سیستم صفراوی چیست و چه عملکردی در بدن دارد؟

صفرا توسط کبد تولید و ترشح می‌شود، در کیسه صفرا ذخیره می‌شود و زمانی که کیسه صفرا تحریک شده و منقبض شود، به مجرای روده کوچک می‌ریزد.

این ماده برای هضم و جذب لیپیدها (چربی) در روده کوچک ضروری است. در مقایسه با کربوهیدرات‌ها و پروتئین‌ها، چربی مشکلات خاصی را برای هضم و جذب ایجاد می‌کند زیرا در آب نامحلول است. صفرا که مخلوطی از نمک‌های صفراوی، رنگدانه‌های صفراوی و کلسترول است، این مشکل حل نشدن را حل می‌کند.

در مجرای روده، نمک‌های صفراوی لیپیدها را امولسیون می‌کنند (به ذرات ریزتر تبدیل می‌کنند) تا برای هضم آماده شوند و سپس محصولات حاصل از هضم چربی را در بسته‌هایی به نام میسل حل می‌کنند.

مروری بر اجزا و مراحل عملکرد سیستم صفراوی

اجزای سیستم صفراوی عبارت‌اند از کبد، کیسه صفرا و مجرای صفراوی، دوازدهه، ایلئوم و گردش خون پورتال.

• مرحله ۱: هپاتوسیت‌های کبد (سلول‌های کبدی) به طور مداوم ترکیبات صفرا را سنتز و ترشح می‌کنند.
• مرحله ۲: اجزای تشکیل دهنده صفرا، نمک‌های صفراوی، کلسترول، فسفولیپیدها، رنگدانه‌های صفراوی، یون‌ها و آب هستند. صفرا از طریق مجاری صفراوی از کبد خارج می‌شود و کیسه صفرا را پر می‌کند و در آن ذخیره می‌شود. سپس کیسه صفرا نمک‌های صفراوی را با جذب آب و یون‌ها متمرکز می‌کند.
• مرحله ۳: هنگامی که مواد غذایی از معده به روده کوچک می‌رسند، کوله سیستوکینین یا CCK (cholecystokinin) ترشح می‌شود. CCK دو عمل جداگانه اما هماهنگ روی سیستم صفراوی انجام می‌دهد: انقباض کیسه صفرا و شل شدن اسفنکتر Oddi را تحریک می‌کند و باعث می‌شود صفرای ذخیره شده از کیسه صفرا به مجرای دوازدهه جریان یابد. در روده کوچک، نمک های صفراوی لیپیدهای رژیم غذایی را امولسیون و حل می کنند.
• مرحله ۴: هنگامی که جذب لیپید کامل شد، نمک‌های صفراوی از طریق گردش خون روده کبدی (enterohepatic circulation) به کبد بازگردانده می‌شوند.
• مرحله ۵: مراحل درگیر در گردش خون روده کبدی شامل جذب نمک‌های صفراوی از ایلئوم به گردش خون پورتال، تحویل مجدد به کبد و استخراج نمک‌های صفراوی از خون پورتال توسط سلول‌های کبدی‌ست. گردش مجدد نمک‌های صفراوی به کبد، تقاضا برای سنتز نمک صفراوی جدید را کاهش می‌دهد و با این فرایند، کبد باید درصد کمی از نمک صفراوی که از طریق مدفوع دفع می‌شود را جایگزین کنند.

ترکیبات صفرا چیست؟

همانطور که قبلا ذکر شد، صفرا به طور مداوم توسط سلول‌های کبدی ترشح می‌شود. ترکیبات آلی صفرا شامل موارد زیر هستند:

• نمک‌های صفراوی (50%)
• رنگدانه‌های صفراوی مانند بیلی روبین (2%)
• کلسترول (4%)
• فسفولیپیدها (40%)
• الکترولیت‌ها و آب
  صفرا همچنین حاوی الکترولیت‌ها و آب است که توسط سلول‌های کبدی پوشاننده مجاری صفراوی ترشح می‌شوند.

