CAPÍTULO 31: Porfirinas y pigmentos biliares

Los aspectos bioquímicos de las porfirinas y de los pigmentos biliares son temas estrechamente relacionados. El hem se sintetiza a partir de porfirinas y hierro, y los productos de la degradación del hem son los pigmentos biliares y hierro. Los aspectos bioquímicos de las porfirinas y del hem son básicos para entender las diversas funciones de las hemoproteínas y las porfirias, un grupo de enfermedades causadas por anormalidades en la vía de la biosíntesis de porfirina. Un estado clínico mucho más común es la ictericia, una consecuencia de una concentración plasmática alta de bilirrubina, debido sea a sobreproducción de bilirrubina o a fracaso de su excreción. La ictericia ocurre en muchas enfermedades que varían desde anemias hemolíticas, hepatitis viral, y hasta cáncer del páncreas.

Las porfirinas son compuestos cíclicos formados por el enlace de cuatro anillos pirrol mediante puentes metina (==HC—) (figura 31-1). En las porfirinas que se producen de manera natural, diversas cadenas laterales reemplazan los ocho átomos de hidrógeno numerados de los pirroles. La figura 31-2 muestra una representación resumida de estas sustituciones. En las figuras 31-3 y 31-4 se ilustran estos sustituyentes en porfirinas seleccionadas.

Las porfirinas forman complejos con iones metálicos que se unen al átomo de nitrógeno de cada uno de los cuatro anillos pirrol. Los ejemplos comprenden las porfirinas-hierro, como el hem de la hemoglobina, y la porfirina que contiene magnesio, clorofila, el pigmento fotosintético de las plantas. Las proteínas hem son omnipresentes en biología, y desempeñan diversas funciones, que incluyen, pero no se limitan a, el transporte y almacenamiento de oxígeno (p. ej., hemoglobina y mioglobina) y el transporte de electrones (p. ej., citocromo c y citocromo P450). Los hem son tetrapirroles, de los cuales predominan dos tipos, el hem b y el hem c (figura 31-5). En el hem c los grupos vinilo del hem b son reemplazados por enlaces tioéter covalentes a una apoproteína, típicamente por medio de residuos de cisteinilo. De este modo, a diferencia del hem b, el hem c no se disocia fácilmente de su apoproteína. Las holoproteínas de vertebrados por lo general se unen a un mol de hem c por cada mol, aunque las de no vertebrados pueden unirse significativamente a más hem. Las proteínas que contienen hem se encuentran ampliamente distribuidas en la naturaleza (cuadro 31-1).

La biosíntesis del hem ocurre en casi todas las células de mamífero, excepto en eritrocitos maduros, que carecen de mitocondrias. Alrededor de 85% de la síntesis de hem ocurre en células precursoras eritroides en la médula ósea, y la mayor parte del resto en hepatocitos. La biosíntesis del hem es iniciada por la condensación de succinil-CoA y glicina en una reacción dependiente de fosfato de piridoxal, catalizada por la δ-aminolevulinato sintasa (ALA sintasa, EC 2.3.1.37).

Los humanos expresan dos isozimas de la ALA sintasa. La ALAS1 se expresa de manera omnipresente en todo el organismo, mientras que la ALAS2 es expresada en células precursoras de eritrocitos. La reacción es limitante para la biosíntesis de porfirinas en el hígado de mamíferos. El producto inicial formado es el α-amino-β-cetoadipato, que es descarboxilado rápidamente a δ-aminolevulinato (figura 31-6, arriba).

La condensación de dos moléculas de ALA, catalizada por la ALA deshidratasa (4.2.1.24) citosólica forma porfobilinógeno:

(figura 31-6, abajo). Una metaloproteína cinc, la ALA deshidratasa, es sensible a inhibición por plomo, como puede ocurrir en la intoxicación por plomo.

La reacción catalizada por la hidroximetilbilano sintasa (uroporfirinógeno I sintasa, EC 2.5.1.61) citosólica forma hidroximetilbilano:

La catálisis comprende condensación de cabeza a cola de cuatro moléculas de porfirobilinógeno para formar el tetrapirrol lineal hidroximetilbilano (figura 31-7, centro).

