Пигменты. Билирубин

Пигменты, или окрашенные соединения небелкового характера, могут находиться в организме человека в свободном и связанном состоянии.

Основными структурными компонентами пигментов являются пиррольные кольца, связанные между собой метиновыми группами (==СН --). С диагностической целью в биологических жидкостях определяют пигменты красного цвета – порфирины и желчные пигменты. Основное содержание порфиринов приходится на долю гемопротеинов. Гем представляет собой протопорфирин, связанный с двухвалентным железом. Желчными пигментами называют продукты распада гемоглобина, миоглобина и других хромпротеидов. К желчным пигментам относятся билирубины и уробилиноиды.

В организме человека в течение 1 часа разрушается примерно 100-200 млн эритроцитов. Основным источником билирубина в организме является непрерывно разрушающийся гемоглобин. Разрушение начинается в микросомальной фракции ретикулоэндотелиальной системы клеток печени (РЭС), селезенки и костного мозга. При распаде гемоглобина разрывается порфириновое кольцо гема, связь между ним, железом и белковой частью молекулы нарушается.

После отделения белковой части (глобина) красный гем расщепляется гемоксигеназой с помощью кислорода и НАДФН на ионы железа, оксид углерода и зеленый биливердин. Далее железо связывается белком плазмы трансферрином. Это железо поступает в тканевое депо, где используется для синтеза новых молекул гемоглобина. Затем биливердин восстанавливается биливердинредуктазой до оранжевого билирубина. Образовавшийся в клетках РЭС билирубин плохо растворим в воде, является токсическим веществом. При поступлении его с током крови в печень в гепатоцитах происходит его обезвреживание путем присоединения глюкуроновой кислоты. Билирубин в печени дважды коньюгируется с активированной глюкуроновой кислотой, при этом повышается его водорастворимость. Образование коньюгата катализируется УДФ- глюкуронозилтрансферразой – ферментом, находящимся в печени, а также в незначительных количествах в почках и слизистой кишечника.

Билирубин соединяется с альбумином и глобулиновыми фракциями (формирование непрямого билирубина). В виде коллоидного раствора, не проходящего через мембрану почечного фильтра, прямой билирубин попадает в клетки печени, где и подвергается дальнейшим превращениям. С молекулой билирубина взаимодействуют 2 молекулы глюкуроновой кислоты с образованием билирубин-диглюкоронида (пигмент 2). Билирубин в печени дважды коньюгируется с активированной глюкуроновой кислотой, при этом повышается его водорастворимость. Образование коньюгата катализируется УДФ- глюкуронозилтрансферразой – ферментом, находящимся в печени, а также в незначительных количествах в почках и слизистой кишечника.

В результате этого сложного энзиматического процесса билирубин становится растворимым в воде и выделяется в желчь. Прохождение билирубина через печеночную клетку - активный процесс, требующий затраты энергии в форме АТФ.

В печени пигмент 2 составляет 80% всех желчных пигментов. Остальная часть соответствует пигменту 1 (билирубин – моноглюкуронид). Синтез пигмента 2 может происходить только в здоровых печеночных клетках, поэтому билирубин – моноглюкуронид в значительном количестве обнаруживается при поражении ппаренхимы печени, сопровождающейся снижением активности ферментых систем.

Билирубин, попавший в желчь, поступает в кишечник, где под влиянием бактерий восстанавливается в мезобилирубиноген и уробилиноген. Большая часть этих пигментов подвергается дальнейшему изменению, превращается в стеркобилиноген и выделяется с калом в виде стеркобилина. Небольшое его количество, всасываясь, попадает в большой круг кровообращения и выделяется с мочой. Некоторая часть уробилиногена всасывается и попадает в печень, где происходит ресинтез билирубина.

В сыворотке крови содержится непрямой билирубин (синонимы: свободный, неконьюгированный гемобилирубин), образованный при распаде эритроцитов и циркулирующий от места их распада до печени и прямой билирубин (холебилирубин, связанный, коньюгированный), образующийся в печени. Отличие между ними заключается в том, что непрямой билирубин связан только с белками (альбумином и в небольшой степени с глобулинами), а прямой связан с глюкуроновой кислотой в виде моно- и диглюкуронидов. Связывыание пигмента с глюкуроновой кислотой это детоксикационный процесс. Комплексы связанного билирубина с фосфолипидами могут встречаться в сыворотке крови при длительной закупорке желчных путей. Их можно экстрагировать из сыворотки эфиром (эфирорастворимый билирубин). Свойства связанного билирубина обуславливают появление желтухи.

Наряду с гемоглобином, по аналогичному пути разрушаются группы гема и у других гемсодержащих белков (миоглобина, цитохрома, каталазы, пероксидазы). Однако их вклад в образование желчных пигментов составляет примерно 10-15%.

Повышенный уровень билирубина называется гипербилирубинемией. Билирубин диффундирует из крови в периферические ткани и окрашивает их в желтый цвет. Это особенно легко заметить на белой коньюктиве глаза, в таком случае говорят о желтухе. Ее причиной могут быть:

· повышенное образование из эритроцитов билирубина (гемолитическая желтуха),

· нарушение выделения билирубина и продуктов его расщепления вследствие повреждений печени (гепатоцеллюлярная желтуха) из-за наследственного дефекта фермента или отравления организма;

· застой желчи (механическая) желтуха из-за желчных камней.

· неконьюгированный билирубин может проходить даже гематоэнцефалический барьер и приводить к поражению мозга (ядерная желтуха).

Для точного диагноза причин гипербилирубинемии важен анализ билирубина в плазме. Коньюгированный (прямой) билирубин от неконьюгированного (непрямого) можно отличить с помощью цветной реакции.