Formación de bilis

El hígado secreta aproximadamente 500–600 ml de bilis por día. La bilis es isoosmótica al plasma y consiste principalmente en agua, electrolitos, sales biliares, fosfolípidos (principalmente lecitina), colesterol, bilirrubina y otros componentes endógenos o exógenos tales como proteínas que regulan la función gastrointestinal, fármacos o sus metabolitos. La bilirrubina es un producto de degradación de los componentes del hemo durante la descomposición de la hemoglobina. La formación de sales biliares, también conocidas como ácidos biliares, causa la secreción de otros constituyentes biliares, particularmente sodio y agua. Las funciones de las sales biliares incluyen la excreción de sustancias potencialmente tóxicas (p. ej., bilirrubina, metabolitos de fármacos), la solubilización de grasas y vitaminas liposolubles en el intestino para facilitar su absorción y la activación de la limpieza osmótica del intestino.

La síntesis y secreción de bilis requieren mecanismos de transporte activo, así como procesos como la endocitosis y la difusión pasiva. La bilis se forma en los canalículos entre hepatocitos adyacentes. La secreción de ácidos biliares en los canalículos es el paso limitante en la velocidad de formación de la bilis. La secreción y la absorción también ocurren en los conductos biliares.

En el hígado, la bilis del sistema colector intrahepático ingresa al conducto hepático proximal o común. Aproximadamente el 50 % de la bilis secretada fuera de las comidas desde el conducto hepático común ingresa a la vesícula biliar a través del conducto cístico; el 50 % restante va directamente al conducto biliar común, formado por la confluencia de los conductos hepático común y cístico. Fuera de las comidas, una pequeña porción de la bilis proviene directamente del hígado. La vesícula biliar absorbe hasta el 90 % del agua de la bilis, concentrándola y almacenándola.

La bilis fluye desde la vesícula biliar hacia el conducto biliar común. Este se une al conducto pancreático para formar la ampolla de Vater, que desemboca en el duodeno. Antes de unirse al conducto pancreático, el diámetro del conducto biliar común se estrecha a <0,6 cm. El esfínter de Oddi rodea tanto el conducto biliar común como el pancreático; además, cada conducto tiene su propio esfínter. Normalmente, la bilis no fluye retrógradamente hacia el conducto pancreático. Estos esfínteres son muy sensibles a la colecistoquinina y a otras hormonas intestinales (p. ej., el péptido activador de la gastrina) y a los cambios en el tono colinérgico (p. ej., debidos a agentes anticolinérgicos).

Durante una comida estándar, la vesícula biliar comienza a contraerse y los esfínteres de los conductos biliares se relajan bajo la influencia de las hormonas intestinales secretadas y la estimulación colinérgica, lo que promueve el movimiento de aproximadamente el 75% del contenido vesicular hacia el duodeno. Por el contrario, durante el ayuno, el tono esfinteriano aumenta, lo que promueve el llenado de la vesícula biliar. Las sales biliares se absorben deficientemente por difusión pasiva en el intestino delgado proximal; la mayoría de los ácidos biliares alcanzan el íleon distal, donde el 90% se absorbe activamente en el lecho venoso portal. Una vez de vuelta en el hígado, los ácidos biliares se extraen eficazmente y se modifican rápidamente (por ejemplo, los ácidos libres se unen) y se secretan de nuevo a la bilis. Las sales biliares circulan por el circuito enterohepático de 10 a 12 veces al día.

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Anatomía de los conductos biliares

Los hepatocitos secretan sales biliares, bilirrubina conjugada, colesterol, fosfolípidos, proteínas, electrolitos y agua en los canalículos biliares. El aparato de secreción biliar incluye proteínas de transporte de la membrana canalicular, orgánulos intracelulares y estructurascitoesqueléticas. Las uniones estrechas entre los hepatocitos separan la luz de los canalículos del sistema circulatorio hepático.

La membrana canalicular contiene proteínas transportadoras de ácidos biliares, bilirrubina, cationes y aniones. Las microvellosidades aumentan su superficie. Los orgánulos están representados por el aparato de Golgi y los lisosomas. Las vesículas se utilizan para transportar proteínas (por ejemplo, IgA) desde la membrana sinusoidal hasta la canalicular, y para transportar proteínas transportadoras sintetizadas en la célula para colesterol, fosfolípidos y, posiblemente, ácidos biliares desde los microsomas hasta la membrana canalicular.

El citoplasma del hepatocito alrededor de los túbulos contiene estructuras citoesqueléticas: microtúbulos, microfilamentos y filamentos intermedios.

Los microtúbulos se forman por polimerización de la tubulina y forman una red dentro de la célula, especialmente cerca de la membrana basolateral y el aparato de Golgi. Participan en el transporte vesicular mediado por receptores, la secreción de lípidos y, en ciertas condiciones, de ácidos biliares. La colchicina inhibe la formación de microtúbulos.

La construcción de microfilamentos implica la interacción de actinas polimerizadas (F) y libres (G). Los microfilamentos, concentrados alrededor de la membrana canalicular, determinan la contractilidad y la motilidad de los canales. La faloidina, que potencia la polimerización de la actina, y la citocalasina B, que la debilita, inhiben la motilidad de los canales y causan colestasis.