La ciclización de hidroximetilbilano es catalizada por la uroporfirinógeno III sintasa, EC 4.2.1.75 citosólica:

forma uroporfirinógeno III (figura 31-7, derecha). El hidroximetilbilano también se puede ciclizar de manera espontánea para formar uroporfirinógeno I (figura 31-7, izquierda), pero en circunstancias normales el uroporfirinógeno formado es casi exclusivamente el isómero tipo III. Sin embargo, los isómeros tipo I de los porfirinógenos se forman en exceso en ciertas porfirias. Dado que los anillos pirrol de estos uroporfirinógenos están conectados por medio de metileno (—CH₂—) más que mediante puentes de metina (puentes metenilos), no forman un sistema de anillos conjugado y, así, ellos, y de hecho todos los porfirinógenos, son incoloros. Empero, son autooxidados fácilmente a sus respectivas porfirinas coloreadas.

A continuación, las cuatro porciones de acetato del uroporfirinógeno III pasan por descarboxilación a sustituyentes metilo (M), lo cual forma coproporfirinógeno III en una reacción citosólica catalizada por la uroporfirinógeno descarboxilasa, EC 4.1.1.37 (figuras 31-8 y 31-9):

Esta descarboxilasa también puede convertir el uroporfirinógeno I, si está presente, en coproporfirinógeno I.

Las tres reacciones finales de la biosíntesis del hem tienen lugar en las mitocondrias. El coproporfirinógeno III entra a las mitocondrias, es convertido en protoporfirinógeno III y después en protoporfirina III. Estas reacciones son catalizadas por la coproporfirinógeno oxidasa (EC 1.3.3.3), que descarboxila y oxida las dos cadenas laterales de ácido propiónico para formar protoporfirinógeno III:

Esta oxidasa es específica para el coproporfirinógeno tipo III, de modo que las protoporfirinas tipo I por lo general no se forman en humanos.

A continuación, el protoporfirinógeno III es oxidado a protoporfirina III en una reacción catalizada por la protoporfirinógeno oxidasa, EC 1.3.3.4:

El paso final en la síntesis del hem comprende la incorporación de hierro ferroso hacia protoporfirina III en una reacción catalizada por la ferroquelatasa (hem sintasa, EC 4.99.1.1):

En la figura 31-9 se resumen las etapas, y sus ubicaciones intracelulares, en la biosíntesis de los derivados de porfirina a partir del porfobilinógeno. Para las reacciones anteriores, los números corresponden a los que aparecen en la figura 31-10 y el cuadro 31-2.

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

La ALA sintasa tiene dos isozimas. La ALAS1 es expresada en todo el organismo; la ALAS2 es expresada en células precursoras de eritrocitos. La reacción catalizada por la ALA sintasa 1 (figura 31-6) es limitante para la biosíntesis de hem en el hígado. Parece ser que el hem, probablemente al actuar por medio de una molécula aporrepresora, actúa como un regulador negativo de la síntesis de ALAS1 (figura 31-10). De este modo, la tasa de síntesis de ALAS1 aumenta mucho en ausencia de hem, pero disminuye en su presencia. El hem también afecta la traducción de la enzima y su transferencia del citosol a la mitocondria. La ALAS1 tiene una vida media breve, que es típica para una enzima que cataliza una reacción limitante de la tasa.

Fármacos cuyo metabolismo requiere la hemoproteína citocromo P450 aumentan la biosíntesis de citocromo P450. El agotamiento resultante del fondo común de hem intracelular induce la síntesis de ALAS1, y la tasa de síntesis de hem aumenta para satisfacer la demanda metabólica. La biosíntesis de ALAS2 no está regulada por retroacción por el hem y, por ende, no es inducida por estos fármacos.

Mientras que los porfirinógenos son incoloros, las diversas porfirinas son coloreadas. Los dobles enlaces conjugados en los anillos pirrol y los grupos metileno de porfirinas que forman enlaces (ausentes en los porfirinógenos) son la causa de sus espectros de absorción y fluorescencia característicos. Los espectros visible y ultravioleta de las porfirinas y de los derivados de la porfirina son útiles para su identificación (figura 31-11). La banda de absorción aguda cerca de 400 nm, una característica distintiva compartida por todas las porfirinas, se denomina la banda de Soret en honor a su descubridor, el físico francés Charles Soret.

