Метаболизм билирубина в кишечнике

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГОУ ВПО «Московская государственная академия

ветеринарной медицины и биотехнологии им. К.И. Скрябина»

Кафедра органической и биологической химии

РЕФЕРАТ

НА ТЕМУ: «Метаболизм билирубина в кишечнике Патологии»

Москва 2010

План

Введение

1. Образование желчных пигментов

2. Этапы метаболизма билирубина

3. Патологии

Заключение

Список источников

Введение

Билирубин (от лат. bilis -- жёлчь и лат. ruber -- красный) представляет собой пигментный компонент плазмы и желчи желтого цвета, образующийся главным образом в результате разрушения гема старых эритроцитов системой моноцитов/макрофагов. Источником небольшого количества билирубина служат также цитохромы печени. Химическая формула билирубина - C33H36O6N4, молекулярная масса -- 584,68.

В организме встречаются два вида билирубина: непрямой и прямой. Непрямой билирубин называется так потому, что он дает непрямую реакцию с диазореактивом Эрлиха: реакция протекает только после обработки спиртом. Также его называют свободным, шунтовым или неконъюгированным (несвязанным). Он транспортируется альбуминами плазмы крови и не связан с глюкуроновой кислотой.

Диазореакцию (тест ван ден Берга) используют для дифференциации непрямого билирубина от прямого. Прямой билирубин дает прямую реакцию с диазореактивом и является конъюнированным (связанным, или несвободным). Конъюгация билирубина с глюкуроновой кислотой происходит в гепатоцитах.

Непрямой билирубин не может преодолеть почечный барьер и, оставаясь в крови, является токсическим веществом для организма. Захват и выведение билирубина из организма осуществляется печенью. Печень выполняет три важнейшие функции в обмене билирубина: 1) захват свободного билирубина из крови гепатоцитами; 2) конъюгация его с глюкуроновой кислотой; 3) выделение конъюгированного билирубина из печеночной клетки в желчные капилляры.

1. Образование желчных пигментов

Срок жизни эритроцитов составляет 110-120 дней, ежесуточно из разрушившихся эритроцитов освобождается 8-9 г гемоглобина. При разрушении гемоглобина его белковая часть - глобин - гидролизуется до аминокислот, которые могут использоваться в белковом синтезе; железо гема включается в общий пул и также может снова использоваться. Порфириновая часть гема - без железа - деградирует необратимо до образования желчных пигментов, которые выводятся из организма.

Рис. 1. Образование желчных пигментов

Первой реакцией распада гемоглобина является разрыв б-метиновой связи между пиррольными кольцами I и II, окисление метиленовой группы до СО и раскрытие тетрапиррольного кольца. Образуется зеленый пигмент вердоглобин, в котором еще содержится железо и глобин. Эта реакция катализируется сложной ферментативной системой - гем-оксикеназой, дециклизирующей в присутствии НАДФН и О2. Далее, по-видимому, спонтанно происходит отделение от вердоглобина железа, белкового компонента и образование первого желчного пигмента - биливердина, окрашенного в зеленый цвет. У млекопитающих НАДФН-зависимая биливердинредуктаза восстанавливает метенильный мостик между пирролами IV и III в метиленовую группу, в результате чего образуется желтый пигмент билирубин.

2. Этапы метаболизма билирубина

Метаболизм билирубина и его элиминация из организма включают три процесса:

- транспорт билирубина кровью и поступление в гепатоциты;

- детоксикация билирубина в ЭПР клеток печени;

- секреция билирубина и выведение его из организма.

Транспорт билирубина кровью. Билирубин слаборастворим в водной среде, и, поступив в кровь, он специфически связывается с альбуминами плазмы: одна молекула альбумина связывает 10-25 молекул билирубина; образуется неконъюгированный билирубин, который транспортируется в печень. На поверхности клеток печени происходит отделение билирубина от альбумина и по механизму облегченной диффузии при участии переносчика билирубин поглощается клетками печени. Перегрузка альбумина при высокой концентрации билирубина вызывает изменение его конформации, что уменьшает транспортные возможности.

