background image

1

 

 

Histology 

 

Prof. Dr. Faraid

                             

Lec.5                                               

         

LIVER

 

      

The  liver  is  located  in  the  peritoneal  cavity  below  the  diaphragm. 

The liver is the largest gland in the body and is the second largest organ 
(the  largest  is  the  skin),  weighing  about  1.5  Kg  in  the  adult.  The  liver 
produces bile and plays a major role in lipid, carbohydrate, and  protein 
metabolism.  The  liver  inactivates  and  metabolizes  many  toxic 
substances  and  drugs.  It  also  participates  in  iron  metabolism  and  the 
synthesis  of  blood  proteins  and  the  factors  necessary  for  blood 
coagulation.  Elimination  of  toxic  substances  occurs  in  the  bile,  an 
exocrine secretion of the liver that is important for lipid digestion.  

      The  liver  is  covered  by  a  thin  connective  tissue  capsule  (Glisson's 
capsule)  that  becomes  thicker  at  the  hilum  (porta  hepatis)  where  the 
portal  vein  and  the  hepatic  artery  enter  the  organ  and  where  the  right 
and the left hepatic ducts and lymphatics exit. Trabeculae arise from the 
capsule subdivide the liver into lobes and lobules. In man the trabeculae 
are very incomplete. 

       The  structural  units  of  the  liver  are  called  liver  lobules.  In  certain 
animals  (eg.  pigs)  these  lobules  are  separated  from  each  other  and 
sharply delimited by a layer of connective tissue. This is not the case in 
humans,  making  it  difficult  to  establish  the  exact  limits  between 
different lobules. 

Liver Lobules

:  

1.  Classic  Liver  Lobule:    (this  is  based  on  the  direction  of  the  blood 
flow) 
It  is  a  hexagonal  mass  of  tissue  primarily  composed  of  plates  of 
hepatocytes which radiate from the region of the central vein (present in 


background image

2

 

 

the  center)  toward  the  periphery.  The  plates  are  separated  by  hepatic 
sinusoids. At the corners of the lobule, there is the portal canals [portal 
areas,  portal  tracts,  portal  spaces  or  portal  triad].Each  portal  canal 
contains: a portal venule (a branch of portal vein), a hepatic arteriole (a 
branch  of  hepatic  artery),  bile  duct  and  lymphatic  vessels.  These 
structures are surrounded by loose connective tissue. 
The  arterial  and  venous  blood  flows  centripetally  in  each  lobule  (from 
the  portal  areas  to  drain  in  the  central  vein),  whereas  the  bile  flows 
centrifugally towards the portal areas. 

In the lobule, various zones of hepatocytes can be identified. These are 
the centrolobular, periportal, and mid zones. 

1.  The  centrolobular  zone:  is  composed  of  hepatocytes  surrounding 

the central vein, and is the zone most distant from the oxygenated 
arterial blood supply. 

2.  The periportal (perilobular zone): at the periphery of the lobule, is 

closely  related  to  the  portal  tracts.  The  outermost  layer  of 
periportal  hepatocytes  immediately  adjacent  to  the  portal  tract  is 
called  the  limiting  plate;  it  is  the  first  group  of  hepatocytes  to  be 
damaged in liver disorders that primarily involve the portal tracts. 

3.  The  mid  zone:  is  the  zone  of  hepatocytes  between  the 

centrolobular and periportal zones. 

2. Portal Lobule: (this is based mainly on the direction of bile flow)  

It is a triangular region with a portal triad at its center and a central vein 
at each of its three corners. It contains portions of three adjacent classic 
liver lobules all of which drain bile into one portal canal. 

3. Hepatic Acinus (of Rappaport): (it is based on changes in oxygen, 
nutrient,  and  toxin  content  as  blood  flowing  through  the  sinusoids  is 
acted on by hepatocytes) 

It is that region which is supplied by a terminal branch of the portal vein 
and hepatic artery and drained by a terminal branch of the bile duct. It is 


background image

3

 

 

a diamond-shaped region, contains portions (triangular sections) of two 
adjacent classic liver lobules (whose apices are the central veins). 

