Пигментный обмен — это совокупность сложных превращений окрашенных веществ тканей и биологических жидкостей. Большинство пигментов имеет белковое происхождение и являются дериватами порфириновых структур и ароматических соединений.
Одним из важнейших пигментов является гем, входящий в состав гемоглобина, миоглобина, цитохромов, каталазы. Вторую группу пигментов составляют предшественники гема — порфирины. Третья представлена продуктами распада гема — желчными пигментами. К четвертой группе относятся меланины — пигменты кожи, волос и роговицы глаза, являющиеся продуктом полимеризации диоксииндола, образующегося в процессе обмена тирозина.
Дефекты ферментов синтеза гема и метаболизма порфиринов подразделяются на первичные — наследственные энзимопатии, получившие название "порфирии", и вторичные — приобретенные, составляющие группу под названием "порфиринурии". Эти заболевания сопровождаются накоплением и выведением в избытке с мочой и калом различных производных порфиринов.
Основная часть желчных пигментов образуется при распаде гема и гемоглобина в клетках ретикулоэндотелиальной системы (РЭС) и представляет собой многоступенчатый процесс: при окислении гемоглобина образуется вердоглобин; после отщепления глобина и железа образуется биливердин, который далее восстанавливается до билирубина. Билирубин — желто-красный пигмент, представляющий собой линейный тетрапиррол, токсичное, жирорастворимое вещество, способное нарушать окислительное фосфорилирование в клетках, в первую очередь в нервной ткани. В крови билирубин либо находится в свободном состоянии, либо в комплексе с альбумином (частично в виде альбумин-фосфатидного комплекса), в меньшем количестве — в комплексах с металлами, аминокислотами, пептидами и другими малыми молекулами. Образование таких комплексов предотвращает выделение билирубина с мочой. Такая форма билирубина называется свободной (неконъюгированной, несвязанной, непрямой). Она не дает прямой реакции с диазореактивом Эрлиха.
Из сосудистого русла в гепатоциты билирубин попадает с помощью белка-переносчика (лигандина). В печени, при участии фермента УДФ‑глюкуронилтрансферазы, происходит реакция этерификации — взаимодействие OH‑группы глюкуроновой кислоты с карбоксильными группами билирубина и образование конъюгированного (связанного, прямого) билирубина, представляющего собой парное соединение с одним или двумя остатками глюкуроновой кислоты (моно- или диглюкуронид). Кроме глюкуроновой кислоты в реакцию могут вступать сульфаты, фосфаты, глюкозиды. В норме конъюгированный билирубин активно секретируется в желчные капилляры, где при участии β‑глюкуронидазы, вновь превращается в свободный билирубин и с током желчи попадает в тонкий кишечник. Здесь ферментами бактериальной флоры он восстанавливается до мезобилирубина и мезобилиногена (уробилиногена). Часть последних всасывается и с током крови вновь попадает в печень, где окисляется до ди‑ и трипирролов. При этом в здоровом организме в общий круг кровообращения и в мочу мезобилирубин и уробилиноген не попадают, а полностью задерживаются гепатоцитами. Невсосавшаяся часть пигментов ферментами бактериальной флоры толстого кишечника восстанавливается до стеркобилиногена и выделяется из организма, окрашивая кал. Незначительное количество стеркобилиногена через геморроидальные вены попадает в большой круг кровообращения, отсюда –– в почки и выделяется с мочой. На воздухе стеркобилиноген и уробилиноген превращаются, соответственно, в стеркобилин и уробилин.
В клинике состояние пигментного обмена определяют, оценивая:
- Количество промежуточных и конечных метаболитов синтеза порфириновых структур (порфобилиногена, δ‑аминолевулиновой кислоты, копропорфирина, уропорфирина) и активность δ‑аминолевулинат-дегидратазы.
- Уровень желчных пигментов — продуктов распада гемоглобина и других хромопротеидов (общего билирубина и его фракций).