9.1.Особенности билирубинового обмена у новорожденных детей.

Источники и механизм образования билирубина.

Основным источником образования свободного билирубина (СБ), как в организме взрослого человека, так и новорожденного ребенка является гемоглобин (Hb) стареющих и разрушающихся в клетках мононуклеарно-фагоцитарной системы эритроцитов, которая локализуется преимущественно в печени и селезенке.

Продолжительность жизни эритроцитов у взрослого человека составляет 110-120 дней. У доношенного новорожденного ребенка - 80-90 дней, а у недоношенного, в зависимости от гестационного возраста, колеблется в пределах 40-70 дней.

За счет распада гемоглобина стареющих эритроцитов в организме образуется 75-80% СБ. Остальные 20-25% - за счет разрушения незрелых форм эритроцитов непосредственно в костном мозге или при поступлении их в кровоток, а также из негемоглобиновых источников: железосодержащих ферментов (цитохрома Р-450, каталазы, пероксидазы) и миоглобина. В течение суток у взрослого человека разрушается 1 грамм гемоглобина и образуется 35 мг (600 мкмоль) СБ. У новорожденных детей скорость образования СБ значительно выше и составляет 8-10 мг/кг/сутки. Более высокая скорость продукции СБ у новорожденных детей связана с большим количеством эритроцитов и их более короткой продолжительностью жизни. В одном эритроците содержится 340 млн молекул гемоглобина. В чрезвычайно сложной структуре молекулы гемоглобина принято выделять 2 основных фрагмента: белковую часть - глобин и гем. У взрослого человека белковая часть - глобин содержит 4 полипептидных цепи (2 и 2), каждая из которых состоит из 146 аминокислотных остатков. Таким образом, вся молекула белковой части гемоглобина включает 574 аминокислоты. Фетальный гемоглобин также состоит из 4 полипептидных цепей (2 и 2), но отличается от гемоглобина взрослого человека не только составом аминокислот, но и физико-химическими свойствами. Видовые различия гемоглобина обусловлены глобином. Гем одинаков не только у всех видов гемоглобина, но и, является простетической группой миоглобина и железосодержащих ферментов. Глобин одновременно связан с 4 гемами. Гем (ферропротопорфирин) представляет собой тетрапиррольное соединение, замкнутое в циклическую структуру и содержащее атом закисного двухвалентного железа (Fe++). Пиррольные кольца связаны между собой метиновыми связями (=СН-). Их соответственно количеству колец 4 и обозначаются они как , , и . Процесс разрушения гема происходит преимущественно по месту -метиновой связи при участии микросомального фермента - гемоксидазы. В результате последовательных окислительных реакций, вначале образуется вердоглобин, а затем биливердин. На стадии образования биливердина происходит отщепление глобина и атома железа (Fe ++), которые используются для ресинтеза нового гема, а биливердин при участии фермента биливердин-редуктазы и АТФ превращается в СБ IХ (рисунок 9.2).

Рисунок 9.2 Образование билирубина

У взрослого человека, помимо СБ IХ, образуется, примерно, 6%, а у новорожденного ребенка 50% изомеров ,,, которые могут экскретироваться из организма без предварительного связывания с глюкуроновой кислотой

Физико-химическая характеристика билирубина.

Свободный билирубин, образующийся в клетках мононуклеарно-фагоцитарной системы, хорошо растворим в липидах, но плохо растворим в воде. Из клеток мононуклеарно-фагоцитарной системы СБ выделяется в системный кровоток, где при физиологическом рН крови циркулирует в виде дианиона и связывается с альбумином плазмы крови. Каждая молекула альбумина имеет два места связывания с СБ. 1 грамм альбумина может связать до 17 мг СБ, причем половина СБ связывается прочно и половина непрочно. СБ, прочно связанный с альбумином, не способен выходить за пределы сосудистого русла. Следовательно, для того чтобы происходило эффективное связывание СБ и его последующий транспорт, прежде всего, необходимо достаточное количество альбумина. У здорового новорожденного ребенка содержание альбумина в плазме крови составляет 30-35 г/л. Этого количества достаточно для того, чтобы эффективно связать весь СБ, образующийся в организме новорожденного ребенка. Вместе с тем, помимо абсолютного количества альбумина необходимо еще одно очень важное условие; его способность связывать СБ. Альбумин новорожденного ребенка связывает СБ не так эффективно, как альбумин взрослого человека. Билирубинсвязывающая способность альбумина увеличивается с возрастом и достигает активности взрослых к 5-ти месяцам жизни. Нарушение билирубинсвязывающей способности альбумина является одним из основных факторов риска развития билирубиновой энцефалопатии, поскольку даже при отсутствии усиленного гемолиза эритроцитов, концентрация CБ в плазме крови существенно увеличивается. Во всех случаях, когда количество образующегося билирубина превышает билирубинсвязывающую способность альбумина плазмы крови, его количество, поступающее в ткани, резко возрастает. СБ может вытесняться из связи с альбумином более активными соединениями (различными лекарственными препаратами, НЭЖК и др.). Прочность связывания билирубина с альбумином значительно снижается при гипоксии, гиперкапнии, декомпенсированном ацидозе. Как было указано выше, при физиологическом рН крови, СБ циркулирует в виде дианиона. При развитии декомпенсированного ацидоза одна из валентностей или обе могут замещаться протонами водорода (Н+). В первом случае образуется моновалентный анион СБ, во втором - билирубиновая кислота, которые являются высокотоксичными соединениями, блокирующими процессы окислительного фосфорилирования и приводящими к гибели нейронов. Повышение проницаемости гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) при декомпенсированном ацидозе облегчает поступление этих соединений в мозг и, прежде всего в те его отделы, которые обладают высокой метаболической активностью.

