Izmjena bilirubina

Bilirubin je krajnji produkt razgradnje hema. Većina (80-85%) bilirubina nastaje iz hemoglobina, a samo mali dio iz drugih proteina koji sadrže hem, poput citokroma P450. Bilirubin se stvara u stanicama retikuloendotelnog sustava. Dnevno se stvori oko 300 mg bilirubina.

Pretvorba hema u bilirubin uključuje mikrosomalni enzim hem oksigenazu, kojemu za funkciju trebaju kisik i NADPH. Porfirinski prsten se selektivno cijepa na metanskoj skupini u položaju a. Atom ugljika u a-metanskom mostu oksidira se u ugljikov monoksid, a umjesto mosta nastaju dvije dvostruke veze s molekulama kisika koje dolaze izvana. Rezultirajući linearni tetrapirol je strukturno IX-alfa-biliverdin. Zatim se biliverdin reduktazom, citosolnim enzimom, pretvara u IX-alfa-bilirubin. Linearni tetrapirol ove strukture trebao bi biti topljiv u vodi, dok je bilirubin tvar topljiva u mastima. Topljivost lipida određena je strukturom IX-alfa-bilirubina - prisutnošću 6 stabilnih intramolekularnih vodikovih veza. Ove veze može prekinuti alkohol u diazo reakciji (van den Bergh), u kojoj se nekonjugirani (indirektni) bilirubin pretvara u konjugirani (izravni). In vivo, stabilne vodikove veze se prekidaju esterifikacijom s glukuronskom kiselinom.

Oko 20% bilirubina u cirkulaciji potječe iz izvora koji nisu hem zrelih crvenih krvnih stanica. Mala količina dolazi iz nezrelih stanica slezene i koštane srži. Ta se količina povećava hemolizom. Ostatak se stvara u jetri iz proteina koji sadrže hem, kao što su mioglobin, citokromi i drugi neodređeni izvori. Ovaj se udio povećava kod perniciozne anemije, eritropoetskog uroporfirina i Crigler-Najjarovog sindroma.

Transport i konjugacija bilirubina u jetri

Nekonjugirani bilirubin u plazmi čvrsto je vezan za albumin. Samo vrlo mali dio bilirubina može se dijalizirati, ali se može povećati pod utjecajem tvari koje se natječu s bilirubinom za vezanje na albumin (npr. masne kiseline ili organski anioni). To je važno kod novorođenčadi, kod koje brojni lijekovi (npr. sulfonamidi i salicilati) mogu olakšati difuziju bilirubina u mozak i tako doprinijeti razvoju kernikterusa.

Jetra luči mnoge organske anione, uključujući masne kiseline, žučne kiseline i druge komponente žuči koje nisu žučne kiseline, poput bilirubina (unatoč njegovom čvrstom vezanju za albumin). Studije su pokazale da se bilirubin odvaja od albumina u sinusoidima i difundira kroz vodeni sloj na površini hepatocita. Prethodne sugestije o prisutnosti albuminskih receptora nisu potvrđene. Bilirubin se prenosi preko plazma membrane u hepatocit transportnim proteinima kao što je organski anionski transportni protein i/ili mehanizmom preklapanja. Apsorpcija bilirubina je vrlo učinkovita zbog njegovog brzog metabolizma u jetri glukuronidacijom i izlučivanjem u žuč, te zbog prisutnosti citosolnih vežućih proteina kao što su ligandini (glutation-8-transferaza).

Nekonjugirani bilirubin je nepolarna (topiva u mastima) tvar. U reakciji konjugacije pretvara se u polarnu (topivu u vodi) tvar i stoga se može izlučivati u žuč. Ova reakcija se odvija uz pomoć mikrosomalnog enzima uridin difosfat glukuronil transferaze (UDPGT), koji pretvara nekonjugirani bilirubin u konjugirani mono- i diglukuronidni bilirubin. UPGT je jedan od nekoliko izoformi enzima koji omogućuju konjugaciju endogenih metabolita, hormona i neurotransmitera.

