염색단백질 대사 장애: 원인, 증상, 진단, 치료

색소단백질 대사 장애는 외인성 색소와 내인성 색소 모두에 영향을 미칩니다. 내인성 색소(색소단백질)는 헤모글로빈 생성 색소, 단백질 생성 색소, 지질 생성 색소의 세 가지 유형으로 나뉩니다. 장애는 정상 상태에서 생성되는 색소의 양이 감소하거나 증가하거나, 병적인 상태에서 생성되는 색소가 나타나는 것을 말합니다.

국소적 색소 장애와 일반적 색소 장애는 원발성이며 주로 유전적으로 결정되고, 이차성이며 다양한 병리학적 과정과 관련이 있습니다.

헤모글로빈유발 색소침착은 조직에 헤모글로빈 유도체가 출현하여 발생합니다. 헤모글로빈은 단백질 글로빈과 철과 결합된 프로토포르피린 고리를 기반으로 하는 보철물 부분인 헴으로 구성됩니다. 단핵구 식세포에서 적혈구와 헤모글로빈이 생리적으로 분해되면 페리틴, 헤모시데린, 빌리루빈과 같은 색소가 형성됩니다.

페리틴 은 단백질에 결합된 철의 양이 최대 23%인 철 단백질입니다. 일반적으로 페리틴은 간, 비장, 골수, 림프절에 다량 존재하며, 이 부위의 대사는 헤모시데린, 헤모글로빈, 시토크롬의 합성과 관련이 있습니다. 병적인 상태에서는 조직 내 페리틴 양이 증가할 수 있으며, 예를 들어 헤모시데린증이 있는 경우 더욱 그렇습니다.

헤모시데린은 헴의 분해로 생성되며 페리틴의 중합체입니다. 이는 단백질, 점액다당류, 그리고 세포의 지질과 결합된 콜로이드성 수산화철입니다. 헤모시데린은 항상 시데로모세포(sideroblast)인 중간엽 세포에서 세포 내에서 생성되며, 시데로솜에서 헤모시데린 과립이 합성됩니다. 헤모시데린이 세포 간 물질에 나타나면 시데로파지에 의해 식균됩니다. 조직 내 헤모시데린의 존재는 Perls 반응을 이용하여 확인됩니다. 이 반응의 결과를 바탕으로 헤모시데린은 헤모멜라닌, 멜라닌, 리포푸신과 구별할 수 있습니다. 병리학적 상태에서는 헤모시데린의 과도한 생성(헤모시데린증)이 관찰됩니다. 일반적인 헤모시데린증은 혈관 내 적혈구 파괴(혈관 내 용혈), 조혈 기관 질환, 중독, 그리고 일부 감염(독감, 탄저병, 페스트)과 함께 발생합니다. 국소적 혈색소증은 적혈구의 혈관 외 파괴(혈관 외 용혈)로 인해 발생하며, 예를 들어 크고 작은 출혈 부위에 발생합니다.

피부에서는 혈철증이 매우 흔하게 관찰됩니다(만성 모세혈관 질환, 만성 정맥 부전 등). 임상적으로는 주로 하지에 점상 출혈, 색소 침착, 그리고 드물게는 모세혈관 확장증이 나타나는 것이 특징입니다.

혈색소침착증은 원발성(특발성)과 이차성으로 나눌 수 있습니다. 이러한 변화는 혈철증과 많은 공통점을 가지고 있습니다. 원발성 혈색소침착증은 소장에서 철 흡수를 담당하는 효소의 이상으로 인해 발생하는, 주로 상염색체 열성으로 유전되는 용각화증(thesaurismos)입니다. 식이 철분 흡수 증가는 다양한 장기와 조직에 다량 축적됩니다. 전형적인 3대 증상으로는 피부 색소침착, 간경변, 당뇨병이 있습니다. 심장 손상이 심해질 가능성이 있습니다. 피부는 멜라닌 색소 증가로 인해 청동색을 띠며, 신체 노출 부위에서 색소침착이 가장 두드러집니다. 이차성 혈색소침착증에서도 동일한 양상을 관찰할 수 있습니다. 조직학적으로는 표피 기저층 세포의 멜라닌 함량 증가가 관찰되고, 진피에서는 혈관 주위 조직과 땀샘 주변에 혈철소 침착이 관찰됩니다.

