肝細胞

肝細胞
肝細胞
	ラット肝臓切片の肝細胞と類洞（細静脈）、走査型電子顕微鏡写真
	ヘマトキシリンとエオシンで染色したヒトの肝臓。肝細胞が板状と小葉状に組織化されている様子がわかる。
詳細
位置	肝臓
識別子
メッシュ	D022781
TH	H3.04.05.0.00006
ＦＭＡ	14515
	微細解剖学の解剖学用語 [Wikidataで編集]

肝細胞は肝臓の主要実質組織の細胞です。肝細胞は肝臓の質量の 80% を占めています。これらの細胞は以下に関与しています。

タンパク質合成
タンパク質貯蔵
炭水化物の変換
コレステロール、胆汁酸塩、リン脂質の合成
外因性および内因性物質の解毒、修正、排泄
胆汁の生成と分泌の開始

構造

典型的な肝細胞は、一辺が20～30μmの立方体です（比較すると、人間の髪の毛の直径は17～180μmです）。^[1]肝細胞の典型的な体積は3.4 x 10 ⁻⁹ cm ³です。^[2]肝細胞には、他のほとんどの細胞型とは対照的に、滑面小胞体が豊富に含まれています。^[3]

微細解剖学

肝細胞は、多数のミトコンドリアを反映した好酸性細胞質と、多量の粗面小胞体および遊離リボソームによる好塩基性点描を示す。褐色のリポフスチン顆粒も（加齢とともに）観察され、不規則な未染色の細胞質領域も見られる。これらは、組織学的標本作製中に除去された細胞質グリコーゲンおよび脂質貯蔵に対応する。肝細胞の平均寿命は 5 か月で、再生能力がある。

肝細胞の核は円形で、クロマチンが分散し、核小体が顕著である。核の大きさの不同性核症（核の大きさの変異）は一般的であり、四倍体やその他の程度の倍数性を反映していることが多く、成人の肝臓の肝細胞の30～40％にみられる正常な特徴である。^[4] 二核細胞もよく見られる。

肝細胞は、血管の通路（類洞）で区切られた板状に組織化されており、この配置は網状組織（コラーゲンタイプIII）のネットワークによって支えられています。肝細胞板は、哺乳類では細胞1個分の厚さで、ニワトリでは細胞2個分の厚さです。類洞は、不連続で窓のある内皮細胞の裏地を呈しています。内皮細胞には基底膜がなく、肝細胞とはディッセ腔によって隔てられており、そこからリンパ液が門脈リンパ管に排出されます。

クッパー細胞は内皮細胞の間に散在しており、網内系の一部で、使用済みの赤血球を貪食します。星状（伊東）細胞はビタミン A を貯蔵し、細胞外マトリックスとコラーゲンを生成します。星状細胞も内皮細胞の間に散在していますが、光学顕微鏡で観察するのは困難です。

関数

タンパク質合成

肝細胞は、血清アルブミン、フィブリノーゲン、および凝固因子のプロトロンビン群（第 3 因子と第 4 因子を除く）を製造する体内の細胞です。

リポタンパク質、セルロプラスミン、トランスフェリン、補体、糖タンパク質の合成の主な場所です。肝細胞は独自の構造タンパク質と細胞内酵素を製造します。

タンパク質の合成は粗面小胞体(RER) によって行われ、粗面小胞体と滑面小胞体(SER) の両方が、形成されたタンパク質の分泌に関与しています。

小胞体( ER) は、肝細胞によって合成された、または肝細胞内で修飾された脂質および炭水化物部分へのタンパク質の結合に関与しています。

肝細胞によって産生され、ホルモンとして機能するタンパク質は、ヘパトカインとして知られています。

炭水化物代謝

肝臓は炭水化物から脂肪酸を形成し、脂肪酸とグリセロールからトリグリセリドを合成します。^[5] 肝細胞はアポタンパク質も合成し、それを用いてリポタンパク質（VLDL 、 HDL ）を組み立てて輸出します。

肝臓は、アラニン、グリセロール、オキサロ酢酸などの前駆物質から炭水化物を形成する糖新生の体内での主な場所でもあります。

脂質代謝

肝臓は、全身循環から多くの脂質を受け取り、カイロミクロン残渣の代謝を行います。また、酢酸からコレステロールを合成し、さらに胆汁酸塩を合成します。肝臓は胆汁酸塩が形成される唯一の場所です。

