Обмен гема билирубин

Обмен гема билирубин

Билирубин представляет собой конечный про­дукт распада гема. Основная часть (80—85%) би­лирубина образуется из гемоглобина и лишь не­большая часть — из других гемсодержащих белков, например цитохрома Р450 (рис. 12-1). Образование билирубина происходит в клетках ретикулоэндо­телиальной системы. Ежедневно образуется около 300 мг билирубина.

Преобразование гема в билирубин происходит с участием микросомального фермента гемоксигеназы, для работы которого требуются кислород и НАДФН. Расщепление порфиринового кольца происходит селективно в области метановой груп­пы в положении а (рис. 12-2). Атом углерода, вхо­дящий в состав a-метанового мостика, окисляется до моноксида углерода, и вместо мостика образу­ются 2 двойные связи с молекулами кислорода, поступающими извне. Образующийся в результа­те этого линейный тетрапиррол по структуре яв­ляется IX-aльфа-биливердином. Далее он преобразует­ся биливердинредуктазой, цитозольным фермен­том, в IX-aльфа-билирубин. Линейный тетрапиррол такой структуры должен растворяться в воде, в то время как билирубин является жирорастворимым веществом. Растворимость в липидах определяет­ся структурой IX-aльфа-билирубина — наличием 6 ста­бильных внутримолекулярных водородных связей [5]. Эти связи можно разрушить спиртом в диазореакции (Ван ден Берга), в которой неконъюгиро­ванный (непрямой) билирубин превращается в конъюгированный (прямой). Invivo стабильные водородные связи разрушаются этерификацией с помощью глюкуроновой кислоты.

 

 

Рис. 12-1. Обмен билирубина.

 

 

Около 20% циркулирующего билирубина обра­зуется не из гема зрелых эритроцитов, а из других источников. Небольшое количество поступает из незрелых клеток селезёнки и костного мозга. При гемолизе это количество увеличивается. Осталь­ной билирубин образуется в печени из гемсодер­жащих белков, например миоглобина, цитохромов, и из других неустановленных источников. Эта фракция увеличивается при пернициозной анемии, эритропоэтической уропорфирин и при синдроме Криглера-Найяра.

 

Транспорт и конъюгация билирубина в печени

(рис. 12-3)

 

Неконъюгированный билирубин в плазме проч­но связан с альбумином. Только очень небольшая часть билирубина способна подвергаться диализу, однако под влиянием веществ, конкурирующих с билирубином за связывание с альбумином (напри­мер, жирных кислот или органических анионов), она может увеличиваться. Это имеет важное зна­чение у новорождённых, у которых ряд лекарств (например, сульфаниламиды и салицилаты) может облегчать диффузию билирубина в головной мозг и таким образом способствовать развитию ядер­ной желтухи.

 

 

Рис. 12-2. Превращение гемоглобина в би­лирубин. М — метильная группа; В — винильная группа; П — пропионат.

 

 

Печенью выделяются многие органические анио­ны, в том числе жирные кислоты, жёлчные кисло­ты и другие компоненты жёлчи, не относящиеся к жёлчным кислотам, такие как билирубин (несмот­ря на его прочную связь с альбумином). Исследо­вания показали, что билирубин отделяется от аль­бумина в синусоидах, диффундирует через слой воды на поверхности гепатоцита |55]. Высказанные ра­нее предположения о наличии рецепторов альбу­мина не подтвердились. Перенос билирубина через плазматическую мембрану внутрь гепатоцита осу­ществляется с помощью транспортных белков, на­пример транспортного белка органических анионов [50], и/или по механизму «флип-флоп» [55]. Захват билирубина высокоэффективен благодаря его быс­трому метаболизму в печени в реакции глюкуронидизации и выделению в жёлчь, а также вследствие наличия в цитозоле связывающих белков, таких как лигандины (глутатион-8-трансфераза).

Неконъюгированный билирубин представляет со­бой неполярное (жирорастворимое) вещество. В ре­акции конъюгации он превращается в полярное (во­дорастворимое вещество) и может благодаря этому выделяться в жёлчь. Эта реакция протекает с помо­щью микросомального фермента уридиндифосфатглюкуронилтрансферазы (УДФГТ), превращающе­го неконъюгированный билирубин в конъюгирован­ный моно- и диглюкуронид билирубина. УДФГТ является одной из нескольких изоформ фермента, обеспечивающих конъюгацию эндогенных метабо­литов, гормонов и нейротрансмиттеров.

