miniatuur|Microscopische opname van een stukje lever. De meest voorkomende roze stipjes zijn hepatocyten. Rechtsboven een driehoekje van Kiernan. thumb|upright=1.5|Elementaire eenheid van de acinus: leverarteriolen (in rood), leverpoortader (in blauw), streng hepatocyten, galkanaal (in groen), centrale ader. thumb|upright=1.5|Schematische weergave van de leverhistologie in homeostase en bij leverontsteking. De micro-omgeving van de lever ondergaat drastische veranderingen bij leverontsteking, die worden aangestuurd door complexe cellulaire communicatiepaden, waaronder de afgifte van door schade en stress geïnduceerde ontstekingscytokines of moleculaire patronen door epitheel-, stroma- en mesenchymcellen van de lever. Deze afbeelding toont een schematische weergave van de cellulaire organisatie langs de porto-centrale as tijdens homeostase en bij leververvetting (steatotic hepatocyte: vervette hypatocyt), als voorbeeld van drastische veranderingen in het cellandschap van de lever bij weefselontsteking. De hepatocyt is het kenmerkende celtype van de lever. Deze cellen vormen het grootste deel van het leverweefsel en hebben een groot aantal metabole functies.
Zoals alle epitheelcellen heeft een hepatocyt een gepolariseerde structuur en functie. Ze hebben een basolateraal (aan de basis en aan de zijkant liggend) en een apicaal (aan een kanaal grenzend) membraan, maar geen basaal membraan.
De voorlopers van de hepatocyten, de hepatoblasten, worden in het embryonale stadium gevormd uit het door het endoderm gevormde mesenchym. Etymologie Het woord hepatocyt is een vrije samenstelling van twee Griekse woorden: het eerste is ἡπαρ (hèpar, tweede naamval hèpatos) en betekent lever, het tweede is κυτός (kutos), een woord dat duidt op een holte, iets omvattends, in dit geval een cel.
Leververvetting Bij leververvetting vindt intracytoplasmatische accumulatie van triglyceriden plaats. In het begin vertonen de hepatocyten kleine vetvacuolen (liposomen) rond de kern (microvesiculaire vetverandering). In dit stadium zijn de levercellen gevuld met meerdere vetdruppels die de centraal gelegen kern niet verdringen. In de laatste stadia neemt de grootte van de vacuolen toe, waardoor de kern naar de periferie van de cel wordt geduwd en een karakteristieke zegelringvorm krijgt (macrovesiculaire vetverandering). Deze vacuolen zijn goed afgebakend en optisch "leeg" omdat vetten oplossen tijdens de weefselbewerking. Grote vacuolen kunnen samensmelten en vetcysten vormen, wat onomkeerbare laesies zijn. thumb|upright=1.5|Hepatocyten met kleine en grote vetvacuolen Functies Hepatocyten zijn betrokken bij veel stofwisselingsprocessen en hebben de volgende belangrijke functies: Ontgifting door middel van talrijke chemische omzettingsreacties (ureumcyclus, klasse I en klasse II transformatiereacties) Synthese van vetzuren Synthese van galzuren Biosynthese van eiwitten, zoals albumine, lipoproteïnen, stollingsfactoren, cholinesterases Omzetting van koolhydraten naar vetten (lipogenese) Afbraak van hemoglobine en de exocriene secretie van gal Productie en secretie van vitellogenine, dat de dooier van eicellen vormt (amfibieën, sauropsiden), onder invloed van oestrogenen
Ontgifting Hepatocyten bevatten een overvloed aan endoplasmatisch reticulum. Hepatocyten hebben het vermogen om exogene stoffen zoals geneesmiddelen, insecticiden en endogene stoffen zoals steroïden te metaboliseren, ontgiften en inactiveren. De afvoer van het veneuze bloed uit de darmen naar de lever vereist een efficiënte ontgifting van diverse geabsorbeerde stoffen om de homeostase te handhaven en het lichaam te beschermen tegen ingenomen toxines. Een van de ontgiftende functies van hepatocyten is het omzetten van ammoniak in ureum voor uitscheiding.
