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Bilirubin

Das Bilirubin (lateinischbilis „Galle“ undruber „rot“) ist ein gelbes Abbauprodukt des Häm-Anteils des roten Blutfarbstoffes Hämoglobin und damit ein Gallenfarbstoff. Das Pigment kommt in der Natur nicht nur in Tieren, sondern auch in Pflanzen vor; 2009 wurde es erstmals im Samen von Baum-Strelitzien nachgewiesen. Bilirubin wurde erstmals 1942 durch Hans Fischer erfolgreich synthetisiert.

Strukturformel
Allgemeines
Name Bilirubin
Andere Namen
  • 3-{2-({3-(2-Carboxyethyl)-4-methyl-5-[(Z)-(3-methyl-5-oxo-4-vinyl-1,5-dihydro-2H-pyrrol-2-yliden)methyl]-1H-pyrrol-2-yl}methyl)-4-methyl-5-[(Z)-(4-methyl-5-oxo-3-vinyl-1,5-dihydro-2H-pyrrol-2-yliden)methyl]-1H-pyrrol-3-yl}propansäure (IUPAC)
  • (Z,Z)-Bilirubin
Summenformel C33H36N4O6
Kurzbeschreibung

roter Feststoff

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer
EG-Nummer 211-239-7
ECHA-InfoCard 100.010.218
PubChem 5280352
ChemSpider 4444055
Wikidata Q104219
Eigenschaften
Molare Masse 584,66 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Löslichkeit
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung
keine GHS-Piktogramme
H- und P-Sätze H:keine H-Sätze
P:keine P-Sätze
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Inhaltsverzeichnis

Rote Blutkörperchen leben etwa 120 Tage, danach werden sie in Leber und Milz abgebaut. Aus Häm b, dem roten Blutfarbstoff, der beim Abbau anfällt, wird über Zwischenstufen die gelbliche Substanz Bilirubin gebildet. Täglich entstehen ca. 300 mg Bilirubin im menschlichen Organismus, davon rund 70 Prozent aus dem Abbau gealterter Erythrozyten (roter Blutkörperchen), der Rest aus dem Stoffwechsel anderer Hämoproteine, überschüssig gebildetem Hämoglobin oder aus Vorläuferzellen im Knochenmark. Bilirubin ist gut in Fett (lipophil), aber sehr schlecht in Wasser löslich. Zum Transport im Blut muss es deshalb durch eine lockere, nicht kovalente Bindung an Albumin, ein Bluteiweiß, gekoppelt werden und wird dann unkonjugiertes Bilirubin (Synonym: indirektes Bilirubin) genannt. Bilirubin kann auch eine kovalente, also feste Bindung mit Albumin eingehen. Diese Form wird dann als Delta-Bilirubin bezeichnet.

Unkonjugiertes Bilirubin wird anschließend in der Leber durch das Enzym UDP-Glucuronosyltransferase an Glucuronsäure gekoppelt (konjugiert) und in dieser wasserlöslichen Form als „konjugiertes Bilirubin“ bezeichnet. Konjugiertes Bilirubin und Delta-Bilirubin werden zusammen als „direktes Bilirubin“ bezeichnet. Direktes Bilirubin kann mit der Galle in den Darm ausgeschieden werden. Im Darm wird konjugiertes Bilirubin dann über die Zwischenstufen Mesobilirubinogen und Stercobilinogen (lateinischstercus „Stuhl“) zu Stercobilin überführt. Etwa 20 Prozent des in den Darm abgegebenen Bilirubins unterliegen als Urobilinogen und Stercobilinogen einem enterohepatischen Kreislauf, werden also nochmals aufgenommen. Der Hauptanteil dagegen wird mit dem Stuhl ausgeschieden. Ein geringer Teil des resorbierten Urobilinogens wird über die Harnwege eliminiert. Bei Leberfunktionsstörungen werden diese Produkte vermehrt über den Urin ausgeschieden (Bilirubinurie). Hohe Konzentrationen an Bilirubin wirken toxisch.

Der Normalwert des Gesamtbilirubins im Serum liegt unter 21 µmol/l (1,2 mg/dl). Ist der Serumbilirubinspiegel erhöht (Hyperbilirubinämie), kommt es zur Gelbsucht (Ablagerung des Bilirubins in der Haut, griechisch Ikterus), wobei sich ab einem doppelten Normalwert zuerst die Sclera (die weiße Augenhaut) und später die restliche Haut gelb verfärben. Bei ausgeprägter Hyperbilirubinämie verfärben sich durch die massive Einlagerung ins Gewebe schließlich nahezu alle Organe gelb. Je nach Ursache und Art des angestiegenen Bilirubins gibt es auch andere Symptome, wie Hautjucken (lateinisch Pruritus).

