НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра медицинской химии РАСПАД
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра медицинской химии РАСПАД ГЕМА. СИНТЕЗ БИЛИРУБИНА. ЖЕЛТУХИ (Тема”Белки плазмы крови”) 23 апреля 2012 г. профессор, д.м.н. Потеряева Ольга Николаевна
ПЛАН ЛЕКЦИИ Распад гема. Синтез билирубина (БН). Этапы метаболизма БН. Нарушения метаболизма БН. Желтухи: механическая, гемолитическая, паренхиматозная. Цель: определять виды желтух по анализу сыворотки крови, мочи и кала на основе представлений о синтезе билирубина и его метаболизме в организме.
Следующая реакция при участии аминолевулинат-дегидратазы (порфобилиноген-синтазы) протекает в цитозоле. СООН СН2 СН2 С=О СН2 NН2 α β γ δ СООН СН2 С С=О СН2 NН2 Н2 2Н2О СООН СН2 СН2 СООН СН2 СООН СН2 СООН СН2 δ-аминолевулинат- дегидратаза 2 молекулы δ-аминолевулиновая к-та Порфобилиноген (пиррол) Zn С С СН С С NН2 Н2 NН
После синтеза порфобилиногена четыре его молекулы конденсируются в тетрапиррол. Различают два вида тетрапирролов - уропорфириноген типа I и уропорфириноген типа III. В синтезе обоих видов порфиринов принимает участие уропорфириноген I-синтаза. тетрапиррол Уропорфириноген III 4 х NН3
За сутки у человека распадается около 9 г гемопротеинов, в основном это Hb эритроцитов. Эритроциты живут 120 дней, после чего лизируются в кровеносном русле или в селезенке. Высвобождаемый гемоглобин образует комплекс с белком-переносчиком гаптоглобином (фракция α2-глобулинов) и переносится в клетки РЭС (селезенка, печень, костный мозг лимфатические узлы, макрофаги ). Исключается потеря железа, входящего в состав Hb. Синтез билирубина В клетках РЭС гем в составе Hb окисляется молекулярным кислородом. В реакциях последовательно происходит разрыв метинового мостика между 1-м и 2-м пиррольными кольцами гема с их восстановлением, отщеплением железа и белковой части и образованием оранжевого пигмента билирубина.
Гемоглобин Гемоксигеназа Вердоглобин НАДФН+Н+ Н2О О2 НАДФ зеленый красный Биливердин зеленый Редуктаза Fe2+ трансферрин глобин аминокислоты Реакции синтеза билирубина Билирубин оранжевый НАДФН+Н+ НАДФ СО Fe3+
Билирубин – токсичное, жирорастворимое вещество, способное нарушать окислительное фосфорилирование в клетках. Особенно чувствительны к нему клетки нервной ткани. Строение билирубина
В - СН СН2 - СООН СН2 СН2 М - СН3 П
Выведение билирубина Из клеток РЭС билирубин попадает в кровь. Здесь он находится в комплексе с альбумином плазмы и называется гембилирубин. Образование таких комплексов не позволяет выделяться гембилирубину с мочой. Гембилирубин в комплексе с альбумином называется свободный (неконъюгированный) или непрямой билирубин. В 100 мл плазмы может содержаться около 25 мг билирубина прочно связанного с альбумином. Из одного грамма Hb получается 600 моль (35 мг) несвязанного билирубина. При сдвиге рН крови в кислую сторону (повышение концентрации кетоновых тел, лактата) изменяются заряд, конформация альбумина, снижается сродство к билирубину. Поэтому билирубин, связанный с альбумином непрочно, может вытесняться из центров связывания и образовывать комплексы с коллагеном межклеточного матрикса и липидами мембран, оказывая вредное воздействие.
Гембилирубин обладает особыми свойствами, которые делают его опасным для организма: он не растворим в воде; Не выделяется с мочой, т.к. связан с альбумином. ! обладает особым сродством к нервным тканям (богатых липидами) и повреждает нейроны, особенно у новорожденных. Реакция c диазореактивом Эрлиха непрямая, т.е. гембилирубин не дает сразу специфического красного окрашивания. ГемБН сначала надо обработать спиртом (или кофеиновым реактивом), которые освобождают его от альбумина. Поэтому говорят, реакция Эрлиха - непрямая. Отсюда гембилирубин называют "непрямой билирубин". Гембилирубин Свободный билирубин Неконъюгированный Непрямой билирубин
Из сосудистого русла в гепатоциты билирубин попадает с помощью белка-переносчика (лигандина). В клетке протекает реакция связывания билирубина с УДФ-глюкуроновой кислотой, при этом образуются моно- и диглюкурониды. В этом процессе принимает участие фермент УДФ-глюкуронилтрансфераза.
