Распад гема — многостадийный процесс
За сутки у человека распадается около 9 г гемопротеинов, в основном это гемоглобин эритроцитов.
Эритроциты в норме живут 90-120 дней, после чего лизируются в клетках ретикулоэндотелиальной системы – макрофагах селезенки (главным образом), купферовских клетках печени и макрофагах костного мозга. При разрушении эритроцитов в кровеносном русле высвобождаемый гемоглобин образует комплекс с белком-переносчиком гаптоглобином (фракция α2-глобулинов крови) и также переносится в клетки РЭС селезенки, печени и костного мозга.
Синтез билирубина
В клетках РЭС гем в составе гемоглобина окисляется молекулярным кислородом. В реакциях последовательно происходит разрыв метинового мостика между 1-м и 2-м пиррольными кольцами гема с их восстановлением, отщеплением железа и белковой части и образованием оранжевого пигмента билирубина. Высвобождаемое железо может либо запасаться в клетке в комплексе с ферритином, либо выделяться наружу и связываться с трансферрином.
Реакции распада гемоглобина и образования билирубина
Билирубин – токсичное, жирорастворимое вещество, способное разобщать окислительное фосфорилирование в клетках. Особенно чувствительны к нему клетки нервной ткани.
Строение билирубина
Выведение билирубина
Из клеток ретикуло-эндотелиальной системы билирубин попадает в кровь. Здесь он находится в комплексе с альбумином плазмы, в гораздо меньшем количестве – в комплексах с металлами, аминокислотами, пептидами и другими малыми молекулами. Образование таких комплексов не позволяет выделяться билирубину с мочой. Билирубин в комплексе с альбумином называется свободный (неконъюгированный) или непрямой билирубин.
Этапы метаболизма билирубина в организме
Из сосудистого русла в гепатоциты билирубин попадает с помощью белка-переносчика (транспортный белок органических анионов) или по механизму флип-флоп. Далее при участии цитозольного связывающего белка лигандина (Y-протеин) билирубин транспортируется в ЭПР, где протекает реакция связывания билирубина с УДФ-глюкуроновой кислотой, при этом образуются моно — и диглюкурониды . Кроме глюкуроновой кислоты, в реакцию конъюгации могут вступать сульфаты, фосфаты, глюкозиды.
Билирубин-глюкуронид получил название связанный (конъюгированный) или прямой билирубин.
Реакции синтеза билирубин-диглюкуронида
Строение билирубин-диглюкуронида
(прямой билирубин)
После образования билирубин-глюкурониды АТФ-зависимым переносчиком секретируются в желчные протоки и далее в кишечник, где при участии бактериальной β-глюкуронидазы превращаются в свободный билирубин. Одновременно, даже в норме (особенно у взрослых), некоторое количество билирубин-глюкуронидов может попадать из желчи в кровь по межклеточным щелям.
Таким образом, в плазме крови обычно присутствуют две формы билирубина: свободный (непрямой) , попадающий сюда из клеток РЭС (80% и более всего количества), и связанный (прямой) , попадающий из желчных протоков (в норме не более 20%).
Термины «связанный«, «конъюгированный«, «свободный«, «несвязанный» отражают взаимодействие билирубина и глюкуроновой кислоты (но не билирубина и альбумина!).
Термины «прямой» и «непрямой» введены, исходя из возможности химической реакции билирубина с диазореактивом Эрлиха. Связанный билирубин реагирует с реактивом напрямую , без добавления дополнительных реагентов, т.к. является водорастворимым. Несвязанный (жирорастворимый) билирубин требует добавочных реактивов, реагирует не прямо.
Превращение в кишечнике
В кишечнике билирубин подвергается восстановлению под действием микрофлоры до мезобилирубина и мезобилиногена ( уробилиногена ). Часть уробилиногена всасывается и с кровью портальной вены попадает в печень, где либо распадается до моно-, ди- и трипирролов, либо окисляется до билирубина и снова экскретируется. При этом при здоровой печени в общий круг кровообращения и в мочу мезобилирубин и уробилиноген не попадают, а полностью задерживаются гепатоцитами.