Bei Morbus Meulengracht kann durch eine Abbaustörung des Bilirubins eine Gelbsucht fast ohne Krankheitswert auftreten. Das Rotor-Syndrom und Dubin-Johnson-Syndrom sind seltene erbliche Störungen des Bilirubinstoffwechsels.

Auch eine Cholestase (Rückstau von Gallenflüssigkeit durch Gallensteine oder andere Hindernisse in oder an den Gallenwegen) kann zu einer Erhöhung des Bilirubinwerts führen.

Bei Neugeborenen ist ein erhöhter Bilirubinspiegel normal, da das fetale Hämoglobin abgebaut wird, die Leber noch nicht voll arbeitet und die Ausscheidung noch nicht ausreicht (bis zur 30. Schwangerschaftswoche erreicht die Aktivität des Enzyms Glucuronyltransferase, das die Umwandlung in das direkte Bilirubin katalysiert, 0,1 Prozent des Erwachsenenwertes, am Geburtstermin ca. 1 Prozent). So kommt es bei etwa 60 Prozent zu einer Neugeborenengelbsucht. Auf Grund der noch nicht vollständig ausgereiften Blut-Hirn-Schranke kann es bei Überschreiten alters- und gewichtsabhängiger Grenzwerte zu Entwicklungsstörungen aufgrund eines Kernikterus (Ablagerung in den Basalganglien im Großhirn) kommen. Das in der Haut abgelagerte Bilirubin kann mittels Phototherapie zum wasserlöslichen Lumirubin umgewandelt und so ausgeschieden werden.

Aber auch der Abbau der Inhaltsstoffe von Medikamenten in der Leber kann zu Erhöhungen des Bilirubinspiegels führen.

Die quantitativ vorherrschende Form entsteht durch Aufspaltung des Häm-Rings in der IX-α Position und wird deshalb als (Z,Z)-Bilirubin IX-α bezeichnet. Es liegen jedoch auch andere Isomere vor, die durch Aufspaltung des Häm-Rings in der β-, γ- oder δ-Position generiert werden. Bilirubin IX-α ist bei physiologischem pH-Wert nahezu wasserunlöslich, da seine Carboxy- und Aminogruppen durch intramolekulare Wasserstoffbrücken fixiert sind. Für den Transport in der Zirkulation ist es deshalb nicht-kovalent an Albumin gebunden. Durch die intramolekularen Wasserstoffbrücken entsteht zudem die wannenförmige räumliche Struktur des Bilrubins. Die β-, γ- oder δ-Isomere können keine Wasserstoffbrücken ausbilden. Sie sind daher besser wasserlöslich und können renal ausgeschieden werden. Weitere Isomere, z. B. Bilirubin III-α und Bilirubin XIII-α, kommen zwar im Plasma nicht vor, können jedoch in Standardpräparationen in größeren Mengen vorhanden sein.

Die Fototherapie, bei der mit sichtbarem Licht im Wellenlängenbereich 420–470 nm bestrahlt wird, ist heute die Standardtherapie für mittelschwere Hyperbilirubinämien bei Neugeborenen. Neben Fotooxidationsprodukten, d. h. Bruchstücken des Moleküls, entstehen dabei durch eine cis-trans-Isomerisierung (ZE) zwei neue Fraktionen: das Stereoisomer (4Z,15E)-Bilirubin IX-α und in geringerem Umfang das (4E,15Z)-Cyclobilirubin IX-α. Durch das Umklappen einer Doppelbindung wird einer der äußeren Ringe des Moleküls so gedreht, dass die Ausbildung von Wasserstoffbrücken nicht mehr möglich ist. Die Moleküle sind deshalb polarer und besser wasserlöslich und werden in der Hauptsache ohne Konjugation über Leber und Galle ausgeschieden.

