فيديو الدرس: الكبد الأحياء • الصف الثاني الثانوي

نسخة الفيديو النصية

في هذا الفيديو، سوف نتعلم كيف نصف تركيب الكبد، أولًا على مقياس عياني، وهو ما يمكننا رؤيته بالعين المجردة، ثم على مقياس مجهري. وسنتعرف أيضًا على الأدوار الرئيسية التي تؤديها الكبد، والتي قد تتضمن التخلص من السموم والإخراج.

هل تعلم أن الكبد من الأعضاء النادرة التي تستطيع تجديد نفسها في جسم الإنسان؟ وهذا يعني أن من الممكن فعليًّا إزالة ما يزيد على 60 بالمائة منها والتبرع به إلى شخص آخر، في عملية تعرف باسم زراعة الكبد من متبرع حي. وبعد إجراء عملية الزراعة، تبدأ كلتا الكبدين مباشرة في التجدد في كل من جسم المتبرع والجزء الذي زرع. وخلال ثمانية أسابيع فقط، يفترض أن تتجدد كلتا الكبدين بالكامل تقريبًا، وهو ما يبين أن الكبد عضو استثنائي للغاية.

يوضح هذا الشكل موضع الكبد في الجهاز الهضمي للإنسان. كما ترون، الكبد عضو كبير إلى حد ما يتكون من فصين رئيسين، ويقع في تجويف البطن في الفقاريات ومنها الإنسان. تعرف الكبد أحيانًا بأنها أحد الأعضاء الملحقة بالجهاز الهضمي. ويعني ذلك أنه عند مرور الطعام عبر الجهاز الهضمي، فإنه لا يمر في الواقع خلال الكبد نفسها، وإنما تساعد الكبد في عملية الهضم عن طريق إنتاج مادة تسمى العصارة الصفراوية.

تعد العصارة الصفراوية مفيدة في هضم الليبيدات في الأمعاء الدقيقة. وتؤدي الكبد كذلك دورًا رئيسيًّا في التخلص من السموم وفي الإخراج. وبالرغم من أن للكبد وظائف متعددة، فسنركز في هذا الفيديو على دورها في التخلص من السموم والإخراج.

الإخراج عملية تحدث في جميع خلايا جسم الإنسان تقريبًا، وفيها تزال فضلات التفاعلات الأيضية. من الممكن أن تكون الفضلات، على سبيل المثال، ثاني أكسيد الكربون، الذي ينتج أثناء التنفس الخلوي في الخلايا العضلية، ويتعين إزالته من الخلايا. تسمى عملية إزالة تلك الفضلات الأيضية من الخلايا بالإخراج.

هناك العديد من الفضلات الأخرى التي تنتج في مختلف خلايا الجسم، مثل اليوريا. ويلزم إخراجها لمنعها من التسبب في ضرر. العديد من الفضلات الأيضية التي تزال من الخلايا عن طريق الإخراج تكسرها الكبد كذلك قبل إزالتها من الجسم. تخرج هذه الفضلات من خلايا الجسم إلى مجرى الدم؛ حيث يمكن نقلها بسهولة إلى الكبد. وبمجرد وصول هذه المواد للكبد، تؤدي الكبد عملية تسمى إزالة السموم. وإزالة السموم هي عملية تكسير المواد الضارة أو السامة في الجسم أو معادلتها.

سنعرف المزيد من التفاصيل عن الإخراج وإزالة السموم في الكبد لاحقًا في هذا الفيديو. لكن أولًا: دعونا ننظر إلى التراكيب العيانية للكبد، وهي تلك المرئية بالعين المجردة. لقد غيرنا لون الكبد هنا بعض الشيء، بحيث يسهل تمييزها عن الأوعية الدموية المرتبطة بها. كما تعلمنا سابقًا، تؤدي الكبد دورًا رئيسيًّا في الجهاز الهضمي عن طريق إنتاج العصارة الصفراوية.

بعد إنتاج الكبد للعصارة الصفراوية، تنقل إلى عضو يسمى المرارة، التي تتصل بالكبد عن طريق أوعية تسمى القنوات الصفراوية. تخزن العصارة الصفراوية في المرارة إلى حين تناول طعام يحتوي على الليبيدات، وعندئذ يكون وجود العصارة الصفراوية مطلوبًا في الاثني عشر، وهو الجزء الأول من الأمعاء الدقيقة. تحول العصارة الصفراوية الليبيدات التي نتناولها كجزء من طعامنا إلى مستحلب بمجرد وجودها في الاثني عشر. وهكذا، عند تناول طعام يحتوي على الليبيدات، تنقل العصارة الصفراوية إلى خارج المرارة خلال القنوات الصفراوية إلى الاثني عشر.

دعونا نر ما يحدث لهذه الليبيدات في الاثني عشر عند تفاعلها مع العصارة الصفراوية. الليبيدات غير قابلة للذوبان في الماء؛ لذا فعند وجودها في الأمعاء الدقيقة تكون كريات كبيرة تشبه إلى حد ما هذه الكرية. ومن ثم، فإن إنزيمات الليبيز، الممثلة بهذه الأسهم الزرقاء، لا يكون لديها سوى مساحة سطح صغيرة يمكنها العمل عليها لتكسير الليبيدات؛ لأن إنزيمات الليبيز قابلة للذوبان في الماء. لذلك يمكنها فقط أن تحيط بقطرات الليبيدات الكبيرة هذه. ومع ذلك، عندما ندخل العصارة الصفراوية إلى المزيج، فإنها تحول الليبيدات إلى مستحلب، وهو ما يعني تفتيتها إلى قطرات متفرقة أصغر حجمًا. يزيد ذلك مساحة سطح الليبيدات التي يمكن لإنزيمات الليبيز العمل عليها لتكسير الليبيدات بكفاءة؛ مما يزيد من معدل هضم الليبيدات.

بالإضافة إلى القنوات الصفراوية، يوجد العديد من الأوعية الدموية المرتبطة بالكبد. لذا دعونا نضفها إلى الشكل الآن. هذه التراكيب الموضحة باللون الأزرق هي فروع الوريد الكبدي، في حين أن تلك الموضحة باللون الأحمر هي فروع الشريان الكبدي. ويزداد شكل الكبد من حيث الألوان والتعقيد بإضافة وعاء آخر يزود الكبد يسمى الوريد البابي الكبدي، وهو موضح هنا باللون الوردي. لعلك لاحظت أن البادئة ‪hepat‬‏- تظهر في أسماء كل هذه الأوعية بالإنجليزية. ويرجع ذلك إلى أن البادئة ‪hepat‬‏- مشتقة من كلمة يونانية بمعنى «الكبد»، وهو ما يفسر لماذا تسمى الخلايا الكبدية ‪hepatocytes‬‏؛ لأن الجزء ‪hepat‬‏- من الكلمة يعني الكبد، والجزء -‪cyte‬‏ يعني خلية.

للخلايا الكبدية وظائف متعددة؛ ولذلك فهي خلايا نشطة للغاية، وتستهلك ما يصل إلى 20 بالمائة من إجمالي طاقة الجسم. وهي تتطلب كمية كبيرة من الجلوكوز والأكسجين لإجراء التنفس الخلوي من أجل إطلاق الطاقة اللازمة لأداء وظائفها. سنتعرض بمزيد من التفصيل إلى تركيب الخلايا الكبدية بعد قليل. لكن أولًا، دعونا نستكشف الوظائف المختلفة التي تؤديها كل هذه الأوعية الدموية، وكيف تحصل الخلايا الكبدية على تلك الإمدادات الكبيرة من الجلوكوز والأكسجين والفضلات الأيضية.

تنقل الشرايين الدم دائمًا بعيدًا عن القلب. في الواقع، ينشأ الشريان الكبدي من وعاء يسمى الشريان الأورطي، الذي يتفرع خارجًا من القلب وينقل الدم الغني بالأكسجين إلى أنسجة الجسم، بما في ذلك الكبد، عن طريق الشريان الكبدي؛ حيث يمكن للأكسجين الانتشار في الخلايا الكبدية. لا ينقل الشريان الكبدي الأكسجين إلى الخلايا الكبدية الموجودة في الكبد فحسب، بل ينقله كذلك إلى الأعضاء المجاورة مثل الأمعاء الدقيقة والبنكرياس والمرارة. إذن بإيجاز، يمكننا أن نرى أن الشريان الكبدي ينقل الدم الغني بالأكسجين من القلب إلى الكبد والأعضاء المجاورة لها.

