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
Этапа транспорта билирубина через гепатоциты
Транспорт билирубина
N Билирубин транспортируется кровью при помощи альбумина в печень
N В этой связи билирубин должен обезвреживаться в печени
N Может оседать в клеточных мембранах и нарушать функцию клеток
N Микросомальный фермент — гемоксигеназа — превращает гем в биливердин (4 пирольных кольца линейной структуры), который под действием биливердинредуктазы превтащается в билирубин
Обезвреживание билирубина
N Обезвреживание билирубина
N Обезвреживание токсических аминов
N Часть образующихся токсических продуктов выделяются с калом, часть всасывается по воротной вене и поступает в печень
N В основе, так называемого гниения белков в кишечнике лежат реакции декарбоксилирования
N Аминокислоты, не всосавшиеся в клетки кишечника, используются микрофлорой кишечника толстой кишки в качестве питательных веществ
Обезвреживание эндогенных токсических веществ
N искажение эффектов гормонов и нейропептидов
N искажение транспортной функции альбумина плазмы крови
N угнетение полимеризации тубулина
N ускорение распада белков
N торможение синтеза и секреции белков клетками
N Инактивируются ферменты, модифицируются белки (например, возникают сшивки в эластине, коллагене), нуклеопротеины (хроматин), липопротеины
n Возникают многие нарушения:
n Ацетальдегид увеличивает проницаемость мембран и приток ионов Na + в клетки, вызывая отек и дистрофию
n Ацетальдегид связывается с SH-группами глутатиона, ингибируя глутатионпероксидазу, что дополнительно активирует свободно-радикальное окисление, повреждающее мембраны
n Ацетальдегид ингибирует ферменты дыхательной цепи и цитратного цикла, снижается синтез АТР
Вещества, имеющие –ОН (крезол, фенол) вступают сразу во вторую фазу обезвреживания
Вещества, не имеющие –ОН (индол, скатол) проходят обе фазы обезвреживания
n Билирубин образуется при разрушении гема: примерно 80% — при разрушении гема эритроцитов, 20% — при разрушении других гемопротеинов, таких как миоглобин, тканевые цитохромы
n Билирубин не растворяется в воде, является эндогенным токсическим веществом
n 1) Транспортными системами совместно с натрием билирубин захватывается синусоидальной мембраной гепатоцитов (предмикросомальный этап)
n 2) В микросомах билирубин коньюгируется с помощью глукуроновой кислоты (микросомальный этап)
n 3) Активный транспорт коньюгированного билирубина в желчные капилляры (постмикросомальный этап)
n Общий билирубин – сумма прямого и непрямого билирубина, концентрация у здорового человека – 3,4-22,2 мкмоль/л
n Концентрация прямого билирубина в крови у здорового человека – 0-5,1 мкмоль/л
n Концентрация непрямого билирубина в крови у здорового человека —3,4-17,1 мкмоль/л
Дата добавления: 2014-01-07 ; Просмотров: 431 ; Нарушение авторских прав? ;
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
источник
Транспорт и конъюгация билирубина в печени
Неконъюгированный билирубин в плазме прочно связан с альбумином. Только очень небольшая часть билирубина способна подвергаться диализу, однако под влиянием веществ, конкурирующих с билирубином за связывание с альбумином (например, жирных кислот или органических анионов), она может увеличиваться. Это имеет важное значение у новорождённых, у которых ряд лекарств (например, сульфаниламиды и салицилаты) может облегчать диффузию билирубина в головной мозг и таким образом способствовать развитию ядерной желтухи.
Рис. 12-2. Превращение гемоглобина в билирубин. М — метильная группа; В — винильная группа; П — пропионат.
Печенью выделяются многие органические анионы, в том числе жирные кислоты, жёлчные кислоты и другие компоненты жёлчи, не относящиеся к жёлчным кислотам, такие как билирубин (несмотря на его прочную связь с альбумином). Исследования показали, что билирубин отделяется от альбумина в синусоидах, диффундирует через слой воды на поверхности гепатоцита |55]. Высказанные ранее предположения о наличии рецепторов альбумина не подтвердились. Перенос билирубина через плазматическую мембрану внутрь гепатоцита осуществляется с помощью транспортных белков, например транспортного белка органических анионов [50], и/или по механизму «флип-флоп» [55]. Захват билирубина высокоэффективен благодаря его быстрому метаболизму в печени в реакции глюкуронидизации и выделению в жёлчь, а также вследствие наличия в цитозоле связывающих белков, таких как лигандины (глутатион-8-трансфераза).
