شارح الدرس: الكبد الأحياء

في هذا الشارح، سوف نتعلم كيف نصف تركيب الكبد ودورها في الإخراج.

الكبد عضو في جسم الإنسان. هل تعلم أن الكبد هي العضو الوحيد في الجسم الذي يستطيع أن يجدِّد نفسه؟ هذا يعني أنه من الممكن إزالة ما يزيد على منها والتبرع به إلى شخص آخر، في عملية تعرف باسم زراعة الكبد من متبرع حي. بعد إجراء عملية الزراعة، تبدأ الكبد مباشرة في التجدد في كل من جسم المتبرع وجسم الشخص الذي أجرى عملية الزراعة. وخلال ثمانية أسابيع فقط، تتجدد كلتا الكبدين بالكامل تقريبًا.

الكبد عضو كبير يتكون من فصين. وهي تقع في تجويف البطن، وكما تلاحظ في الشكل 1 من موضعها في جسم الإنسان أنها جزء من الجهاز الهضمي. فهي أحد الأعضاء الملحقة بالجهاز الهضمي. وهذا يعني أن الطعام لا يمر خلالها مباشرة، ولكنها تساعد في هضم الطعام عن طريق إنتاج العصارة الصفراوية. وبرغم أن الكبد تؤدي العديد من الوظائف، فإننا في هذا الشارح، سنركز على دورها في إزالة السموم والإخراج.

الإخراج عملية تحدُث في الخلايا، حيث تزال الفضلات الناتجة عن تفاعلات الأيض. وقد تخرج هذه الفضلات، على سبيل المثال، في صورة ثاني أكسيد الكربون الناتج عن التنفُّس في الخلايا العضلية. ثمة مفهوم خاطئ شائع أن الإخراج والتبرز أمران متماثلان. حيث يشير الإخراج إلى إزالة الفضلات الأيضية المكونة في الخلايا، بينما يشير التبرز إلى عملية التخلُّص النهائي من الفضلات غير المهضومة في صورة براز.

العديد من الفضلات الأيضية التي تُزال من الخلايا من خلال الإخراج يتم تكسيرها في الكبد قبل عملية التبرز أو إزالتها من الجسم. حيث تخرج هذه الفضلات من خلايا الجسم الأخرى، وتنتقل عبر مجرى الدم إلى الكبد. بعض هذه المواد من الممكن أن يكون سامًّا؛ لذلك تعمل الكبد على تكسيرها ومعادلتها. وتسمى هذه العملية إزالة السموم.

لننظر إلى التركيب العياني، المرئي بالعين المجرَّدة، للكبد والأوعية الدموية المصاحبة لها. وهذا موضح في الشكل 2.

تؤدي الكبد دورًا في الجهاز الهضمي عن طريق إنتاج العصارة الصفراوية. تُستخدم العصارة الصفراوية في الأمعاء الدقيقة لاستحلاب العديد من الليبيدات التي نتناولها في الطعام. يؤدي الاستحلاب إلى زيادة مساحة سطح الليبيدات، التي تعمل عليها إنزيمات الليبيز؛ مما يزيد من معدل هضم الليبيدات. تنتقل العصارة الصفراوية بعد إنتاجها في الكبد إلى المرارة، التي تتصل بالكبد عبر القنوات الصفراوية، كما نلاحظ في الشكل 2. تخزن العصارة الصفراوية في المرارة إلى حين تناول طعام يحتوي على نسبة من الليبيدات، حيث تحتاج الأمعاء الدقيقة إلى تلك العصارة الصفراوية.

المقطع «hepato» يعني باليونانية «الكبد». لهذا السبب، تتضمَّن التراكيب الموجودة في الكبد كلمة «كبدي» (hepatic بالإنجليزية). على سبيل المثال، يُشار إلى الأوعية الدموية الرئيسية الثلاثة في الكبد بالشريان الكبدي (hepatic artery)، والوريد الكبدي (hepatic vein)، والوريد البابي الكبدي (hepatic portal vein)، كما تُسمَّى الخلايا الكبدية بـ hepatocytes.

