Pagpapalit ng bilirubin

Ang Bilirubin ay ang huling produkto ng pagkasira ng heme. Ang bulk (80-85%) ng bilirubin ay nabuo mula sa hemoglobin at isang maliit na bahagi lamang ang nabuo mula sa iba pang mga protina na naglalaman ng heme, tulad ng cytochrome P450. Ang Bilirubin ay nabuo sa mga selula ng reticuloendothelial system. Halos 300 mg ng bilirubin ay nabuo araw-araw.

Ang conversion ng heme sa bilirubin ay nagsasangkot ng microsomal enzyme heme oxygenase, na nangangailangan ng oxygen at NADPH para sa paggana nito. Ang singsing ng porphyrin ay piling pinuputol sa pangkat ng methane sa posisyon a. Ang carbon atom sa tulay na a-methane ay na-oxidized sa carbon monoxide, at sa halip na tulay, dalawang double bond ang nabuo na may mga molekula ng oxygen na nagmumula sa labas. Ang nagreresultang linear na tetrapyrrole ay istrukturang IX-alpha-biliverdin. Pagkatapos ay binago ito ng biliverdin reductase, isang cytosolic enzyme, sa IX-alpha-bilirubin. Ang linear na tetrapyrrole ng istrukturang ito ay dapat na nalulusaw sa tubig, habang ang bilirubin ay isang sangkap na nalulusaw sa taba. Ang solubility ng lipid ay tinutukoy ng istraktura ng IX-alpha-bilirubin - ang pagkakaroon ng 6 na matatag na intramolecular hydrogen bond. Ang mga bono na ito ay maaaring masira sa pamamagitan ng alkohol sa isang diazo reaction (van den Bergh), kung saan ang unconjugated (indirect) bilirubin ay na-convert sa conjugated (direkta). Sa vivo, ang matatag na mga bono ng hydrogen ay nasira sa pamamagitan ng esterification na may glucuronic acid.

Humigit-kumulang 20% ng nagpapalipat-lipat na bilirubin ay nagmula sa mga mapagkukunan maliban sa heme ng mga mature na pulang selula ng dugo. Ang isang maliit na halaga ay nagmumula sa mga immature na selula ng pali at bone marrow. Ang halagang ito ay tumataas sa hemolysis. Ang natitira ay nabuo sa atay mula sa mga protina na naglalaman ng heme tulad ng myoglobin, cytochromes, at iba pang hindi natukoy na mga mapagkukunan. Ang fraction na ito ay nadagdagan sa pernicious anemia, erythropoietic uroporphyrin, at Crigler-Najjar syndrome.

Transport at conjugation ng bilirubin sa atay

Ang unconjugated bilirubin sa plasma ay mahigpit na nakagapos sa albumin. Isang napakaliit na proporsyon lamang ng bilirubin ang maaaring i-dialyz, ngunit maaari itong tumaas sa ilalim ng impluwensya ng mga sangkap na nakikipagkumpitensya sa bilirubin para sa pagbubuklod sa albumin (hal. mga fatty acid o mga organikong anion). Ito ay mahalaga sa mga bagong panganak, kung saan ang ilang mga gamot (hal. sulfonamides at salicylates) ay maaaring mapadali ang diffusion ng bilirubin sa utak at sa gayon ay makatutulong sa pagbuo ng kernicterus.

Ang atay ay naglalabas ng maraming mga organikong anion, kabilang ang mga fatty acid, mga acid ng apdo, at iba pang mga non-bile acid na bahagi ng apdo tulad ng bilirubin (sa kabila ng mahigpit na pagbubuklod nito sa albumin). Ipinakita ng mga pag-aaral na ang bilirubin ay nahihiwalay sa albumin sa sinusoids at kumakalat sa may tubig na layer sa ibabaw ng hepatocyte. Ang mga naunang mungkahi na ang mga albumin receptor ay naroroon ay hindi nakumpirma. Ang Bilirubin ay dinadala sa plasma membrane papunta sa hepatocyte sa pamamagitan ng mga transport protein tulad ng organic anion transport protein at/o sa pamamagitan ng isang flip-flop na mekanismo. Ang Bilirubin uptake ay lubos na mabisa dahil sa mabilis nitong metabolismo sa atay sa pamamagitan ng glucuronidation at pagtatago sa apdo, at dahil sa pagkakaroon ng cytosolic binding proteins tulad ng ligandins (glutathione-8-transferase).

Ang unconjugated bilirubin ay isang non-polar (fat-soluble) substance. Sa reaksyon ng conjugation, ito ay na-convert sa isang polar (nalulusaw sa tubig na sangkap) at samakatuwid ay maaaring mailabas sa apdo. Ang reaksyong ito ay nangyayari sa tulong ng microsomal enzyme uridine diphosphate glucuronyl transferase (UDPGT), na nagpapalit ng unconjugated bilirubin sa conjugated mono- at diglucuronide bilirubin. Ang UPGT ay isa sa ilang mga isoform ng enzyme na nagbibigay ng conjugation ng endogenous metabolites, hormones at neurotransmitters.