Неконъюгированный билирубин представляет собой неполярное (жирорастворимое) вещество. В реакции конъюгации он превращается в полярное (водорастворимое вещество) и может благодаря этому выделяться в жёлчь. Эта реакция протекает с помощью микросомального фермента уридиндифосфатглюкуронилтрансферазы (УДФГТ), превращающего неконъюгированный билирубин в конъюгированный моно- и диглюкуронид билирубина. УДФГТ является одной из нескольких изоформ фермента, обеспечивающих конъюгацию эндогенных метаболитов, гормонов и нейротрансмиттеров.
Ген УДФГТ билирубина находится на 2-й паре хромосом. Структура гена сложная (рис. 12-4) [2, 54]. У всех изоформ УДФГТ постоянными компонентами являются экзоны 2—5 на 3′-конце ДНК гена. Для экспрессии гена необходимо вовлечение одного из нескольких первых экзонов. Так, для образования изоферментов билирубин-УДФГТ1*1 и 1*2 необходимо вовлечение соответственно экзонов 1А и ID. Изофермент 1*1 участвует в конъюгации практически всего билирубина, а изофермент 1*2 почти или вовсе не участвует в этом [25]. Другие экзоны (IF и 1G) кодируют изоформы фенол-УДФГТ. Таким образом, выбор одной из последовательностей экзона 1 определяет субстратную специфичность и свойства ферментов.
Рис. 12-3. Захват, метаболизм и секреция билирубина (БР). MOAT — мультиспецифичный транспортный белок для органических анионов.
Рис. 12-4. Строение гена УДФГТ 1*1, содержащего 5 экзонов и промоторный участок (последовательность ТАТАА). Всего может быть 10 экзонов (показан только 1). Экзон 1А (называемый также экзоном 1*1) участвует в экспрессии УДФГТ 1*1 (основного активного фермента), экзон ID (или 1*4) — в экспрессии УДФГТ 1*2.
Дальнейшая экспрессия УДФГТ 1*1 зависит также от промоторного участка на 5′-конце, связанного с каждым из первых экзонов |6|. Промоторный участок содержит последовательность ТАТАА.
Детали строения гена важны для понимания патогенеза неконъюгированной гипербилирубинемии (синдромы Жильбера и Криглера—Найяра; см. соответствующие разделы), когда в печени содержание ферментов, ответственных за конъюгацию, снижено или они отсутствуют.
Активность УДФГТ при печёночно-клеточной желтухе поддерживается на достаточном уровне, а при холестазе даже увеличивается. У новорождённых активность УДФГТ низкая.
У человека в жёлчи билирубин представлен в основном д и глюкуронидом. Превращение билирубина в моноглюкуронид, а также в диглюкуронид происходит в одной и той же микросомальной системе глюкуронилтрансферазы [37]. При перегрузке билирубином, например при гемолизе, образуется преимущественно моноглюкуронид, а при уменьшении поступления билирубина или при индукции фермента возрастает содержание диглюкуронида.
Наиболее важное значение имеет конъюгация с глюкуроновой кислотой, однако небольшое количество билирубина конъюгируется с сульфатами, ксилозой и глюкозой; при холестазе эти процессы усиливаются [II].
В поздних стадиях холестатической или печёночно-клеточной желтухи, несмотря на высокое содержание в плазме, билирубин в моче не выявляется. Очевидно, причиной этого является образование билирубина типа III, моноконъюгированного, который ковалентно связан с альбумином [54]. Он не фильтруется в клубочках и, следовательно, не появляется в моче. Это снижает практическую значимость проб, применяемых для определения содержания билирубина в моче.
Экскреция билирубина в канальцы происходит с помощью семейства АТФ-зависимых мультиспецифичных транспортных белков для органических анионов [27]. Скорость транспорта билирубина из плазмы в жёлчь определяется этапом экскреции глюкуронида билирубина.
Жёлчные кислоты переносятся в жёлчь с помощью другого транспортного белка. Наличие разных механизмов транспорта билирубина и жёлчных кислот можно проиллюстрировать на примере синдрома Дубина—Джонсона, при котором нарушается экскреция конъюгированного билирубина, но сохраняется нормальная экскреция жёлчных кислот. Большая часть конъюгированного билирубина в жёлчи находится в смешанных мицеллах, содержащих холестерин, фосфолипиды и жёлчные кислоты. Значение аппарата Гольджи и микрофиламентов цитоскелета гепатоцитов для внутриклеточного транспорта конъюгированного билирубина пока не установлено.
Диглюкуронид билирубина, находящийся в жёлчи, водорастворим (полярная молекула), поэтому в тонкой кишке не всасывается. В толстой кишке конъюгированный билирубин подвергается гидролизу b-глюкуронидазами бактерий с образованием уробилиногенов. При бактериальном холангите часть диглюкуронида билирубина гидролизуется уже в жёлчных путях с последующей преципитацией билирубина. Этот процесс может иметь важное значение для образования билирубиновых жёлчных камней.
