Порушення обмiну гемоглобiногенних пiгментiв

Утворення гемоглобiногенних пiгментiв зв'язане з обмiном гемоглобiну. Гемоглобiн входить у склад еритроцитiв i виконує важливу функцiю дихання. Це високомолекулярний хромопротеїд, який складається з бiлка – глобiна й простетичної пiгментної частини – гема, що вмiщує залiзо.

Внаслiдок фiзiологiчного вiдмирання еритроцитiв та їх розпаду (гемолiзу), у клiтинах гiстiоцитарно-макрофагальної системи, головним чином кiсткового мозку, селезiнки й печiнки, утворюються пiгменти феритин, гемосидерин i бiлiрубiн. У патологiчних умовах поряд iз збiльшенням утворення цих пiгментiв можуть появлятися новi пiгменти: гематоїдин, гематини й порфiрини. Деякi з пiгментiв, зокрема феритин і гемосидерин, можуть утворюватися не тiльки з гемоглобiну, але й iз залiза, що всмоктується в кишках.

Феритин – резервний залiзопротеїд, складається iз залiза та бiлка – апоферитина. Апоферитин має антигеннi властивостi i в молекулi феритина утворює зовнiшню оболонку, а в центрi розмiщений залiзовмiстний комплекс. У пiгментi депонується до 30% залiза органiзму. Значна кiлькiсть феритину знаходиться в печiнцi, селезiнцi, кiстковому мозку й лiмфатичних вузлах, де його виявляють гiстохiмiчною реакцiєю Перлса (пiд дiєю залiзосиньородистого калiю в присутностi соляної кислоти утворюється берлiнська блакить – залiзистосиньородисте залiзо, кольору "морської хвилi"). Феритин можна iдентифiкувати за допомогою специфiчних антисироваток при iмунофлюоресцентному дослiдженнi.

У нормi феритин знаходиться в неактивнiй формi з наявнiстю дисульфiдної групи (SS-феритин). У патологiчних умовах при вiдсутностi кисню настає вiдновлення феритину в активну форму – SH-феритин, який має вазопаралiтичнi й гiпотензивнi властивостi. Пiдвищенням феритину в кровi (феритинемiя) пояснюють неповоротнiсть шоку з судинним колапсом, оскiльки SH-феритин виступає як антагонiст адреналiну. Пiдвищення кiлькостi феритину в тканинах спостерiгається при гемосидерозi.

Гемосидерин – це продукт полiмеризацiї феритину й складається з комплексу його молекул оточених бiлковою оболонкою. Залiзо входить до складу пiгменту у виглядi молекул феритину й колоїдного гiдроокису залiза, що з'єднується з бiлками, глiкозамiноглiканами й лiпiдами клiтини.

У нормi пiгмент утворюється при розпадi гемоглобiну інтрацелюлярно в сидеросомах ретикулярних й ендотелiальних клiтин селезiнки, кiсткового мозку, у меншiй мiрi лiмфатичних вузлів i виявляється в їх цитоплазмi у виглядi аморфних зерен золотисто-жовтого або коричневого кольору. Клiтини, в яких синтезується гемосидерин називають сидеробластами. При розпадi цих клiтин гемосидерин виявляється в мiжклiтиннiй речовинi, де вiн зазнає фагоцитозу макрофагами (сидерофагами).

Гемосидерин розчиняється в кислотах, нерозчинний в лугах, спиртi, ефiрi, не обезбарвлюється перекисом водню. Наявнiсть залiза вiдрiзняє гемосидерин вiд iнших подiбних до нього пiгментiв. Вiн утворює берлiнську блакить у реакцiї Перлса; суданом чорним у ньому виявляють лiпiдний компонент.

Порушення обмiну гемосидерину проявляється надмiрним утворенням пiгменту i цей процес називається гемосидерозом. Гемосидероз може мати загальний або мiсцевий характер.

