Обмен билирубина — важный биохимический процесс, играющий ключевую роль в метаболизме и выведении токсичных веществ. Билирубин, образующийся при распаде гемоглобина, проходит этапы образования, транспортировки и выведения, что критично для здоровья печени и организма в целом. Понимание механизмов обмена билирубина помогает выявлять и предотвращать заболевания, такие как желтуха и болезни печени. В статье будет подробно рассмотрен процесс обмена билирубина и его значение для здоровья человека.

Механизм образования билирубина и его особенности у детей

У новорожденных есть отличия механизма образования и обмена билирубина, они связаны с особенностями клеточного состава крови и незрелостью ферментов, участвующих в превращении и выведении пигмента. Это проявляется в виде физиологической (то есть без заболеваний) желтухи. Основные причины:

• недостаточность ферментной системы печени, которые участвуют в превращении непрямого билирубина в прямой (у недоношенных может продолжаться до 3 месяцев);
• много образуется в костном мозге клеток-предшественников;
• эритроциты быстрее разрушаются, чем у взрослых.

Желтуха без нарушений состава крови и работы печени не ухудшает самочувствия ребенка и проходит самостоятельно.

ЖЕЛТУХИ – ОБМЕН БИЛИРУБИНА ЗА 7 МИНУТ !!!

Метаболизм билирубина при заболеваниях

Нарушения обмена билирубина могут происходить на различных стадиях:

• разрушение эритроцитов – это может быть связано с гемолитическими анемиями, малярией, талассемией и аутоиммунными анемиями;
• нарушения захвата билирубина из крови и его превращения из непрямой формы в прямую – к таким состояниям относятся вирусные и токсические гепатиты, цирроз печени, жировая дистрофия печени и опухолевые процессы;
• препятствия для выведения билирубина в желчные пути или его поступления в кишечник – это могут быть камни, сужения желчных протоков, а также сдавление со стороны опухолей или увеличенной головки поджелудочной железы.

В зависимости от уровня поражения выделяют три вида желтухи:

• надпеченочная (возникает при заболеваниях крови);
• печеночная (связана с разрушением клеток печени);
• подпеченочная (характеризуется затруднением оттока желчи).

Интересные факты

Обмен билирубина — это важный процесс в организме, связанный с метаболизмом гемоглобина и выведением токсичных веществ. Вот несколько интересных фактов об этом процессе:

1. Происхождение билирубина: Билирубин образуется в результате распада гемоглобина, который содержится в эритроцитах. Когда эритроциты стареют и разрушаются, гемоглобин превращается в биливердин, а затем в билирубин. Этот процесс происходит в печени и селезенке.

2. Фазы обмена билирубина: Обмен билирубина включает несколько ключевых этапов:

   • Конъюгация: В печени билирубин связывается с глюкуроновой кислотой, превращаясь в водорастворимую форму (конъюгированный билирубин), что позволяет ему выводиться с желчью.
   • Выведение: Конъюгированный билирубин попадает в желчные протоки и затем в кишечник, где может быть преобразован в стеркобилин, придающий калу коричневый цвет.

3. Значение для здоровья: Уровень билирубина в крови является важным показателем здоровья печени и желчевыводящих путей. Повышение уровня непрямого билирубина может указывать на гемолиз (разрушение эритроцитов), а повышение прямого билирубина — на проблемы с печенью или желчевыводящими путями, такие как холестаз или гепатит.

Обмен билирубина (метаболизм билирубина).

Почему так важно, чтобы был обмен билирубина в норме

Если на каком-либо этапе обмен билирубина отклоняется от нормы, то возникает:

• пожелтение кожи и слизистых оболочек из-за накопления пигмента;
• замедляется образование энергии и белковых молекул (слабость, низкая работоспособность);
• затруднения переваривания пищи (вздутие, нерегулярный стул, самоотравление организма);
• боль в области печени (правое подреберье);
• ухудшение работы печеночных клеток.

Самое опасное состояние связано с накоплением токсичного для организма непрямого билирубина. Он обладает способностью разрушать скопления клеток головного мозга (ядер) у новорожденных. Развивается энцефалопатия с ухудшением сознания и неврологическими отклонениями (судороги, нарушения дыхания, слуха), она в тяжелом случае сопровождается коматозным состоянием и летальным исходом.