  • Gerd Herold: Innere Medizin. 2005.
  • Georg Löffler, Petro E. Petrides, Peter C. Heinrich: Biochemie & Pathobiochemie. 8. Auflage. Springer-Verlag, Heidelberg 2007, ISBN 978-3-540-32680-9.
  • Stefan Silbernagl, Agamemnon Despopoulos: Color Atlas of Physiology. 6. Auflage. Thieme, 2009, ISBN 978-3-13-545006-3.
  1. DatenblattBilirubin bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 25. Mai 2011 (PDF).
  2. Eintrag zuBilirubin. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 29. Mai 2014.
  3. C. Pirone u. a.: Animal Pigment Bilirubin Discovered in Plants. In: J. Am. Chem. Soc. Band 131 (8), 2009, S. 2830 f. doi:10.1021/ja809065g.
  4. Henryk Dancygier: Klinische Hepatologie: Grundlagen, Diagnostik und Therapie hepatobiliärer Erkrankungen. Springer-Verlag, 8. März 2013, ISBN 978-3-642-55902-0, S. 347.
  5. Karen Marcdante, Robert M. Kliegman: Nelson Essentials of Pediatrics. Elsevier Health Sciences, 25. Februar 2014, ISBN 978-0-323-22698-1, S. 219.
  6. Gabriele Halwachs-Baumann: Labormedizin. Klinik – Praxis – Fallbeispiele. Springer-Verlag, Wien 2006, ISBN 3-211-25291-6.
  7. Melanie Königshoff, Timo Brandenburger: Kurzlehrbuch Biochemie. 2. Auflage. Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart/ New York 2007, ISBN 978-3-13-136412-8.
  8. Guido Majno: Cells, Tissues, and Disease. Oxford University Press, 2004, ISBN 978-0-19-974892-1, S. 118.
  9. Hilmar Burchardi: Die Intensivmedizin. Springer-Verlag, 2011, ISBN 978-3-642-16929-8, S. 568 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  10. C. Bührer u. a.: Hyperbilirubinämie des Neugeborenen – Diagnostik und Therapie. AWMF-Leitlinie. AWMF, Düsseldorf 2015.
  11. Markus Thaler, Peter B. Luppa, Harald Schlebusch: Die Bilirubinbestimmung – Eine aktuelle Übersicht / Bilirubin measurement – An updated survey. In: LaboratoriumsMedizin.Band32,Nr.1, 2008, ISSN 1439-0477,S.1–10, doi:10.1515/JLM.2008.005 (degruyter.com).
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Bilirubin
bilirubin, organische, verbindung, abbauprodukt, blutfarbstoffs, hämoglobin, sprache, beobachten, bearbeiten, lateinisch, bilis, galle, ruber, gelbes, abbauprodukt, häm, anteils, roten, blutfarbstoffes, hämoglobin, damit, gallenfarbstoff, pigment, kommt, natur. Bilirubin organische Verbindung Abbauprodukt des Blutfarbstoffs Hamoglobin Sprache Beobachten Bearbeiten Das Bilirubin lateinisch bilis Galle und ruber rot ist ein gelbes Abbauprodukt des Ham Anteils des roten Blutfarbstoffes Hamoglobin und damit ein Gallenfarbstoff Das Pigment kommt in der Natur nicht nur in Tieren sondern auch in Pflanzen vor 2009 wurde es erstmals im Samen von Baum Strelitzien nachgewiesen 3 Bilirubin wurde erstmals 1942 durch Hans Fischer erfolgreich synthetisiert StrukturformelAllgemeinesName BilirubinAndere Namen 3 2 3 2 Carboxyethyl 4 methyl 5 Z 3 methyl 5 oxo 4 vinyl 1 5 dihydro 2H pyrrol 2 yliden methyl 1H pyrrol 2 yl methyl 4 methyl 5 Z 4 methyl 5 oxo 3 vinyl 1 5 dihydro 2H pyrrol 2 yliden methyl 1H pyrrol 3 yl propansaure IUPAC Z Z BilirubinSummenformel C33H36N4O6Kurzbeschreibung roter Feststoff 1 Externe Identifikatoren DatenbankenCAS Nummer 635 65 4 18422 02 1 Calciumsalz 93891 87 3 Dihydrochlorid 69853 44 7 E E Bilirubin 69853 43 6 E Z Bilirubin EG Nummer 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Prozent aus dem Abbau gealterter Erythrozyten roter Blutkorperchen der Rest aus dem Stoffwechsel anderer Hamoproteine 4 uberschussig gebildetem Hamoglobin oder aus Vorlauferzellen im Knochenmark 5 Bilirubin ist gut in Fett lipophil aber sehr schlecht in Wasser loslich Zum Transport im Blut muss es deshalb durch eine lockere nicht kovalente Bindung an Albumin ein Bluteiweiss