OSN-S Abstrakt OSN-E
Bilirubin je lineární tetrapyrolové žlučové barvivo hydrofóbní povahy. Vzniká z hemu při odbourávání různých hemoproteinů, nejvíce z hemoglobinu. Jeho syntéza je lokalizována hlavně ve slezině, kostní dřeni, játrech a v kůži. Krví je transportován ve vazbě na albumin do jater, kde dochází k jeho konjugaci s kyselinou glukuronovou za vzniku bilirubinglukuronidů. Tento tzv. konjugovaný bilirubin je ve vodě mnohem lépe rozpustný, fyziologicky je vylučován do žluče, při zvýšení koncentrace v krvi se vylučuje také močí. Žlučí se dostává do střeva, kde dochází k jeho dekonjugaci a následné redukci bakteriální flórou na urobilinoidy. Tyto látky částečně cirkulují v enterohepatálním oběhu, částečně jsou ve střevě oxidovány a vylučovány stolicí. Při chybění žlučových barviv postrádá stolice své charakteristické zbarvení, je tzv. acholická. Bilirubin není pouze odpadním produktem metabolismu, má také antioxidační vlastnosti - je lapačem volných radikálů, inhibuje peroxidaci lipidů.
OSN-S Terminologie OSN-E
2,17-dietenyl-1,10,19,22,23,24-hexahydro-3,7,13,18-tetrametyl-1,19-dioxo-21H-bilin-8,12-dipropanová kyselina
OSN-S Synonyma OSN-E
1,10,19,22,23,24-hexahydro-2,7,13,17-tetrametyl-1,19-dioxo-3,18-divinylbilin-8,12-dipropanová kyselina; 1,3,6,7-tetrametyl-4,5-dikarboxyetyl-2,8-divinyl-(b-13)-dihydrobilenon; bilirubin IXa ; celkový bilirubin
OSN-S Klasifikační kódy OSN-E
OSN-S Odkazy na jiné relevantní dokumenty, další informace OSN-E
OSN-S Chemická a fyzikální charakteristika, struktura a povaha analytu OSN-E
Lineární tetrapyrol, C33H36N4O6, molární hmotnost: 584,67 g/mol. Tvoří světle oranžové až tmavě červenohnědé monoklinické kosodelníky, hranoly nebo destičky (z chloroformu). Při zahřívání postupně černá, netaví se. Nazelenalé roztoky vykazují červenou fluorescenci v ultrafialovém světle. 0,001% roztoky v chloroformu selektivně absorbují při 400 - 490 nm s absorpčním maximem 453 nm, molární absorpční koeficient ε = 60,7 ± 0,8 mM. Téměř nerozpustný ve vodě (zvláště při fyziologickém pH a teplotě), rozpustnost vzrůstá při alkalickém pH. Špatná rozpustnost ve vodě je dána jeho prostorovou strukturou: bilirubin je sbalen do formy tzv. Z-Z konformace (trans), která je stabilizována 6 vodíkovými můstky mezi propionátovými zbytky a pyrolovými dusíky. Působením UV záření (např. při fototerapii novorozenců) dochází k částečnému (konformace Z-E nebo E-Z) nebo úplnému (E-E; cis-konformace) přerušení všech vodíkových můstků za vzniku zcela otevřené konformace bilirubinu, která je ve vodě lépe rozpustná. Volný bilirubin je rozpustný v benzenu, chloroformu, chlorbenzenu, CS2, kyselinách a zásadách; slabě rozpustný v alkoholu a éteru. Proniká do cholesterolu, oktadecylaminu a jednoduchých vrstev proteinů. Je rozpustný v tucích, tj. i v buněčných membránách.
Struktura bilirubinu v pořadí kruhů A, B, C, D:
OSN-S Role v metabolismu OSN-E
Bilirubin vzniká při odbourávání hemu (cyklického tetrapyrolu) - prostetické skupiny hemoproteinů: hemoglobinu, myoglobinu, cytochromů a některých peroxidáz (např. katalázy). Po svém vzniku v játrech i extrahepatálních tkáních je transportován krví do hepatocytů, v nichž je přeměněn na rozpustnější derivát a vyloučen do žluče. Jeho metabolismus lze rozdělit na několik částí:
Vzhledem ke způsobu vylučování z organismu je bilirubin hlavním žlučovým pigmentem a jeho degradační produkty způsobují charakteristické zbarvení stolice.
Bilirubin má také antioxidační význam, a to jak volný, tak vázaný na albumin a jiné proteiny: inhibuje peroxidaci lipidů, pravděpodobně tím, že regeneruje alfa-tokoferol obsažený v lipoproteinech. Bilirubin vázaný na albumin se tak oxiduje na biliverdin, který je rozpustný ve vodě a převádí radikálovou reakci z LDL do vodné fáze. Je lapačem volných radikálů, zháší singletový kyslík, hydroxylový radikál a superoxid.
