CAPÍTULO 31: Porfirinas y pigmentos biliares

Después de estudiar este capítulo, usted debe ser capaz de:

• Conocer la relación entre porfirinas y hem.

• Estar familiarizado con la manera en que se sintetiza el hem.

• Entender las causas y los cuadros clínicos generales de las diversas porfirias.

• Saber cómo se deriva la bilirrubina a partir del hem, y cómo se maneja en el organismo.

• Entender la naturaleza de la ictericia, y apreciar cómo abordar la determinación de su causa en un paciente.

En este capítulo se presentan las propiedades bioquímicas de las porfirinas y de los pigmentos biliares. Estos temas se encuentran estrechamente relacionados, porque el hem se sintetiza a partir de porfirinas y hierro, y los productos de degradación del hem son los pigmentos biliares y el hierro.

El conocimiento de las propiedades bioquímicas de las porfirinas y del hem es básico para entender las diversas funciones de las hemoproteínas (véase más adelante) en el organismo. Las porfirias son un grupo de enfermedades causadas por anormalidades de la vía de biosíntesis de las diversas porfirinas. Aun cuando las porfirias no son muy prevalecientes, es necesario que los médicos estén informados acerca de ellas. Un estado clínico mucho más prevaleciente es la ictericia, que se debe a aumento de la bilirrubina en el plasma; este incremento se debe a producción excesiva de bilirrubina o a falla de su excreción y se observa en muchas enfermedades que varían desde anemias hemolíticas, pasando por hepatitis viral, hasta cáncer de páncreas.

Las porfirinas son los compuestos cíclicos que se forman por el enlace de cuatro anillos pirrol mediante puentes de metino (=HC—) (figura 31-1). Una propiedad típica de las porfirinas es la formación de complejos con iones metálicos unidos al átomo de nitrógeno de los anillos de pirrol. Los ejemplos son porfirinas de hierro como el hem de la hemoglobina, y la porfirina que contiene magnesio, clorofila, el pigmento fotosintético de los vegetales.

Las proteínas que contienen hem (hemoproteínas) están ampliamente distribuidas en la Naturaleza. El cuadro 31-1 lista ejemplos de su importancia en seres humanos y en animales.

Las porfirinas naturales tienen cadenas laterales sustituyentes en el núcleo de porfirina

Las porfirinas que se encuentran en la Naturaleza son compuestos en los cuales los ocho átomos de hidrógeno numerados en el núcleo de porfirina se sustituyen por diversas cadenas laterales (figura 31-1). Como un medio simple de mostrar estas sustituciones, Fischer propuso una fórmula abreviada en la cual los puentes de metileno se omiten y cada anillo pirrol se muestra como en la figura 31-2, con las ocho posiciones sustituyentes numeradas como se indica. En las figuras 31-2, 31-3 y 31-4 se representan diversas porfirinas.

La disposición de los sustituyentes acetato (A) y propionato (P) en la uroporfirina que se muestran en la figura 31-2 es asimétrica (en el anillo IV, el orden esperado de los sustituyentes A y P está invertido). Una porfirina con este tipo de sustitución asimétrica se clasifica como porfirina tipo III. Una porfirina con una disposición de los sustituyentes por completo simétrica se clasifica como porfirina tipo I. Sólo los tipos I y III se encuentran en la Naturaleza, y la serie tipo III es mucho más abundante (figura 31-3) y de mayor importancia porque incluye el hem.

El hem y su precursor inmediato, la protoporfirina IX (figura 31-4), son porfirinas tipo III (es decir, los grupos metilo están distribuidos de modo asimétrico, como en la coproporfirina tipo III). Sin embargo, a veces se identifican como pertenecientes a la serie IX, porque se designaron novenos en una serie de isómeros postulados por Hans Fischer, el investigador pionero en el campo de la química de la porfirina.

El hem se sintetiza en células vivas por medio de una vía que se ha estudiado mucho. Los dos materiales iniciales son la succinil-CoA, derivada del ciclo del ácido cítrico en las mitocondrias, y el aminoácido glicina. En esta reacción también se requiere fosfato de piridoxal para “activar” a la glicina. El producto de la reacción de condensación entre la succinil-CoA y la glicina es el ácido α-amino-β-cetoadípico, que se descarboxila con rapidez para formar δ-aminolevulinato (ALA) (figura 31-5). Esta secuencia de reacción es catalizada por la ALA sintasa, la enzima controladora en la biosíntesis de porfirina en el hígado de mamíferos. El ALA se sintetiza en las mitocondrias. En el citosol, la enzima ALA deshidratasa condensa dos moléculas de ALA para formar dos moléculas de agua y una de porfobilinógeno (PBG) (figura 31-5).

La ALA deshidratasa es una enzima que contiene zinc, y es sensible a la inhibición por plomo, como ocurre en la intoxicación por este último.

Un tetrapirrol cíclico —esto es, una porfirina— se forma por condensación de cuatro moléculas de PBG (figura 31-6). Estas cuatro moléculas se condensan de una manera de cabeza a cola para formar un tetrapirrol lineal, el hidroximetilbilano (HMB).

