Bilirubinutveksling

Bilirubin er sluttproduktet av hemnedbrytningen. Hoveddelen (80–85 %) av bilirubin dannes fra hemoglobin, og bare en liten del dannes fra andre hemholdige proteiner, som cytokrom P450. Bilirubin dannes i cellene i det retikuloendoteliale systemet. Omtrent 300 mg bilirubin dannes daglig.

Omdannelsen av hem til bilirubin involverer det mikrosomale enzymet hemoksygenase, som krever oksygen og NADPH for sin funksjon. Porfyrinringen spaltes selektivt ved metangruppen i posisjon a. Karbonatomet i a-metanbroen oksideres til karbonmonoksid, og i stedet for broen dannes to dobbeltbindinger med oksygenmolekyler som kommer utenfra. Den resulterende lineære tetrapyrrolen er strukturelt IX-alfa-biliverdin. Den omdannes deretter av biliverdinreduktase, et cytosolisk enzym, til IX-alfa-bilirubin. Lineær tetrapyrrol med denne strukturen skal være vannløselig, mens bilirubin er et fettløselig stoff. Lipidløselighet bestemmes av strukturen til IX-alfa-bilirubin - tilstedeværelsen av 6 stabile intramolekylære hydrogenbindinger. Disse bindingene kan brytes av alkohol i en diazoreaksjon (van den Bergh), der ukonjugert (indirekte) bilirubin omdannes til konjugert (direkte). In vivo brytes stabile hydrogenbindinger ved forestring med glukuronsyre.

Omtrent 20 % av sirkulerende bilirubin kommer fra andre kilder enn hemet i modne røde blodlegemer. En liten mengde kommer fra umodne celler i milten og benmargen. Denne mengden øker med hemolyse. Resten dannes i leveren fra hemholdige proteiner som myoglobin, cytokromer og andre uspesifiserte kilder. Denne andelen er økt ved pernisiøs anemi, erytropoietisk uroporfyrin og Crigler-Najjar syndrom.

Transport og konjugering av bilirubin i leveren

Ukonjugert bilirubin i plasma er tett bundet til albumin. Bare en svært liten andel av bilirubin er dialyserbar, men den kan øke under påvirkning av stoffer som konkurrerer med bilirubin om binding til albumin (f.eks. fettsyrer eller organiske anioner). Dette er viktig hos nyfødte, hvor en rekke legemidler (f.eks. sulfonamider og salisylater) kan legge til rette for diffusjon av bilirubin inn i hjernen og dermed bidra til utviklingen av kernicterus.

Leveren skiller ut mange organiske anioner, inkludert fettsyrer, gallesyrer og andre ikke-gallesyrekomponenter i galle, som bilirubin (til tross for dens tette binding til albumin). Studier har vist at bilirubin skilles fra albumin i sinusoidene og diffunderer gjennom det vandige laget på hepatocyttoverflaten. Tidligere antydninger om at albuminreseptorer er tilstede har ikke blitt bekreftet. Bilirubin transporteres over plasmamembranen inn i hepatocytten av transportproteiner som organisk aniontransportprotein og/eller ved en flip-flop-mekanisme. Bilirubinopptaket er svært effektivt på grunn av dets raske metabolisme i leveren ved glukuronidering og utskillelse i galle, og på grunn av tilstedeværelsen av cytosoliske bindingsproteiner som ligandiner (glutathion-8-transferase).

Ukonjugert bilirubin er et ikke-polart (fettløselig) stoff. I konjugeringsreaksjonen omdannes det til et polart (vannløselig stoff) og kan derfor skilles ut i gallen. Denne reaksjonen skjer ved hjelp av det mikrosomale enzymet uridindifosfatglukuronyltransferase (UDPGT), som omdanner ukonjugert bilirubin til konjugert mono- og diglukuronidbilirubin. UPGT er en av flere isoformer av enzymet som sørger for konjugering av endogene metabolitter, hormoner og nevrotransmittere.