Для взрослых пациентов характерно замедление выведения холестерина, что увеличивает риск инфаркта, инсульта.

Причины нарушения обмена билирубина

К основным причинам нарушения обмена билирубина можно отнести:

• увеличение уровня непрямого билирубина, вызванное усиленным гемолизом (например, при гемолитической анемии, серповидно-клеточной анемии, талассемии, аутоиммунных заболеваниях) и врожденными патологиями с недостаточными ферментами (например, синдром Жильбера);
• повышение уровня прямого билирубина, которое делится на печеночные, внутрипеченочные и внепеченочные факторы.

К печеночным заболеваниям (гепатитам) относятся: вирусные, бактериальные, алкогольные, лекарственные и токсические формы. Причинами застоя желчи в печени могут быть:

• хронический гепатит в стадии обострения;
• желтуха у беременных женщин;
• цирроз печени;
• наследственные заболевания, такие как синдром Дабина-Джонсона и синдром Ротора;
• злокачественные опухоли в печеночной ткани.

Внепеченочные факторы, влияющие на обмен билирубина, включают:

• воспаление поджелудочной железы – как острое, так и обострение хронического процесса;
• заболевания желчных протоков – сдавление опухолью, рубцовые сужения, воспалительные процессы, наличие камней;
• паразитарные инфекции, такие как эхинококкоз;
• поражения двенадцатиперстной кишки (воспаление, опухоли);
• изменения в лимфоузлах, например, лимфогранулематоз.

Обмен билирубина за две минуты.

Диагностика состояния

Для уточнения диагноза, который вызвал нарушения обмена билирубина, проводят комплексное обследование:

• анализ крови общий (гемоглобин, эритроциты, их число и форма) и биохимический с печеночными тестами (билирубин и его прямая, непрямая фракции, ферменты АСТ, АЛТ, щелочная фосфатаза), ферритин, трансферрин;
• иммунология – антитела к вирусам и аутоиммунные;
• анализ мочи на билирубин, уробилин;
• анализ кала на скрытую кровь;
• УЗИ печени, селезенки;
• магнитно-резонансная томография;
• биопсия печени;
• заполнение контрастом желчных путей (холангиография).

За сутки у человека распадается около 9 г гемопротеинов, в основном это гемоглобин эритроцитов.

Эритроциты в норме живут 90-120 дней, после чего лизируются в клетках ретикулоэндотелиальной системы – макрофагах селезенки (главным образом), купферовских клетках печени и макрофагах костного мозга. При разрушении эритроцитов в кровеносном русле высвобождаемый гемоглобин образует комплекс с белком-переносчиком гаптоглобином (фракция α₂-глобулинов крови) и также переносится в клетки РЭС селезенки, печени и костного мозга.

Синтез билирубина

В клетках ретикулоэндотелиальной системы гем, входящий в состав гемоглобина, подвергается окислению молекулярным кислородом. В ходе этих реакций происходит последовательное разрушение метинового мостика между первым и вторым пиррольными кольцами гема, их восстановление, а также отщепление железа и белковой части, что приводит к образованию оранжевого пигмента билирубина. Освобожденное железо может либо накапливаться в клетке в виде комплекса с ферритином, либо выделяться за пределы клетки и связываться с трансферрином. Билирубин представляет собой токсичное, жирорастворимое соединение, способное нарушать процессы окислительного фосфорилирования в клетках. Особенно уязвимыми к его воздействию являются клетки нервной ткани.

Выведение билирубина

Из клеток ретикуло-эндотелиальной системы билирубин попадает в кровь. Здесь он находится в комплексе с альбумином плазмы, в гораздо меньшем количестве – в комплексах с металлами, аминокислотами, пептидами и другими малыми молекулами. Образование таких комплексов не позволяет выделяться билирубину с мочой. Билирубин в комплексе с альбумином называется свободный ( неконъюгированный) или непрямой билирубин.