La uroporfirinógeno I sintasa, también denominada PBG desaminasa o HMB sintasa, cataliza la reacción. El HMB se cicliza de manera espontánea para formar uroporfirinógeno I (lado izquierdo de la figura 31-6), o la acción de la uroporfirinógeno III sintasa lo convierte en uroporfirinógeno III (lado derecho de la figura 31-6). En circunstancias normales, el uroporfirinógeno formado es de manera casi exclusiva el isómero III, pero en ciertas porfirias (véase más adelante), hay formación excesiva de los isómeros tipo I de porfirinógenos.

Note que estos dos uroporfirinógenos tienen los anillos pirrol conectados por puentes de metileno (—CH₂—), que no forman un sistema de anillos conjugado. Así, estos compuestos son incoloros (como lo son todos los porfirinógenos). Empero, los porfirinógenos se autooxidan con facilidad hacia sus porfirinas coloreadas respectivas. Estas oxidaciones son catalizadas por la luz y por las porfirinas que se forman.

El uroporfirinógeno III se convierte en coproporfirinógeno III por descarboxilación de todos los grupos acetato (A), que los cambia a sustituyentes metilo (M). La reacción es catalizada por la uroporfirinógeno descarboxilasa, que también tiene la capacidad de convertir el uroporfirinógeno I en coproporfirinógeno I (figura 31-7). El coproporfirinógeno III a continuación entra en las mitocondrias, donde es convertido en protoporfirinógeno III y después en protoporfirina III. Esta conversión comprende varios pasos. La enzima mitocondrial coproporfirinógeno oxidasa cataliza la descarboxilación y oxidación de dos cadenas laterales propiónicas para formar protoporfirinógeno. Esta enzima sólo tiene capacidad para actuar sobre el coproporfirinógeno III, lo cual explicaría por qué las protoporfirinas tipo I por lo general no se encuentran en la naturaleza. La oxidación del protoporfirinógeno hacia protoporfirina es catalizada por otra enzima mitocondrial, la protoporfirinógeno oxidasa. En el hígado de mamíferos, la conversión de coproporfirinógeno en protoporfirina necesita oxígeno molecular.

La formación de hem incluye la incorporación de hierro hacia protoporfirina

El paso final en la síntesis del hem comprende la incorporación de hierro ferroso hacia protoporfirina en una reacción catalizada por la ferroquelatasa (hem sintasa), otra enzima mitocondrial (figura 31-4).

En la figura 31-8 se resumen los pasos en la biosíntesis de los derivados de porfirina a partir de PBG. Las últimas tres enzimas en la vía y la ALA sintasa están localizadas en la mitocondria, mientras que las otras enzimas son citosólicas. Se encuentran formas de ALA sintasa tanto eritroides como no eritroides (de “administración de la casa”). El hem se biosintetiza en casi todas las células de mamífero, con la excepción de los eritrocitos maduros, que carecen de mitocondrias. Con todo, alrededor de 85% del hem se sintetiza en células precursoras eritroides en la médula ósea y la mayor parte del resto en hepatocitos.

Los porfirinógenos antes descritos son incoloros; contienen seis átomos de hidrógeno adicionales en comparación con las porfirinas coloreadas correspondientes. Estas porfirinas reducidas (los porfirinógenos) y no las porfirinas correspondientes son los intermediarios reales en la biosíntesis de la protoporfirina y del hem.

La ALA sintasa es la enzima reguladora clave en la biosíntesis hepática de hem

La ALA sintasa se encuentra en formas tanto hepática (ALAS1) como eritroide (ALAS2). La reacción limitante en la síntesis del hem en el hígado es la catalizada por ALAS1 (figura 31-5), una enzima reguladora. Parece ser que el hem, quizá al actuar mediante una molécula aporrepresora, actúa como un regulador negativo de la síntesis de ALAS1. Este mecanismo de represión-desrepresión se describe en la figura 31-9. De este modo, el índice de síntesis de ALAS1 aumenta considerablemente en ausencia de hem, y está disminuido en su presencia. En circunstancias normales, el índice de recambio de ALAS1 en hígado de rata es rápido (vida media de aproximadamente 1 h), característica común de una enzima que cataliza una reacción limitante. El hem también afecta la traducción de la enzima y su transferencia desde el citosol hacia la mitocondria.

Muchos fármacos, cuando son administrados a seres humanos, pueden dar por resultado un incremento notorio de ALAS1. Casi todos estos medicamentos se metabolizan por medio de un sistema en el hígado que utiliza una hemoproteína específica, el citocromo P450 (cap. 53). Durante su metabolismo, la utilización de hem por el citocromo P450 está muy aumentada, lo que a su vez disminuye la concentración intracelular de hem. Este último evento origina una desrepresión de ALAS1, con un índice incrementado correspondiente de síntesis de hem para satisfacer las necesidades de las células.

Varios factores influyen sobre la desrepresión de ALAS1 mediada por fármacos en el hígado; por ejemplo, la administración de glucosa puede evitarla, al igual que la administración de hematina (una forma oxidada de hem).

La importancia de algunos de estos mecanismos reguladores se comenta con mayor detalle más adelante cuando se describen las porfirias.

La regulación de la forma eritroide de la ALAS (ALAS2) difiere de la de ALAS1. Por ejemplo, no es inducida por los medicamentos que afectan a la ALAS1, y el hem no causa regulación de la misma por retroacción.

