Механизмы накопления пигментов в клетке

Пигменты — окрашенные вещества, одни из которых являются в норме компонентами клеток (например, меланин), другие — аномальными веществами, которые накапливаются в клетках только в определенных условиях. Пигменты могут быть экзогенными, приходящими из внешней среды, или эндогенными, синтезируемыми внутри тела.

I. Экзогенные пигменты

Наиболее распространенный экзогенный пигмент — угольная пыль, часто встречающийся загрязнитель воздуха в мегаполисе. При вдыхании угольная пыль накапливается в макрофагах альвеол и потом транспортируется по лимфатическим каналам в регионарные лимфоузлы в трахеобронхиальной зоне.

При накоплении этого экзогенного пигмента в черный цвет окрашиваются легкие (антракоз) и лимфоузлы. При антракозе скопление угольной пыли может индуцировать фибропластическую реакцию и даже эмфизему и вызывать серьезное заболевание легких, известное как пневмокониоз шахтеров.

Татуаж является локализованной формой экзогенной пигментации кожи. Модифицированные пигменты фагоцитируются дермальными макрофагами, в которых они остаются (иногда с непредвиденными последствиями для носящего татуировку). Как правило, пигменты не вызывают воспалительной реакции.

Накопление гранул липофусцина
Гранулы липофусцина (стрелки) в кардиомиоцитах при световой микроскопии (А) и электронной микроскопии (Б).
Обратите внимание на перинуклеарное интрализосомное расположение.

II. Эндогенные пигменты

а) Липофусцин (от лат. fuscus — коричневый) — нерастворимый пигмент, известный также как липохром или пигмент старения. Липофусцин состоит из полимеров липидов и фосфолипидов в комплексе с белками. Предполагают, что липофусцин образуется при перекисном окислении полиненасыщенных липидов внутриклеточных мембран.

Липофусцин не повреждает клетку и не нарушает ее функции, а является маркером повреждения свободными радикалами и перекисного окисления липидов. В срезах тканей липофусцин имеет желто-коричневый цвет, располагаясь в цитоплазме в виде гранул перинуклеарно. Его обнаруживают в клетках, подвергающихся медленным регрессивным изменениям.

Хорошо визуализируется в клетках печени и сердца пожилых пациентов или пациентов, страдающих от недоедания или опухолевой кахексии.

б) Меланин (от греч. melas — черный) — эндогенный негемоглобиногенный коричнево-черный пигмент, образующийся в меланоцитах при катализе ферментом тирозиназой окисления тирозина до дигидроксифенилаланина. Меланин — практически единственный коричнево-черный пигмент.

Другое вещество, которое можно рассмотреть в этой категории, — гомогентизиновая кислота, черный пигмент, обнаруживаемый у пациентов с алкаптонурией, редким метаболическим заболеванием. При этой болезни пигмент откладывается в коже, соединительной ткани и хрящах, пигментацию называют охронозом.

в) Гемосидерин — гемоглобиногенный пигмент от золотисто-желтого до коричневого цвета, гранулированный или прозрачный, являющийся одним из важнейших депо железа в организме. Метаболизм железа и гемоси-дерина подробно рассмотрен в отдельных статьях на сайте (рекомендуем пользоваться формой поиска выше). В норме транспорт железа осуществляется специфическими белками трансферринами.

В клетках гемосидерин связывается с белком апоферритином, формируя молекулы ферритина. Ферритин присутствует в большинстве типов клеток. При локальном или общем избытке железа ферритин формирует гранулы гемосидерина, которые хорошо визуализируются при световой микроскопии.

Гемосидерин — это скопления молекул ферритина. В норме небольшие скопления гемосидерина могут обнаруживаться в мононуклеарных фагоцитах костного мозга, селезенке, печени, которые активно участвуют в утилизации эритроцитов.

Избыток железа приводит к накоплению гемосидерина в клетках. Локальный избыток железа является следствием кровоизлияния в ткани. Яркий пример местного гемосидероза — гематома (банальный синяк). Эритроциты, вышедшие за пределы сосуда в месте повреждения, фагоцитируются в течение нескольких суток макрофагами, которые расщепляют гемоглобин и восстанавливают железо.

После высвобождения железа гем превращается в биливердин («зеленую желчь»), а потом в билирубин («красную желчь»). Параллельно с этим высвобожденное железо преобразуется в ферритин и в итоге в гемосидерин. Эти преобразования обеспечивают смену цвета гематомы от красно-синего до зелено-голубого и золотисто-желтого, пока она не рассосется.

При наличии общего избытка железа гемосидерин может накапливаться во многих органах и тканях, вызывая общий гемосидероз. Основные причины его развития:
(1) повышенная абсорбция железа из пищи;
(2) гемолитические анемии, при которых повышенное количество железа высвобождается из эритроцитов;
(3) неоднократные переливания крови (перелитые эритроциты представляют собой экзогенный источник железа).

Накопление гранул гемосидерина
Гранулы гемосидерина в гепатоцитах:
(А) Золотисто-коричневые гранулы пигмента (окрашивание гематоксилином и эозином).
(Б) Темносиние гранулы пигмента (реакция Перлса).

Морфология. Железосодержащий пигмент выявляется в цитоплазме клеток в виде крупнозернистых золотисто-коричневых гранул. Он обнаруживается в тканях при реакции Перлса, при которой бесцветный ферроцианид калия превращается в темносиний ферроцианид железа. Если причиной является местный распад эритроцитов, гемосидерин обнаруживается преимущественно в фагоцитах этого участка.

При общем гемосидерозе гемосидерин обнаруживают в первую очередь в мононуклеарных фагоцитах печени, костном мозге, селезенке и лимфатических узлах и макрофагах в других органах — коже, поджелудочной железе и почках. При прогрессирующем накоплении паренхиматозные клетки печени, поджелудочной железы, сердца и эндокринных органов пигментируются.

В большинстве случаев общего гемосидероза пигмент не повреждает паренхиматозные клетки и не нарушает функцию органа. Массивное накопление железа происходит при наследственном заболевании гемохроматозе, когда повреждаются печень, сердце и поджелудочная железа. Заболевание проявляется фиброзом печени, сердечной недостаточностью и сахарным диабетом.

Билирубин — основной желчный пигмент, встречающийся в норме. Это гемоглобиногенный пигмент, не содержащий железа. Его адекватные образование и экскреция очень важны для организма, а избыток пигмента в клетках и тканях приводит к клиническому заболеванию — желтухе. Метаболизм билирубина и варианты желтухи описаны в отдельной статье на сайте (рекомендуем пользоваться формой поиска выше).

- Рекомендуем ознакомиться со следующей статьей "Дистрофическая кальцификация аорты как патологическая"

Оглавление темы "Патофизиология":
  1. Механизмы накопления пигментов в клетке
  2. Дистрофическая кальцификация аорты как патологическая
  3. Причины, механизмы метастатической кальцификации тканей и органов
  4. Механизмы старения клетки и ее этапы
  5. Определение воспаления и его характеристика
  6. История изучения воспаления
  7. Причины острого воспаления
  8. Изменения сосудов в очаге воспаления: образование транссудата и экссудата
  9. Реакция лейкоцитов на воспаление - миграция и накопление
  10. Рецепторы лейкоцитов для выявления микробов и поврежденных тканей

Рекомендуемое нашими посетителями:

Ждем ваших вопросов и рекомендаций: