Gan là một cơ quan có chức năng rất đa dạng. Ba chức năng chính của gan là chứa và lọc máu, bài tiết mật và chuyển hóa các chất.
1. Giải phẫu – Tổ chức học của gan
Đơn vị chức năng của gan là tiểu thùy gan (hepatic lobule). Tổng cộng có từ 50 000 đến 100 000 tiểu thùy.
Tiểu thùy gan có hình trụ, ở giữa là tĩnh mạch trung tâm (central vein), đổ vào tĩnh mạch gan, rồi vào tĩnh mạch chủ. Chung quanh tĩnh mạch trung tâm là các bè tế bào gan, xếp theo hình nan hoa. Mỗi bè tế bào thường gồm hai lớp tế bào gan, và giữa các tế bào là các tiểu quản mật (bile canaliculi). Các ống này đổ vào các ống mật tận cùng, nằm giữa các tiểu thùy gan. Giữa các tiểu thùy gan còn có các tiểu tĩnh mạch cửa (por- tal vein), từ đó máu đổ vào các mao mạch kiểu xoang (sinusoid) nằm giữa các bè tế bào gan, và cuổì cùng chảy vào tĩnh mạch trung tâm. Như vậy các tế bào gan tiếp xúc một mặt với các tiểu quản mật, một mặt tiếp xúc với máu tĩnh mạch cửa (H.30.1). Giữa các tiểu thùy gan cũng có các tiểu động mạch gan, cung cấp máu cho mô ô vách tiểu thùy và các mao mạch kiểu xoang. Ngoài ra còn có các mạch bạch huyết.
Các mao mạch kiểu xoang được lọt bởi các tế bào nội mô và các tế bào Kupffer. Lớp nội mô có những cửa sổ lớn, nên các chất từ huyết tương khuếch tán vào khoảng Disse giữa các tế bào nội mô và tế bào gan. Khoảng Disse liên hệ trực tiếp vđi các mạch bạch huyết.
2. Chức năng của hệ thống tuần hoàn gan
Khoảng 1000 mL máu từ tĩnh mạch cửa và 400 mL máu từ động mạch gan đi vào gan mỗi phút, chiếm 29% cung lượng tim.
Sau khi đã đi qua các cấu trúc căn bản của gan, máu động mạch gan đổ vào các mao mạch kiểu xoang.
2.1. Dự trữ máu
Thể tích máu bình thường trong các mạch máu gan (động mạch, tĩnh mạch, mao mạch kiểu xoang) vào khoảng 650 mL. Khi áp suất tâm nhĩ phải tăng cao, ảnh hưởng ngược trở lại gan, thì gan có thể phình ra để chứa khoảng một lít máu trong hệ thống tĩnh mạch và mao mạch kiểu xoang.
2.2. Chức năng đệm của gan
Biểu mô của mao mạch kiểu xoang có tính thấm rất cao, nên phần lớn các chất dinh dưỡng đến từ hệ tiêu hóa trong tĩnh mạch cửa đều được hấp thu nhanh chóng vào khoảng gian bào của nhu mô gan. Sự hấp thu các chất .này ra khỏi máu tĩnh mạch cửa giúp cho nồng độ các chất này không tăng quá cao trong máu tuần hoàn ngay sau bữa ăn. Sau đó gan sẽ biến đổi chúng thành những chất mới thích hợp hơn cho cơ thể và phóng thích vào máu với nồng độ đã được điều chỉnh.
2.3. Chức năng lọc máu của gan
Máu đi qua mao mạch ruột chứa nhiều vi khuẩn ruột, nhưng sau khi đi qua các xoang tĩnh mạch, các vi khuẩn này bị tế bào Kupffer ,ở thành mao mạch kiểu xoang thực bào. Có lẽ số vi khuẩn thoát ra khỏi hàng rào lọc này không đáng kể.
