חילוף בילירובין

בילירובין הוא התוצר הסופי של פירוק ההם. עיקר הבילירובין (80-85%) נוצר מהמוגלובין ורק חלק קטן נוצר מחלבונים אחרים המכילים את ההם, כגון ציטוכרום P450. בילירובין נוצר בתאי המערכת הרטיקולואנדותלית. כ-300 מ"ג של בילירובין נוצרים מדי יום.

המרת ההם לבילירובין כרוכה באנזים המיקרוסומלי ההם אוקסיגנאז, הדורש חמצן ו-NADPH לתפקודו. טבעת הפורפירין נקטעת באופן סלקטיבי בקבוצת המתאן בעמדה a. אטום הפחמן בגשר ה-α-מתאן מתחמצן לפחמן חד-חמצני, ובמקום הגשר נוצרים שני קשרים כפולים עם מולקולות חמצן המגיעות מבחוץ. הטטרפירול הליניארי המתקבל הוא מבחינה מבנית IX-אלפא-ביליברדין. לאחר מכן הוא מומר על ידי ביליברדין רדוקטאז, אנזים ציטוזולי, ל-IX-אלפא-בילירובין. טטרפירול ליניארי בעל מבנה זה אמור להיות מסיס במים, בעוד שבילירובין הוא חומר מסיס בשומן. מסיסות השומנים נקבעת על ידי מבנה IX-אלפא-בילירובין - נוכחותם של 6 קשרי מימן תוך-מולקולריים יציבים. קשרים אלה ניתנים לשבירה על ידי אלכוהול בתגובת דיאזו (ואן דן ברג), שבה בילירובין לא מצומד (עקיף) מומר לבילירובין מצומד (ישיר). בגוף חי, קשרי מימן יציבים נשברים על ידי אסטריפיקציה עם חומצה גלוקורונית.

כ-20% מהבילירובין במחזור הדם מגיע ממקורות אחרים מלבד ההם של תאי דם אדומים בוגרים. כמות קטנה מגיעה מתאים לא בשלים של הטחול ומח העצם. כמות זו עולה עם המוליזה. השאר נוצר בכבד מחלבונים המכילים הם כמו מיוגלובין, ציטוכרומים ומקורות אחרים שלא פורטו. חלק זה מוגבר באנמיה מזיקה, אורופורפירין אריתרופויאטי ותסמונת קריגלר-נג'אר.

הובלה וצמידה של בילירובין בכבד

בילירובין לא מצומד בפלזמה קשור בחוזקה לאלבומין. רק חלק קטן מאוד מהבילירובין ניתן לדיאליזה, אך הוא יכול לעלות תחת השפעת חומרים המתחרים עם בילירובין על קישור לאלבומין (למשל חומצות שומן או אניונים אורגניים). יש לכך חשיבות אצל יילודים, בהם מספר תרופות (למשל סולפונמידים וסליצילטים) יכולות להקל על דיפוזיה של בילירובין למוח ובכך לתרום להתפתחות קרניקטרוס.

הכבד מפריש אניונים אורגניים רבים, כולל חומצות שומן, חומצות מרה ורכיבים אחרים שאינם חומצות מרה של מרה, כגון בילירובין (למרות קישורו ההדוק לאלבומין). מחקרים הראו כי בילירובין מופרד מאלבומין בסינוסואידים ומתפזר דרך השכבה המימית על פני השטח של הכבד. הצעות קודמות לכך שקיימים קולטני אלבומין לא אושרו. בילירובין מועבר דרך קרום הפלזמה אל תוך הכבד על ידי חלבוני הובלה כגון חלבון הובלה של אניונים אורגניים ו/או על ידי מנגנון היפוך. ספיגת בילירובין יעילה ביותר בשל חילוף החומרים המהיר שלו בכבד על ידי גלוקורונידציה והפרשה למרה, ובשל נוכחותם של חלבוני קישור ציטוזוליים כגון ליגנידינים (גלוטתיון-8-טרנספראז).

בילירובין לא מצומד הוא חומר לא קוטבי (מסיס בשומן). בתגובת הצמידה, הוא מומר לחומר קוטבי (מסיס במים) ולכן ניתן להפריש אותו למרה. תגובה זו מתרחשת בעזרת האנזים המיקרוסומלי אורידין דיפוספט גלוקורוניל טרנספראז (UDPGT), אשר ממיר בילירובין לא מצומד לבילירובין מונו ודיגלוקורוניד מצומד. UPGT הוא אחד מכמה איזופורמים של האנזים המספקים צמידה של מטבוליטים אנדוגניים, הורמונים ומוליכים עצביים.