Загальний гемосидероз виникає при захворюваннях, якi супроводжуються значним внутрiшньосудинним (iнтраваскулярним) гемолiзом. Сюди можна вiднести анемiї, гемобластози, iнфекцiйнi захворювання (сепсис, сибiрка, iнфекцiйна анемiя коней), кровопаразитарнi хвороби, отруєння фосфором, арсеном, переливання iншогрупової кровi та iн. У цих випадках гемоглобiн з'являється в розчинному станi в плазмi кровi, яка набуває жовтувато-червоного вiдтiнку (гемоглобiнемiя). Одна частина гемоглобiну видiляється iз сечею (гемоглобiнурiя), друга – використовується для утворення бiлiрубiну; ще iнша – йде на синтез гемосидерину. Гемосидерин утворюється в ретикулярних i ендотелiальних клiтинах та макрофагах селезiнки, кiсткового мозку, лiмфатичних вузлiв, печiнки, легень, а також в епiтелiальних клiтинах нирок, печiнки, потових i слинних залоз. Гемосидерин може нагромаджуватися i в мiжклiтинному середовищi, у результатi чого виникає iмбiбiцiя колагенових та еластичних волокон пiгментом, а ураженi органи набувають iржаво-коричневого кольору. При загальному гемосидерозi одночасно збiльшується й кiлькiсть феритину, а також бiлiрубiну, що супроводжується розвитком гемолiтичної жовтяницi.

Мiсцевий гемосидероз виникає при позасудинному (екстраваску­лярному) гемолiзi в крововиливах. З продуктiв гемолiзу в сидеробластах (лейкоцитах, гiстiоцитах, ретикулярних, ендотелiальних клiтинах) утворюється гемосидерин. У великих крововиливах (гематомах) гемосидерин розмiщується по периферiї в живiй тканинi, а в центрi крововиливiв, у мiсцях автолiзу, що розвивається без доступу кисню й участi клiтин, утворюється гематоїдин. Сидерофаги можуть мiгрувати й переносити гемосидерин в iншi дiлянки або органи. Особливо часто вони течiєю лiмфи заносяться в регiонарнi лiмфатичнi вузли й надають їм iржавий вiдтiнок. Мiсцевий гемосидероз легень виникає внаслiдок хронiчної застiйної гiперемiї органа при вадах серця. У легенях появляються множиннi крововиливи (дiапедезнi), а в гiстiоцитах i клiтинах альвеолярного епiтелiю синтезується гемосидерин. Орган стає бурим, а внаслiдок склеротичних змiн ущiльнюється (бура iндурацiя легень).

Бiлiрубiн – жовчний пiгмент, що утворюється в клiтинах гiстiоцитарно-макрофагальної системи селезiнки, кiсткового мозку, лiмфатичних вузлiв та печiнки. При розпадi гемоглобiну гем втрачає залiзо й перетворюється в бiлiвердин. При його вiдновленнi утворюється бiлiрубiн, який в кровi знаходиться в невеликiй кiлькостi (0,3-0,6 мг%) у розчинному станi в сполуцi з бiлком. Подальший обмiн бiлiрубiну здiйснюється поетапно в печiнцi: поглинання бiлiрубiну з кровi гепатоцитами, з’єднання (кон'югацiя) його з глюкуроновою кислотою та екскрецiя водорозчинних кон'югатiв бiлiрубiну в жовчнi капiляри. У нормi бiлiрубiн разом з жовчю поступає в дванадцятипалу кишку. Частина пiгменту з товстих кишок всмоктується в кров i знову поступає в печiнку, а частина виводиться з калом у виглядi стеркобiлiну. Крiм того, з кровi вiн виводиться також iз сечею (уробiлiн).

Бiлiрубiн може вiдкладатися в цитоплазмi клiтин i в тканинах у виглядi дрiбної зернистостi або кристалiв жовтувато-зеленого кольору. Бiлiрубiн не вмiщує залiза, не знебарвлюється перекисом водню, пiд дiєю концентрованої азотної кислоти пiгмент легко окислюється й дає спочатку зелене, а згодом синє або пурпурове забарвлення (реакцiя Гмелiна).

