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La bilis que fluye por los canalículos biliares es generada por dos mecanismos diferentes. Uno es dependiente de las sales biliares, el otro no lo es.
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1) Flujo biliar dependiente de las sales biliares. El 50% del flujo biliar canalicular y el 33% del flujo biliar total son dependientes de las sales biliares. Se trata de la bilis que se forma como consecuencia del gradiente osmótico creado por la secreción activa de las sales biliares a la bilis. Este gradiente arrastra agua al interior de los canalículos a través de las uniones herméticas.
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Las sales biliares responsables de este flujo proceden en su mayor parte (95%) de la sangre portal, y éstas, a su vez, del intestino. Las sales biliares se encuentran circulando por el llamado circuito enterohepático, en el que forman parte el hígado, las vías biliares, el intestino, la sangre portal y nuevamente el hígado. Este recorrido lo realizan las sales biliares varias veces al día. A lo largo de cada uno de ellos suelen perderse pequeñas cantidades de sales biliares (figura 61-3). A pesar de ello, la cantidad total de sales biliares presente en este circuito permanece estable, ya que estas pérdidas son inmediatamente restituidas por el hígado que las sintetiza a partir del colesterol.
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La captación hepática de las sales biliares que llegan con la sangre sinusoidal es sumamente eficaz, como lo prueba el que durante un solo paso de sangre por los sinusoides, los hepatocitos de la periferia lobulillar capten entre 60 y 90% de sales que llegan y que sean muy pocas las que queden para ser captadas por los hepatocitos de la región centrolobulillar. Esta eficiente captación de sales biliares se produce gracias a que en la pared basolateral de los hepatocitos se localizan los transportadores especializados mencionados antes (NTCP y OATP) (figura 61-4). Gracias a la actividad de estas bombas de sales biliares, las concentraciones de éstas en las células hepáticas pueden llegar a ser hasta 10 veces superiores a las existentes en la sangre. La captación hepática de sales biliares es más eficaz (de 80 a 90%) para las más hidrofílicas (conjugadas y trihidroxiladas) que para las sales biliares menos hidrofílicas (de 50 a 60%) (no conjugadas, monohidroxiladas o dihidroxiladas). La actividad de este sistema puede ser estimulada por la insulina, glucagon, corticoides, otras hormonas y fármacos α-adrenérgicos y frenada por el etinil-estradiol y por fármacos como la clorpromacina.
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Una vez dentro de las células, las sales biliares son transportadas hacia el polo biliar por la glutatión-S-transferasa, y con la participación de microfilamentos y del aparato de Golgi (figura 61-4). Durante su travesía intracelular, las sales biliares son conjugadas con la glicina o la taurina, y a ellos se suman las sales biliares que están siendo sintetizadas a partir del colesterol.
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La salida de las sales biliares a través de la membrana canalicular es posible gracias a la intervención de otro transportador específico (BSEP) y de la energía aportada por la hidrólisis del ATP (figuras 61-2 y 61-4). Este transportador consigue elevar la concentración de las sales biliares en el canalículo biliar hasta 1 000 veces la existente en los hepatocitos. Este extraordinario gradiente osmótico entre la sangre y la bilis canalicular es el que fuerza al agua a salir a la luz canalicular y el que genera el flujo biliar dependiente de las sales biliares. El paso de esta agua, junto con el de diversos cationes, se produce principalmente por vía paracelular, a través de las uniones estrechas.
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2) Flujo biliar independiente de las sales biliares. En la formación de este flujo biliar intervienen dos mecanismos diferentes (figura 61-5). Uno de ellos es el que está ligado a la excreción de aniones orgánicos (bilirrubina conjugada, sulfatos, glucuronatos, etc.), dependientes del glutatión y que están mediados por el transportador MRP2 de la membrana canalicular. El segundo mecanismo supone la formación de CO3H− e H+ a partir del CO2 y del agua con la participación de la anhidrasa carbónica. El CO3H− es excretado a la bilis intercambiándolo por el Cl− y con la mediación del intercambiador Cl−/CO3H−, AE2.
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Secreción de otros componentes de la bilis
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La bilis, además de iones, agua y sales biliares, contiene lípidos poco solubles en el agua (lecitina) o totalmente insolubles en ella (colesterol). Si, a pesar de ello, estos lípidos permanecen disueltos en la bilis se debe a que el colesterol se incorpora a micelas mixtas formadas por sales biliares y lecitina, además de por el propio colesterol o a vesículas esféricas constituidas casi exclusivamente por lecitina (figura 61-6C). Lo primero es lo que ocurre cuando la concentración de colesterol en la bilis es baja. Cuando esa concentración es mayor, el colesterol se encuentra incluido en vesículas biliares. Para que la secreción de colesterol y de lecitina sea posible es necesaria la secreción previa de sales biliares. Tanto el colesterol como la lecitina proceden de la membrana canalicular de los hepatocitos.
