Die Leber: Gefäßwege, Stoffwechsel und Versorgung des Körpers

Lage unter dem Zwerchfell

Die Leber liegt überwiegend im rechten Oberbauch. Ihre gewölbte Oberseite schmiegt sich an das Zwerchfell, unter den schützenden unteren Brustkorb. Der kleinere linke Anteil reicht über die Mittellinie hinaus. Mit der Atembewegung verändert sich ihre Höhe: Beim Einatmen senkt das Zwerchfell sich und die benachbarte Leber etwas nach unten. Diese Beweglichkeit wird auch bei der körperlichen Untersuchung genutzt. [1]

An der Unterseite liegen die Gallenblase und Kontaktflächen zu Magen, Zwölffingerdarm, rechter Dickdarmbiegung und rechter Niere. Weiter hinten verlaufen große Gefäße, darunter die untere Hohlvene. Die unterschiedlichen Nachbarn erklären die verschiedenen Konturen auf Bildern der Vorder- und Unterseite. In der eigenen viszeralen Ansicht ist die Unterfläche so geöffnet, dass Leberpforte, Gallenblase und Gefäßstümpfe erkennbar werden. [1]

Kapsel, Bauchfell und Aufhängung

Eine bindegewebige Hülle, die Glisson-Kapsel, umgibt das weiche Organ. Auf großen Teilen liegt darüber viszerales Bauchfell mit einer glatten mesothelialen Oberfläche. Bauchfellumschläge verbinden die Leber mit Zwerchfell und vorderer Bauchwand. Zwischen Leber und kleiner Magenkurvatur spannt sich das kleine Netz auf. Seine freie rechte Kante enthält wichtige Gefäß- und Gangstrukturen. [1][4][8]

Die Hülle begrenzt und begleitet das Gewebe, während die feinen inneren Stützfasern seine Gefäß- und Zellverbände tragen. Sensible Nerven in Kapsel und umgebenden Häuten können auf Dehnung reagieren. Ein Größenzuwachs verändert somit auch die mechanischen Bedingungen an der Organhülle. Lage, Oberflächen und Bindegewebe gehören zur Erklärung, wie sich die Leber im Bauchraum hält und mit ihren Nachbarn bewegt. [1][9]

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Lappen und funktionelle Segmente

Von außen werden ein großer rechter und ein kleinerer linker Leberlappen unterschieden. Auf der Unterseite lassen sich zusätzlich der quadratische und der geschwänzte Lappen beschreiben. Das sichelförmige Band hilft bei der äußeren Orientierung. Für die innere Versorgung ist eine andere Einteilung hilfreich: Acht funktionelle Segmente ordnen das Gewebe nach den Verzweigungen der Portalgefäße und Gallenwege. [1]

Jeder dieser Bereiche besitzt einen zugeordneten Zufluss über Pfortader- und Arterienäste sowie einen Gallenabfluss. Größere Lebervenen verlaufen zwischen den entsprechenden Versorgungsgebieten. Die Segmentgrenzen sind damit aus der inneren Leitungsarchitektur abgeleitet. Bei Bildgebung und Eingriffen erlaubt diese Einteilung eine genauere Ortsangabe als der bloße Hinweis auf einen äußeren Lappen. [1]

Die Leberpforte bündelt Zufluss und Gallenabgabe

An der Unterseite liegt die Leberpforte, die Porta hepatis. Hier erreichen Pfortader und eigentliche Leberarterie das Organ. Die rechten und linken Lebergänge führen die gesammelte Galle heraus. In derselben Bindegewebsregion verlaufen außerdem Lymphbahnen und Nerven. Die gemeinsamen Hüllen setzen sich entlang der verzweigten Leitungswege in das Lebergewebe hinein fort. [1][5]

Die Lebervenen nehmen einen eigenen Weg. Sie sammeln das Blut aus dem Inneren und münden an der hinteren oberen Organregion in die untere Hohlvene. In der eigenen Abbildung liegen die blauen Abflüsse deshalb getrennt von der violetten Pfortader an der Leberpforte. Zuführung, Sammlung im Gewebe und Rückkehr zum Herzen lassen sich so räumlich auseinanderhalten. [1][5]