Порушення обмiну бiлiрубiну може мати загальний або мiсцевий характер. Мiсцеве збiльшення бiлiрубiну спостерiгається в крововиливах, геморагiчних iнфарктах, де вiн надає оранжево-жовте забарвлення тканинам. Загальне збiльшення кiлькостi бiлiрубiну в плазмi кровi пов'язане з порушенням утворення й видiленням пiгменту з органiзму. При цьому виникає жовте забарвлення шкiри, склери очей, слизових i серозних оболонок, а також внутрiшнiх органiв. Такий патологiчний стан називається жовтяницею. Розрiзняють гемолiтичну, паренхiматозну й механiчну жовтяницi.

Гемолiтична жовтяниця виникає при значному розпадi еритроцитiв та надмiрному утвореннi бiлiрубiну в клiтинах гiстiоцитарно-макрофагальної системи. Одночасно порушуються процеси захоплення бiлiрубiну гепатоцитами й видiлення його печiнкою. Внаслiдок цього значно зростає рiвень бiлiрубiну в плазмi кровi (бiлiрубiнемiя), а тканини зафарбовуються в жовтий колiр.

Гемолiтична жовтяниця спостерiгається при багатьох iнфекцiйних захворюваннях, iнтоксикацiях i хворобах кровi, що супроводжуються iнтраваскулярним гемолiзом. Можливий розвиток її i при значних крововиливах. Гемолiтичне походження має також жовтяниця новонароджених, що виникає як наслiдок серологiчної несумiсностi кровi батькiв. Гемолiтична жовтяниця звичайно поєднується iз загальним гемосидерозом.

Паренхiматозна жовтяниця спостерiгається при iнфекцiйних хворобах, якi супроводжуються порушенням структури і функцiї печiнки (iнфекцiйний енцефаломiєлiт коней, лептоспiроз, сепсис), отруєннях фосфором, арсеном, хлороформом та iн. У результатi пошкодження гепатоцитiв порушується захоплення ними бiлiрубiну і кон'югацiя його з глюкуроновою кислотою й видiлення пігменту в жовчнi капiляри. Бiлiрубiн поступає у кровоноснi й лiмфатичнi судини, виникає гiпербiлiрубiнемiя, яка зумовлена нагромадженням у кровi бiлiрубiну як зв'язаного з бiлками плазми, так i його кон'югатiв з глюкуроновою кислотою. При цьому, органи й тканини, особливо печiнка, набувають жовтого забарвлення, а при мiкроскопiї спостерiгається дистрофiя гепатоцитiв з наявнiстю в них i в зiрчастих макрофагах зерен бiлiрубiну.

Механiчна жовтяниця виникає в результатi порушення прохiдностi жовчних проток, як наслiдок звуження або закриття їх просвiту (звуження проток при їх запаленнi, здавлюванi пухлинами, збільшеними лiмфатичними вузлами, закупорка паразитами, жовчними каменями та iн.). У системi жовчних проток жовч тече й видiляється при дуже малому тиску. Тому рiзнi механiчнi перешкоди спричиняють застiй жовчi (холестаз), що супроводжується розширенням жовчних проток, розривом жовчних капiлярiв i проникненням жовчi в лiмфатичнi простори й кровоноснi капiляри. При холемiї в кровi разом з бiлiрубiном виявляють жовчнi кислоти, якi зумовлюють iнтоксикацiю органiзму, пониження зсiдання кровi й появу множинних крововиливiв (геморагiчний дiатез). Видiлення жовчних кислот iз сечею призводить до розвитку дистрофiчних i некробiотичних змiн епiтелiю звивистих канальцiв нирок.

У печiнцi розвиваються змiни, зумовленi холестазом: жовчнi капiляри й протоки розширенi, в їх просвiтi жовчнi тромби й цилiндри. Дистрофiя й некротичнi змiни паренхiми з нагромадженням зерен пiгменту в цитоплазмi гепатоцитiв, супроводжуються розростанням сполучної тканини, пролiферацiєю епiтелiю жовчних проток й утворенням несправжнiх жовчних канальцiв – розвивається патологiчний процес, що визначається як бiлiарний холестатичний цироз печiнки.