Los diversos porfirinógenos son incoloros, mientras que todas las diversas porfirinas son de color. En el estudio de porfirinas o de derivados de porfirina, el espectro de absorción característico que cada uno muestra —en las regiones tanto visible como ultravioleta del espectro— tiene gran valor. Un ejemplo es la curva de absorción para una solución de porfirina en ácido clorhídrico al 5% (figura 31-10). Note en especial la banda de absorción aguda cerca de 400 nm, la cual es una característica distintiva del anillo de porfirina y es típica de todas las porfirinas, al margen de las cadenas laterales presentes. Dicha banda se denomina banda de Soret en honor a su descubridor, el físico francés Charles Soret.

Cuando porfirinas disueltas en ácidos minerales fuertes o en solventes orgánicos se iluminan mediante luz ultravioleta, emiten una fuerte fluorescencia de color rojo, la cual es tan característica que suele usarse para detectar pequeñas cantidades de porfirinas libres. Los dobles enlaces que unen los anillos pirrol en las porfirinas son la causa de la absorción y la fluorescencia típicas de estos compuestos; estos dobles enlaces no se encuentran en los porfirinógenos.

Una interesante posible aplicación de las propiedades fotodinámicas de las porfirinas es en el tratamiento de ciertos tipos de cáncer, procedimiento llamado fototerapia de cáncer. Los tumores a menudo captan más porfirinas que los tejidos normales. De esta manera, se administran hematoporfirina u otros compuestos vinculados a un paciente que tiene un tumor apropiado; a continuación se expone el tumor a un láser de argón, el cual excita las porfirinas y con ello suscita efectos citotóxicos.

La espectrofotometría se usa para efectuar pruebas para porfirinas y sus precursores

Las coproporfirinas y las uroporfirinas despiertan interés clínico porque se excretan en cantidades aumentadas en las porfirias. Estos compuestos, cuando están presentes en orina o heces, pueden separarse uno de otro por medio de extracción con mezclas solventes apropiadas. A continuación es posible identificarlos y cuantificarlos con métodos espectrofotométricos.

El ALA y el PBG también pueden medirse en la orina mediante pruebas colorimétricas apropiadas.

Las porfirias son un grupo de trastornos debidos a anormalidades de la vía de biosíntesis del hem; son genéticos o adquiridos. No son prevalecientes, pero es importante considerarlos en ciertas circunstancias (p. ej., en el diagnóstico diferencial de dolor en el abdomen y de diversos datos neuropsiquiátricos); de otro modo, los enfermos quedarán sujetos a tratamientos inapropiados. Se ha especulado que el rey Jorge III sufrió algún tipo de porfiria, lo que quizá explique sus confinamientos periódicos en el castillo de Windsor, y tal vez algunas de sus opiniones respecto a los colonos americanos. Asimismo, la fotosensibilidad (que favorece actividades nocturnas) y la desfiguración grave mostradas por algunas víctimas de porfiria eritropoyética congénita han llevado a sugerir que estos individuos quizá hayan sido los prototipos de los denominados “hombres lobo”. No se ha presentado evidencia para apoyar esta noción.

La bioquímica fundamenta las causas, los diagnósticos y los tratamientos de las porfirias

Se han descrito seis tipos principales de porfiria, mismos que se producen por depresiones de las actividades de las enzimas 3 a 8 que se muestran en la figura 31-9 (véase también el cuadro 31-2). Así, la valoración de la actividad de una o más de estas enzimas usando una fuente apropiada (p. ej., eritrocitos) tiene importancia para hacer un diagnóstico definitivo de un caso sospechado de porfiria. Los sujetos con actividades bajas de la enzima 1 (ALAS2) presentan anemia, no porfiria (cuadro 31-2). Se ha informado la existencia de pacientes con actividad baja de la enzima 2 (ALA deshidratasa), pero muy rara vez; la enfermedad resultante recibe el nombre de porfiria con deficiencia de ALA deshidratasa.

En general, las porfirias descritas se heredan de una manera autosómica dominante, con la excepción de la porfiria eritropoyética congénita, cuya herencia es recesiva. Las anormalidades precisas en los genes que dirigen las síntesis de las enzimas afectadas en la biosíntesis del hem se han determinado en algunos casos. De este modo, el uso de sondas de gen apropiadas ha hecho posible el diagnóstico prenatal de algunas de las porfirias.

Como sucede con casi todos los errores congénitos, los signos y síntomas de porfiria se producen por una deficiencia de productos metabólicos más allá del bloqueo enzimático, o por una acumulación de metabolitos detrás del bloqueo.

Si la lesión enzimática ocurre al principio de la vía, antes de la formación de porfirinógenos (p. ej., enzima 3 de la figura 31-9, que está afectada en la porfiria intermitente aguda), se acumularán ALA y PBG en los tejidos y líquidos corporales (figura 31-11). Desde el punto de vista clínico, los enfermos se quejan de dolor en el abdomen y síntomas neuropsiquiátricos. No se ha determinado la causa bioquímica exacta de estos síntomas, pero tal vez se relacionen con cifras altas de ALA o PBG, o con una deficiencia de hem.

Por otra parte, los bloqueos enzimáticos más adelante en la vía dan por resultado la acumulación de los porfirinógenos indicados en las figuras 31-9 y 31-11. Sus productos de oxidación, los derivados porfirina correspondientes, originan fotosensibilidad, una reacción a la luz visible de alrededor de 400 nm. Se cree que cuando las porfirinas quedan expuestas a luz de esta longitud de onda se “excitan” y luego reaccionan con oxígeno molecular para formar radicales de oxígeno. Estas últimas especies lesionan lisosomas y otros organelos. Los lisosomas dañados liberan sus enzimas degradantes, lo que causa grados variables de daño cutáneo, incluso formación de tejido cicatrizal.

