Los canalículos son los primeros conductos que transportan la bilis de los hepatocitos (diámetro, ~1 mcm). Las membranas canaliculares representan un componente especializado de la membrana celular del hepatocito delimitado por uniones estrechas; estos separan la bilis de la sangre sinusoidal y el ultrafiltrado acumulado en el espacio de Disse. Una red de microfilamentos pericanaliculares contráctiles impulsa la bilis desde los canalículos hacia los colangiolos (elemento del conducto biliar de primer nivel).
Por cortesía de la Dra. Sharon Center.
El término árbol biliar o tracto biliar designa las vías biliares interconectadas que transportan la bilis desde los hepatocitos al conducto biliar común y a la vesícula biliar. La bilis inicialmente se acumula en los canalículos de los hepatocitos y después se transporta de forma retrógrada en relación con el flujo sanguíneo intrahepático (la bilis fluye desde las regiones centrolobulillares hacia los tractos portales; la sangre fluye desde los tractos portales a las regiones centrolobulillares) a través de colangiolos a los conductos biliares interlobulillares de tamaño pequeño a mediano, y luego convergen en elementos del conducto biliar progresivamente más grandes.
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La bilis canalicular fluye primero a través de los canales de Hering (colangiocitos primitivos con canalículos en un lado y un colangiolo o conducto biliar en el otro). Los colangiolos drenan los lóbulos hepáticos y los tractos portales transversales sin vasos sanguíneos. Estos forman un sistema ramificado interconectado de conductos diminutos, parcialmente revestidos por hepatocitos y colangiocitos relativamente indiferenciados (células epiteliales biliares); tienen una membrana basal pero carecen de un aporte capilar característico.
Los colangiolos convergen, formando los conductos biliares interlobulillares, las ramas más pequeñas del árbol biliar intrahepático compuestas de epitelio cúbico y acompañadas de vasculatura (ramas de la arteria hepática y la vena porta). La convergencia de dos o más conductos biliares interlobulillares forma conductos biliares septales más grandes, revestidos por epitelio cúbico cilíndrico. Estos convergen formando conductos biliares segmentarios, que convergen en conductos hepáticos (mínimo en perros y gatos). La denominación categórica de los conductos se basa en el tamaño y la morfología epitelial (aplanado, cúbico, cilíndrico, columnar).
El árbol biliar extrahepático incluye los conductos hepáticos, el conducto biliar común y la vesícula biliar. La vesícula biliar está unida al hígado, entre los lóbulos hepáticos medial derecho, medial izquierdo y cuadrado, en la fosa de la vesícula biliar por tejido conectivo laxo (venas pequeñas, vasos linfáticos). La colecistectomía (extirpación quirúrgica de la vesícula biliar) requiere una disección roma de esta área para separar suavemente esta región antes de que se pueda extirpar la vesícula biliar.
El tejido hepático adyacente a los conductos biliares intrahepáticos más grandes y cerca de la fosa de la vesícula biliar presenta elementos glandulares periductales (glándulas peribiliares intramurales y extramurales). Las glándulas peribiliares extramurales (glándulas seromucinosas) muestran una estructura tubular-alveolar ramificada compleja que puede confundirse con una MPD de tipo proliferativo, mientras que las glándulas peribiliares intramurales pueden confundirse con una MPD de fenotipo Caroli.
Estas estructuras se encuentran con mayor frecuencia en las biopsias hepáticas que se han recogido cerca de la fosa de la vesícula biliar (parénquima con adherencias de la adventicia y la MEC a la vesícula biliar) en el momento de la colecistectomía. Estas partes no deben enviarse como muestras de biopsia hepática, ya que no son representativas de otras partes del hígado y pueden conducir a un diagnóstico inexacto.
Las células epiteliales biliares relativamente indiferenciadas (colangiocitos) representan un subconjunto menor de células en el hígado (~3-5 %). Sin embargo, estas células son esenciales para la producción y el flujo de bilis y para la modificación de la composición de la bilis. Aproximadamente el 70 % del flujo biliar se genera a nivel canalicular, con ~30 % atribuido a los colangiocitos.
