Pertukaran bilirubin

Bilirubin merupakan produk akhir dari pemecahan heme. Sebagian besar (80-85%) bilirubin terbentuk dari hemoglobin dan hanya sebagian kecil yang terbentuk dari protein lain yang mengandung heme, seperti sitokrom P450. Bilirubin terbentuk di dalam sel-sel sistem retikuloendotelial. Sekitar 300 mg bilirubin terbentuk setiap hari.

Konversi heme menjadi bilirubin melibatkan enzim heme oksigenase mikrosomal, yang membutuhkan oksigen dan NADPH untuk fungsinya. Cincin porfirin dibelah secara selektif pada gugus metana di posisi a. Atom karbon pada jembatan a-metana dioksidasi menjadi karbon monoksida, dan sebagai ganti jembatan, dua ikatan rangkap terbentuk dengan molekul oksigen yang berasal dari luar. Tetrapirol linier yang dihasilkan secara struktural adalah IX-alfa-biliverdin. Kemudian diubah oleh biliverdin reduktase, enzim sitosolik, menjadi IX-alfa-bilirubin. Tetrapirol linier dari struktur ini harus larut dalam air, sedangkan bilirubin adalah zat yang larut dalam lemak. Kelarutan lipid ditentukan oleh struktur IX-alfa-bilirubin - keberadaan 6 ikatan hidrogen intramolekul yang stabil. Ikatan ini dapat diputus oleh alkohol dalam reaksi diazo (van den Bergh), di mana bilirubin tak terkonjugasi (tidak langsung) diubah menjadi bilirubin terkonjugasi (langsung). Secara in vivo, ikatan hidrogen yang stabil diputus melalui esterifikasi dengan asam glukuronat.

Sekitar 20% bilirubin yang beredar berasal dari sumber selain heme sel darah merah dewasa. Sejumlah kecil berasal dari sel-sel limpa dan sumsum tulang yang belum matang. Jumlah ini meningkat dengan hemolisis. Sisanya terbentuk di hati dari protein yang mengandung heme seperti mioglobin, sitokrom, dan sumber lain yang tidak ditentukan. Fraksi ini meningkat pada anemia pernisiosa, uroporfirin eritropoietik, dan sindrom Crigler-Najjar.

Transportasi dan konjugasi bilirubin di hati

Bilirubin tak terkonjugasi dalam plasma terikat erat dengan albumin. Hanya sebagian kecil bilirubin yang dapat didialisis, tetapi dapat meningkat di bawah pengaruh zat yang bersaing dengan bilirubin untuk mengikat albumin (misalnya asam lemak atau anion organik). Hal ini penting pada neonatus, di mana sejumlah obat (misalnya sulfonamida dan salisilat) dapat memfasilitasi difusi bilirubin ke dalam otak dan dengan demikian berkontribusi pada perkembangan kernikterus.

Hati mengeluarkan banyak anion organik, termasuk asam lemak, asam empedu, dan komponen empedu non-asam empedu lainnya seperti bilirubin (meskipun ikatannya erat dengan albumin). Penelitian telah menunjukkan bahwa bilirubin dipisahkan dari albumin di sinusoid dan berdifusi melalui lapisan berair pada permukaan hepatosit. Saran sebelumnya bahwa reseptor albumin hadir belum dikonfirmasi. Bilirubin diangkut melintasi membran plasma ke dalam hepatosit oleh protein transpor seperti protein transpor anion organik dan/atau oleh mekanisme flip-flop. Penyerapan bilirubin sangat efisien karena metabolismenya yang cepat di hati melalui glukuronidasi dan sekresi ke dalam empedu, dan karena adanya protein pengikat sitosolik seperti ligandin (glutathione-8-transferase).

Bilirubin tak terkonjugasi merupakan zat nonpolar (larut dalam lemak). Dalam reaksi konjugasi, zat ini diubah menjadi zat polar (larut dalam air) dan karenanya dapat dikeluarkan ke dalam empedu. Reaksi ini terjadi dengan bantuan enzim mikrosomal uridin difosfat glukuroniltransferase (UDPGT), yang mengubah bilirubin tak terkonjugasi menjadi bilirubin mono dan diglukuronida terkonjugasi. UPGT merupakan salah satu dari beberapa isoform enzim yang menyediakan konjugasi metabolit endogen, hormon, dan neurotransmiter.