Оставшаяся в кишечнике часть пигментов ферментами бактериальной флоры толстого кишечника восстанавливается до стеркобилиногена . Далее
- малая часть стеркобилиногена может всасываться и катаболизировать в печени, подобно уробилиногену,
- незначительное количество стеркобилиногена через геморроидальные вены попадает в большой круг кровообращения, отсюда в почки и в мочу. После окисления на воздухе из стеркобилиногена образуется стеркобилин мочи,
- однако основное количество стеркобилиногена достигает нижних отделов толстого кишечника и выделяется. В прямой кишке и на воздухе стеркобилиноген окисляется в стеркобилин , окрашивая кал,
- аналогично уробилиноген, появляющийся в моче при патологии печени, окисляется в уробилин .
источник
Этапы метаболизма билирубина.
Метаболизм билирубина и его элиминация из организма включают три процесса:
транспорт билирубина кровью и поступление в гепатоциты;
детоксикация билирубина в ЭПР клеток печени;
секреция билирубина и выведение его из организма.
Транспорт билирубина кровью. Билирубин слаборастворим в водной среде, и, поступив в кровь, он специфически связывается с альбуминами плазмы: одна молекула альбумина связывает 10-25 молекул билирубина; образуется неконъюгированный билирубин, который транспортируется в печень. На поверхности клеток печени происходит отделение билирубина от альбумина и по механизму облегченной диффузии при участии переносчика билирубин поглощается клетками печени. Перегрузка альбумина при высокой концентрации билирубина вызывает изменение его конформации, что уменьшает транспортные возможности.
Детоксикация билирубина в печени. Свободный билирубин, поступая с током крови в печень, подвергается обезвреживанию путем связывания с глюкуроновой кислотой. Этот процесс, приводящий к повышению растворимости в воде билирубина, называется конъюгацией, которая протекает в гладком ЭПР и осуществляется специальным набором ферментов. В нем принимает участие фермент УДФ-глюкуронилтрансфераза и УДФ-глюкуроновая кислота, являющаяся донором глюкуроновой кислоты. В этой реакции к билирубину последовательно присоединяется два остатка глюкуроновой кислоты с образованием комплекса – билирубиндиклюкуронида, хорошо растворимого в воде и дающего прямую реакцию с диазореактивом Эрлиха (диазотизированная сульфаниловая кислота). Таким образом в печени из непрямого билирубина образуется прямой. Конъюгированный и неконъюгированный билирубин в сыворотке крови составляют общий билирубин; определение прямого и непрямого билирубина полезно для выявления вероятной причины гипербилирубинемии.
Рис. 2. Конъюгирование билирубина с глюкуроновой кислотой
Секреция билирубина в кишечник. У млекопитающих билирубин секретируется в желчь преимущественно в форме билирубиндиклюкуронида (свыше 97%). Часть прямого билирубина из печени всасывается в кровь и составляет приблизительно 20-25% от его общего содержания в крови. Транспорт конъюгированного билирубина из печени в желчь против высокого градиента концентрации осуществляется с помощью механизма активного транспорта (с участием АТФ), что является скоростьлимитирующей стадией всего процесса метаболизма билирубина в печени. На конъюгацию и экскрецию билирубина обычно используется 12% мощности гепатоцита.
Связанный билирубин в желчи образует макромолекулярный комплекс (мицеллу) с холестерином, фосфолипидами, желчными солями. Вместе с желчью прямой билирубин экскретируется в кишечник, где подвергается модификации под действием ферментных систем микроорганизмов кишечника. Вначале бактериальные ß-глюкуронидазы отщепляют глюкуроновую кислоту; освободившийся билирубин подвергается восстановлению кишечной микрофлорой до бесцветных тетрапиррольных соединений, называемых уробилиногенами. К ним относятся мезобилирубиноген (уробилиноген) и стеркобилиноген.
Рис. 3. Структура желчных пигментов,
где М – метильная, Е – этильная группы, Р – пропионовая кислота
При этом небольшая часть мезобилирубиногена вновь всасывается из кишечника и поступает через воротную вену в печень, где подвергается разрушению с образованием моно- и дипиррольных соединений. Таким образом, в норме в общий круг кровообращения и мочу уробилиноген не попадает.