Las porfirinas disueltas en ácidos minerales fuertes o en solventes orgánicos, e iluminadas con luz ultravioleta emiten una fluorescencia roja fuerte, una propiedad que a menudo se usa para detectar pequeñas cantidades de porfirinas libres. Las propiedades fotodinámicas de las porfirinas han sugerido su posible uso en el tratamiento de ciertos tipos de cáncer, un procedimiento llamado fototerapia de cáncer. Dado que los tumores a menudo captan más porfirinas que los tejidos normales, se administran hematoporfirina o compuestos relacionados a un paciente con un tumor apropiado. A continuación, el tumor es expuesto a un láser de argón para excitar las porfirinas, lo que produce efectos citotóxicos.

La espectrofotometría se usa para detectar porfirinas y sus precursores

En las porfirias hay excreción aumentada de coproporfirinas y uroporfirinas. Cuando están presentes en la orina o las heces, pueden separarse mediante extracción con solventes apropiados, y a continuación se identifican y cuantifican con métodos espectrofotométricos.

Los trastornos de la biosíntesis del hem pueden ser genéticos o adquiridos. Un ejemplo de un defecto adquirido es la intoxicación por plomo. El plomo puede desactivar la ferroquelatasa y la ALA deshidratasa al combinarse con grupos tiol esenciales. Los signos son concentración alta de protoporfirina en los eritrocitos, y concentraciones urinarias altas de ALA y coproporfirina.

Los trastornos genéticos del metabolismo del hem y del metabolismo de la bilirrubina (véase más adelante) comparten las características que siguen con los trastornos metabólicos de la biosíntesis de urea (capítulo 28):

1. Pueden surgir signos y síntomas clínicos similares o idénticos por diferentes mutaciones en genes que codifican para una enzima dada o una enzima que cataliza una reacción sucesiva.

2. La terapia racional requiere un entendimiento de los aspectos bioquímicos de las reacciones catalizadas por enzima en individuos tanto normales como con alteraciones.

3. La identificación de los intermediarios y de los productos secundarios que se acumulan antes de un bloqueo metabólico puede proporcionar la base para pruebas de detección metabólicas que pueden implicar la reacción alterada.

4. El diagnóstico definitivo comprende valoración cuantitativa de la actividad de la(s) enzima(s) que se sospecha que es (son) defectuosa(s).

5. La comparación de la secuencia de DNA del gen que codifica para una enzima mutante dada con la del gen natural puede identificar la(s) mutación(es) específica(s) que causa(n) la enfermedad.

Porfirias

Los signos y síntomas de porfiria se producen por una deficiencia de intermediarios más allá del bloqueo enzimático, o por la acumulación de metabolitos antes del bloqueo. En el cuadro 31-2 se listan seis tipos principales de porfiria que reflejan actividad baja o nula de enzimas que catalizan las reacciones 2 a 8 de la figura 31-10. Posiblemente debido a letalidad potencial, no hay defecto conocido de la ALAS1. Los individuos con actividad baja de ALAS2 presentan anemia, no porfiria (cuadro 31-2). La porfiria consiguiente a actividad baja de la ALA deshidratasa, llamada porfiria con deficiencia de ALA deshidratasa, es en extremo rara.

Porfiria eritropoyética congénita

Si bien casi todas las porfirias se heredan de una manera autosómica dominante, la porfiria eritropoyética congénita se hereda de un modo recesivo. La enzima defectuosa en la porfiria eritropoyética congénita es la uroporfirinógeno III sintasa, el catalizador para la reacción 4. La fotosensibilidad y la desfiguración grave que se observan en algunas víctimas de porfiria eritropoyética congénita las ha sugerido como prototipos de los llamados “hombres lobo”.

Porfiria intermitente aguda

La enzima defectuosa en la porfiria intermitente aguda es la hidroximetilbilano sintasa (uroporfirinógeno I sintasa), el catalizador para la reacción 3. La ALA y el porfirobilinógeno se acumulan en tejidos y líquidos corporales (figura 31-12).

Bloqueos más adelante en la vía

Los bloqueos más adelante en la vía dan lugar a la acumulación de los porfirinógenos indicados en las figuras 31-10 y 31-12. Sus productos de oxidación, los derivados porfirina correspondientes, causan fotosensibilidad a luz visible de longitud de onda de alrededor de 400 nm. Posiblemente como resultado de su excitación y reacción con oxígeno molecular, los radicales de oxígeno resultantes lesionan lisosomas y otros orgánulos subcelulares, con lo cual se liberan enzimas degradantes que causan grados variables de daño de la piel, incluso formación de tejido cicatrizal.