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En la membrana canalicular de los hepatocitos se sitúan los transportadores dependientes del ATP (BSEP y MDR3) ya mencionados (figura 61-6A). El transportador BSEP extrae sales biliares de los hepatocitos y las envía a la bilis de los canalículos. Al mismo tiempo, el transportador MDR3 transloca la lecitina desde la capa interna, citoplasmática, de la membrana canalicular a la externa. De esta forma, alrededor de los puntos donde se localiza este transportador, la capa externa de la membrana se enriquece en lecitina. La interacción de las sales biliares de la luz canalicular con la membrana forma una pequeña vesícula biliar unilamelar que se desprende a la bilis. A estas vesículas se incorpora el colesterol presente en la membrana canalicular (figura 61-6C). La capacidad de estas vesículas para disolver colesterol es hasta 10 veces mayor que la de las micelas.
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La bilirrubina y otros aniones orgánicos representan aproximadamente 3% del residuo sólido biliar. La bilirrubina que llega al hígado se encuentra estrechamente unida a la albúmina (figura 61-7A), lo que impide su excreción urinaria y neutraliza su capacidad tóxica sobre los tejidos. En la superficie de los hepatocitos, la bilirrubina se separa de la albúmina para ser captada por un transportador específico (OATP1) que la introduce en las células. Este proceso está acoplado a la salida de CO3H− o de GSH (figura 61-7B). En el interior de los hepatocitos, la bilirrubina se une a la proteína citosólica glutatión-S-transferasa B (proteína Y, ligandina) (figura 61-7C). Esta proteína forma parte de una familia de transportadores que participan en la fijación de fármacos, hormonas, aniones orgánicos y carcinógenos. Esta unión impide el reflujo de bilirrubina a la sangre, previene que ejerza efectos tóxicos sobre las organelas celulares y permite su paso al retículo endoplásmico.
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En las membranas del retículo endoplásmico existe una enzima (uridin-difosfo-glucuronil transferasa, UGT1A1) que conjuga la bilirrubina con dos moléculas de ácido glucurónico. En concreto, une este ácido a los grupos propiónicos de la bilirrubina (figura 61-7D). Esta conjugación tiene lugar en dos pasos sucesivos, lo que conduce a la formación, primero de un monoconjugado y luego de un diconjugado.
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La glucuronización de la bilirrubina es esencial para su excreción biliar, y finalmente renal, ya que supone un cambio importante en su conformación molecular y en su solubilidad en el agua (figura 61-8). Su unión al ácido glucurónico transforma a la bilirrubina de liposoluble en hidrosoluble y, tras deshacer determinados puentes endomoleculares de hidrógeno, de ser una molécula enrollada sobre sí misma, pasa a ser relativamente lineal. Estos cambios permiten que la bilirrubina se fije a un portador (MRP2) y que sea secretado contra un gradiente de concentración de hasta 50 veces (figura 61-7E). Como ya se mencionó, este transportador de membrana consume la energía aportada por la hidrólisis del ATP. Este portador no es específico de la bilirrubina, sino que ésta lo tiene que compartir con otros aniones orgánicos y todos ellos compiten entre sí por su uso. Las sales biliares facilitan la secreción de bilirrubina, tanto la conjugada como la no conjugada, probablemente después de incorporarla a micelas mixtas. Esto último es obligado en el caso de la bilirrubina no conjugada, pero no en el caso de la conjugada. Sin embargo, por razones no bien conocidas, ambos tipos de bilirrubina se asocian en la bilis con micelas (figura 61-7). Se estima que 60% de la bilirrubina presente en la bilis se excreta incluida en micelas mixtas. En ese porcentaje figura la totalidad de bilirrubina no conjugada (de 1 a 3% de la bilirrubina biliar).