Zwei Zuflüsse treffen im Sinusoidennetz zusammen

Die Pfortader führt venöses Blut aus großen Teilen des Verdauungsgebiets sowie aus Milz und Pankreas heran. Darin befinden sich beispielsweise aufgenommene Zucker und Aminosäuren, wiederaufgenommene Gallensäuren und Hormone der Bauchspeicheldrüse. Die Leberarterie ergänzt den Zufluss aus dem arteriellen Körperkreislauf. Auch Pfortaderblut enthält Sauerstoff; beide Wege tragen zur Versorgung der Leberzellen bei. [1][4]

Im Organ verzweigen sich die Gefäße bis zu kleinen Ästen. Ihr Blut gelangt in die Sinusoide, besondere weite Kapillarräume zwischen den Leberzellplatten. Nach dieser Austauschstrecke wird es in Zentralvenen gesammelt. Über größere venöse Abschnitte und Lebervenen erreicht es die untere Hohlvene. Der Blutweg verbindet die vorgeschalteten Bauchorgane mit den arbeitenden Hepatozyten und dem Gesamtorganismus. [1][5]

Leberzellplatten und die beiden Seiten der Hepatozyten

Hepatozyten sind die großen epithelialen Arbeitszellen der Leber. Sie bilden verzweigte Platten zwischen den Sinusoiden. Ihre zum Blutraum gerichteten Oberflächen besitzen feine Ausstülpungen zum Disse-Raum, der zwischen Sinusoidendothel und Leberzellfläche liegt. Durch die Fenster des Endothels kann Blutplasma diesen Austauschraum erreichen. Gelöste Stoffe treffen dort auf Membrantransporter und Rezeptoren der Leberzellen. [1][8]

Zwischen benachbarten Hepatozyten liegen zugleich winzige Gallenkanälchen. Deren Wände werden zunächst von den Zellmembranen selbst gebildet. Dichte Zellkontakte begrenzen den Gallenraum gegen die übrigen Zwischenräume. Diese Polarität teilt die Aufgaben einer Zelle räumlich auf: Aufnahme und Abgabe zur Blutseite sowie gezielte Sekretion in die Gallenkanälchen. Das eigene Läppchendetail zeigt diese beiden getrennten Leitungsnetze. [1][8][10]

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Nährstoffe nach der Mahlzeit verteilen

Nach der Kohlenhydratverdauung gelangen viele Zucker über die Darmkapillaren und die Pfortader zur Leber. Glukose kann in Hepatozyten aufgenommen und zu Glykogen verknüpft werden. Andere Kohlenhydrate werden in passende Zwischenprodukte überführt. Aus diesen Bausteinen entstehen je nach Versorgungslage Energie, Speicherstoffe oder weitere körpereigene Moleküle. Insulin und andere Signale stimmen die beteiligten Reaktionswege auf das Nährstoffangebot ab. [1]

Die Leber ist dabei in einen Austausch mit Muskeln, Fettgewebe und weiteren Organen eingebunden. Sie verarbeitet einen Teil des ankommenden Materials und gibt einen anderen Teil zur Verteilung frei. Über die Lebervenen erreicht das Blut wieder den zentralen Kreislauf. So verbindet der Blutstrom die zeitweise hohe Zufuhr aus dem Darm mit dem fortlaufenden Bedarf einzelner Körpergewebe. [1]

Glukose zwischen den Mahlzeiten bereitstellen

Mit zunehmendem Abstand zur letzten Mahlzeit kann die Leber gespeichertes Glykogen abbauen und Glukose ins Blut abgeben. Zusätzlich entsteht Glukose durch Glukoneogenese. Als Ausgangsstoffe dienen unter anderem Laktat, Glycerol und geeignete Aminosäuren. Speicherabbau und Neubildung verschieben ihren Beitrag abhängig von Dauer, Aktivität und Stoffwechsellage. Glukagon fördert die hepatische Bereitstellung, während Insulin das Signal zur Speicherung und zur Begrenzung der Glukoseabgabe vermittelt. [1][18]

