Метаболизм билирубина у здорового человека

Свободный гемоглобин, как отмечено выше, в плазме крови транспортируется обязательно в комплексе с гаптоглобином. Подобный конгломерат используется в качестве субстрата ферментом гем-альфа-метинилоксигеназой, которая начинает распад гемоглобина. Под влиянием данного энзима происходит разрыв –СН= мостика, локализующегося между А и В кольцами пиррола гема; при этом углерод окисляется до СО (карбонмонооксида) – second messenger`а (который обычно активирует гуанилатциклазу с последующим образованием цГМФ), а получившееся при разрушении связи соединение называется вердохромальдегидглобином. Оно очень непрочно, так как разрыв мостика между пятичленными гетероциклами приводит к расхождению колец гема, утрате связи с ионом железа, с белковой частью, которая в отличие от катионов металла, могущих использоваться вновь в синтезе гема, окончательно гидролизуется.

Образовавшееся при этом производное гема – биливердин – под влиянием биливердинредуктазы с участием восстановленного НАДФ преобразуется в билирубин.

В физиологических условиях в организме человека (массой 70 кг) за сутки образуется около 250-300 мг билирубина. Причём 70-80% его общего количества получается при распаде гемоглобина; 10-20% служат продуктами распада других гемопротеидов (цитохромов, каталазы, пероксидазы, миоглобина). Небольшой процент билирубина выделяется в кровь из костного мозга при лизисе незрелых эритроидных клеток.

В скобках можно заметить, что все вещества, начиная от гема и кончая билирубином, – пигменты: гем, находясь в оксигемоглобине, окрашивает его в ярко-красный цвет; включённый в дезоксигемоглобин становится синевато-красным; биливердин имеет зеленоватую окраску, а билирубин – желтовато-коричневую.

Билирубин – конечный продукт распада гема, следовательно, он должен быть выведен из организма. Но особенности его строения делают его амфифилом, а так как местом его образования может быть костный мозг, поэтому ему требуется помощь в транспорте к органам выделительной системы. Чтобы обеспечить растворимость билирубина в плазме крови, используются альбумины, в каждой мицелле которых имеется по два специфических центра связывания; один из них обладает высокой аффинностью к билирубину, другой к свободным высшим жирным кислотам. При снижении рН (гиперкетонемии, гиперлактацидемии) сродство альбуминов к билирубину уменьшается. В этих условиях желчный пигмент начинает комплексироваться с липидами плазмы, мембран клеток, с коллагеном матрикса.

Билирубин

Использование в физиологических условиях альбуминов для транспорта билирубина необходимо ещё и потому, что последний, являясь амфифилом, легко преодолевает цитоплазматические и органоидные мембраны. Попадая в митохондрии, он способен вмешиваться в происходящие в них электрические процессы, нарушая сопряжённость биологического окисления и окислительного фосфорилирования, тем самым повреждая динамику энергетического ресурса. Отсюда, чтобы предупредить потенциальное токсическое воздействие данного жёлчного пигмента, он доставляется к печени внутри альбуминов.

Для печёночных синусов характерны низкие значения рН, высокая концентрация жёлчных кислот, что уменьшает сродство альбуминов к билирубину; последний выходит из центров связывания и взаимодействует со специфическими белками-транспортёрами – Y, Z-протеинами (лигандинами), которые и доставляют его в гладкий эндоплазматический ретикулум, где билирубин ожидает уридиндифосфоглюкуронилтрансфераза (УДФГК-ТФ). Данный фермент использует в качестве косубстрата уридиндифосфосфоглюкуроновую кислоту (УДФГК), которая реагирует с карбоксилом остатка пропионата билирубина. Процесс протекает в две стадии: сначала образуется билирубинмоноглюкуронид, затем – билирубиндиглюкуронид. Генез подобной формы пигмента делает его хорошо растворимым в воде, но малоспособным к преодолению цитолеммы (проникновению внутрь клетки).

Подходя к жёлчному полюсу гепатоцита, связанный (конъюгированный) с глюкуроновой кислотой данный пигмент выделяется из клетки. Причём этот процесс осуществляется не диффузией, а с помощью сложной системы, обеспечивающей активный транспорт, т.е. с использованием энергии АТФ и различных белков-переносчиков.

Попадая в жёлчные капилляры и последовательно минуя все анатомические образования жёлчевыводящих путей, связанный билирубин через фатеров сосочек устремляется в составе жёлчи в тонкую кишку. Нельзя не заметить, что даже у здорового человека в полости кишечника много различных представителей микрофлоры, которые способны преобразовывать поступившие туда вещества. Содержащийся в жёлчи конъюгированный билирубин подвергается действию микробной бета-глюкуронидазы, которая гидролизует его до свободной формы, а затем под влиянием специфической бактериальной редуктазы он восстанавливается до бесцветных уробилиногенов (могут образовываться несколько изомеров – d, i, l). У лиц, болеющих холециститом, инфекция локализуется в жёлчевыводящих путях, поэтому гидролиз связанного билирубина начинается уже в них. Высвободившийся при этом пигмент, как отмечено выше, слаборастворим в воде, что делает серьёзной опасность его выпадения в осадок с последующей агрегацией в камни.

Судьба разных вариантов уробилиногенов различна. D-форма образуется в незначительных количествах, непрочна, легко преобразуется в другие виды. I-изомер без труда всасывается и по системе воротной вены доставляется в печень, где инактивируется, распадаясь на вещества, состоящие из двух пиррольных колец (до протопентдиапента). Основная форма – l-уробилиноген спускается без изменений в нижние отделы толстого кишечника, где окисляется О₂ воздуха до коричневого l-уробилина, который экскретируется с фекалиями (иногда его называют стеркобилином от слова stercos – кал). Малый процент l-уробилина всасывается в геморроидальные вены, попадает в общий кровоток и, так как хорошо растворяется в воде, в почках легко фильтруется в мочу. За сутки с этой биологической жидкостью его выделяется не более 4 мг.

Таким образом, в норме билирубин и его производные регистрируются в различных биологических жидкостях организма. В плазме крови здоровых людей его общее содержание колеблется в пределах 8 – 20 мкмоль/л. Причём обычно преобладает так называемая свободная форма (билирубин, окунувшийся в альбумин). В старых клинических руководствах её называют «непрямой билирубин», так как чтобы доказать присутствие этого варианта пигмента с помощью реактива Эрлиха, требовалось сначала осадить альбумины, окружающие билирубин. У здорового человека на долю свободной формы приходится не менее 75% от его общего количества. Оставшуюся четверть составляет так называемый связанный (конъюгированный) билирубин. В старых источниках он известен под термином «прямой билирубин», так как сразу давал реакцию с реактивом Эрлиха. Кроме того в плазме крови в норме можно обнаружить следы l-уробилина. Кал и в гораздо меньшей степени – моча окрашены за счёт этого соединения.