OSN-S Zdroj (syntéza, příjem) OSN-E
Syntéza bilirubinu je současně katabolickou dráhou hemu uvolněného z různých hemoproteinů. 80-85 % denní produkce bilirubinu pochází z odbourávání hemoglobinu uvolněného rozpadem starých erytrocytů, hlavně ve slezině. Z 1 gramu hemoglobinu vzniká 34 mg bilirubinu, přibližně 250 mg bilirubinu je denně syntetizováno díky fyziologické degradaci erytrocytů. Zbytek bilirubinu se tvoří z hemu dalších katabolizovaných hemoproteinů. Denně vzniká u dospělého jedince 250 - 300 mg (428 - 513 m mol) bilirubinu.
Syntéza bilirubinu je lokalizována převážně v retikuloendotelových buňkách sleziny, ale také v kostní dřeni (z neefektivní erytropoézy), Kupfferových buňkách jater a v tkáňových makrofázích kůže (např. při hematomu). Hem je oxidován enzymem hemoxygenázou, která je indukovatelná substrátem, ale může být indukována též UVA zářením (v kůži). Tento enzym je lokalizován v hladkém endoplazmatickém retikulu a pro svou funkci vyžaduje molekulární kyslík a NADPH. Při této první reakci katabolismu hemu je oxidován metenylový můstek mezi kruhy A a D, uhlík můstku je uvolněn jako oxid uhelnatý (CO). Z hemu tak vzniká zelený lineární tetrapyrol biliverdin, současně se uvolňuje železo ve formě Fe3+. Biliverdin je dále biliverdinreduktázou redukován (metenylový můstek mezi kruhy B a C) na bilirubin. Aby mohl být z těla odstraněn, musí být v hepatocytech přeměněn na rozpustnější derivát.
Transport bilirubinu krví probíhá pomocí albuminu, bilirubin je na něj vázán volně, nekovalentními vazbami (= volný bilirubin, tj. v játrech zatím nekonjugovaný). Tato forma bilirubinu bývá také označována jako tzv. nepřímý bilirubin, což souvisí s jeho laboratorním stanovením (viz. bilirubin celkový v séru). Na albuminu existují dvě vazebná místa pro bilirubin: jedno s vyšší afinitou (asociační konstanta vyšší než 106 M-1), druhé s afinitou nižší; při fyziologické koncentraci albuminu (kolem 40 g/l) je albumin teoreticky schopen vázat kolem 700 mg/l (1200 m mol/l) bilirubinu. Avšak toxicita bilirubinu (kernikterus), kdy bilirubin proniká do membránových lipidů buněk, se běžně vyskytuje už při koncentracích vyšších než 250 mg/l (428 m mol/l). Z této skutečnosti vyplývá, že druhé, slabší,vazebné místo na albuminu efektivně k transportu bilirubinu nepřispívá. Pevnost vazby mezi bilirubinem a albuminem dále klesá při acidóze a může být porušena i účinkem některých léků. Vazba mezi bilirubinem a albuminem není specifická - vazebná místa mohou být obsazena jinými transportovanými látkami (např. mastnými kyselinami nebo lipofilními léky).
Bilirubin je rychle z krve vychytáván játry v jaterních sinusoidech: po uvolnění z albuminu vstupuje do cytoplazmy hepatocytů (v membráně je volný obousměrný tok bilirubinu), kde je vázán na vazebné proteiny: ligandin (glutation-S-transferáza) nebo protein Z a transportován do hladkého endoplazmatického retikula. Tam je pomocí enzymu UDP-glukuronyltransferázy (indukovatelný enzym, přeměňuje i jiné hydrofóbní látky) konjugován s kyselinou glukuronovou na mono- (10 %) a diglukosiduronát (90 %); tento tzv. diglukuronid bilirubinu je hlavní formou bilirubinu vylučovaného do žluči za fyziologických podmínek. Kyselina glukuronová je vázána přes postranní zbytky propionátů na kruzích B a C. Kapacita jater pro tuto konjugaci je přibližně 20krát vyšší než je fyziologická akumulace bilirubinu. V nepatrné míře dochází i ke konjugaci s jinými cukry (např. s glukózou) za vzniku dalších esterů bilirubinu, specifita enzymů katalyzujících tuto esterifikaci je však vůči bilirubinu nízká. Součet všech konjugovaných forem bilirubinu, které jsou mnohem lépe rozpustné ve vodě, se označuje jako konjugovaný bilirubin. Patří také do frakce bilirubinu přímo-reagujícího s činidlem při laboratorním stanovení (tzv. přímý bilirubin). Do této frakce však patří i delta-bilirubin: jde o konjugovaný bilirubin navázaný kovalentní vazbou na albumin (amidovou vazbou mezi zbytkem kyseliny propionové na bilirubinu a e -aminodusíkem lyzinu z albuminu, vzniká při dlouhodobě zvýšené koncentraci konjugovaného bilirubinu v krvi a jeho biologický poločas je dán poločasem albuminu, tj. kolem 19 dní).