포르피린은 헤모글로빈 헴의 전구체로, 철분을 함유하지 않습니다. 포르피린은 소변, 혈액, 조직 등에서 정상 범위 내 소량으로 발견되며, 신체의 빛에 대한 민감도를 증가시키는 효과가 있습니다. 포르피린 대사가 중단되면 포르피린증이 발생하는데, 이는 혈액, 소변, 대변 내 포르피린의 양이 증가하고 피부의 자외선 민감도가 급격히 증가하는 것을 특징으로 합니다.

LC Harber와 S. Bickar(1981)는 포르피린증의 적혈구형과 간형을 구분했습니다. 적혈구형에는 폰터형 선천성 적혈구형 포르피린증, 적혈구형 프로토포르피린증이 있으며, 간형에는 후기 피부 포르피린증, 혼합형 포르피린증, 유전성 코프로포르피린증, 그리고 피부 변화 없이 발생하는 급성 간헐성 포르피린증이 있습니다.

군터 선천성 적혈구형 포르피린증은 상염색체 열성으로 유전되는 매우 드문 포르피린증으로, 우로포르피리노겐 III-공동합성효소의 결함으로 인해 우로포르피리노겐 I이 과도하게 생성되어 발생합니다. 포르피린의 광역학적 작용과 관련된 높은 빛 민감도를 특징으로 합니다. 출생 직후, 햇빛의 영향으로 홍반이 나타나고 물집이 형성됩니다. 병변 부위의 감염과 궤양은 얼굴과 손의 심각한 변형 및 경피증 유사 변화를 초래합니다. 다모증, 눈꺼풀 외반, 각막염이 흔히 나타납니다. 치아는 붉은색을 띱니다.

피부의 조직학적 검사 결과, 표피하 수포가 나타나고 섬유질 물질에 형광 침전물이 보입니다.

적혈구형성 프로토포르피린증은 비교적 경증이며 상염색체 우성으로 유전됩니다. 페로켈라타제(ferrochelatase) 효소의 결함으로 인해 골수, 적혈구, 혈장, 간, 피부에 프로토포르피린이 축적되어 발생합니다. 이 질환은 유아기 또는 초기 아동기에 나타나며, 빛에 노출되면 작열감, 저림, 통증, 주로 얼굴과 손에 홍반, 심한 부종, 자반, 수포, 그리고 드물게 물집이 생깁니다. 시간이 지남에 따라 피부는 치밀해지고 적갈색을 띠며 흉터와 같은 변화가 나타납니다. 간 기능 장애가 발생할 수 있으며, 빠르게 진행되는 중증 대상부전을 포함합니다.

피부 조직 검사 결과 표피가 두꺼워지고, 진피, 특히 상피에는 균질하고 호산구가 많으며 PAS 양성이고 디아스타제에 저항성을 보이는 덩어리가 혈관을 둘러싸고 있으며, 플라스크 모양의 진피 유두가 확장되어 있습니다. 좁은 내강을 가진 수많은 혈관은 넓고 균질한 가닥처럼 보입니다. 점액성 물질이 혈관 벽과 표피하 부분에서 검출됩니다. 지질 침착물과 중성 점액다당류 및 글리코사미노글리칸이 관찰됩니다.

전자현미경으로 관찰한 결과, 유리섬유는 여러 줄로 배열된 혈관 기저막과 미세 섬유질로 구성되어 있으며, 이 미세 섬유질에서 개별 콜라겐 섬유를 구별할 수 있습니다. FG Schnait 외(1975)의 연구에 따르면, 혈관 내피세포가 주로 손상되어 내피세포가 파괴되고, 혈관주위 영역에는 유리섬유 합성에 관여하는 적혈구와 세포 파편이 존재합니다.