La regulación del volumen y el flujo de bilis es compleja y comprende numerosos transportadores de membrana, intercambiadores y canales iónicos especializados. Durante el transporte en el árbol biliar, la bilis es modificada por los colangiocitos (p. ej., secreción o absorción de electrólitos, glucosa, aminoácidos, agua y otros solutos orgánicos).
Los colangiocitos, antes considerados células inactivas asignadas predominantemente a la gestión de la bilis, ahora se entienden como células dinámicas metabólicamente activas. Existe una amplia diversidad morfológica y funcional entre los colangiocitos en diferentes segmentos del árbol biliar.
La diferenciación celular se suele coordinar con el conducto o el tamaño del conducto. Los conductos más pequeños (colangiolos) están poblados por las células menos diferenciadas. Los colangiocitos adquieren un fenotipo activado o reactivo implicado integralmente en el medio inflamatorio de la enfermedad hepática necroinflamatoria, tanto si los conductos biliares están directamente dirigidos como si no.
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Los trastornos que afectan directamente a los colangiocitos o los conductos biliares se denominan colectivamente colangiopatías. Los colangiocitos activados o reactivos elaboran quimiocinas y citocinas proinflamatorias y profibróticas y frecuentemente sufren una proliferación celular notable, caracterizada como reacción ductular. Este fenómeno refleja la rápida transformación de los colangiocitos en una población proliferativa-reparadora que puede servir como progenitores biliares o hepatocitarios. Las reacciones ductulares son un patrón de respuesta histológica común que se manifiesta en un número diverso de trastornos hepatobiliares.
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Esta respuesta se caracteriza por una población proliferativa desorganizada de colangiocitos en la periferia de los márgenes del tracto portal (zona de la placa limitante), que carece de una morfología ductal reconocible. Cuando es extrema, los colangiocitos reactivos rompen el tracto portal extendiéndose hacia el lóbulo, mostrando una orientación de puente portal a portal. Las reacciones ductulares pueden complicar la interpretación histológica de las biopsias hepáticas porque generan confusión sobre la implicación de la respuesta inflamatoria dirigida al conducto (es decir, colangitis).
Las enfermedades que alteran la estructura o función de los colangiocitos o el transporte de bilis canalicular provocan estasis del flujo biliar (colestasis). La colestasis puede causar acumulación de bilis canalicular, que se distingue microscópicamente por la acumulación de material globular amarillo-pardo-verdoso en la unión intercelular entre dos hepatocitos.
Los cilindros o tapones biliares canaliculares se asocian frecuentemente con infecciones por bacterias gramnegativas porque las endotoxinas interrumpen la expresión del transportador de la bomba biliar.
Los cilindros biliares canaliculares se desarrollan en un número diverso de trastornos hepatobiliares y son especialmente notables en la inspección citológica de los aspirados hepáticos. Por tanto, la identificación citológica de los cilindros biliares en los aspirados hepáticos tiene un valor limitado para el pronóstico o el diagnóstico definitivo.
La colestasis canalicular y la ictericia causadas por endotoxemia o infección bacteriana pueden manifestarse en ausencia de un aumento de la actividad enzimática hepática. Los cilindros biliares canaliculares que reflejan una enfermedad hepatobiliar primaria se suelen asociar con un aumento de la actividad de las enzimas hepáticas (particularmente asociadas con las enzimas colestásicas FA y GGT) y lesión histológica del árbol biliar o colestasis canalicular grave en la tinción rutinaria con H-E.
Los trastornos que afectan directamente a los conductos biliares se clasifican colectivamente como colangiopatías (p. ej., colangitis que denota inflamación del conducto biliar intrahepático, colangiohepatitis que denota inflamación que afecta a los conductos biliares intrahepáticos y al parénquima hepático adyacente, así como trastornos que provocan una obstrucción mecánica del conducto biliar). La inflamación de los conductos biliares más grandes externos al hígado (p. ej., grandes conductos hepáticos extrahepáticos o conducto biliar común) se denota como coledoquitis.