Реакции синтеза билирубин-диглюкуронида
Билирубин-диглюкуронид или холебилирубин получил название связанный (конъюгированный) или прямой билирубин. Свойства: Хорошо растворим в воде Сразу дает специфическое красное окрашивание c диазореактивом Эрлиха (реакция прямая). Присутствует в желчи. Холебилирубин. Отщепляется глюкуроновая к-та Билирубин восстанавливается до стеркобилиногена После образования билирубин-глюкурониды АТФ-зависимым переносчиком секретируются в желчные протоки и далее в кишечник, где при участии микрофлоры кишечника (бактериальной β-глюкуронидазы) превращаются в свободный билирубин:
Этапы метаболизма билирубина в организме
Одновременно некоторое количество билирубин-глюкуронидов может попадать (особенно у взрослых) из желчи в кровь по межклеточным щелям. Таким образом, в крови в норме одновременно существуют две формы билирубина: свободный, попадающий сюда из клеток РЭС (около 80% всего количества), и связанный, попадающий из желчных протоков (до 20%). В сыворотке крови общий билирубин – 4,2-20,5 мкмоль/л Непрямой билирубин – 3,2-15,4 мкмоль/л Прямой билирубин - 1,0-5,2 мкмоль/л НОРМА
Превращение в кишечнике В кишечнике билирубин подвергается восстановлению под действием микрофлоры до мезобилирубина и мезобилиногена (уробилиногена). Часть последних всасывается и с током крови вновь попадает в печень, где окисляется до ди- и трипирролов. Оставшаяся в кишечнике часть пигментов ферментами бактериальной флоры толстого кишечника восстанавливается до стеркобилиногена и выделяется из организма, окрашивая кал. Незначительное количество стеркобилиногена через геморроидальные вены попадает в большой круг кровообращения, отсюда в почки и выделяется с мочой. На воздухе стеркобилиноген и уробилиноген превращаются, соответственно, в стеркобилин и уробилин (желчные пигменты). Ежедневно здоровый человек выделяет 200-300 мг желчных пигментов с калом и 1-2 мг – с мочой.
Токсичность билирубина состоит в его липофильности Ситуации, при которых в крови накапливается билирубин, в зависимости от причины делятся на три вида: Гемолитические (1) – в результате гемолиза при избыточном превращении гемоглобина в билирубин, Печеночно-клеточные (2) – когда печень не в состоянии обезвредить билирубин, Механические (3) – если билирубин не может попасть из печени в кишечник из-за механического перекрытия желчевыводящих путей. Накопление билирубина в крови свыше 43 мкмоль/л ведет к связыванию его эластическими волокнами кожи и конъюнктивы, что проявляется в виде желтухи. Так как свободный билирубин липофилен, то он легко накапливается в подкожном жире и нервной ткани. Последнее особенно опасно для детей, особенно для новорожденных.
Причины основных нарушений обмена билирубина
Гемолитическая или надпеченочная желтуха Ускоренное образование билирубина в результате усиления внутрисосудистого гемолиза. Гемолитические анемии различного происхождения: врожденный сфероцитоз, серповидно-клеточная анемия, дефицит глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, отравление сульфаниламидами, талассемии, сепсис, лучевая болезнь, несовместимость крови. В данном случае гипербилирубинемия развивается за счет фракции непрямого билирубина.
