Размена билирубина

Билирубин је крајњи производ разградње хема. Већина (80-85%) билирубина се формира из хемоглобина, а само мали део се формира из других протеина који садрже хем, као што је цитохром П450. Билирубин се формира у ћелијама ретикулоендотелног система. Дневно се формира око 300 мг билирубина.

Конверзија хема у билирубин укључује микрозомални ензим хем оксигеназу, коме су за његово функционисање потребни кисеоник и NADPH. Порфирински прстен се селективно цепа на метан групи у позицији а. Атом угљеника у а-метанском мосту се оксидује у угљен-моноксид, а уместо моста, формирају се две двоструке везе са молекулима кисеоника који долазе споља. Добијени линеарни тетрапирол је структурно IX-алфа-биливердин. Затим се биливердин редуктазом, цитосолним ензимом, претвара у IX-алфа-билирубин. Линеарни тетрапирол ове структуре требало би да буде растворљив у води, док је билирубин супстанца растворљива у мастима. Растворљивост липида је одређена структуром IX-алфа-билирубина - присуством 6 стабилних интрамолекуларних водоничних веза. Ове везе се могу прекинути алкохолом у диазо реакцији (ван ден Берг), у којој се некоњуговани (индиректни) билирубин претвара у коњуговани (директни). Ин виво, стабилне водоничне везе се прекидају естерификацијом глукуронском киселином.

Око 20% билирубина у циркулацији потиче из извора који нису хем зрелих црвених крвних зрнаца. Мала количина долази из незрелих ћелија слезине и коштане сржи. Ова количина се повећава хемолизом. Остатак се формира у јетри из протеина који садрже хем, као што су миоглобин, цитохроми и други неодређени извори. Ова фракција је повећана код пернициозне анемије, еритропоетског уропорфирина и Криглер-Најаровог синдрома.

Транспорт и коњугација билирубина у јетри

Некоњуговани билирубин у плазми је чврсто везан за албумин. Само веома мали део билирубина се може дијализовати, али се може повећати под утицајем супстанци које се такмиче са билирубином за везивање за албумин (нпр. масне киселине или органски ањони). Ово је важно код новорођенчади, код којих бројни лекови (нпр. сулфонамиди и салицилати) могу олакшати дифузију билирубина у мозак и тиме допринети развоју керниктеруса.

Јетра лучи многе органске ањоне, укључујући масне киселине, жучне киселине и друге компоненте жучи које нису жучне киселине, као што је билирубин (упркос његовом чврстом везивању за албумин). Студије су показале да се билирубин одваја од албумина у синусоидима и дифундује кроз водени слој на површини хепатоцита. Претходне сугестије да су присутни рецептори за албумин нису потврђене. Билирубин се транспортује преко плазма мембране у хепатоцит транспортним протеинима као што је органски ањонски транспортни протеин и/или механизмом флип-флоп-а. Унос билирубина је веома ефикасан због његовог брзог метаболизма у јетри глукуронидацијом и секрецијом у жуч, и због присуства цитозолних везујућих протеина као што су лигандини (глутатион-8-трансфераза).

Некоњуговани билирубин је неполарна (у мастима растворљива) супстанца. У реакцији коњугације, он се претвара у поларну (у води растворљиву супстанцу) и стога се може излучити у жуч. Ова реакција се одвија уз помоћ микрозомалног ензима уридин дифосфат глукуронил трансферазе (УДПГТ), који претвара некоњуговани билирубин у коњуговани моно- и диглукуронид билирубин. УПГТ је једна од неколико изоформи ензима које обезбеђују коњугацију ендогених метаболита, хормона и неуротрансмитера.