En los trastornos que comprometen la integridad de la barrera canalicular o que redesignan la expresión del transportador biliar, la bilis puede derramarse en el ultrafiltrado, la sangre sinusoidal o las regiones portales, contaminando directamente la sangre sistémica y causando ictericia. La exposición directa de la membrana celular a la bilis es perjudicial, con la excepción de la exposición normal del epitelio biliar intraluminal.
La formación de bilis es una función hepática única y esencial. La bilis representa una secreción acuosa compleja, originada en los hepatocitos, que se modifica durante el tránsito en el árbol biliar por procesos de absorción y secreción. La producción y el transporte de bilis van a contracorriente de la circulación sinusoidal. La bilis se transporta a la vesícula biliar, donde se concentra para un transporte eficaz a la luz intestinal a la hora de comer, o bien pasa por alto la vesícula biliar y se excreta directamente en el duodeno.
Inicialmente, la bilis canalicular tiene un alto contenido de agua (~95 %) y contiene una multitud de constituyentes endógenos (incluyendo sales biliares [ácidos biliares], bilirrubina, fosfolípidos, colesterol, aminoácidos, esteroides, enzimas, porfirinas [pigmentos asociados al grupo hemo], vitaminas y metales pesados), así como componentes exógenos como fármacos, xenobióticos y toxinas.
Se han atribuido muchas funciones a la bilis:
Funciona como una vía de excreción indispensable para sustancias lipofílicas exógenas potencialmente nocivas y ciertos sustratos endógenos (es decir, bilirrubina y sales biliares) con grandes pesos moleculares (>300-500 daltons) que impiden la filtración renal y no se eliminan rápidamente por excreción tubular renal.
Distribución de las sales biliares, el principal soluto orgánico en la bilis que es fisiológicamente indispensable para la emulsificación y asimilación de las grasas de la dieta y las vitaminas liposolubles.
Funciona como la vía principal de eliminación del colesterol.
Proporciona una distribución intestinal esencial de IgA biliares que protegen frente a la translocación entérica de patógenos.
Protegen al comensal entérico frente a las bacterias oportunistas y patógenas, proporcionando cierto grado de protección frente a la disbiosis entérica.
Distribuye y elimina citocinas y quimiocinas inflamatorias, que pueden ser protectoras o nocivas.
Estimula la respuesta inmunitaria innata y regula positivamente las citocinas defensivas.
Facilita la circulación del sustrato colehepático y enterohepático, siendo el principal ejemplo los ácidos biliares, ahora clasificados como hormonas debido a sus complejas interacciones con el receptor de ácidos biliares, un receptor nuclear, también conocido como receptor X farnesoide (FXR), y el metabolismo.
Inicia la relajación de la vesícula biliar durante el intervalo interdigestivo, permitiendo su función como un reservorio biliar de baja presión (a través de la señalización FXR y FGF19).
Ayuda en la eliminación o recuperación de ciertas hormonas y vitaminas.
La bilis inicialmente producida por las membranas canaliculares tiene un color entre amarillo claro y verde. Los principales componentes biliares incluyen: ácidos biliares conjugados, bilirrubina conjugada, electrolitos, bicarbonato, mucina, fosfolípidos, colesterol, inmunoglobulina A (IgA) y moléculas y sustratos eliminados en la bilis, con algunos sometidos a circulación enterohepática.
La circulación enterohepática denota sustancias eliminadas en la bilis que experimentan absorción entérica y recirculación hacia el hígado a través de la vena porta. El ejemplo clásico de circulación enterohepática es el asociado con la homeostasis de los ácidos biliares.
La formación de bilis hepática se clasifica como dependiente o independiente de los ácidos biliares. Los ácidos biliares primarios están implicados predominantemente en el flujo biliar dependiente de los ácidos biliares. El flujo biliar independiente de los ácidos biliares refleja el transporte de sustratos orgánicos, principalmente glutatión (GSH) en la membrana canalicular y la secreción de bicarbonato por los colangiocitos.