للخلايا الكبدية وظائف متعددة؛ ولذلك هي خلايا نشطة للغاية، حيث تستهلك ما يزيد على من إجمالي طاقة الجسم. فهي تتطلب الكثير من الأكسجين لإجراء التنفس الهوائي من أجل إطلاق الطاقة اللازمة لأداء هذه الوظائف.

من المعروف أن الشرايين تنقل الدم بعيدًا عن القلب دائمًا. ينقل الشريان الكبدي الدم الغني بالأكسجين من القلب إلى الكبد، حيث ينتشر بعد ذلك في الخلايا الكبدية. لكن الشريان الكبدي لا ينقل الأكسجين إلى الخلايا الكبدية فقط، وإنما ينقله أيضًا إلى أعضاء مجاورة في الجسم، مثل المعدة، والاثني عشر في الأمعاء الدقيقة، والبنكرياس، والمرارة.

تنقل الأوردة الدم دائمًا إلى القلب. يوجد وريدان مختلفان مرتبطان بالكبد: الوريد الكبدي والوريد البابي الكبدي.

ينقل الوريد الكبدي الدم غير المؤكسج من الكبد إلى القلب، مارًّا عبر وعاء دموي أكبر يسمى الوريد الأجوف السفلي. تنتج الخلايا الكبدية ثاني أكسيد الكربون أثناء التنفس الهوائي، والذي ينتقل إلى الدم. ويُنقل الدم الذي أصبح غير المؤكسج الآن، عبر الوريد الكبدي عائدًا إلى القلب. ثم يُنقل هذا الدم من القلب إلى الرئتين ليصبح مؤكسجًا قبل دورانه في الجسم مرة أخرى.

يتلقى الكبد نوعين من الدم: أحدهما غني بالأكسجين من الشريان الكبدي، والآخر غني بالمغذيات والفضلات من الوريد البابي الكبدي.

يمتد الوريد البابي الكبدي من الأمعاء والطحال والبنكرياس والمرارة إلى الكبد. لذلك فهو يحمل دمًا غنيًّا ليس بالمغذيات فقط، بل أيضًا بالفضلات الأيضية والسموم إلى الخلايا الكبدية. وهذا لأن الكبد هي العضو الرئيسي المسئول عن إزالة السموم في الجسم. كما أن حجم الدم الذي ينقله الوريد البابي الكبدي إلى الكبد يساوي ثلاثة أمثال حجم الدم الذي يصلها عبر الشريان الكبدي؛ لأنه يحمل الكثير من المغذيات والسموم.

يحمل الدم المنتقل عبر الوريد البابي الكبدي العديد من نواتج الهضم. على سبيل المثال، وخاصة بعد تناول وجبة، يصبح الدم في الوريد البابي الكبدي غنيًّا بالجلوكوز، والأحماض الأمينية، والكوليسترول، والفيتامينات، والمعادن. تخزن المواد المفيدة، مثل الفيتامينات والمعادن في الخلايا الكبدية، حتى الحاجة إليها. وعندئذ، تنطلق في مجرى الدم للانتقال إلى خلايا الجسم حسب الحاجة.

كما ينقل الوريد البابي الكبدي أيضًا المواد التي يتعين إزالة السموم منها، ومعادلتها، وإخراجها، مثل: البروتينات الزائدة وثاني أكسيد الكربون. علاوة على ذلك، ينقل الوريد البابي الكبدي الهرمونات، مثل الإنسولين والجلوكاجون، من البنكرياس إلى الخلايا الكبدية.

مثال ٢: تحديد الأوعية الدموية الرئيسية للكبد

يوضح الشكل الآتي مخططًا مبسطًا لكبد الإنسان، مع حذف أسماء بعض الأوعية الدموية الرئيسية منه.

1. ما الوعاء الدموي الذي يشير إليه الحرف (أ)؟
2. ما الوعاء الدموي الذي يشير إليه الحرف (ب)؟
3. ما الوعاء الدموي الذي يشير إليه الحرف (ج)؟

الحل

يحمل الشريان الكبدي الدم المؤكسج من القلب إلى الكبد، حيث ينتشر بعد ذلك في الخلايا الكبدية. تتطلب الخلايا الكبدية الكثير من الأكسجين لإجراء التنفس الهوائي من أجل إطلاق الطاقة اللازمة لأداء وظائفها المتعددة. لا ينقل الشريان الكبدي الأكسجين إلى الخلايا الكبدية في الكبد فقط، وإنما إلى أعضاء أخرى مجاورة، مثل المعدة، والاثني عشر في الأمعاء الدقيقة، والبنكرياس، والمرارة.