Уробилиноген, имея неполярную молекулу, хорошо всасывается в тонкой кишке и в минимальном количестве — в толстой. Небольшое количество уробилиногена, которое в норме всасывается, вновь экскретируется печенью и почками <энтерогепатическая циркуляция).При нарушении функции гепатоцитов печёночная реэкскреция уробилиногена нарушается и увеличивается почечная экскреция. Данный механизм объясняет уробилиногенурию при алкогольной болезни печени, при лихорадке, сердечной недостаточности, а также на ранних стадиях вирусного гепатита.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
источник
Метаболизм билирубина.
• Высвобождение гема из гемоглобина, миоглобина и цитохромов. Более 80% гема образуется в результате разрушения эритроцитов и около 20% — миоглобина и цитохромов.
• Трансформация протопорфирина гема в биливердин. Происходит под влиянием микросомальных оксидаз гепатоцитов.
• Окисление биливердина с образованием непрямого билирубина (неконъюгированный, свободный билирубин). Непрямой билирубин, циркулирующий в крови, связан с альбуминами и поэтому не фильтруется в почках и отсутствует в моче.
• Транспорт непрямого билирубина в гепатоциты, где он образует комплекс с белками и глутатион–S–трансферазами.
• Диглюкуронизация билирубина в гепатоцитах с образованием растворимого в воде конъюгированного билирубина. Прямой билирубин не связан с альбумином. В связи с этим он активно («прямо») взаимодействует с диазореактивом Эрлиха, выявляющим этот пигмент.
• Экскреция конъюгированного билирубина в желчевыводящие пути.
Очень важным является положение о том, что в нормальных условиях транспорт билирубина через гепатоцит происходит только в одном направлении – от кровеносного к жёлчному капилляру. При повреждении гепатоцита (некроз) или препятствии для прохождения жёлчи (на уровне жёлчных ходов или ниже) возможна регургитация конъюгированного билирубина, его движение в обратном направлении – в кровеносный капилляр. Метаболизм билирубина в печени осуществляется в три этапа: 1. захват гепатоцитом билирубина из крови, 2. связывание билирубина с глюкуроновой кислотой (обеспечивает фермент глюкуронилтрансфераза), 3. выделение конъюгированного билирубина в систему жёлчных протоков.
• Трансформация конъюгированного билирубина:
— в уробилиноген (в верхнем отделе тонкой кишки), всасывающийся в тонкой кишке и попадающий по системе воротной вены в печень, где разрушается в гепатоцитах.
— в стеркобилиноген (в основном в толстом кишечнике), большая часть которого выделяется с экскрементами, окрашивая их; другая часть всасывается в кровь геморроидальных вен, попадая в общий кровоток и фильтруется в почках (в норме придавая моче соломенно-жёлтый цвет).
Рис. 5.Метаболизм билирубина. ЖКТ – желудочно-кишечный тракт.
Классификация желтух.Все желтухи в зависимости от происхождения подразделяют на две группы: печёночные и непечёночные.
Рис. 6.Виды желтух по происхождению.
Печёночные желтухи (паренхиматозные и энзимопатические) возникают при первичном повреждении гепатоцитов. Непечёночные желтухи первично не связаны с повреждением гепатоцитов. К ним относятся гемолитические (надпечёночные) и механические (подпечёночные) желтухи.
Гемолитическая желтуха.Причины. Избыточное разрушение эритроцитов, обусловленное внутри- и внеэритроцитарными факторами (см. гемолитические анемии).
Помимо проявлений, обусловленных гемолизом эритроцитов (анемии, гемоглобинурии), отмечается повышение содержания в крови непрямого билирубина. Это является результатом избыточного его образования из гемоглобина и неспособностью нормального гепатоцита захватить и трансформировать избыточно содержащийся в протекающей крови непрямой билирубин.
Избыток непрямого билирубина в крови обусловливает окрашивание кожи и слизистых оболочек (степень окраски зависит от интенсивности гемолиза).
Одновременно с эти в большей мере окрашиваются кал и моча, поскольку в них увеличивается концентрация стеркобилиногена (гиперхолия — увеличенная секреция желчи в кишечник).
В случае желтухи, обусловленной массивным гемолизом эритроцитов, в крови и моче обнаруживается уробилиноген. В общий кровоток уробилиноген попадает, «проскакивая» печеночный барьер в связи с высокой концентрацией пигмента в крови портальной вены. Это обусловлено в свою очередь избытком образования прямого билирубина в печени, а следовательно – уробилиногена в тонкой кишке, откуда он всасывается в портальную вену и поступает в печень.
Механическая желтуха.Механическая желтуха развивается при стойком нарушение выведении жёлчи по жёлчным капиллярам (что приводит к внутрипечёночному холестазу), по жёлчным протокам и из жёлчного пузыря.
Дата добавления: 2015-01-05 ; просмотров: 35 ; Нарушение авторских прав
источник