Gen bilirubina UDPHT nalazi se na drugom paru kromosoma. Struktura gena je složena. U svim UDPHT izoformama, eksoni 2-5 na 3' kraju genske DNA su konstantne komponente. Za ekspresiju gena potrebno je sudjelovanje jednog od prvih nekoliko eksona. Dakle, za stvaranje bilirubin-UDFHT izoenzima 1*1 i 1*2 potrebno je sudjelovanje eksona 1A odnosno ID. Izoenzim 1*1 sudjeluje u konjugaciji gotovo svih bilirubina, a izoenzim 1*2 sudjeluje gotovo ili uopće ne. Ostali eksoni (IF i 1G) kodiraju fenol-UDFHT izoforme. Dakle, izbor jedne od sekvenci eksona 1 određuje specifičnost supstrata i svojstva enzima.

Daljnja ekspresija UDFGT 1*1 također ovisi o promotorskoj regiji na 5' kraju povezanoj sa svakim od prvih eksona. Promotorska regija sadrži sekvencu TATAA.

Detalji o strukturi gena važni su za razumijevanje patogeneze nekonjugirane hiperbilirubinemije (Gilbertov i Crigler-Najjarov sindrom), kada jetra sadrži smanjene ili odsutne enzime odgovorne za konjugaciju.

Aktivnost UDFGT-a kod hepatocelularne žutice održava se na dovoljnoj razini, pa čak i raste kod kolestaze. U novorođenčadi je aktivnost UDFGT-a niska.

Kod ljudi, bilirubin je uglavnom prisutan u žuči kao diglukuronid. Pretvorba bilirubina u monoglukuronid i diglukuronid događa se u istom mikrosomalnom glukuronil transferaznom sustavu. Kada postoji preopterećenje bilirubinom, kao što je tijekom hemolize, pretežno se stvara monoglukuronid, a kada se smanji opskrba bilirubinom ili se inducira enzim, sadržaj diglukuronida se povećava.

Konjugacija s glukuronskom kiselinom je najvažnija, ali mala količina bilirubina konjugira se sa sulfatima, ksilozom i glukozom; ovi procesi su pojačani u kolestazi.

U kasnim fazama kolestatske ili hepatocelularne žutice, unatoč visokom sadržaju bilirubina u plazmi, bilirubin se ne otkriva u urinu. Očito je razlog tome stvaranje bilirubina tipa III, monokonjugiranog, koji je kovalentno vezan za albumin. Ne filtrira se u glomerulima i stoga se ne pojavljuje u urinu. To smanjuje praktični značaj testova koji se koriste za određivanje sadržaja bilirubina u urinu.

Izlučivanje bilirubina u tubule odvija se putem obitelji ATP-ovisnih multispecifičnih organskih anionskih transportnih proteina. Brzina transporta bilirubina iz plazme u žuč određena je korakom izlučivanja bilirubin glukuronida.

Žučne kiseline se prenose u žuč pomoću različitih transportnih proteina. Prisutnost različitih mehanizama transporta bilirubina i žučnih kiselina može se ilustrirati primjerom Dubin-Johnsonovog sindroma, kod kojeg je izlučivanje konjugiranog bilirubina poremećeno, ali je očuvano normalno izlučivanje žučnih kiselina. Većina konjugiranog bilirubina u žuči nalazi se u miješanim micelima koji sadrže kolesterol, fosfolipide i žučne kiseline. Važnost Golgijevog aparata i mikrofilamenata citoskeleta hepatocita za unutarstanični transport konjugiranog bilirubina još nije utvrđena.

Bilirubin diglukuronid, koji se nalazi u žuči, topiv je u vodi (polarna molekula), pa se ne apsorbira u tankom crijevu. U debelom crijevu, konjugirani bilirubin se hidrolizira bakterijskim b-glukuronidazama i tvori urobilinogene. Kod bakterijskog kolangitisa, dio bilirubin diglukuronida se hidrolizira u žučnim kanalima s naknadnim taloženjem bilirubina. Ovaj proces može biti važan za stvaranje bilirubin žučnih kamenaca.

Urobilinogen, koji ima nepolarnu molekulu, dobro se apsorbira u tankom crijevu, a u minimalnim količinama u debelom crijevu. Mala količina urobilinogena, koja se normalno apsorbira, ponovno se izlučuje putem jetre i bubrega (enterohepatička cirkulacija). Kada je funkcija hepatocita oštećena, ponovno izlučivanje urobilinogena putem jetre je oštećeno, a bubrežno izlučivanje se povećava. Ovaj mehanizam objašnjava urobilinogenuriju kod alkoholne bolesti jetre, vrućice, zatajenja srca i u ranim fazama virusnog hepatitisa.