Diese Wege sind an den Austausch zwischen Organen gebunden. Laktat kann beispielsweise aus anderen Geweben zur Leber gelangen und dort wieder als Ausgangsmaterial dienen. Die Leber nutzt eigene Energie, um bestimmte Bausteine für den Gesamtorganismus bereitzustellen. Speicher und Stoffwechselwege ermöglichen dadurch eine Versorgung über den Rhythmus einzelner Mahlzeiten hinaus. [1][28]

Fette aufbauen, verpacken und als Energie nutzen

Die Leber bildet und verarbeitet Fettsäuren, Triglyzeride, Phospholipide und Cholesterin. Für den Transport im wässrigen Blut werden verschiedene Lipide mit Proteinen zu Lipoproteinen zusammengestellt. Ein wichtiger hepatischer Exportweg sind VLDL-Partikel. Zugleich nimmt die Leber Lipoproteine und deren Reste auf und verändert ihre Zusammensetzung. Aufbau, Abgabe und Rückaufnahme halten die Fettverteilung zwischen Organen in Bewegung. [1][28]

Bei entsprechendem Energiebedarf werden Fettsäuren in den Mitochondrien abgebaut. Aus ihrem Stoffwechsel können in der Leber Ketonkörper entstehen, die über das Blut anderen Geweben als Energieträger zur Verfügung stehen. Die Gewichtung von Fettsynthese, Fettsäureabbau und Ketonkörperbildung hängt eng mit der hormonellen Situation zusammen. Dieselbe Zelle kann ihre Stoffflüsse dadurch an Nahrungszufuhr und Bedarf anpassen. [1]

Blutproteine entstehen in einer Zellfabrik

Hepatozyten besitzen eine ausgeprägte Ausstattung mit rauem endoplasmatischem Retikulum und Golgi-Apparat. Dort werden zahlreiche für die Abgabe bestimmte Proteine hergestellt und verarbeitet. Zu den hepatischen Produkten gehören Albumin, verschiedene Transportproteine sowie viele gerinnungsfördernde und gerinnungshemmende Proteine. Die Abgabe erfolgt zur Blutseite. Diese Syntheseleistung verbindet die Leber mit Flüssigkeitsverteilung, Stofftransport und der Regulation von Blutgerinnung. [1][10]

Albumin bindet verschiedene Moleküle und trägt zu den kolloidosmotischen Bedingungen des Blutplasmas bei. Transferrin übernimmt einen wichtigen Teil des Eisentransports. Bei Entzündungsreaktionen verändert die Leber die Bildung bestimmter Akutphaseproteine. Die unterschiedlichen Produkte zeigen, wie ein Stoffwechselorgan zugleich an Versorgung, Abwehr und innerem Gleichgewicht mitwirkt. Ihre Blutkonzentrationen hängen jeweils auch von Verteilung, Verbrauch und Verlusten ab. [1]

Stickstoff in einen ausscheidbaren Stoff überführen

Beim Umbau und Abbau von Aminosäuren wird Stickstoff frei. Ein Teil wird erneut in körpereigene Verbindungen eingebaut. Für überschüssigen Stickstoff besitzt die Leber den Harnstoffzyklus: Ammoniak beziehungsweise Ammonium liefert dabei einen der Stickstoffanteile des neu gebildeten Harnstoffs. Dieser wird ins Blut abgegeben und über die Nieren ausgeschieden. Leber und Nieren bilden damit aufeinanderfolgende Stationen eines gemeinsamen Entsorgungswegs. [1][28]

Der Zusammenhang reicht über die Ausscheidung hinaus. Aminosäuren liefern zugleich Bausteine für neue Proteine und geeignete Kohlenstoffgerüste für weitere Stoffwechselreaktionen. Welche Anteile aufgebaut, umgewandelt oder abgegeben werden, hängt vom Bedarf und von der verfügbaren Energie ab. Die Verarbeitung von Stickstoff ist in dieses Netz eingebettet und gehört zu den laufenden Aufgaben der Hepatozyten. [1]

