Bilirubin csere

A bilirubin a hem lebomlásának végterméke. A bilirubin nagy része (80-85%-a) a hemoglobinból képződik, és csak kis része más hem-tartalmú fehérjékből, például a citokróm P450-ből. A bilirubin a retikuloendoteliális rendszer sejtjeiben képződik. Naponta körülbelül 300 mg bilirubin képződik.

A hem bilirubinná alakításában a mikroszomális hem-oxigenáz enzim vesz részt, amely működéséhez oxigént és NADPH-t igényel. A porfirin gyűrű szelektíven hasad az a helyzetben lévő metáncsoportnál. Az a-metán híd szénatomja szén-monoxiddá oxidálódik, és a híd helyett két kettős kötés alakul ki kívülről érkező oxigénmolekulákkal. A kapott lineáris tetrapirrol szerkezetileg IX-alfa-biliverdin. Ezután a biliverdin-reduktáz, egy citoszolikus enzim, IX-alfa-bilirubinná alakítja. Az ilyen szerkezetű lineáris tetrapirrol vízben oldódik, míg a bilirubin zsírban oldódik. A lipidoldhatóságot az IX-alfa-bilirubin szerkezete - 6 stabil intramolekuláris hidrogénkötés jelenléte - határozza meg. Ezeket a kötéseket alkohollal lehet felbontani egy diazo-reakcióban (van den Bergh), amelyben a nem konjugált (közvetett) bilirubin konjugált (közvetlen) bilirubinná alakul. In vivo a stabil hidrogénkötések glükuronsavval történő észteresítéssel szakadnak fel.

A keringő bilirubin körülbelül 20%-a az érett vörösvértestek hemjétől eltérő forrásokból származik. Kis mennyiség a lép és a csontvelő éretlen sejtjeiből származik. Ez a mennyiség a hemolízissel növekszik. A fennmaradó rész a májban képződik hem-tartalmú fehérjékből, például mioglobinból, citokrómokból és más, meghatározatlan forrásokból. Ez a frakció megnő vészes vérszegénység, eritropoetikus uroporfirin és Crigler-Najjar szindróma esetén.

A bilirubin transzportja és konjugációja a májban

A plazmában található nem konjugált bilirubin szorosan kötődik az albuminhoz. A bilirubinnak csak nagyon kis része dializálható, de szintje megemelkedhet olyan anyagok hatására, amelyek versengenek a bilirubinnal az albuminhoz való kötődésért (pl. zsírsavak vagy szerves anionok). Ez újszülötteknél fontos, akiknél számos gyógyszer (pl. szulfonamidok és szalicilátok) elősegítheti a bilirubin diffúzióját az agyba, és így hozzájárulhat a kernicterus kialakulásához.

A máj számos szerves aniont választ ki, beleértve a zsírsavakat, az epesavakat és az epe egyéb, nem epesav komponenseit, például a bilirubint (annak ellenére, hogy szorosan kötődik az albuminhoz). Tanulmányok kimutatták, hogy a bilirubin a sinusoidokban elválik az albumintól, és a hepatocita felszínén lévő vizes rétegen keresztül diffundál. Az albuminreceptorok jelenlétére vonatkozó korábbi feltételezéseket nem erősítették meg. A bilirubint a plazmamembránon keresztül a hepatocitába transzportfehérjék, például szerves anion transzportfehérje és/vagy egy flip-flop mechanizmus szállítja. A bilirubin felvétele rendkívül hatékony a májban glükuronidációval és az epébe történő szekrécióval történő gyors metabolizmusa, valamint a citoszolikus kötőfehérjék, például a ligandinok (glutation-8-transzferáz) jelenléte miatt.

A nem konjugált bilirubin egy nem poláris (zsírban oldódó) anyag. A konjugációs reakció során poláris (vízben oldódó) anyaggá alakul, és így kiválasztódhat az epébe. Ez a reakció az uridin-difoszfát-glükuronil-transzferáz (UDPGT) mikroszomális enzim segítségével megy végbe, amely a nem konjugált bilirubint konjugált mono- és diglükuronid bilirubinná alakítja. Az UPGT az enzim számos izoformájának egyike, amely endogén metabolitok, hormonok és neurotranszmitterek konjugációját biztosítja.

