Катаболизм гема

Тканевой этап и транспорт в крови

Распад гема начинается в клетках ретикулоэндотелиальной системы, преимущественно в селезенке и костном мозге. В эндоплазматическом ретикулуме (ЭПР) этих клеток работает гемоксигеназная система. При участии кислорода (O$_2$) и кофактора NADPH+H$^+$ она расщепляет гемоглобин до промежуточного соединения вердоглобина, а затем образуется биливердин — пигмент зеленого цвета. Во время этой реакции высвобождаются ионы трехвалентного железа (Fe$^{3+}$), белковая часть (глобин), монооксид углерода (CO) и окисленная форма кофермента NADP$^+$.

Далее в дело вступает фермент биливердинредуктаза, который с помощью того же NADPH+H$^+$ восстанавливает зеленый биливердин до красно-желтого билирубина. Образовавшийся пигмент токсичен и крайне плохо растворим в воде. Чтобы безопасно добраться до печени, он связывается в кровотоке с транспортным белком — альбумином. Этот комплекс называется непрямым (неконъюгированным) билирубином. Из-за прочной связи с белком он не способен давать прямую реакцию с лабораторным диазореактивом.

Печеночный этап: захват и конъюгация

Поступив с током крови к печени, непрямой билирубин захватывается гепатоцитами. Этот процесс идет по механизму облегченной диффузии при обязательном участии специальных внутриклеточных белков-переносчиков — лигандина и протеина Z.

Внутри гепатоцита, а именно в мембранах эндоплазматического ретикулума, происходит обезвреживание пигмента. Субстратом выступает сам билирубин, а донором функциональных групп — две молекулы УДФ-глюкуроновой кислоты. Реакцию катализируют ферменты УДФ-глюкуронилтрансферазы.

• УДФ-глюкуронилтрансфераза I присоединяет первую молекулу с образованием билирубинмоноглюкуронида.
• УДФ-глюкуронилтрансфераза II завершает процесс, формируя билирубиндиглюкуронид.

Итоговый продукт — это прямой (конъюгированный) билирубин, который теряет свою токсичность, становится водорастворимым и путем активного транспорта секретируется в желчь. Активность ферментов конъюгации может индуцироваться (повышаться) под действием этанола или лекарственных препаратов, например, фенобарбитала.

Кишечный этап и пути выведения

С током желчи прямой билирубин попадает в двенадцатиперстную кишку, где начинается заключительный этап его метаболизма. Здесь под влиянием ферментов кишечной микрофлоры происходит отщепление глюкуроновой кислоты. Освободившийся билирубин восстанавливается бактериями до бесцветных тетрапирролов — уробилиногенов (в частности, образуется стеркобилиноген).

Экскреция метаболитов идет двумя основными путями:

1. С калом (95%). Большая часть уробилиногена продвигается по толстому кишечнику. При контакте с кислородом воздуха он окисляется, превращаясь в пигмент коричневого цвета — стеркобилин (уробилин), который и придает характерную окраску калу. В сутки таким путем выводится внушительное количество пигмента — от 200 до 300 мг.
2. С мочой (5%). Небольшая часть уробилиногена всасывается из кишечника в систему воротной вены. Пройдя через печень и попав в большой круг кровообращения, пигмент фильтруется почками. В моче при контакте с кислородом он окисляется до соломенно-желтого уробилина, определяя нормальный цвет мочи. За сутки этим путем экскретируются лишь следовые количества — от 1 до 6 мг пигмента.

Вопросы с занятий и экзамена

Что ещё разобрать по теме

• Строение и функции гемоксигеназной системы
• Механизмы энтерогепатической циркуляции желчных пигментов
• Специфичность УДФ-глюкуронилтрансферазы I и II типов
• Индукция ферментов печени лекарственными препаратами

Другие темы раздела «Метаболизм гема и обмен железа»

Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.