解毒

肝細胞は、薬物（薬物代謝を参照）、殺虫剤などの外因性化合物やステロイドなどの内因性化合物を代謝、解毒、不活性化する能力を持っています。

腸の静脈血を肝臓に排出するには、体内の恒常性を維持し、摂取した毒素から体を守るために、吸収されたさまざまな物質を効率的に解毒する必要があります。

肝細胞の解毒機能の一つは、アンモニアを尿素に変えて排泄することです。

肝細胞の中で最も豊富な細胞小器官は滑面小胞体です。

エージング

哺乳類の肝細胞は加齢とともに、DNA損傷の発生頻度が高まります。文献レビューによると、マウスの肝細胞ではDNA損傷（一本鎖切断、酸化塩基、7-メチルグアニン）が加齢とともに増加することが示されています。^[6] また、ラットの肝臓では、DNA一本鎖切断と二本鎖切断、酸化塩基、メチル化塩基が加齢とともに増加し、ウサギの肝臓では架橋塩基が加齢とともに増加します。^{[6]肝細胞は、}ゲノムの転写された部分を特異的に保護するDNA修復経路に依存して、加齢に伴う持続的な機能と細胞保存を促進します。^[7]

社会と文化

研究での使用

初代肝細胞は、細胞生物学およびバイオ医薬品研究で一般的に使用されています。肝細胞に基づくin vitroモデルシステムは、肝臓の（病態）生理学的プロセスにおける肝細胞の役割をより深く理解するのに大いに役立っています。さらに、製薬業界では、薬物代謝のメカニズムを調査し、さらにはin vivo薬物代謝を予測するために、懸濁液または培養された肝細胞の使用に大きく依存しています。これらの目的のために、肝細胞は通常、動物またはヒト[8]の全肝臓または肝臓組織からコラーゲ^ナーゼ消化によって分離されます。これは2段階のプロセスです。最初のステップでは、肝臓を等張液に入れ、カルシウムキレート剤を使用して細胞間の密着結合を破壊するためにカルシウムを除去します。次に、コラーゲナーゼを含む溶液を加えて、肝細胞を肝臓間質から分離します。このプロセスにより肝細胞の懸濁液が作成され、マルチウェルプレートに播種して数日または数週間培養することができます。最適な結果を得るには、培養プレートをまず細胞外マトリックス（コラーゲン、マトリゲルなど）でコーティングして、肝細胞の接着（通常は播種後 1 ～ 3 時間以内）と肝臓表現型の維持を促進する必要があります。さらに、肝細胞のサンドイッチ培養を確立するために、細胞外マトリックスの追加層を重ねることがよくあります。サンドイッチ構成の適用により、培養中の肝細胞の長期維持がサポートされます。^[9]^[10]すぐに使用されない新鮮な単離肝細胞は、凍結保存して保管できます。^[11]培養中に増殖しません。肝細胞は、凍結と解凍を含む凍結保存サイクル中に損傷に対して非常に敏感です。従来の凍結保護剤を添加した後でも、凍結保存中に損傷が発生します。^[12]ただし、最近の凍結保存および蘇生プロトコルでは、ほとんどのバイオ医薬品アプリケーションで凍結保存された肝細胞の使用がサポートされています。^[13]

追加画像

胆道系の模式図
細胞培養中の肝細胞
肝細胞の分極の模式図。肝細胞の基底外側表面と頂端表面に局在するタンパク質を示しており、それぞれ洞膜と小管膜と呼ばれる。

参照

胚葉由来のヒト細胞タイプのリスト

参考文献

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外部リンク

組織学画像: 22101ooa – ボストン大学の組織学学習システム - 「細胞の超微細構造: 肝細胞と類洞」
肝臓組織学：肝細胞（コロラド州立大学、2023年5月29日アーカイブ、Wayback Machine）

[Physics_Factbook-1] 人間の髪の毛の直径は17～181μmです。Ley , Brian (1999). Elert, Glenn (ed.). 「人間の髪の毛の直径」. The Physics Factbook . 2018年12月8日閲覧。

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