Las porfirias se clasifican con base en los órganos o las células más afectados; éstos por lo regular son órganos o células en los cuales la síntesis de hem es en particular activa. La médula ósea sintetiza cantidades considerables de hemoglobina, y el hígado es activo en la síntesis de otra hemoproteína, el citocromo P450. De este modo, una clasificación de las porfirias las designa como predominantemente eritropoyéticas o hepáticas; en el cuadro 31-2 se caracterizan así los tipos de porfirias que caen dentro de estas dos clases. Las porfirias también pueden clasificarse como agudas o cutáneas con base en sus características clínicas. ¿Por qué tipos específicos de porfiria afectan a ciertos órganos de manera más notoria que a otros? Una respuesta parcial es que las concentraciones de metabolitos que suscitan daño (p. ej., ALA, PBG, porfirinas específicas o falta de hem) pueden variar de modo notorio en diferentes órganos o células dependiendo de las actividades que difieren de sus enzimas formadoras de hem.

Como se describió, la ALAS1 es la enzima reguladora clave de la vía biosintética del hem en el hígado. Muchos fármacos (p. ej., barbitúricos, griseofulvina) la inducen. Casi todos estos medicamentos lo hacen al inducir el citocromo P450 (cap. 53), que usa hem y, así, desreprime (induce) a la ALAS1. En individuos con porfiria, las actividades incrementadas de ALAS1 producen cifras aumentadas de precursores en potencia perjudiciales antes del bloqueo metabólico. De esta manera, la ingestión de fármacos que ocasionan inducción del citocromo P450 (los llamados inductores microsómicos) puede precipitar ataques de porfiria.

El diagnóstico de un tipo específico de porfiria en general puede establecerse al considerar los antecedentes clínicos y familiares, el examen físico, y análisis de laboratorio apropiados. El cuadro 31-2 lista los datos importantes en los seis tipos principales de porfiria.

Las concentraciones altas de plomo pueden afectar el metabolismo del hem al combinarse con grupos SH en enzimas como la ferroquelatasa y la ALA deshidratasa, lo cual afecta al metabolismo de las porfirinas. Hay cifras altas de protoporfirina en los eritrocitos, así como de ALA y coproporfirina en la orina.

Se espera que el tratamiento de las porfirias en el ámbito de gen llegue a ser posible; entretanto, el tratamiento en esencia es sintomático. Es de importancia que los pacientes eviten los fármacos que dan por resultado inducción del citocromo P450. La ingestión de cantidades grandes de carbohidratos (carga de glucosa) o la administración de hematina (un hidróxido de hem) puede reprimir la ALAS1, lo que origina menor producción de precursores de hem perjudiciales. Los pacientes que muestran fotosensibilidad se benefician a partir de la administración de β-caroteno, que parece disminuir la producción de radicales libres, lo que aminora la fotosensibilidad. Las pantallas solares que filtran luz visible también suelen ser útiles para esos enfermos.

En condiciones normales en el adulto humano, cada día se destruyen 200 mil millones de eritrocitos. De este modo, en un día, un ser humano de 70 kg recambia cerca de 6 g de hemoglobina al día. Cuando la hemoglobina se destruye en el cuerpo, la globina se degrada hacia los aminoácidos que la constituyen, mismos que se vuelven a emplear, y el hierro del hem entra al fondo común de hierro, también para que se vuelva a usar. La porción porfirina libre de hierro del hem también se degrada, principalmente en las células reticuloendoteliales del hígado, el bazo y la médula ósea.

El catabolismo del hem a partir de todas las proteínas hem parece llevarse a cabo en las fracciones microsómicas de células mediante un sistema enzimático complejo denominado hem oxigenasa. Para el momento en que el hem derivado de proteínas llega al sistema de oxigenasa, el hierro por lo general se ha oxidado hacia la forma férrica, lo que constituye la hemina. El sistema de hem oxigenasa es inducible por sustrato. La hemina se reduce a hem con NADPH y, con la ayuda de más NADPH, se añade oxígeno al puente de α-metino entre los pirroles I y II de la porfirina (figura 31-12). El hierro ferroso se oxida denuevo hacia la forma férrica. Con la adición de oxígeno, se libera ion férrico, y se producen monóxido de carbono, así como una cantidad equimolar de biliverdina por la división del anillo tetrapirrol.

En aves y anfibios, la biliverdina IX de color verde se excreta; en mamíferos, una enzima soluble llamada biliverdina reductasa reduce el puente de metino entre los pirroles III y IV hacia un grupo metileno para producir bilirrubina, un pigmento de color amarillo (figura 31-12).

Se estima que 1 g de hemoglobina da 35 mg de bilirrubina. En humanos adultos cada día se forman alrededor de 250 a 350 mg de bilirrubina, derivada principalmente no sólo de la hemoglobina, sino también de eritropoyesis ineficaz y de varias otras proteínas hem, como el citocromo P450.

La conversión química de hem en bilirrubina por las células reticuloendoteliales puede observarse in vivo conforme el color púrpura del hem en un hematoma se convierte con lentitud en el pigmento amarillo de la bilirrubina.