Гематоїдин – кристалiчний пiгмент, не мiстить залiза, розчинний в лугах. У хiмiчному вiдношеннi вiн iдентичний бiлiрубiну й аналогiчно йому дає позитивну реакцiю Гмелiна. Кристали гематоїдину яскраво-оранжевого кольору, мають ромбiчну форму або нагадують голки; рiдше пiгмент має вигляд аморфних зерен. Гематоїдин утворюється при розпадi еритроцитiв i гемоглобiну. Знаходять його в центральних дiлянках великих старих крововиливiв (синяках, гематомах), а також у геморагiчних iнфарктах та червоних тромбах у стадiї органiзацiї.

Гематини – утворюються при гiдролiзi оксигемоглобiну i представляють собою окислену форму гема. Вони мiстять залiзо у зв'язаному станi, мають вигляд темно-коричневих кристалiв або зерен, анiзотропнi, обезбарвлюються перекисом водню, розчиняються в лугах, слабо розчиннi в кислотах. До гематинiв вiдносять гемомеланiн (малярiйний пiгмент), солянокислий гематин (гемiн) i формалiновий пiгмент.

Гемомеланiн (малярiйний пiгмент) утворюється з гема пiд впливом плазмодiїв малярiї, якi паразитують в еритроцитах. При цьому гем окислюється з утворенням у плазмодіях чорно-бурих аморфних гранул пiгменту. При розпадi еритроцитiв пiгмент захоплюють макрофаги селезiнки, печiнки, лiмфатичних вузлiв і органи набувають аспiдно-сiрого кольору.

Солянокислий гематин (гемiн) утворюється в ерозiях i виразках шлунку при дiї на гемоглобiн ферментiв шлункового соку й соляної кислоти, в результатi чого ураженi дiлянки слизової оболонки стають буро-чорними. Формалiновий пiгмент (темно-коричневi кристали або гранули) спостерiгається в тканинах, багатих кров'ю, при фiксацiї їх у кислому формалiнi (рН>5,6). Пiгмент зникає пiсля обробки гiстозрiзiв слабим розчином їдкого лугу (КОН).

Порфiрини – попередники гема, не мiстять залiза, дають оранжеву флюоресценцiю в ультрафiолетовому свiтлi. У нормi цi пiгменти можна виявити в невеликiй кiлькостi в сечi, кровi, тканинах органiзму. При порушеннi обмiну порфiринiв виникають порфiрiї, хвороби, для яких характерно збiльшення кiлькостi пiгментiв у кровi й сечi, рiзке пiдвищення чутливостi до ультрафiолетових променiв (свiтлобоязнь, еритема, дерматит). Надмiрне нагромадження цих пiгментiв у кровi (порфiринемiя) свиней й худоби супроводжується розвитком гемолiтичної анемiї та спленомегалiї, а також виникає коричнево-жовта або майже чорна пiгментацiя нирок, кiстяка, дентину зубiв. Набута порфiрiя виникає при отруєннях (свинцем, барбiтуратами та iн.), авiтамiнозах (пелагра), деяких хворобах печiнки. Вроджена порфiрiя – рiдкiсна спадкова хвороба, що виникає внаслiдок ферментопатiї.

До гемоглобiногенних пiгментiв можна вiднести мало вивчений гемофусцин. Цей аморфний бурого кольору пiгмент спостерiгається в печiнцi коней при iнфекцiйному енцефаломiєлiтi.

Мiосидерин – залiзовмiстний пiгмент, що утворюється з мiоглобiну при його розпадi. Мiосидерин особливо часто виявляють при бiлом'язовiй хворобi тварин i паралiтичнiй мiогемоглубiнурiї коней. Цi хвороби характеризуються глибокими дистрофiчно-некротичиними процесами м'язової тканини, значним розпадом мiоглобiну, мiогемоглобiнемiєю й розвитком загального мiогемосидерозу. При цьому пiгмент вiдкладається в ретикулярних i ендотелiальних клiтинах селезiнки, печiнки, лiмфатичних вузлiв, а при мiогемоглобiнурiї також в епiтелiї канальцiв нирок.