Печень является органом с очень широким функционально-метаболическим профилем, и поэтому она составляет предмет огромного количества биохимических исследований. Главное ее назначение в организме — трансформация питательных веществ в такие физические и химические формы, которые, с одной стороны, могли бы быть использованы в дальнейшем организмом, а с другой — подвергнуты экскреции.
Примечательно, что если в большинстве органов имеет место тонкая морфологическая дифференцировка различных типов клеток, то в печени огромное количество функций выполняется только одним типом — паренхиматозными клетками, или гепатоцитами. Они составляют подавляющее большинство в весовом отношении (90-95% от веса всех клеток печени) и 2/3 общего объема всей клеточной популяции. Эта относительная морфологическая гомогенность печени, так же как и связь гепатоцитов со специфической ее функцией, делает очень выгодным использование паренхиматозных клеток в качестве модельной системы для исследования самых различных вопросов биохимического, биофизического, фармакологического и физиологического профиля. Поэтому понятен давний и исключительный интерес к ним исследователей.
Однако путь получения изолированных гепатоцитов долог и труден. Почти 20 лет понадобилось для того, чтобы осмыслить первые неудачи, преодолеть связанный с ними скептицизм и создать метод, давший в руки экспериментаторов биологический объект, сохраняющий большинство функционально-метаболических свойств интактного органа.
Поворотным моментом в истории получения изолированных гепатоцитов является внедрение коллагеназного метода для диспергирования ткани, предложенного почти одновременно в 1969г. Берри и Фрейндом, а также Говардом. С этого момента исследования на гепатоцитах, используемых в качестве модельной системы, становятся чрезвычайно популярными и преобладающими по сравнению с такими традиционными объектами, как перфузируемая печень, срезы, гомогенаты.
Применение гепатоцитов в качестве биологического объекта имеет целый ряд преимуществ. Гепатоциты существенно увеличивают количественные возможности эксперимента сравнительно с целой печенью, при этом они так же, как и последняя, сохраняют интактной внутриклеточную ультраструктуру, необходимую для адекватного воспроизведения на клеточном уровне специфических реакций целого органа. Они не имеют раневой поверхности, характерной для срезов. В них сохраняется селективная проницаемость через плазматическую мембрану, но в то же время снимаются диффузионные ограничения для свободно проникающих веществ по сравнению со срезами и печенью.
Гепатоциты являются идеальным объектом для изучения вопросов, связанных с внутриклеточной регуляцией метаболизма, оценки направления метаболических потоков, взаимодействия внутриклеточных компартментов, исследования биотрансформации ксенобиотиков. С появлением гепатоцитов открылись исключительные возможности для изучения механизма транспорта веществ через клеточную мембрану, гормональной регуляции этого процесса, а также межклеточных взаимодействий. Изолированные клетки печени с хорошо сохранившимися нативными свойствами позволяют подойти к изучению роли клеточных механизмов в формировании и регуляции индивидуальной чувствительности и реактивности организма.
Наконец, имеется еще одно важное преимущество, появившееся с возможностью получения изолированных клеток. Оно заключается в существенном расширении методической базы эксперимента, так как позволяет включить в арсенал исследователя ряд неинвазивных высокочувствительных и информативных методов регистрации различных биофизических и биохимических параметров.
Следует, однако, отметить, что, несмотря на сложившиеся традиционные и апробированные прописи выделения высококачественных гепатоцитов, эта процедура остается в значительной мере искусством. Это связано с тем, что множественные факторы окружающей среды, в том числе условия выделения и инкубирования, влияют на метаболические свойства гепатоцитов, трансформируя их определенным образом. Поэтому до сих пор сохраняется необходимость пополнения наших знаний в отношении условий, обеспечивающих оптимизацию метаболизма, а также критериев оценки жизнеспособности гепатоцитов.
Систематизация литературного материала, накопленного за последние годы, позволяет убедиться, что гепатоцит сохраняет в условиях in vitro основные морфологические, метаболические и функциональные свойства, характерные для печени in vivo. Это дает возможность использовать гепатоцит для изучения очень широкого круга вопросов, который с каждым годом все увеличивается.
Более того, из материалов исследований видно, что чрезвычайно высокая организация внутриклеточного метаболического контроля свидетельствует о том, что уже на уровне клетки существуют механизмы адаптации к внешним воздействиям, защиты и компенсации, позволяющие вести поиск их закономерностей, общих принципов работы и направленного регулирования этими процессами.