UDPHT-genet til bilirubin er lokalisert på det andre kromosomparet. Genstrukturen er kompleks. I alle UDPHT-isoformer er eksonene 2–5 i 3'-enden av gen-DNA konstante komponenter. For genuttrykk er involvering av et av de første eksonene nødvendig. Derfor er involvering av henholdsvis eksonene 1A og ID nødvendig for dannelsen av bilirubin-UDFHT-isoenzymene 1*1 og 1*2. Isoenzym 1*1 deltar i konjugasjonen av nesten alt bilirubin, og isoenzym 1*2 deltar nesten eller ikke i det hele tatt. Andre eksoner (IF og 1G) koder for fenol-UDFHT-isoformer. Valget av en av sekvensene til ekson 1 bestemmer dermed substratspesifisiteten og egenskapene til enzymene.

Videre uttrykk av UDFGT 1*1 avhenger også av en promotorregion i 5'-enden assosiert med hvert av de første eksonene. Promotorregionen inneholder sekvensen TATAA.

Detaljer om genstrukturen er viktige for å forstå patogenesen til ukonjugert hyperbilirubinemi (Gilbert og Crigler-Najjar syndromer), når leveren inneholder reduserte eller fraværende enzymer som er ansvarlige for konjugering.

Aktiviteten til UDFGT ved hepatocellulær gulsott opprettholdes på et tilstrekkelig nivå, og øker til og med ved kolestase. Hos nyfødte er aktiviteten til UDFGT lav.

Hos mennesker finnes bilirubin hovedsakelig i gallen som diglukuronid. Omdannelsen av bilirubin til monoglukuronid og diglukuronid skjer i det samme mikrosomale glukuronyltransferasesystemet. Når det er en overbelastning av bilirubin, for eksempel under hemolyse, dannes monoglukuronid hovedsakelig, og når bilirubintilførselen reduseres eller enzymet induseres, øker diglukuronidinnholdet.

Konjugering med glukuronsyre er viktigst, men en liten mengde bilirubin konjugeres med sulfater, xylose og glukose; disse prosessene forsterkes ved kolestase.

I de sene stadiene av kolestatisk eller hepatocellulær gulsott, til tross for det høye plasmabilirubininnholdet, påvises ikke bilirubin i urinen. Årsaken til dette er tilsynelatende dannelsen av bilirubin type III, monokonjugert, som er kovalent bundet til albumin. Det filtreres ikke i glomeruli og forekommer derfor ikke i urinen. Dette reduserer den praktiske betydningen av testene som brukes for å bestemme bilirubininnholdet i urin.

Bilirubinutskillelse i tubuli skjer via en familie av ATP-avhengige multispesifikke organiske aniontransportproteiner. Hastigheten for bilirubintransport fra plasma til galle bestemmes av bilirubinglukuronid-utskillelsestrinnet.

Gallesyrer transporteres inn i gallen av et annet transportprotein. Tilstedeværelsen av forskjellige transportmekanismer for bilirubin og gallesyrer kan illustreres ved eksemplet med Dubin-Johnsons syndrom, der utskillelsen av konjugert bilirubin er svekket, men normal utskillelse av gallesyrer er bevart. Mesteparten av det konjugerte bilirubinet i galle finnes i blandede miceller som inneholder kolesterol, fosfolipider og gallesyrer. Betydningen av Golgi-apparatet og mikrofilamenter i hepatocyttets cytoskjelett for intracellulær transport av konjugert bilirubin er ennå ikke fastslått.

Bilirubindiglukuronid, som finnes i galle, er vannløselig (polart molekyl), så det absorberes ikke i tynntarmen. I tykktarmen hydrolyseres konjugert bilirubin av bakterielle b-glukuronidaser for å danne urobilinogener. Ved bakteriell kolangitt hydrolyseres deler av bilirubindiglukuronidet i gallegangene med påfølgende utfelling av bilirubin. Denne prosessen kan være viktig for dannelsen av bilirubingallestein.

Urobilinogen, som har et ikke-polart molekyl, absorberes godt i tynntarmen og i minimale mengder i tykktarmen. En liten mengde urobilinogen, som normalt absorberes, skilles ut på nytt av lever og nyrer (enterohepatisk sirkulasjon). Når hepatocytters funksjon er nedsatt, svekkes den hepatiske re-utskillelsen av urobilinogen, og nyreutskillelsen øker. Denne mekanismen forklarer urobilinogenuri ved alkoholisk leversykdom, feber, hjertesvikt og i de tidlige stadiene av viral hepatitt.