Pertukaran bilirubin

Bilirubin adalah hasil akhir pecahan heme. Sebahagian besar (80-85%) bilirubin terbentuk daripada hemoglobin dan hanya sebahagian kecil yang terbentuk daripada protein lain yang mengandungi heme, seperti cytochrome P450. Bilirubin terbentuk dalam sel-sel sistem retikuloendothelial. Kira-kira 300 mg bilirubin terbentuk setiap hari.

Penukaran heme kepada bilirubin melibatkan enzim mikrosomal heme oxygenase, yang memerlukan oksigen dan NADPH untuk fungsinya. Gelang porfirin dibelah secara selektif pada kumpulan metana dalam kedudukan a. Atom karbon dalam jambatan a-metana dioksidakan kepada karbon monoksida, dan bukannya jambatan, dua ikatan berganda terbentuk dengan molekul oksigen yang datang dari luar. Tetrapyrrole linear yang terhasil secara struktur adalah IX-alpha-biliverdin. Ia kemudiannya ditukarkan oleh biliverdin reduktase, enzim sitosolik, kepada IX-alpha-bilirubin. Tetrapyrrole linear struktur ini hendaklah larut air, manakala bilirubin ialah bahan larut lemak. Keterlarutan lipid ditentukan oleh struktur IX-alpha-bilirubin - kehadiran 6 ikatan hidrogen intramolekul yang stabil. Ikatan ini boleh dipecahkan oleh alkohol dalam tindak balas diazo (van den Bergh), di mana bilirubin tak terkonjugasi (tidak langsung) ditukar kepada terkonjugasi (langsung). Dalam vivo, ikatan hidrogen yang stabil dipecahkan melalui pengesteran dengan asid glukuronik.

Kira-kira 20% bilirubin yang beredar diperolehi daripada sumber selain daripada heme sel darah merah matang. Sebilangan kecil datang dari sel-sel limpa dan sumsum tulang yang belum matang. Jumlah ini meningkat dengan hemolisis. Bakinya terbentuk di dalam hati daripada protein yang mengandungi heme seperti mioglobin, sitokrom, dan sumber lain yang tidak ditentukan. Pecahan ini meningkat dalam anemia pernisiosa, uroporphyrin erythropoietic, dan sindrom Crigler-Najjar.

Pengangkutan dan konjugasi bilirubin dalam hati

Bilirubin tak terkonjugasi dalam plasma terikat rapat dengan albumin. Hanya sebahagian kecil bilirubin boleh dialisis, tetapi ia boleh meningkat di bawah pengaruh bahan yang bersaing dengan bilirubin untuk mengikat albumin (cth asid lemak atau anion organik). Ini adalah penting dalam neonat, di mana beberapa ubat (contohnya sulfonamida dan salisilat) boleh memudahkan resapan bilirubin ke dalam otak dan dengan itu menyumbang kepada perkembangan kernicterus.

Hati merembeskan banyak anion organik, termasuk asid lemak, asid hempedu, dan komponen asid bukan hempedu lain seperti bilirubin (walaupun ia mengikat albumin yang ketat). Kajian telah menunjukkan bahawa bilirubin dipisahkan daripada albumin dalam sinusoid dan meresap melalui lapisan akueus pada permukaan hepatosit. Cadangan sebelumnya bahawa reseptor albumin hadir belum disahkan. Bilirubin diangkut merentasi membran plasma ke dalam hepatosit oleh protein pengangkutan seperti protein pengangkutan anion organik dan/atau dengan mekanisme flip-flop. Pengambilan bilirubin sangat cekap kerana metabolismenya yang cepat dalam hati melalui glukuronidasi dan rembesan ke dalam hempedu, dan kerana kehadiran protein pengikat sitosol seperti ligan (glutathione-8-transferase).

Bilirubin tak terkonjugasi ialah bahan tidak polar (larut lemak). Dalam tindak balas konjugasi, ia ditukar menjadi polar (bahan larut air) dan oleh itu boleh dikumuhkan ke dalam hempedu. Tindak balas ini berlaku dengan bantuan enzim mikrosomal uridine diphosphate glucuronyl transferase (UDPGT), yang menukarkan bilirubin tak terkonjugasi kepada bilirubin mono- dan diglukuronida terkonjugasi. UPGT adalah salah satu daripada beberapa isoform enzim yang menyediakan konjugasi metabolit endogen, hormon dan neurotransmitter.

