Желчные пигменты при распаде гемоглобина

продукты распада гемоглобина и других производных порфирина, экскретируемые с желчью, мочой, калом.

Гипербилирубинемия — повышенное содержание в сыворотке крови «прямого» (конъюгированного) билирубина — ведет, как правило, к гипербилирубинурии и свидетельствует о грубых нарушениях в гепатобилиарной системе, часто является первым симптомом вирусного гепатита и обтурационной желтухи.

Продукты восстановления билирубина получили название уробилиноидов. В свежей моче и кале содержатся уробилиногены (в кале эти соединения называют стеркобилиногенами); на воздухе они окисляются и превращаются в соответствующие уробилины — Ж. п. оранжево-желтого цвета. В клинической практике термином «уробилин» обычно называют пигменты, выводимые с мочой, а термином «стеркобилин» — пигменты, выделяемые с калом. Такое разделение в значительной степени условно, т.к. желчные пигменты одинаковой химической структуры могут одновременно присутствовать и в моче, и в кале.

Попадающие в мочу уробилиноиды обусловливают нормальную уробилинурию (до 4 мг/сутки). Повышенная экскреция уробилиноидов с мочой может свидетельствовать о нарушении катаболизма уробилиноидов в печени при повреждении гепагоцитов, возникать при патологических состояниях, сопровождающихся повышенным гемолизом эритроцитов (например, гемолитической болезни плода и новорожденного (Гемолитическая болезнь плода и новорождённого)), однако она наблюдается и при некоторых физиологических состояниях (менструациях, беременности, родах), а также при голодании и тяжелой физической нагрузке. В норме содержание уробилиноидов в крови составляет до 30 мкг/100 мл и повышается у больных гепатитом, циррозом печени, гемолитической анемией, энтеритом, при кишечной непроходимости и склонности к запорам. Основное количество образовавшихся в кишечнике уробилиноидов выделяется с калом (50—250 мг/сутки), причем большую часть выделяемых Ж. п. составляет L-уробилиноген (стеркобилиноген). Повышенное выделение Ж. п. с калом наблюдается при менструациях, беременности, после родов, при заболеваниях, сопровождающихся повышенным гемолизом эритроцитов (до 3000 мг/сутки); уменьшение содержания Ж. п. в кале отмечают при нарушении проходимости желчных протоков.

В клинико-диагностических лабораториях применяют в основном качественные методы определения Ж. п. в крови, моче и кале (пробы Флоранса, Богомолова, Нейбауэра, унифицированный метод с n-диметиламинобензальдегидом). Принцип пробы Флоранса заключается в том, что уробилиноиды при соединении с соляной кислотой дают красное окрашивание, интенсивность которого пропорциональна концентрации уробилиноидов в пробе. Проба Богомолова основана на образовании соединения красно-розового цвета при взаимодействии уробилиноидов с сульфатом меди: если слой хлороформа, добавляемого к реакционной смеси, окрашивается в розовый цвет, то концентрация уробилиноидов в моче превышает норму. В основу унифицированной бензальдегидной пробы Нейбауэра положено свойство уробилиногена образовывать с n-диметиламинобензальдегидом соединение, окрашенное в красный цвет. Унифицированный метод с n-диметиламинобензальдегидом основан на том же принципе, но для восстановления уробилина до уробилиногена при этом методе определения. п. используют аскорбиновую кислоту и гидрат окиси железа, а для увеличения специфичности реакции добавляют ацетат натрия.

Библиогр.: Комаров Ф.И., Коровкин Б.Ф. и Меньшиков В.В. Биохимические исследования в клинике, с. 218, Л., 1981; Лабораторные методы исследования в клинике, под ред. В.В. Меньшикова, с. 52, М., 1987; Руководство по клинической лабораторной диагностике, под ред. М.А. Базарновой, ч. 1, Киев, 1981.

Продолжительность жизни эритроцитов составляет 120 дней, затем они разрушаются (состарившиеся эритроциты фагоцитируются макрофагами, главным образом в селезенке, а также в печени и костном мозге; в микросомальной фракции ретикуло-эндотелиальной системы клеток) и освобождается гемоглобин. В организме человека в течение 1 ч разрушается примерно 100-200 млн эритроцитов. Гем повторно не используется: он распадается с образованием железа и желчных пигментов; железо реутилизируется, а желчные пигменты выводятся из организма.

Распад гемоглобина в печени начинается с разрыва a-метиновой связи между I и II кольцами порфиринового кольца, т.е окисляется один из метеновых мостиков тетрапиррольной структуры гемма, углерод метеновой группы превращается в оксид углерода СО. Этот процесс катализируется НАДФ-содержащей оксидазой ЭПР (гем-оксигеназой) с помощью кислорода и НАДФН и приводит к образованию зеленого пигмента вердоглобина (холеглобина):

В приведенных структурных формулах здесь и далее в желчных пиг­ментах М-метильная СН3-группа, В-(—СН=СН2)-винильная группа и П-(—СН2—СН2—СООН)- остаток пропионовой кислоты.

Как видно из приведенных формул, в молекуле вердоглобина еще сохраняются атом железа и белковый компонент. Имеются эксперимен­тальные доказательства, что в этом окислительном превращении гемо­глобина принимают участие витамин С, ионы Fe2+ и другие кофакторы. Дальнейший распад вердоглобина, вероятнее всего, происходит спонтанно с освобождением железа, белка-глобина и образованием одного из желчных пигментов зеленого цвета − биливердина. Спонтанный распад сопровождается перераспре­делением двойных связей и атомов водорода в пиррольных кольцах и метановых мостиках. Образовавшийся биливердин ферментативным путем при участии биливердинредуктазы восстанавливается в печени в оранжевый или красно-коричневый билирубин, являющийся основным желчным пигментом у человека и плотоядных животных:

Интенсивный цвет гема и других порфиринов является результатом сопряжения многочисленных двойных связей, которые образуют две резонансно стабилизированные (мезомерные) системы.