La albúmina plasmática transporta hacia el hígado la bilirrubina formada en tejidos periféricos. El metabolismo adicional de la bilirrubina sucede principalmente en el hígado. Se divide en tres procesos: 1) captación de bilirrubina por las células parenquimatosas del hígado, 2) conjugación de bilirrubina con glucuronato en el retículo endoplásmico y 3) secreción de bilirrubina conjugada hacia la bilis. Cada uno de estos procesos se considerará por separado.

La bilirrubina sólo es un poco hidrosoluble en agua, pero la unión no covalente a albúmina incrementa su solubilidad en el plasma. Cada molécula de albúmina parece tener un sitio de alta afinidad y uno de baja afinidad por bilirrubina. En 100 ml de plasma, cerca de 25 mg de bilirrubina pueden estar estrechamente unidos a albúmina en su sitio de afinidad alta. La bilirrubina que excede esta cantidad sólo puede unirse de manera laxa y, así, se puede desprender y difundir con facilidad hacia los tejidos. Varios compuestos, como los antibióticos y otros fármacos, compiten con la bilirrubina por el sitio de alta afinidad en la albúmina. Así, estos compuestos pueden desplazar a la bilirrubina desde la albúmina, y tienen efectos clínicos importantes.

En el hígado, la bilirrubina se separa de la albúmina y se capta en la superficie sinusoidal de los hepatocitos por medio de un sistema saturable mediado por acarreador. Este sistema de transporte facilitado tiene capacidad muy grande, de manera que incluso en condiciones patológicas no parece ser limitante en el metabolismo de la bilirrubina.

Dado que dicho sistema permite el equilibrio de bilirrubina a través de la membrana sinusoidal del hepatocito, la captación neta de bilirrubina dependerá de la eliminación de esta última por medio de vías metabólicas subsiguientes.

Una vez que la bilirrubina entra en los hepatocitos, es posible su unión a ciertas proteínas citosólicas, que ayudan a mantenerla solubilizada antes de la conjugación. La ligandina (un miembro de la familia de las glutatión S-transferasas) y la proteína Y son las proteínas involucradas. También pueden ayudar a prevenir el flujo de salida de bilirrubina de regreso hacia el torrente sanguíneo.

La bilirrubina se conjuga con ácido glucurónico en el hígado

La bilirrubina es no polar y persistiría en las células (p. ej., unida a lípidos) si no se hiciera hidrosoluble. Al añadirle moléculas de ácido glucurónico, los hepatocitos convierten la bilirrubina en una forma polar, que se excreta con facilidad en la bilis. Este proceso se llama conjugación, y puede emplear otras moléculas polares que no son ácido glucurónico (p. ej., sulfato). Muchas hormonas y medicamentos esteroides también se convierten en derivados hidrosolubles por medio de conjugación en preparación para excreción (cap. 53).

La conjugación de bilirrubina es catalizada por una glucuronosiltransferasa específica. La enzima está localizada principalmente en el retículo endoplásmico, usa ácido UDP-glucurónico como donador de glucuronosilo, y se denomina bilirrubina-UGT. El monoglucurónido de bilirrubina es un intermediario, y después se convierte en el diglucurónido (figuras 31-13 y 31-14). Casi toda la bilirrubina que se excreta en la bilis de mamíferos está en la forma de diglucurónido de bilirrubina. Aun así, cuando conjugados de bilirrubina existen de modo anormal en el plasma de seres humanos (p. ej., en la ictericia obstructiva), son predominantemente monoglucurónidos. Diversos fármacos útiles en clínica son capaces de inducir la actividad de la bilirrubina-UGT, entre ellos el fenobarbital. En la exposición, más adelante, respecto a trastornos hereditarios de la conjugación de la bilirrubina se presenta más información sobre la glucuronosilación.

La bilirrubina se excreta hacia la bilis

La bilirrubina conjugada se secreta hacia la bilis por medio de un mecanismo de transporte activo, que probablemente es limitante para todo el proceso del metabolismo hepático de la bilirrubina. La proteína involucrada es la MRP-2 (una proteína parecida a la de resistencia a múltiples fármacos 2), también lla mada transportador de anión orgánico multiespecífico (MOAT). Se localiza en la membrana plasmática de la membrana de los canalículos biliares, y maneja varios aniones orgánicos. Es un miembro de la familia de los transportadores de casete de unión a ATP. El transporte hepático de bilirrubina conjugada hacia la bilis es inducible por los fármacos que tienen la capacidad de inducir la conjugación de bilirrubina. De esta manera, los sistemas de conjugación y excreción para bilirrubina se comportan como una unidad funcional coordinada.

En la figura 31-15 se resumen los tres procesos principales incluidos en la transferencia de bilirrubina desde la sangre hacia la bilis. También se indican los sitios afectados en diversas enfermedades que dan por resultado ictericia (véase adelante).

Las bacterias intestinales reducen la bilirrubina conjugada hacia urobilinógeno

A medida que la bilirrubina conjugada llega al íleon terminal y al intestino grueso, enzimas bacterianas específicas (β-glucuronidasas) eliminan los glucurónidos, y luego la flora fecal reduce el pigmento hacia un grupo de compuestos tetrapirrólicos incoloros llamados urobilinógenos. En el íleon terminal y el intestino grueso, una pequeña fracción de los urobilinógenos se resorbe y se vuelve a excretar por medio del hígado para constituir el ciclo enterohepático del urobilinógeno. En condiciones anormales, en especial cuando se forma pigmento biliar excesivo o la enfermedad hepática interfiere con este ciclo intrahepático, el urobilinógeno también puede excretarse en la orina.