Biosynthese van eiwitten Een hepatocyt produceert serumalbumine, fibrinogeen, cholinesterases en de protrombinegroep van stollingsfactoren (met uitzondering van factor 3 en 4) produceert. Het is de belangrijkste plaats voor de synthese van lipoproteïnen, ceruloplasmine, transferrine, complement en glycoproteïnen. Hepatocyten produceren hun eigen structurele eiwitten en intracellulaire enzymen. De synthese van eiwitten vindt plaats door het ruw endoplasmatisch reticulum (RER), en zowel het ruw als het glad endoplasmatisch reticulum (SER) zijn betrokken bij de secretie van de gevormde eiwitten. Het endoplasmatisch reticulum (ER) is betrokken bij de conjugatie van eiwitten met lipide- en koolhydraatcomponenten die door de hepatocyten worden gesynthetiseerd of daarin worden gemodificeerd. Eiwitten die door hepatocyten worden geproduceerd en als hormonen functioneren, worden hepatokines genoemd.
Koolhydraatmetabolisme
De lever vormt vetzuren uit koolhydraten en synthetiseert triglyceriden uit vetzuren en glycerol. Hepatocyten synthetiseren ook apoproteïnen waarmee ze vervolgens lipoproteïnen (VLDL, HDL) samenstellen en exporteren. De lever is ook de belangrijkste plaats in het lichaam voor gluconeogenese, de vorming van koolhydraten uit voorlopers zoals alanine, glycerol en oxaalazijnzuur.
Lipidenmetabolisme De lever ontvangt veel lipiden uit de systemische circulatie en metaboliseert chylomicronresten. Hij synthetiseert ook cholesterol uit acetaat en verder galzuren. De lever is de enige plaats waar galzuren worden gevormd.
Veroudering Naarmate levercellen van zoogdieren ouder worden, neemt de prevalentie van DNA-schade toe. Een literatuuronderzoek toonde aan dat DNA-schade (enkelstrengsbreuken, geoxideerde basen en 7-methylguanine) in levercellen van muizen toeneemt met de leeftijd. Ook in de lever van ratten nemen enkel- en dubbelstrengs DNA-breuken, geoxideerde basen en gemethyleerde basen toe met de leeftijd; en in de lever van konijnen nemen crosslinked basen toe met de leeftijd. Levercellen zijn afhankelijk van DNA-herstelmechanismen die specifiek het getranscripteerde deel van het genoom beschermen om de functionaliteit en het behoud van cellen op latere leeftijd te bevorderen.
Structuur Een hepatocyt is kubusvormig met zijden van 20-30 μm. Het typische volume van een hepatocyt is 3,4 × 10⁻⁹ cm³.
Microanatomie thumb|upright=0.6|Hepatocyt A) Cytoplasma in grijs. Kern in blauw. C) Mitochondriën in groen. Elektronenmicroscoop. thumb|left|Leversinusoid van een rat met gefenestreerde endotheelcellen. De diameter van de vensters is ongeveer 100 nanometer (nm), en die van de sinusoïden ongeveer 5 micrometer (µm). Scanning-elektronenmicroscoopopname door Robin Fraser, Universiteit van Otago. Hepatocyten vertonen een eosinofiel cytoplasma, wat wijst op de aanwezigheid van talrijke mitochondriën, en basofiele stippeling als gevolg van grote hoeveelheden ruw endoplasmatisch reticulum en vrije ribosomen. Ze hebben een goed ontwikkeld golgicomplex. Bruine lipofuscinekorrels worden ook waargenomen (met toenemende leeftijd), samen met onregelmatige, niet-gekleurde gebieden in het cytoplasma; deze komen overeen met cytoplasmatisch glycogeen en lipidenvoorraden die tijdens de histologische preparatie zijn verwijderd. De gemiddelde levensduur van een hepatocyt is 5 maanden; ze kunnen regenereren.