ينقل الوريد الكبدي الدم غير المؤكسج من الكبد إلى القلب، مارًّا عبر وعاء دموي أكبر يسمى الوريد الأجوف السفلي. تنتج الخلايا الكبدية ثاني أكسيد الكربون أثناء التنفس الهوائي، والذي ينتقل إلى الدم لينقله الوريد الكبدي عائدًا إلى القلب. ومن القلب، ينتقل هذا الدم إلى الرئتين ليصبح مؤكسجًا قبل دورانه في الجسم مرة أخرى.

يمتد الوريد البابي الكبدي من الأمعاء والطحال والبنكرياس والمرارة إلى الكبد. حيث ينقل الدم الغني بالمغذيات، والفضلات الأيضية، والسموم إلى الخلايا الكبدية. يحمل الدم المنتقل في الوريد البابي الكبدي العديد من نواتج الهضم. فعلى سبيل المثال، خاصة بعد تناول وجبة، يصبح الدم في الوريد البابي الكبدي غنيًّا بالجلوكوز، والأحماض الأمينية، والكوليسترول، والفيتامينات، والمعادن. كما ينقل الوريد البابي الكبدي أيضًا المواد التي يتعين إزالة السموم منها، ومعادلتها، وإخراجها، مثل: البروتينات الزائدة وثاني أكسيد الكربون. علاوة على ذلك، ينقل الوريد البابي الكبدي الهرمونات، مثل الإنسولين والجلوكاجون، من البنكرياس إلى الخلايا الكبدية.

يمتد الوعاء الدموي (أ) من القناة الهضمية إلى الكبد. ومن ثَمَّ سيكون غنيًّا بنواتج الهضم؛ ومن ثم فهو الوريد البابي الكبدي. وبما أن الوعاء الدموي (ب) يخرج من الكبد باتجاه الوريد الأجوف السفلي، فهو الوريد الكبدي. يتفرع الوعاء الدموي (ج) من الشريان الأورطي، وهو وعاء دموي رئيسي ينقل الدم المؤكسج من القلب إلى خلايا الجسم. ومن ثم، فإن (ج) هو الشريان الكبدي.

إذن، الإجابات الصحيحة هي كما يأتي:

1. الوريد البابي الكبدي.
2. الوريد الكبدي.
3. الشريان الكبدي.

كل فص من فصوص الكبد يتكون من حوالي 100‎ ‎000 فصيص سداسي. الفصيص هو فص صغير، ويمكنك رؤيته مكبرًا في الشكل 3. يحتوي كل فصيص على فرع من القناة الصفراوية، وعلى كل وعاء من الأوعية الدموية المذكورة سابقًا. يمكنك أن تلاحظ فروع القنوات الصفراوية التي تنقل العصارة الصفراوية من موقع إنتاجها في الكبد إلى المرارة لتخزينها. كما يمكن رؤية فروع الوريد البابي الكبدي التي تنقل فضلات ونواتج عملية الهضم إلى الكبد، بالإضافة إلى الشريان الكبدي الذي يزود الخلايا الكبدية بالدم المؤكسج، إلى جانب الوريد الكبدي المركزي، الذي ينقل الدم غير المؤكسج من الكبد عائدًا مرة أخرى إلى القلب.

كل فصيص سداسي يحتوي على العديد من الخلايا الكبدية. تشكل الخلايا الكبدية ما يقرب من من كتلة الكبد. تختلط محتويات الشريان الكبدي والوريد البابي الكبدي في مناطق تسمى أشباه الجيوب الكبدية، الموضحة في الشكل 4. تحيط الخلايا الكبدية بأشباه الجيوب الكبدية بحيث يمكن نقل محتويات الدم إليها. يخرج الدم من أشباه الجيوب الكبدية عن طريق الوريد الكبدي. يمكنك أيضًا رؤية فروع القناة الصفراوية وخلايا كوفر في الشكل 4. تعد خلايا كوفر خلايا بلعمية متخصصة تتميز بها الكبد، وتتمثل وظيفتها في ابتلاع مُسببات الأمراض وهضمها.

