Utbyte av bilirubin

Bilirubin är slutprodukten av hemnedbrytningen. Huvuddelen (80–85 %) av bilirubin bildas från hemoglobin och endast en liten del bildas från andra heminnehållande proteiner, såsom cytokrom P450. Bilirubin bildas i cellerna i det retikuloendoteliala systemet. Cirka 300 mg bilirubin bildas dagligen.

Omvandlingen av hem till bilirubin involverar det mikrosomala enzymet hemoxygenas, vilket kräver syre och NADPH för sin funktion. Porfyrinringen klyvs selektivt vid metangruppen i position a. Kolatomen i a-metanbryggan oxideras till kolmonoxid, och istället för bryggan bildas två dubbelbindningar med syremolekyler som kommer utifrån. Den resulterande linjära tetrapyrrolen är strukturellt IX-alfa-biliverdin. Den omvandlas sedan av biliverdinreduktas, ett cytosoliskt enzym, till IX-alfa-bilirubin. Linjär tetrapyrrol med denna struktur bör vara vattenlöslig, medan bilirubin är en fettlöslig substans. Lipidlöslighet bestäms av strukturen hos IX-alfa-bilirubin - närvaron av 6 stabila intramolekylära vätebindningar. Dessa bindningar kan brytas av alkohol i en diazoreaktion (van den Bergh), där okonjugerat (indirekt) bilirubin omvandlas till konjugerat (direkt). In vivo bryts stabila vätebindningar genom förestring med glukuronsyra.

Cirka 20 % av cirkulerande bilirubin kommer från andra källor än hem i mogna röda blodkroppar. En liten mängd kommer från omogna celler i mjälten och benmärgen. Denna mängd ökar med hemolys. Resten bildas i levern från heminnehållande proteiner såsom myoglobin, cytokromer och andra ospecificerade källor. Denna andel är förhöjd vid perniciös anemi, erytropoetiskt uroporfyrin och Crigler-Najjars syndrom.

Transport och konjugering av bilirubin i levern

Okonjugerat bilirubin i plasma är starkt bundet till albumin. Endast en mycket liten andel av bilirubin är dialyserbart, men det kan öka under påverkan av ämnen som konkurrerar med bilirubin om bindning till albumin (t.ex. fettsyror eller organiska anjoner). Detta är av betydelse hos nyfödda, hos vilka ett antal läkemedel (t.ex. sulfonamider och salicylater) kan underlätta diffusionen av bilirubin till hjärnan och därmed bidra till utvecklingen av kernicterus.

Levern utsöndrar många organiska anjoner, inklusive fettsyror, gallsyror och andra icke-gallsyrakomponenter i gallan, såsom bilirubin (trots dess starka bindning till albumin). Studier har visat att bilirubin separeras från albumin i sinusoiderna och diffunderar genom det vattenhaltiga skiktet på hepatocytytan. Tidigare antaganden om att albuminreceptorer finns har inte bekräftats. Bilirubin transporteras över plasmamembranet in i hepatocyten med hjälp av transportproteiner såsom organiskt anjontransportprotein och/eller genom en flip-flop-mekanism. Bilirubinupptaget är mycket effektivt på grund av dess snabba metabolism i levern genom glukuronidering och utsöndring i galla, och på grund av närvaron av cytosoliska bindningsproteiner såsom ligander (glutation-8-transferas).

Okonjugerat bilirubin är en opolär (fettlöslig) substans. I konjugeringsreaktionen omvandlas den till en polär (vattenlöslig substans) och kan därför utsöndras i gallan. Denna reaktion sker med hjälp av det mikrosomala enzymet uridindifosfatglukuronyltransferas (UDPGT), som omvandlar okonjugerat bilirubin till konjugerat mono- och diglukuronidbilirubin. UPGT är en av flera isoformer av enzymet som ger konjugering av endogena metaboliter, hormoner och neurotransmittorer.