La formación de bilis canalicular es un proceso continuo impulsado por transportadores que excretan solutos orgánicos (p. ej., GSH, ácidos biliares) que son seguidos pasivamente por agua y electrolitos y otros sustratos orgánicos, como glucosa y aminoácidos. Simultáneamente, la membrana canalicular forma y extruye vesículas lipídicas destinadas a formar micelas mixtas (agregados de fosfolípidos, fosfatidilcolina [también llamada lecitina], colesterol libre y ácidos biliares). Las vesículas lipídicas y las micelas mixtas atenúan el impacto osmótico y la citotoxicidad epitelial de las sales biliares.
El transporte de micelas mixtas a los intestinos es esencial, ya que facilitan la digestión y asimilación de las grasas. Las concentraciones elevadas de colesterol biliar imponen riesgo de colelitiasis de colesterol (cálculos biliares), un escenario ampliamente estudiado en humanos en los que existe una alta prevalencia de cálculos biliares de colesterol. Afortunadamente, los perros y los gatos no muestran una saturación biliar de colesterol similar y no comparten esta morbilidad.
Esta diferencia fisiológica entre los humanos y los perros y gatos debe considerarse cuando se contempla el uso de ácido ursodeoxicólico para la disolución del colelito. El protocolo de disolución del colelito, bien documentado en humanos con colelitiasis por colesterol, no logra una respuesta similar en perros o gatos debido a las diferencias en la composición del colelito.
Los ácidos biliares son aniones orgánicos anfipáticos (anfipáticos = que tienen una interfase molecular hidrófila y lipófila, similar a un detergente) sintetizados en el hígado a partir del colesterol, y ahora se sabe que modulan numerosas cascadas de señalización en el hígado y los intestinos. Históricamente, eran de interés simplemente porque median en la digestión y absorción de las grasas de la dieta y de las vitaminas liposolubles. En la última década se ha aclarado que los ácidos biliares funcionan como ligandos reguladores vitales de la síntesis y homeostasis de ácidos biliares, la circulación enterohepática de ácidos biliares y diversas interacciones metabólicas del metabolismo intermediario, así como en el ajuste de la integridad de la barrera intestinal (es decir, control de la translocación bacteriana).
Los ácidos biliares primarios incluyen el ácido cólico (colato) y el ácido quenodesoxicólico (quenodesoxicolato). Los ácidos biliares secundarios se derivan en el intestino de la deshidroxilación bacteriana de los ácidos biliares primarios; el ácido cólico produce ácido desoxicólico y el ácido quenodesoxicólico produce ácido litocólico (un ácido biliar profundamente nocivo y lesivo). La mayoría de los ácidos biliares existen en forma conjugada y se incorporan en micelas mixtas.
Los ácidos biliares se conjugan obligatoriamente con taurina en los gatos y con taurina o glicina en el perro. El proceso de conjugación convierte las sales biliares en ácidos más potentes, lo que limita su reabsorción pasiva durante el transporte biliar. Una vez que entran en los intestinos a través de la bilis, los ácidos biliares pasan por una circulación enterohepática, con una captación eficiente primero por los enterocitos en el íleon y después por los hepatocitos en su interfaz sinusoidal. La absorción pasiva de ácidos biliares también se produce a lo largo de todo el intestino delgado y el colon, pero es menos eficaz que la captación activa del íleon.
Los transportadores de alta eficiencia conservan los ácidos biliares de modo que hay una pérdida de <5 % en las heces por día. La reserva de ácidos biliares recircula ~4-12 veces al día, según la frecuencia de ingestión de alimentos y el nivel de ingestión de grasas en la dieta. El bajo porcentaje de ácidos biliares que escapa a la absorción activa o pasiva en los intestinos es la fracción sujeta a modificación bacteriana, desconjugación y dihidroxilación a ácidos biliares secundarios. Estos ácidos biliares se absorben de forma pasiva o se eliminan en las heces.