Los filamentos intermedios están compuestos de citoqueratina y forman una red entre las membranas plasmáticas, el núcleo, los orgánulos intracelulares y otras estructuras del citoesqueleto. La rotura de los filamentos intermedios provoca la interrupción de los procesos de transporte intracelular y la obliteración del lumen de los túbulos.

El agua y los electrolitos afectan la composición de la secreción tubular al penetrar a través de las uniones estrechas entre los hepatocitos debido al gradiente osmótico entre el lumen de los túbulos y los espacios de Disse (flujo paracelular). La integridad de las uniones estrechas depende de la presencia de la proteína ZO-1, con un peso molecular de 225 kDa, en la superficie interna de la membrana plasmática. La ruptura de las uniones estrechas se acompaña de la entrada de moléculas disueltas de mayor tamaño en los túbulos, lo que provoca la pérdida del gradiente osmótico y el desarrollo de colestasis. Puede observarse regurgitación de la bilis tubular hacia los sinusoides.

Los canalículos biliares desembocan en conductos, a veces llamados colangiolos o canales de Hering. Los conductos se localizan principalmente en las zonas porta y desembocan en los conductos biliares interlobulillares, que son los primeros conductos biliares en estar acompañados por ramas de la arteria hepática y la vena porta, y se encuentran en las tríadas portales. Los conductos interlobulillares se fusionan para formar conductos septales hasta que se forman dos conductos hepáticos principales, que emergen de los lóbulos derecho e izquierdo en la región del hilio hepático.

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Secreción de bilis

La formación de bilis se produce mediante diversos procesos de transporte dependientes de la energía. Su secreción es relativamente independiente de la presión de perfusión. El flujo total de bilis en humanos es de aproximadamente 600 ml/día. Los hepatocitos secretan dos fracciones de bilis: la dependiente de los ácidos biliares (225 ml/día) y la independiente de ellos (225 ml/día). Los 150 ml/día restantes son secretados por las células de los conductos biliares.

La secreción de sales biliares es el factor más importante en la formación de la bilis (la fracción dependiente de los ácidos biliares). El agua sigue a las sales biliares osmóticamente activas. Los cambios en la actividad osmótica pueden regular la entrada de agua en la bilis. Existe una clara correlación entre la secreción de sales biliares y el flujo biliar.

La existencia de una fracción biliar independiente de los ácidos biliares se demuestra por la posibilidad de producir bilis sin sales biliares. Por lo tanto, es posible que el flujo biliar continúe a pesar de la ausencia de excreción de sales biliares; la secreción de agua se debe a otros solutos osmóticamente activos, como el glutatión y los bicarbonatos.

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Mecanismos celulares de la secreción biliar

El hepatocito es una célula epitelial secretora polar con membranas basolaterales (sinusoidales y laterales) y apicales (tubulares).

La formación de bilis implica la captación de ácidos biliares y otros iones orgánicos e inorgánicos, y su transporte a través de la membrana basolateral (sinusoidal), el citoplasma y la membrana canalicular. Este proceso se acompaña de la filtración osmótica del agua contenida en el hepatocito y el espacio paracelular. La identificación y caracterización de las proteínas de transporte de las membranas sinusoidal y canalicular son complejas. El estudio del aparato secretor de los canalículos es particularmente complejo, pero actualmente se ha desarrollado un método para obtener hepatocitos dobles en un cultivo de corta duración, cuya fiabilidad ha sido demostrada en numerosos estudios. La clonación de proteínas de transporte permite caracterizar la función de cada una de ellas por separado.

El proceso de formación de bilis depende de la presencia de ciertas proteínas transportadoras en las membranas basolateral y canalicular. La fuerza impulsora de la secreción es la Na ⁺, K ⁺ - ATPasa de la membrana basolateral, que proporciona un gradiente químico y una diferencia de potencial entre el hepatocito y el espacio circundante. La Na ⁺, K ⁺ - ATPasa intercambia tres iones de sodio intracelulares por dos iones de potasio extracelulares, manteniendo un gradiente de concentración de sodio (alto afuera, bajo adentro) y potasio (bajo afuera, alto adentro). Como resultado, el contenido celular tiene una carga negativa (–35 mV) en comparación con el espacio extracelular, lo que facilita la captación de iones con carga positiva y la excreción de iones con carga negativa. La Na ⁺, K ⁺ -ATPasa no se encuentra en la membrana canalicular. La fluidez de la membrana puede afectar la actividad enzimática.

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Captura en la superficie de la membrana sinusoidal

La membrana basolateral (sinusoidal) cuenta con múltiples sistemas de transporte para la captación de aniones orgánicos, cuyas especificidades de sustrato se solapan. Las proteínas transportadoras se han caracterizado previamente a partir de estudios en células animales. La clonación reciente de proteínas transportadoras humanas ha proporcionado una mejor comprensión de su función. La proteína transportadora de aniones orgánicos (OATP) es independiente del sodio y transporta diversas moléculas, como ácidos biliares, bromsulfaleína y, probablemente, bilirrubina. Se cree que otros transportadores también transportan bilirrubina al hepatocito. Los ácidos biliares conjugados con taurina (o glicina) son transportados por la proteína cotransportadora de sodio/ácidos biliares (NTCP).

