Schimb de bilirubină

Bilirubina este produsul final al descompunerii hemului. Cea mai mare parte (80-85%) a bilirubinei este formată din hemoglobină și doar o mică parte este formată din alte proteine care conțin hem, cum ar fi citocromul P450. Bilirubina se formează în celulele sistemului reticuloendotelial. Zilnic se formează aproximativ 300 mg de bilirubină.

Conversia hemului în bilirubină implică enzima microsomală hem oxigenază, care necesită oxigen și NADPH pentru funcția sa. Inelul porfirinicic este scindat selectiv la gruparea metan din poziția a. Atomul de carbon din puntea α-metan este oxidat la monoxid de carbon, iar în loc de punte, se formează două legături duble cu molecule de oxigen provenite din exterior. Tetrapirolul liniar rezultat este structural IX-alfa-biliverdină. Acesta este apoi convertit de biliverdin reductază, o enzimă citosolică, în IX-alfa-bilirubină. Tetrapirolul liniar cu această structură ar trebui să fie solubil în apă, în timp ce bilirubina este o substanță liposolubilă. Solubilitatea în lipide este determinată de structura IX-alfa-bilirubinei - prezența a 6 legături de hidrogen intramoleculare stabile. Aceste legături pot fi rupte de alcool într-o reacție diazoică (van den Bergh), în care bilirubina neconjugată (indirectă) este convertită în bilirubina conjugată (directă). In vivo, legăturile de hidrogen stabile sunt rupte prin esterificare cu acid glucuronic.

Aproximativ 20% din bilirubina circulantă provine din alte surse decât hemul eritrocitelor mature. O cantitate mică provine din celulele imature ale splinei și măduvei osoase. Această cantitate crește odată cu hemoliza. Restul se formează în ficat din proteine care conțin hem, cum ar fi mioglobina, citocromii și alte surse nespecificate. Această fracțiune este crescută în anemia pernicioasă, uroporfirina eritropoietică și sindromul Crigler-Najjar.

Transportul și conjugarea bilirubinei în ficat

Bilirubina neconjugată din plasmă este strâns legată de albumină. Doar o proporție foarte mică de bilirubină este dializabilă, dar aceasta poate crește sub influența substanțelor care concurează cu bilirubina pentru legarea la albumină (de exemplu, acizi grași sau anioni organici). Acest lucru este important la nou-născuți, la care o serie de medicamente (de exemplu, sulfonamide și salicilați) pot facilita difuzia bilirubinei în creier și, prin urmare, pot contribui la dezvoltarea kernicterului.

Ficatul secretă mulți anioni organici, inclusiv acizi grași, acizi biliari și alte componente ale bilei, altele decât acizii biliari, cum ar fi bilirubina (în ciuda legăturii sale strânse de albumină). Studiile au arătat că bilirubina este separată de albumină în sinusoide și difuzează prin stratul apos de pe suprafața hepatocitelor. Sugestiile anterioare privind prezența receptorilor pentru albumină nu au fost confirmate. Bilirubina este transportată prin membrana plasmatică în hepatocit prin proteine de transport, cum ar fi proteina de transport a anionilor organici, și/sau printr-un mecanism flip-flop. Absorbția bilirubinei este foarte eficientă datorită metabolismului său rapid în ficat prin glucuronidare și secreție în bilă și datorită prezenței proteinelor de legare citosolice, cum ar fi ligandele (glutation-8-transferază).

Bilirubina neconjugată este o substanță nepolară (liposolubilă). În reacția de conjugare, aceasta este transformată într-o substanță polară (solubilă în apă) și, prin urmare, poate fi excretată în bilă. Această reacție are loc cu ajutorul enzimei microsomale uridin difosfat glucuronil transferază (UDPGT), care transformă bilirubina neconjugată în bilirubină mono- și diglucuronidă conjugată. UPGT este una dintre numeroasele izoforme ale enzimei care asigură conjugarea metaboliților, hormonilor și neurotransmițătorilor endogeni.

