ビリルビン

ビリルビンとは

ビリルビン（Bilirubin）は、私たちの体内で日々生成される黄色い色素です。これは主に、寿命を終えた赤血球に含まれるヘモグロビンの構成要素である「ヘム」が分解される過程で生じます。かつてはヘマトイジンとも呼ばれていました。

ビリルビンは、体外へ排出されるべき老廃物の一つであり、胆汁や尿に含まれて排泄されます。しかし、体内でビリルビンの生成、代謝、排出のバランスが崩れて異常に量が増加すると、皮膚や粘膜が黄色くなる「黄疸（おうだん）」を引き起こす原因となります。この黄疸は、しばしば肝臓や胆道の病気、あるいは赤血球の過剰な破壊など、体内の健康状態に問題があることを示す兆候となります。また、打撲によってできる「あざ」が時間経過とともに黄色く変化するのも、皮下で分解されたヘムがビリルビンへと変化するためです。

興味深いことに、ヒトなどの動物だけでなく、一部の植物、例えばゴクラクチョウカ科の植物からもビリルビンが見つかっています。

化学的特徴

ビリルビンは、四つのピロール環が連なった「開環テトラピロール」と呼ばれる構造を持っています。ヘムでは、これらのピロール環は一つの大きな環状構造（ポルフィリン環）を形成していますが、ビリルビンではこの環が開いています。

ビリルビンは、海藻が光合成に利用するフィコビリンや、植物が光を感知するために使うフィトクロムといった色素と構造が非常によく似ています。これらもまた、開環したテトラピロール構造を持つ物質です。

光を吸収するという性質を持つビリルビンは、光にさらされると分子内の二重結合の配置が変化し、「異性化」を起こします。この性質は、新生児の黄疸治療に応用されています。特定の波長の光（光線療法）を照射することで、水に溶けにくいビリルビンを水溶性の高い異性体に変化させ、体外への排泄を促すことができるのです。ただし、ビリルビンの化学構造については、教科書や論文によっては誤った記載が見られることがあるため注意が必要です。

機能の可能性

ビリルビンは、ヘムの分解産物である緑色の色素ビリベルジンが、ビリベルジン還元酵素という酵素の働きによって還元されて生成されます。逆に、ビリルビンが酸化されると再びビリベルジンに戻ります。この可逆的な反応サイクルは、ビリルビンが体内で抗酸化物質として機能している可能性を示唆しています。細胞を傷つける活性酸素やフリーラジカルから細胞を守る生理作用を担っているのではないかという仮説が提唱されています。

体内での代謝と排出

ビリルビンは、その性質によって主に二つの形に分けられ、それぞれ異なる経路で代謝・排出されます。

非抱合型ビリルビン（間接ビリルビン）

寿命を終えた赤血球は主に脾臓で分解されます。このときヘモグロビンも分解され、ヘムからビリルビンが生成されます。脾臓などに存在するマクロファージ（細網内皮系細胞）によって生成された直後のビリルビンは「非抱合型ビリルビン」と呼ばれます。この非抱合型ビリルビンは脂溶性で水に溶けにくいため、血液中ではアルブミンというタンパク質と結合して肝臓まで運ばれます。臨床検査では「間接ビリルビン」とも呼ばれます。

抱合型ビリルビン（直接ビリルビン）

肝臓に運ばれた非抱合型ビリルビンは、肝細胞内でグルクロン酸という糖と結合する処理（抱合）を受けます。この反応はウリジン二リン酸-グルクロン酸転移酵素（UDPGUTF）によって触媒されます。グルクロン酸と結合したビリルビンは「抱合型ビリルビン」となり、水溶性が高まります。

水溶性になった抱合型ビリルビンの大部分は、肝臓で作られる胆汁の成分として、胆管を通って小腸へと分泌されます。小腸に分泌された抱合型ビリルビンは、一部が大腸に達し、そこに生息する腸内細菌の働きによって分解・還元されます。

腸内細菌によって抱合型ビリルビンから生成される主な物質がウロビリノーゲンです。このウロビリノーゲンの一部は、腸壁から吸収されて血流に乗り、腎臓を経て尿として体外へ排泄されます。このとき酸化されてできる黄色い物質がウロビリンであり、尿の黄色い色の元となっています。