تنقل الأوردة الدم عادة من أنسجة الجسم إلى القلب. وينقل الوريد الكبدي الدم غير المؤكسج بعيدًا عن الكبد عن طريق وعاء أكبر يسمى الوريد الأجوف السفلي. يمكن بعد ذلك لهذا الدم أن يدخل القلب عن طريق الوريد الأجوف السفلي ليضخ إلى الرئتين كي يؤكسج مرة أخرى. ستكون الخلايا الكبدية في الكبد قد أنتجت ثاني أكسيد الكربون خلال التنفس الهوائي، الذي ينتقل إلى الدم. ومن ثم، ينقل غاز ثاني أكسيد الكربون في الدم غير المؤكسج عبر الوريد الكبدي عائدًا إلى القلب. إذن بإيجاز، تتمثل الوظيفة الرئيسية للوريد الكبدي في نقل الدم غير المؤكسج من الكبد إلى القلب.

لكن لعلك لاحظت أن هناك وريدًا آخر يرتبط بالكبد، وهو الوريد البابي الكبدي. إذن، ما الذي يفعله هذا الوريد؟ تستقبل الكبد نوعين من الدم، أحدهما غني بالأكسجين من الشريان الكبدي، والآخر غني بالمغذيات والفضلات من الوريد البابي الكبدي. ينقل الوريد البابي الكبدي هذا الدم الغني بالمغذيات والفضلات بل والسموم من العديد من الأعضاء المختلفة، بما في ذلك البنكرياس والأمعاء والطحال والمرارة، إلى الكبد. يرجع ذلك إلى أن الكبد هي العضو الرئيسي المسئول عن إزالة السموم في الجسم، لكنها تحتاج كذلك إلى المغذيات لتؤدي وظيفتها.

يحمل الدم الموجود في الوريد البابي الكبدي الكثير من نواتج الهضم إلى الكبد. لذا دعونا نلق نظرة عن كثب على هذه النواتج لنرى ما نتحدث عنه تحديدًا. بعد تناول وجبة، سيكون الدم الموجود في الوريد البابي الكبدي غنيًّا بالجلوكوز والأحماض الأمينية والكوليسترول والفيتامينات والمعادن. ستخزن المواد المفيدة، كالفيتامينات والمعادن، في الخلايا الكبدية حتى الحاجة إليها، وعندئذ ستطلق في الدم لنقلها إلى خلايا الجسم حسب الحاجة عن طريق الوريد الكبدي.

ينقل الوريد البابي الكبدي أيضًا المواد التي يتعين التخلص من سميتها ومعادلتها وإخراجها، كالبروتينات الزائدة وثاني أكسيد الكربون. علاوة على ذلك، ينقل الوريد البابي الكبدي هرمونات مثل الإنسولين والجلوكاجون من البنكرياس إلى الخلايا الكبدية. حجم الدم المنقول إلى الكبد عبر الوريد البابي الكبدي يعادل فعليًّا ثلاثة أمثال حجم الدم الواصل من الشريان الكبدي؛ لأنه يحمل الكثير من المغذيات والسموم.

دعونا نحذف بعض هذه التراكيب والأعضاء الأخرى؛ كي نتمكن من إلقاء نظرة عن قرب على الكبد نفسها. يحتوي كل من فصي الكبد على نحو 100000 فصيص سداسي، كل واحد منها عبارة عن فص صغير الحجم، ويمكنكم رؤية بعضها مكبرة هنا. بما أننا سنتناول بعد ذلك تراكيب غير مرئية للعين المجردة، فلن نتناول التركيب العياني بعد الآن. بدلًا من ذلك، سنتناول التركيب المجهري، وهو التركيب المرئي باستخدام المجهر.

يحتوي كل فصيص على فروع عديدة للقناة الصفراوية، التي يمكنكم رؤيتها هنا باللون الأخضر، وفروع عديدة للشريان البابي الكبدي موضحة باللون الوردي، وفروع للوريد الكبدي موضحة باللون الأحمر، وفرع مركزي كبير للوريد الكبدي موضح باللون الأزرق.

دعونا نلق نظرة عن قرب على جزء من الفصيص. فروع القناة الصفراوية، الموضحة باللون الأخضر، تنقل العصارة الصفراوية، التي تخلق في الخلايا الكبدية، من الكبد إلى المرارة؛ حيث يجري تخزينها. فروع الوريد البابي الكبدي، الموضحة باللون الوردي، تجلب الفضلات ونواتج الهضم إلى الكبد؛ كي يتسنى لها دخول الخلايا الكبدية نفسها. وتزود فروع الشريان الكبدي، الموضحة باللون الأحمر، الخلايا الكبدية بالدم المؤكسج. وبمجرد أن تستخدم الخلايا الكبدية مغذياتها حسب حاجتها، ينقل فرع الوريد الكبدي، الموضح باللون الأزرق، الدم غير المؤكسج عائدًا إلى القلب.