2.4. Hậu quả của áp suất cao trong tĩnh mạch gan
Áp suất trong tĩnh mạch gan khi đổ vào tĩnh mạch chủ là Omm Hg trong khi áp suất trong tĩnh mạch cửa là 8 mmHg nên sức cản đối với lưu lượng máu từ hệ tĩnh mạch cửa đến hệ tĩnh mạch đại tuần hoàn không đáng kể. Khi nhu mô gan bị phá hủy và được thay thế bàng mô sợi (xơ gan) mô sợi có thể gây hẹp các mạch máu nên cản trở sự lưu thông máu của hệ tĩnh mạch cửa qua gan. Khi áp suất tĩnh mạch gan tăng cao, dịch trong tĩnh mạch sẽ thấm vào mạch bạch huyết, làm tăng lưu lượng bạch huyết và qua bề mặt của màng bao gan thấm vào trong ổ bụng, gây ra tình trạng cổ chướng (ascite).
3. Chức năng bài tiết mật của gan
Tất cả các tế bào gan đều bài tiết mật. Mật được bài tiết vào các tiểu quản mật, rồi chảy vào các ống mật lớn hơn. Các ống này ngày càng lớn và cuối cùng đổ vào ống mật chủ (common bile duct). Mật từ ống mật chủ đi thẳng vào tá tràng hay đi vào túi mật. Nơi ống mật chủ đổ vào tá tràng có cơ thắt Oddi
3.1. Dự trữ mật trong túi mật
Mật được bài tiết từ 700 đến 1100 ml mỗi ngày, trong khi thể tích của túi mật tối đa chỉ từ 40 đến 70 mL. Tuy nhiên tối thiểu túi mật cũng dự trữ được mật được bài tiết trong 12 giờ, vì nưđc, Na+, Cl’ và các chất điện giải khác đều được hấp thu qua niêm mạc túi mật, làm mật được cô đặc từ 5 – 10 lần.
Khi ăn, mật được phóng thích từ túi mật vào tá tràng, do túi mật co thắtdưới tác dụng của cholecystokinin. Dây X cũng tham gia vào sự co thắt của túi mật nhưng yếu hơn. Cơ thắt Oddi khi đó cũng giãn ra để mật có thể đi vào tá tràng. Cơ vòng này giãn là do phản xạ tdi mật – cơ vòng và do nhu động của ruột non đi đến, làm giãn cơ vòng tạm thời.
3.2. Chức năng của muối mật
Muối mật được tổng hợp từ cholesterol.
Cholesterol được biến đổi thành axít mật nguyên phát (primary bile acids) là axít cholic và axít chenodeoxycholic. Các axít này sau đó kết hợp với glycin hay taurin để tạo ra muối mật (bile salts). Muối mật được bài tiết chủ động vào các tiểu quản mật. Khi vào đến ruột muôi mật nguyên phát được biến đổi thành axít mật thứ phát (se-condary bile acids) là axít deoxycholic và axít litho- choỊic.
Muối mật có hai chức năng quan trọng là tác dụng nhũ tương hóa và hòa tan mỡ trong nước. Tác dụng nhũ tương hóa làm tăng diện tích tiếp xúc của lipaz với các hạt mỡ. Khi đạt đến một nồng độ thích hợp trong ruột,
Nối peptit các phân tử muôi mật tập hợp lại thành những hạt mixen (micelle), với cực ưa nước quay rangoài và cực kỵ nước quay vào trong . Các sản phẩm tiêu hóa mỡ sát nhập ngayvào các hạt mixen này sau khi được thànhlập. Vì các hạt mixen có thể hòa tan được trong nước, nên các sản phẩm tiêu hóa mỡđược chuyên chở dễ dàng đến bờ bàn chải.Tại đây các phân tử mỡ tách ra khỏi hạt mixen, để được hấp thu vào tế bào biểu mô ruột. Nếu không có muối mật số lượng lipit không được hấp thu có thể lên đến 40%, theo đó các vitamin tan trong mỡ cũng không được hấp thu như vitamin A, D, E, K. Sự kém hấp thu vitamin K sẽ gây rốì loạn đông máu nghiêm trọng.