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Función de las vías biliares en la formación de la bilis
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La bilis formada en los canalículos biliares pasa a un sistema de conductos de calibre progresivamente creciente que desemboca en la luz del duodeno. Mientras que los canalículos biliares carecen de paredes propias, la luz de los restantes conductos está limitada por células específicas que forman sus paredes. Los conductos que forman este sistema y que llevan la bilis hasta el duodeno reciben diferentes nombres (figura 61-9). Los más pequeños (canales de Hering) están formados por unas pocas células aplanadas en contacto directo con las células hepáticas de la periferia lobulillar. Estos canales se continúan con los conductillos biliares o colangiolos (<15 μm), los cuales se sitúan en la periferia de los espacios portales y están formados por 3 o 4 células cuboides (<10 μm de altura). En estos espacios y acompañados por una arteriola, se encuentran los conductos biliares interlobulillares (15 a 100 μm). Sus paredes están formadas por células más altas (10 a 14 μm), cuboideas. La confluencia de varios de estos conductos interlobulillares da lugar a otros de mayor calibre (>100 μm) (conductos septales), recubiertos por epitelio cilíndrico (>14 μm). La unión de varios de estos conductos origina conductos de calibre progresivamente mayor, hasta llegar a la formación de los denominados, primero, conductos segmentarios (400 a 800 μm) y más adelante conductos hepáticos. El hígado posee dos conductos hepáticos y cada uno de ellos recoge la bilis procedente de un lóbulo hepático. Todos estos conductos tienen paredes formadas por tejido conjuntivo que están tapizadas por un epitelio cilíndrico que reposa sobre la membrana basal. Los conductos hepáticos confluyen en el conducto hepático común, al cual le sigue el colédoco. Estos conductos están revestidos también por un epitelio cilíndrico que asienta sobre una pared relativamente gruesa formada por tejido conjuntivo laxo, rico en fibras elásticas, y por fibras musculares longitudinales y oblicuas. Antes de desembocar en el duodeno, el colédoco y el conducto pancreático se unen para drenar juntos en la papila duodenal mayor. El músculo liso de la pared del colédoco se hace más prominente a medida que se aproxima al duodeno. Cuando el colédoco se interna en la pared del duodeno, su luz se estrecha por verse reforzadas sus capas musculares por otra nueva capa de fibras musculares circulares. Esta zona es la que se conoce como esfínter de Oddi.
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Lateral al colédoco y a manera de un gran divertículo se sitúa la vesícula biliar, en la cual se almacena la bilis durante los periodos interdigestivos (figura 61-9). Su pared está formada por una capa muscular plexiforme, una adventicia y una serosa. La mucosa está plegada con depresiones profundas que pueden penetrar en el espesor de la capa muscular (criptas de Rokitansky-Aschoff). Sus células son cilíndricas altas, con núcleo basal oval y citoplasma pálido.
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La bilis canalicular recién formada en el lobulillo hepático sufre diversas modificaciones a su paso por todo este sistema de conductos, incluida la vesícula biliar. En efecto, la bilis colangiolar aumenta su flujo, su alcalinidad y su contenido en bicarbonato, pero pierde sales biliares. En este proceso desempeña una función importante la secretina. El estímulo de la mucosa duodenal por el pH ácido, ácidos grasos o sales biliares provoca la liberación de secretina, la cual se une a receptores presentes en la membrana basolateral de las células de los conductos biliares. Esta unión se sigue de la formación de AMP cíclico (cAMP) con la mediación de una proteína G y de una adenilciclasa. El cAMP tiene varios efectos (figura 61-10). Por un lado, activa la proteína cinasa A (PKA) y ésta abre unos canales de cloro (CFTR, Cystic fibrosis transmembrane regulator) situados en el polo apical, biliar de la célula. Consecuencia de ello es la salida de cloro a la luz biliar. Este canal funciona mal en la enfermedad conocida por fibrosis quística. La salida del cloro se encuentra acoplada con su intercambio por CO3H−. Es decir, el Cl− vuelve a entrar en las células intercambiándose por CO3H− que sale a la bilis y la alcaliniza. La concentración de éste aumenta desde 19 a 25 mM hasta 60 mM. Esta reentrada del Cl− la realiza el intercambiador Cl−/CO3H−, AE2. La segunda consecuencia de la formación de cAMP es que la aquaporina-1, presente en vesículas citoplásmicas sub-apicales, se incorpora a la membrana apical de las células y contribuye a formar en ésta unos canales que permiten la salida de agua a la bilis. Todos estos canales y el intercambiador se expresan preferentemente en las células de los conductos biliares de tamaño medio y grande.
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En la membrana apical de las células de los conductos se sitúa también: a) un cotransportador de sodio y glucosa (SGLT1, sodium/glucose transporter), b) un transportador de sales biliares dependiente del sodio (iBAT, ISBT, ileal sodium dependent bile salt transporter) y c) un canal de cloro sensible al calcio, no relacionado con el cAMP. El primero capta glucosa y sodio de la bilis, el segundo reabsorbe pequeñas cantidades de sales biliares y de sodio, y el último permite la salida de cloro de las células, principalmente cuando falla el canal CFTR. En la membrana basolateral de las células de los conductos biliares también se han identificado otras enzimas y transportadores (Na+/K+-ATPasa; Na+/K+/2Cl−; canal de K+; intercambiador Na+/H+ cotransportador Na+/CO3H−) (figura 61-10).