^{La proteína que intercambia Na+} /H ⁺ y regula el pH dentro de la célula participa en la transferencia de iones a través de la membrana basolateral. Esta función también la realiza la proteína cotransportadora de Na ⁺ /HCO₃₃ _.^La captura de sulfatos, ácidos grasos no esterificados y cationes orgánicos también ocurre en la superficie de la membrana basolateral.

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Transporte intracelular

El transporte de ácidos biliares en el hepatocito se realiza mediante proteínas citosólicas, entre las cuales la 3α-hidroxiesteroide deshidrogenasa desempeña un papel principal. De menor importancia son la glutatión-S-transferasa y las proteínas que unen ácidos grasos. El retículo endoplasmático y el aparato de Golgi participan en el transporte de ácidos biliares. El transporte vesicular aparentemente solo se activa con una afluencia significativa de ácidos biliares a la célula (en concentraciones superiores a las fisiológicas).

El transporte de proteínas en fase fluida y ligandos como la IgA y las lipoproteínas de baja densidad se realiza mediante transcitosis vesicular. El tiempo de transferencia desde la membrana basolateral a la canalicular es de aproximadamente 10 minutos. Este mecanismo es responsable solo de una pequeña parte del flujo biliar total y depende del estado de los microtúbulos.

Secreción tubular

La membrana canalicular es una región especializada de la membrana plasmática del hepatocito que contiene proteínas de transporte (principalmente dependientes de ATP) responsables del transporte de moléculas hacia la bilis contra el gradiente de concentración. La membrana canalicular también contiene enzimas como la fosfatasa alcalina y la GGT. Los glucurónidos y los conjugados de glutatión-S (p. ej., el diglucurónido de bilirrubina) son transportados por el transportador de aniones orgánicos multiespecífico canalicular (cMOAT), y los ácidos biliares son transportados por el transportador de ácidos biliares canalicular (cBAT), cuya función está parcialmente controlada por el potencial intracelular negativo. El flujo biliar, independiente de los ácidos biliares, aparentemente está determinado por el transporte de glutatión y también por la secreción tubular de bicarbonato, posiblemente con la participación de la proteína de intercambio ^Cl₃ / _HCO₃^.

Dos enzimas de la familia de la glicoproteína P desempeñan un papel importante en el transporte de sustancias a través de la membrana canalicular; ambas enzimas dependen del ATP. La proteína de resistencia a múltiples fármacos 1 (MDR1) transporta cationes orgánicos y también elimina fármacos citostáticos de las células cancerosas, lo que provoca su resistencia a la quimioterapia (de ahí el nombre de la proteína). Se desconoce el sustrato endógeno de la MDR1. La MDR3 transporta fosfolípidos y actúa como una flipasa para la fosfatidilcolina. La función de la MDR3 y su importancia para la secreción de fosfolípidos en la bilis se aclararon en experimentos con ratones que carecían de la mdr2-P-glicoproteína (un análogo de la MDR3 humana). En ausencia de fosfolípidos en la bilis, los ácidos biliares causan daño al epitelio biliar, ductulitis y fibrosis periductular.

El agua y los iones inorgánicos (especialmente el sodio) se excretan en los capilares biliares a lo largo de un gradiente osmótico por difusión a través de uniones estrechas semipermeables cargadas negativamente.

La secreción biliar está regulada por numerosas hormonas y segundos mensajeros, como el AMPc y la proteína quinasa C. El aumento de las concentraciones intracelulares de calcio inhibe la secreción biliar. El paso de la bilis a través de los canalículos se produce gracias a los microfilamentos, que proporcionan motilidad y contracciones a los canalículos.

Secreción ductular

Las células epiteliales de los conductos distales producen una secreción rica en bicarbonato que modifica la composición de la bilis canalicular (el llamado flujo ductular). Durante la secreción, se producen AMPc y algunas proteínas de transporte de membrana, como la proteína de intercambio Cl⁻/HCO₃ ^y el regulador de la conductancia transmembrana ^{de la fibrosis}_quística, un canal de membrana para el Cl⁻ ^regulado por AMPc. La secreción ductular es estimulada por la secretina.

Se supone que el ácido ursodesoxicólico es absorbido activamente por las células ductales, intercambiado por bicarbonatos, recirculado en el hígado y posteriormente reexcretado en la bilis ("derivación colehepática"). Esto podría explicar el efecto colerético del ácido ursodesoxicólico, acompañado de una alta secreción biliar de bicarbonatos en la cirrosis experimental.

La presión en los conductos biliares, donde se produce la secreción biliar, es normalmente de 15 a 25 cm H₂O. Un aumento de la presión a 35 cm H₂O provoca la supresión de la secreción biliar y la aparición de ictericia. La secreción de bilirrubina y ácidos biliares puede detenerse por completo, y la bilis se vuelve incolora (bilis blanca) y adquiere un aspecto mucoso.

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