۱. نمک های صفراوی

نمک‌های صفراوی (از جمله اسیدهای صفراوی) ۵۰ درصد از اجزای آلی صفرا را تشکیل می‌دهند. کل مخزن نمک صفراوی تقریباً 2.5 گرم است که شامل نمک‌های صفراوی در کبد، مجاری صفراوی، کیسه صفرا و روده است.

هپاتوسیت‌ها دو اسید صفراوی اولیه را از کلسترول سنتز می‌کنند: اسید کولیک و اسید چنودوکسی کولیک. هنگامی که این اسیدهای صفراوی اولیه در مجرای روده ترشح می‌شوند، بخشی از هر کدام توسط باکتری‌های روده دهیدروکسیله می‌شوند تا دو اسید صفراوی ثانویه، یعنی اسید دئوکسی کولیک و اسید لیتوکولیک تولید شوند. بنابراین در مجموع چهار اسید صفراوی در مقادیر نسبی زیر وجود دارد:

اسید کولیک > چنودوکسی کولیک اسید > اسید دئوکسی کولیک > اسید لیتوکولیک.

کبد اسیدهای صفراوی اولیه و ثانویه را با اسیدهای آمینه گلیسین یا تورین به نمک‌های صفراوی کونژوگه می‌کند. نام نمک‌های صفراوی از ترکیب نام اسیدهای صفراوی و اسیدهای آمینه مزدوج آنها به دست می‌آیند (به عنوان مثال، اسید گلیکودوکسی کولیک، در واقع ترکیب اسید دئوکسی کولیک با گلیسین است).

کبد اسیدهای صفراوی را با اسیدهای آمینه گلیسین یا تورین ترکیب می‌کند تا نمک های صفراوی را تشکیل دهد. در نتیجه، در مجموع هشت نمک صفراوی وجود دارد که هر کدام به نام اسید صفراوی مادر و اسید آمینه مزدوج آن (مانند اسید گلیکوکولیک، اسید تاوروکولیک) نامگذاری شده‌اند.

این مرحله کونژوگاسیون، pKs اسیدهای صفراوی را تغییر می‌دهد و باعث می‌شود آنها بسیار محلول در آب شوند.

pH محتویات دوازدهه بین pH 3 تا 5 است. اسیدهای صفراوی pKs تقریباً 7 دارند. بنابراین در pH دوازدهه، اکثر اسیدهای صفراوی به شکل غیر یونیزه شده HA هستند که در آب نامحلول است. از سوی دیگر، نمک‌های صفراوی دارای pKs بین 1 تا 4 هستند. در pH دوازدهه، بیشتر نمک‌های صفراوی به شکل یونیزه شده خود A هستند که در آب محلول است. از این بحث نتیجه می‌شود که نمک های صفراوی در محتویات آبی دوازدهه بیشتر از اسیدهای صفراوی حل می‌شوند.

عملکرد نمک‌های صفراوی چیست؟

خاصیت حیاتی نمک‌های صفراوی این است که آمفی پاتیک هستند، به این معنی که مولکول‌های آن دارای بخش‌های آبدوست (محلول در آب) و آبگریز (محلول در چربی) هستند و بخش آبدوست یک مولکول نمک صفراوی در فاز آبی و بخش آبگریز آن در فاز روغن حل می‌شوند.

عملکرد نمک‌های صفراوی که به خواص آمفی پاتیک آنها بستگی دارد، حل کردن لیپیدهای رژیم غذایی است. بدون نمک‌های صفراوی، لیپیدها در محلول آبی موجود در مجرای روده نامحلول بوده و کمتر قابل هضم و جذب هستند. در این راستا اولین نقش نمک‌های صفراوی امولسیون کردن لیپیدهای رژیم غذایی است.

نمک‌های صفراوی با بار منفی اطراف لیپیدها را احاطه کرده و قطرات چربی کوچکی را در مجرای روده ایجاد می‌کنند. بارهای منفی نمک‌های صفراوی یکدیگر را دفع می‌کنند، بنابراین قطرات به جای ادغام، پراکنده می‌شوند و در نتیجه سطح آنزیم‌های گوارشی را افزایش می‌دهند. (بدون امولسیون، لیپیدهای رژیم غذایی به “حباب‌های” بزرگ، با سطح نسبتاً کمی برای هضم، ادغام می‌شوند.)