Khoảng 90 – 95% muối mật được tái hấp thu chủ động tại hồi tràng, vào tĩnh mạch cửa, rồi vào các tế bào gan. Cuối cùng chúng lại được bài tiết vào các tiểu quản mật. Sự tái hấp thu này được gọi là vòng tuần hoàn ruột gan. Lượng muối mật được hấp thu càng nhiều, thì sự bài tiết mật càng nhiều.
3.3. Sự bài tiết bilirubin
Hemoglobin được phóng thích từ các hồng cầu bị vỡ, phân thành hem và globin. Hem (heme) được biến đổi thành biliverdin rồi thành bilirubin (H.30.3). Bilirubin gắn với protein huyết tương, đó là bilirubin tự do, tan trong mỡ hay còn gọi là bilirubin gián tiếp. Khi đến gan bilirubin tách khỏi protein chuyên chở và được hấp thu vào tế bào gan. Trong tế bào gan, bilirubin kết hợp với các chất khác: 80% kết hợp với axít glucuronic thành bilirubin diglucuronit (bilirubin
diglucuronide); 10% với sunfat thành biliru- bin sulfat và 10% với chất làm hòa tan khác. Dưới các dạng kết hợp này bilirubin tan được trong nước, được bài tiết trong mật, còn gọi là bilirubin trực tiếp. Một phần nhỏ bilirubin kết hợp này trở lại vào huyết tương.
Một khi đã vào trong ruột, bilirubin được vi khuẩn ruột biến đổi thành urobilinogen. Một phần urobilinogen được tái hấp thu qua niêm mạc ruột non và trở lại vào máu rồi lại được gan bài tiết trở lại vào ruột. Một phần được đào thải trong nước tiểu và bị oxyt hóa thành urobilin, trong phân nó bị oxýt hóa thành stercobilin.cholesterol
3.4. Bài tiết cholesterol
Trong sự thành lập và bài tiết muối mật khoảng 1-2 gram cholesterol cũng được bài tiết vào mật mỗi ngày. Cholesterol không tan trong nước, nhưng khi kết hợp với muối mật trong các hạt mixen sẽ tan được trong nước.
3.5. Liên hệ lâm sàng
Nồng độ bilirubin bình thường trong huyết tương là 0.5 mg/100 mL, gồm cả hai dạng tự do và kết hợp. Nếu nồng độ bilirubin tăng lên 1.5 mg/100 mL sẽ có hiện tượng vàng da. Nguyên nhân thông thường của vàng da là huyết tán (khiến bilirubin tự do trong máu tăng lên), tắc mật hay tổn thương tế bào gan (khiến bilirubin được bài tiết ít hơn vào ông tiêu hóa và thấm trở lại vào máu nhiều hơn).
Trong một sô”trường hợp cholesterol có thể kết tỏa thành sỏi mật do lượng cholesterol hiện diện trong mật vượt quá khả năng hòa tan cholesterol trong mật. sỏi sắc tố mật cííng là loại sỏi thường gặp, là muối canxi của bilirubin tự do. Trong bệnh gan tế bào không thiết lập đủ bilirubin glucuronide nên thành phần bilirubin tự do trong mật tăng lên, dễ thành lập sỏi. Bilirubin kết hợp tan trong nước nên không thiết lập muối canxi.
4. Chức năng chuyển hóa của gan
4.1. Chuyển hóa cacbohidrat
Trong chuyển hóa cacbohydrat gan có những hoạt động sau đây:
- Dự trữ glycogen
- Biến đổi galactoz và fructoz thành glucoz.
- Sinh đường mới
- Thành lập nhiều phức hợp hóa học từ những sản phẩm trung gian của chuyển hóa cacbohydrat.
Gan tham gia vào việc duy trì lượng đường huyết hằng định (tác dụng “đệm” glu-cose). Khi nồng độ glucoz trong máu cao gan lấy glucoz vào và dự trữ dưới dạng glyco- gen. Giữa các bữa ăn nồng độ glucoz máu thấp, gan cung cấp trở lại glucoz bằng cách thủy phân glycogen. Khi đã sử dụng hết gly- cogen, gan có thể tạo glucoz từ axít amin và glycerol, gọi là sự sinh dường mới.