Gena UDPHT a bilirubinei este situată pe a doua pereche de cromozomi. Structura genei este complexă. În toate izoformele UDPHT, exonii 2-5 de la capătul 3' al ADN-ului genei sunt componente constante. Pentru exprimarea genelor, este necesară implicarea unuia dintre primii exoni. Astfel, pentru formarea izoenzimelor bilirubină-UDFHT 1*1 și 1*2, este necesară implicarea exonilor 1A și respectiv ID. Izoenzima 1*1 participă la conjugarea aproape a întregii bilirubine, iar izoenzima 1*2 participă aproape sau deloc. Alți exoni (IF și 1G) codifică izoformele fenol-UDFHT. Astfel, alegerea uneia dintre secvențele exonului 1 determină specificitatea substratului și proprietățile enzimelor.

Expresia ulterioară a UDFGT 1*1 depinde și de o regiune promotoare la capătul 5' asociată cu fiecare dintre primii exoni. Regiunea promotoare conține secvența TATAA.

Detaliile structurii genelor sunt importante pentru înțelegerea patogenezei hiperbilirubinemiei neconjugate (sindroamele Gilbert și Crigler-Najjar), când ficatul conține enzime responsabile de conjugare reduse sau absente.

Activitatea UDFGT în icterul hepatocelular este menținută la un nivel suficient și chiar crește în colestază. La nou-născuți, activitatea UDFGT este scăzută.

La om, bilirubina este prezentă în principal în bilă sub formă de diglucuronidă. Conversia bilirubinei în monoglucuronidă și diglucuronidă are loc în același sistem microsomal de glucuronil transferază. Atunci când există o supraîncărcare cu bilirubină, cum ar fi în timpul hemolizei, se formează predominant monoglucuronidă, iar când aportul de bilirubină scade sau enzima este indusă, conținutul de diglucuronidă crește.

Conjugarea cu acid glucuronic este cea mai importantă, dar o cantitate mică de bilirubină este conjugată cu sulfați, xiloză și glucoză; aceste procese sunt amplificate în colestază.

În stadiile avansate ale icterului colestatic sau hepatocelular, în ciuda conținutului ridicat de bilirubină plasmatică, bilirubina nu este detectată în urină. Se pare că motivul pentru aceasta este formarea bilirubinei de tip III, monoconjugată, care este legată covalent de albumină. Aceasta nu este filtrată în glomeruli și, prin urmare, nu apare în urină. Acest lucru reduce semnificația practică a testelor utilizate pentru determinarea conținutului de bilirubină din urină.

Excreția bilirubinei în tubuli are loc prin intermediul unei familii de proteine transportoare de anioni organici multispecifice dependente de ATP. Rata transportului bilirubinei din plasmă în bilă este determinată de etapa de excreție a glucuronidului de bilirubină.

Acizii biliari sunt transportați în bilă de către o proteină de transport diferită. Prezența diferitelor mecanisme de transport al bilirubinei și acizilor biliari poate fi ilustrată prin exemplul sindromului Dubin-Johnson, în care excreția bilirubinei conjugate este afectată, dar excreția normală a acizilor biliari este menținută. Cea mai mare parte a bilirubinei conjugate din bilă se află în micele mixte care conțin colesterol, fosfolipide și acizi biliari. Importanța aparatului Golgi și a microfilamentelor citoscheletului hepatocitar pentru transportul intracelular al bilirubinei conjugate nu a fost încă stabilită.

Bilirubina diglucuronidă, care se găsește în bilă, este solubilă în apă (moleculă polară), deci nu se absoarbe în intestinul subțire. În intestinul gros, bilirubina conjugată este hidrolizată de β-glucuronidazele bacteriene pentru a forma urobilinogeni. În colangita bacteriană, o parte din bilirubina diglucuronidă este hidrolizată în canalele biliare, cu precipitarea ulterioară a bilirubinei. Acest proces poate fi important pentru formarea calculilor biliari cu bilirubină.

Urobilinogenul, având o moleculă nepolară, este bine absorbit în intestinul subțire și în cantități minime în intestinul gros. O cantitate mică de urobilinogen, care este absorbită în mod normal, este reexcretată de ficat și rinichi (circulația enterohepatică). Când funcția hepatocitelor este afectată, reexcreția hepatică a urobilinogenului este afectată, iar excreția renală crește. Acest mecanism explică urobilinogenuria în boala hepatică alcoolică, febră, insuficiență cardiacă și în stadiile incipiente ale hepatitei virale.