythrozytenabbau entstehenden Bilirubins. Ausserdem reagieren Neugeborene gegen eine Reihe von Arzneimitteln ganz besonders empfindlich.
Leber als exkretorisches Organ
- Bedeutung der Hepatozyten für die Gallebildung
- Gallenflüssigkeit: 600-700 ml / Tag. Etwa 90% des Trockengewichts der
Gallenflüssigkeit besteht aus Gallensäuren, Cholesterin und Phospholipiden.
Gallensäuren sind ein Abbauprodukt des Cholesterinstoffwechsels. Sie
werden von den Hepatozyten abgegeben, gelangen in den Intestinaltrakt und
machen zu einem grossen Anteil einen enterohepatischen Kreislauf durch.
- Der Hepatozyt ist eine hoch polarisierte epitheliale Zelle
- Die Gallensekretion ist eine Folge des osmotischen Drucks in den Gallen-
kapillaren:
- Gallensäure-abhängige Sekretion
- Gallensäure-unabhängiger Mechanismus
Funktion der Nicht-Parenchymzellen der Leber
- Kupferzellen sind für Phagozytose und Abwehr verantwortlich
- Ito-Zellen sind auf die Speicherung von Retinol und auf die Produktion von
extrazellulärer Matrix spezialisiert (Lebercirrose!)
Pathobiochemie
- - Toxische Leberzellschädigungen
- Viele Gifte lösen eine akute Leberzellnekrose aus. Ein typisches Symptom
für Zellnekrosen ist der Austritt zellulärer Bestandteile in die extrazelluläre Flüssigkeit und danach ins Blut: ALAT, ASAT oder Glutamat-DH.
- Langandauernder Alkoholabusus
führt zur chronischen Leberzell-
schädigung: Fettleber, Lebercirrose etc.
- Uebertritt von Gallenfarbstoffen ins Blut – Ikterus
- Gallensteine
- Cholesterinsteine entstehen durch Auskristallisation von Cholesterin und sind
Folge einer übermässigen Cholesterinausscheidung oder einer Störung des Verhältnisses von Cholesterin und seinen Lösungsvermittlern, den Gallensäuren und Phospholipiden.
- Pigmentsteine bestehen überwiegend aus den Calciumsalzen des Bilirubins
sowie Calciumphosphat und –carbonat. Zu ihrer Entstehung tragen eine gesteigerte Ausscheidung von nicht an Glucuronsäure konjugiertem Bilirubin bei.
Zusammenfassung
Die meisten der metabolischen Aktivitäten der Leber (wichtigstes Stoffwechselorgan des Organismus) sind in den Hepatocyten lokalisiert. Sie betreffen vor allem den Kohlenhydratstoffwechsel
innerhalb dessen die Leber das wichtigste Glykogenspeicherorgan des Oreganismus ist. Da sie darüber hinaus über die Fähigkeit zur Gluconeogenese verfügt, spielt sie eine zentrale
Rolle im Rahmen der Glucosehomöostase. Auch im Lipidstoffwechsel ist die Leber von ausschlaggebender Bedeutung. Sie synthetisiert aus Lipiden und Kohlenhydraten Triacylglycerin-reiche Lipoproteine,
die VLDL. Diese werden von der Leber sezerniert und in den extrahepatischen Geweben metabolisiert. Dabei entstehen IDL, die die Vorstufen der LDL bilden. In der postresorptiven und erst recht der
Hungerphase nimmt die Leber aus dem Blut grosse Mengen an Fettsäuren auf, die jedoch nur zum Teil zur Deckung des Energiebedarfes herangezogen werden, zum Teil dagegen in Acetat und b-Hydroxybutyrat
umgewandelt und wieder abgegeben werden.
Eine grosse Zahl von Proteinen des Blutplasmas werden in der Leber synthetisiert und von ihr sezerniert, so dass sie auch im Aminosäure- und Proteinstoffwechsel eine wichtige Rolle spielt.
Neben diesen metabolischen Funktionen ist die Leber ein wichtiges Speicherorgan vor allem für Vitamine und Spurenelemente. Das trifft vor allem für fettlösliche Vitamine sowie für
Folsäure und Vitamin B12 zu.
Eng mit der Funktion der Leber als Ausscheidungsorgan verbunden ist ihre Fähigkeit, im Organismus selbst hergestellte bzw. von aussen aufgenommene Stoffe durch die Biotranformationsreaktionen
soweit zu modifizieren, dass sie an Glucuronsäure, Schwefelsäure oder Aminosäuren gekoppelt und dann über spezifische Transportsysteme in die Galle abgegeben werden können.
Die Galle enthält darüber hinaus die Gallensäuren als Endprodukte des Cholesterinabbaus, die eine essentielle Funktion bei der Verdauung und Resorption von Lipiden im Intestinaltrakt
haben.
Besondere Bedeutung unter den Nicht-Parenchymzellen der Leber haben die Ito-Zellen. Diese sind imstande, spezifisch Vitamin A und Carotinoide zu speichern, sie synthetisieren ausserdem den grössten
Teil der Bestandteile der extrazellulären Matrix der Leber. Chronische Schädigungen der Leber führen wahrscheinlich unter Vermittlung spezifischer Zytokine zu einer Umwandlung der
Ito-Zellen in myoepitheliale Zellen, deren Kapazität zur Synthese von Komponenten der extrazellulären Matrix wesentlich grössen ist. Deswegen sind sie an einer Fibrosierung der Leber
entscheidend beteiligt, was letzten Endes zum Zustand der Lebercirrhose führt. |
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