Udveksling af bilirubin

Bilirubin er slutproduktet af hæmnedbrydningen. Hovedparten (80-85%) af bilirubin dannes fra hæmoglobin, og kun en lille del dannes fra andre hæmholdige proteiner, såsom cytokrom P450. Bilirubin dannes i cellerne i det retikuloendoteliale system. Omkring 300 mg bilirubin dannes dagligt.

Omdannelsen af hæm til bilirubin involverer det mikrosomale enzym hæmoxygenase, som kræver ilt og NADPH for sin funktion. Porphyrinringen spaltes selektivt ved metangruppen i position a. Kulstofatomet i a-methanbroen oxideres til kulilte, og i stedet for broen dannes to dobbeltbindinger med iltmolekyler, der kommer udefra. Den resulterende lineære tetrapyrrol er strukturelt IX-alfa-biliverdin. Den omdannes derefter af biliverdinreduktase, et cytosolisk enzym, til IX-alfa-bilirubin. Lineær tetrapyrrol med denne struktur bør være vandopløselig, mens bilirubin er et fedtopløseligt stof. Lipidopløseligheden bestemmes af strukturen af IX-alfa-bilirubin - tilstedeværelsen af 6 stabile intramolekylære hydrogenbindinger. Disse bindinger kan brydes af alkohol i en diazoreaktion (van den Bergh), hvor ukonjugeret (indirekte) bilirubin omdannes til konjugeret (direkte). In vivo brydes stabile hydrogenbindinger ved esterificering med glucuronsyre.

Omkring 20% af cirkulerende bilirubin stammer fra andre kilder end hæmcellerne i modne røde blodlegemer. En lille mængde kommer fra umodne celler i milten og knoglemarven. Denne mængde stiger med hæmolyse. Resten dannes i leveren fra hæmholdige proteiner såsom myoglobin, cytokromer og andre uspecificerede kilder. Denne fraktion er forhøjet ved perniciøs anæmi, erytropoietisk uroporphyrin og Crigler-Najjar syndrom.

Transport og konjugering af bilirubin i leveren

Ukonjugeret bilirubin i plasma er tæt bundet til albumin. Kun en meget lille del af bilirubin er dialyserbar, men den kan stige under påvirkning af stoffer, der konkurrerer med bilirubin om binding til albumin (f.eks. fedtsyrer eller organiske anioner). Dette er vigtigt hos nyfødte, hvor en række lægemidler (f.eks. sulfonamider og salicylater) kan fremme diffusionen af bilirubin i hjernen og dermed bidrage til udviklingen af kernicterus.

Leveren udskiller mange organiske anioner, herunder fedtsyrer, galdesyrer og andre ikke-galdesyrekomponenter i galden, såsom bilirubin (på trods af dens tætte binding til albumin). Undersøgelser har vist, at bilirubin adskilles fra albumin i sinusoiderne og diffunderer gennem det vandige lag på hepatocytternes overflade. Tidligere antydninger af, at der er albuminreceptorer til stede, er ikke blevet bekræftet. Bilirubin transporteres over plasmamembranen ind i hepatocytten af transportproteiner såsom organisk aniontransportprotein og/eller ved en flip-flop-mekanisme. Bilirubinoptagelse er yderst effektiv på grund af dens hurtige metabolisme i leveren ved glukuronidering og sekretion i galden, og på grund af tilstedeværelsen af cytosoliske bindingsproteiner såsom ligandiner (glutathion-8-transferase).

Ukonjugeret bilirubin er et ikke-polært (fedtopløseligt) stof. I konjugeringsreaktionen omdannes det til et polært (vandopløseligt stof) og kan derfor udskilles i galden. Denne reaktion sker ved hjælp af det mikrosomale enzym uridindiphosphatglucuronyltransferase (UDPGT), som omdanner ukonjugeret bilirubin til konjugeret mono- og diglucuronidbilirubin. UPGT er en af flere isoformer af enzymet, der sørger for konjugering af endogene metabolitter, hormoner og neurotransmittere.