Speicher für spätere Anforderungen

Glykogen stellt einen rasch veränderlichen Kohlenhydratspeicher dar. Daneben beteiligt sich die Leber an der Speicherung und Verarbeitung verschiedener Vitamine sowie von Eisen. Vitamin A wird besonders in spezialisierten Sternzellen des Lebergewebes gespeichert. Eisen kann in geeigneten Speicherproteinen gebunden werden. Diese unterschiedlichen Depotformen halten Material für spätere Synthese- und Versorgungsaufgaben verfügbar. [1][5]

Speicherung ist jeweils mit einem geregelten Zu- und Abgang verbunden. Ein Nährstoff gelangt über einen Transportweg an die Leber, wird aufgenommen und gegebenenfalls chemisch gebunden. Bei verändertem Bedarf können passende Anteile wieder mobilisiert werden. Die Funktion eines Depots lässt sich deshalb erst aus seiner Verbindung mit Bluttransport, Zellaufnahme und weiterer Verwendung verstehen. [1]

Galle entsteht an einer eigenen Zelloberfläche

Leberzellen geben Gallensäuren, konjugiertes Bilirubin und weitere Bestandteile in die Gallenkanälchen ab. Über Übergangswege und kleine Gallengänge wird diese Flüssigkeit gesammelt. Die Gangepithelien verändern ihre Zusammensetzung auf dem weiteren Weg. Schließlich verlassen rechte und linke Lebergänge das Organ. Außerhalb besteht die Verbindung zur Gallenblase und über den gemeinsamen Gallengang zum Duodenum. [2][8]

Gallensäuren und Phospholipide unterstützen die Verarbeitung schwer wasserlöslicher Nahrungsbestandteile im Dünndarm. Gleichzeitig verlassen mit der Galle Cholesterin, Abbauprodukte und bestimmte verarbeitete Substanzen die Leber. Die Gallenblase übernimmt Speicherung und Konzentration. Ihre zeitlich abgestimmte Entleerung ergänzt die kontinuierliche Bildung durch die Hepatozyten. Der feinste Beginn dieses Wegs liegt zwischen den Leberzellen selbst. [2]

Bilirubin verbindet Blutabbau, Leber und Darm

Beim Abbau von Häm, unter anderem aus älteren roten Blutkörperchen, entsteht über Biliverdin das Bilirubin. Das zunächst schlecht wasserlösliche Bilirubin wird an Albumin gebunden zur Leber transportiert. Hepatozyten nehmen es auf und koppeln es an Glukuronsäure. Diese Konjugation ermöglicht die anschließende Abgabe in die Galle und den Transport zum Darm. [2]

Darmbakterien verändern das ausgeschiedene Material weiter. Dabei entstehen unter anderem Urobilinogen und daraus weitere Pigmente. Sterkobilin trägt zur braunen Stuhlfarbe bei; ein kleiner rückaufgenommener und renal ausgeschiedener Anteil führt zu Pigmenten wie Urobilin im Urin. Bei der Untersuchung werden verschiedene Bilirubinanteile betrachtet, um Produktion, hepatische Verarbeitung und Abfluss im Zusammenhang einzuordnen. [2][20]

Biotransformation und First-Pass-Verarbeitung

Enzyme der Leber verändern zahlreiche körpereigene und körperfremde Substanzen. Dazu gehören Hormone, Alkohol und viele Arzneistoffe. Bei Phase-I-Reaktionen werden Moleküle beispielsweise oxidiert oder hydrolytisch verändert. Bei Konjugationsreaktionen werden geeignete Gruppen angeheftet. Transportproteine vermitteln anschließend die Abgabe zur Blut- oder Gallenseite. Für die Ausscheidung können somit mehrere Verarbeitungsschritte und zwei Organwege zusammenwirken. [1][28]

