Врачи различных специализаций должны владеть знаниями касательно обмена билирубина в организме человека в нормальном режиме и при патологических нарушениях. При нарушении нормального процесса обмена билирубина происходит появление такого симптома, как желтуха. На начальных этапах нарушение обмена пигмента способны выявить только лабораторные исследования. Одним из главных таких исследований является биохимический анализ сыворотки крови.
- 1. Происходит захват гепатоцитом (клетка печени) непрямого билирубина после отщепления от альбумина.
- 2. Затем протекает конъюгация НБ с превращением в билирубин-глюкуронид (прямой или связанный билирубин).
- 3. И в самом конце экскреция образовавшегося прямого билирубина из гепатоцита в желчные канальцы (оттуда в желчевыводящие пути).
- 1. Корпускулярные (гемолиз связан с нарушением структуры и функции самого эритроцита; врожденного и приобретенного характера) - аутоиммунные анемии, талассемия, серповидно-клеточная анемия, микросфероцитоз (болезнь Минсковского-Шоффара), мегалобластные анемии (неэффективный эритропоэз) и др.
- 2. Экстракорпускулярные (гемолиз связан с воздействием различных факторов на эритроцит, приводит к его гибели) - переливание несовместимой крови, резус-конфликт матери и плода, вирусные инфекции, сепсис, малярия, краснуха, укусы ядовитых змей, воздействие мышьяка, фосфора, сульфаниламидов и др.
- 3. Гемолитические желтухи, обусловленные усиленным внесосудистым гемолизом - рассасывание массивных гематом, инфаркты легких и других внутренних органов, кровоизлияние в брюшную и плевральную полость.
- 1. Так как гепатоциты поражены, то они не успевают превратитьнепрямой билирубин в прямой. Повышается уровень НБ в крови.
- 2. Уробилиноген не разрушается полностью в печени, попадает в кровоток и мочу, его концентрация увеличивается.
- 3. Прямой билирубин эффективно не выводится в кишечник, а начинает попадать в кровь. Наблюдается обратная диффузия ПБ из кишечника в кровь. Концентрация последнего резко увеличивается в крови и он появляется в моче.
- 4. Так как прямого билирубина мало в кишечнике, то это значит, что содержание стеркобилина в кале и моче ничтожно.
- истинная обусловлена гипербилирубинемией;
- ложная - это желтушное прокрашивание кожи в результате приема лекарств (окрихиновая желтуха) или естественных красителей (каротин).
Показать всё
Нормальный обмен билирубина
Билирубин - это желчный пигмент. Является продуктом распада гемсодержащих соединений организма, который путем множественных превращений экскретируется из организма человека почками и ЖКТ.
У взрослого человека за сутки образуется около 250-400 мг билирубина. В норме билирубин образуется из гема в органах РЭС (ретикуло-эндотелиальной системы), преимущественно в селезенке и костном мозге, путем гемолиза. Более 80% пигмента образуется из гемоглобина, а остальные 20% из других гемсодержащих соединений (миоглобина, цитохромов).
Порфириновое кольцо гема под действием фермента гемоксигеназы окисляется, теряя атом железа, превращается в вердоглобин. А затем в биливердин, который восстанавливается (с помощью фермента биливердинредуктаза) до непрямого билирубина (НБ), являющегося нерастворимым в воде соединением (синоним: неконъюгированный билирубин, т. е. не связанный с глюкуроновой кислотой).
В плазме крови непрямой билирубин связывается в прочный комплекс с альбумином, который транспортирует его в печень. В печени НБ превращается в прямой билирубин (ПБ). Наглядно это можно увидеть на рисунке 2. Весь этот процесс протекает в 3 этапа:
Второй этап проходит с помощью фермента - УДФГТ (уридиндифосфатглюкуронилтрансфераза или, говоря простым языком, глюкуронилтрансфераза).
Попав в двенадцатиперстную кишку в составе желчи, от прямого билирубина отщепляется 2-УДФ-глюкуроновая кислота и образуется мезобилирубин. В конечных отделах тонкого кишечника мезобилирубин под действием микрофлоры восстанавливается до уробилиногена.
20% последнего всасывается через мезентериальные сосуды и попадает снова в печень, где полностью разрушается до пиррольных соединений. А остальная часть уробилиногена в толстом кишечнике восстанавливается до стеркобилиногена.
80% стеркобилиногена выделяется с калом, который под действием воздуха превращается в стеркобилин. А 20% стеркобилиногена всасывается через средние и нижние геморрагические вены в кровоток. Оттуда уже соединение покидает организм в составе мочи и в виде стеркобилина.
Сравнительная характеристика непрямого и прямого билирубина:
Обтурационная желтуха
Обмен билирубина при различных патологических состояниях
В клинической практике почти каждый специалист сталкивался с нарушением процесса обмена билирубина, который проявляется в виде симптома желтухи.
Желтуха - это синдром окрашивания в желтый цвет слизистых оболочек, склер и кожи, в основе которого лежит нарушение обмена билирубина с избыточным содержанием его в крови.
Специалисты выделяют 3 вида желтухи - надпеченочная, печеночная и подпеченочная.
Надпеченочная (гемолитическая) желтуха
Развивается при заболеваниях, связанных с усиленным гемолизом эритроцитов:
Характеристика желтухи
Печень при гемолитической желтухе здорова. Она старается избыток непрямого билирубина, который образуется при усиленном гемолизе, превратить в прямой билирубин и отправить его в кишечник. Поэтому в кале и моче увеличивается количество стеркобилина, в крови повышается количество непрямого билирубина, потому что гепатоциты не успевают его обезвредить.