نقش دوم نمک‌های صفراوی، تشکیل میسل‌هایی با محصولات هضم چربی از جمله مونوگلیسرید، لیزولسیتین و اسیدهای چرب است. هسته میسل حاوی این محصولات لیپیدی است و سطح میسل با نمک‌های صفراوی پوشیده شده است.

بخش‌های آبگریز مولکول‌های نمک صفراوی در هسته لیپیدی میسل و بخش‌های آب دوست در محلول آبی در مجرای روده حل می‌شوند. به این ترتیب، محصولات هضم لیپید آبگریز در یک محیط آبی “غیر دوستانه” حل می‌شوند. نمک‌های صفراوی اولیه با داشتن گروه‌های هیدروکسیل بیشتری نسبت به نمک‌های صفراوی ثانویه در حل شدن لیپیدها موثرتر هستند.

۲. فسفولیپیدها و کلسترول

فسفولیپیدها و کلسترول نیز توسط سلول‌های کبدی به صفرا ترشح می‌شوند و با محصولات هضم چربی، در میسل‌ها قرار می‌گیرند. مانند نمک‌های صفراوی، فسفولیپیدها نیز آمفی پاتیک هستند و به نمک‌های صفراوی در تشکیل میسل کمک می‌کنند.

۳. بیلی روبین

بیلی روبین که محصول جانبی زرد رنگ متابولیسم هموگلوبین است، رنگدانه اصلی صفراست. سلول‌های سیستم رتیکولواندوتلیال (RES) هموگلوبین را تجزیه می‌کنند و بیلی روبین تولید می‌کنند که در خون به آلبومین متصل می‌شود. کبد بیلی روبین را از خون استخراج می‌کند و آن را با اسید گلوکورونیک ترکیب می‌کند تا بیلی روبین گلوکورونید را تشکیل دهد که در صفرا ترشح می‌شود و رنگ زرد صفرا را تشکیل می‌دهد.

بیلی روبین گلوکورونید یا بیلی روبین کونژوگه به عنوان جزئی از صفرا در روده ترشح می‌شود. در مجرای روده، بیلی روبین گلوکورونید دوباره به بیلی روبین تبدیل می‌شود که سپس با عمل باکتری‌های روده به اوروبیلینوژن (urobilinogen) تبدیل می‌شود. بخشی از اوروبیلینوژن دوباره به کبد گردش می‌کند، بخشی از آن از طریق ادرار دفع می‌شود و بخشی به urobilin و stercobilin، ترکیباتی که رنگ تیره مدفوع را می‌دهند، اکسید می‌شود.

۴. آب و الکترولیت‌ها

یون‌ها و آب توسط سلول‌های اپیتلیال پوشاننده مجاری صفراوی به صفرا ترشح می‌شوند. مکانیسم‌های ترشحی مانند مکانیسم‌های موجود در سلول‌های مجرای پانکراس است. سکرتین ترشح یون و آب را توسط مجاری صفراوی تحریک می‌کند، درست مانند مجاری پانکراس.

عملکرد کیسه صفرا

کیسه صفرا سه عملکرد زیر را انجام می‌دهد، ذخیره صفرا، غلیظ کردن صفرا و هنگامی که برای انقباض تحریک می‌شود، ترشح صفرا به مجرای روده کوچک.