Die Produkte einer solchen Umwandlung besitzen je nach Substanz unterschiedliche Eigenschaften. Ein Stoff kann an Wirksamkeit verlieren, als Vorstufe aktiviert werden oder reaktive Zwischenprodukte bilden. Bei über den Darm aufgenommenen Arzneistoffen beeinflusst die frühe Verarbeitung in Darmwand und Leber, welcher Anteil den Körperkreislauf erreicht. Dieser Zusammenhang gehört zur First-Pass-Verarbeitung. Er erklärt die Bedeutung von Aufnahmeweg, Enzymausstattung und Transport für die spätere Verfügbarkeit. [1][28]

Gewebeversorgung, Abwehr und Umbau

Im Sinusoidennetz arbeiten mehrere Zelltypen zusammen. Kupffer-Zellen sind spezialisierte Makrophagen und beseitigen aufgenommenes Partikelmaterial oder Zellreste. Sinusoidale Endothelzellen bilden die besondere Austauschgrenze. Hepatische Sternzellen beeinflussen das Stützgewebe. Gemeinsam mit Hepatozyten und Gallengangszellen gestalten sie eine Umgebung, in der Stoffwechsel, Abwehr und Gewebeunterhalt räumlich eng verbunden sind. [1][8]

Bei anhaltender Schädigung können aktivierte Sternzellen vermehrt extrazelluläre Matrix bilden. Nimmt der Umbau zu, verändert sich auch die Durchlässigkeit und Anordnung des Gefäßnetzes. Bei Zirrhose sind Regeneratknoten und bindegewebige Trennzüge Teil dieser Architekturveränderung. Daraus können ein erhöhter Widerstand im Pfortadergebiet und Einschränkungen verschiedener Leberleistungen entstehen. Das Detailkapitel zum Leberläppchen verfolgt diesen Zusammenhang von der Austauschfläche bis zu den venösen Folgen. [8][21]

Welche Frage ein Leberwert beantwortet

Unter Leberwerten werden unterschiedliche Messgrößen zusammengefasst. ALT und AST sind Enzyme, deren Muster Hinweise auf Zellschädigung geben kann. Alkalische Phosphatase und GGT werden unter anderem im Zusammenhang mit Gallenwegen und Abfluss betrachtet. Bilirubin betrifft Aufnahme, Umwandlung und Ausscheidung eines Abbauprodukts. Albumin und Gerinnungsuntersuchungen liefern weitere Informationen über Leistungen, an denen die Leber beteiligt ist. [19]

Für die Einordnung werden die gemessenen Größen miteinander und im Verlauf verglichen. Hinzu kommen Beschwerden, frühere Befunde, Arzneimittel und andere mögliche Einflüsse. So entstehen konkrete Untersuchungsfragen: Gibt es ein Schädigungsmuster? Ist der Gallenabfluss verändert? Wie steht es um die Herstellung wichtiger Proteine? Diese Gliederung bewahrt die unterschiedlichen Funktionen hinter dem gemeinsamen Begriff Leberwerte. [19]

Organform, Blutfluss und Gewebe untersuchen

Die Sonografie stellt Größe, Konturen und Gewebestruktur dar; eine Doppleruntersuchung ergänzt Informationen zu Gefäßen und Blutfluss. CT und MRT ermöglichen weitere räumliche Ansichten. Elastografie untersucht die mechanische Steifigkeit des Gewebes, die im Zusammenhang mit einem fibrotischen Umbau verändert sein kann. Jede dieser Ansichten erschließt eine andere Eigenschaft des Organs. [22][39]

Bei bestimmten Fragestellungen wird eine Gewebeprobe unter dem Mikroskop beurteilt. Dann rücken Zellschädigung, Entzündungsverteilung, Fettansammlung und Matrixumbau in den Blick. Die Ergebnisse werden mit Labor und Bildgebung verbunden. Von der makroskopischen Lage bis zum einzelnen Läppchen bleibt dieselbe Leitfrage erhalten: Wie passen räumlicher Aufbau, Stofftransport und die beobachteten Leberleistungen zusammen? [8][22]

Im Gesundheitswissen weiterlesen

• Das Verdauungssystem
• Leberläppchen, Pfortader und Gallenfluss
• Gallenblase und Gallenwege
• ATP, Nährstoffe und Energieumsatz
• Die Nieren