Кожа принимает лимонно-желтый цвет (пациенты больше бледны, чем желты из-за гибели эритроцитов). Кал становится черного или темно-коричневого цвета (как темный шоколад), а моча приобретает буро-коричневую окраску. Биохимический анализ сыворотки крови, мочи и кала помогает обнаружить изменение концентраций желчных пигментов.
При расшифровке общего анализа крови (ОАК) обнаруживается анемия (уменьшение гемоглобина и эритроцитов), ретикулоцитоз и, возможно, патологические эритроциты (например, микросфероциты), а также другие показатели, указывающие на какой-то определенный вид наследственной гемолитической анемии.
Все зависит от того, где происходит гемолиз эритроцита - внутрисосудисто или внутриклеточно (в селезенке). При внутриклеточном гемолизе обнаруживается увеличение концентрации непрямого билирубина в крови, повышение уровня стеркобилина в моче и кале. При внутрисосудистом гемолизе наблюдается повышение уровня свободного гемоглобина плазмы крови, гемоглобинурия, гемосидеринурия, понижение уровня гаптоглобина в плазме крови.
Печеночная (паренхиматозная) желтуха
Такой тип желтухи наблюдается при повреждении или гибели гепатоцитов, в результате чего печень не может участвовать в метаболизме билирубина. Гепатиты (острые и хронические) вирусной или аутоиммунной природы, гепатозы, циррозы печени, лептоспироз, токсические поражения печени (свинец, ртуть, мышьяк, бензол и его производные, ядовитые грибы), лекарственные или алкогольные поражения печени, амилоидоз, саркоидоз, гепатоцеллюрный рак (карцинома) являются причиной этого. Сюда относятся ферментативные нарушения в гепатоците - синдром Жильбера, Ротора, Дабина-Джонсона, Криглера-Найяра.
Печень больна, поэтому можно сделать следующие выводы:
Кожа принимает шафраново-желтый или красноватый цвет (красновато-желтый). Кал становится светло-коричневого цвета (как молочный шоколад), а моча принимает желто-бурый окрас. Наблюдаются симптомы заболевания, которые привели к поражению печени, и признаки поражения органа. Биохимический анализ сыворотки крови, мочи и кала помогает обнаружить изменение концентраций желчных пигментов.
Подпеченочная (механическая, обтурационная) желтуха
В основе желтухи лежит обтурация желчевыводящих путей - сдавливание протока опухолью головки поджелудочной железы, увеличенными лимфатическими узлами. Возможен рак желчного пузыря или протоков, опухоль фатерова соска, желчекаменная болезнь (ЖКБ).
Большой вред наносят гельминты (клубок глистов), атрезия или гипоплазия желчных протоков, рубцовые сужения (после операций или перенесенного воспалительного процесса), холангиты (например, первично-склерозирующий холангит).
Так как прямому билирубину не удается попасть в кишечник, он всасывается в кровь, потому что рвутся от повышенного давления желчные капилляры. Повышается концентрация билирубина в крови и моче.
В связи с избытком последнего, активность ферментов по принципу обратной связи снижается и непрямой билирубин не успевает метаболизироваться. Поэтому в крови повышается его концентрация. Так как ПБ не попадает в кишечник, стеркобилина в кале и моче нет.
Кожа пациентов окрашивается в зеленый или темно-оливковый цвет. Кал становится ахоличный (как белый шоколад), а моча приобретает желто-зеленую окраску. Биохимический анализ сыворотки крови, мочи и кала помогает обнаружить изменение концентрации желчных пигментов.
Желтуха бывает:
Можно встретить различные характеристики окраски кожи, мочи и кала. Описание при различных видах желтухи носит субъективный характер и может отличаться. При дифференциальной диагностике желтухи первым делом необходимо решить вопрос: истинная желтуха или ложная.
И немного о секретах...
Здоровая печень - залог вашего долголетия. Этот орган выполняет огромное количество жизненно необходимых функций. Если были замечены первые симптомы заболевания желудочно-кишечного тракта или печени, а именно: пожелтение склер глаз, тошнота, редкий или частый стул, вы просто обязаны принять меры.
Билирубин образуется при распаде старых эритроцитов вретикулоэндотелиальной системе. Освобождающийся при этом изгемоглобина гем разлагается. Железо реутилизируется, а изтетрапиррольного кольца путем комплекса сложных окислительно-восстановительных реакций образуется билирубин. Другими егоисточниками являются миоглобин, цитохромы. Этот процесс происходит вклетках РЭС, в основном в печени, селезенке, костном мозге, которыевыделяют в кровь свободный или непрямой билирубин, нерастворимый вводе. За сутки распадается около 1% эритроцитов и образуется 100-250 мг билирубина, 5-20% его образуется из незрелых, преждевременно разрушенных эритроцитов. Это так называемый ранний (шунтовой) билирубин.
Значительно, от 30 до 80% увеличивается доля раннего билирубинапри заболеваниях и поражениях с неэффективным эритропоэзом. Этосвинцовое отравление, железодефицитная анемия, пернициозная анемия,талассемия, эритропоэтическая порфирия, сидеробластическая анемия.
При этих заболеваниях имеет место увеличенная экскреция уробилинас калом, вследствие увеличенного общего оборота желчных пигментов, безукорочения жизни эритроцитов периферической крови. Кроме того раннийбилирубин образуется из неэритроцитарного гема, источником которогослужат, печеночные протеиды (миоглобин, каталаза, триптофанпирролаза
печени). Транспортируется прямой билирубин в связанной с альбуминомформе.