gekoppelt werden und wird dann unkonjugiertes Bilirubin Synonym indirektes Bilirubin genannt Bilirubin kann auch eine kovalente also feste Bindung mit Albumin eingehen Diese Form wird dann als Delta Bilirubin bezeichnet 6 Unkonjugiertes Bilirubin wird anschliessend in der Leber durch das Enzym UDP Glucuronosyltransferase an Glucuronsaure gekoppelt konjugiert und in dieser wasserloslichen Form als konjugiertes Bilirubin bezeichnet Konjugiertes Bilirubin und Delta Bilirubin werden zusammen als direktes Bilirubin bezeichnet Direktes Bilirubin kann mit der Galle in den Darm ausgeschieden werden Im Darm wird konjugiertes Bilirubin dann uber die Zwischenstufen Mesobilirubinogen und Stercobilinogen lateinisch stercus Stuhl zu Stercobilin uberfuhrt Etwa 20 Prozent 7 des in den Darm abgegebenen Bilirubins unterliegen als Urobilinogen und Stercobilinogen einem enterohepatischen Kreislauf werden also nochmals aufgenommen Der Hauptanteil dagegen wird mit dem Stuhl ausgeschieden Ein geringer Teil des resorbierten Urobilinogens wird uber die Harnwege eliminiert Bei Leberfunktionsstorungen werden diese Produkte vermehrt uber den Urin ausgeschieden Bilirubinurie Hohe Konzentrationen an Bilirubin wirken toxisch 8 Ursachen eines abweichenden Bilirubinspiegels BearbeitenDer Normalwert des Gesamtbilirubins im Serum liegt unter 21 µmol l 1 2 mg dl Ist der Serumbilirubinspiegel erhoht Hyperbilirubinamie kommt es zur Gelbsucht Ablagerung des Bilirubins in der Haut griechisch Ikterus wobei sich ab einem doppelten Normalwert zuerst die Sclera die weisse Augenhaut und spater die restliche Haut gelb verfarben Bei ausgepragter Hyperbilirubinamie verfarben sich durch die massive Einlagerung ins Gewebe schliesslich nahezu alle Organe gelb Je nach Ursache und Art des angestiegenen Bilirubins gibt es auch andere Symptome wie Hautjucken lateinisch Pruritus Bei Morbus Meulengracht kann durch eine Abbaustorung des Bilirubins eine Gelbsucht fast ohne Krankheitswert auftreten Das Rotor Syndrom und Dubin Johnson Syndrom sind seltene erbliche Storungen des Bilirubinstoffwechsels Auch eine Cholestase Ruckstau von Gallenflussigkeit durch Gallensteine oder andere Hindernisse in oder an den Gallenwegen kann zu einer Erhohung des Bilirubinwerts fuhren 9 Bei Neugeborenen ist ein erhohter Bilirubinspiegel normal da das fetale Hamoglobin abgebaut wird die Leber noch nicht voll arbeitet und die Ausscheidung noch nicht ausreicht bis zur 30 Schwangerschaftswoche erreicht die Aktivitat des Enzyms Glucuronyltransferase das die Umwandlung in das direkte Bilirubin katalysiert 0 1 Prozent des Erwachsenenwertes am Geburtstermin ca 1 Prozent So kommt es bei etwa 60 Prozent zu einer Neugeborenengelbsucht 10 Auf Grund der noch nicht vollstandig ausgereiften Blut Hirn Schranke kann es bei Uberschreiten alters und gewichtsabhangiger Grenzwerte zu Entwicklungsstorungen aufgrund eines Kernikterus Ablagerung in den Basalganglien im Grosshirn kommen Das in der Haut abgelagerte Bilirubin kann mittels Phototherapie zum wasserloslichen Lumirubin umgewandelt und so ausgeschieden werden Aber auch der Abbau der Inhaltsstoffe von Medikamenten in der Leber kann zu Erhohungen des Bilirubinspiegels fuhren Isomere BearbeitenDie quantitativ vorherrschende Form entsteht durch Aufspaltung des Ham Rings in der IX a Position und wird deshalb als Z Z Bilirubin IX a bezeichnet Es liegen jedoch auch andere Isomere vor die durch Aufspaltung des Ham Rings in der b g oder d Position generiert werden Bilirubin IX a ist bei physiologischem pH Wert nahezu wasserunloslich da seine Carboxy und Aminogruppen durch intramolekulare Wasserstoffbrucken fixiert sind Fur den Transport in der Zirkulation ist es deshalb nicht