En circunstancias normales, la mayor parte de los urobilinógenos incoloros formados en el colon por la flora fecal se oxida ahí hacia urobilinas (compuestos coloreados), y se excreta en las heces. El oscurecimiento de las heces expuestas al aire se debe a la oxidación de urobilinógenos residuales hacia urobilinas.

Cuando la bilirrubina en sangre excede 1 mg/dl (17.1 mmol/L), existe hiperbilirrubinemia, la cual quizá se deba a la producción de más bilirrubina de la que el hígado normal puede excretar, o al fracaso de un hígado dañado para excretar bilirrubina producida en cantidades normales. En ausencia de daño hepático, la obstrucción de los conductos excretores del hígado —al impedir la excreción de bilirrubina— también suscitará hiperbilirrubinemia. En todas estas situaciones, se acumula bilirrubina en sangre, y cuando alcanza una cierta concentración (alrededor de 2 a 2.5 mg/dl) se difunde hacia los tejidos, que entonces adoptan un color amarillo. Ese estado recibe el nombre de ictericia.

En estudios clínicos de ictericia, la medición de la bilirrubina en el suero tiene gran valor. El primer método para valorar de modo cuantitativo el contenido de bilirrubina del suero fue ideado por van den Bergh, mediante la aplicación de la prueba de Ehrlich para bilirrubina en la orina. La reacción de Ehrlich se basa en el acoplamiento de ácido sulfanílico diazotizado (reactivo diazo de Ehrlich) y bilirrubina para producir un compuesto azo de color púrpura-rojizo. En el procedimiento original descrito por Ehrlich, se usó metanol para proporcionar una solución en la cual fueron solubles tanto la bilirrubina como el reactivo diazo. Van den Bergh omitió de manera inadvertida el metanol en una ocasión cuando estaba intentando valorar el pigmento biliar en bilis humana. Para su sorpresa, la aparición normal del color ocurrió “de modo directo”. Así, esta forma de bilirrubina que reaccionaría sin la adición de metanol se llamó “de reacción directa”. Después se encontró que esta misma reacción directa también sucedía en suero de individuos con ictericia debida a obstrucción biliar. Comoquiera que sea, aún fue necesario añadir metanol para detectar bilirrubina en el suero normal o la que estuvo presente en exceso en el suero de sujetos con ictericia hemolítica en los cuales no se halló evidencia de obstrucción. A esa forma de bilirrubina que sólo podía medirse luego de la adición de metanol, se aplicó el término “de reacción indirecta”.

Después se descubrió que la bilirrubina indirecta es bilirrubina “libre” (no conjugada) en ruta al hígado desde los tejidos reticuloendoteliales, donde la bilirrubina se produjo originalmente por la desintegración de porfirinas hem. Puesto que esta bilirrubina no es hidrosoluble, requiere metanol para iniciar el acoplamiento con el reactivo diazo. En el hígado, la bilirrubina libre se conjuga con ácido glucurónico, y el conjugado, predominantemente diglucurónido de bilirrubina, puede excretarse entonces hacia la bilis. Además, la bilirrubina conjugada, al ser hidrosoluble, puede reaccionar de manera directa con el reactivo diazo, de modo que la “bilirrubina directa” de van den Bergh en realidad es un conjugado de bilirrubina (glucurónido de bilirrubina).

Dependiendo del tipo de bilirrubina presente en el plasma —es decir, conjugada o no conjugada—, la hiperbilirrubinemia se clasifica como hiperbilirrubinemia por retención, debida a producción excesiva, o hiperbilirrubinemia por regurgitación, debida a reflujo hacia el torrente sanguíneo por obstrucción biliar.

La bilirrubina no conjugada y la especie conjugada se pueden separar y cuantificar usando cromatografía líquida de alta presión.

Debido a su hidrofobicidad, sólo la bilirrubina no conjugada puede cruzar la barrera hematoencefálica hacia el sistema nervioso central; de esta manera, la encefalopatía debida a hiperbilirrubinemia (kernícterus) sólo puede ocurrir en relación con bilirrubina no conjugada, como se encuentra en la hiperbilirrubinemia por retención. Por otra parte, debido a su hidrosolubilidad, únicamente la bilirrubina conjugada puede aparecer en la orina. En consecuencia, la ictericia colúrica (coluria es la presencia de pigmentos biliares en la orina) sólo sucede en la hiperbilirrubinemia por regurgitación, y la ictericia acolúrica únicamente ocurre en presencia de un exceso de bilirrubina no conjugada.

En el cuadro 31-3 se listan algunas causas de la hiperbilirrubinemia no conjugada y conjugada. Estas condiciones se describen brevemente en las secciones que siguen.

En diversas enfermedades hay cantidades altas de bilirrubina no conjugada en la sangre

Anemias hemolíticas

Son causas importantes de hiperbilirrubinemia no conjugada, aunque esta última generalmente sólo es leve (<4 mg/dl; <68.4 mmol/L) incluso en caso de hemólisis extensa, debido a la gran capacidad del hígado sano para manejar la bilirrubina.