Обмен билирубина, В обмене билирубина печень выполняет 3функции: захват (клиренс) гепатоцитом из крови синусоида билирубина;связывание билирубина с глюкуроновой кислотой (конъюгация); выделениесвязанного (прямого) билирубина из печеночной клетки в желчныекапилляры (экскреция).
Рис. 7. Схема транспорта билирубина в печеночной клетке .
А - разрушенные эритроциты; Б -ранний билирубин; В - свободный (непрямой)билирубин. 1 - синусоид; 2 - гладкаяэндоплазматическая сеть; 3 - ядро; 4 -пластинчатый комплекс; 5 - желчный каналец; 6 ~ кишка; 7 - цитоплазматические протеины.
Непрямой (свободный) билирубин(рис.7) отделяется от альбумина вЦитоплазменной мембране, внутриклеточныепротеины (V и Z) захватывают билирубин.
Печеночная мембрана активно участвует взахвате билирубина из плазмы. Затем непрямой билирубин в клеткепереносится в мембраны гладкой эндоплазматической сети, где билирубинсвязывается с глюкуроновой кислотой. Катализатором этой реакции являетсяспецифический для билирубина фермент уридилдифосфат (УДФ) -глюкуронилтрансферраза. Соединение билирубина с глюкуроновой кислотойделает его рстворимым в воде, что обеспечивает переход его в желчь,фильтрацию в почках и быструю (прямую) реакцию с диазореактивом,почему и называется прямым (связанным) билирубином.
Транспорт билирубина. Выделение билирубина в желчь - этоконечный этап обмена билирубина в гепатоцитах. Печень ежедневно выделяет до 300 мг билирубина и способна вылелить пигмента в 10 раз
больше, чем его образуется, т.е. в норме имеется значительный функциональный резерв для экскреции билирубина. При ненарушенномсвязывании переход билирубина из печени в желчь зависит от скоростисекреции желчи. Он переходит в желчь на билиарном полюсе гепатоцита спомощью цитоплазматических мембран, лизосом и пластинчатогокомплекса. Связанный билирубин в желчи образует макромолекулярный сложнй коллоидный раствор (мицеллу) с холестерином, фосфолипидами и солями желчных кислот. С желчью билирубин попадает в тонкийкишечник. Кишечные бактерии восстанавливают его с образованием бесцветного уробилиногена. Из тонкого кишечника часть уробилиногенавсасывается и попадает в воротную вену и вновь поступает в печень(кишечно-печеночная циркуляция уробилиногена). В печени пигментполностью расщепляется.
Печень поглощает его не полностью, и небольшое количествоуробилиногена попадает в системную циркуляцию и выводится с мочой.Большая часть образующегося в кишечнике уробилиногена окисляется впрямой кишке до коричневого пигмента уробилина, который экскретируетсяс фекалиями.
В норме присутствующий в плазме билирубин по большей части(примерно 95%) не конъюгирован и, поскольку он связан с белками, он не фильтруется почечными клубочками и в моче здоровых людей не обнаруживается. Билирубинурия отражает повышение концентрацииконъюгированного билирубина в плазме, и это всегда - признак патологии.
Частое проявление заболевания печени - желтуха, пожелтение тканейиз-за отложения билирубина. Клинически желтуха может не определяться до тех пор, пока концентрация билирубина в плазме не превысит ве рхний предел нормы более чем в 2,5 раза, т.е. не станет выше 50 мкмоль/л. Гипербилирубинемия может быть результатом повышенного образования билирубина, нарушения его метаболизма, снижения экскреции или сочетания этих факторов.
ОБМЕН ЖЕЛЕЗА, ПОРФИРИНОВ, ГЕМОПРОТЕИНОВ
Обмен железа.
В сутки в организм человека с пищей поступает около 20 г (0,36 мМоль) железа, но всасывается около 10% (2 мг). При железодефицитнойанемиии оно повышается до 3 мг. Основным местом всасывания являетсятощая кишка. Всасывание определяется состоянием запасов железа в организме. Оно увеличивается при уменьшении резервов железа ворганизме, уменьшается когда запасы его достаточны. Но всасывание железа может увеличиваться независимо от его запасов в организме при усиленном эритропоэзе.
Железо лучше всасывается в двухвалентной форме, но с пищейпоступает трехвалентное железо. Под влиянием желудочного сока железоосвобождается из пищи и превращается из трехвалентного в двухвалентное.Аскорбиновая кислота облегчает всасывание железа, а содержащаяся в сухих завтраках фитиковая кислота, фосфаты и оксалаты снижают его всасывание, образуя с железом нерастворимые комплексы.
Общее содержание железа в организме 4 г (70 мМоль). Две трети еговключены в гемоглобин. 35% депонировано в печени, селезенке, костноммозге. Основное депо - печень, содержащая до 500 мг железа.Депонирующим железо белком является ферритин, транспортирующим - трансферин. Около 15% железа содержится в миоглобине. Минимальноеколичество в железосодержащих ферментах: каталазе (антиоксидант) ицитохромах - гемопротеинах, являющихся ферментами, катализирующимимногие окислительные процессы в организме. Только 0,1% железа содержится в плазме, где оно связано с транспортным белком - трансферрином, каждая молекула которого связывает два иона железа. В плазме трансферрин насыщен железом на одну треть. В тканях он находится в форме ферритина. Свободное железо очень токсично исвязывание его с белками делает его нетоксичным, что обеспечиваетбезопасный транспорт и хранение железа в организме. При нормальном
обмене железо, откладывающееся в гепатоцитах в форме ферритина, в реакции Перлеа не выявляется.