Las porfirias pueden denominarse eritropoyéticas o hepáticas con base en los órganos más afectados, típicamente la médula ósea y el hígado (cuadro 31-2). Concentraciones de hem, precursores tóxicos, o metabolitos, diferentes y variables, probablemente explican por qué porfirias específicas afectan de manera diferencial algunos tipos de células, y órganos. De manera alternativa, las porfirias pueden clasificarse como agudas o cutáneas con base en sus características clínicas. El diagnóstico de un tipo específico de porfiria por lo general puede establecerse a partir de la consideración de los antecedentes clínicos y familiares, el examen físico, y análisis de laboratorio apropiados. En el cuadro 31-2 se listan los principales signos, síntomas y datos de laboratorio importantes en los seis tipos principales de porfiria.

Porfiria inducida por fármacos

Ciertos fármacos (p. ej., barbitúricos, griseofulvina) inducen la producción de citocromo P450. En pacientes con porfiria, esto puede precipitar un ataque de porfiria al disminuir las cifras de hem. La depresión compensadora de la síntesis de ALAS1 a continuación da por resultado concentraciones aumentadas de precursores de hem en potencia perjudiciales.

Posibles tratamientos para porfirias

Si bien finalmente quizá se haga posible el tratamiento en el ámbito de gen, el tratamiento actual de las porfirias es en esencia sintomático. Esto incluye evitar fármacos que inducen la producción de citocromo P450, la ingestión de grandes cantidades de carbohidrato, y la administración de hematina para reprimir la síntesis de ALAS1 a fin de disminuir la producción de precursores de hem perjudiciales. Los pacientes que muestran fotosensibilidad se benefician a partir de pantallas solares, y posiblemente por la administración de β-caroteno, que parece disminuir la producción de radicales libres, lo que disminuye la fotosensibilidad.

En circunstancias normales, en adultos humanos se destruyen alrededor de 200 000 millones de eritrocitos por día. De este modo, en un ser humano de 70 kg hay recambio de alrededor de 6 g de hemoglobina al día. La globina es degradada a los aminoácidos que la constituyen, el hierro liberado entra al fondo común de hierro, y todos los productos se vuelven 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 que proviene de todas las proteínas hem se lleva a cabo en la fracción microsomal de células por la hem oxigenasa, EC 1.4.99.3. La síntesis de hem oxigenasa es inducible por sustrato, y el hem también sirve como un sustrato y como un cofactor para la reacción. El hierro del hem que llega a la hem oxigenasa por lo general se ha oxidado a su forma férrica (hemina). La conversión de un mol de hem-Fe³⁺ en biliverdina, monóxido de carbono y Fe³⁺ consume 3 moles de O₂, más siete electrones proporcionados por NADH y NADPH-citocromo P450 reductasa:

Pese a su alta afinidad por el hem-Fe²⁺ (capítulo 6), el monóxido de carbono producido no inhibe gravemente la hem oxigenasa. Las aves y los mamíferos excretan directamente la biliverdina de color verde. En humanos, la biliverdina reductasa (EC 1.3.1.24) reduce el puente de metileno central de la biliverdina a un grupo metilo, lo que produce el pigmento amarillo bilirrubina:

La figura 31-13 resume las dos reacciones anteriores.

Puesto que 1 g de hemoglobina da alrededor de 35 mg de bilirrubina, en los adultos humanos se forman 250 a 350 mg de bilirrubina por día; ésta se deriva principalmente de la hemoglobina, pero también de eritropoyesis ineficaz y del catabolismo de otras proteínas hem.

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

La bilirrubina es transportada al hígado unida a albúmina sérica

La bilirrubina sólo es escasamente hidrosoluble, pero la bilirrubina unida a albúmina sérica es fácilmente transportada al hígado. La albúmina parece tener tanto un sitio de alta afinidad como un sitio de baja afinidad para la bilirrubina. El sitio de alta afinidad puede unirse a alrededor de 25 mg de bilirrubina/100 mL de plasma. La bilirrubina unida de manera más laxa se puede desprender y difundir con facilidad a los tejidos, y los antibióticos y ciertos otros fármacos pueden competir con la bilirrubina y desplazarla desde el sitio de alta afinidad de la albúmina.