만발성 피부 포르피린증은 주로 간 손상과 그에 따른 포르피린 대사 장애로 인해 발생하는 비유전성 포르피린증입니다. 주요 결함은 우로포르피리노겐 III 탈카르복실화효소 결핍이지만, 주로 간독성(알코올, 납, 중금속, 비소 등)과 같은 유해한 요인의 영향으로 나타납니다. 에스트로겐, 테트라사이클린, 항당뇨제, 항결핵제, 설폰아미드 약물을 장기간 복용한 후 혈액투석을 받는 신부전 환자에서 만발성 피부 포르피린증이 발생했다는 보고가 있습니다. 때때로 간암에서도 이러한 증상이 관찰됩니다. 검사실 검사 결과 소변에서 우로포르피린과 (덜한 정도로) 코프로포르피린의 배설이 증가합니다. 40세에서 60세 사이의 남성이 가장 많이 발생합니다. 주요 임상 증상은 일광 노출이나 부상 후 물집과 흉터가 형성되는 것입니다. 다모증이 자주 관찰됩니다. 과색소침착이나 경피증 유사 변화가 나타날 수 있습니다. 경피증 유사 증상과 경질막염 증상이 눈 병변과 함께 나타나는 경우가 보고되었습니다. 물집은 대개 팽팽하며, 내용물은 장액성이며 드물게 장액성 출혈성입니다. 열린 물집은 장액성 출혈성 딱지로 빠르게 덮이고, 제거 후에도 표재성 흉터가 남습니다. 손등에는 작은 흰색 결절 형태의 표피낭종이 종종 형성됩니다. 과색소침착 및 탈색 부위가 있으면 피부가 얼룩덜룩하게 보입니다.

혼합형 포르피린증은 급성 간헐성 포르피린증과 유사한 전신 증상(복부 위기, 신경정신과적 장애)을 특징으로 하며, 피부 증상은 지연성 피부 포르피린증과 동일합니다. 이 질환은 상염색체 우성으로 유전됩니다. 주요 결함은 프로토포르피리노겐 산화효소의 활성 감소입니다. 페로켈라타제의 구조적 변화가 관찰됩니다. 발작 중에는 소변에서 코프로포르피린과 유로포르피린, 5-아미노레불린산, 포르포빌리노겐의 양이 증가하고, 소변과 대변에서 X-포르피린 펩타이드가 검출되는데, 이는 진단에 도움이 되며, 대변에서는 프로토포르피린과 코프로포르피린이 검출됩니다. 발작은 감염, 약물, 특히 바르비투르산염, 설파마이드, 그리세오풀빈, 신경안정제, 에스트로겐에 의해 유발됩니다.

유전성 코프로포르피린증은 임상 양상이 비슷하나, 주요 결함(코프로포르피리노겐 산화효소 결핍)과 소변과 대변으로 코프로포르피린이 배출되는 방식이 다릅니다.

매우 드문 간적혈구형성 포르피린증에서 포르피린 대사 장애의 실험실 지표는 지연성 피부 포르피린증에서 관찰되는 지표와 유사하지만 적혈구의 프로토포르피린 수치가 증가합니다. 포르피린 대사 장애의 원인은 아직 밝혀지지 않았습니다. EN Edler 등(1981)은 우로포르피리노겐 탈탄산효소 활성의 감소를 발견했으며, 간적혈구형성 포르피린증 환자는 이형접합체 상태에서 지연성 피부 포르피린증을 유발하는 유전자에 대한 동형접합체임을 시사했습니다. 임상적으로는 유아기의 광과민성, 물집성 발진, 절단을 동반한 흉터, 다모증 및 피부형 변화, 그리고 지속적인 색소침착증으로 나타납니다. 간 손상과 빈혈이 자주 관찰됩니다.