Ген билирубина UDPHT налази се на другом пару хромозома. Структура гена је сложена. Код свих UDPHT изоформи, ексони 2-5 на 3' крају ДНК гена су константне компоненте. За експресију гена неопходно је учешће једног од првих неколико ексона. Дакле, за формирање билирубин-UDFHT изоензима 1*1 и 1*2 неопходно је учешће ексона 1A и ID, респективно. Изоензим 1*1 учествује у коњугацији скоро свих билирубина, а изоензим 1*2 учествује скоро или уопште не учествује. Остали ексони (IF и 1G) кодирају фенол-UDFHT изоформе. Дакле, избор једне од секвенци ексона 1 одређује специфичност супстрата и својства ензима.

Даља експресија UDFGT 1*1 такође зависи од промоторског региона на 5' крају повезаног са сваким од првих ексона. Промоторски регион садржи секвенцу TATAA.

Детаљи о структури гена су важни за разумевање патогенезе некоњуговане хипербилирубинемије (Гилбертов и Криглер-Најаров синдром), када јетра садржи смањене или одсутне ензиме одговорне за коњугацију.

Активност УДФГТ код хепатоцелуларне жутице одржава се на довољном нивоу, па чак и повећава се код холестазe. Код новорођенчади, активност УДФГТ је ниска.

Код људи, билирубин је углавном присутан у жучи као диглукуронид. Конверзија билирубина у моноглукуронид и диглукуронид се одвија у истом микрозомалном глукуронил трансферазном систему. Када дође до преоптерећења билирубином, као што је током хемолизе, претежно се формира моноглукуронид, а када се смањи снабдевање билирубином или се индукује ензим, садржај диглукуронида се повећава.

Коњугација са глукуронском киселином је најважнија, али мала количина билирубина се коњугује са сулфатима, ксилозом и глукозом; ови процеси су појачани код холестазe.

У каснијим фазама холестатске или хепатоцелуларне жутице, упркос високом садржају билирубина у плазми, билирубин се не детектује у урину. Очигледно је да је разлог за то формирање билирубина типа III, монокоњугованог, који је ковалентно везан за албумин. Не филтрира се у гломерулима и стога се не појављује у урину. Ово смањује практични значај тестова који се користе за одређивање садржаја билирубина у урину.

Излучивање билирубина у тубуле одвија се путем породице АТП-зависних мултиспецифичних органских ањонских транспортних протеина. Брзина транспорта билирубина из плазме у жуч одређена је кораком излучивања билирубина глукуронидом.

Жучне киселине се транспортују у жуч помоћу различитог транспортног протеина. Присуство различитих механизама транспорта билирубина и жучних киселина може се илустровати примером Дубин-Џонсоновог синдрома, код кога је излучивање коњугованог билирубина нарушено, али је нормално излучивање жучних киселина очувано. Већина коњугованог билирубина у жучи налази се у мешовитим мицелама које садрже холестерол, фосфолипиде и жучне киселине. Значај Голџијевог апарата и микрофиламената цитоскелета хепатоцита за интрацелуларни транспорт коњугованог билирубина још није утврђен.

Билирубин диглукуронид, који се налази у жучи, растворљив је у води (поларни молекул), тако да се не апсорбује у танком цреву. У дебелом цреву, коњуговани билирубин се хидролизује помоћу бактеријских б-глукуронидаза и формира уробилиногене. Код бактеријског холангитиса, део билирубина диглукуронида се хидролизује у жучним каналима са накнадним таложењем билирубина. Овај процес може бити важан за формирање билирубина у жучној кеси.

Уробилиноген, који има неполарни молекул, добро се апсорбује у танком цреву, а у минималним количинама у дебелом цреву. Мала количина уробилиногена, која се нормално апсорбује, поново се излучује путем јетре и бубрега (ентерохепатичка циркулација). Када је функција хепатоцита оштећена, поновно излучивање уробилиногена путем јетре је оштећено, а повећано бубрежно излучивање. Овај механизам објашњава уробилиногенурију код алкохолне болести јетре, грознице, срчане инсуфицијенције и у раним фазама вирусног хепатитиса.