In  relation  to  their  proximity  to  the  distributing  vessels,  cells  in  the 
hepatic acinus can be subdivided into three zones. Cells in zone I would 
be those closest to the distributing vessels, whereas zone III is closer to 
the central vein. Zone II is intermediate between zone I and III. Blood in 
zone  I  sinusoids  has  higher  oxygen,  nutrient,  and  toxin  concentrations 
than  in  the  other  zones.  As  the  blood  flows  toward  the  central  vein, 
these  substances  are  gradually  removed  by  hepatocytes.  Zone  I 
hepatocytes  thus  have  a  higher  metabolic  rate  and  larger  glycogen  and 
lipid  stores.  They  are  also  more  susceptible  to  damage  by  blood-borne 
toxins, and their energy stores are the first to be depleted during fasting. 
This explains regional histopathologic differences in patients with liver 
damage. 

Hepatocytes: 

 They are the main cells of the lobules. They are epithelial cells (derived 
from embryonic endoderm). 

  They are arranged in plates that anastomose freely and separated from 
each  other  by  spaces  filled  by  hepatic  sinusoids  and  are  disposed 
radially around the central vein. Hepatocytes are large polyherdral cells 
(20-30 µm in diameter). Hepatocytes have three important surfaces: 

1- Sinusoidal  surfaces:  are  separated  from  the  sinusoidal  vessel  by 

the  space  of  Disse.  They  account  for  approximately  70%  of  the 
total  hepatocyte  surface.  They  are  covered  by  short  microvilli, 
which  protrude  into  the  space  of  Disse.  The  sinusoidal  surface  is 
the site where material is transferred between the sinusoids and the 
hepatocyte. 

2- Canalicular  surfaces:  are  the  surfaces  across  which  bile  drains 

from  the  hepatocytes  into  the  canaliculi.  They  account  for 
approximately 15% of the hepatocyte surface. 


background image

4

 

 

3- The  intercellular  surfaces:  are  the  surfaces  between  adjacent 

hepatocytes  that  are  not  in  contact  with  sinusoids  or  canaliculi. 
They account for about 15% of the hepatocyte surface. 

Hepatocytes  usually  contain  one  round,  central  nucleus;  some  are 
binucleated (25%). Occasionally nuclei are polyploid (more than one set 
of  chromosomes).  The  cytoplasm  of  the  hepatocytes  is  typically  fairly 
acidophilic  (many  mitochondria  and  some  SER),  with  areas  of 
basophilia (rough endoplasmic reticulum). The hepatocytes are unusual 
in that they possess abundant RER and SER in the same cells. The RER 
is  associated  with  protein  synthesis  such  as:  albumin,  fibrinogen, 
globulin,  prothrombin.  The  SER  is  associated  with  steroid  metabolism 
and also is responsible for the processes of oxidation, methylation, and 
conjugation  required  for  inactivation  or  detoxification  of  various 
substances before their excretion from the body. 

     One of the main processes occurring in the SER is the conjugation of 
water-insoluble  toxic  bilirubin  with  glucuronide  by  glucuronyl-
transferase  activity  to  form  a  water-soluble  nontoxic  bilirubin 
glucuronide.  This  conjugate  is  excreted  by  hepatocytes  into  the  bile. 
When bilirubin or bilirubin glucuronide is not excreted, various diseases 
characterized by jaundice can result. 

       Each  hepatocyte  has  approximately  2000  mitochondria.  Golgi 
complexes  are  also  numerous  up  to  50  per  cell.  The  functions  of  this 
organelle  include  the  formation  of  lysosomes  and  the  secretion  of 
plasma  proteins  (eg.  albumin,  proteins  of  the  complement  system), 
glycoproteins  (eg.  transferrin),  and  lipoproteins  (eg.  very  low-density 
lipoproteins). Hepatocytes possess lysosomes which are important in the 
turnover  and  degradation  of  interacellular  organelles.  Peroxisomes  are 
abundant.  Lipid  droplet  and  glycogen  are  found  in  varying  amounts 
depending  upon  the  functional  state of  the  cells.  The  glycogen  appears 
in  the  electron  microscope  as  coarse,  electron  dense  granules  that 
frequently collect close to the SER. 