OSN-S Distribuce v organismu, obsah ve tkáních OSN-E
Bilirubin přítomný v organismu lze rozdělit do tří frakcí, které vznikají postupně během jeho metabolismu:
Při překročení plazmatické koncentrace 43 m mol/l způsobuje hromadění bilirubinu v měkkých tkáních (skléra oka, lůžka nehtů, kůže) jejich charakteristické žlutozelené zbarvení (žloutenku, ikterus). Při velkém zvýšení koncentrace konjugovaného bilirubinu v plazmě je přítomen převážně monoglukuronid.
Při intermeningeálním krvácení (do subarachnoidálního prostoru) se bilirubin objevuje i v likvoru.
Bilirubin lze prokázat i v plodové vodě, peritoneální tekutině a pleurálním výpotku.
OSN-S Způsob vylučování nebo metabolismus OSN-E
Z těla je vylučován převážně žlučí, v případě zvýšení koncentrace konjugovaného bilirubinu v krvi také močí (močí se může vylučovat pouze rozpustná forma bilirubinu, tj. konjugovaný bilirubin, který není v plazmě vázán na albumin). Do žluči se bilirubin dostává z hepatocytů aktivním transportem. Jde o transport proti koncentračnímu gradientu vyžadující energii, který je nejpomalejším místem metabolismu bilirubinu. Zdravá játra jsou schopna vyloučit přibližně 1 g konjugovaného bilirubinu denně, tj. 2 – 5krát více než je fyziologické nahromadění bilirubinu. Konjugace i transport bilirubinu do žluči může být indukován různými léky. V trávicím traktu dochází k jeho dekonjugaci enzymem beta-glukuronidázou (z bakteriální flóry, jater a střevní sliznice), částečně je zpět vstřebán do portálního oběhu a znovu zachycen hepatocyty (enterohepatální oběh, zachytí se kolem 5 %). Většina dekonjugovaného bilirubinu se při průchodu trávicím traktem působením bakterií v terminálním ileu a v tlustém střevě redukuje na tzv. urobilinoidy (urobilinogen, sterkobilinogen a mezobilinogen). Jde o bezbarvé látky, které se postupně samovolně oxidují na urobilin, sterkobilin a mezobilin - barviva způsobující hnědé zbarvení stolice. Dalším rozkladem tetrapyrolů vznikají dipyroly (tzv. bilifusciny). Vyloučené množství degradačních produktů bilirubinu činí 40 - 280 mg/den (70 - 470 m mol/den). Asi 20 % urobilinoidů se ze střeva vstřebává zpět do krve - hlavně urobilinogen je za fyziologických podmínek kompletně vstřebáván, vychytán játry a podstupuje enterohepatální oběh; většina sterkobilinogenu je vylučována stolicí. Asi 2 - 5 % urobilinogenu a pouze malá část sterkobilinogenu se dostává do periferní cirkulace a je vyloučeno močí (2 až 4 mg denně, fyziologicky do 17 m mol/l; při zvýšeném nahromadění bilirubinu však 2 až 3krát více a při parenchymálním poškození jater 4 až 10krát více).
Při nedostatečném vylučování bilirubinu do žluče dochází k jeho akumulaci v hepatocytu a jeho následnému uvolnění do krve. V případě uzávěru žlučových cest není bilirubin do žluče vylučován a ve střevě tak nevznikají urobilinoidy. Stolice je acholická, má šedé zbarvení, v moči chybí urobilinogen.
Chybí-li ve střevě bakteriální flóra (např. po perorálním podávání antibiotik, fyziologicky u novorozenců), bilirubin se neredukuje, částečně se vstřebává zpět do krve a částečně se vylučuje stolicí v nezměněné podobě - stolice má oranžovou barvu.
OSN-S Biologický poločas OSN-E
Nejdelší poločas má delta-bilirubin (19 dní stejně jako albumin, na nějž je kovalentně vázán). Nejkratší poločas má konjugovaný bilirubin (pouze několik hodin) neboť je filtrován v ledvinách.
OSN-S Kontrolní (řídící) mechanismy OSN-E
OSN-S Literatura OSN-E
OSN-S Poznámky OSN-E
OSN-S Appendixy OSN-E
OSN-S Autorské poznámky OSN-E
Vladimíra Kvasnicová (listopad 2004)