Bildung von Gallenpigmenten

Gallenfarbstoffe sind Abbauprodukte von Hämoglobin und anderen Chromoproteinen – Myoglobin, Cytochromen und Häm-haltigen Enzymen. Zu den Gallenfarbstoffen zählen Bilirubin und Urobilinkörper – Urobilinoide.

^{Unter physiologischen Bedingungen} werden im Körper eines erwachsenen Menschen stündlich 1–2 × 10 8 Erythrozyten zerstört. Das dabei freigesetzte Hämoglobin wird in einen Proteinanteil (Globin) und einen eisenhaltigen Anteil (Häm) zerlegt. Das Hämeisen wird in den allgemeinen Eisenstoffwechsel einbezogen und wiederverwendet. Der eisenfreie Porphyrinanteil des Häms unterliegt einem Katabolismus, der hauptsächlich in den retikuloendothelialen Zellen von Leber, Milz und Knochenmark stattfindet. Der Hämstoffwechsel wird von einem komplexen Enzymsystem – der Hämoxygenase – durchgeführt. Wenn Häm aus Hämproteinen in das Hämoxygenasesystem gelangt, wird es in Hämin umgewandelt (Eisen wird oxidiert). Hämin wird infolge einer Reihe aufeinanderfolgender Redoxreaktionen zu Biliverdin verstoffwechselt, das durch die Biliverdinreduktase reduziert und in Bilirubin umgewandelt wird.

Der weitere Stoffwechsel von Bilirubin erfolgt hauptsächlich in der Leber. Bilirubin ist in Plasma und Wasser schlecht löslich und bindet daher spezifisch an Albumin, um in die Leber zu gelangen. Bilirubin wird in Verbindung mit Albumin an die Leber abgegeben. In der Leber wird Bilirubin unter Beteiligung eines sättigbaren Transfersystems vom Albumin auf die sinusförmige Oberfläche der Hepatozyten übertragen. Dieses System hat eine sehr große Kapazität und begrenzt selbst unter pathologischen Bedingungen die Geschwindigkeit des Bilirubinstoffwechsels nicht. Der Bilirubinstoffwechsel besteht anschließend aus drei Prozessen:

• Absorption durch Leberparenchymzellen;
• Konjugation von Bilirubin im glatten endoplasmatischen Retikulum von Hepatozyten;
• Sekretion aus dem endoplasmatischen Retikulum in die Galle.

In Hepatozyten lagern sich polare Gruppen an Bilirubin an, wodurch es wasserlöslich wird. Der Prozess, der den Übergang von Bilirubin von einer wasserunlöslichen in eine wasserlösliche Form gewährleistet, wird als Konjugation bezeichnet. Unter Beteiligung des Enzyms Uridindiphosphat-Glucuronyltransferase entsteht zunächst Bilirubinmonoglucuronid (im endoplasmatischen Retikulum der Hepatozyten) und anschließend Bilirubindiglucuronid (in den Kanälchen der Hepatozytenmembran).

Bilirubin wird hauptsächlich als Bilirubindiglucuronid in die Galle ausgeschieden. Die Sekretion von konjugiertem Bilirubin in die Galle erfolgt gegen einen sehr hohen Konzentrationsgradienten unter Beteiligung aktiver Transportmechanismen.

Konjugiertes (über 97 %) und unkonjugiertes Bilirubin gelangt als Teil der Galle in den Dünndarm. Nachdem Bilirubin das Ileum und den Dickdarm erreicht hat, werden Glucuronide durch spezifische bakterielle Enzyme (β-Glucuronidasen) hydrolysiert; anschließend stellt die Darmflora das Pigment unter sequentieller Bildung von Mesobilirubin und Mesobilinogen (Urobilinogen) wieder her. Im Ileum und Dickdarm wird ein Teil des entstehenden Mesobilinogens (Urobilinogen) durch die Darmwand resorbiert, gelangt in die Pfortader und in die Leber, wo es vollständig zu Dipyrrolen abgebaut wird, sodass Mesobilinogen (Urobilinogen) normalerweise nicht in den allgemeinen Kreislauf und den Urin gelangt. Bei einer Schädigung des Leberparenchyms wird der Abbau von Mesobilinogen (Urobilinogen) zu Dipyrrolen gestört und Urobilinogen gelangt ins Blut und von dort in den Urin. Normalerweise werden die meisten der im Dickdarm gebildeten farblosen Mesobilinogene zu Sterkobilinogen oxidiert, welches in den unteren Dickdarmabschnitten (hauptsächlich im Rektum) zu Sterkobilin oxidiert und mit dem Kot ausgeschieden wird. Nur ein kleiner Teil des Sterkobilinogens (Urobilin) wird im unteren Dickdarmabschnitt in das Vena-Cava-System aufgenommen und anschließend über die Nieren mit dem Urin ausgeschieden. Folglich enthält menschlicher Urin normalerweise Spuren von Urobilin, jedoch kein Urobilinogen.

Die Kombination von Bilirubin mit Glucuronsäure ist nicht die einzige Möglichkeit, es zu neutralisieren. Bei Erwachsenen liegen 15 % des in der Galle enthaltenen Bilirubins in Form von Sulfat und 10 % in einem Komplex mit anderen Substanzen vor.

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