Ген УДФГТ билирубина находится на 2-й паре хромосом. Структура гена сложная (рис. 12-4) [2, 54]. У всех изоформ УДФГТ постоянными компо­нентами являются экзоны 2—5 на 3′-конце ДНК гена. Для экспрессии гена необходимо вовлечение одного из нескольких первых экзонов. Так, для образования изоферментов билирубин-УДФГТ1*1 и 1*2 необходимо вовлечение соответственно экзонов 1А и ID. Изофермент 1*1 участвует в конъ­югации практически всего билирубина, а изофер­мент 1*2 почти или вовсе не участвует в этом [25]. Другие экзоны (IF и 1G) кодируют изоформы фенол-УДФГТ. Таким образом, выбор одной из последовательностей экзона 1 определяет субстрат­ную специфичность и свойства ферментов.

 

 

Рис. 12-3. Захват, метаболизм и секреция билирубина (БР). MOAT — мультиспецифичный транспортный белок для органических анионов.

 

 

 

Рис. 12-4. Строение гена УДФГТ 1*1, содержащего 5 экзо­нов и промоторный участок (последовательность ТАТАА). Всего может быть 10 экзонов (показан только 1). Экзон 1А (называемый также экзоном 1*1) участвует в экспрессии УДФГТ 1*1 (основного активного фермента), экзон ID (или 1*4) — в экспрессии УДФГТ 1*2.

 

 

Дальнейшая экспрессия УДФГТ 1*1 зависит так­же от промоторного участка на 5′-конце, связан­ного с каждым из первых экзонов |6|. Промотор­ный участок содержит последовательность ТАТАА.

Детали строения гена важны для понимания патогенеза неконъюгированной гипербилирубине­мии (синдромы Жильбера и Криглера—Найяра; см. соответствующие разделы), когда в печени содер­жание ферментов, ответственных за конъюгацию, снижено или они отсутствуют.

Активность УДФГТ при печёночно-клеточной желтухе поддерживается на достаточном уровне, а при холестазе даже увеличивается. У новорож­дённых активность УДФГТ низкая.

У человека в жёлчи билирубин представлен в ос­новном д и глюкуронидом. Превращение билируби­на в моноглюкуронид, а также в диглюкуронид про­исходит в одной и той же микросомальной системе глюкуронилтрансферазы [37]. При перегрузке би­лирубином, например при гемолизе, образуется преимущественно моноглюкуронид, а при умень­шении поступления билирубина или при индукции фермента возрастает содержание диглюкуронида.

Наиболее важное значение имеет конъюгация с глюкуроновой кислотой, однако небольшое коли­чество билирубина конъюгируется с сульфатами, ксилозой и глюкозой; при холестазе эти процессы усиливаются [II].

В поздних стадиях холестатической или печёночно-клеточной желтухи, несмотря на высокое содержание в плазме, билирубин в моче не выяв­ляется. Очевидно, причиной этого является обра­зование билирубина типа III, моноконъюгирован­ного, который ковалентно связан с альбумином [54]. Он не фильтруется в клубочках и, следова­тельно, не появляется в моче. Это снижает прак­тическую значимость проб, применяемых для оп­ределения содержания билирубина в моче.

Экскреция билирубина в канальцы происходит с помощью семейства АТФ-зависимых мультиспецифичных транспортных белков для органических анионов [27]. Скорость транспорта билирубина из плазмы в жёлчь определяется этапом экскреции глюкуронида билирубина.

Жёлчные кислоты переносятся в жёлчь с помо­щью другого транспортного белка. Наличие раз­ных механизмов транспорта билирубина и жёлч­ных кислот можно проиллюстрировать на приме­ре синдрома Дубина—Джонсона, при котором нарушается экскреция конъюгированного билиру­бина, но сохраняется нормальная экскреция жёлч­ных кислот. Большая часть конъюгированного билирубина в жёлчи находится в смешанных ми­целлах, содержащих холестерин, фосфолипиды и жёлчные кислоты. Значение аппарата Гольджи и микрофиламентов цитоскелета гепатоцитов для внутриклеточного транспорта конъюгированного билирубина пока не установлено.