UDPHT-genet for bilirubin er placeret på det andet kromosompar. Genets struktur er kompleks. I alle UDPHT-isoformer er exon 2-5 i 3'-enden af gen-DNA'et konstante komponenter. For genekspression er involvering af et af de første par exoner nødvendig. Derfor er involvering af henholdsvis exon 1A og ID nødvendig for dannelsen af bilirubin-UDFHT-isoenzymerne 1*1 og 1*2. Isoenzym 1*1 deltager i konjugationen af næsten alt bilirubin, og isoenzym 1*2 deltager næsten eller slet ikke. Andre exoner (IF og 1G) koder for phenol-UDFHT-isoformer. Valget af en af sekvenserne for exon 1 bestemmer således substratspecificiteten og enzymernes egenskaber.

Yderligere ekspression af UDFGT 1*1 afhænger også af en promotorregion i 5'-enden associeret med hver af de første exoner. Promotorregionen indeholder sekvensen TATAA.

Detaljer om genstrukturen er vigtige for at forstå patogenesen af ukonjugeret hyperbilirubinæmi (Gilbert og Crigler-Najjar syndromer), når leveren indeholder reducerede eller fraværende enzymer, der er ansvarlige for konjugering.

UDFGT's aktivitet ved hepatocellulær gulsot opretholdes på et tilstrækkeligt niveau og øges endda ved kolestase. Hos nyfødte er UDFGT's aktivitet lav.

Hos mennesker findes bilirubin hovedsageligt i galden som diglucuronid. Omdannelsen af bilirubin til monoglucuronid og diglucuronid sker i det samme mikrosomale glucuronyltransferasesystem. Når der er en overbelastning af bilirubin, såsom under hæmolyse, dannes der overvejende monoglucuronid, og når bilirubinforsyningen falder, eller enzymet induceres, stiger diglucuronidindholdet.

Konjugering med glucuronsyre er vigtigst, men en lille mængde bilirubin konjugeres med sulfater, xylose og glukose; disse processer forstærkes ved kolestase.

I de sene stadier af kolestatisk eller hepatocellulær gulsot, på trods af det høje plasma-bilirubinindhold, påvises bilirubin ikke i urinen. Tilsyneladende er årsagen til dette dannelsen af bilirubin type III, monokonjugeret, som er kovalent bundet til albumin. Det filtreres ikke i glomeruli og forekommer derfor ikke i urinen. Dette reducerer den praktiske betydning af de tests, der anvendes til at bestemme bilirubinindholdet i urin.

Bilirubinudskillelse i tubuli sker via en familie af ATP-afhængige multispecifikke organiske aniontransportproteiner. Hastigheden af bilirubintransport fra plasma til galde bestemmes af bilirubinglucuronid-udskillelsestrinnet.

Galdesyrer transporteres ind i galden af et andet transportprotein. Tilstedeværelsen af forskellige transportmekanismer for bilirubin og galdesyrer kan illustreres ved eksemplet med Dubin-Johnsons syndrom, hvor udskillelsen af konjugeret bilirubin er forringet, men normal udskillelse af galdesyrer bevares. Størstedelen af det konjugerede bilirubin i galden findes i blandede miceller, der indeholder kolesterol, fosfolipider og galdesyrer. Betydningen af Golgi-apparatet og mikrofilamenter i hepatocyt-cytoskelettet for den intracellulære transport af konjugeret bilirubin er endnu ikke fastslået.

Bilirubin diglucuronid, som findes i galde, er vandopløseligt (polært molekyle), så det absorberes ikke i tyndtarmen. I tyktarmen hydrolyseres konjugeret bilirubin af bakterielle β-glucuronidaser for at danne urobilinogener. Ved bakteriel kolangitis hydrolyseres en del af bilirubin diglucuronidet i galdegangene med efterfølgende udfældning af bilirubin. Denne proces kan være vigtig for dannelsen af bilirubin-galdesten.

Urobilinogen, der har et ikke-polært molekyle, absorberes godt i tyndtarmen og i minimale mængder i tyktarmen. En lille mængde urobilinogen, som normalt absorberes, genudskilles af lever og nyrer (enterohepatisk cirkulation). Når hepatocytternes funktion er nedsat, forringes den hepatiske genudskillelse af urobilinogen, og den renale udskillelse øges. Denne mekanisme forklarer urobilinogenuri ved alkoholisk leversygdom, feber, hjertesvigt og i de tidlige stadier af viral hepatitis.