Gen UDPHT bilirubin terletak pada pasangan kromosom ke-2. Struktur gen tersebut kompleks. Dalam semua isoform UDPHT, ekson 2-5 pada ujung 3' DNA gen merupakan komponen konstan. Untuk ekspresi gen, keterlibatan salah satu dari beberapa ekson pertama diperlukan. Jadi, untuk pembentukan isoenzim bilirubin-UDFHT 1*1 dan 1*2, keterlibatan ekson 1A dan ID, masing-masing, diperlukan. Isoenzim 1*1 berpartisipasi dalam konjugasi hampir semua bilirubin, dan isoenzim 1*2 berpartisipasi hampir atau tidak berpartisipasi sama sekali. Ekson lainnya (IF dan 1G) mengkodekan isoform fenol-UDFHT. Jadi, pilihan salah satu urutan ekson 1 menentukan spesifisitas substrat dan sifat enzim.

Ekspresi lebih lanjut dari UDFGT 1*1 juga bergantung pada daerah promotor di ujung 5' yang dikaitkan dengan masing-masing ekson pertama. Daerah promotor tersebut mengandung urutan TATAA.

Rincian struktur gen penting untuk memahami patogenesis hiperbilirubinemia tak terkonjugasi (sindrom Gilbert dan Crigler-Najjar), ketika hati mengandung enzim yang bertanggung jawab untuk konjugasi yang berkurang atau tidak ada.

Aktivitas UDFGT pada penyakit kuning hepatoseluler dipertahankan pada tingkat yang cukup, dan bahkan meningkat pada kolestasis. Pada bayi baru lahir, aktivitas UDFGT rendah.

Pada manusia, bilirubin terutama terdapat dalam empedu sebagai diglukuronida. Konversi bilirubin menjadi monoglukuronida dan diglukuronida terjadi dalam sistem glukuroniltransferase mikrosomal yang sama. Ketika terjadi kelebihan bilirubin, seperti selama hemolisis, monoglukuronida sebagian besar terbentuk, dan ketika pasokan bilirubin menurun atau enzim diinduksi, kandungan diglukuronida meningkat.

Konjugasi dengan asam glukuronat merupakan yang paling penting, tetapi sejumlah kecil bilirubin dikonjugasikan dengan sulfat, xilosa, dan glukosa; proses ini ditingkatkan pada kolestasis.

Pada tahap akhir penyakit kuning kolestatik atau hepatoseluler, meskipun kadar bilirubin plasma tinggi, bilirubin tidak terdeteksi dalam urin. Rupanya, penyebabnya adalah pembentukan bilirubin tipe III, monokonjugasi, yang terikat secara kovalen dengan albumin. Bilirubin tidak disaring dalam glomerulus dan, oleh karena itu, tidak muncul dalam urin. Hal ini mengurangi signifikansi praktis dari tes yang digunakan untuk menentukan kadar bilirubin dalam urin.

Ekskresi bilirubin ke dalam tubulus terjadi melalui keluarga protein transpor anion organik multispesifik yang bergantung pada ATP. Laju transpor bilirubin dari plasma ke empedu ditentukan oleh langkah ekskresi bilirubin glukuronida.

Asam empedu diangkut ke dalam empedu oleh protein pengangkut yang berbeda. Adanya mekanisme pengangkutan bilirubin dan asam empedu yang berbeda dapat diilustrasikan dengan contoh sindrom Dubin-Johnson, di mana ekskresi bilirubin terkonjugasi terganggu, tetapi ekskresi asam empedu yang normal dipertahankan. Sebagian besar bilirubin terkonjugasi dalam empedu berada dalam misel campuran yang mengandung kolesterol, fosfolipid, dan asam empedu. Pentingnya aparatus Golgi dan mikrofilamen sitoskeleton hepatosit untuk pengangkutan bilirubin terkonjugasi intraseluler belum ditetapkan.

Bilirubin diglukuronida, yang ditemukan dalam empedu, larut dalam air (molekul polar), sehingga tidak diserap di usus halus. Di usus besar, bilirubin terkonjugasi dihidrolisis oleh bakteri b-glukuronidase untuk membentuk urobilinogen. Pada kolangitis bakteri, sebagian bilirubin diglukuronida dihidrolisis di saluran empedu dengan presipitasi bilirubin berikutnya. Proses ini mungkin penting untuk pembentukan batu empedu bilirubin.

Urobilinogen, yang memiliki molekul nonpolar, diserap dengan baik di usus halus dan dalam jumlah minimal di usus besar. Sejumlah kecil urobilinogen, yang biasanya diserap, diekskresikan kembali oleh hati dan ginjal (sirkulasi enterohepatik). Ketika fungsi hepatosit terganggu, ekskresi ulang urobilinogen oleh hati terganggu dan ekskresi ginjal meningkat. Mekanisme ini menjelaskan urobilinogenuria pada penyakit hati akibat alkohol, demam, gagal jantung, dan pada tahap awal hepatitis virus.