Транспорт и конъюгация билирубина.

СБ, связанный с альбумином, транспортируется к мембране гепатоцита, где происходит его захват и транспорт через мембрану гепатоцита при участии специфических белков - "Y" и "" - протеинов. Активность специфических транспортных белков, в частности ""- протеина, к моменту рождения снижена и достигает активности взрослых только к 5-10-ти дням жизни. Следовательно, низкая активность ""- протеина, несмотря на отсутствие гемолиза и достаточную связывающую способность альбумина, может способствовать нарастанию СБ в сыворотке крови.

В эндоплазматическом ретикулуме гепатоцита происходит процесс конъюгации (связывания) СБ с глюкуроновой кислотой, что в конечном итоге приводит к образованию билирубиндиглюкуронида (БД). Этот процесс многоступенчатый. Вначале образуется билирубинмоноглюкуронид (БМ), а затем билирубиндиглюкуронид. Процесс конъюгации катализируется микросомальным ферментом – глюкуронилтрансферазой, источником которой является уридиндифосфоглюкуроновая кислота, синтезирующаяся в организме из глюкозы при участии уридиндифосфоглюкозодегидрогеназы. Активность этих ферментов у новорожденных детей снижена, в то время как у взрослого человека она в 100 раз выше, чем требуется для конъюгации СБ, образующегося в организме. Способность печени новорожденного образовывать БМ выше, чем БД. В результате связывания с глюкуроновой кислотой образуется нетоксичный, растворимый в воде, но не растворимый в жирах и липидах БД. Для эффективного протекания реакции конъюгации необходимы кислород, АТФ, НАДФ и др. высокоэнергетические субстраты.

Экскреция конъюгированного билирубина в желчь.

Процесс транспорта БД в желчь через канальцевую мембрану гепатоцита является энергозависимым, протекающим при участии специфической транспортной системы. У взрослого человека, образовавшийся в печени БД с очень небольшим количеством СБ выводится с желчью в тонкую кишку. В нормальных условиях конъюгированный билирубин практически лишен возможности обратного всасывания в желчных путях и желудочно-кишечном тракте, тогда как у новорожденных детей до 15-20 % конъюгированного билирубина может определяться в крови. Это связано с незрелостью экскреторных механизмов, а также повышенной проницаемостью межклеточных соединений, обуславливающих поступление компонентов желчи и, в том числе конъюгированного билирубина в кровь. Попадание конъюгированного билирубина в больших количествах в кровь происходит при нарушении оттока желчи и в результате повреждения мембран гепатоцитов. Экскреторная функция гепатобилиарной системы ребенка достигает таковой взрослого человека к 3-6 месяцам жизни.

В 12-перстной кишке БД подвергается деконъюгации при участии фермента -глюкуронидазы и восстанавливается с последующим образованием мезобилирубина и мезобилиногена (уробилиногена). Около 10% билирубина восстанавливается до мезобилиногена во внепеченочных желчных ходах и желчном пузыре. Из тонкой кишки часть образовавшегося мезобилиногена (уробилиногена) резорбируется через кишечную стенку, попадает в воротную вену и током крови переносится в печень, где полностью расщепляется до ди- и трипирролов. Таким образом, в норме в общий круг кровообращения и мочу мезобилиноген не попадает.

Основное количество мезобилиногена из тонкого кишечника поступает в толстый, где восстанавливается до стеркобилиногена при участии анаэробной микрофлоры. Образовавшийся стеркобилиноген в нижних отделах толстого кишечника, окисляется до стеркобилина и выделяется с калом. Только небольшая часть стеркобилиногена всасывается из геморроидальных вен, попадает в систему нижней полой вены и в дальнейшем выделяется с мочой. Следовательно, в норме моча взрослого человека содержит следы стеркобилиногена (за сутки выводится около 4 мг).

Процесс экскреции билирубина в желчь у плода и новорожденного имеет некоторые особенности. У 16-ти недельного плода в желчи обнаруживаются только неконъюгированные -изомеры билирубина. К 20-23-м неделям гестации в желчи преобладают изомеры СБ Iа в виде конъюгатов с глюкозой и ксилозой. К моменту рождения СБ экскретируется в желчь исключительно в виде моноглюкуронида. С током желчи билирубин, в конечном счете попадает в 12-перстную кишку, где немедленно подвергается деконъюгации. Следовательно, в 12-перстной кишке и проксимальном отделе тонкой кишки содержится СБ, который подвергается реабсорбции. Высокая скорость реабсорбци свободного билирубина (СБ) у новорожденных детей обусловлена: замедленной перистальтикой кишечника, отсутствием в первые дни жизни кишечной флоры, превращающей СБ в мезобилиноген (уробилиноген) и наличием СБ в меконии (1грамм мекония содержит до 1мг СБ).

Все случаи гипербилирубинемии принято разделять на непрямые и прямые в зависимости от превалирования той или иной фракции билирубина. При этом в неонатальном периоде прямую фракцию билирубина следует оценивать относительно общего билирубина. Прямой гипербилирубинемией является повышение прямой фракции билирубина на 20% и более от уровня общего. В учебнике «Неонатология» под редакцией Н.П. Шабалова представлена общая классификация, включающая прямые и непрямые гипербилирубинемии. Вместе с тем, с практической точки зрения мы считаем целесообразным отдельно рассматривать эти варианты желтух.