Здоровый человек теряет в сутки около 1 мг железа, а женщины вовремя менструации еще 15-20 мг в месяц. До 70% железа выделяется черезпищеварительный тракт, остальное - с мочой и через кожу.
Метаболизм порфиринов
Гем - железосодержащее тетропиррольное красящее вещество. Он я вляется составной частью кислородсвязывающих белков и различныхкоферментов оксидоредуктаз. Почти 85% биосинтеза тема осуществляется в костном мозге, остальное в печени. В синтезе гема участвуютмитохондрии и цитоплазма. Начиная с реакции соединения глицина исукцинил КоА через ряд химических превращений, начинающихся вмитохондриях, продолжающихся в цитоплазме с участием ее ферментов, азатем вновь в митохондриях до образования протопорфириногена IX . Послечего посредством специального фермента феррохелатазы в молекулувключается атом двухвалентного железа. Образованный гем или феррум-протопорфирин IX включается в гемоглобин или миоглобин, где он связаннековалентно, или в цитохром, с которым связывается ковалентно.
Гемопротеины.
Гемопротеины представлены гемоглобином, миоглобином и цито хромами.
Гемоглобин - пигмент крови, переносящий кислород, содержится в эритроцитах . Он состоит из белка глобина и четырех молекул гема. Гемоглобин взрослого (НвА) содержит две пары полипептидных цепей - альфа и бета, каждая из которых связана с одной молекулой гема. Гем в процессе транспорта обратимо связывается с кислородом. Миоглобин связывает кислород в скелетной мускулатуре, Цитохромы - ферменты, катализирующие многие окислительные процессы в организме.
Гемоглобин - переносчик кислорода в организме, находится в эритроците. Главная функция эритроцитов - транспорт кислорода от легких в ткани и углекислого газа от тканей обратно в легкие. Высшиеорганизмы нуждаются для этого в специальной транспортной системе, таккак молекулярный кислород плохо растворим в воде: в 1 л плазмы крови растворимо только около 3,2 мл кислорода. Содержащийся в эритроцитах белок гемоглобин способен связать в 70 раз больше - 220 мл кислорода в литре. Содержание Нв в крови составляет 140-180 г/л у мужчини 120-160 г/л у женщин, т.е. вдвое выше по сравнению с белками плазмы (60- 80 г/л). Поэтому Нв вносит наибольший вклад в образование рН-буфернойемкости крови.
При связывании кислорода с атомом железа в геме (оксигенация Нв) и отщеплении кислорода (дезоксигенация) степень окисления атома железа неменяется. Окисление двухвалентного железа до трехвалентного в геме носитслучайный характер. Окисленная форма Нв, метгемоглобин, не способнапереносить кислород. Доля метгемоглобина поддерживается ферментами(редуктаза) на низком уровне и составляет 1-2%.
В первые три месяца внутриутробной жизни образуетсяэмбриональные Нв. Затем до рождения доминирует фетальный Нв (НвF),который постепенно заменяется на первом месяце жизни на НвА.Эмбриональный и фетальный Нв обладают более высоким сродством ккислороду по сравнению с НвА, так как они должны переносить кислород изсистемы материнского кровообращения.
ОБМЕН МЕДИ За сутки с пищей поступает 2-3 г меди. Она всасывается в
кишечнике и поступает в печень. 80-90% меди связывается c образующимся в печени церулоплазмином. Частично входит в состав некоторых других ферментов: супероксиддисмутазы,
цитохромоксидазы. Незначительная часть может находиться в связи с
белком (купропротеиды) в печени, в плазме крови в виде лабильного к омплекса с альбумином и выводится с мочой.
Церулоплазмин является основным переносчиком меди в кровь, откуда он избирательно захватывается нуждающимися в нем органами, В ыделяется медь в основном с желчью.
Помимо высокой оксидазной и антиоксидантной активностицерулоплазмин выступает катализатором при образовании гема, с пособствуя переходу неактивного, несвязывающего кислород т рехвалентного железа в активное двухвалентное железо. То есть п ринимает большое участие в процессах кроветворения - в образовании г емоглобина.
УЧАСТИЕ ПЕЧЕНИ В ЭНЕРГООБМЕНЕ Печень стоит на пути движения веществ из пищеварительного т ракта в общий кровоток, что позволяет этому органу регулировать в крови концентрацию метаболитов, прежде всего глюкозы, липидов, а минокислот. Печень поглощает большое количество глюкозы, превращая ее в гликоген. Это обеспечивает запасание энергетического материала, способного отдать организму 400 кКал. В присутствии кислорода большинство клеток организма получают энергию за счет полного окисления питательных веществ (углеводов, аминокислот, липидов). При этом часть энергии сохраняется. Наиболее важной формой сохранения химической энергии в клетке является нуклеотидныйкофермент - аденозинтрифосфат (АТФ). Он образуется за счетокислительного фосфорилирования (АДФ + фосфат), с расходованиемэнергии (эндоэргическая реакция), тогда как на расщепление АТФ на АДФи фосфат высвобождается энергия (высоко экзоэргическая реакция).
