Metabolismul bilirubinei

Bilirubina este o substanță liposolubilă tetrapirolică liniară, elaborată la nivelul macrofagelor în urma catabolizării enzimatice a hemului din structura hemoproteinelor. Bilirubina rezultă în organismul uman în urma proceselor de catabolizare enzimatică, este captată și conjugată la nivel hepatic și este eliminată pe cale biliară. [1], [2]

Procesul de formare a bilirubinei

Peste 80% din totalitatea bilirubinei prezentă în organismul uman provine de la nivelul hemoglobinei rezultată din globulele roșii îmbătrânite și captate de către macrofage.

Celelalte surse de bilirubină sunt reprezentate de hemoproteinele prezente la nivel hepatic, care sunt catalaze, citocromi sau oxidaze și mioglobina.

Totodată, aproximativ 15-20% din bilirubina prezentă în organism provine din elementele seriei roșii medulare. Aceasta din urmă stimulează producția de bilirubină în condițiile în care procesul de eritropoieză este ineficient (precum în anemii, în talasemii, etc.), iar degradarea componentelor care intră în alcătuirea eritronului sunt degradate înainte de a ajunge în circulație.

Procesul biochimic de elaborare a bilirubinei se desfășoară în două etape:

• În prima etapă, sub acțiunea procesului enzimatic de hemoxigenază, se produce ruptura punții meten a hemului, se formează biliverdina, care se detașează de la nivelul proteinei fixatoare, cu eliberarea de fier.
• În a doua etapă, sub acțiunea unei enzime cunoscută sub denumirea de biliverdinreductază, biliverdina este transformată în bilirubină.

La nivelul macrofagelor, procesul de transformare a hemului în bilirubină se desfășoară într-un interval de timp cuprins între două și trei ore. Astfel, în anemiile hemolitice apar deseori creșteri ale valorilor bilirubinei în sânge (hiperbilirubinemie) și mult mai rar hemoglobinurie sau hemoglobinemie. În cadrul proceselor patologice de hemoliză, viteza de eliberare a hemoglobinei este rareori mai crescută față de viteza de elaborare a bilirubinei și viteza de degradare a hemului. [1], [2], [3], [4]

Desfășurarea procesului de transport, de conjugare și de eliminare a bilirubinei pe cale biliară

Bilirubina ajunsă la nivel plasmatic, elaborată la nivelul macrofagelor, este legată în mod reversibil de albumină. Această legătură care se formează între bilirubină și albumină împiedică difuzarea bilirubinei la nivelul diferitelor structuri tisulare.

Astfel, bilirubina prezentă în sângele circulant este acumulată la nivelul moleculelor de albumină, acestea din urmă intrând în contact cu hepatocitele (celulele hepatice). Membrana hepatocitelor este prevăzută cu anumite molecule proteice care captează bilirubina prezentă în componența albuminelor și o integrează în structura citoplasmei, unde este atașată unor proteine speciale denumite ligandine.

Datorită caracterului său liposolubil, bilirubina prezentă la nivelul hepatocitelor poate difuza prin intermediul membranei lipidice înapoi, la nivelul plasmei. Însă, atât ligandinele, cât și procesul de glicuronoconjugare la care urmează să fie supusă bilirubina neconjugată, limitează difuzarea bilirubinei înapoi în plasmă.

La nivel citoplasmatic, bilirubina urmează să fie supusă procesului de glicuronoconjugare, proces care se desfășoară sub acțiunea unei enzime cunoscută sub denumirea de bilirubin-glicuroniltransferază. În urma desfășurării acestui proces, bilirubina își schimbă structura biochimică, devenind hidrosolubilă. După ce a fost supusă procesului de glicuronoconjugare, bilirubina este excretată din organism prin intermediul canaliculelor biliare.

Asemenea bilirubinei, prin intermediul canaliculelor biliare mai sunt excretate și o serie de substanțe precum verdele de indocianină, bromsulfonftaleina și anumiți compuși organici iodați.