Большая часть мезобилиногена продвигается в толстый кишечник, где при участии анаэробной микрофлоры восстанавливается до стеркобилиногена, а затем окисляется до стеркобилина и выделяется с калом. Именно стеркобилин придает калу цвет. Очень небольшая часть стеркобилиногена всасывается в систему нижней полой вены, попадает в большой круг кровообращения, минуя печень, и в таком виде выводится почками с мочой. В норме в моче присутствует очень небольшое количество стеркобилиногена.
источник
Обмен билирубина в организме. Причины желтухи
Желчные пигменты представляют собой продукты расщепления гемма. Первичный продукт катаболизма гемма- тетрапиррол. Он в организме с помощью ферментов превращается в билирубин. Эти вещества в воде не растворяются. Вместе с белками крови – альбуминами билирубин попадает в печень и конъюгируется. Конъюгация в печени делает из билирубина водорастворимое вещество, и происходит это с помощью реакции с глюкуроновой кислотой. Билирубин выделяется в желчь, которая поступает в кишечник, и таким образом выводится с организма.
Механизмы и цели конъюгации билирубина в печени
Билирубин в свободном виде, который поступает из крови в печень, связывается с глюкуроновой кислотой. Этот процесс происходит в гладком эндоплазматическом ретикулуме с участием набора ферментов УДФ- глюкуронилтрансферазы и УДФ- глюкуроновой кислоты. При этом синтезируются моно- и диглюкурониды. Билирубин- глюкуронид — это прямой, связанный или конъюгированный билирубин.
После образования конъюгированного билирубина он выделяется в желчные протоки АТФ- зависимым переносчиком. При попадании в кишечник бактериальная в- глюкуронидаза превращает билирубин в свободный билирубин. При этом небольшое количество прямого билирубина может попадать из желчи в кровь по межклеточным промежуткам. Таким образом, в плазме крови присутствуют одновременно две формы билирубина — прямой и непрямой.
Превращение билирубина в кишечнике. Виды билирубина
При попадании из желчных протоков в кишечник конъюгированный билирубин подвергается действию кишечной микрофлоры, и прямой билирубин превращается в мезобилирубин и мезобилиноген (уробилиноген). Некоторая часть этих соединений попадает в кровь и переносится в печень. В печени мезобилирубин и уробилиноген окисляются до ди- и трипироллов. В здоровом и нормально функционирующем организме такие соединения билирубина не попадают в мочу и кровь человека. Они полностью остаются в клетках печени. Остаточная часть билирубина в толстом кишечнике под действием микрофлоры превращается в стеркобилин, который окрашивает кал в коричневый цвет. Таким образом билирубин выводится с организма.
Повышенный билирубин при нарушении процесса конъюгации
При снижении активности билирубинглюкуронилтрансферазы нарушается процесс конъюгации билирубина в печени и наблюдается повышенный билирубин за счет непрямого билирубина. Такой процесс наблюдается у новорожденных, у которых фермент еще не функционирует должным образом. При этом кожа и склеры желтеют, а уровень билирубина в крови не выше 150мг/л. Это состояние физиологичное и проходит бесследно на второй неделе жизни. У недоношенных деток желтуха затягивается иногда до 4 недель. При этом уровень билирубина может достигать около 200мг/л. Такая ситуация опасна тем, что может развиться билирубиновая энцефалопатия.
Также есть заболевание, которое не дает созреть глюкуронилтрансферазе. Это заболевание щитовидной железы – гипотиреоз. Билирубин при гипотиреозе может достигать 350мг/л.
Наследственные нарушения конъюгации билирубина в печени
Существуют патологии и синдромы, которые сопровождаются дефектами синтеза глюкуронилтрансферазы и нарушением процесса конъюгации билирубина в печени.
