Intercambio de bilirrubina

La bilirrubina es el producto final de la degradación del hemo. La mayor parte (80-85%) de la bilirrubina se forma a partir de la hemoglobina y solo una pequeña parte se forma a partir de otras proteínas que contienen hemo, como el citocromo P450. La bilirrubina se forma en las células del sistema reticuloendotelial. Se producen aproximadamente 300 mg de bilirrubina al día.

La conversión del hemo en bilirrubina implica la enzima microsomal hemooxigenasa, que requiere oxígeno y NADPH para su función. El anillo de porfirina se escinde selectivamente en el grupo metano en la posición a. El átomo de carbono en el puente a-metano se oxida a monóxido de carbono y, en lugar del puente, se forman dos dobles enlaces con moléculas de oxígeno que vienen del exterior. El tetrapirrol lineal resultante es estructuralmente IX-alfa-biliverdina. Luego, la biliverdina reductasa, una enzima citosólica, lo convierte en IX-alfa-bilirrubina. El tetrapirrol lineal de esta estructura debería ser hidrosoluble, mientras que la bilirrubina es una sustancia liposoluble. La solubilidad en lípidos está determinada por la estructura de la IX-alfa-bilirrubina: la presencia de 6 enlaces de hidrógeno intramoleculares estables. Estos enlaces pueden romperse con alcohol mediante una reacción diazo (de Van den Bergh), en la que la bilirrubina no conjugada (indirecta) se convierte en conjugada (directa). In vivo, los enlaces de hidrógeno estables se rompen mediante esterificación con ácido glucurónico.

Aproximadamente el 20% de la bilirrubina circulante proviene de fuentes distintas del hemo de los glóbulos rojos maduros. Una pequeña cantidad proviene de células inmaduras del bazo y la médula ósea. Esta cantidad aumenta con la hemólisis. El resto se forma en el hígado a partir de proteínas que contienen hemo, como la mioglobina, los citocromos y otras fuentes no especificadas. Esta fracción aumenta en la anemia perniciosa, la uroporfirina eritropoyética y el síndrome de Crigler-Najjar.

Transporte y conjugación de la bilirrubina en el hígado

La bilirrubina no conjugada plasmática está estrechamente ligada a la albúmina. Solo una proporción muy pequeña de la bilirrubina es dializable, pero puede aumentar bajo la influencia de sustancias que compiten con ella por unirse a la albúmina (p. ej., ácidos grasos o aniones orgánicos). Esto es importante en neonatos, en quienes diversos fármacos (p. ej., sulfonamidas y salicilatos) pueden facilitar la difusión de la bilirrubina al cerebro y, por lo tanto, contribuir al desarrollo de kernícterus.

El hígado secreta muchos aniones orgánicos, incluyendo ácidos grasos, ácidos biliares y otros componentes no biliares de la bilis como la bilirrubina (a pesar de su fuerte unión a la albúmina). Los estudios han demostrado que la bilirrubina se separa de la albúmina en los sinusoides y se difunde a través de la capa acuosa en la superficie del hepatocito. Las sugerencias previas sobre la presencia de receptores de albúmina no se han confirmado. La bilirrubina se transporta a través de la membrana plasmática hacia el hepatocito mediante proteínas de transporte como la proteína transportadora de aniones orgánicos y/o por un mecanismo flip-flop. La captación de bilirrubina es altamente eficiente debido a su rápido metabolismo en el hígado por glucuronidación y secreción en la bilis, y debido a la presencia de proteínas de unión citosólicas como las ligandinas (glutatión-8-transferasa).

La bilirrubina no conjugada es una sustancia apolar (liposoluble). En la reacción de conjugación, se convierte en una sustancia polar (hidrosoluble) y, por lo tanto, puede excretarse en la bilis. Esta reacción se produce con la ayuda de la enzima microsomal uridina difosfato glucuronil transferasa (UDPGT), que convierte la bilirrubina no conjugada en bilirrubina conjugada monoglucurónida y diglucurónida. La UPGT es una de las diversas isoformas de la enzima que facilitan la conjugación de metabolitos endógenos, hormonas y neurotransmisores.