גן UDPHT של בילירובין ממוקם על זוג הכרומוזומים השני. מבנה הגן מורכב. בכל האיזופורמים של UDPHT, אקסונים 2-5 בקצה 3' של ה-DNA של הגן הם מרכיבים קבועים. לצורך ביטוי גנים, מעורבות של אחד מהאקסונים הראשונים נחוצה. לכן, לצורך היווצרות האיזואנזימים 1*1 ו-1*2 של בילירובין-UDFHT, מעורבות של אקסונים 1A ו-ID, בהתאמה, נחוצה. איזואנזים 1*1 משתתף בצמידה של כמעט כל הבילירובין, ואיזואנזים 1*2 משתתף כמעט או לא משתתף כלל. אקסונים אחרים (IF ו-1G) מקודדים לאיזופורמים של פנול-UDFHT. לכן, בחירת אחד מרצפי אקסון 1 קובעת את הספציפיות של הסובסטרט ואת התכונות של האנזימים.

ביטוי נוסף של UDFGT 1*1 תלוי גם באזור פרומוטר בקצה 5' המשויך לכל אחד מהאקסונים הראשונים. אזור הפרומוטר מכיל את הרצף TATAA.

פרטי מבנה הגן חשובים להבנת הפתוגנזה של היפרבילירובינמיה לא מצומדת (תסמונות גילברט וקריגלר-נג'אר), כאשר הכבד מכיל אנזימים מופחתים או חסרים האחראים על הצמידה.

פעילות UDFGT בצהבת הפטוצלולרית נשמרת ברמה מספקת, ואף עולה בכולסטזיס. אצל יילודים, פעילות UDFGT נמוכה.

בבני אדם, בילירובין נמצא בעיקר במרה כדיגלוקורוניד. ההמרה של בילירובין למונוגלוקורוניד ודיגלוקורוניד מתרחשת באותה מערכת גלוקורוניל טרנספראז מיקרוזומלית. כאשר יש עומס יתר של בילירובין, כמו במהלך המוליזה, נוצר בעיקר מונוגלוקורוניד, וכאשר אספקת הבילירובין פוחתת או האנזים מושרה, תכולת הדיגלוקורוניד עולה.

צימוד עם חומצה גלוקורונית הוא החשוב ביותר, אך כמות קטנה של בילירובין מצומדת עם סולפטים, קסילוז וגלוקוז; תהליכים אלה מוגברים בכולסטזיס.

בשלבים מאוחרים של צהבת כולסטטית או צהבת הפטוצלולרית, למרות תכולת הבילירובין הגבוהה בפלזמה, בילירובין אינו מזוהה בשתן. ככל הנראה, הסיבה לכך היא היווצרות בילירובין מסוג III, חד-קוניוגטי, הקשור קוולנטית לאלבומין. הוא אינו מסונן בפקעיות ולכן אינו מופיע בשתן. דבר זה מפחית את המשמעות המעשית של הבדיקות המשמשות לקביעת תכולת הבילירובין בשתן.

הפרשת בילירובין לתוך הצינורות מתרחשת באמצעות משפחה של חלבוני הובלת אניונים אורגניים רב-ספציפיים התלויים ב-ATP. קצב הובלת הבילירובין מהפלזמה למרה נקבע על ידי שלב הפרשת הגלוקורוניד של הבילירובין.

חומצות מרה מועברות למרה על ידי חלבון הובלה שונה. נוכחותם של מנגנוני הובלה שונים של בילירובין וחומצות מרה יכולה להיות מודגמת על ידי הדוגמה של תסמונת דובין-ג'ונסון, שבה הפרשת הבילירובין המצומד נפגעת, אך הפרשה תקינה של חומצות מרה נשמרת. רוב הבילירובין המצומד במרה נמצא במיצלות מעורבות המכילות כולסטרול, פוספוליפידים וחומצות מרה. חשיבותו של מנגנון גולג'י והמיקרופילמנטים של שלד התא של הכבד להובלה תוך תאית של בילירובין מצומד טרם נקבעה.

בילירובין דיגלוקורוניד, המצוי במרה, הוא מסיס במים (מולקולה קוטבית), ולכן אינו נספג במעי הדק. במעי הגס, בילירובין מצומד עובר הידרוליזה על ידי β-גלוקורונידאזות חיידקיות ליצירת אורובילינוגנים. בכולנגיטיס חיידקית, חלק מהבילירובין דיגלוקורוניד עובר הידרוליזה בצינורות המרה ולאחר מכן שקיעת בילירובין. תהליך זה עשוי להיות חשוב להיווצרות אבני מרה הקשורות לבילירובין.

אורובילינוגן, בעל מולקולה לא קוטבית, נספג היטב במעי הדק ובכמויות מינימליות במעי הגס. כמות קטנה של אורובילינוגן, הנספג בדרך כלל, מופרשת מחדש על ידי הכבד והכליות (מחזור הדם האנטרהופטי). כאשר תפקוד ההפטוציטים נפגע, הפרשה הכבדית החוזרת של אורובילינוגן נפגעת וההפרשה הכלייתית עולה. מנגנון זה מסביר את האורובילינוגנוריה במחלת כבד אלכוהולית, חום, אי ספיקת לב ובשלבים המוקדמים של דלקת כבד נגיפית.