- Синдром Криглера–Наияра, который имеет две формы. 1 тип — полное отсутствие глюкуронилтрансферазы, 2 тип — частичная недостаточность фермента. Этот синдром наследуется по аутосомно-рецессивному типу. 1 тип может вызывать повышение концентрации билирубина в крови до 340 мг/л. У деток первого года жизни синдром может вызывать ядерную желтуху, что иногда приводит к летальным исходам. При синдроме Криглера- Наияра эффективна фототерапия, которая позволяет снизить уровень билирубина до 50%. Но в последующих периодах возможно развитие ядерной желтухи.
При втором типе синдрома гипербилирубинемия менее высокая. Отличить типы синдрома Криглера- Наияра можно по эффективности лечения фенобарбиталом. При втором типе уровень билирубина и часть неконьюгированного билирубина снижаются, а содержание моно- и диконъюгатов в желчи увеличивается. При первом типе концентрация билирубина в сыворотке крови не снижается.
- Синдром Дубина- Джонсона представляет собой доброкачественную желтуху с хроническим течением, при которой характерно наличие темного пигмента в центролобулярной области гепатоцитов. Часто такую печень называют «шоколадной». При синдроме отмечаются дефекты в секреции желчи, порфиринов и темного пигмента. Развитие синдрома провоцируется нарушением транспорта в желчь органических анионов. Синдром Дубина- Джонсона не сопровождается зудом кожи, а уровень желочной фосфотазы и желчных кислот остается в норме.
- Синдром Ротора – это семейное идиопатическое заболевание, при котором наблюдается одинаковое повышение прямого и непрямого билирубина. Синдром Ротора очень схож с синдромом Дубина- Джонсона, однако при нем не наблюдается темного пигмента в гепатоцитах. При этой патологии нарушается захват неконъюгированного билирубина клетками печени. Проявляется синдром хронической желтухой, иктеричностью кожи и слизистых оболочек.
Причины приобретенного повышения билирубина в печени
Приобретенные нарушения активности глюкуронилтрансферазы могут быть спровоцированы приемом некоторых лекарственных средств и патологией печени. Повреждение клеток печени приводит к снижению функции выделения больше, чем функция связывания билирубина. Поэтому при заболевании печени всегда повышенный билирубин в основном за счет конъюгированного билирубина.
- Гипербилирубинемия за счет превышения в крови прямого билирубина. Нарушения выделения билирубина в желчные протоки приводит к гипербилирубинемии и гипербилирубинурии. При обнаружении билирубина в моче это свидетельствует о повышенном содержании в крови прямого билирубина. По этому анализу определяют тип желтухи. Ведь желтуха бывает на фоне обструкции желчных протоков и на фоне гепатоцеллюлярных заболеваний.
- Приобретенные нарушения функции фермента глюкуронилтрансферазы появляются на фоне приема лекарственных препаратов, которые влияют на строение и функцию гепатоцитов.
Также заболевания печени, такие как цирроз и гепатит, провоцируют нарушения активности фермента. Когда повреждаются печеночные клетки, между желчными путями, кровеносными и лимфатическими сосудами появляются протоки, через которое желчь поступает в кровь. Отекшие из-за патологического процесса гепатоциты сдавливают желчные протоки и вызывают механическую желтуху.
источник
ОБМЕН БИЛИРУБИНА В ОРГАНИЗМЕ
Основной источник билирубина — гемоглобин. Он превращается в билирубин в клетках ретикуло-гистиоцитарной системы, главным образом в печени, селезенке, костном мозге. За сутки распадается примерно 1% эритроцитов и из их гемоглобина образуется 10–300 мг билирубина. Приблизительно 20% билирубина образуется не из гемоглобина зрелых эритроцитов, а из других гемсодержащих веществ, этот билирубин называется шунтовым или ранним. Он образуется из гемоглобина распадающихся в костном мозге эритробластов, незрелых ретикулоцитов, из миоглобина и др.
При разрушении эритроцитов гемоглобин расщепляется на глобин, железосодержащий гемосидерин и не содержащий железа гематоидин. Глобин распадается на аминокислоты и снова идет на построение белков организма. Железо подвергается окислению и снова используется организмом в виде ферритина. Гематоидин (порфириновое кольцо) превращается через стадию биливердина в билирубин.