Рис.8 Запасание и использование энергии в животном организме энергия, высвобождающаяся при окислении мономеров (аминокислот,моносахаров, жирных кислот и глицерола), используется на синтез АТФ изАДФ и Н 3 Р0 4, а запасенная в АТФ энергия затрачивается на выполнение всехвидов работ, свойственных животному организму (механическойхимической, осмотической и электрической) (цит. По Бышовскому А.Ш.Терсеневу О.А., 1994).
Рис. 9 Реакция высвобождения энергии
Высвобождение энергии происходит при взаимодействии АТФ с ионом+НОН (рис. 9)
Менее активно образуется АТФ при анаэробном гликолизе. Прианаэробном разрушении глюкозы образуется лактат и незначительная часть энергии идет на синтез АТФ но это дает возможность клетке длясуществования в условиях недостатка или отсутствия кислорода. При
аэробном гликолизе окисление одной молекулы глюкозы сопровождаетсясинтезом 32 молекул АТФ.
Значительным источником энергии являются жирные кислоты. В виде ацил-карнитина они попадают в митохондриальный матрикс. где под вергаются бета-окислению с образованием ацил-КоА. В результате по следующих реакций деградации жирной кислоты синтезируется 106 моле кул АТФ. что соответствует свободной энергии 3300 кДж/моль. что значительно выше в сравнении с распадом глюкозы.
Поэтому жиры представляют собой очень выгодную форму сохраненияэнергии.
При недостаточном энергообеспечении (сахарный диабет,интенсивные энергозатраты, не восполняемые за счет поступления глюкозыизвне, голодание) в печени ускоряются процессы распада жирных к ислот, сопровождающиеся интенсификацией кетогенеза. Источник ж ирных кислот - липолиз в жировых депо. Кетоновые тела, в основном, ацетоацетат , служат источником энергии для других тканей, прежде всего для мышц, мозга. При достаточном энергообеспечении организма
жирные кислоты используются для синтеза в печени триацилглицеридов,
фосфолипидов, которые активнее включаются в транспортные формы
Свои энергетические потребности печень обеспечивает главным о бразом за счет кетокислот, образующихся при дезаминировании и пе реаминировании аминокислот. Использовать в качестве энергетического м атериала ацетоацетат печень не может, т.к. отсутствует трансфераза, обеспечивающая образование его активной формы - ацетоацктил-КоА.
По мнению Л. Страйр печень, не используя в качестве источника энергии ацетоацетат является «альтруистическим органом».
Пигментный обмен
Под пигментным обменом подразумевают обычно все процессы образования, превращения и распада пигмента крови (гемоглобина), точнее его пигментной небелковой части, и главного деривата этого пигмента- желчного пигмента (билирубина). В настоящее время однако известны и другие пигменты, которые по хим. составу по – видимому, близки НЬ - это-НЬ мышц, цитохромы, дыхательный фермент Варбурга (Warburg) и другие еще весьма мало изученные пигменты. Отделить процессы образования, превращения и распада этих пигментов от процессов обмена НЬ пока невозможно. В более широком смысле под П..о. можно подразумевать процессы образования, превращения и распада всех пигментов организма, т. е. как вышеперечисленных пигментов, группы НЬ, так и всех других пигментов- меланина, липохромов и т. д.
ФИЗИОЛОГИЯ ОБМЕНА БИЛИРУБИНА
Процесс превращения свободного (непрямого) билирубина, образующегося при разрушении эритроцитов и распаде гемоглобина в органах ретикулоэндотелиальной системы (РЭС), в билирубин-диглюкуронид (связанный, или прямой билирубин) в печеночной клетке (рис. 1) осуществляется в три этапа (на рисунке обозначены римскими цифрами):
Рис. 1. Процессы обезвреживания свободного (непрямого) билирубина и мезобилиногена (уробилиногена) в печеночной клетке.
Бн - свободный (непрямой) билирубин; Б-Г - билирубин-глюкуронид (связанный, или прямой билирубин); Мбг - мезобилиноген (уробилиноген).
Римскими цифрами обозначены этапы обезвреживания
1. I этап - захват билирубина (Б) печеночной клеткой после отщепления альбумина;
2. II этап - образование водорастворимого комплекса билирубин-диглюкуронида (Б-Г);
3. III этап - выделение образовавшегося связанного (прямого) билирубина (Б-Г) из печеночной клетки в желчные канальцы (проточки).
Дальнейший метаболизм билирубина связан с поступлением его в желчные пути и кишечник. В нижних отделах желчевыводящих путей и кишечнике под воздействием микробной флоры происходит постепенное восстановление связанного билирубина до уробилиногена. Часть уробилиногена (мезобилиноген) всасывается в кишечнике и по системе воротной вены вновь попадает в печень, где в норме происходит практически полное его разрушение (см. рис. 1). Другая часть уробилиногена (стеркобилиноген) всасывается в кровь в геморроидальных венах, попадая в общий кровоток и выделяясь почками с мочой в незначительных количествах в виде уробилина, который часто не выявляется клиническими лабораторными методами. Наконец, третья часть уробилиногена превращается в стеркобилин и выделяется с калом, обусловливая его характерную темно-коричневую окраску.
Методы определения билирубина и его метаболитов
Определение билирубина в сыворотке крови
В клинической практике используются различные методы определения билирубина и его фракций в сыворотке крови.