Гепатоциты усиленно переводят непрямой билирубин в связанную форму, секретируют его в желчь, в результате в кале увеличивается содержание стеркобилина, интенсивно его окрашивая. В моче возрастает содержание уробилина, билирубин отсутствует. Кал темный содержание стеркобилиногена и стеркобилина Моча темная Содержание уробилиногена и уробилина В крови общий билирубин повышен – 120 мкмоль/л гипербилирубинемия, за счет непрямого билирубина (гембилирубин) – 115 мкмоль/л Прямой билирубин – 5 мкмоль/л. Снижено количество гаптоглобина. В моче – билирубина нет (связан с альбуминами). Желчные пигменты+++
Причины основных нарушений обмена билирубина
Механическая желтуха (3) или подпеченочная желтуха развивается вследствие снижения оттока желчи при непроходимости желчного протока – желчные камни, новообразования поджелудочной железы, гельминтозы. В результате застоя желчи происходит растяжение желчных капилляров, увеличивается проницаемость их стенок. Не имеющий оттока в кишечник прямой билирубин поступает в кровь, в результате развивается гипербилирубинемия. Кал светлый содержание стеркобилиногена и стеркобилина Моча темная содержание прямого билирубина (растворимого в воде) В крови общий билирубин повышен – 84 мкмоль/л гипербилирубинемия, за счет прямого билирубина – 76 мкмоль/л Непрямой билирубин – 8 мкмоль/л В моче – билирубин (холебилирубин, связанный с глюкуроновой к-той, растворимый). Желчные пигменты - нет
В тяжелых случаях, вследствие переполнения гепатоцитов прямым билирубином, реакция конъюгации с глюкуроновой кислотой может нарушаться, присоединяется печеночно-клеточная желтуха. В результате в крови увеличивается концентрация непрямого билирубина. В крови общий билирубин повышен – 104 мкмоль/л гипербилирубинемия, за счет прямого билирубина – 74 мкмоль/л Непрямой билирубин – 30 мкмоль/л В моче – билирубин (холебилирубин, связанный с глюкуроновой к-той, растворимый). Желчные пигменты - нет Кал светлый содержание стеркобилиногена и стеркобилина Моча темная содержание прямого билирубина (растворимого в воде)
Причины основных нарушений обмена билирубина
Паренхиматозная желтуха (2) или печеночно-клеточная желтуха. Причина: нарушение на всех трех стадиях превращения билирубина в печени: извлечение билирубина из крови печеночными клетками, его конъюгирование и секреция в желчь (вирусные и другие формы гепатитов, цирроз и опухоли печени, жировая дистрофия печени, отравление токсическими гепатотропными веществами, при врожденных патологиях). Нарушаются все процессы превращения билирубина в печени, гипербилирубинемия развивается за счет обеих фракций, преимущественно прямого билирубина. Концентрация его возрастает из-за нарушения секреции в желчь и увеличения проницаемости мембран клеток печени. Количество непрямого билирубина возрастает за счет функциональной недостаточности гепатоцитов и/или снижения их количества.
Кал светлый или норма содержание стеркобилиногена и стеркобилина или норма Моча темная содержание прямого билирубина (растворимого в воде). Цвет крепкого черного чая. В крови общий билирубин повышен – 88 мкмоль/л гипербилирубинемия, за счет прямого билирубина – 66 мкмоль/л Непрямой билирубин также будет повышаться – 22 мкмоль/л. АЛТ – 45 МЕ/л, АСТ – 35 МЕ/л В моче – прямой билирубин (холебилирубин, связанный с глюкуроновой к-той, растворимый).
Наследственными формами паренхиматозной желтухи являются синдромы Жильбера-Мейленграхта, Дубина-Джонсона, Криглера-Найяра. Синдром Жильбера Аутосомно-доминантное понижение активности УДФ-глюкуронилтрансферазы. Выявляется в юношеском возрасте и продолжается в течение многих лет, обычно всю жизнь. Наблюдается у 2-5% населения, мужчины страдают чаще женщин (соотношение 10:1). иктеричность склер (от лат. icterus - желтый), желтушное окрашивание кожи (только у отдельных больных), особенно лица, иногда наблюдается частичное окрашивание ладоней, стоп, носогубного треугольника. Лабораторная диагностика Периодическое повышение содержание свободного билирубина (непрямого, несвязанного, гембилирубина) плазмы, вызванное провоцирующими факторами.
Синдром Дубина-Джонсона Аутосомно-доминантная недостаточность выведения конъюгированного билирубина из гепатоцитов в желчные протоки. Болезнь протекает длительно, с периодическими обострениями. Встречается чаще у мужчин, выявляется в молодом возрасте, реже после рождения. Характерны повышенная утомляемость, плохой аппетит, боли в правом подреберье, поносы, желтуха, сопровождающаяся кожным зудом. Иногда встречается увеличенная печень и селезенка. Лабораторная диагностика Увеличение содержания и свободного и конъюгированного билирубина в плазме. Характерны билирубинурия, понижение содержания уробилина в кале и моче.
Синдром Криглера-Найяра Тип I Полное отсутствие активности УДФ-глюкуронилтрансферазы вследствие аутосомно-рецессивного генетического дефекта. Симптомы поражения нервной системы: повышение мышечного тонуса, нистагм, судороги. Дети отстают в психическом и физическом развитии. Развитие ядерной желтухи и гибель ребенка. Лабораторная диагностика Гипербилирубинемия появляется в первые дни (часы) после рождения. Характерна интенсивная желтуха, в большинстве случаев сопровождающаяся ядерной желтухой. Непрерывное возрастание содержания свободного билирубина в плазме до 200-800 мкмоль/л (в 15-50 раз выше нормы). Отсутствие конъюгированного билирубина в желчи. Основы лечения применяют фототерапию с использованием лампы дневного света или прямого солнечного света, что превращает билирубин в хорошо растворимый люмирубин. внутривенно вливают растворы альбумина, производят заменные переливания крови.
