Wymiana bilirubiny

Bilirubina jest końcowym produktem rozpadu hemu. Główna część (80-85%) bilirubiny powstaje z hemoglobiny i tylko niewielka część z innych białek zawierających hem, na przykład z cytochromu P450. Powstawanie bilirubiny występuje w komórkach układu siateczkowo-śródbłonkowego. Około 300 mg bilirubiny powstaje codziennie.

Konwersja hemu do bilirubiny następuje z udziałem hemoksygenazy enzymu mikrosomalnego, dla której wymagany jest tlen i NADPH. Rozszczepienie pierścienia porfirynowego zachodzi selektywnie w grupie metanowej w pozycji a. Atom węgla, który tworzy część mostu a-metanowego, utlenia się do tlenku węgla, a zamiast mostu powstają dwa wiązania podwójne z cząsteczkami tlenu pochodzącymi z zewnątrz. Powstały liniowy tetrapirrol ma strukturę IX-alfa-biliwerdyny. Ponadto jest przekształcany przez reduktazę biliwerdyny, enzym cytozolowy, w bilirubinę IX-alfa. Liniowy tetrapirol tej struktury powinien rozpuścić się w wodzie, podczas gdy bilirubina jest substancją rozpuszczalną w tłuszczach. Rozpuszczalność w lipidach jest określona przez strukturę bilirubiny IX-alfa - przez obecność 6 stabilnych wewnątrzcząsteczkowych wiązań wodorowych. Te wiązania mogą być niszczone przez alkohol w diazoreakcji (Van den Berg), w którym nieskoniugowana (pośrednia) bilirubina jest przekształcana w sprzężoną (bezpośrednią) bilirubinę. In vivo, stabilne wiązania wodorowe są niszczone przez estryfikację kwasem glukuronowym.

Około 20% cyrkulującej bilirubiny powstaje nie z hemu dojrzałych erytrocytów, ale z innych źródeł. Niewielka ilość pochodzi z niedojrzałych komórek śledziony i szpiku kostnego. W przypadku hemolizy ilość ta wzrasta. Reszta bilirubiny powstaje w wątrobie z białek zawierających hem, na przykład mioglobiny, cytochromów i innych niezidentyfikowanych źródeł. Ta frakcja wzrasta z niedokrwistością złośliwą, erytropoetyczną uroporfiryną i zespołem Krieglera-Nayyara.

Transport i koniugacja bilirubiny w wątrobie

Nieskoniugowana bilirubina w osoczu jest silnie związana z albuminą. Tylko niewielka część bilirubiny może podlegać dializie, ale pod wpływem substancji, które konkurują z bilirubiną o wiązanie z albuminami (np. Kwasami tłuszczowymi lub anionami organicznymi), może wzrosnąć. Jest to ważne u noworodków, gdzie wiele leków (np. Sulfonamidy i salicylany) może ułatwiać dyfuzję bilirubiny do mózgu i tym samym przyczyniać się do rozwoju żółtaczki jądrowej.

Wiele anionów organicznych, w tym kwasy tłuszczowe, kwasy żółciowe i inne składniki żółci, które nie należą do kwasów żółciowych, takie jak bilirubina (pomimo silnego związku z albuminą), są wydzielane przez wątrobę. Badania wykazały, że bilirubina jest oddzielana od albuminy w sinusoidach, dyfunduje przez warstwę wody na powierzchni hepatocytów. Poprzednio stwierdzone założenia dotyczące obecności receptorów albuminy nie zostały potwierdzone. Przenoszenie bilirubiny przez błonę plazmatyczną do hepatocytów odbywa się za pomocą białek transportowych, na przykład białka transportowego z anionów organicznych i / lub mechanizmu "flip-flop". Wychwytywania bilirubiny jest wysoce wydajny ze względu na szybki metabolizm w reakcji glyukuronidizatsii wątroby i izolacji w żółci, a także z powodu obecności w cytoplazmie białek wiążących, takich jak ligandiny transferazy glutationowej (8).

Nieskoniugowana bilirubina jest substancją niepolarną (rozpuszczalną w tłuszczach). W reakcji koniugacji zmienia się w polarną (rozpuszczalną w wodzie substancję) i dlatego może być wydalana do żółci. Reakcję tę przeprowadza się przez uridindifosfatglyukuroniltransferazy mikrosomalnych enzymów (UDFGT) przekształcenie nieskoniugowanego bilirubiny sprzężony mono- i diglucuronide bilirubiny. UDFGT jest jedną z kilku izoform enzymów, które zapewniają sprzężenie endogennych metabolitów, hormonów i neuroprzekaźników.