Ang UDPHT gene ng bilirubin ay matatagpuan sa ikalawang pares ng mga chromosome. Ang istraktura ng gene ay kumplikado. Sa lahat ng UDPHT isoform, ang mga exon 2-5 sa 3' dulo ng gene DNA ay pare-parehong mga bahagi. Para sa pagpapahayag ng gene, ang paglahok ng isa sa mga unang ilang exon ay kinakailangan. Kaya, para sa pagbuo ng bilirubin-UDFHT isoenzymes 1 * 1 at 1 * 2, ang paglahok ng mga exon 1A at ID, ayon sa pagkakabanggit, ay kinakailangan. Ang Isoenzyme 1*1 ay nakikilahok sa conjugation ng halos lahat ng bilirubin, at ang isoenzyme 1*2 ay nakikilahok halos o hindi man. Ang iba pang mga exon (IF at 1G) ay nag-encode ng phenol-UDFHT isoform. Kaya, ang pagpili ng isa sa mga pagkakasunud-sunod ng exon 1 ay tumutukoy sa pagtitiyak ng substrate at mga katangian ng mga enzyme.

Ang karagdagang pagpapahayag ng UDFGT 1*1 ay nakasalalay din sa isang rehiyon ng promoter sa dulong 5' na nauugnay sa bawat isa sa mga unang exon. Ang rehiyon ng promoter ay naglalaman ng sequence na TATAA.

Ang mga detalye ng istraktura ng gene ay mahalaga para sa pag-unawa sa pathogenesis ng unconjugated hyperbilirubinemia (Gilbert at Crigler-Najjar syndromes), kapag ang atay ay naglalaman ng nabawasan o wala na mga enzyme na responsable para sa conjugation.

Ang aktibidad ng UDFGT sa hepatocellular jaundice ay pinananatili sa isang sapat na antas, at kahit na pagtaas sa cholestasis. Sa mga bagong silang, mababa ang aktibidad ng UDFGT.

Sa mga tao, ang bilirubin ay pangunahing naroroon sa apdo bilang diglucuronide. Ang conversion ng bilirubin sa monoglucuronide at diglucuronide ay nangyayari sa parehong microsomal glucuronyl transferase system. Kapag mayroong labis na bilirubin, tulad ng sa panahon ng hemolysis, ang monoglucuronide ay nakararami na nabubuo, at kapag bumababa ang supply ng bilirubin o na-induce ang enzyme, tumataas ang nilalaman ng diglucuronide.

Ang conjugation sa glucuronic acid ay pinakamahalaga, ngunit ang isang maliit na halaga ng bilirubin ay pinagsama sa sulfates, xylose, at glucose; ang mga prosesong ito ay pinahusay sa cholestasis.

Sa mga huling yugto ng cholestatic o hepatocellular jaundice, sa kabila ng mataas na nilalaman ng bilirubin sa plasma, ang bilirubin ay hindi napansin sa ihi. Tila, ang dahilan nito ay ang pagbuo ng bilirubin type III, monoconjugated, na covalently bound sa albumin. Hindi ito sinala sa glomeruli at, samakatuwid, ay hindi lilitaw sa ihi. Binabawasan nito ang praktikal na kahalagahan ng mga pagsusulit na ginamit upang matukoy ang nilalaman ng bilirubin sa ihi.

Ang paglabas ng bilirubin sa mga tubules ay nangyayari sa pamamagitan ng isang pamilya ng mga ATP-dependent na multispecific na organic anion transport protein. Ang rate ng transportasyon ng bilirubin mula sa plasma hanggang sa apdo ay natutukoy ng hakbang ng paglabas ng bilirubin glucuronide.

Ang mga acid ng apdo ay dinadala sa apdo ng ibang transport protein. Ang pagkakaroon ng iba't ibang mga mekanismo ng transportasyon ng bilirubin at mga acid ng apdo ay maaaring mailarawan ng halimbawa ng Dubin-Johnson syndrome, kung saan ang paglabas ng conjugated bilirubin ay may kapansanan, ngunit ang normal na paglabas ng mga acid ng apdo ay napanatili. Karamihan sa conjugated bilirubin sa apdo ay nasa mixed micelles na naglalaman ng cholesterol, phospholipids at bile acids. Ang kahalagahan ng Golgi apparatus at microfilaments ng hepatocyte cytoskeleton para sa intracellular transport ng conjugated bilirubin ay hindi pa naitatag.

Ang bilirubin diglucuronide, na matatagpuan sa apdo, ay nalulusaw sa tubig (polar molecule), kaya hindi ito nasisipsip sa maliit na bituka. Sa malaking bituka, ang conjugated bilirubin ay na-hydrolyzed ng bacterial b-glucuronidases upang bumuo ng urobilinogens. Sa bacterial cholangitis, ang bahagi ng bilirubin diglucuronide ay na-hydrolyzed sa mga duct ng apdo na may kasunod na pag-ulan ng bilirubin. Ang prosesong ito ay maaaring mahalaga para sa pagbuo ng bilirubin gallstones.

Ang Urobilinogen, na may non-polar molecule, ay mahusay na nasisipsip sa maliit na bituka at sa kaunting dami sa malaking bituka. Ang isang maliit na halaga ng urobilinogen, na karaniwang hinihigop, ay muling inilalabas ng atay at bato (enterohepatic circulation). Kapag ang function ng hepatocytes ay may kapansanan, ang hepatic re-excretion ng urobilinogen ay may kapansanan at ang renal excretion ay tumataas. Ang mekanismong ito ay nagpapaliwanag ng urobilinogenuria sa alkoholikong sakit sa atay, lagnat, pagpalya ng puso, at sa mga unang yugto ng viral hepatitis.