모든 유형의 포르피린증에서 피부의 병태는 표피하 물집의 출현을 특징으로 합니다. 물집 아래의 침윤물은 주로 분화가 잘 안 된 섬유아세포로 구성됩니다. 진피에는 콜로이드 밀륨과 유사한 외관의 유리질 침착물이 있습니다. 선천성 적혈구 조혈성 포르피린증에서 군터 유리질은 진피의 상부와 두꺼워진 모세혈관 벽에서 발견되고, 적혈구 조혈성 프로토포르피린증에서는 진피의 상부 1/3의 모세혈관 주변에서 발견됩니다. 조직화학적으로 후기 피부 포르피린증에서 혈관 벽에서 PAS 양성 디아스타제 내성 물질이 발견되고 면역글로불린(주로 IgG)이 면역형광법으로 발견됩니다. 전자현미경 검사에서 혈관 기저막의 중복과 그 주변에 섬세한 섬유질 물질 덩어리가 존재하는 것이 확인되었습니다. 이를 바탕으로 저자들은 후기 피부 포르피린증의 주요 변화가 진피 유두의 모세혈관에서 발생한다는 결론을 내렸습니다. 외인성 물질에 의한 간 손상 외에도, 면역 체계 장애가 후기 피부 포르피린증의 조직 발생에 영향을 미칩니다.

아미노산 대사 장애로 인한 피부 변화는 펠라그라, 오크로노시스(알캅톤뇨증), 페닐케톤뇨증, 고티로시나제혈증에서 관찰됩니다.

펠라그라는 내인성 또는 외인성 니코틴산과 그 전구체인 아미노산 트립토판의 결핍(장기간의 기아 또는 과도한 탄수화물 섭취로 인한 영양 부족, 만성 위장 질환, 약물, 특히 비타민 PP와 B6 길항제의 장기 복용)으로 인해 발생합니다. 펠라그라는 피부염, 설사, 치매를 특징으로 하는 증후군으로 나타납니다. 일반적으로 피부 변화가 가장 초기에 나타나며, 질병이 더 심해지면 위장 장애와 정신 장애가 나타납니다. 피부 변화는 신체의 노출된 부위에서 가장 두드러집니다. 손등, 손목, 팔뚝, 얼굴, 목의 후두부가 주로 영향을 받으며, 이 부위에는 급격히 제한된 홍반이 나타나고, 때때로 물집이 생기며, 나중에는 피부가 두꺼워지고 색소 침착이 나타납니다.

펠라그로이드 현상은 상염색체 열성으로 유전되는 트립토판 대사 장애인 하트누프 증후군 환자에게서 관찰됩니다. 피부 변화 외에도 아미노산뇨증, 구내염, 설염, 설사, 소뇌성 운동실조증, 그리고 드물게는 안구병리(안진, 복시 등) 및 정신 장애가 관찰됩니다.

병태생리. 새로운 병변에서는 진피 상층에 염증성 침윤이 나타나며, 때때로 표피하 물집이 동반됩니다. 오래 지속된 병변에서는 중등도의 극세포증, 과각화증, 국소 부각화증이 관찰됩니다. 표피 세포의 멜라닌 양이 증가합니다. 경우에 따라 진피 심부의 유리질화와 섬유화가 관찰될 수 있습니다. 이 과정의 마지막 단계에서는 과각화증과 과색소침착이 약해지고, 표피가 위축되며, 진피에 섬유화가 발생합니다.

오크로노시스(알캅톤뇨증)는 상염색체 열성으로 유전되며, 호모겐티스산 산화효소(homogentisic acid oxidase)의 결함으로 인해 발생합니다. 이 효소의 대사산물은 관절 연골, 귀, 코, 인대, 힘줄, 공막 등 다양한 장기와 조직에 축적됩니다. 임상적으로는 과색소침착이 관찰되며, 특히 얼굴, 겨드랑이, 공막에 심하고, 주로 큰 관절과 척추에 점진적인 손상이 나타납니다.

