Обмін білірубіну

Білірубін являє собою кінцевий продукт розпаду гема. Основна частина (80-85%) білірубіну утворюється з гемоглобіну і лише невелика частина - з інших гемсодержащих білків, наприклад Р450. Утворення білірубіну відбувається в клітинах ретикулоендотеліальної системи. Щодня утворюється близько 300 мг білірубіну.

Перетворення гема в білірубін відбувається за участю мікросомального ферменту гемоксигенази, для роботи якого потрібні кисень і НАДФН. Розщеплення порфіринового кільця відбувається селективно в області метанової групи в положенні а. Атом вуглецю, що входить до складу a-метанового містка, окислюється до моноксиду вуглецю, і замість містка утворюються 2 подвійні зв'язку з молекулами кисню, які надходять ззовні. Утворений в результаті цього лінійний тетрапіррол за структурою є IX-aльфа-биливердина. Далі він перетворюється білівердінредуктазой, цитозольним ферментом, в IX-альфа-білірубін. Лінійний тетрапіррол такої структури повинен розчинятися у воді, в той час як білірубін є жиророзчинних речовиною. Розчинність в ліпідах визначається структурою IX-альфа-білірубіну - наявністю 6 стабільних внутрішньо молекулярних водневих зв'язків. Ці зв'язки можна зруйнувати спиртом в діазореакція (Ван ден Берга), в якій некон'югований (непрямий) білірубін перетворюється в кон'югований (прямий). In vivo стабільні водневі зв'язки руйнуються етерифікацією за допомогою глюкуронової кислоти.

Близько 20% циркулюючого білірубіну утворюється не з гема зрілих еритроцитів, а з інших джерел. Невелика кількість надходить з незрілих клітин селезінки і кісткового мозку. При гемолізі ця кількість збільшується. Решта білірубін утворюється в печінці з гемсодержащих білків, наприклад міоглобіну, цитохромів, і з інших невстановлених джерел. Ця фракція збільшується при перніциозної анемії, ерітропоетіческой уропорфірін і при синдромі КриглерарНайяра.

Транспорт і кон'югація білірубіну в печінці

Некон'югований білірубін в плазмі міцно пов'язаний з альбуміном. Тільки дуже невелика частина білірубіну здатна піддаватися діалізу, однак під впливом речовин, що конкурують з білірубіном за зв'язування з альбуміном (наприклад, жирних кислот або органічних аніонів), вона може збільшуватися. Це має важливе значення у новонароджених, у яких ряд ліків (наприклад, сульфаніламіди і саліцилати) може полегшувати дифузію білірубіну в головний мозок і таким чином сприяти розвитку ядерної жовтяниці.

Печінкою виділяються багато органічних аніони, в тому числі жирні кислоти, жовчні кислоти і інші компоненти жовчі, що не належать до жовчним кислотам, такі як білірубін (незважаючи на його міцний зв'язок з альбуміном). Дослідження показали, що білірубін відділяється від альбуміну в синусоїда, дифундує через шар води на поверхні гепатоцита. Висловлені раніше припущення про наявність рецепторів альбуміну не підтвердилися. Перенесення білірубіну черезплазматичну мембрану всередину гепатоцита здійснюється за допомогою транспортних білків, наприклад транспортного білка органічних аніонів, і / або за механізмом «шльопанці». Захоплення білірубіну високоефективний завдяки його швидкому метаболізму в печінці в реакції глюкуронідізаціі і виділенню в жовч, а також внаслідок наявності в цитоплазмі зв'язуючих білків, таких як лигандин (глутатіон-8-трансфераза).

Некон'югований білірубін є неполярні (жирорастворимое) речовина. В реакції кон'югації він перетворюється в полярне (водорозчинне речовина) і може завдяки цьому виділятися в жовч. Ця реакція протікає за допомогою мікросомального ферменту урідіндіфосфатглюкуронілтрансферази (УДФГТ), що перетворює некон'югований білірубін в кон'югований моно- і диглюкуронід білірубіну. УДФГТ є однією з декількох ізоформ ферменту, що забезпечують кон'югацію ендогенних метаболітів, гормонів і нейротрансмітерів.