Диглюкуронид билирубина, находящийся в жёл­чи, водорастворим (полярная молекула), поэтому в тонкой кишке не всасывается. В толстой кишке конъюгированный билирубин подвергается гидро­лизу b-глюкуронидазами бактерий с образовани­ем уробилиногенов. При бактериальном холанги­те часть диглюкуронида билирубина гидролизуется уже в жёлчных путях с последующей преципитаци­ей билирубина. Этот процесс может иметь важное значение для образования билирубиновых жёлч­ных камней.

Уробилиноген, имея неполярную молекулу, хо­рошо всасывается в тонкой кишке и в минималь­ном количестве — в толстой. Небольшое количе­ство уробилиногена, которое в норме всасывает­ся, вновь экскретируется печенью и почками {энтерогепатическая циркуляция). При нарушении функции гепатоцитов печёночная реэкскреция уро­билиногена нарушается и увеличивается почечная экскреция. Данный механизм объясняет уробилиногенурию при алкогольной болезни печени, при лихорадке, сердечной недостаточности, а также на ранних стадиях вирусного гепатита.

 

Распределение билирубина в тканях при желтухе

 

Циркулирующий билирубин, связанный с бел­ком, с трудом проникает в тканевые жидкости с низким содержанием белка. Если количество бел­ка в них увеличивается, желтуха становится более выраженной. Поэтому экссудаты обычно более желтушны, чем транссудаты.

Ксантохромия цереброспинальной жидкости бо­лее вероятна при менингите; классическим приме­ром этому может служить болезнь Вейля (желтуш­ный лептоспироз) с сочетанием желтухи и менингита.

У новорождённых может наблюдаться желтуш­ное прокрашивание базальных ганглиев головно­го мозга (ядерная желтуха), обусловленное высо­ким уровнем неконъюгированного билирубина в крови, имеющего сродство к нервной ткани.

При желтухе содержание билирубинам цереброс­пинальной жидкости небольшое: одна десятая или одна сотая от уровня билирубина в сыворотке.

При выраженной желтухе внутриглазная жид­кость может окрашиваться в жёлтый цвет, чем объясняется чрезвычайно редкий симптом — ксантопсия (больные видят окружающие предметы в жёлтом цвете).

При выраженной желтухе жёлчный пигмент по­является в моче, поте, семенной жидкости, молоке. Билирубин является нормальным компонентом си­новиальной жидкости, может содержаться и в норме.

Цвет кожи парализованных и отёчных участков тела обычно не изменяется.

Билирубин легко связывается с эластической тка­нью. Она в большом количестве содержится в коже, склерах, стенке кровеносных сосудов, поэтому эти образования легко становятся желтушными. Этим же объясняется несоответствие выраженности жел­тухи и уровня билирубина в сыворотке в периоде выздоровления при гепатите и холестазе.

 

Факторы, определяющие выраженность желтухи

 

Даже при полной обструкции жёлчных путей выраженность желтухи может варьировать. Вслед за быстрым повышением уровень билирубина в сыворотке приблизительно через 3 нед начинает снижаться, даже если обструкция сохраняется. Вы­раженность желтухи зависит как от выработки жёл­чного пигмента, так и от экскреторной функции почек. Скорость образования билирубина из гема может меняться; при этом возможно образование, помимо билирубина, и других продуктов, которые не вступают в диазореакцию. Билирубин, в основ­ном неконъюгированный, может также выделять­ся из сыворотки слизистой оболочки кишечника.

При длительном холестазе кожа приобретает зе­леноватый оттенок, вероятно вследствие отложения биливердина, не участвующего в диазореакции (Ван ден Берга), а возможно, и других пигментов.

Конъюгированный билирубин, способный раст­воряться в воде и проникать в жидкости тела, вы­зывает более выраженную желтуху, чем неконъю­гированный. Внесосудистое пространство тела больше, чем внутрисосудистое. Поэтому печёночно-клеточная и холестатическая желтуха обычно более интенсивная, чем гемолитическая.



Источник: physiomed.com.ua


Добавить комментарий