كما ترى، تمتزج محتويات الشريان الكبدي والوريد البابي الكبدي معًا في منطقة تسمى أشباه الجيوب الكبدية. تحيط الخلايا الكبدية بأشباه الجيوب الكبدية، بحيث يمكن نقل محتويات الدم إليها. ومن ثم، سيحتوي كل من أشباه الجيوب الكبدية على مزيج من المغذيات والفضلات.

يحتوي كل فصيص سداسي على العديد من الخلايا الكبدية، التي تمثل ما يقرب من 80 بالمائة من إجمالي كتلة الكبد. لذلك، دعونا نلق نظرة عن كثب على إحدى هذه الخلايا الكبدية نفسها. معظم الخلايا الكبدية يحتوي على نواة مركزية كبيرة، وشبكة إندوبلازمية بارزة، والعديد من الميتوكوندريا. ثمة خاصية مهمة للخلايا الكبدية، وهي أن بعضها يحتوي على أكثر من نواة. ولا تزال أسباب ذلك تمثل أحد مصادر الإلهام للبحث العلمي. لكن يعتقد أنها تتيح مزيدًا من نسخ الجينات بغرض تخليق البروتينات؛ وذلك لأن هذه الخلايا نشطة جدًّا. ويمكنها كذلك توفير المزيد من الحماية ضد تضرر الحمض النووي ‪(DNA)‬‏ وموت الخلايا، لا سيما أن هذه الخلايا تتعرض للمواد السامة.

تحتوي الخلايا الكبدية على شبكة إندوبلازمية بارزة؛ لأنها تنشط في تخليق البروتينات والليبيدات التي ستصدر إلى خلايا أجزاء الجسم الأخرى. ونظرًا لأن الخلايا الكبدية على مستوى عال من النشاط الأيضي، فإنها تحتوي على العديد من الميتوكوندريا لأداء وظيفة التنفس وإطلاق قدر كاف من الطاقة.

الآن بعد أن عرفنا مزيدًا من المعلومات عن تركيب الكبد ومكوناتها المجهرية، دعونا نعرف المزيد عن بعض وظائف الكبد الرئيسية. من الأدوار التي تؤديها الكبد تكسير الفضلات الأيضية الضارة والزائدة. بعض المواد التي يمكن أن ينتجها الجسم أو يتناولها هي مواد سامة ويجب إزالتها.

على سبيل المثال، تحتوي المشروبات الكحولية على مادة تسمى الإيثانول. في حالة تناول كمية مفرطة من الإيثانول، فإنه يكون سامًّا للخلايا. ويرجع ذلك إلى تداخله مع طبقة الفوسفوليبيد المزدوجة في أغشية أسطح الخلايا نفسها. في الحقيقة، يمكن للإيثانول كذلك إذابة الفوسفوليبيدات. ولتلافي اختلال غشاء سطح الخلية، ومن ثم تدمير الخلية نفسها، يمكن نقل الإيثانول إلى الكبد. يمكن لخلايا الكبد تحويل الإيثانول إلى صورة أقل سمية، يمكن بعد ذلك إخراجها وإزالتها في النهاية من الجسم.

تبذل الكبد جهدًا كبيرًا لأداء هذه الوظيفة، ولكنها تتحمل كذلك معظم الضرر الناجم عن هذا السم. في الواقع، يمكن أن يؤدي الإفراط المستمر في تناول الكحول إلى الإضرار بالخلايا الكبدية، إلى درجة تجعله يسبب تشمع الكبد غير القابل للعلاج، وهو عبارة عن إصابة الكبد بالندبات. يعرض هذا الشكل مثالًا على شكل الكبد المصابة بالتشمع مقارنة بالكبد السليمة فوقها.

دعونا نلق نظرة على وظيفة أخرى للكبد، وهي نزع الأمين. لا يمكن أن يخزن جسم الإنسان جميع الأحماض الأمينية التي تتكون في أثناء هضم البروتينات. في الواقع، تنقل الأحماض الأمينية الزائدة إلى الكبد عن طريق الوريد البابي الكبدي من الجهاز الهضمي. وبمجرد دخول الحمض الأميني الخلية الكبدية، يمكن أن تنزع منه مجموعة الأمين. تعد مجموعة الأمين الموضحة في هذا الصندوق الوردي جزءًا من الحمض الأميني النمطي. ويؤدي نزع مجموعة الأمين إلى تحويل الحمض الأميني إلى حمض عضوي ومادة تسمى الأمونيا.