UDPHT-genen för bilirubin är belägen på det andra kromosomparet. Genens struktur är komplex. I alla UDPHT-isoformer är exonerna 2-5 vid 3'-änden av gen-DNA:t konstanta komponenter. För genuttryck är involvering av en av de första exonerna nödvändig. För bildandet av bilirubin-UDFHT-isoenzymerna 1*1 och 1*2 är involvering av exonerna 1A respektive ID nödvändig. Isoenzym 1*1 deltar i konjugationen av nästan allt bilirubin, och isoenzym 1*2 deltar nästan eller inte alls. Andra exoner (IF och 1G) kodar för fenol-UDFHT-isoformer. Valet av en av sekvenserna för exon 1 bestämmer således enzymernas substratspecificitet och egenskaper.

Ytterligare uttryck av UDFGT 1*1 beror också på en promotorregion vid 5'-änden associerad med var och en av de första exonerna. Promotorregionen innehåller sekvensen TATAA.

Detaljer om genstrukturen är viktiga för att förstå patogenesen vid okonjugerad hyperbilirubinemi (Gilbert och Crigler-Najjar syndrom), när levern innehåller reducerade eller frånvarande enzymer som ansvarar för konjugering.

UDFGT:s aktivitet vid hepatocellulär gulsot bibehålls på en tillräcklig nivå och ökar till och med vid kolestas. Hos nyfödda är UDFGT:s aktivitet låg.

Hos människor finns bilirubin huvudsakligen i gallan som diglukuronid. Omvandlingen av bilirubin till monoglukuronid och diglukuronid sker i samma mikrosomala glukuronyltransferassystem. Vid överbelastning av bilirubin, såsom under hemolys, bildas huvudsakligen monoglukuronid, och när bilirubintillförseln minskar eller enzymet induceras ökar diglukuronidhalten.

Konjugering med glukuronsyra är viktigast, men en liten mängd bilirubin konjugeras med sulfater, xylos och glukos; dessa processer förstärks vid kolestas.

I sena stadier av kolestatisk eller hepatocellulär gulsot, trots den höga plasmabilirubinhalten, detekteras inte bilirubin i urinen. Tydligen är orsaken till detta bildandet av bilirubin typ III, monokonjugerat, som är kovalent bundet till albumin. Det filtreras inte i glomeruli och förekommer därför inte i urinen. Detta minskar den praktiska betydelsen av de tester som används för att bestämma bilirubinhalten i urin.

Bilirubinutsöndring i tubuli sker via en familj av ATP-beroende multispecifika organiska anjontransportproteiner. Hastigheten för bilirubintransport från plasma till galla bestäms av bilirubinglukuronidutsöndringssteget.

Gallsyror transporteras till gallan av ett annat transportprotein. Förekomsten av olika transportmekanismer för bilirubin och gallsyror kan illustreras med exemplet Dubin-Johnsons syndrom, där utsöndringen av konjugerat bilirubin är nedsatt, men normal utsöndring av gallsyror bevaras. Merparten av det konjugerade bilirubinet i gallan finns i blandade miceller innehållande kolesterol, fosfolipider och gallsyror. Betydelsen av Golgi-apparaten och mikrofilamenten i hepatocyternas cytoskelett för den intracellulära transporten av konjugerat bilirubin har ännu inte fastställts.

Bilirubindiglukuronid, som finns i galla, är vattenlöslig (polär molekyl), så den absorberas inte i tunntarmen. I tjocktarmen hydrolyseras konjugerat bilirubin av bakteriella b-glukuronidaser för att bilda urobilinogener. Vid bakteriell kolangit hydrolyseras en del av bilirubindiglukuroniden i gallgångarna med efterföljande utfällning av bilirubin. Denna process kan vara viktig för bildandet av bilirubingallsten.

Urobilinogen, som har en opolär molekyl, absorberas väl i tunntarmen och i minimala mängder i tjocktarmen. En liten mängd urobilinogen, som normalt absorberas, återutsöndras av levern och njurarna (enterohepatisk cirkulation). När hepatocyternas funktion är nedsatt, försämras den hepatiska återutsöndringen av urobilinogen och njurutsöndringen ökar. Denna mekanism förklarar urobilinogenuri vid alkoholrelaterad leversjukdom, feber, hjärtsvikt och i de tidiga stadierna av viral hepatit.