4.2. Chuyển hóa lipit
Những hoạt động chuyên biệt của gan trong chuyển hóa lipit là :
- Oxýt hóa axít béo để cung cấp năng lượng
- Tổng hợp nhiều cholesterol, phospho- lipit và phần lớn các lipoprotein.
- Tổng hợp mỡ từ protein và cacbohydrat.
Mỡ được hấp thu từ ruột sẽ theo mạch bạch huyết đến gan. Tại đây mỡ được thủy phân thành glycerol và axít béo tự do. Các axít béo được bêta-oxýt hóa, để cung cấp năng lượng và axít acetoacetic. Mỡ được gan đưa trở lại vào máu dưới dạng lipoprotein để cung cấp mỡ cho các mô khác, đặc biệt là mồ mỡ. Gan còn có vai trò tổng hợp cho- lesterol và phospholipit, là những chất cần thiết cho sự sản xuất muôi mật, hormon steroit, màng tế bào. Gan còn là nơi biến
đổi cacbohydrat và protein thành mỡ,
4.3. Chuyển hóa protein
Vai trò của gan trong chuyển hóa pro-tein là tối cần thiết cho cơ thể. Những hoạt động quan trọng nhất của gan trong chuyển hóa protein là:
- Khử amin của axít amin.
- Thành lập urê để loại ammonia ra khỏi cơ thể.
- Tổng hợp protein huyết tương.
- Biến đổi qua lại giữa các axít amin và các phức hợp khác từ axít amin
Trong tế bào gan axít amin bị khử amin để cho ra ketoaxit. Các ketoaxít được oxýt hóa trong chu trình Krebs để cung cấp năng lượng hay được biến đổi’thành axít béo. Am- monia (NPỤ bị lấy ra khỏi axít amin được biến đổi thành urê, đi vào máu và thải ra bởi thận . Protein huyết tương được tổng hợp hầu hết tại gan, ngoại trừ các gamma globulin. Gan còn là nơi duy nhất tổng hợp các axít amin “không thiết yếu” (non-essential aminoacids) và các enzyrh
huyết tương như aspartat aminotransferaz (AST), alanin aminotransferaz (ALT), lactat dehyđroge naz (LDH) và alkalin phosphataz.
5. Các chức năng khác của gan
5.1. Dự trữ vitamin và muôi khoáng
Gan dự trữ nhiều nhất là vitamin A, kế đến là vitamin D và vitamin Bir Vitamin A dự trữ đủ để phòng ngừạ thiếu vitamin A trong khoảng 10 tháng, vitamin D 3-4 tháng và vitamin B12 ít nhất 1 năm.
Gan là nơi dự trữ sắt nhiều nhất dưới dạng ferritin. Trong tế bào gan có một protein là apoferritin có thể gắn sắt. Khi lượng sắt trong máu giảm, gan sẽ phóng thích sắt vào máu, đó là tác dụng đệm sắt.
5.2. Đông máu
Gan tổng hợp các yếu tố đông máu ngoại trừ yếu tố VIII. Vitamin K cần thiết cho sự thành lập các yếu tố II, VII, IX và X.
5.3. Khử độc (detoxification)
Gan có thể biến đổi các chất hóa học nội sinh (hocmon) và ngoại sinh (thuốc) thành những chất ít độc hơn hay làm giảm hoạt tính sinh học của chúng. Quá trình biến đổi này được gọi là tác dụng khử độc, làm cho chất có khả năng gây độc dễ thải ra ngoài hơn, trong dịch mật hay là trong nước tiểu. Thí dụ trường hợp của sulfonamid, penicillin, ampi- cillin và erythromycin; các hocmon thyroxin, hocmon steroid (estrogen, cortisol, aldoster- one).
Gan cũng là nơi giúp thải canxi ra ngoài trong mật.