Образующийся билирубин поступает в кровь. Так как он не растворим в воде при физиологическом pH крови, то для транспортировки в крови он связывается с носителем — главным образом, альбумином.
Печень выполняет три важнейшие функции в обмене билирубина: захват из крови гепатоцитами, связывание билирубина с глюкуроновой кислотой и выделение связанного (конъюгированного) билирубина из гепатоцитов в желчные капилляры. Перенос билирубина из плазмы в гепатоцит происходит в печеночных синусоидах. Свободный (непрямой, неконъюгированный) билирубин отщепляется от альбумина в цитоплазматической мембране, внутриклеточные протеины гепатоцита захватывают билирубин и ускоряют его перенес в гепатоцит.
Поступив в гепатоцит, непрямой (неконъюгированный) билирубин переносится в мембраны эндоплазматической сети, где связывается с глюкуроновой кислотой под влиянием фермента глюкуронилтрансферазы. Соединение билирубина с глюкуроновой кислотой делает его растворимым в воде, что делает возможным переход его в желчь, фильтрацию в почках и обеспечивает быструю (прямую) реакцию с диазореактивом (прямой, конъюгированный, связанный билирубин).
Далее билирубин выделяется из печени в желчь. Экскреция билирубина из гепатоцита в желчь находится под контролем гормонов гипофиза и щитовидной железы. Билирубин в желчи входит в состав макромолекулярных агрегатов (мицелл), состоящих из холестерина, фосфолипидов, желчных кислот и незначительного количества белка.
Желчь течет согласно градиенту давления: печень выделяет желчь при давлении 300–350 мм.водн.ст., далее она накапливается в пузыре, который сокращаясь, создает давление 200–250 мм.вод.ст, что достаточно для свободного истечения желчи в ДПК при условии расслабления сфинктера Одди.
Билирубин поступает в кишечник и под действием бактериальных дегидрогеназ превращается в мезобилиноген и уробилиногеновые тельца: уробилиноген и стеркобилиноген. Основное количество уробилиногена из кишечника выделяется с калом в виде стеркобилиногена (60–80 мг в сутки), на воздухе превращающегося в стеркобилин, что окрашивает кал в коричневый цвет. Часть уробилиногена всасывается через стенку кишечника и попадает в воротную вену, затем в печень, где расщепляется. Здоровая печень полностью расщепляет уробилин, поэтому в норме в моче он не определяется.
Часть стеркобилиногена через систему геморроидальных вен попадает в общий кровоток и выводится почками (около 4 мг в сутки), придавая моче нормальный соломенно-желтый цвет.
Нормальное содержание билирубина в крови:
непрямой (неконъюгированный, свободный): 4–16 мкмоль/л (75–85% от общего);.
прямой (конъюгированный, связанный): 1–5 мкмоль/л (15–25% от общего).
Повышение уровня общего билирубина в крови (гипербилирубинемия) свыше 27–34 мкмоль/л приводит к связыванию его эластическими волокнами кожи и конъюнктивы, что проявляется желтушным окрашиванием. Тяжесть желтухи обычно соответствует уровню билирубинемии (легкая форма — до 85 мкмоль/л, среднетяжелая — 86–169 мкмоль/л, тяжелая форма — свыше 170 мкмоль/л). При полном блоке желчных протоков ежедневно происходит повышение уровня билирубина на 30–40 мкмоль/ч (до уровня 150 мкмоль/л, далее скорость снижается).
Интенсивность желтухи зависит от кровоснабжения органа или ткани. Сначала обнаруживается желтое окрашивание склер, несколько позднее кожных покровов. Накапливаясь в коже и слизистой, билирубин в сочетании с другими пигментами прокрашивает их в светло-желтый цвет с красноватым оттенком. В дальнейшем происходит окисление билирубина в биливердин, и желтуха приобретает зеленоватый оттенок. При длительном существовании желтухи кожные покровы приобретают черновато-бронзовую окраску. Таким образом, осмотр больного позволяет решить вопрос о длительности желтухи.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Лучшие изречения: Увлечёшься девушкой-вырастут хвосты, займёшься учебой-вырастут рога 10199 — 
| 7908 — 
или читать все.
источник