Наиболее распространенным из них является биохимический метод Ендрассика-Грофа . Он основан на взаимодействии билирубина с диазотированной сульфаниловой кислотой с образованием азопигментов. При этом связанный билирубин (билирубин-глюкуронид) дает быструю («прямую») реакцию с диазореактивом, тогда как реакция свободного (не связанного с глюкуронидом) билирубина протекает значтельно медленнее. Для ее ускорения применяют различные вещества–акселераторы, например кофеин (метод Ендрассика-Клеггорна-Грофа), которые освобождают билирубин из белковых комплексов («непрямая» реакция). В результате взаимодействия с диазотированной сульфаниловой кислотой билирубин образует окрашенные соединения. Измерения проводят на фотометре.
ХОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ
В 3 пробирки (2 опытные пробы и холостая) вводят реактивы, как указано в таблице. Диазореакция
Для определения связанного билирубина измерение проводят спустя 5-10 мин после добавления диазосмеси, так как при длительном стоянии в реакцию вступает несвязанный билирубин. Для определения общего билирубина пробу для развития окраски оставляют стоять 20 мин, после чего измеряют на фотометре. При дальнейшем стоянии окраска не изменяется. Измерение проводят при длине волны 500-560 нм (зеленый светофильтр) в кювете с толщиной слоя в 0,5 см против воды. Из показателей, полученных при измерении общего и связанного билирубина, вычитают показатель холостой пробы. Расчет производят по калибровочному графику. Находят содержание общего и связанного билирубина.Метод Ендрассика, Клеггорна и Грофа прост, удобен в практике, не связан с применением дефицитных реактивов и является наиболее приемлемым для практических лабораторий.Определение рекомендуется приводить сразу же после забора проб, чтобы избежать окисления билирубина на свету. Гемолиз сыворотки снижает количество билирубина пропорционально присутствию гемоглобина. Следовательно, сыворотка крови не должна быть гемолизирована.
Ряд веществ - гидрокортизон, андрогены, эритромицин, глюкокортикоиды, фенобарбитал, аскорбиновая кислота - вызывают интерференцию.
Постоение калибровочного графика при методе ендрассика.
Способ I - Шелонга-Вендес использованием стабилизирующего свойства белка сыворотки крови. Основной раствор билирубина: в колбе вместимостью 50 мл растворяют 40 мг билирубина в 30-35 мл 0,1 моль/л раствора карбоната натрия Na 2 CO 3 . Хорошо взбалтывают, не допуская образования пузырьков. Доводят до 50 мл 0,1 моль/л раствором Nа 2 СО 3 и несколько раз перемешивают. Раствор стоек только в течение 10 мин от начала приготовления. В дальнейшем происходит окисление билирубина. Рабочий раствор билирубина: к 13,9 мл свежей негемолизированной сыворотки здорового человека добавляют 2 мл свежеприготовленного основного раствора билирубина и 0,1 мл 4 моль/л раствора уксусной кислоты. Хорошо перемешивают. При этом выделяются пузырьки углекислого газа. Рабочий раствор стоек в течение нескольких дней. Этот раствор содержит точно на 100 мг/л, или 171 мкмоль/л, билирубина больше, чем сыворотка, взятая для приготовления раствора. Чтобы исключить при расчетах количество билирубина, содержащегося в этой сыворотке, при измерении на фотометре из величин экстинкции калибровочных проб вычитают величины экстинкции соответствующих разведений компенсационной жидкости. Для приготовления компенсационной жидкости смешивают 13,9 мл той же сыворотки, которая использовалась для приготовления калибровочного раствора билирубина, 2 мл 0,1 моль/л раствора карбоната натрия и 0,1 мл 4 моль/л раствора уксусной кислоты. Для построения калибровочного графика готовят ряд разведений с различным содержанием билирубина. К полученным разведениям прибавляют по 1,75 мл кофеинового реактива и по 0,25 мл диазосмеси. При появлении помутнения можно добавить по 3 капли 30%-ного раствора едкого натра. Измерение проводят при тех же условиях, что и в опытных пробах, через 20 мин. Из компенсационной жидкости готовят разведения, аналогичные калибровочным (как указано ниже), и далее обрабатывают их так же, как калибровочные пробы.
Таблица. Определение связанного билирубина
· Способ второй – выстраивать калибровочный график по готовому набору реактивов.(Например, набор Билирубин –эталон фирмы Лахема, включающий в себя билирубин лиофилизированный (точная концентрация билирубина приведена на этикетке флакона); и альбумин лиофилизированный.)
Определение билирубина в сыворотке крови прямым фотометрическим методом
Определение общего билирубина прямым фотометрическим методом чрезвычайно просто, удобно, не требует венепункции (исследуется капиллярная кровь), может повторяться неоднократно в течение суток. Недостатком метода является невозможность определить фракции билирубина, меньшая точность при выраженном гемолизе.
Несмотря на то, что при этом определяется только общий билирубин, этот подход представляет значительный интерес в неонатологии, так как у новорожденных детей преобладает одна производная билирубина, практически равная концентрации общего билирубина. Билирубин представляет собой пигмент с ярко выраженной желтой окраской. Его спектральная кривая поглощения имеет максимум на длине волны 460 нм (синяя область спектра). Измеряя поглощение на этой длине волны можно было бы определить концентрацию общего билирубина в крови. Однако ряд факторов усложняют такое измерение. Билирубин является сильным поглотителем и поэтому оптимальная для построения фотометра плотность 0,3-0,5 Б оптической плотности достигается в кювете с длиной оптического пути примерно 250 микрометров (0,25 мм).