병태생리. 진피뿐만 아니라 대식세포, 내피세포, 기저막, 땀샘에서도 황갈색 색소의 세포외 침착물이 발견됩니다. 호모겐티스산에 의한 리실 산화효소의 억제로 인해 콜라겐 섬유의 유의미한 변화가 관찰됩니다.

페닐케톤뇨증은 페닐알라닌이 티로신으로 전환되는 것을 차단하는 페닐알라닌-4-하이드록실화효소의 활성 부족으로 인해 발생합니다. 주요 증상은 피부, 모발, 홍채의 색소 감소입니다. 습진 및 공막 유사 변화, 비정형 피부염이 나타날 수 있습니다. 이 질환의 가장 심각한 증상은 정신 지체입니다. 피부의 조직학적 변화는 임상적 변화와 일치합니다.

제2형 티로신혈증(리히너-한하트 증후군)은 상염색체 열성으로 유전됩니다. 이 질환은 간 티로신 아미노전이효소 결핍으로 인해 발생합니다. 주요 증상은 손발바닥 표층 제한성 각화증, 각막염, 그리고 경우에 따라 정신 지체입니다. W. Zaeski 외(1973)는 제한성 표피박리성 과각화증을 관찰했습니다.

단백질 생성 색소에는 멜라닌, 아드레노크롬, 그리고 엔테로크롬친화세포 색소가 포함됩니다. 특히 피부에서 가장 흔한 색소는 멜라닌입니다. 멜라닌은 티로시나아제에 의해 티로신으로부터 생성됩니다. 멜라닌은 피부, 망막, 모낭, 그리고 연질막의 멜라닌세포에서 합성됩니다. 멜라닌 생성이 중단되면 멜라닌이 과도하게 생성되거나, 멜라닌 함량이 현저히 감소하거나, 완전히 사라지는 탈색이 발생합니다.

지질형성 색소(리포피그먼트)는 지방-단백질 색소의 한 그룹입니다. 여기에는 리포푸신, 헤모푸신, 세로이드, 리포크롬이 포함됩니다. 그러나 이러한 색소는 모두 동일한 물리적, 화학적 특성을 가지고 있기 때문에 리포푸신이라는 하나의 색소의 변종으로 간주됩니다.

리포푸신은 지방, 즉 인지질이 주성분인 당단백질입니다. 전자현미경 검사 결과, 리포푸신은 미엘린 유사 구조와 페리틴 분자를 포함하는 삼중 구조의 막으로 둘러싸인 전자 입자 과립으로 구성되어 있는 것으로 나타났습니다. 리포푸신은 핵 근처의 세포에서 합성되며, 여기서 프로피그먼트의 일차 과립이 형성되고 골지체 영역으로 이동합니다. 이 과립은 세포질 말초로 이동하여 리소좀에 흡수되고, 리소좀에서 성숙한 리포푸신이 형성됩니다. 피부에서 리포푸신은 노화와 함께 가장 흔하게 나타나며, 섬유아세포, 대식세포, 혈관, 신경 형성, 그리고 거의 모든 표피 세포에서 검출됩니다.

섬유아세포에서 리포푸신은 독특한 구조를 가지고 있습니다. 고밀도 과립과 지방 방울로 구성되어 있으며, 그 사이에는 좁은 관상 구조가 보이는데, 이는 소포체 내 물탱크(cistern)를 나타내는 것으로 추정됩니다. 모양과 크기는 다양하며, 나이가 들면서 그 수가 증가합니다. 일부 연구자들은 리포푸신 과립 형성을 리소좀의 참여와 연관 짓습니다. 리포푸신은 신체의 극심한 피로(악액질)와 노령(후천성 지방갈색소증) 시 세포에 축적됩니다.

유전성 지방갈색소증에는 신경성 지방갈색소증인 동의어증이 포함됩니다.

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