لنلقِ نظرة عن قرب على الخلايا الكبدية ذاتها. تحتوي معظم الخلايا الكبدية على نواة كبيرة، وشبكة إندوبلازمية بارزة، وعدد كبير من الميتوكوندريا.

تأخذ نوى الخلايا الكبدية، التي تحتوي على المادة الوراثية، في الغالب شكلًا مستديرًا. ومن السمات البارزة للكبد أن نحو من الخلايا الكبدية (في الكبد الطبيعي) يحتوي على أكثر من مجموعتين من الكروموسومات المتماثلة. وفي بعض الأحيان تحتوي الخلايا الكبدية على أكثر من نواة واحدة، كما تلاحظ في بعض الخلايا الكبدية الموضحة في صورة المجهر أدناه.

ما يزال سبب احتواء الخلايا الكبدية على نواة كبيرة أو تعدد نواها أحد مصادر إلهام البحث العلمي. حيث يُعتقد أن هذه السمة توفر مزيدًا من نسخ الجينات لتخليق البروتين، فهذه الخلايا نشطة للغاية. كما أنها توفر مزيدًا من الحماية ضد الإضرار بجزيئات DNA وموت الخلايا، لا سيما عندما تتعرض الخلايا للمواد السامة، على سبيل المثال.

تحتوي الخلايا الكبدية على شبكة إندوبلازمية بارزة، لأنها تعد نشطة في تخليق البروتينات والليبيدات، لكي تصدرها إلى خلايا الجسم الأخرى. والخلايا الكبدية على مستوى عالٍ من النشاط الأيضي، حيث تحتوي على العديد من الميتوكوندريا لأداء وظيفة التنفس وإطلاق كمية كافية من الطاقة.

تؤدي الكبد دورًا أساسيًّا في تكسير الفضلات الأيضية الضارة أو الزائدة.

بعض المواد التي ينتجها الجسم أو يبتلعها هي مواد سامة ويجب إزالتها. فعلى سبيل المثال، تحتوي المشروبات الكحولية على الإيثانول، وهو مادة سامة لأنه يذيب الفسفوليبيدات الموجودة في أغشية الخلية؛ ما يؤدي إلى تكسيرها. عند تناول الإيثانول، تبذل الكبد جهدًا كبيرًا لتحويله إلى صورة أقل سميةً لإخراجه.

تتحمل الكبد معظم الضرر الذي تَسبَّب فيه هذا السم. ويمكن أن يؤدي الاستهلاك المفرط للكحول إلى إلحاق الضرر بالخلايا الكبدية ليصل الأمر إلى تشمع الكبد غير القابل للعلاج، وهو ما يعني إصابة الكبد بندبات. يوضح الشكل 6 الفرق بين مظهر كبد سليمة وكبد مصابة بمرض تشمع الكبد.

لنلق نظرة على وظيفة أخرى من وظائف الكبد: نزع الأمين. لا يمكن أن يخزن جسم الإنسان جميع الأحماض الأمينية التي تتكون أثناء هضم البروتينات. لذلك تصل الأحماض الأمينية الزائدة إلى الخلايا الكبدية عن طريق الوريد البابي الكبدي. ثم تُزال مجموعة الأمين من الحمض الأميني؛ مما يحوله إلى حمض عضوي يمكن أن تستخدمه الخلايا، مع إطلاق الأمونيا باعتبارها ناتجًا ثانويًّا.

الأمونيا التي تنتج أثناء نزع الأمين هي مادة شديدة السمية للإنسان؛ لذا يجب تحويلها إلى صورة أخرى لإخراجها بأمان. تُنزع سمية الأمونيا من خلال الخلايا الكبدية في الكبد، وجزئيًّا في الميتوكوندريا. تسمى عملية إزالة السموم من الأمونيا بدورة اليوريا والمعروفة أيضًا باسم دورة الأورنيثين، ويوضح الشكل 7 ملخصًا لها.