Изготовить такую кювету непросто. Кроме того, фотометрирование непосредственно крови усложняется присутствием форменных элементов крови, рассеянием света на них, а также интерференцией билирубина с гемоглобином, который частично поглощает свет в синей области спектра. Поэтому для фотометрирования необходимо, во-первых, получить образцы плазмы крови, а, во-вторых, нужно исключить влияние гемоглобина, присутствующего в небольшом количестве в плазме. Плазму для фотометрирования получают на лабораторных центрифугах в гепаринизированных гематокритных капиллярах.
Любого органа.
Как отмечалось (см. главу 13), начальным этапом распада является разрыв одного метинового мостика с образованием вердоглобина. В дальнейшем от вердоглобина отщепляются и . В результате образуется биливердин, который представляет собой цепочку из четырех пиррольных колец, связанных метановыми мостиками. Затем биливердин, восстанавливаясь, превращается в – , выделяемый с и поэтому называемый . Образовавшийся называется непрямым (неконъю-гированным) . Он нерастворим в , дает непрямую с диазореактивом, т.е. протекает только после предварительной обработки .
Рис. 16.4. Нормальный обмен уробилиногеновых тел (схема).
Образовавшийся в прямой вместе с очень небольшой частью непрямого выводится с в тонкую кишку. Здесь от прямого отщепляется и происходит его с последовательным образованием мезобилирубина и мезобилиногена (уробилиногена). Принято считать, что около 10% восстанавливается до мезобилиногена на пути в тонкую кишку, т.е. во внепеченочных желчных путях и в желчном пузыре. Из тонкой кишки часть образовавшегося мезобилиногена (уробилиногена) резорбируется через кишечную стенку, попадает в воротную вену и током переносится в , где расщепляется полностью до ди- и трипирролов. Таким образом, в норме в общий круг кровообращения и мезобилиноген не попадает.
Основное количество мезобилиногена из тонкой кишки поступает в толстую и здесь восстанавливается до стеркобилиногена при участии анаэробной микрофлоры. Образовавшийся стеркобилиноген в нижних отделах толстой кишки (в основном в прямой кишке) окисляется до стерко-билина и выделяется с калом. Лишь небольшая часть стеркобилиногена всасывается в систему нижней полой вены (попадает сначала в геморроидальные вены) и в дальнейшем выводится с . Следовательно, в норме человека содержит следы стеркобилиногена (за сутки его выделяется с до 4 мг). К сожалению, до последнего времени в клинической практике стеркобилиноген, содержащийся в нормальной , продолжают называть уробилиногеном. На рис. 16.4 схематично показаны пути образования уробилиногеновых тел в человека.
В клинической практике укоренился термин «уробилиноген ». Под этим термином следует понимать те производные (билиру-биноиды), которые обнаруживаются в . Положительная на уробилиноген может быть обусловлена повышенным содержанием того или иного билирубиноида в и является, как правило, отражением патологии.
Определение в клинике содержания в (общего, непрямого и прямого), а также уробилиногена имеет важное значение при дифференциальной диагностике желтух различной этиологии (рис. 16.5). При гемолитической желтухе («надпеченочной») вследствие повышенного и разрушения происходит интенсивное образование непрямого в ретикулоэндотелиальной системе (см. рис. 16.5, б). оказывается неспособной утилизировать такое большое количество непрямого , что приводит к его накоплению в и . В при этом синтезируется повышенное количество прямого , который с попадает в кишечник. В тонкой кишке в повышенных количествах образуется мезобилиноген и в последующем – стеркобилиноген. Всосавшаяся часть мезобилиногена утилизируется , а резорбирующийся в толстой кишке стеркобилиноген выводится с . Таким образом, для гемолитической желтухи в типичных случаях характерны следующие клинико-лабораторные показатели: повышение уровня общего и непрямого в , в – отсутствие (непрямой не фильтруется почками) и положительная на уробилиноген (за счет повышенного попадания в и стеркобилиногена, а в тяжелых случаях – и за счет мезобилиногена, не утилизирующегося ); лимонно-желтый оттенок кожных покровов (сочетание желтухи и анемии); увеличение размеров селезенки; ярко окрашенный кал.
Рис. 16.5. Патогенез билирубинемий при различных патологических состояниях (схема). а - норма; б - ; в - застой в желчных капиллярах ; г - поражение паренхиматозных ; 1 - кровеносный капилляр; 2 - ; 3 - желчный капилляр.
При механической (обтурационной, или «подпеченочной») желтухе (см. рис. 16.5, в) нарушен отток (закупорка общего желчного протока камнем, головки поджелудочной железы). Это приводит к деструктивным изменениям в и попаданию элементов ( , ) в . При полной обтурации общего желчного протока не попадает в кишечник, поэтому образования в кишечнике билирубиноидов не происходит, кал обесцвечен и на уробилиноген отрицательная. Таким образом, при механической желтухе в повышено количество общего (за счет прямого), увеличено содержание и , а в – высокий уровень (прямого). Клиническими особенностями обтурационной желтухи являются яркая желтушная окраска , бесцветный кал, зуд (раздражение нервных окончаний , отлагающимися в ). Следует заметить, что при длительно сохраняющейся механической желтухе могут существенно нарушаться функции , в том числе одна из главных – детоксикационная. В этом случае может произойти частичный «отказ» от непрямого , что может привести к его накоплению в
Примерно 80% неконъюгированного (непрямого) билирубина происходит из обветшалого гемоглобина, причем из 1 г гемоглобина образуется около 35 мг билирубина. Разрушение состарившихся эритроцитов осуществляется в селезенке, костном мозге и печени. Главная роль в разрушении эритроцитов принадлежит макрофагам; 20% неконъюгированного билирубина синтезируется из тема иного происхождения (эритробласты, ретикулоциты, миоглобин, цитохром и др.). Его относят к так называемому шунтовому билирубину.