Ген УДФГТ білірубіну знаходиться на 2-й парі хромосом. Структура гена складна. У всіх ізоформ УДФГТ постійними компонентами є Екзони 2-5 на 3'-кінці ДНК гена. Для експресії гена необхідно залучення одного з декількох перших екзонів. Так, для утворення ізоферментів білірубін-УДФГТ 1 * 1 і 1 * 2 необхідно залучення відповідно екзонів 1А і ID. Ізофермент 1 * 1 бере участь у кон'югації практично всього білірубіну, а изофермент 1 * 2 майже або зовсім не бере участь в цьому. Інші Екзони (IF і 1G) кодують ізоформи фенол-УДФГТ. Таким чином, вибір однієї з послідовностей екзонів 1 визначає субстратне специфічність і властивості ферментів.

Подальша експресія УДФГТ 1 * 1 залежить також від промоторної ділянки на 5'-кінці, пов'язаного з кожним з перших екзонів. Промоторних ділянку містить послідовність тата.

Деталі будови гена важливі для розуміння патогенезу некон'югованій гипербилирубинемии (синдроми Жильбера і КриглерарНайяра), коли в печінці вміст ферментів, відповідальних за кон'югацію, знижено або вони відсутні.

Активність УДФГТ при печінково-клітинною жовтяниці підтримується на достатньому рівні, а при холестазі навіть збільшується. У новонароджених активність УДФГТ низька.

У людини в жовчі білірубін представлений в основному диглюкуронід. Перетворення білірубіну в моноглюкуронід, а також в диглюкуронід відбувається в одній і тій же микросомальной системі глюкуронілтрансферази. При перевантаженні билирубином, наприклад при гемолізі, утворюється переважно моноглюкуронід, а при зменшенні надходження білірубіну або при індукції ферменту зростає вміст диглюкороніду.

Найбільш важливе значення має кон'югація з глюкуроновою кислотою, проте невелика кількість білірубіну кон'югується з сульфатами, ксилозой і глюкозою; при холестазі ці процеси посилюються.

У пізніх стадіях холестатичної або печінково-клітинною жовтяниці, незважаючи на високий вміст в плазмі, білірубін в сечі не виявляється. Очевидно, причиною цього є утворення білірубіну типу III, монокон'югірованного, який ковалентно пов'язаний з альбуміном. Він не фільтрується в клубочках і, отже, не з'являється в сечі. Це знижує практичну значимість проб, які застосовуються для визначення вмісту білірубіну в сечі.

Екскреція білірубіну в канальці відбувається за допомогою сімейства АТФ-залежних мультіспеціфічних транспортних білків для органічних аніонів. Швидкість транспорту білірубіну з плазми в жовч визначається етапом екскреції глюкуронида білірубіну.

Жовчні кислоти переносяться в жовч за допомогою іншого транспортного білка. Наявність різних механізмів транспорту білірубіну і жовчних кислот можна проілюструвати на прикладі синдрому Дубина-Джонсона, при якому порушується екскреція кон'югованого білірубіну, але зберігається нормальна екскреція жовчних кислот. Велика частина кон'югованого білірубіну в жовчі знаходиться в змішаних мицеллах, що містять холестерин, фосфоліпіди і жовчні кислоти. Значення апарату Гольджі і мікрофіламентів цитоскелету гепатоцитів для внутрішньоклітинного транспорту кон'югованого білірубіну поки не встановлено.

Диглюкуронід білірубіну, що знаходиться в жовчі, водорастворим (полярна молекула), тому в тонкій кишці не всмоктується. У товстій кишці кон'югований білірубін піддається гідролізу b-глюкуронідазу бактерій з утворенням уробіліногенов. При бактеріальному холангіті частина диглюкороніду білірубіну гідролізується вже в жовчних шляхах з подальшою преципітацією білірубіну. Цей процес може мати важливе значення для утворення білірубінові жовчних каменів.

Уробилиноген, маючи неполярну молекулу, добре всмоктується в тонкій кишці і в мінімальній кількості - в товстій. Невелика кількість уробіліногену, яке в нормі всмоктується, знову виводиться печінкою і нирками {ентерогепатична циркуляція). При порушенні функції гепатоцитів печінкова реекскрецію уробилиногена порушується і збільшується ниркова екскреція. Даний механізм пояснює уробіліногенурію при алкогольної хвороби печінки, при лихоманці, серцевої недостатності, а також на ранніх стадіях вірусного гепатиту.