La estricta regulación de la circulación enterohepática de los ácidos biliares se explota en su uso en pruebas diagnósticas para detectar lesión hepática colestásica, lesión hepática parenquimatosa grave, enfermedad hepática en fase avanzada y circulación portal hepatófuga (perfusión "alrededor" o "lejos" del hígado). Los ácidos biliares también se usan para diagnosticar la displasia microvascular, un síndrome de hipoperfusión venosa portal congénita en perros de razas pequeñas. Los ácidos biliares en la sangre circulante reflejan de forma más sensible la lesión hepática colestática que la bilirrubina y se usan ampliamente para identificar la derivación portosistémica de la sangre alrededor del hígado (p. ej., derivaciones portosistémicas congénitas, derivaciones portosistémicas adquiridas, hipoperfusión venosa portal congénita asociada con displasia microvascular en perros de razas pequeñas).
La medición de los ácidos biliares en un paciente hiperbilirrubinémico con fuerte evidencia de enfermedad hepatobiliar sería superflua. En ocasiones, se usan para ayudar a diferenciar la ictericia hemolítica de la hepatobiliar; sin embargo, esto suele ser obvio basándose en la valoración del hematocrito.
El ajuste de la circulación enterohepática y la síntesis de ácidos biliares están bajo la influencia del receptor de ácidos biliares, también conocido como receptor X farnesoide (FXR) o NR1H4, un miembro de la familia de los receptores nucleares (NHR; los receptores ejercen actividad de factor de transcripción por modulación mediante ligandos). El FXR es el receptor nuclear de los ácidos biliares y regula transcripcionalmente varios genes, ajustando la homeostasis de los ácidos biliares a través de cuatro circuitos de retroalimentación negativa:
El FXR hepatocitario induce la expresión del factor de transcripción del heterodímero pequeño asociado (SHP), NROB2, que reprime otros factores de transcripción. El SHP regula a la baja la expresión de la enzima limitante que regula la síntesis de ácidos biliares, la colesterol 7 alfa-hidroxilasa (CYP7A1).
En los enterocitos del íleon, el FXR induce la expresión del factor de crecimiento de fibroblastos 19 (FGF19), que se libera en la vena porta. En el hígado, este FGF19 interactúa con el receptor 4 de FGF, reprimiendo también la expresión de CYP7A1, lo que limita aún más la síntesis de ácidos biliares.
En los hepatocitos, el FXR también ajusta dos bombas de membrana de sales biliares, dando lugar a una disminución neta de la concentración de ácidos biliares en los hepatocitos (el FXR aumenta la expresión de la bomba de exportación de sales biliares [BSEP] que transporta los ácidos biliares al canalículo; el FXR suprime la expresión del taurocolato sódico polipéptido cotransportador [NTCP] que bombea los ácidos biliares al hepatocito).
En los enterocitos del íleon, el FXR también regula a la baja el transportador de ácidos biliares dependiente de sodio (ASBT), que desempeña un papel clave en la circulación enterohepática de los ácidos biliares (este transportador mueve los ácidos biliares desde la luz intestinal hacia el enterocito), al tiempo que regula al alza un transportador orgánico de solutos y esteroides (OSTa-OSTb), cuya función es bombear los ácidos biliares fuera del enterocito hacia la circulación portal. El efecto neto de estos cambios es la disminución de la concentración de ácidos biliares en estos enterocitos.
El flujo biliar dependiente de los ácidos biliares tiene una gran influencia en el canalículo, siendo las sales biliares no formadoras de micelas las que ejercen una mayor influencia (p. ej., deshidrocolato). Una vez transportados a través de la membrana canalicular, los ácidos biliares se integran rápidamente en las micelas mixtas, logrando un marcado gradiente de concentración (de alto a bajo) entre la bilis y la sangre; las concentraciones de ácidos biliares en la bilis superan las concentraciones plasmáticas de ácidos biliares entre 100 y 1 000 veces.
Este gradiente de concentración extremo es la razón por la que la peritonitis química evoluciona rápidamente cuando se derrama bilis en la cavidad abdominal. La formación de micelas permite que el colesterol permanezca en solución y reduce las concentraciones de sales biliares libres, atenuando en gran medida el efecto detergente tóxico de las sales biliares sobre el epitelio biliar. Es este mismo efecto detergente el que es deseable para facilitar la digestión y absorción de lípidos.