El gen UDPHT de la bilirrubina se encuentra en el segundo par de cromosomas. Su estructura es compleja. En todas las isoformas de UDPHT, los exones 2-5 del extremo 3' del ADN génico son componentes constantes. Para la expresión génica, es necesaria la participación de uno de los primeros exones. Por lo tanto, para la formación de las isoenzimas bilirrubina-UDFHT 1*1 y 1*2, es necesaria la participación de los exones 1A e ID, respectivamente. La isoenzima 1*1 participa en la conjugación de casi toda la bilirrubina, mientras que la isoenzima 1*2 participa casi por completo o no participa en absoluto. Otros exones (IF y 1G) codifican isoformas fenol-UDFHT. Por lo tanto, la elección de una de las secuencias del exón 1 determina la especificidad del sustrato y las propiedades de las enzimas.

La expresión posterior de UDFGT 1*1 también depende de una región promotora en el extremo 5' asociada a cada uno de los primeros exones. Esta región promotora contiene la secuencia TATAA.

Los detalles de la estructura genética son importantes para comprender la patogenia de la hiperbilirrubinemia no conjugada (síndromes de Gilbert y Crigler-Najjar), cuando el hígado contiene enzimas reducidas o ausentes responsables de la conjugación.

La actividad de UDFGT en la ictericia hepatocelular se mantiene en un nivel adecuado, e incluso aumenta en la colestasis. En los recién nacidos, la actividad de UDFGT es baja.

En humanos, la bilirrubina se encuentra principalmente en la bilis como diglucurónido. La conversión de bilirrubina a monoglucurónido y diglucurónido ocurre en el mismo sistema microsomal de la glucuronil transferasa. Cuando hay una sobrecarga de bilirrubina, como durante la hemólisis, se forma predominantemente monoglucurónido, y cuando el aporte de bilirrubina disminuye o se induce la enzima, el contenido de diglucurónido aumenta.

La conjugación con ácido glucurónico es la más importante, pero una pequeña cantidad de bilirrubina se conjuga con sulfatos, xilosa y glucosa; estos procesos se intensifican en la colestasis.

En las etapas tardías de la ictericia colestásica o hepatocelular, a pesar del alto contenido de bilirrubina plasmática, no se detecta bilirrubina en la orina. Al parecer, la razón es la formación de bilirrubina tipo III, monoconjugada, que se une covalentemente a la albúmina. Esta no se filtra en los glomérulos y, por lo tanto, no aparece en la orina. Esto reduce la utilidad práctica de las pruebas utilizadas para determinar el contenido de bilirrubina en la orina.

La excreción de bilirrubina en los túbulos se produce a través de una familia de proteínas transportadoras de aniones orgánicos multiespecíficas dependientes de ATP. La velocidad de transporte de bilirrubina del plasma a la bilis está determinada por la excreción del glucurónido de bilirrubina.

Los ácidos biliares se transportan a la bilis mediante una proteína transportadora diferente. La presencia de diferentes mecanismos de transporte de bilirrubina y ácidos biliares se puede ilustrar con el ejemplo del síndrome de Dubin-Johnson, en el que la excreción de bilirrubina conjugada está alterada, pero se conserva la excreción normal de ácidos biliares. La mayor parte de la bilirrubina conjugada en la bilis se encuentra en micelas mixtas que contienen colesterol, fosfolípidos y ácidos biliares. La importancia del aparato de Golgi y los microfilamentos del citoesqueleto de los hepatocitos para el transporte intracelular de la bilirrubina conjugada aún no se ha establecido.

El diglucurónido de bilirrubina, presente en la bilis, es hidrosoluble (molécula polar), por lo que no se absorbe en el intestino delgado. En el intestino grueso, la bilirrubina conjugada es hidrolizada por las β-glucuronidasas bacterianas para formar urobilinógenos. En la colangitis bacteriana, parte del diglucurónido de bilirrubina se hidroliza en las vías biliares, con la consiguiente precipitación de bilirrubina. Este proceso puede ser importante para la formación de cálculos biliares de bilirrubina.

El urobilinógeno, al ser una molécula apolar, se absorbe bien en el intestino delgado y en cantidades mínimas en el intestino grueso. Una pequeña cantidad del urobilinógeno, que se absorbe normalmente, se reexcreta por el hígado y los riñones (circulación enterohepática). Cuando la función de los hepatocitos se ve afectada, la reexcreción hepática de urobilinógeno se ve afectada y la excreción renal aumenta. Este mecanismo explica la urobilinogenuria en la hepatopatía alcohólica, la fiebre, la insuficiencia cardíaca y en las primeras etapas de la hepatitis vírica.