Bilirubina genu UDFGT znajduje się na drugiej parze chromosomów. Struktura genu jest złożona. Dla wszystkich izoform UDPGT, stałymi składnikami są eksony 2-5 na końcu 3 'DNA genu. Do ekspresji genu należy zaangażować jeden z pierwszych kilku eksonów. Zatem do tworzenia izoenzymów bilirubiny-UDPGT 1 * 1 i 1 * 2 należy zaangażować odpowiednio egzony 1A i ID. Isozyme 1 * 1 uczestniczy w koniugacji praktycznie wszystkich bilirubin, a izoenzym 1 * 2 prawie lub całkowicie nie uczestniczy w tym. Inne egzony (IF i 1G) kodują izoformy fenol-UDPGT. Zatem wybór jednej z sekwencji eksonu 1 określa specyficzność substratową i właściwości enzymów.

Dalsza ekspresja UDPGT 1 * 1 zależy również od regionu promotora na końcu 5 'związanym z każdym z pierwszych eksonów. Region promotora zawiera sekwencję TATAA.

Szczegóły konstrukcji genu jest ważne dla zrozumienia patogenezy nieskoniugowanego hiperbilirubinemii (zespół Gilbert Kriglera-Najjar), gdy zawartość enzymów wątrobowych odpowiedzialnych za koniugacji są zmniejszone lub nieobecne.

Aktywność UDFGT w żółtaczce komórek wątroby utrzymuje się na wystarczającym poziomie, a nawet zwiększa się w przypadku cholestazy. U noworodków aktywność UDFGT jest niska.

W ludzkiej żółci bilirubina jest reprezentowana głównie przez diglukuronid. Konwersja bilirubiny do monoglikuronidu, a także diglukuronidu zachodzi w tym samym systemie mikrosomalnej glukuronylowej transferazy. Gdy przeciążenie bilirubiny, takich jak hemoliza, korzystnie utworzone monoglyukuronida i zawartość zwiększa się wraz ze zmniejszaniem diglucuronide bilirubiny przychodzącego lub indukcję enzymów.

Najważniejsza jest koniugacja z kwasem glukuronowym, ale niewielka ilość bilirubiny jest sprzężona z siarczanami, ksylozą i glukozą; w przypadku cholestazy procesy te nasilają się.

W późnych stadiach cholestazy lub żółtaczki komórek wątroby, pomimo dużej zawartości osocza, bilirubina w moczu nie jest wykrywana. Oczywiście, powodem tego jest tworzenie bilirubiny typu III, monokoniugowanej, która jest kowalencyjnie związana z albuminą. Nie jest filtrowany w kłębuszkach nerkowych i dlatego nie pojawia się w moczu. Zmniejsza to praktyczne znaczenie próbek używanych do oznaczania zawartości bilirubiny w moczu.

Wydalanie bilirubiny do kanalików odbywa się za pomocą rodziny zależnych od ATP wieloswoistych białek transportowych dla anionów organicznych. Szybkość transportu bilirubiny z osocza do żółci zależy od stopnia wydalania bilirubiny glukuronidowej.

Kwasy żółciowe są transportowane do żółci za pomocą innego białka transportowego. Obecność różnych mechanizmów transportu bilirubiny i kwasów żółciowych można zilustrować na przykładzie zespołu Dubin-Johnsona, w którym zaburza się wydalanie sprzężonej bilirubiny, ale pozostaje normalne wydalanie kwasów żółciowych. Większość sprzężonej bilirubiny zawartej w żółci występuje w mieszanych micelach zawierających cholesterol, fosfolipidy i kwasy żółciowe. Znaczenie aparatu Golgiego i mikrofilamentów cytoszkieletu hepatocytów do wewnątrzkomórkowego transportu sprzężonej bilirubiny nie zostało jeszcze ustalone.

Digikuronidowa bilirubina, znajdująca się w żółci, rozpuszczalna w wodzie (cząsteczka polarna), więc jelito cienkie nie jest wchłaniane. W jelicie grubym skoniugowana bilirubina ulega hydrolizie bakterii b-glukuronidazy z utworzeniem urobilinogenów. W przypadku bakteryjnego zapalenia dróg żółciowych część bilirubiny diglukuronidu ulega hydrolizie już w drogach żółciowych, a następnie wytrącaniu bilirubiny. Ten proces może być ważny dla tworzenia kamieni żółciowych w bilirubinie.

Urolilinogen, posiadający niepolarną cząsteczkę, jest dobrze wchłaniany w jelicie cienkim iw minimalnej ilości - w grubości. Mała ilość urobilinogenu, który normalnie jest wchłaniany, jest ponownie wydalana przez wątrobę i nerki (krążenie jelitowo-wątrobowe). Kiedy zaburzona jest funkcja hepatocytów, resekrecja wątroby urobilinogenu zostaje zakłócona i wzrasta wydalanie nerkowe. Mechanizm ten wyjaśnia urobilinogenurię w alkoholowej chorobie wątroby, z gorączką, niewydolnością serca, a także we wczesnych stadiach wirusowego zapalenia wątroby.