ورغم أن الحمض العضوي يمكن أن يكون مفيدًا لمختلف خلايا الجسم، فإن الأمونيا -وهو الناتج الثانوي- شديد السمية. لذلك يتعين تحويله إلى صورة أخرى لإخراجه بأمان. تزال الأمونيا عن طريق الخلايا الكبدية الموجودة في الكبد، وهو ما يتم جزئيًّا في الميتوكوندريا. تسمى عملية التخلص من سمية الأمونيا بدورة الأورنيثين، أو بدورة اليوريا أحيانًا. دعونا نتناول ذلك فيما يلي.

يطلق عليها أحيانًا دورة الأورنيثين؛ حيث تحتوي على ثلاثة أحماض أمينية تتضمن: الأورنيثين والسيترولين والأرجينين. ويرجع سبب تسميتها أحيانًا بدورة اليوريا إلى أنها تتضمن تحويل الأمونيا السامة إلى مادة غير ضارة نسبيًّا، وهي اليوريا. وتتضمن دورة الأورنيثين أيضًا استخدام ثاني أكسيد الكربون الذي يطلق أثناء التنفس الخلوي بالإضافة إلى هذه الأحماض الأمينية الثلاثة وعدد من الإنزيمات المختلفة؛ لتحويل الأمونيا إلى يوريا وماء. تنقل اليوريا الناتجة بعد ذلك إلى الكليتين لإزالتها من الجسم كجزء من البول.

والآن بعد أن عرفنا بعض المعلومات عن تركيب الكبد ووظيفتها، دعونا نتناول سؤالًا تدريبيًّا.

يوضح الشكل الآتي مخططًا مبسطًا لدورة الأورنيثين (اليوريا) التي تحدث في الكبد. ما المركب الذي استبدل به الحرف (أ)؟

لمعرفة المركب الناقص، دعونا أولًا نعرف المزيد عن دورة الأورنيثين نفسها. لا يستطيع الجسم تخزين جميع الأحماض الأمينية التي تتكون أثناء هضم البروتينات. تنقل الأحماض الأمينية الزائدة إلى خلايا الكبد عن طريق وريد يسمى الوريد البابي الكبدي، الذي يمتد من الجهاز الهضمي. مجموعة الأمين، الموضحة هنا باللون الوردي، تنزع من الحمض الأميني في الكبد؛ مما ينتج حمضًا عضويًّا يمكن لخلايا الجسم استخدامه، بالإضافة إلى مادة سامة تسمى الأمونيا.

بما أن الأمونيا سامة، فلا يمكن لخلايا جسم الإنسان تخزينها؛ لذا يتعين تحويلها إلى صورة أخرى لإخراجها بأمان. تؤدي خلايا الكبد هذا التحويل من خلال عملية تسمى دورة الأورنيثين، أو تسمى أحيانًا دورة اليوريا.

تتضمن دورة الأورنيثين ثاني أكسيد الكربون، وهو ناتج عن التنفس الخلوي، وثلاثة أحماض أمينية، وهي الأورنيثين والسيترولين والأرجينين. تستخدم هذه المواد بالإضافة إلى عدد من الإنزيمات لتحويل الأمونيا السامة إلى مادة غير ضارة نسبيًّا تسمى اليوريا. كما ينتج عن هذا التحويل الماء باعتباره ناتجًا ثانويًّا. ويمكن نقل اليوريا بعد ذلك إلى الكليتين لإزالتها من الجسم كجزء من البول. وبما أن المركب (أ) مادة يتعين التخلص من سميتها، يمكننا استنتاج أنه الأمونيا.

دعونا نلخص بعض النقاط الأساسية التي تناولناها في هذا الفيديو. ينقل الشريان الكبدي الدم المؤكسج إلى الكبد، في حين يزيل الوريد الكبدي الدم غير المؤكسج من الكبد. ينقل الوريد البابي الكبدي الدم الغني بنواتج الهضم من الأمعاء الدقيقة إلى الكبد، كما ينقل المواد السامة إلى الكبد للتخلص من سميتها. الخلايا الكبدية، التي تمثل معظم الخلايا في الكبد، متكيفة مع وظائفها من حيث إنها تحتوي على نواة كبيرة وشبكة إندوبلازمية بارزة، والعديد من الميتوكوندريا لإطلاق الطاقة. بعض الأدوار الرئيسية للكبد هي: إزالة السموم، ونزع الأمين، والإخراج.