După cum spuneam anterior, bilirubina elaborată la nivelul macrofagelor, aflată în sare neconjugată și având structură liposolubilă, ar putea difuza înapoi la nivelul plasmei, având efecte toxice asupra numeroaselor structuri din organism, inclusiv asupra celulelor nervoase ale substanței cenușii aflate la baza creierului. Mecanismele de captare, conjugare și eliminare biliară a bilirubinei, împiedică însă acest lucru. În condiția în care la nivelul ficatului ajunge o cantitate excesivă de bilirubină, mecanismele de captare și conjugare ale acesteia sunt depășite, iar bilirubina neconjugată poate difuza înapoi în plasmă.

În cadrul afecțiunilor hepatice caracterizate prin alterarea structurii și funcționalității hepatocitelor se produce alterarea proceselor de excreție biliară a bilirubinei.

Sub acțiunea luminii, bilirubina liposolubuilă prezentă la nivelul tegumentelor este transformată în anumiți compuși hidrosolubili care sunt excretați pe cale biliară și urinară, fără să mai fie necesară supunerea bilirubinei la procesul de conjugare cu acidul glicuronic. [1], [2], [4]

Transformările care au loc în structura bilirubinei atunci când aceasta ajunge la nivel intestinal. Formarea urobilinogenilor.

În urma desfășurării procesului de glicuronoconjugare, pe cale biliară bilirubina ajunge la nivel intestinal unde nu este absorbită la nivelul mucoasei intestinale și devinde un produs de deșeu.

La nivelul intestinului gros se desfășoară procesul de hidrolizare a bilirubidinglicuronidului, proces catalizat de către o enzimă cunoscută sub denumirea de beta-glicuronidază bacteriană. În urma acestui proces rezultă anumiți compuși tetrapirolici incolori denumiți stercobilinogeni sau urobilinogeni.

O anumită cantitate de urobilinogen (aproximativ 20% din urobilinogenul rezultat) este reabsorbită de către mucoasa intestinului gros și ajunge în circulația portală (circulația ficatului). Odată ajunși la nivel hepatic, prin intermediul unui proces energodependent rapid, urobilinogenii sunt captați și excretați pe cale biliară.

Urobilinogenii, în mare parte, se elimină din organism prin intermediul materiilor fecale. În urma procesului de oxidare, urobilinogenii prezenți în componența materiilor fecale se transformă în stercobilină. Datorită prezenței de stercobilină, materiile fecale prezintă culoare brună.

O mică cantitate din acești urobilinogeni rămân însă la nivelul venei suprahepatice sau la nivelul plexurilor venoase hemoroidale, de unde pătrund în circulația sistemică și sunt eliminați pe cale urinară.

În condiții fiziologice, pe parcursul a 24 de ore, prin intermediul materiilor fecale se elimină între 50 și 280 mg de urobilinogeni și stercobilină, cantitatea similară cantității de bilirubină eliminată pe căi biliare.

În condițiile unui tranzit accelerat sau în cazul antibioterapiei prelungite care determină distrugerea florei microbiene de la nivel intestinal, procesul de elaborare a urobilinogenului de la nivelul bilirubinei este încetinit.

În cazul infecțiilor gastrointestinale cu pătrunderea unor agenți microbieni la nivel intestinal, sau în condițiile în care conținutul alimentar stagnează la bivel intestinal, procesul de elaborare a urobilinogenului din bilirubină este accentuat, la fel ca și absorbția și eliminarea urobilinogenului prin intermediul căilor urinare.

Cei mai importanți factori etiologici care determină apariția urobilinogenuriei sunt leziunile structurii hepatice, care împiedică procesul de captare și eliminare biliară a urobilinogenilor și hipersecreția de bilirubină ce apare în cadrul sindromului icteric asociat hemolizei. [1], [2], [4]

Metode de examinare a metabolismului bilirubinei

Cele mai frecvent utilizate metode de examinare a metabolismului bilirubinei sunt determinarea urobilinogenului urinar și dozarea bilirubinei serice (bilirubina totală, forma conjugată și neconjugată).

După cum spuneam, pot fi descrise două forme de bilirubină serică:

• forma conjugată, directă sau posthepatică, care a fost supusă proceselor de prelucrare de la nivel hepatic și
• forma neconjugată, indirectă sau prehepatică, care nu a fost supusă proceselor de prelucrare de la nivel hepatic.