Gen UDPHT bilirubin terletak pada pasangan ke-2 kromosom. Struktur gen adalah kompleks. Dalam semua isoform UDPHT, ekson 2-5 pada hujung 3' DNA gen adalah komponen tetap. Untuk ekspresi gen, penglibatan salah satu daripada beberapa ekson pertama adalah perlu. Oleh itu, untuk pembentukan bilirubin-UDFHT isoenzim 1*1 dan 1*2, penglibatan ekson 1A dan ID, masing-masing, adalah perlu. Isoenzim 1*1 mengambil bahagian dalam konjugasi hampir semua bilirubin, dan isoenzim 1*2 mengambil bahagian hampir atau tidak sama sekali. Ekson lain (IF dan 1G) mengekod isoform fenol-UDFHT. Oleh itu, pilihan salah satu jujukan ekson 1 menentukan kekhususan substrat dan sifat enzim.

Ungkapan lanjut UDFGT 1*1 juga bergantung pada rantau promoter di hujung 5' yang dikaitkan dengan setiap ekson pertama. Rantau promoter mengandungi urutan TATAA.

Butiran struktur gen adalah penting untuk memahami patogenesis hiperbilirubinemia tak terkonjugasi (sindrom Gilbert dan Crigler-Najjar), apabila hati mengandungi enzim yang berkurangan atau tiada yang bertanggungjawab untuk konjugasi.

Aktiviti UDFGT dalam jaundis hepatoselular dikekalkan pada tahap yang mencukupi, malah meningkatkan kolestasis. Pada bayi baru lahir, aktiviti UDFGT adalah rendah.

Pada manusia, bilirubin terutamanya terdapat dalam hempedu sebagai diglucuronide. Penukaran bilirubin kepada monoglucuronide dan diglucuronide berlaku dalam sistem microsomal glucuronyl transferase yang sama. Apabila terdapat lebihan bilirubin, seperti semasa hemolisis, monoglucuronide kebanyakannya terbentuk, dan apabila bekalan bilirubin berkurangan atau enzim diinduksi, kandungan diglucuronide meningkat.

Konjugasi dengan asid glukuronik adalah yang paling penting, tetapi sejumlah kecil bilirubin berkonjugasi dengan sulfat, xilosa, dan glukosa; proses ini dipertingkatkan dalam kolestasis.

Pada peringkat akhir jaundis kolestatik atau hepatoselular, walaupun kandungan bilirubin plasma tinggi, bilirubin tidak dikesan dalam air kencing. Nampaknya, sebab untuk ini adalah pembentukan bilirubin jenis III, monoconjugated, yang terikat secara kovalen kepada albumin. Ia tidak ditapis dalam glomeruli dan, oleh itu, tidak muncul dalam air kencing. Ini mengurangkan kepentingan praktikal ujian yang digunakan untuk menentukan kandungan bilirubin dalam air kencing.

Perkumuhan bilirubin ke dalam tubul berlaku melalui keluarga protein pengangkutan anion organik berbilang spesifik yang bergantung kepada ATP. Kadar pengangkutan bilirubin dari plasma ke hempedu ditentukan oleh langkah perkumuhan bilirubin glukuronida.

Asid hempedu diangkut ke dalam hempedu oleh protein pengangkutan yang berbeza. Kehadiran mekanisme pengangkutan bilirubin dan asid hempedu yang berbeza boleh digambarkan dengan contoh sindrom Dubin-Johnson, di mana perkumuhan bilirubin terkonjugasi terganggu, tetapi perkumuhan normal asid hempedu dipelihara. Kebanyakan bilirubin terkonjugasi dalam hempedu adalah dalam misel campuran yang mengandungi kolesterol, fosfolipid dan asid hempedu. Kepentingan radas Golgi dan mikrofilamen sitoskeleton hepatosit untuk pengangkutan intraselular bilirubin terkonjugasi belum lagi ditubuhkan.

Bilirubin diglucuronide, yang terdapat dalam hempedu, adalah larut air (molekul polar), jadi ia tidak diserap dalam usus kecil. Dalam usus besar, bilirubin terkonjugasi dihidrolisiskan oleh b-glukuronidase bakteria untuk membentuk urobilinogen. Dalam kolangitis bakteria, sebahagian daripada bilirubin diglucuronide dihidrolisiskan dalam saluran hempedu dengan pemendakan bilirubin berikutnya. Proses ini mungkin penting untuk pembentukan batu karang bilirubin.

Urobilinogen, mempunyai molekul non-polar, diserap dengan baik dalam usus kecil dan dalam kuantiti yang minimum dalam usus besar. Sebilangan kecil urobilinogen, yang biasanya diserap, diekskresikan semula oleh hati dan buah pinggang (peredaran enterohepatik). Apabila fungsi hepatosit terjejas, perkumuhan semula hepatik urobilinogen terjejas dan perkumuhan buah pinggang meningkat. Mekanisme ini menerangkan urobilinogenuria dalam penyakit hati alkohol, demam, kegagalan jantung, dan pada peringkat awal hepatitis virus.