background image

5

 

 

  The  hepatocyte  is  probably  the  most  versatile  cell  in  the  body.  It  is  a 
cell  with  both  endocrine  and  exocrine  functions.  Endocrine  secretion 
involves  the  production  and  release  of  several  plasma  proteins.  Unlike 
other  protein  synthesizing  and  secreting  cells  of  the  body,  the 
hepatocytes  are  unusual  in  that  they  lack  protein  storage  granules. 
Exocrine secretion involves the production and release of bile. 
   Hepatocytes located at different distances from the portal triads show 
differences in structural, histochemical, and biochemical characteristics. 
 
Bile  canaliculi
:  are  the  first  portions  of  the  bile  duct  system.  They  are 
tubular  spaces  1-2  µm  in  diameter,  limited  only  by  the  plasma 
membranes  of  2  adjacent  hepatocytes  and  have  a  small  number  of 
microvilli  in  their  interiors.  The  cell  membranes  near  these  canaliculi 
are  sealed  together  by  tight  junctions.  The  canaliculi  drain  outwards  in 
the direction of the portal canal. The bile flow therefore progresses in a 
direction opposite to that of the blood, i.e., from the center of the lobule 
to  its  periphery.  At  the  periphery,  bile  enters  the  bile  ductules  (or 
Hering's  canals),  lined  with  simple  cuboidal  epithelium.  After  a  short 
distance,  the  ductules  cross  the  limiting  hepatocytes  of  the  lobule  and 
end in the bile ducts in the portal spaces. Bile ducts are lined by simple 
cuboidal  or  columnar  epithelium  and  have  a  distinct  connective  tissue 
sheath. They gradually enlarge  and fuse, forming right and left  hepatic 
ducts, which leave the liver, unite to form a common hepatic duct. The 
hepatic  duct  after  receiving  the  cystic  duct  from  the  gallbladder 
continues to the duodenum as the common bile duct. The hepatic, cystic, 
and common bile ducts are lined with simple columnar epithelium. 
 
Hepatic sinusoids
: are vessels that arise at the periphery of a lobule and 
run between adjacent plates of hepatocytes. They receive blood from the 
vessels in the portal areas and deliver it to the central vein. Sinusoids are 
larger than capillaries, more irregular in shape and their lining cells are 
directly  related  to  the  epithelial  cells  with  no  intervening  connective 
tissue.The  lining  of  the  sinusoids  consists  of  a  discontinuous  layer  of 
fenestrated  endothelium  also  contain  Kupffer  cells  in  their  endothelial 
lining. They lack basal lamina. 


background image

6

 

 

Kupffer  cells:  are  mononuclear  phagocytic  cells  (fixed  macrophages) 
derived  from  blood  monocytes  and  located  in  the  lining  of  hepatic 
sinusoids.  They  are  large  cells  with  several  processes,  and  exhibit  an 
irregular or stellate outline. Their main functions are to metabolize aged 
erythrocytes, 

digest 

hemoglobin, 

secrete 

proteins 

related 

to 

immunologic processes, and destroy bacteria that enter the portal blood 
through the large intestine. 

Space of Disse: is the perisinusoidal space located between hepatocytes 
and  the  endothelium  of  hepatic  sinusoids.  It  contains  microvilli  of  the 
hepatocytes,  plasma,  reticular  fibers,  and  fat-storing  cells  (Ito  cells). 
Blood  plasma  enters  this  space  through  openings  between  the 
endothelial cells that are too small for blood cells to pass. Blood-borne 
substances  thus  directly  contact  the  microvilli  of  hepatocytes.  These 
cells  absorb  nutrients,  oxygen,  and  toxins  from,  and  release  endocrine 
secretions into, these spaces. 

It  functions  in  the  exchange  of  material  between  the  bloodstream  and 
hepatocytes, which do not directly contact the blood stream. 