Детоксикация билирубина в печени. Свободный билирубин, поступая с током крови в печень, подвергается обезвреживанию путем связывания с глюкуроновой кислотой. Этот процесс, приводящий к повышению растворимости в воде билирубина, называется конъюгацией, которая протекает в гладком ЭПР и осуществляется специальным набором ферментов. В нем принимает участие фермент УДФ-глюкуронилтрансфераза и УДФ-глюкуроновая кислота, являющаяся донором глюкуроновой кислоты. В этой реакции к билирубину последовательно присоединяется два остатка глюкуроновой кислоты с образованием комплекса - билирубиндиклюкуронида, хорошо растворимого в воде и дающего прямую реакцию с диазореактивом Эрлиха (диазотизированная сульфаниловая кислота). Таким образом в печени из непрямого билирубина образуется прямой. Конъюгированный и неконъюгированный билирубин в сыворотке крови составляют общий билирубин; определение прямого и непрямого билирубина полезно для выявления вероятной причины гипербилирубинемии.

Рис. 2. Конъюгирование билирубина с глюкуроновой кислотой

Секреция билирубина в кишечник. У млекопитающих билирубин секретируется в желчь преимущественно в форме билирубиндиклюкуронида (свыше 97%). Часть прямого билирубина из печени всасывается в кровь и составляет приблизительно 20-25% от его общего содержания в крови. Транспорт конъюгированного билирубина из печени в желчь против высокого градиента концентрации осуществляется с помощью механизма активного транспорта (с участием АТФ), что является скоростьлимитирующей стадией всего процесса метаболизма билирубина в печени. На конъюгацию и экскрецию билирубина обычно используется 12% мощности гепатоцита. желчный кровь билирубин эритроцит

Связанный билирубин в желчи образует макромолекулярный комплекс (мицеллу) с холестерином, фосфолипидами, желчными солями. Вместе с желчью прямой билирубин экскретируется в кишечник, где подвергается модификации под действием ферментных систем микроорганизмов кишечника. Вначале бактериальные Я-глюкуронидазы отщепляют глюкуроновую кислоту; освободившийся билирубин подвергается восстановлению кишечной микрофлорой до бесцветных тетрапиррольных соединений, называемых уробилиногенами. К ним относятся мезобилирубиноген (уробилиноген) и стеркобилиноген.

Рис. 3. Структура желчных пигментов, где М - метильная, Е - этильная группы, Р - пропионовая кислота

При этом небольшая часть мезобилирубиногена вновь всасывается из кишечника и поступает через воротную вену в печень, где подвергается разрушению с образованием моно- и дипиррольных соединений. Таким образом, в норме в общий круг кровообращения и мочу уробилиноген не попадает.

Большая часть мезобилиногена продвигается в толстый кишечник, где при участии анаэробной микрофлоры восстанавливается до стеркобилиногена, а затем окисляется до стеркобилина и выделяется с калом. Именно стеркобилин придает калу цвет. Очень небольшая часть стеркобилиногена всасывается в систему нижней полой вены, попадает в большой круг кровообращения, минуя печень, и в таком виде выводится почками с мочой. В норме в моче присутствует очень небольшое количество стеркобилиногена.

3. Патологии

Увеличение концентрации общего, прямого и непрямого билирубина в сыворотке крови имеет важное клиническое значение при дифференциальной диагностике. Нормы концентрации билирубина в крови для каждого животного свои. В тех случаях, когда концентрация билирубина превышает верхнюю границу нормы, говорят о гипербилирубинемии. Если желчные пигменты накапливаются в крови, они придают интенсивную желтую окраску коже, слизистым, склере глаза. Такие состояния, называемые желтухами, могут возникнуть как вследствие образования в избытке билирубина в ходе катаболизма гемопротеинов или же при кровепаразитарных заболеваниях (пироплазмоз у собак), так и вследствие нарушения механизмов, при помощи которых печень справляется с потоком билирубина в процессе детоксикации. Соотношение между билирубином и его метаболитами при желтухах существенно отличается от нормы, что позволяет сделать вывод об этиологии и молекулярных механизмах развития данной патологии и выработать тактику рациональной терапии. Дифференциальная диагностика клинических расстройств базируется на знании основных этапов метаболизма билирубина.