Всего за сутки синтезируется около 300 мг билирубина. Неконъ-югированный (свободный или непрямой) билирубин практически нерастворим в воде, но растворим в жирах. У взрослого здорового человека пигмент связан целиком с альбумином (транспортным белком-лигандином). В таком виде он не может преодолевать почечный и гематоэнцефалический барьер. Один моль альбумина связывает два моля билирубина. При значительной гипербилирубине-мии (более 171,0-256,5 мкмоль/л, или 10-15 мг/дл) мощностей альбумина не хватает, и часть неконъюгированного билирубина оказывается несвязанной. То же происходит при гипоальбуминемии, при блокаде альбумина жирными кислотами и лекарствами (сали-цилаты, сульфаниламиды и др.). При наличии не связанного с альбумином неконъюгированного билирубина возрастает угроза повреждения головного мозга.
В последние годы большая роль в связывании и транспортировке неконъюгированного билирубина отводится также глутатионтранс-феразе.
Неконъюгированный (свободный, непрямой) билирубин, поступающий с кровью в синусоиды с помощью рецепторов, захватывается гепатоцитами. Следует заметить, что неконъюгированный билирубин под влиянием света претерпевает изменения - образуются фотоизомеры и циклобилирубины, которые могут выделяться с желчью.
Внутриклеточный транспорт неконъюгированного билирубина в основном идет по непрямой дороге, т. е. используется как цитоплазма, так и ГЭРЛ. Перемещение происходит с использованием лигандинов - транспортных белков X и Y, а также глутатиотранс-феразы. Продвигаясь по системе ГЭРЛ, неконъюгированный билирубин попадает в гладкий эндоплазматический ретикулум. Именно здесь с помощью билирубингликозилтрансферазы происходит конъюгация (соединение) глюкуроновой кислоты и билирубина и образуется конъюгированный (прямой, связанный) билирубин.
Конъюгированный билирубин соединен либо с одной, либо с двумя молекулами глюкуроновой кислоты. В первом случае это билирубинмоноглюкуронид (около 15% от общего билирубина), во втором - билирубиндиглюкуронид (около 85% от общего билирубина). Билирубинмоноглюкуронид может частично образовываться и вне печени. Известно, что диглюкуронид имеет только печеночное происхождение. Конъюгированный билирубин водорастворим, но нерастворим в жирах, может проникать через почечный барьер. Этот вид пигмента относительно мало токсичен для головного мозга. Однако его высокие стабильные концентрации повышают чувствительность почек к эндотоксинам. Хуже, чем неконъюгированный билирубин, он связываемся с сывороточным альбумином.
Образовавшийся в гладком эндоплазматическом ретикулуме конъюгированный билирубин активно транспортируется к билиарной мембране гепатоцита и после определенных энергетических затрат (в основном за счет преобразования АТФ) экскретируется в желчный капилляр. Этот процесс является компонентом секреции желчи. Небольшая часть конъюгированного билирубина выводится в плазму. Механизм этого выведения (по сути - рефлюкса) изучен недостаточно.
Система конъюгации билирубина в печени обычно использует примерно 2% мощности гепатоцита, экскреции - 10%.
Билирубинглюкуронид с желчью поступает в кишечник. Кишечные микробы, особенно в толстой кишке, осуществляют отщепление
глюкуроновой кислоты и образование мезобилирубина и мезобили-
Далее происходит восстановление мезобилирубина и мезобилиногена (уробилиногена). Часть мезобилиногена всасывается в кишечнике и по воротной вене поступает в печень, где полностью расщепляется до дипирролов. При повреждении паренхимы печени процесс расщепления мезобилиногена нарушается, и этот пигмент поступает в общий ток крови, а затем через почки - в мочу.
Большая часть мезобилиногена из тонкой кишки продвигается в толстую, где при участии анаэробной микрофлоры восстанавливается до стеркобилиногена. Основная часть последнего в нижних отделах кишки окисляется и превращается в стеркобилин. За сутки с калом выделяется 10-250 мг стеркобилина. Лишь небольшая часть стеркобилиногена через систему геморроидальных вен поступает в нижнюю полую вену и через почки выводится с мочой.
Под уробилинурией подразумевают выделение с мочой уробилино-идов. Уробилиноиды включают уробилиновые (уробилиногены, уробилины) и стеркобилиновые (стеркобилиноген, стеркобилин) тела. Разграничение их не получило в клинической практике широкого распространения. Уробилиногенурия и уробилинурия, с одной стороны, и стеркобилиногенурия и стеркобилинурия - с другой, обусловлены по существу одними и теми же химическими веществами, которые встречаются в двух формах - восстановленной и окисленной.
Гипербилирубинемия может развиваться преимущественно за счет неконъюгированного билирубина, как, например, при болезни Жильбера (семейная негемолитическая гипербилирубинемия, или пигментный гепатоз), гемолитической анемии, некоторых формах хронического гепатита. Другая большая группа гипербилирубинемий связана с преимущественным повышением концентрации конъюги-роваиного билирубина и встречается при острых гепатитах (вирусных, алкогольных, лекарственных), при обострениях циррозов печени и хронических гепатитов, а также при подпеченочных желтухах, обусловленных камнем или опухолью крупных желчных протоков. Определение содержания конъюгированного и неконъюгированного билирубина важно для диагностики заболеваний печени, а также контроля за их течением.
Loading...