El metabolismo adicional de la bilirrubina ocurre principalmente en el hígado

El catabolismo hepático de bilirrubina tiene lugar en tres etapas: captación por el hígado, conjugación con ácido glucurónico, y secreción en la bilis.

Captación de bilirrubina por células del parénquima hepático

La bilirrubina es eliminada de la albúmina y captada en la superficie sinusoidal de hepatocitos mediante un sistema de transporte facilitado de gran capacidad, saturable. Incluso en estados patológicos, el transporte no parece ser limitante para el metabolismo de la bilirrubina. La captación neta de bilirrubina depende de su eliminación por medio de metabolismo subsiguiente. Una vez internalizada, la bilirrubina se une a proteínas citosólicas como la glutatión S-transferasa, previamente conocida como ligandina, para evitar que la bilirrubina vuelva a entrar al torrente sanguíneo.

Conjugación de la bilirrubina con glucuronato

La bilirrubina es no polar y persistiría en las células (p. ej., unida a lípidos) si no fuera convertida en una forma más hidrosoluble. La bilirrubina es convertida en una molécula más polar mediante conjugación con ácido glucurónico. Una UDP-glucosil transferasa (UDP-glucuronil transferasa) (EC 2.4.1.17) específica para bilirrubina del retículo endoplasmático cataliza la transferencia por pasos a la bilirrubina de dos porciones glucosilo provenientes del UDP-glucuronato:

Monoglucurónido de bilirrubina + UDP-glucuronato → bilirrubina diglucurónido + UDP (figura 31-14).

Secreción de bilirrubina hacia la bilis

La secreción de bilirrubina conjugada hacia la bilis ocurre mediante un mecanismo de transporte activo, que probablemente es limitante para todo el proceso de metabolismo hepático de la bilirrubina. La proteína involucrada es un transportador de anión orgánico multiespecífico (MOAT) situado en la membrana plasmática de los canalículos biliares. Un miembro de la familia de los transportadores de secuencia de unión a ATP, el MOAT transporta varios aniones orgánicos. El transporte hepático de bilirrubina conjugada hacia la bilis es inducible por los mismos fármacos que pueden inducir la conjugación de bilirrubina. De este modo, la conjugación y excreción de bilirrubina constituyen una unidad funcional coordinada.

Casi toda la bilirrubina que se excreta en la bilis de mamíferos es diglucurónido de bilirrubina. La actividad de bilirrubina UDP-glucuronosil transferasa puede ser inducida por varios fármacos, entre ellos el fenobarbital. No obstante, cuando existen conjugados de bilirrubina anormalmente en el plasma humano (p. ej., en la ictericia obstructiva), son predominantemente monoglucurónidos. La figura 31-15 resume los tres procesos principales involucrados en la transferencia de bilirrubina de la sangre a la bilis. También se indican los sitios que son afectados en varias enfermedades que causan ictericia.

Las bacterias intestinales reducen la bilirrubina conjugada urobilinógeno

Cuando la bilirrubina conjugada llega al íleon terminal y el intestino grueso, las porciones glucuronosil son eliminadas por β-glucuronidasas bacterianas (EC 3.2.1.31) específicas. La reducción subsiguiente por la flora fecal forma un grupo de tetrapirroles incoloros llamados urobilinógenos. Porciones pequeñas de urobilinógenos son absorbidas en el íleon terminal y el intestino grueso, y después son reexcretadas por medio del ciclo enterohepático del urobilinógeno. En condiciones anormales, en particular cuando se forma pigmento biliar excesivo, o cuando la enfermedad hepática altera este ciclo intrahepático, el urobilinógeno también puede excretarse en la orina. Casi todos los urobilinógenos incoloros formados en el colon son oxidados ahí hacia urobilinas coloreadas y excretados en las heces. El oscurecimiento de las heces al permanecer expuestas al aire depende de la oxidación de urobilinógenos residuales a urobilinas.

Medición de la bilirrubina en el suero

En la cuantificación de la bilirrubina se emplea un método colorimétrico que se basa en el color rojizo-púrpura que se forma cuando la bilirrubina reacciona con ácido sulfanílico diazotizado. Una valoración efectuada en ausencia de metanol añadido mide la “bilirrubina directa”, que es glucurónido de bilirrubina. Una valoración efectuada en presencia de metanol añadido mide la bilirrubina total. La diferencia entre la bilirrubina total y la bilirrubina directa se conoce como “bilirrubina indirecta” y es bilirrubina no conjugada.