• ذخیره صفرا
  همانطور که قبلا توضیح داده شد، سلول‌های کبدی و سلول‌های مجرای صفراوی به طور مداوم صفرا تولید می‌کنند. از آنجایی که صفرا توسط کبد تولید می‌شود، از طریق مجاری صفراوی به کیسه صفرا می‌ریزد و در آنجا برای آزادسازی بعدی ذخیره می‌شود.
• غلیظ کردن صفرا
  سلول‌های اپیتلیال کیسه صفرا یون‌ها و آب را به روش ایزواسمزی جذب می‌کنند. از آنجایی که اجزای آلی صفرا جذب نمی‌شوند، با خارج شدن مایع هم اسمزی، غلیظ می‌شوند.
• ترشح صفرا
  ترشح صفرا از کیسه صفرا در عرض 30 دقیقه پس از خوردن غذا شروع می‌شود. محرک اصلی برای ترشح صفرا CCK است که توسط سلول‌های I در پاسخ به اسیدهای آمینه، پپتیدهای کوچک و اسیدهای چرب ترشح می‌شود. همانطور که اشاره شد، CCK دارای دو اثر همزمان است که منجر به خروج صفرا از کیسه صفرا می‌شود: (1) انقباض کیسه صفرا و (2) شل شدن اسفنکتر Oddi (ضخیم شدن ماهیچه صاف مجرای صفراوی در ورودی آن به دوازدهه). صفرا در ضربان‌هایی خارج می‌شود، نه در یک جریان ثابت. الگوی ضربان دار ناشی از انقباضات ریتمیک دوازدهه است. هنگامی که اثنی عشر شل شده و فشار دوازدهه کم است، صفرا خارج می‌شود. وقتی اثنی عشر در حال انقباض است و فشار اثنی عشر بالاتر است، صفرا در برابر فشار بالاتر خارج نمی‌شود.

گردش انتروهپاتیک نمک‌های صفراوی

به طور معمول، بیشتر نمک‌های صفراوی ترشح شده به جای اینکه از طریق مدفوع دفع شوند، از طریق گردش خون روده‌ای (گردش خون بین روده و کبد) به کبد بازگردانده می‌شوند. مراحل درگیر در گردش خون روده کبدی به شرح زیر است:

1. در ایلئوم، نمک‌های صفراوی از مجرای روده به داخل خون باب، توسط انتقال‌دهنده‌های نمک صفراوی Na-صفرا منتقل می‌شوند (مرحله 4). این مرحله گردش مجدد در انتهای روده کوچک (ایلئوم) قرار دارد، بنابراین نمک‌های صفراوی در غلظت بالایی در تمام طول روده کوچک وجود دارند تا هضم و جذب لیپید را به حداکثر برسانند.
2. خون پورتال نمک‌های صفراوی را به کبد می‌رساند (مرحله 5).
3. کبد نمک‌های صفراوی را از خون پورت استخراج می‌کند و آنها را به حوضچه نمک صفراوی/اسید صفراوی اضافه می‌کند. بنابراین، کبد باید با سنتز، تنها درصد کمی از نمک‌های صفراوی را جایگزین کند که دوباره در گردش نیستند (یعنی با مدفوع دفع می‌شوند). دفع مدفوعی نمک‌های حدود ۶۰۰ میلی گرم در روز است (از مجموع نمک صفراوی 2.5 گرم).
   کبد “می‌داند” چه مقدار اسید صفراوی جدید باید روزانه سنتز کند زیرا سنتز اسیدهای صفراوی تحت کنترل بازخورد منفی توسط نمک‌های صفراوی است. آنزیم محدود کننده سرعت در مسیر بیوسنتزی، کلسترول 7α هیدروکسیلاز، توسط نمک‌های صفراوی مهار می‌شود. هنگامی که مقادیر بیشتری از نمک‌های صفراوی به کبد گردش می‌کنند، تقاضا برای سنتز کاهش می‌یابد و هنگامی که مقادیر کمتری از نمک‌های صفراوی به گردش در می‌آیند، تقاضا برای سنتز افزایش می‌یابد. گردش مجدد نمک‌های صفراوی به کبد نیز ترشح صفراوی را تحریک می‌کند که به آن اثر کلرتیک (choleretic effect) می‌گویند.

در افرادی که رزکسیون ایلئوم (برداشتن ایلئوم) انجام داده‌اند، گردش مجدد نمک‌های صفراوی به کبد قطع می‌شود و مقادیر زیادی نمک صفراوی از طریق مدفوع دفع می‌شود. از دست دادن بیش از حد نمک‌های صفراوی، مجموع نمک صفراوی/اسید صفراوی را کاهش می‌دهد، زیرا سنتز اسیدهای صفراوی جدید، حتی اگر به شدت تحریک شده باشد، نمی‌تواند با از دست دادن همگام شود. یکی از پیامدهای کاهش محتوای نمک صفرا در صفرا، اختلال در جذب چربی‌های رژیم غذایی و استئاتوره است.