吸収されずに大腸に残ったウロビリノーゲンの大部分は、さらに腸内細菌によって還元されステルコビリノーゲンに変化し、最終的に酸化されてステルコビリンとなります。このステルコビリンは茶色い色素であり、便の茶色い色の元となって大便として排泄されます。

また、小腸で再吸収されたウロビリノーゲンの一部は、血流に乗って再び肝臓に戻り、胆汁として分泌される「腸肝循環」という経路をたどります。

このように、ビリルビンは非抱合型として生成され、肝臓で抱合型に変換された後、主に胆汁を経て腸へ分泌され、腸内細菌の助けを借りてウロビリンやステルコビリンに姿を変え、尿や大便として体外へ排出されるのです。

毒性と抗酸化作用

ビリルビンは基本的に体外へ排出されるべき物質ですが、その濃度が異常に高まると毒性を示すことがあります。

特に新生児では、血液脳関門（脳への物質の出入りを制限するバリア）が未発達であることや、抱合型ビリルビンを分解・排泄するための腸内細菌叢が十分に形成されていないことなどから、非抱合型ビリルビンが脳に蓄積しやすい状態にあります。これが原因で引き起こされるのが「核黄疸（かくおうだん）」です。核黄疸は、脳の特定の部分にビリルビンが沈着し、不可逆的な神経系の障害（運動障害、知的障害、聴力障害など）を引き起こす重篤な病態です。

一方で、適正なレベルのビリルビンは、前述の抗酸化作用を通じて細胞を保護している可能性も指摘されています。このことから、ビリルビンは濃度によっては毒性を持つが、適切な量であれば有益な作用も持つという二面性を持つと考えられています。

臨床検査におけるビリルビン

健康診断や病気の診断において、血液中のビリルビン量を測定することは非常に重要です。

血液検査では、主に以下の三つの項目が測定されます。

総ビリルビン (Total Bilirubin, T-Bil): 血中の非抱合型ビリルビンと抱合型ビリルビンを合わせた全量を示します。
直接ビリルビン (Direct Bilirubin, D-Bil): 水溶性の抱合型ビリルビンの量を示します。ジアゾ試薬を用いて直接測定されます。
* 間接ビリルビン (Indirect Bilirubin, I-Bil): 脂溶性の非抱合型ビリルビンの量を示します。これは総ビリルビンから直接ビリルビンを差し引いて算出されることが一般的です。

これらの項目の基準値は施設によって多少異なりますが、成人では一般的に総ビリルビンが1mg/dL以下、直接ビリルビンが0.2mg/dL以下、間接ビリルビンが0.8mg/dL以下が正常値とされています。

血中の総ビリルビン濃度が高い状態を「高ビリルビン血症」と呼びます。さらに、直接ビリルビンが高い場合は「高直接ビリルビン血症」、間接ビリルビンが高い場合は「高間接ビリルビン血症」と区別し、これらの異常値の原因を特定することで、肝機能障害、胆道閉塞、溶血性貧血など、様々な病気の診断に役立てられます。

また、尿中のビリルビンやウロビリノーゲンの測定も診断の助けとなります。通常、尿中には非抱合型ビリルビンはほとんど排泄されません。尿中にビリルビンが検出される場合、水溶性の抱合型ビリルビンが腎臓から排泄されていることを意味し、肝臓での抱合や胆汁としての排泄に問題がある可能性が示唆されます。一方、尿中ウロビリノーゲンが増加している場合は、腸管からのウロビリノーゲン再吸収が増えている、つまりビリルビンの生成量（赤血球の破壊）が増加している、あるいは肝臓でのウロビリノーゲン処理能力が低下しているなどが考えられます。尿中ビリルビンの増加と尿中ウロビリノーゲンの増加の違いは、ビリルビン代謝系のどの段階に異常があるかを特定するための重要な情報となります。

ビリルビンは、単なる老廃物ではなく、その生成から排出に至る複雑な代謝経路が体の状態を反映しており、健康管理において重要な指標の一つです。

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