La hiperbilirrubinemia, una concentración de bilirrubina en la sangre que excede 1 mg/dL (17 μmol/L), puede sobrevenir por la producción de más bilirrubina que la que el hígado normal puede excretar, o por el fracaso de un hígado dañado para excretar cantidades normales de bilirrubina. En ausencia de daño hepático, la obstrucción de los conductos excretores del hígado evita la excreción de bilirrubina, y causará también hiperbilirrubinemia. En todas estas situaciones, cuando la concentración sanguínea alcanza 2 a 2.5 mg de bilirrubina por decilitro, se difunde hacia los tejidos, que se tornan amarillos, un estado llamado ictericia.

Aparición de bilirrubina no conjugada en la sangre

Dependiendo del tipo de bilirrubina presente en el plasma, la hiperbilirrubinemia puede clasificarse como hiperbilirrubinemia por retención debida a la sobreproducción de bilirrubina, o como hiperbilirrubinemia por regurgitación, debida al reflujo hacia el torrente sanguíneo como consecuencia de obstrucción biliar.

Debido a su hidrofobicidad, sólo la bilirrubina no conjugada puede cruzar la barrera hematoencefálica hacia el sistema nervioso central. De este modo, la encefalopatía debida a hiperbilirrubinemia (kernícterus) sólo ocurre con bilirrubina no conjugada, como en la hiperbilirrubinemia por retención. De manera alternativa, debido a su hidrosolubilidad, sólo la bilirrubina conjugada puede aparecer en la orina. En consecuencia, la ictericia colúrica (coluria es la presencia de pigmentos biliares en la orina) sólo ocurre en la hiperbilirrubinemia por regurgitación, y la ictericia acolúrica sólo ocurre en presencia de un exceso de bilirrubina no conjugada. En el cuadro 31-3 se listan algunas causas de hiperbilirrubinemia no conjugada y conjugada. Una hiperbilirrubinemia moderada acompaña a las anemias hemolíticas. La hiperbilirrubinemia por lo general es modesta (< 4 mg de bilirrubina por decilitro; < 68 μmol/L) a pesar de hemólisis extensa, debido a la alta capacidad de un hígado sano para metabolizar bilirrubina.

“Ictericia fisiológica” neonatal

La hiperbilirrubinemia no conjugada propia de la “ictericia fisiológica” neonatal se produce por hemólisis acelerada y un sistema hepático inmaduro para la captación, conjugación y secreción de bilirrubina. En esta afección transitoria, la actividad de la bilirrubina-glucosil transferasa, y probablemente también la síntesis de UDP-glucuronato, están reducidas. Cuando la concentración plasmática de bilirrubina no conjugada excede la que puede quedar unida estrechamente a albúmina (20 a 25 mg/dL), la bilirrubina puede cruzar la barrera hematoencefálica. Si se deja sin tratamiento, la encefalopatía tóxica hiperbilirrubinémica o kernícterus, resultante, puede dar lugar a retraso mental. La exposición de recién nacidos ictéricos a luz azul (fototerapia) promueve la excreción hepática de bilirrubina no conjugada al convertir parte a derivados que se excretan en la bilis, y puede administrarse fenobarbital, un promotor del metabolismo de la bilirrubina.

Defectos de la bilirrubina UDP-glucuronosil transferasa

Las glucuronosil transferasas (EC 2.4.1.17) son una familia grande de enzimas con especificidades de sustrato que difieren. Casi todas sirven para aumentar la polaridad de diversos fármacos y metabolitos de fármacos y, así, facilitar su excreción. Las mutaciones en el gen que codifica para la bilirrubina UDP-glucuronosil transferasa pueden hacer que la enzima codificada tenga actividad reducida o nula. Los síndromes cuya presentación clínica refleja la gravedad del deterioro son el síndrome de Gilbert, y dos tipos del síndrome de Crigler-Najjar.

Síndrome de Gilbert

Con tal que en el síndrome de Gilbert se retenga alrededor de 30% de la actividad de la bilirrubina UDP-glucuronosil transferasa, la enfermedad es inocua.