Таблица 1. Основные нарушения обмена билирубина

Соотношение в сыворотке крови непрямого и прямого билирубина составляет примерно ѕ : ј. Количество и соотношение прямого и непрямого билирубина резко меняется при поражениях печени, селезенки, костного мозга, болезнях крови и т.д.

Увеличение концентрации общего билирубина наблюдают при:

- повреждении клеток печени воспалительного, токсического и неопластического происхождения;

- закупорке внутри- и внепеченочных желчных протоков;

- гемолитических заболеваниях.

Увеличение содержания прямого билирубина отмечают при:

- обтурации внутрипеченочных и внепеченочных желчных протоков;

- повреждении клеток печени;

- холестазе;

- абсцессе печени;

- хроническом панкреатите;

- лептоспирозе.

Концентрация непрямого билирубина увеличивается при:

- гемолитической анемии;

- пироплазмозе и других кровепаразитарных заболеваниях;

- отравлениях гемолитическими ядами.

У некоторых видов животных имеются особенности: например, у лошадей гипербилирубинемия может возникнуть, если животное не принимало пищи более 24 часов. Она исчезает, как только причина отсутствия аппетита устранена и животное поело.

При желчнокаменной болезни в составе желчных камней наряду с основным их компонентом - холестеролом - всегда обнаруживается свободный (непрямой) билирубин. Из-за плохой растворимости в воде он выпадает в осадок в желчном пузыре в виде билирубината кальция, участвующего в формировании камней.

Важным диагностическим признаком является содержание билирубина в моче. Появление билирубина в моче свидетельствует о механическом характере желтухи, т.к. через мембрану почечных клубочков проходит только прямой билирубин, так как непрямой пигмент сыворотки крови сорбирован на альбумине и не проходит через печеночный фильтр.

Билирубинурия часто предшествует билирубинемии. Хотя обнаружение билирубина в моче в низкой концентрации, особенно у кобелей, вполне нормально. Частично это обусловлено способностью эпителия почечных канальцев конъюгировать билирубин.

Таким образом, определение желчных пигментов в крови, моче и фекалиях имеет ценную диагностическую информацию при дифференциации заболеваний печени и крови.

Заключение

Итак, пигмент билирубин образуется при разрушении эритроцитов из гемоглобина, когда от него отделяется белковый компонент и железо. В плазме крови циркулирует несвязанный билирубин, абсорбированный на молекулах альбуминов. В печени ферментативным путем несвязанный билирубин превращается в связанный с глюкуроновой кислотой, который затем с желчью выводится в просвет кишечника. В кишечнике под действием ферментов обитающих там бактерий происходит превращение билирубина сначала в мезобилирубиноген и стрекобилирубиноген, а затем путем окисления получается стеркобилин, который придает окраску калу.

Концентрация билирубина в сыворотке крови у каждого вида животных лежит в определенных пределах. При патологиях печени и желчевыводящих путей содержание общего билирубина в сыворотке крови превышает максимальные границы, а соотношение непрямого и прямого билирубина меняется. Определение этих показателей имеет важное диагностическое значение при дифференцировании заболеваний печени и крови.

Список источников

1. Белоновская О.С., Лисицына А.А., Карпенко Л.Ю. Биохимия печени и лабораторная оценка ее физиолого-биохимического состояния: Лекция. - М.: ФГОУ ВПО МГАВМиБ, 2009. - 82 с.

2. Биохимия животных/ Под ред. проф. А.В. Чечеткина: Учеб. для студентов вузов. - М.: Высшая школа, 1982. - 511 с.

3. Комов В.П., Шведова В.Н. Биохимия: Учеб. для вузов. - М.: Дрофа, 2004. - 638 с.

4. Мейер Д., Харви Д. Ветеринарная лабораторная медицина. Интерпретация и диагностика. - М.: Софион, 2007. - 456 с.

Размещено на Allbest.ru