Желтухи часто встречаются у новорожденных Гемолитическая болезнь новорожденного Несовместимость крови матери и плода по группе или по резус-фактору. Накопление гидрофобной формы,непрямого билирубина в подкожном жире обуславливает желтушность кожи. Реальную опасность представляет накопление билирубина в сером веществе нервной ткани и ядрах ствола мозга с развитием "ядерной желтухи" (билирубиновая энцефалопатия). Лабораторная диагностика В крови выявляются выраженная анемия, ретикулоцитоз, эритро- и нормобластоз. Гипербилирубинемия за счет непрямой фракции от 100 до 342 мкмоль/л, в дальнейшем присоединяется и прямая фракция. Уровень билирубина в крови быстро нарастает и к 3-5 дню жизни достигает максимума. Основы лечения переливание крови, фенобарбитал, который стимулирует в гепатоцитах увеличение активности УДФ-глюкуронилтрансферазы и цитохрома Р450, аскорбиновая кислота.
Физиологическая (транзиторная) желтуха новорожденных относительное снижение активности УДФ-глюкуронилтрансферазы в первые дни жизни, связанное с повышенным распадом фетального гемоглобина, абсолютное снижение активности УДФ-глюкуронилтрансферазы в первые дни жизни, дефицит лигандина, слабая активность желчевыводящих путей. Клиническая диагностика окрашивание кожи на 3-4 день после рождения, гемолиза и анемии нет. Симптомы исчезают спустя 1-2 недели после рождения. Лабораторная диагностика Увеличение концентрации свободного билирубина в сыворотке до 140-240 мкмоль/л. Основы лечения фенобарбитал, который стимулирует в гепатоцитах увеличение активности УДФ-глюкуронилтрансферазы и цитохрома Р450, аскорбиновая кислота, глюкоза, желчегонные средства
Билирубин с диазореактивом Эрлиха дает характерное красно-фиолетовое окрашивание. Это явление было использовано для большинства методов качественного и количественного определения билирубина крови. В настоящее время чаще всего применяют метод Ендрашика, позволяющий определять раздельно фракции билирубина. Холебилирубин, прямой, конъюгированный (связанный с глюкуроновой к-той дает прямое окрашивание с диазореактивом Эрлиха. Гембилирубин, непрямой, не дает прямого окрашивания с диазореактивом Эрлиха. Реакции идет после добавления кофеинового реактива (или спирта)
Ендрашика — Клегхорна — Грофа метод (L. Jendrassik, р. 1895 г., венгерский врач;R.A. Cleghorn; P. Grof; син. Ендрашика — Клегхорна метод) —количественный фотометрический метод определения билирубина в сыворотке крови,основанный на диазореакции. Способ определения: перед употреблением смешивают 10 мл первого реактива и 0,25 мл второго. Для определения общего билирубина к 1 мл сыворотки приливают 3,5 мл кофеинового реактива и 0,5 мл диазореактива, а при определении прямого билирубина к 1 мл сыворотки прибавляют 3,5 мл физиологического раствора и 0,5 мл диазореактива. Хорошо перемешав, обе пробы через 5 мин. колориметрируют против компенсационного раствора, состоящего из 1 мл сыворотки, 3,5 мл кофеинового реактива и 0,5 мл физиологического раствора при зеленом светофильтре. Непрямой билирубин определяется вычитанием из общего прямого.
Это явление было использовано для большинства методов качественного и количественного определения билирубина крови. В настоящее время чаще всего применяют метод Ендрашика, позволяющий определять раздельно фракции билирубина. Реактивы: а) кофеиновый реактив: 5 г кофеина, 7,5 г бензойнокислого натрия и 12,5 г уксуснокислого натрия растворяют при небольшом подогревании в дистиллированной воде и доливают водой до 0,1 л; б)диазореактив: первый реактив — 1 г сульфаниловой кислоты растворяют в небольшом количестве воды и, прибавив 15 мл концентрированной HCl, доливают водой до 1 л; второй реактив — 0,5% раствор азотистокислого натрия.
34656-raspad_gema.ppt
- Количество слайдов: 35