Из сосудистого русла в гепатоциты билирубин попадает с помощью белка-переносчика (транспортный белок органических анионов) или по механизму флип-флоп. Далее при участии цитозольного связывающего белка лигандина (Y-протеин) билирубин транспортируется в ЭПР, где протекает реакция связывания билирубина с УДФ-глюкуроновой кислотой, при этом образуются моно- и диглюкурониды. Кроме глюкуроновой кислоты, в реакцию конъюгации могут вступать сульфаты, фосфаты, глюкозиды.

Билирубин-глюкуронид получил название связанный ( конъюгированный) или прямой билирубин.

После образования билирубин-глюкурониды АТФ-зависимым переносчиком секретируются в желчные протоки и далее в кишечник, где при участии бактериальной β-глюкуронидазы превращаются в свободныйбилирубин. Одновременно, даже в норме (особенно у взрослых), некоторое количество билирубин-глюкуронидов может попадать из желчи в кровь по межклеточным щелям.

Таким образом, в плазме крови обычно присутствуют две формы билирубина: свободный (непрямой), попадающий сюда из клеток РЭС (80% и более всего количества), и связанный (прямой), попадающий из желчных протоков (в норме не более 20%).

Превращение в кишечнике

В кишечнике билирубин восстанавливается под воздействием микрофлоры, превращаясь в мезобилирубин и мезобилиноген (уробилиноген). Часть уробилиногена всасывается и через портальную вену попадает в печень, где он либо распадается на моно-, ди- и трипирролы, либо окисляется обратно в билирубин и выводится из организма. При этом, если печень функционирует нормально, мезобилирубин и уробилиноген не попадают в общий кровоток и мочу, а полностью задерживаются гепатоцитами.

Оставшаяся часть пигментов в кишечнике под действием ферментов бактериальной флоры толстого кишечника восстанавливается до стеркобилиногена. Далее:

• небольшая часть стеркобилиногена может всасываться и метаболизироваться в печени, как и уробилиноген,
• небольшое количество стеркобилиногена через геморроидальные вены попадает в общий кровоток, а затем в почки и мочу. При окислении на воздухе из стеркобилиногена образуется стеркобилин мочи,
• однако основная часть стеркобилиногена достигает нижних отделов толстого кишечника и выделяется. В прямой кишке и на воздухе стеркобилиноген окисляется в стеркобилин, придавая калу характерный цвет,
• аналогично уробилиноген, который появляется в моче при патологиях печени, окисляется в уробилин.

Начальным этапом распада гемоглобина является разрыв одного метинового мостика, в результате чего образуется вердоглобин. Затем от молекулы вердоглобина отщепляются атом железа и белок глобин, в результате чего формируется биливердин. Далее биливердин восстанавливается и превращается в билирубин – пигмент, выделяемый с желчью, поэтому его называют желчным пигментом. Образовавшийся билирубин называется непрямым (неконъюгированным), так как из-за плохой растворимости в воде он легко связывается с белками плазмы крови (альбуминами).

Комплекс альбумина с билирубином попадает в печень, где происходит его превращение в прямой билирубин путем конъюгации с глюкуроновой кислотой. Реакцию катализирует фермент УДФ-глюкуронилтрансфераза. Образующийся билирубиндиглюкуронид называется прямым (конъюгированным) билирубином или связанным. Прямой билирубин является нормальным компонентом желчи и попадает в кровь в незначительных количествах.

Механизм токсического действия билирубина:
— снижение синтеза АТФ,
— уменьшение скорости реакций, связанных с затратой АТФ,
— разобщение процессов тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования.

Распределение желчных пигментов в норме: кровь – общий билирубин – 8,5 – 20,5 мкмоль/л; непрямой билирубин – 1,7 – 17,1 мкмоль/л; прямой билирубин – 2,2 – 5,1 мкмоль/л; моча – стеркобилиноген – 4 мг/сутки; кал – стеркобилиноген.

Гемолитическая желтуха. Механизм развития. Лабораторные маркеры.
Гемолитическая желтуха возникает из-за интенсивного гемолиза эритроцитов при гемолитических анемиях, вызванных сепсисом, лучевой болезнью, переливанием несовместимых групп крови, отравлением сульфаниламидами и другими факторами. Увеличенный гемолиз эритроцитов приводит к интенсивному образованию непрямого билирубина в клетках РЭС. Печень не успевает переработать весь образующийся непрямой билирубин, и он накапливается в крови и тканях. В результате печень начинает вырабатывать больше прямого билирубина. Поступление значительных количеств билирубина в кишечник приводит к увеличению образования и выделения стеркобилиногена с калом и мочой, что придает калу более интенсивный цвет.