De kernen van hepatocyten zijn rond met verspreid chromatine en prominente nucleoli. Anisokaryose (of variatie in de grootte van de kernen) komt veel voor en weerspiegelt vaak tetraploïdie en andere vormen van polyploïdie, een normaal kenmerk van 30-40% van de hepatocyten in de lever van een volwassen mens. Tweekernige cellen komen ook veel voor.
Hepatocyten zijn georganiseerd in strengen die gescheiden worden door vaatkanalen (leversinusoïden), een structuur die wordt ondersteund door een reticulinenetwerk (collageen type III). De hepatocytenstrengen zijn één cel dik bij zoogdieren en twee cellen dik bij kippen. Sinusoïden vertonen een discontinue, gefenestreerde endotheelbekleding. De endotheelcellen hebben geen basaal membraan en worden van de hepatocyten gescheiden door de ruimte van Disse, een spleetvormige ruimte, die lymfe afvoert naar de aders van de lymfevaten.
Kupffercellen zitten verspreid tussen de endotheelcellen; ze maken deel uit van het reticulo-endotheliale systeem en fagocyteren afgestorven rode bloedcellen. Stellaatcellen slaan vitamine A op en produceren extracellulaire matrix en collageen; ze zitten ook verspreid tussen endotheelcellen, maar zijn moeilijk te zien met een lichtmicroscoop.
Gebruik in onderzoek Primaire hepatocyten worden veelvuldig gebruikt in celbiologisch en biofarmaceutisch onderzoek. In vitro modelsystemen gebaseerd op hepatocyten zijn van grote waarde gebleken voor een beter begrip van de rol van hepatocyten in (patho)fysiologische processen van de lever. Daarnaast maakt de farmaceutische industrie veelvuldig gebruik van hepatocyten in suspensie of kweek om mechanismen van geneesmiddelenmetabolisme te onderzoeken en zelfs het in vivo geneesmiddelenmetabolisme te voorspellen. Voor deze doeleinden worden hepatocyten meestal geïsoleerd uit de gehele lever of het leverweefsel van dieren of mensen door middel van collagenase-vertering, een proces in twee stappen. In de eerste stap wordt de lever in een isotonische oplossing geplaatst, waarin calcium wordt verwijderd om de tight junctions tussen cellen te verbreken met behulp van een calciumchelerend middel. Vervolgens wordt een oplossing met collagenase toegevoegd om de hepatocyten van het leverstroma te scheiden. Dit proces creëert een suspensie van hepatocyten, die in multititerplaten kan worden uitgezaaid en gedurende vele dagen of zelfs weken kan worden gekweekt. Voor optimale resultaten moeten kweekplaten eerst worden gecoat met een extracellulaire matrix (bijv. collageen, Matrigel) om de hechting van hepatocyten te bevorderen (doorgaans binnen 1-3 uur na het zaaien) en het behoud van het hepatische fenotype. Daarnaast wordt vaak een extra laag extracellulaire matrix aangebracht om een sandwichcultuur van hepatocyten te creëren. De toepassing van een sandwichconfiguratie ondersteunt het langdurig in stand houden van hepatocyten in celkweek. Erratum in: FASEB J 1989 May;3(7):1873. Vers geïsoleerde hepatocyten die niet direct worden gebruikt, kunnen worden ingevroren en opgeslagen. Ze prolifereren niet in kweek. Hepatocyten zijn zeer gevoelig voor beschadiging tijdens de cycli van cryopreservatie, inclusief invriezen en ontdooien. Zelfs na toevoeging van klassieke cryoprotectanten treedt er nog steeds schade op tijdens het invriezen. Recente protocollen voor cryopreservatie en reanimatie ondersteunen echter de toepassing van ingevroren hepatocyten voor de meeste biofarmaceutische toepassingen.
Categorie:Cel Categorie:Hepatologie