Síndrome de Crigler-Najjar tipo I

La ictericia congénita grave (más de 20 mg de bilirrubina por decilitro de suero) y el daño cerebral acompañante propios del síndrome de Crigler-Najjar tipo I reflejan la falta completa de actividad de UDP-glucuronosil transferasa hepática. La fototerapia disminuye un poco la concentración plasmática de bilirrubina, pero el fenobarbital no tiene efecto beneficioso. La enfermedad a menudo es mortal en el transcurso de los primeros 15 meses de vida.

Síndrome de Crigler-Najjar tipo II

En el síndrome de Crigler-Najjar tipo II, se retiene algo de actividad de la bilirrubina UDP-glucuronosil transferasa. En consecuencia, esta enfermedad tiene una evolución más benigna que el síndrome tipo I. La bilirrubina sérica tiende a no exceder 20 mg de bilirrubina por decilitro de suero, y los pacientes muestran respuesta al tratamiento con fenobarbital en dosis altas.

Hiperbilirrubinemia tóxica

La hiperbilirrubinemia no conjugada puede producirse por disfunción hepática inducida por toxina causada por cloroformo, arsfenaminas, tetracloruro de carbono, acetaminofén, virus de la hepatitis, cirrosis, o intoxicación por el hongo Amanita. Estos trastornos adquiridos comprenden daño de células del parénquima hepático, que altera la conjugación de bilirrubina.

La obstrucción del árbol biliar es la causa más común de hiperbilirrubinemia conjugada

La hiperbilirrubinemia conjugada comúnmente se produce por bloqueo de los conductos hepático o colédoco, más a menudo debido a un cálculo o cáncer de la cabeza del páncreas (figura 31-16). El diglucurónido de bilirrubina que no puede excretarse regurgita hacia las venas y los linfáticos hepáticos, aparece bilirrubina conjugada en la sangre y la orina (ictericia colúrica) y las heces típicamente son de color pálido.

El término ictericia colestática incluye todos los casos de ictericia obstructiva extrahepática, y la ictericia con hiperbilirrubinemia conjugada debida a microobstrucción de conductillos biliares intrahepáticos por hepatocitos dañados, tumefactos, como puede ocurrir 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 origina por mutaciones en el gen que codifica para la proteína involucrada en la secreción de bilirrubina conjugada hacia la bilis.

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

Cuando la concentración plasmática de bilirrubina conjugada permanece alta, una fracción puede unirse de manera covalente a la albúmina. Esta fracción, llamada δ-bilirrubina, tiene una vida media más prolongada en el plasma que la bilirrubina conjugada convencional, y permanece alta durante la recuperación de ictericia obstructiva. Por ende, algunos pacientes siguen pareciendo ictéricos incluso después de que la concentración de bilirrubina conjugada circulante ha vuelto a lo normal.

El urobilinógeno y la bilirrubina urinarios son indicadores clínicos

En la obstrucción completa del conducto biliar, la bilirrubina no tiene acceso al intestino para conversión en urobilinógeno, de modo que no hay urobilinógeno en la orina. La presencia de bilirrubina conjugada en la orina sin urobilinógeno sugiere ictericia obstructiva intrahepática o poshepática.

En la ictericia secundaria a hemólisis, la producción aumentada de bilirrubina lleva a incremento de la producción de urobilinógeno, que aparece en la orina en grandes cantidades. En la ictericia hemolítica por lo general no se encuentra bilirrubina en la orina, de modo que la combinación de urobilinógeno aumentado y ausencia de bilirrubina es sugestiva de ictericia hemolítica. La destrucción aumentada de sangre por cualquier causa desencadena un incremento del urobilinógeno urinario.

En el cuadro 31-4 se resumen los resultados de laboratorio obtenidos en pacientes con ictericia debida a causas prehepáticas, hepáticas o poshepáticas: anemia hemolítica (prehepática), hepatitis (hepática) y obstrucción del colédoco (poshepática) (figura 31-16). Las pruebas de laboratorio en sangre (evaluación de la posibilidad de una anemia hemolítica, y medición del tiempo de protrombina) y suero (p. ej., electroforesis de proteínas; actividades de fosfatasa alcalina y de alanina aminotransferasa y aspartato aminotransferasa) también ayudan a distinguir entre causas prehepáticas, hepáticas y poshepática de ictericia.