În condiții fiziologice, valoarea bilirubinei directe este de 4% din bilirubina totală, iar valoarea bilirubinei indirecte reprezintă diferența obținută în urma scăderii bilirubinei directe din bilirubina totală.

În condiții patologice, în icterele de etiologie hepatocelulară sau colestatică, creșterea valorilor bilirubinei directe determină apariția acesteia în urină. Prezența bilirubinei în urină indică creșterea valorilor serice a bilirubinei directe, deoarece bilirubina indirectă nu se elimină pe cale urinară.

Identificarea urobilinogenului în urină, în urma efectuării examenului sumar de urină, poate oferi anumite informații cu privire la modificările suferite de bilirubină la nivel intestinal și modul de desfășurare a proceselor de captare și eliminare biliară a urobilinogenului de către ficat.

În cazul persoanelor sănătoase, urobilinogenul urinar se află sub limita de detecție. Creșterea valorilor urobilinogenului urinar are loc în cadrul icterelor hemolitice. În acest caz are loc o hipersecreție de bilirubină cu elaborarea excesivă a urobilinogenilor la nivel intestinal.

Prezența urobilinogenului în urină, depistat în urma efectuării examenului sumar de urină, are loc în cadrul diferitelor afecțiuni hepatice.

Eliminarea celei mai mari cantități de urobilinogen în urină are loc în intervalul de timp cuprins între orele 14 și 16, perioadă de timp postprandială (după masa de la prânz). În acest interval are loc revărsarea bilei la nivel intestinal, cu elaborarea urobilinogenului din bilirubină.

În insuficiența renală acută și în boala cronică de rinichi, afecțiuni caracterizate printr-o alterare gravă a funcției renale, bilirubina și urobilinogenul nu se mai elimină pe cale urinară.

Dispariția urobilinogemnului din urină poate apărea în cazul obstrucției complete de canal coledoc asociate icterului mecanic. În acest caz pot apărea scaune decolorate iar pe cale urinară se elimină doar bilirubina. [1], [2], [3], [4]

Metabolismul bilirubinei la nou-născut. Hiperbilirubinemia nou-născutului

În perioada intrauterină, bilirubina indirectă este elaborată de către macrofagele fetale și se elimină transplacentar de la organismul fetal la organismul matern. Prin intermediul acestui transfer transplacentar mecanismele de captare, glicuronoconjugare și eliminare a bilirubinei sunt compensate.

La naștere, mecanismele de captare, glicuronoconjugare și eliminare a bilirubinei, prezente în organismul nou-născutului, sunt incomplet maturate, iar transferul transplacentar de bilirubină este întrerupt. Acestea duc la apariția icterului fiziologic al nou-născutului, icter care apare în mod normal după primele 48 de ore de viață și poate persista timp de una sau două săptămâni.

Mecanismele care asigură clearance-ul bilirubinei, prezente în organismul nou-născutului, se maturizează în prima lună de viață.

La prematuri, icterul fiziologic al nou-născutului este mai accentuat și mai prelungit. Aceasta se datorează prezenței unei substanțe steroide în componența laptelui matern, substanță care inhibă procesul de glicuronoconjugare a bilirubinei. Acest icter apare în urma administrării laptelui matern și poate dispărea după schimbarea laptelui de mamă cu formulele din lapte praf sau laptele de vacă.

Prezența în perioada neonatală a unui icter prelungit, fără existența factorilor determinanți descrii anterior, poate sugera prezența unei insuficiențe tiroidiene a nou-născutului.

Majoritatea cazurilor de hiperbilirubinemie neonatală sunt datorate hemolizei apărute în cadrul incompatibilității de Rh și la imaturi. Asocierea imaturității neonatale cu apariția incompatibilității de Rh crește riscul de apariție a hiperbilirubinemiei neonatale. În aceste cazuri, producția excesivă de bilirubină se asociază mecanismelor deficitare de eliminare a bilirubinei indirecte de la nivelul sângelui. În aceste condiții, bilirubinemia poate ajunge la valori de peste 20 mg/dl.