Характерные признаки гемолитической желтухи:
· кровь – повышение общего билирубина и непрямого билирубина; уровень прямого билирубина – в норме;
· моча – отсутствие билирубина и положительная реакция на стеркобилиноген (который поступает в почки в больших количествах);
· кал – увеличение содержания стеркобилиногена (темная окраска).

Паренхиматозная желтуха. Механизм развития. Лабораторные маркеры.
Паренхиматозная желтуха возникает из-за повреждения гепатоцитов при острых вирусных инфекциях, хроническом и токсическом гепатитах. Повышение концентрации билирубина связано с нарушением функций и некрозом части печеночных клеток.

Биохимические нарушения:
1. В результате некроза гепатоцитов прямой билирубин частично попадает в кровь, его уровень увеличивается. Прямой билирубин хорошо растворим в воде и выводится с мочой.
2. Экскреция желчи нарушена, в кишечник поступает меньше билирубина, чем обычно, поэтому количество образующегося в толстом кишечнике стеркобилиногена также снижается. Кал становится гипохоличным.
3. При прогрессирующем гепатите нарушаются процессы конъюгации билирубина в печени, в результате чего в крови накапливается непрямой билирубин.
4. Процесс разрушения уробилиногена, поступающего в печень из кишечника по воротной вене, также нарушается. Он попадает в общий кровоток и выводится с мочой (в норме уробилиноген в моче отсутствует).

Характерные признаки паренхиматозной желтухи:
· кровь – повышение общего билирубина, прямого и непрямого билирубина;
· моча – положительная реакция на билирубин и уробилиноген, интенсивная окраска;
· кал – снижение содержания стеркобилиногена, гипохоличный кал.

Механизм распада гемоглобина
Гемоглобин – это пигмент крови, сложный белок, хромопротеин, состоящий из белковой части глобина и простетической группы, представленной гемом. Гем состоит из четырех пиррольных колец, связанных между собой метиновыми мостиками (-СН=). В центре порфиринового кольца находится ион Fe2+.

Срок жизни эритроцита составляет 100 – 120 суток, после чего они разрушаются в клетках ретикуло-эндотелиальной системы, где начинается распад молекулы гемоглобина. Fe2+ в составе гемоглобина окисляется до Fe3+, и гемоглобин превращается в метгемоглобин. Затем начинается разрушение тетрапиррольного кольца гема, в результате чего образуется вердоглобин, из которого удаляется Fe и формируется зеленый пигмент – биливердин. Затем биливердин восстанавливается до желтого пигмента – билирубина.

Билирубин является обычным пигментом плазмы крови. Образовавшийся билирубин нерастворим в воде и связывается с альбумином. Такой комплекс называется неконъюгированным билирубином. Он токсичен и транспортируется в печень, где соединяется с одной, а затем с другой молекулой глюкуроновой кислоты. Образуется моно- и диглюкуронид билирубина, который называется конъюгированным билирубином. Он хорошо растворим в воде и, связываясь с глюкуроновой кислотой, значительно теряет свою токсичность.

Конъюгированный билирубин проходит через мембраны гепатоцитов в желчные сосуды и выделяется вместе с желчью в просвет кишечника. Здесь, под действием ферментов кишечных микроорганизмов, происходит отщепление глюкуроновой кислоты, и билирубин превращается в мезобилиноген. Часть мезобилиногена всасывается в кишечнике и через систему воротной вены попадает в печень, где превращается в дипирролы. Мезобилиноген не попадает в общий кровоток. Часть его снова направляется в просвет кишечника с желчью (энтерогепатальный круговорот).

Основная часть мезобилиногена перемещается из тонкого кишечника в толстый, где под воздействием микрофлоры превращается в стеркобилиноген, который выделяется с калом. На воздухе стеркобилиноген превращается в стеркобилин, один из пигментов кала. Небольшая часть стеркобилиногена проникает через слизистую толстого кишечника в систему нижней полой вены, попадает в почки и выводится с мочой (этот стеркобилиноген называется уробилиногеном, который также темнеет на воздухе и превращается в уробилин).