A bilirubin UDPHT génje a 2. kromoszómapáron található. A gén szerkezete összetett. Minden UDPHT izoformában a gén DNS 3' végén található 2-5. exonok állandó komponensek. A génexpresszióhoz az első néhány exon egyikének részvétele szükséges. Így a bilirubin-UDFHT 1*1 és 1*2 izoenzimek kialakulásához az 1A és ID exonok részvétele szükséges. Az 1*1 izoenzim szinte az összes bilirubin konjugációjában vesz részt, míg az 1*2 izoenzim szinte egyáltalán nem vagy egyáltalán nem vesz részt. Más exonok (IF és 1G) fenol-UDFHT izoformákat kódolnak. Így az 1. exon egyik szekvenciájának megválasztása határozza meg az enzimek szubsztrátspecificitását és tulajdonságait.

Az UDFGT 1*1 további expressziója az egyes első exonokhoz kapcsolódó 5'-végen található promóterrégiótól is függ. A promóterrégió a TATAA szekvenciát tartalmazza.

A génszerkezet részletei fontosak a nem konjugált hiperbilirubinémia (Gilbert és Crigler-Najjar szindrómák) patogenezisének megértéséhez, amikor a májban csökkent vagy hiányzó mennyiségű konjugációért felelős enzim található.

A hepatocelluláris sárgaságban az UDFGT aktivitása megfelelő szinten marad, sőt epeúti elzáródások esetén fokozódik. Újszülötteknél az UDFGT aktivitása alacsony.

Emberben a bilirubin főként diglükuronid formájában van jelen az epében. A bilirubin monoglükuroniddá és diglükuroniddá való átalakulása ugyanazon mikroszomális glükuronil-transzferáz rendszerben történik. Bilirubin-túlterhelés esetén, például hemolízis során, túlnyomórészt monoglükuronid képződik, és amikor a bilirubinellátás csökken, vagy az enzim indukálódik, a diglükuronid-tartalom megnő.

A glükuronsavval való konjugáció a legfontosabb, de kis mennyiségű bilirubin szulfátokkal, xilózzal és glükózzal is konjugálódik; ezek a folyamatok fokozódnak a kolesztázisban.

A kolesztatikus vagy hepatocelluláris sárgaság késői stádiumában a magas plazma bilirubintartalom ellenére sem mutatható ki bilirubin a vizeletben. Ennek oka nyilvánvalóan a monokonjugált III-as típusú bilirubin képződése, amely kovalensen kötődik az albuminhoz. Nem szűrődik a glomerulusokban, ezért nem jelenik meg a vizeletben. Ez csökkenti a vizelet bilirubintartalmának meghatározására használt vizsgálatok gyakorlati jelentőségét.

A bilirubin tubulusokba történő kiválasztása ATP-függő, multispecifikus szerves anion transzportfehérjék családján keresztül történik. A bilirubin plazmából az epébe történő transzportjának sebességét a bilirubin-glükuronid kiválasztási lépés határozza meg.

Az epesavakat egy másik transzportfehérje szállítja az epébe. A bilirubin és az epesavak eltérő transzportmechanizmusainak jelenlétét a Dubin-Johnson-szindróma példája szemlélteti, amelyben a konjugált bilirubin kiválasztása károsodott, de az epesavak normális kiválasztása megmarad. Az epében található konjugált bilirubin nagy része koleszterint, foszfolipideket és epesavakat tartalmazó vegyes micellákban található. A Golgi-készülék és a hepatocita citoszkeleton mikrofilamentumainak fontossága a konjugált bilirubin intracelluláris transzportjában még nem tisztázott.

A bilirubin-diglukuronid, amely az epében található, vízben oldódik (poláris molekula), így nem szívódik fel a vékonybélben. A vastagbélben a konjugált bilirubint a bakteriális béta-glükuronidázok hidrolizálják, urobilinogéneket képezve. Bakteriális epeúti gyulladás esetén a bilirubin-diglukuronid egy része hidrolizálódik az epevezetékekben, majd a bilirubin kicsapódik. Ez a folyamat fontos lehet a bilirubin epekövek kialakulásában.

Az urobilinogén, mivel nem poláris molekulájú, jól felszívódik a vékonybélben, és minimális mennyiségben a vastagbélben. Kis mennyiségű urobilinogén, amely normális esetben felszívódik, a májon és a veséken keresztül újra kiválasztódik (enterohepatikus keringés). Amikor a hepatociták működése károsodik, az urobilinogén májon keresztüli újrakiválasztása károsodik, és a vesén keresztüli kiválasztás fokozódik. Ez a mechanizmus magyarázza az urobilinogénuriát alkoholos májbetegségben, lázban, szívelégtelenségben és a vírusos hepatitisz korai stádiumában.