Valorile crescute ale bilirubineimiei pot determina apariția unor leziuni ireversibile la nivelul sistemului nervos central, cu risc crescut de deces. În ceste condiții, este necesară evaluarea zilnică a bilirubinemiei, iar atunci când bilirubina indirectă depășește 16 mg/dl se recomandă inițierea tratamentului de urgență care presupune exsanguinotransfuzie și infuzii intravenoase de albumină umană.

Datorită faptului că expunerea la lumină determină transformarea bilirubinei în anumiți compuși care pot fi ulterior eliminați, expunerea nou-născutului cu icter fiziologic la o sursă de lumină puternică este eficientă. [1], [2], [4]

Sindromul icteric

Icterul sau sindromul icteric se caracterizează prin colorarea gălbuie a tegumentelor, a mucoaselor și a scleroticii. Principala cauză a sindromului icteric este acumularea de bilirubină la nivelul țesuturilor.

Icterul sclero-tegumentar devine vizibil atunci când bilirubinemia depășește valorile de 2-2,5 mg/dl. Creșterea valorilor serice a bilirubinei directedetermină apariția unui icter sclero-tegumentar mult mai intens decât creșterea valorilor serice a bilirubinei indirecte. Aceasta se datorează faptului că bilirubina directă, datorită structurii ei hidrosolubile și fixării ei instabile la nivelul albuminei, poate difuza cu ușurință la nivelul lichidului interstițial, prin intermediul căruia se atașează fibrelor elastice de la nivel cutanat și de la nivelul scleroticii. Astfel, se explică persistența icterului sclero-tegumentar în cursul perioadei de vindecare, după ce valorile bilirubinemiei au revenit în limitele fiziologice.

În cadrul formațiunilor tumorale maligne care determină obstrucția totală a canalului coledocicterul sclero-tegumentar prezintă o tentă verzuie datorită procesului de oxidare a bilirubinei cu transformarea în biliverdină, proces care se desfășoară la nivel cutanat.

În continuarea vom prezenta principalele afecțiuni caracterizate prin apariția sindromului icteric:

Icterul apărut în cadrul anemiei hemolitice

Hiperproducția de bilirubină indirectă nu poate fi supusă în totalitate procesului de captare și glicuronoconjugare de la nivel hepatic și estfel se acumulează în sânge, unde este prezentă în cantități crescute; în aceste condiții, sunt elaborate cantități excesive de bilirubină directă care se elimină prin bilă. În cazul hemolizei, procesul de degradare a hemoglobinei de la nivelul hematiilor prezente în sângele circulant este accelerat şi astfel ficatul devine incapabil de a capta, de a conjuga şi de a elimina excesul de bilirubină. În aceste condiții, durata de viață a globulelor roşii este de aproximativ 20 zile, cu mult redusă față de durata normală de viață a hematiilor, de 120 de zile. Totodată, hemoglobina degradată în fiecare zi ajunge la 40 de grame. Cu toate că în aceste condiții producția de bilirubină este mult accelerată, bilirubina serică nu depăşeşte 2-3 mg/dl. Aceasta datorită faptului că ficatul prezintă capacitate mare de depurare a bilirubinei indirecte. În cazul în care o persoană depistată cu icter hemolitic se prezintă la medic cu valori ale bilirubinei serice mai mari de 5 mg/dl, este suspicionată prezența unei disfuncții hepatice.

Icterul mecanic

Acesta se datorează incapacității de eliminare a bilirubinei directe prin intermediul canaliculelor biliare, cu refluarea acesteia în sânge. Principala cauză a icterului mecanic este obstrucția totală a canalului coledoc.

Sindromul Dubin-Johnson

Acesta se caracterizează printr-un deficit de eliminare a bilirubinei conjugate prezente la nivelul sângelui circulant. În acest caz, valorile serice ale bilirubinei directe sunt cuprinse între 2 şi 5 mg/dl, dar pot creşte până la 15 mg/dl. Bolnavii diagnosticați cu sindrom Dubin-Johnson prezintă un deficit în cadrul procesului de eliminare biliară a compuşilor iodați care prezintă rolul de a opacifia mucoasa căilor biliae.