kovalent an Albumin gebunden Durch die intramolekularen Wasserstoffbrucken entsteht zudem die wannenformige raumliche Struktur des Bilrubins Die b g oder d Isomere konnen keine Wasserstoffbrucken ausbilden Sie sind daher besser wasserloslich und konnen renal ausgeschieden werden Weitere Isomere z B Bilirubin III a und Bilirubin XIII a kommen zwar im Plasma nicht vor konnen jedoch in Standardpraparationen in grosseren Mengen vorhanden sein 11 Die Fototherapie bei der mit sichtbarem Licht im Wellenlangenbereich 420 470 nm bestrahlt wird ist heute die Standardtherapie fur mittelschwere Hyperbilirubinamien bei Neugeborenen Neben Fotooxidationsprodukten d h Bruchstucken des Molekuls entstehen dabei durch eine cis trans Isomerisierung Z E zwei neue Fraktionen das Stereoisomer 4Z 15E Bilirubin IX a und in geringerem Umfang das 4E 15Z Cyclobilirubin IX a Durch das Umklappen einer Doppelbindung wird einer der ausseren Ringe des Molekuls so gedreht dass die Ausbildung von Wasserstoffbrucken nicht mehr moglich ist Die Molekule sind deshalb polarer und besser wasserloslich und werden in der Hauptsache ohne Konjugation uber Leber und Galle ausgeschieden 11 12 Literatur BearbeitenGerd Herold Innere Medizin 2005 Georg Loffler Petro E Petrides Peter C Heinrich Biochemie amp Pathobiochemie 8 Auflage Springer Verlag Heidelberg 2007 ISBN 978 3 540 32680 9 Stefan Silbernagl Agamemnon Despopoulos Color Atlas of Physiology 6 Auflage Thieme 2009 ISBN 978 3 13 545006 3 Weblinks Bearbeiten Wikibooks Biochemie und Pathobiochemie Porphyrinabbau Lern und LehrmaterialienEinzelnachweise Bearbeiten a b Datenblatt Bilirubin bei Sigma Aldrich abgerufen am 25 Mai 2011 PDF a b c Eintrag zu Bilirubin In Rompp Online Georg Thieme Verlag abgerufen am 29 Mai 2014 C Pirone u a Animal Pigment Bilirubin Discovered in Plants In J Am Chem Soc Band 131 8 2009 S 2830 f doi 10 1021 ja809065g Henryk Dancygier Klinische Hepatologie Grundlagen Diagnostik und Therapie hepatobiliarer Erkrankungen Springer Verlag 8 Marz 2013 ISBN 978 3 642 55902 0 S 347 Karen Marcdante Robert M Kliegman Nelson Essentials of Pediatrics Elsevier Health Sciences 25 Februar 2014 ISBN 978 0 323 22698 1 S 219 Gabriele Halwachs Baumann Labormedizin Klinik Praxis Fallbeispiele Springer Verlag Wien 2006 ISBN 3 211 25291 6 Melanie Konigshoff Timo Brandenburger Kurzlehrbuch Biochemie 2 Auflage Georg Thieme Verlag Stuttgart New York 2007 ISBN 978 3 13 136412 8 Guido Majno Cells Tissues and Disease Oxford University Press 2004 ISBN 978 0 19 974892 1 S 118 Hilmar Burchardi Die Intensivmedizin Springer Verlag 2011 ISBN 978 3 642 16929 8 S 568 eingeschrankte Vorschau in der Google Buchsuche C Buhrer u a Hyperbilirubinamie des Neugeborenen Diagnostik und Therapie AWMF Leitlinie AWMF Dusseldorf 2015 a b Markus Thaler Peter B Luppa Harald Schlebusch Die Bilirubinbestimmung Eine aktuelle Ubersicht Bilirubin measurement An updated survey In LaboratoriumsMedizin Band 32 Nr 1 2008 ISSN 1439 0477 S 1 10 doi 10 1515 JLM 2008 005 degruyter com V Yu Plavskiĭ V A Mostovnikov A I Tret yakova G R Mostovnikova Photophysical processes that determine the photoisomerization selectivity of Z Z bilirubin IXa in complexes with albumins In Journal of Optical Technology Band 74 Nr 7 2007 S 446 454 doi 10 1364 JOT 74 000446 osapublishing org Dieser Artikel behandelt ein Gesundheitsthema Er dient nicht der Selbstdiagnose und ersetzt nicht eine Diagnose durch einen Arzt Bitte hierzu den Hinweis zu Gesundheitsthemen beachten Normdaten Sachbegriff GND 4145513 7 OGND AKS Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Bilirubin amp oldid 212424972, wikipedia, wiki, deutsches

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