تُحول دورة اليوريا الأمونيا السامة إلى يوريا غير ضارَّة نسبيًّا. وتتضمن دورة اليوريا استخدام ثاني أكسيد الكربون الناتج خلال التنفس الخلوي بالإضافة إلى ثلاثة من الأحماض الأمينية: الأورنيثين والسيترولين والأرجينين. يستخدم كل ذلك، بالإضافة إلى بعض الإنزيمات، لتحويل الأمونيا إلى يوريا وماء. ثم تنتقل اليوريا بعد ذلك إلى الكُليَتين لإخراجها من الجسم كجزء من البول.

مثال ٥: تفسير أهمية دورة اليوريا

تُعَدُّ الأمونيا أحد نواتج عملية نزع الأمين، والتي تتحوَّل إلى يوريا عن طريق دورة الأورنيثين (اليوريا). ما أهمية هذا التحوُّل؟

الحل

لا يمكن أن يخزن الجسم جميع الأحماض الأمينية التي تتكون أثناء هضم البروتينات. لذلك تصل الأحماض الأمينية الزائدة إلى الخلايا الكبدية عن طريق الوريد البابي الكبدي. تُزال مجموعة الأمين من الحمض الأميني، ويؤدي ذلك إلى تحوله إلى حمض عضوي تستخدمه الخلايا، وتطلق هذه العملية الأمونيا باعتبارها ناتجًا ثانويًّا. والأمونيا شديدة السمية للإنسان؛ لذا يجب تحويلها إلى صورة أخرى لتخرج من الجسم بأمان. تؤدي الخلايا الكبدية هذه العملية المعروفة بدورة الأورنيثين أو دورة اليوريا.

تُحول دورة الأورنيثين «اليوريا» الأمونيا السامة إلى اليوريا الأقل سمية. وتتضمن دورة اليوريا استخدام ثاني أكسيد الكربون الناتج خلال التنفس الخلوي بالإضافة إلى ثلاثة من الأحماض الأمينية: الأورنيثين والسيترولين والأرجينين. يستخدم كل ذلك، بالإضافة إلى بعض الإنزيمات، لتحويل الأمونيا إلى يوريا وماء. ثم تنتقل اليوريا بعد ذلك إلى الكُلْيَتَيْن لإخراجها من الجسم كجزء من البول.

ومن ثَمَّ، فإن هذا التحويل مهم؛ لأن الأمونيا مادة سامة للغاية ولا يمكن تخزينها في جسم الإنسان.

مثال ٦: تحديد المتفاعلات في دورة اليوريا

يوضِّح الشكل الآتي مخططًا مبسطًا لدورة الأورنيثين (اليوريا) التي تحدث في الكبد. ما المركَّب الذي استُبدل به الحرف (أ)؟

الحل

لا يمكن أن يخزن الجسم جميع الأحماض الأمينية التي تتكون أثناء هضم البروتينات. لذلك تصل الأحماض الأمينية الزائدة إلى الخلايا الكبدية عن طريق الوريد البابي الكبدي. تُزال مجموعة الأمين من الحمض الأميني، ويؤدي ذلك إلى تحوله إلى حمض عضوي تستخدمه الخلايا، وتطلق هذه العملية الأمونيا باعتبارها ناتجًا ثانويًّا. والأمونيا شديدة السمية للإنسان، ولا يمكن تخزينها في الجسم لذا يجب تحويلها إلى صورة أخرى لتخرج من الجسم بأمان. تؤدي الخلايا الكبدية هذه العملية المعروفة بدورة الأورنيثين أو دورة اليوريا.

تُحول دورة الأورنيثين «اليوريا» الأمونيا السامة إلى اليوريا الأقل سُمِّيَّةً. وتتضمن هذه الدورة استخدام ثاني أكسيد الكربون الناتج خلال التنفس الخلوي بالإضافة إلى ثلاثة من الأحماض الأمينية: الأورنيثين والسيترولين والأرجينين. يستخدم كل ذلك، بالإضافة إلى بعض الإنزيمات، لتحويل الأمونيا إلى يوريا وماء. ثم تنتقل اليوريا بعد ذلك إلى الكليتين لإخراجها من الجسم كجزء من البول.

وبناء عليه، فالمركب (أ) هو الأمونيا.

لنلخص بعض النقاط الرئيسية التي تناولناها في هذا الشارح.