Fat-storing  (Ito)  cells:  are  stellate  cells  lie  in  the  space  of  Disse  and 
have the ability to accumulate lipid droplets. They are the  main source 
of vitamin A storage in the body and also play a role in wound healing 
(hepatic fibrogenesis). 

 

Blood supply of the liver: 

The liver is unusual in that it receives blood from two sources:70- 80% 
of  the  blood  derives  from  the  portal  vein,  which  carries  oxygen-poor, 
nutrient-rich  blood  from  the  abdominal  viscera,  and  20-30%  derives 
from the hepatic artery, which supplies oxygen-rich blood. 

 

 


background image

7

 

 

Portal vein system: 

The  portal  vein  branches  repeatedly  and  sends  small  portal  venules  to 
the  portal  spaces.  The  portal  venules  branch  into  the  distributing  veins 
that run around the periphery of the lobule. From the distributing veins, 
small inlet venules empty into the sinusoids. The sinusoids run radially, 
converging  in  the  center  of  the  lobule  to  form  the  central,  or 
centrolobular,  vein.  The  central  vein  has  thin  walls  consisting  only  of 
endothelial cells supported by a sparse population of collagen fibers. As 
the central vein progresses along the lobule, it receives more and more 
sinusoids  and  gradually  increases  in  diameter.  At  its  end,  it  leaves  the 
lobule  at  its  base  by  merging  with  the  larger  sublobular  vein.  The 
sublobular veins gradually converge and fuse, forming the two or more 
large hepatic veins that empty into the inferior vena cava. 

     The  portal  system  conveys  blood  from  the  pancreas  and  spleen  and 
blood containing nutrients absorbed in the intestines. The portal vein is 
formed by the junction of mesenteric and splenic veins. 

Arterial system: 

The  hepatic  artery  branches  repeatedly  and  forms  the  interlobular 
arteries (hepatic arterioles). Some of these arteries irrigate the structures 
of the portal canal, and others form  arterioles  (inlet arterioles) that end 
directly in the sinusoids, thus providing a mixture of arterial and portal 
venous  blood  in  the  sinusoids.  The  hepatic  artery  is  a  branch  of  the 
celiac artery of the abdominal aorta. 

      Blood  flows  from  the  periphery  to  the  center  of  the  liver  lobule. 
Consequently,  oxygen  and  metabolites,  as  well  as  all  other  toxic  or 
nontoxic substances absorbed in the intestines, reach the peripheral cells 
first  and  then  reach  the  central  cells  of  the  lobule.  This  direction  of 
blood  flow  explains  why  the  behavior  of  perilobular  cells  differs  from 
that of the centrolobular cells. This is particularly evident in pathologic 


background image

8

 

 

specimens,  where  changes  are  seen  in  either  the  central  cells  or  the 
peripheral cells of the lobule. 

Liver Regeneration: 

Despite  its  low  rate  of  cell  renewal,  the  liver  has  an  extraordinary 
capacity  for  regeneration.  The  process  of  regeneration  is  probably 
controlled  by  circulating  substances  called  chalones,  which  inhibit  the 
mitotic  division  of  certain  cell  types.  When  a  tissue  is  injured  or 
partially  removed,  the  number  of  chalones  it  produces  decreases; 
consequently,  a  burst  of  mitotic  activity  occurs  in  this  tissue.  As 
regeneration proceeds, the quantity of chalones produced increases and 
mitotic  activity  decreases.  This  process  is  self-regulating.  The 
regenerated liver tissue is usually similar to the removed tissue. If there 
is continuous or repeated damage to hepatocytes over a long period, the 
multiplication of liver cells is followed by a pronounced increase in the 
amount  of  connective  tissue.  The  excess  of  connective  tissue  results  in 
disorganization of the liver structure, a condition known as  cirrhosis, is 
a progressive and irreversible process, causes liver failure, and is usually 
fatal. 