В лабораторной практике неконъюгированный билирубин называется непрямым, так как он связан с альбумином и не реагирует с диазореактивом. Конъюгированный билирубин называют прямым, так как он реагирует с диазореактивом.

Роль билирубина в организме и его физиологическое значение

Билирубин является желтым пигментом, который образуется в результате распада гемоглобина, содержащегося в эритроцитах. Этот процесс происходит в печени, селезенке и костном мозге. Билирубин играет важную роль в организме, так как он не только участвует в обмене веществ, но и служит индикатором состояния здоровья, особенно функции печени и желчевыводящих путей.

Существует два основных типа билирубина: непрямой (или свободный) и прямой (или связанный). Непрямой билирубин образуется в результате распада гемоглобина и является нерастворимым в воде. Он транспортируется в печень, где конъюгируется с глюкуроновой кислотой, превращаясь в прямой билирубин, который уже растворим в воде и может выводиться из организма с желчью.

Физиологическое значение билирубина заключается в его антиоксидантных свойствах. Он способен нейтрализовать свободные радикалы, что помогает защищать клетки от окислительного стресса. Однако, при повышении уровня билирубина в крови, что может происходить при различных заболеваниях, таких как гепатит, цирроз или гемолиз, он может стать токсичным и привести к желтухе, которая проявляется желтушностью кожи и слизистых оболочек.

Обмен билирубина в организме происходит по следующей схеме: после образования непрямого билирубина, он связывается с альбумином в крови и транспортируется в печень. В печени происходит конъюгация билирубина с глюкуроновой кислотой, что превращает его в прямой билирубин. Затем прямой билирубин выделяется в желчь и попадает в кишечник, где он может быть преобразован в стеркобилин и уробилин, придавая калу и моче характерный цвет.

Таким образом, обмен билирубина является важным процессом, который не только обеспечивает выведение токсичных продуктов распада, но и играет ключевую роль в поддержании гомеостаза в организме. Нарушения в этом обмене могут указывать на наличие серьезных заболеваний, что делает мониторинг уровня билирубина важным аспектом диагностики и лечения различных патологий.

Вопрос-ответ

Как происходит обмен билирубина?

Под действием фермента глюкуронилтрансферазы в печени билирубин соединяется с глюкуроновой кислотой (образует глюкуронид билирубина), благодаря чему становится водорастворимым. После этого билирубин экскретируется в составе жёлчи и поступает в тонкую кишку.

Почему происходит распад билирубина?

Причин нарушений билирубинового обмена много. Среди них желчнокаменная болезнь, заболевания печени, включая цирроз, опухоль и хронические гепатиты. Вызвать гипербилирубинемию также могут паразиты, снижающие способность организма выводить билирубин, воздействие токсичных веществ, анемия и иное.

Как происходит метаболизм билирубина?

В печени билирубин подвергается конъюгации с глюкуроновой кислотой, что позволяет ему стать растворимым в воде и выделиться с желчью. В кишечнике билирубин превращается в уробилиноген, который может быть реабсорбирован в кровоток или выведен с калом вместе с другими непереваренными остатками пищи.

Советы

СОВЕТ №1

Изучите основные функции билирубина в организме. Понимание его роли в процессе обмена веществ поможет вам лучше осознать, как нарушения в этом процессе могут влиять на здоровье.

СОВЕТ №2

Обратите внимание на симптомы, связанные с повышенным уровнем билирубина, такие как желтуха, потемнение мочи и обесцвечивание стула. Это может быть сигналом о необходимости обратиться к врачу для диагностики.

СОВЕТ №3

Регулярно проходите медицинские обследования, особенно если у вас есть предрасположенность к заболеваниям печени или желчевыводящих путей. Это поможет своевременно выявить возможные проблемы с обменом билирубина.

СОВЕТ №4

Следите за своим питанием и образом жизни. Здоровая диета и отказ от вредных привычек могут способствовать нормализации обмена билирубина и улучшению общего состояния печени.