• El hem de las hemoproteínas como la hemoglobina y los citocromos es una porfirina que contiene hierro, que consta de cuatro anillos pirrol unidos por puentes metenilos.

• Un total de ocho sustituyentes metilo, vinilo y propionilo en los cuatro anillos pirrol del hem están dispuestos en una secuencia específica. El ion metálico (Fe²⁺ en la hemoglobina; Mg²⁺ en la clorofila) está enlazado a los cuatro átomos de nitrógeno de los anillos pirrol.

• La biosíntesis del anillo hem comprende ocho reacciones catalizadas por enzimas. Algunas de estas reacciones ocurren en las mitocondrias, y otras en el citosol.

• La síntesis de hem comienza con la condensación de succinil-CoA y glicina para formar δ-aminolevulinato (ALA). Esta reacción es catalizada por la ALA sintasa 1 (ALAS1), la enzima reguladora de la biosíntesis del hem.

• La síntesis de ALAS1 aumenta en respuesta a una concentración baja de hem disponible. Ciertos fármacos (p. ej., fenobarbital) desencadenan de manera indirecta síntesis aumentada de ALAS1 al promover la síntesis de citocromo P450, que agota el fondo común de hem. Una segunda ALA sintasa, ALAS2, no está regulada por la concentración de hem o por fármacos que promueven la síntesis de citocromo P450.

• Las anormalidades genéticas de siete de las ocho enzimas de la biosíntesis del hem dan por resultado porfirias hereditarias. Los eritrocitos y el hígado son los principales sitios de expresión de las porfirias. La fotosensibilidad y los problemas neurológicos son quejas comunes. La ingestión de ciertas toxinas (p. ej., plomo) puede causar porfirias adquiridas. Pueden detectarse cantidades aumentadas de porfirinas o sus precursores en la sangre y la orina, lo cual facilita el diagnóstico.

• El catabolismo del anillo hem, iniciado por la enzima hem oxigenasa mitocondrial, produce el tetrapirrol lineal, biliverdina. La reducción subsiguiente de biliverdina en el citosol forma bilirrubina.

• La bilirrubina se une a la albúmina para transporte desde los tejidos periféricos al hígado, donde es captada por los hepatocitos. El hierro del hem se libera y se vuelve a utilizar.

• La hidrosolubilidad de la bilirrubina aumenta por la adición de 2 moles de la porción glucuronosil altamente polar, derivada del UDP-glucuronato, por cada mol de bilirrubina. La unión de las porciones glucuronosil es catalizada por la bilirrubina UDP-glucuronosil transferasa, una de una familia grande de enzimas con especificidad de sustrato que difiere, que aumentan la polaridad de diversos fármacos y sus metabolitos, lo que facilita su excreción.

• Las mutaciones en el gen codificador dan lugar a actividad reducida o nula de bilirrubina UDP-glucuronosil transferasa. Las presentaciones clínicas que reflejan la gravedad de la(s) mutación(es) son el síndrome de Gilbert, y dos tipos de síndrome de Crigler-Najjar, enfermedades cuya gravedad depende de la magnitud de actividad enzimática restante.

• Después de la secreción de bilirrubina desde la bilis al intestino, enzimas bacterianas convierten la bilirrubina en urobilinógeno y urobilina, que se excretan en las heces y la orina.

• En la medición colorimétrica de bilirrubina se emplea el color que se forma cuando la bilirrubina reacciona con ácido sulfanílico diazotizado. Las valoraciones efectuadas en ausencia de metanol añadido miden la “bilirrubina directa” (esto es, glucurónido de bilirrubina). Las valoraciones efectuadas en presencia de metanol añadido miden la bilirrubina total. La diferencia entre la bilirrubina total y la bilirrubina directa, llamada “bilirrubina indirecta”, es la bilirrubina no conjugada.

• La ictericia se produce por una concentración plasmática alta de bilirrubina. Las causas de ictericia pueden distinguirse como prehepáticas (p. ej., anemias hemolíticas), hepáticas (p. ej., hepatitis), o poshepáticas (p. ej., obstrucción del colédoco). Las mediciones de la bilirrubina plasmática total y no conjugada, del urobilinógeno y la bilirrubina urinarios, de la actividad de ciertas enzimas séricas, y el análisis de muestras de heces ayudan a distinguir entre las causas de ictericia.