      Cirrhosis  is  a  consequence  of  any  sustained  progressive  injury  to 
hepatocytes produced by several agents, such as ethanol, drugs or other 
chemicals, hepatitis virus, and autoimmune liver disease. 

 

 


background image

9

 

 

 


background image

11

 

 

 

Ultrastructure of a hepatocyte. RER, rough endoplasmic reticulum; 
SER, smooth endoplasmic reticulum. x10,000  

 


background image

11

 

 

 


background image

12

 

 

Protein synthesis and carbohydrate 
storage in the liver. Carbohydrate is 
stored as glycogen, usually associated 
with the smooth endoplasmic reticulum 
(SER). When glucose is needed, glycogen 
is degraded. In several diseases, glycogen 
degradation is depressed, resulting in 
abnormal intracellular accumulations of 
glycogen. Proteins produced by 
hepatocytes are synthesized in the rough 
endoplasmic reticulum (RER), which 
explains why hepatocyte lesions or 
starvation lead to a decrease in the 
amounts of albumin, fibrinogen, and 
prothrombin in a patient’s blood. The 
impairment of protein synthesis leads to 
several complications, since most of these 
proteins are carriers, important for the 
blood’s osmotic pressure and for 
coagulation
. 

 

       

                                          

Mechanism  of  secretion  of  bile  acids.  About  90%  of  bile  acids  are  derived  from  the 
intestinal  epithelium and transported  to the liver. The remaining 10% are synthesized in 
the liver by the conjugation of cholic acid with the amino acids glycine and taurine. This 
process occurs in the smooth endoplasmic reticulum (SER). 
 


background image

13

 

 

 

 

The  secretion  of  bilirubin.  The  water-insoluble  form  of  bilirubin  is  derived  from  the 
metabolism  of  hemoglobin  in  macrophages.  Glucuronyltransferase  activity  in  the 
hepatocytes causes bilirubin to be conjugated with glucuronide in the smooth endoplasmic 
reticulum, forming a water-soluble compound. When bile secretion is blocked, the yellow 
bilirubin  or  bilirubin  glucuronide  is  not  excreted;  it  accumulates  in  the  blood,  and 
jaundice  results.  Several  defective  processes  in  the  hepatocytes  can  cause  diseases  that 
produce jaundice: a defect in the capacity of the cell to trap and absorb bilirubin (1), the 
inability of the cell to conjugate bilirubin because of a deficiency in glucuronyltransferase 
(2),  or  problems  in  the  transfer  and  excretion  of  bilirubin  glucuronide  into  the  bile 
canaliculi  (3).  One  of  the  most  frequent  causes  of  jaundice,  however–unrelated  to 
hepatocyte activity–is the obstruction of bile flow as a result of gallstones or tumors of the 
pancreas. 
 


background image

14

 

 

 

Three-dimensional  aspect  of  the  normal  liver.  In  the  upper  center  is  the 
central vein; in the lower center is the portal vein. Note the bile canaliculus, 
liver  plates,  Hering’s  canal,  Kupffer  cells,  sinusoid,  fat-storing  cell,  and 
sinusoid endothelial cells. (Courtesy of M Muto.) 
 

 

 


background image

15

 

 

 

 


background image

16

 

 

 

Schematic  drawing  of  the  structure  of  the  liver.  The  liver  lobule  in  the  center  is 
surrounded  by  the  portal  space  (dilated  here  for  clarity).  Arteries,  veins,  and  bile  ducts 
occupy the portal spaces. Nerves, connective tissue, and lymphatic vessels are also present 
but  are  (again,  for  clarity)  not  shown  in  this  illustration.  In  the  lobule,  note  the  radial 
disposition  of  the  plates  formed  by  hepatocytes;  the  sinusoidal  capillaries  separate  the 
plates.  The  bile  canaliculi  can  be  seen  between  the  hepatocytes.  The  sublobular 
(intercalated)  veins  drain  blood  from  the  lobules.  (Redrawn  and  reproduced,  with 
permission, from Bourne G: An Introduction to Functional Histology. Churchill, 1953. 

 

 

 

        




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 10 أعضاء و 161 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل