2.4.6.1. Метаболизм билирубина у здорового человека
Свободный Hb при попадании в плазму транспортируется обязательно в комплексе с гаптоглобином, который в клетках РЭС используется в качестве субстрата ферментом гем-α-метинилоксигеназой (Рис.2.6).
Под её влиянием происходит разрыв метинового мостика, выделяется СО (карбонмонооксид) и образуется вердохромальдегидоглобин. Соединение непрочное, распадается с отщеплением ионов железа и белковой части, которая окончательно гидролизуется. Под влиянием биливердинредуктазы с участием восстановленного НАДФ синтезируется биливердин, преобразующийся 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% являются продуктами распада других гемопротеидов.
Так как билирубин является конечным продуктом распада гема, следовательно, он должен быть выведен из организма. Местом образования этого амфифильного соединения чаще всего служит костный мозг, ему требуется помощь в транспорте к органам выделительной системы.
Чтобы обеспечить растворимость билирубина в плазме крови, с ним связываются альбумины. При снижении рН (гиперкетонемии, гиперлактацидемии) сродство белков к билирубину уменьшается. В подобных условиях желчный пигмент может комплексироваться с липидами плазмы, плазмолемм, с коллагеном матрикса. Использование в физиологических условиях альбуминов с целью транспорта билирубина необходимо ещё и потому, что последний, являясь амфифилом, легко преодолевает цитоплазматические и органоидные мембраны.
Рис. 2.6. Основные этапы метаболизма билирубина
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.
Печень человека выполняет в обмене билирубина три важнейшие функции:
захват его из крови гепатоцитом;
комплексирование с глюкуроновой кислотой;
выделение конъюгированной фракции в желчные капилляры.
Билирубин выходит из центров связывания с альбумином и взаимодействует со специфическими белками-транспортёрами – У, Z-протеинами (лигандинами), которые и доставляют его в гладкий эндоплазматический ретикулум, где билирубин под действием уридиндифосфоглюкуронилтрансфераза (УДФГК-ТФ) с уридилдифосфоглюкуроновой кислотой (УДФГК). Процесс протекает в две стадии: сначала образуется билирубинмоноглюкуронид, затем – билирубиндиглюкуронид. Образованный пигмент хорошо растворимым в воде, и не токсичен. Подходя к жёлчному полюсу гепатоцита, связанный (конъюгированный) с глюкуроновой кислотой билирубин выходит из клетки с помощью сложной системы активного транспорта (с использованием энергии АТФ и различных белков-переносчиков).
Попадая в жёлчные капилляры, связанный билирубин в составе жёлчи устремляется через фатеров сосочек в тонкую кишку, где подвергается действию микробной бета-глюкуронидазы, которая гидролизует его до свободной формы, а затем под влиянием специфической бактериальной редуктазы, он восстанавливается до бесцветных уробилиногенов (d, i, l – изомеров). У лиц, болеющих холециститом, инфекция локализуется в жёлчевыводящих путях, поэтому гидролиз связанного билирубина начинается уже в них. Высвободившийся при этом пигмент плохо растворим в воде, что делает серьезной опасность его осаждения с последующей агрегацией в камни.
Судьба разных вариантов уробилиногенов различна. D-форма образуется в незначительных количествах, непрочна, легко превращается в другие виды. I-изомер без труда всасывается и по системе воротной вены доставляется в печень, где инактивируется, распадаясь до дипиррольных колец. Основная форма – l-уробилиноген спускается без изменений в нижние отделы толстого кишечника, где окисляется кислородом 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.
В целях диагностики патологии изучают спектр показателей пигментного обмена. В плазме крови здоровых людей общее содержание билирубина колеблется в пределах 8 – 20 мкмоль/л. Обычно преобладает так называемая свободная форма (билирубин, окунувшийся в альбумин). В старых клинических руководствах её называют «непрямой билирубин», так как, чтобы доказать присутствие его с помощью реактива Эрлиха, требовалось сначала осадить альбумины, окружающие пигмент. У здорового человека на долю свободной фракции приходится не менее 75% от его общего количества. Оставшуюся четверть составляет связанный (конъюгированный) билирубин. В старых источниках он известен под термином «прямой билирубин», так как сразу давал окрашивание с реактивом Эрлиха. В плазме крови в норме можно обнаружить следы l-уробилина. Кал и в меньшей степени – моча окрашены за его счёт.
Нарушения функций эритроцитов полиэтиологичны и многочисленны, но среди их последствий можно выделить два основных: анемии как результат угнетения синтеза гема, гемоглобина, эритропоэза и желтухи, развивающиеся из-за усиления гемолиза или повреждения метаболизма билирубина. Иногда оба направления сливаются в одно (гемолитическая анемия и гемолитическая желтуха).