“Ictericia fisiológica” neonatal

Este estado transitorio es el origen más frecuente de hiperbilirrubinemia no conjugada. Se produce por hemólisis acelerada alrededor del momento del nacimiento, y por un sistema hepático inmaduro para la captación, conjugación y secreción de bilirrubina. No sólo hay reducción de la actividad de bilirrubina-UGT, sino que probablemente hay síntesis reducida del sustrato para esa enzima, el ácido UDP-glucurónico. Dado que la cantidad aumentada de bilirrubina es no conjugada, tiene la capacidad de penetrar en la barrera hematoencefálica cuando su concentración en el plasma excede aquella a la cual la albúmina puede unirse estrechamente (20 a 25 mg/dl). Esto puede causar una encefalopatía tóxica hiperbilirrubinémica, o kernícterus, que puede suscitar retraso mental. Debido a la inducibilidad reconocida de este sistema metabolizador de bilirrubina, se ha administrado fenobarbital a recién nacidos ictéricos, y es eficaz en este trastorno. La exposición a luz azul (fototerapia) promueve la excreción hepática de bilirrubina no conjugada al convertir algo de la bilirrubina en otros derivados, como fragmentos maleimida e isómeros geométricos que se excretan en la bilis.

Síndrome de Crigler-Najjar tipo I; ictericia no hemolítica congénita

El síndrome de Crigler-Najjar tipo I es un raro trastorno autosómico recesivo. Se caracteriza por ictericia congénita grave (la bilirrubina sérica por lo general excede 20 mg/dl) debida a mutaciones del gen que codifica para la actividad de bilirrubina-UGT en tejidos hepáticos. La enfermedad suele ser mortal en el transcurso de los primeros 15 meses de vida. Los niños afectados han sido tratados con fototerapia, lo que produce cierta reducción de las cifras plasmáticas de bilirrubina. El fenobarbital no tiene efecto sobre la formación de glucurónidos de bilirrubina en pacientes con síndrome de Crigler-Najjar tipo I. Un trasplante hepático es una medida curativa.

Cabe hacer notar que el gen que codifica para la bilirrubina-UGT humana forma parte del complejo grande de genes que codifican para UGT situado en el cromosoma 2. Muchos sustratos diferentes están sujetos a glucuronosilación, de modo que se necesitan muchas glucuronosiltransferasas. El complejo contiene aproximadamente 13 primeros exones específicos para sustrato, cada uno con su propio promotor. Cuatro son seudogenes, de manera que están codificadas nueve isoformas diferentes con actividades de glucuronosiltransferasa que difieren. El exón A1 es el involucrado en la conjugación de bilirrubina. En el caso de la bilirrubina, el exón A1 se divide hacia los exones 2 a 5 que contienen DNA, lo que produce bilirrubina-UGT. Otras transferasas se producen por división de otros primeros exones (miembros de A 2 a 13) hacia exones 2 a 5.

Síndrome de Crigler-Najjar tipo II

Este raro trastorno hereditario también se produce por mutaciones del gen que codifica para bilirrubina-UGT, pero se retiene algo de actividad de la enzima, y la evolución de la enfermedad es más benigna que la del tipo I. Las concentraciones séricas de bilirrubina regularmente no exceden 20 mg/dl. Los afectados pueden mostrar respuesta al tratamiento con dosis grandes de fenobarbital.

Síndrome de Gilbert

De nuevo, esta enfermedad relativamente prevaleciente es el resultado de mutaciones del gen que codifica para la bilirrubina-UGT. Predomina en varones. Alrededor de 30% de la actividad de la enzima está preservada, y la enfermedad es por completo inocua.

Hiperbilirrubinemia tóxica

La hiperbilirrubinemia no conjugada puede originarse por disfunción hepática inducida por toxina, como la causada por cloroformo, arsfenaminas, tetracloruro de carbono, acetaminofeno, virus de la hepatitis, cirrosis, e intoxicación por el hongo Amanita. Estos trastornos adquiridos se deben a daño de células del parénquima hepático, que altera la conjugación.

La obstrucción en el árbol biliar es la causa más frecuente de hiperbilirrubinemia conjugada

Obstrucción del árbol biliar

La hiperbilirrubinemia conjugada por lo general se produce por bloqueo de los conductos hepáticos o del colédoco, más a menudo debido a un cálculo biliar o a cáncer de la cabeza del páncreas (figura 31-16). Debido a la obstrucción, es imposible que haya excreción de diglucurónido de bilirrubina. De esta manera, se regurgita hacia las venas y los linfáticos hepáticos, y aparece bilirrubina conjugada en la sangre y la orina (ictericia colúrica). Asimismo, las heces a menudo son de color pálido y deben examinarse de modo sistemático en cualquier caso de ictericia.

El término ictericia colestática se usa para incluir todos los casos de ictericia obstructiva extrahepática. También cubre los casos de ictericia que muestran hiperbilirrubinemia conjugada debido a microobstrucción de conductillos biliares intrahepáticos por hepatocitos tumefactos y dañados (como puede suceder en la hepatitis infecciosa).