El flujo biliar independiente de los ácidos biliares implica principalmente el transporte de GSH a través de las membranas canaliculares. La fuerte influencia osmótica del GSH se deriva de su naturaleza hidrófila, la exportación activa a través de la membrana canalicular y la posterior hidrólisis por la gamma-glutamil transferasa (GGT). La descomposición del GSH en sus tres aminoácidos constituyentes (cisteína, glutamato, glicina) triplica su impacto osmolar y arrastra el agua y los electrólitos hacia la bilis (mediante las vías paracelulares). Esta es la razón por la que los donantes de tiol (sustancias que proporcionan cisteína portadora del grupo tiol) se usan como coleréticos (fármacos que estimulan el flujo de bilis), especialmente relevantes en animales con enfermedad hepática colestásica con riesgo de concentraciones hepáticas bajas de GSH.
Dado que el GSH no se transporta directamente a través de las membranas celulares, los productos orales de GSH funcionan como una forma costosa de suplementar la cisteína, el aminoácido constituyente del GSH (con grupos -SH) que limita la velocidad de síntesis de GSH. Más bien, la administración de S-adenosilmetionina (SAMe, usando formas biodisponibles) tiene un beneficio más lógico porque la SAMe funciona como un donante de cisteína (y, por tanto, un donante de GSH) y también favorece las reacciones de metilación esenciales para el metabolismo intermediario, junto con beneficios adicionales.
La falta de suficiente síntesis de SAMe contribuye al bajo estado hepático de GSH en pacientes con enfermedad hepática (probado en humanos y en estudios experimentales en otras especies, pero aún no se ha demostrado definitivamente en perros o gatos).
Se demostró una influencia colerética de la SAMe en la bilis de la vesícula biliar en gatos clínicamente normales tratados con altas dosis de SAMe biodisponible (40-60 mg/kg, PO, cada 24 horas).
Para el apoyo hospitalario agudo con GSH para animales con enfermedad hepatobiliar crítica (es decir, insuficiencia hepática fulminante, enfermedad hepática en estadio avanzado, en espera de resolución de EHBDO secundaria a pancreatitis, o preparación para cirugía de descompresión biliar), se usa N-acetilcisteína IV como donante de tiol. Esto debe cambiarse a SAMe cuando sea posible la medicación oral.
La bilis canalicular es modificada por el epitelio biliar durante el tránsito a través del árbol biliar intrahepático y extrahepático y durante el almacenamiento en la vesícula biliar. Durante el transporte a través de elementos biliares intrahepáticos, la bilis canalicular se modifica por la secreción y reabsorción de líquidos y electrolitos inorgánicos. Los colangiocitos también captan sales biliares (transportador dependiente de Na1) como paso inicial en una vía de derivación colehepática implicada en el reciclaje intrahepático de sales biliares a través de un plexo capilar periductular. En condiciones normales, las altas concentraciones de sales biliares intraductulares (rango milimolar) anulan el impacto de este proceso.
La derivación colehepática tiene importancia fisiológica en la señalización de la producción de mucina y la secreción de bicarbonato y es responsable de las concentraciones extremas de ácidos biliares en suero en muchos trastornos colestáticos. Los conductos biliares contribuyen sustancialmente a la formación de bilis y al flujo a través de la producción de bicarbonato, estimulado por la secretina (una hormona derivada de la mucosa duodenal y yeyunal). La secreción ductal contribuye con entre el 10 % y el 40 % del flujo biliar basal, según la especie. En humanos, el 40 % del volumen de bilis tiene un origen ductular.
El color amarillo verdoso de la bilis refleja los pigmentos de bilirrubina eliminados. Los trastornos que causan colestasis, lesión y disfunción hepática panlobulillar o liberación excesiva de grupo hemo, que exceden los límites de depuración de bilirrubina, pueden dar lugar al desarrollo de ictericia.