Colestaza intrahepatică

Aceasta presupune existența unui deficit în cadrul procesului de formare a fluxului biliar apos, care determină refluarea bilirubinei directe ajunse la nivelul canaliculelor biliare înapoi la nivelul capilarelor sangvine.

Icterele hepatocelulare

Acestea apar în diferite afecțiuni hepatice, precum hepatitele acute de etiologie virală, ciroza hepatică, hepatitele cronice, afecțiuni hepatice alcoolice, etc. În majoritatea cazurilor, apariția sindromului icteric poate sugera agravarea leziunii hepatice. Leziunile apărute la nivelul structurii hepatice determină perturbarea procesului de eliminare a bilirubinei directe şi de elaborare a fluxului biliar apos. Totodată, aceste leziuni hepatice încetinesc procesul de captare şi glicuronoconjugare a bilirubinei elaborată de către macrofage. Edemul inflamator prezent la nivelul interstițiului hepatic, apărut în cadrul leziunilor hepatice, alături de celulele hepatice turgescente determină comprimarea şi obstrucționarea ccanaliculelor biliare şi a ducturilor biliare aflate în structura spațiilor interlobulare. În urma necrozării hepatocitelor, sunt elaborate căi de comunicare între canaliculele biliare şi capilarele sangvine. Procesele de scleroză, necroză şi regenerare nodulară determină alterarea arhitecturii hepatice, favorizând regurgitarea bilei la nivelul capilarelor sinusoidale. Toate aceste mecanisme patologice care apar în cadrul leziunilor hepatice, determină creşterea bilirubinei directe şi a celei indirecte; bilirubina directă prezintă valori serice mai mari față de cea indirectă. De asemenea, poate fi identificată prezența pigmenților biliari şi a urobilinogenului în urină (bilirubinurie şi urobilinogenurie). În aceste condiții, dispariția spontană a urobilinogenului din urină este un semn de agravare a afecțiunii hepatice, iar reapariția urobilinogenului este un semn de ameliorare a afectării hepatice, semnificând reluarea fluxului biliar.

Sindromul Crigler-Najjar

Acesta se caracterizează prin apariția unui deficit în cadrul procesului de glicuronoconjugare a bilirubinei, determinând întoarcerea bilirubinei neconjugate în sânge. În consecință, valorile bilirubinei serice vor crește deosebit de mult. Din cauza alterării severe a procesului de glicuronoconjugare a bilirubinei, bolnavii cu sindrom Crigler-Najjar prezintă valori serice ale bilirubinei indirecte de 15-48 mg/dl. În aceste condiții, există un risc crescut de afectare a neuronilor cerebrali şi cerebeloşi, cu apariția icterului nuclear şi risc crescut de deces. În cazul nou-născuților diagnosticație cu acest sindrom şi care totuşi supraviețuiesc, sunt prezente valori ale bilirubinei serice cuprinse între 15 şi 25 mg/dl iar, din punct de vedere clinic, principala manifestare neurologică care devine cronică este ataxia.

Sindromul Gilbert

Acesta se caracterizează prin scăderea numărului de ligandine prezente în structura hepatocitelor, care determină implicit încetinirea procesului de glicuronoconjugare a bilirubinei neconjugate. În acest caz apare o întârziere a procesului de îndepărtarea bilirubinei indirecte de la nivelul plasmei. Sindromul Gilbert este o afecțiune genetică cu transmitere familială caracterizat prin apariția icterului după împlinirea vârstei de 20 de ani. În acest caz, valorile bilirubinei indirecte sunt mai mici de 3 mg/dl şi pot creşte în urma unor infecții, în urma unui sindrom febril, în urma efectuării unui efort fizic intens, în urma unui post prelungit sau în urma consumului de alcool.

Sindromul Rotor

Acesta se caracterizează prin creşterea valorilor serice ale bilirubinei conjugate, asemănătoare celor din cadrul sindromului Dubin-Johnson şi prezența unui deficit în cadrul procesului de stocare a bilirubinei directe. [1], [3], [4]