Основное место образования билирубина − печень, селезенка и, по-видимому, эритроциты (при распаде их иногда разрывается одна из метановых связей в протопорфирине). Образовавшийся во всех этих клет­ках билирубин поступает в печень, откуда вместе с желчью попадает в желчный пузырь. Билирубин, образовавшийся в клетках системы макрофагов, называется свободным, или непрямым, билирубином, поскольку вследствие плохой растворимости в воде он легко адсорбируется на белках плазмы крови и для его определения в крови необходимо предварительное осаждение белков спиртом и только после этого билирубин вступает во взаимодействие с диазореактивом.

Так как билирубин нерастворим в воде, плохо растворим в плазме, его транспорт в крови осуществляется в комплексе с альбумином.

В крови взрослого здорового человека содержится относительно по­стоянное количество общего билирубина-от 4 до 26 мкмоль/л, в среднем 15 мкмоль/л. Около 75% этого количества приходится на долю непрямого билирубина. Повышение его концентрации в крови до 35 мкмоль/л при­водит к желтухе. Более высокий уровень билирубина в крови вызывает явления тяжелого отравления.

Непрямой билирубин, поступая с током крови в печень, подвергается обезвреживанию путем связывания с активированной
глюкуроновой кислотой. В этом процессе принимают участие УДФ-глюкуроновая кислота и особый фермент УДФ-глюкуронилтрансфераза — фермент, находящийся в ЭР печени, а также в незначительных количествах в почках и слизистой кишечника. При этом к билирубину присоединяются 2 остатка глюкуроновой кислоты (к карбоксильным группам боковым цепям билирубина сложноэфирными связями) с образованием комплекса − билирубин-диглюкуронида, дающего прямую реакцию с диазореактивом. Образующийся диглюкуронид билирубина переносится в желчь путем активного транспорта против градиента концентрации. Этот транспорт является скорость-лимитирующей стадией метаболической трансформации билирубина в печени. Лекарственные препараты, такие, как, например фенобарбитал, могут индуцировать образование конъюгата и транспортный процесс.

В желчи всегда присутствует прямой билирубин. В крови количество прямого и непрямого билирубина, а также соотношение между ними резко меняются при по­ражениях печени, селезенки, костного мозга, болезнях крови и т. д., поэтом) определение содержания обеих форм билирубина в крови имеет существен­ное значение при дифференциальной диагностике различных форм желтухи. При желчнокаменной болезни в составе желчных камней наряду с основным их компонентом-холестерином всегда обнаруживается непрямой били­рубин. Вследствие плохой растворимости в воде он выпадает в осадок в желчном пузыре в виде билирубината кальция, участвующего в фор­мировании камней.

Коньюгация с глюкуроновой кислотой существенно изменяет свойства билирубина. Билирубин тлксичен, особенно для мозга; глюкурониды билирубина не токсичны. Билирубин нерастворим в воде, а билирубинглюкуронид растворим. Таким образом, в результате коньюгации билирубина происходит его детоксикация и облегчается выведение его из организма.

Дальнейшая судьба желчных пигментов, точнее билирубина, связана с их превращениями в кишечнике под действием бактерий. Сначала глюкуроновая кислота под действием бактериальных ферментов (β-глюкуронидаза) гидролитически отщепляется от комплекса с билирубином и далее свободный билирубин подвергается восстановлению по двойным связям, образуя две группы продуктов: бесцветные стеркобилиногены и уробилиногены, которые выводятся из кишечника с калом (95% от общего количества). В сутки человек выделяет около 200−300 мг желчных пигментов. Стеркобилиногены и уробилиногены легко окисляется под действием света и кислорода воздуха в стеркобилин и уробилины, имеющие желтую окраску.

Остальная часть стеркобилиногенов и уробилиногенов всасывается из кишечника в кровь и затем вновь попадает в желчь (энтерогепатическая циркуляция), а частично выводится через почки (1−2 мг за сутки), минуя печень. Желчные пигменты практически всегда содержатся в желчных камнях, а часто являются их основыми компонентами.

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 (250 мг в сутки) составляет лишь примерно 10-15%.

Определение концентрации желчных пигментов в крови и моче применяют при выяснении происхождения желтух. Если с мочой выделяется повышенное содержание уробилиногена, то это является свидетельством недостаточности функции печени, например, при печеночной или гемо­литической желтухе, когда печень частично теряет способность извлекать этот пигмент из крови воротной вены. Химически уробилиноген (мезо­билиноген) неидентичен стеркобилиногену (уробилиногену) мочи. Исчезно­вение стеркобилиногена (уробилиногена) из мочи при наличии билирубина и биливердина является свидетельством полного прекращения поступления желчи в кишечник. Такое состояние часто наблюдается при закупорке протока желчного пузыря (желчнокаменная болезнь) или общего желчного протока (желчнокаменная болезнь, раковые поражения поджелудочной железы и др.).

Таким образом, количественный и качественный анализ желчных пиг­ментов в моче может представлять большой клинический интерес.

Повышенный уровень билирубина (>10 мг/л) называется гипербилирубинемией. Билирубин диффундирует из крови в периферические ткани и окрашивает их в желтый цвет. Это особенно легко заметить на белой конъюктиве глаза, в таком случае говорят о желтухе.