Síndrome de Dubin-Johnson

Este trastorno autosómico recesivo benigno consta de hiperbilirrubinemia conjugada durante la niñez o la vida adulta. La hiperbilirrubinemia se produce por mutaciones en el gen que codifica para MRP-2 (véase antes), la proteína incluida en la secreción de bilirrubina conjugada hacia la bilis. Los hepatocitos centrilobulillares contienen un pigmento de color negro anormal que tal vez se derive de la epinefrina.

Síndrome de Rotor

Es una rara enfermedad benigna caracterizada por hiperbilirrubinemia conjugada crónica y datos histológicos normales en el hígado. No se ha identificado su causa precisa.

Algo de bilirrubina conjugada puede unirse de manera covalente a la albúmina

Cuando las cifras de bilirrubina conjugada permanecen altas en el plasma, una fracción puede unirse de modo covalente a la albúmina (bilirrubina δ [delta]). Puesto que está unida de manera covalente a la albúmina, esta fracción tiene una vida media más prolongada en el plasma que la bilirrubina conjugada convencional. Así, permanece alta en el transcurso de la fase de recuperación de la ictericia obstructiva, luego de que el resto de la bilirrubina conjugada ha declinado hasta concentraciones normales; esto explica por qué algunos enfermos siguen pareciendo ictéricos después de que las cifras de bilirrubina conjugada han vuelto a lo normal.

El urobilinógeno y la bilirrubina en la orina son indicadores clínicos

En circunstancias normales sólo hay cantidades traza de urobilinógeno en la orina. En la obstrucción completa del conducto biliar, no se encuentra urobilinógeno en la orina, dado que la bilirrubina no tiene acceso al intestino, donde puede convertirse en urobilinógeno. En este caso, la presencia de bilirrubina (conjugada) en la orina sin urobilinógeno sugiere ictericia obstructiva, sea intrahepática o poshepática.

En la ictericia consecutiva a hemólisis, la producción aumentada de bilirrubina conduce a incremento de la producción de urobilinógeno, que aparece en la orina en grandes cantidades. La bilirrubina por lo general no se encuentra en la orina en la ictericia hemolítica (porque la bilirrubina no conjugada no pasa hacia la orina), de modo que la combinación de urobilinógeno aumentado y ausencia de bilirrubina es sugestiva de ictericia hemolítica. El incremento de la destrucción de sangre por cualquier causa desencadena un aumento del urobilinógeno urinario.

El cuadro 31-4 resume los resultados de laboratorio obtenidos en individuos con tres diferentes causas de ictericia: anemia hemolítica (una causa prehepática), hepatitis (una causa hepática) y obstrucción del colédoco (una causa poshepática) (figura 31-16). Los análisis de laboratorio en la sangre (evaluación de la posibilidad de una anemia hemolítica, y medición del tiempo de protrombina) y en el suero (p. ej., electroforesis de proteínas; actividades de las enzimas ALT, AST y fosfatasa alcalina) también son importantes para ayudar a distinguir entre causas prehepáticas, hepáticas y poshepáticas de ictericia.

• Las hemoproteínas, como la hemoglobina y los citocromos, contienen hem. El hem es un compuesto de hierro-porfirina (Fe²⁺-protoporfirina IX) en el cual cuatro anillos pirrol están unidos por puentes de metino. Los ocho grupos laterales (sustituyentes metilo, vinilo y propionilo) en los cuatro anillos pirrol del hem están dispuestos en una secuencia específica.

• El anillo hem se biosintetiza en las mitocondrias y en el citosol por medio de ocho pasos enzimáticos. Comienza con la formación del δ-aminolevulinato (ALA) a partir de la succinil-CoA y la glicina en una reacción catalizada por la ALA sintasa, la enzima reguladora de la vía.

• Las anormalidades determinadas por mecanismos genéticos, de siete de las ocho enzimas involucradas en la biosíntesis del hem, producen las porfirias hereditarias. Los eritrocitos y el hígado son los principales sitios de expresión metabólica de las porfirias. La fotosensibilidad y los problemas neurológicos son molestias frecuentes. La ingestión de ciertos compuestos (como plomo) puede ocasionar porfirias adquiridas. Pueden detectarse cantidades aumentadas de porfirinas o sus precursores en sangre y orina, lo que facilita el diagnóstico.

• El catabolismo del anillo hem se inicia por la enzima hem oxigenasa, lo que da por resultado un tetrapirrol lineal.

• La biliverdina es un producto temprano del catabolismo, y en el momento de reducción da bilirrubina. La albúmina transporta a esta última desde los tejidos periféricos hacia el hígado, donde es captada por los hepatocitos. El hierro de hem y los aminoácidos de la globina se conservan y reutilizan.

• En el hígado, la bilirrubina se hace hidrosoluble mediante conjugación con dos moléculas de ácido glucurónico, y se secreta hacia la bilis. La acción de las enzimas bacterianas en el intestino produce urobilinógeno y urobilina, que se excretan en las heces y la orina.

• La ictericia se debe a incremento de la concentración de bilirrubina en la sangre. Las causas de ictericia se clasifican como prehepáticas (p. ej., anemias hemolíticas), hepáticas (p. ej., hepatitis) y poshepáticas (p. ej., obstrucción del colédoco). Las mediciones de la bilirrubina plasmática total y no conjugada, del urobilinógeno y la bilirrubina urinarios, y de ciertas enzimas séricas, así como la inspección y el análisis de muestras de heces, ayudan a distinguir entre estas causas.