Транспорт и конъюгация билирубина в печени

(рис. 12-3)

Неконъюгированный билирубин в плазме проч­но связан с альбумином. Только очень небольшая часть билирубина способна подвергаться диализу, однако под влиянием веществ, конкурирующих с билирубином за связывание с альбумином (напри­мер, жирных кислот или органических анионов), она может увеличиваться. Это имеет важное зна­чение у новорождённых, у которых ряд лекарств (например, сульфаниламиды и салицилаты) может облегчать диффузию билирубина в головной мозг и таким образом способствовать развитию ядер­ной желтухи.

Рис. 12-2. Превращение гемоглобина в би­лирубин. М — метильная группа; В — винильная группа; П — пропионат.

Печенью выделяются многие органические анио­ны, в том числе жирные кислоты, жёлчные кисло­ты и другие компоненты жёлчи, не относящиеся к жёлчным кислотам, такие как билирубин (несмот­ря на его прочную связь с альбумином). Исследо­вания показали, что билирубин отделяется от аль­бумина в синусоидах, диффундирует через слой воды на поверхности гепатоцита |55]. Высказанные ра­нее предположения о наличии рецепторов альбу­мина не подтвердились. Перенос билирубина через плазматическую мембрану внутрь гепатоцита осу­ществляется с помощью транспортных белков, на­пример транспортного белка органических анионов [50], и/или по механизму «флип-флоп» [55]. Захват билирубина высокоэффективен благодаря его быс­трому метаболизму в печени в реакции глюкуронидизации и выделению в жёлчь, а также вследствие наличия в цитозоле связывающих белков, таких как лигандины (глутатион-8-трансфераза).

Неконъюгированный билирубин представляет со­бой неполярное (жирорастворимое) вещество. В ре­акции конъюгации он превращается в полярное (во­дорастворимое вещество) и может благодаря этому выделяться в жёлчь. Эта реакция протекает с помо­щью микросомального фермента уридиндифосфатглюкуронилтрансферазы (УДФГТ), превращающе­го неконъюгированный билирубин в конъюгирован­ный моно- и диглюкуронид билирубина. УДФГТ является одной из нескольких изоформ фермента, обеспечивающих конъюгацию эндогенных метабо­литов, гормонов и нейротрансмиттеров.

Ген УДФГТ билирубина находится на 2-й паре хромосом. Структура гена сложная (рис. 12-4) [2, 54]. У всех изоформ УДФГТ постоянными компо­нентами являются экзоны 2—5 на 3'-конце ДНК гена. Для экспрессии гена необходимо вовлечение одного из нескольких первых экзонов. Так, для образования изоферментов билирубин-УДФГТ1*1 и 1*2 необходимо вовлечение соответственно экзонов 1А и ID. Изофермент 1*1 участвует в конъ­югации практически всего билирубина, а изофер­мент 1*2 почти или вовсе не участвует в этом [25]. Другие экзоны (IF и 1G) кодируют изоформы фенол-УДФГТ. Таким образом, выбор одной из последовательностей экзона 1 определяет субстрат­ную специфичность и свойства ферментов.

Рис. 12-3. Захват, метаболизм и секреция билирубина (БР). MOAT — мультиспецифичный транспортный белок для органических анионов.

Рис. 12-4. Строение гена УДФГТ 1*1, содержащего 5 экзо­нов и промоторный участок (последовательность ТАТАА). Всего может быть 10 экзонов (показан только 1). Экзон 1А (называемый также экзоном 1*1) участвует в экспрессии УДФГТ 1*1 (основного активного фермента), экзон ID (или 1*4) — в экспрессии УДФГТ 1*2.

Дальнейшая экспрессия УДФГТ 1*1 зависит так­же от промоторного участка на 5'-конце, связан­ного с каждым из первых экзонов |6|. Промотор­ный участок содержит последовательность ТАТАА.

Детали строения гена важны для понимания патогенеза неконъюгированной гипербилирубине­мии (синдромы Жильбера и Криглера—Найяра; см. соответствующие разделы), когда в печени содер­жание ферментов, ответственных за конъюгацию, снижено или они отсутствуют.

Активность УДФГТ при печёночно-клеточной желтухе поддерживается на достаточном уровне, а при холестазе даже увеличивается. У новорож­дённых активность УДФГТ низкая.

У человека в жёлчи билирубин представлен в ос­новном д и глюкуронидом. Превращение билируби­на в моноглюкуронид, а также в диглюкуронид про­исходит в одной и той же микросомальной системе глюкуронилтрансферазы [37]. При перегрузке би­лирубином, например при гемолизе, образуется преимущественно моноглюкуронид, а при умень­шении поступления билирубина или при индукции фермента возрастает содержание диглюкуронида.

Наиболее важное значение имеет конъюгация с глюкуроновой кислотой, однако небольшое коли­чество билирубина конъюгируется с сульфатами, ксилозой и глюкозой; при холестазе эти процессы усиливаются [II].

В поздних стадиях холестатической или печёночно-клеточной желтухи, несмотря на высокое содержание в плазме, билирубин в моче не выяв­ляется. Очевидно, причиной этого является обра­зование билирубина типа III, моноконъюгирован­ного, который ковалентно связан с альбумином [54]. Он не фильтруется в клубочках и, следова­тельно, не появляется в моче. Это снижает прак­тическую значимость проб, применяемых для оп­ределения содержания билирубина в моче.

Экскреция билирубина в канальцы происходит с помощью семейства АТФ-зависимых мультиспецифичных транспортных белков для органических анионов [27]. Скорость транспорта билирубина из плазмы в жёлчь определяется этапом экскреции глюкуронида билирубина.

Жёлчные кислоты переносятся в жёлчь с помо­щью другого транспортного белка. Наличие раз­ных механизмов транспорта билирубина и жёлч­ных кислот можно проиллюстрировать на приме­ре синдрома Дубина—Джонсона, при котором нарушается экскреция конъюгированного билиру­бина, но сохраняется нормальная экскреция жёлч­ных кислот. Большая часть конъюгированного билирубина в жёлчи находится в смешанных ми­целлах, содержащих холестерин, фосфолипиды и жёлчные кислоты. Значение аппарата Гольджи и микрофиламентов цитоскелета гепатоцитов для внутриклеточного транспорта конъюгированного билирубина пока не установлено.

Диглюкуронид билирубина, находящийся в жёл­чи, водорастворим (полярная молекула), поэтому в тонкой кишке не всасывается. В толстой кишке конъюгированный билирубин подвергается гидро­лизу b-глюкуронидазами бактерий с образовани­ем уробилиногенов. При бактериальном холанги­те часть диглюкуронида билирубина гидролизуется уже в жёлчных путях с последующей преципитаци­ей билирубина. Этот процесс может иметь важное значение для образования билирубиновых жёлч­ных камней.

Уробилиноген, имея неполярную молекулу, хо­рошо всасывается в тонкой кишке и в минималь­ном количестве — в толстой. Небольшое количе­ство уробилиногена, которое в норме всасывает­ся, вновь экскретируется печенью и почками {энтерогепатическая циркуляция). При нарушении функции гепатоцитов печёночная реэкскреция уро­билиногена нарушается и увеличивается почечная экскреция. Данный механизм объясняет уробилиногенурию при алкогольной болезни печени, при лихорадке, сердечной недостаточности, а также на ранних стадиях вирусного гепатита.