病理学研究各器官和系统异常的结构和功能变化。传统理论认为疾病是有害因子作用于人体特定器官导致其失去平衡。在19世纪,现代病理学之父Rudolf Virchow提出,人体最小的活性单位—细胞的损伤,是所有疾病发生的基础。至今,这一理论仍然是临床和实验病理学的基石,随着许多疾病过程的分子特征不断被认识,现在它的概念得到进一步扩展。
活体细胞必须维持产生能量的能力,其中的很多能量用于建立一种生物屏障,介于细胞的内环境与有害环境之间。质膜(译注:细胞膜等,脂质双分子层和功能蛋白质构成的膜性成分)与有关离子泵以及受体分子实现这一目的。细胞必须适应不利的环境变化,例如,温度、溶液浓度、供氧情况和出现有毒物质等的变化。如果损伤程度超过细胞的适应能力,细胞就死亡。从这一角度看,病理学研究细胞损伤和对损伤预防能力的表达。
对持续应激的反应,以及细胞损伤
持续应激通常导致慢性细胞损伤。永久性器官损伤与单个细胞死亡有关,持续的亚致死性损伤引起的细胞反应,反映了细胞对有害环境的适应。如果停止应激,绝大多数这些改变是可逆的。主要的适应反应包括萎缩、肥大、增生、化生、异型增生和细胞内某些内/外源性物质的蓄积。而且,某些类型的肿瘤(肿瘤形成或瘤变,neoplasia)也可能继发于适应反应。
溶酶体是细胞内环境稳定、应激反应和适应外环境变化的关键成分
为了维持细胞内环境稳定(自稳),细胞必须具有选择性地破坏某种蛋白质的能力。尽管有证据表明,可能存在一种以上的清除途径,最被深入理解的细胞靶向特异性蛋白质消除机制,是泛素-溶酶体装置。
溶酶体
事实上,溶酶体仅占细胞总蛋白量的1%,它的重要性被低估了。溶酶体在进化上高度保守,存在于所有真核细胞。导致溶酶体正常功能障碍的突变是致死性的。
溶酶体有两种存在形式。20S溶酶体对被氧化蛋白质的降解是重要的。26S溶酶体为泛素化的蛋白质,被降解。
泛素和泛素化
将要被降解的蛋白质被加上泛素分子的小链作为标记,从而作为将要被破坏的蛋白质的识别记号。
泛素化的重要性
泛素化和特殊蛋白质清除,是细胞对应激和损伤的适应基础。泛素化缺陷,可能在几种重要的神经退行性疾病中起重要作用。Parkin(一种泛素连接酶,也是一种相关酶)的突变与Parkinson病的两种遗传形式有关。泛素化在肿瘤发生中也可能有重要作用。如,与人类宫颈癌有关的乳头状瘤病毒株(参见第5、18章)导致p53泛素化增多,加速p53降解。泛素化受损也可能与一些细胞退行性改变有关,见于衰老和一些贮积病。
萎缩是细胞活动减少或资源减少的适应过程
临床上,萎缩通常指器官体积缩小或功能降低,见于生理或病理情形。因此,萎缩可能由于骨骼肌废用,或作为正常衰老导致的营养信号消失。在单个细胞水平,萎缩可以认为是一种适应反应,以适应环境改变而保持存活。器官体积减小可能反应可逆性的细胞萎缩或不可逆的细胞丧失。例如,Alzheimer病的脑萎缩为继发于广泛的细胞死亡,器官大小不可能恢复(图1-1)。萎缩可发生于多种情形:
- 功能减退:例如,肢体固定后肌肉萎缩并且肌力减小。当正常活动恢复,肌肉大小和功能也恢复。
- 供氧不足:组织血供障碍称为缺血。氧灌注全部停止导致细胞死亡,而部分性缺血通常允许细胞存活。这种情形下,细胞萎缩很常见。
图1-1,脑萎缩。前叶显著萎缩。脑回变薄,脑沟显著增宽。
- 营养不足:饥饿或与慢性病有关的营养不足导致细胞萎缩,特别是骨骼肌。
- 营养信号中断:许多细胞的功能依赖于化学介质传递的信号,内分泌系统和神经肌肉传递是最好的例子。通过切除内分泌腺或去神经,使得这些信号消失,会导致靶器官的萎缩。继发于内分泌不足的萎缩并不仅见于病理情形。例如,绝经后雌激素水平下降导致的子宫内膜萎缩(图1-2)。
- 衰老:所有实质器官的体积随着年老而萎缩。脑体积恒定缩小,非常年老时,心脏大小也可能这样缩小,称为老年性萎缩。
肥大是细胞体积增大和功能增强
肥大是一种适应性改变,表现为细胞体积增大,以适应增加的功能需要或营养信号。某些情形,细胞数量也增加(增生,见下文)。由终末分化细胞组成的实质器官(如心脏,骨骼肌),这种适应反应仅有细胞体积增大(图1-3)。在其它器官(如肾脏,甲状腺),细胞数量和体积都增加。肥大伴随着某种细胞蛋白最初的降解增多,然后蛋白合成增加以适应增加的功能需要。程序性细胞死亡(凋亡,见下文)也可能被抑制,导致存活细胞数量增加。
增生是器官或组织的细胞数量增多
肥大和增生通常同时发生。导致增生的特殊刺激和作用机制,在不同组织和不同细胞之间有很大差别。不管何种导致增生的刺激,均使静止期细胞(G0)进入细胞周期(G1)然后开始复制。这可能是对内分泌变化、功能增加或慢性损伤的反应。这些内容见第3、5章。
图1-2 增生性子宫内膜。A.生育期子宫切片,内膜较厚,由增生性腺体和丰富间质组成。B.75岁妇女的子宫内膜较薄,仅有一些萎缩的囊性腺体。
- 激素刺激:不管是生理性还是病理性激素浓度改变,可以导致反应性细胞的增生。青春期或月经周期前半期,雌激素水平的正常增加导致子宫内膜和间质细胞的数量增多。服用外源性激素对绝经后女性有相同作用。异位激素的产生,也可能导致增生。肾肿瘤产生的促红细胞生成素可以导致骨髓红细胞增多。
- 功能增强:增生与肥大相似,都可以是对生理需要增加的反应。高纬度地区,低氧刺激导致骨髓内红细胞前体细胞的代偿性增生,然后血液中红细胞增多(继发性红细胞增多)。慢性失血,如月经过多时,也导致红细胞成分增加。
- 慢性损伤:长期炎症或慢性物理性/化学性损伤通常导致增生反应。不合脚的鞋导致脚底皮肤增生,即所谓的鸡眼或胼胝,反应了皮肤的保护功能。
不适当的增生本身可能是有害的—例证为银屑病时的令人不愉快的增生,特征是皮肤的显著增生(图1-4)。过多的雌激素刺激,不论是内源性或外源性,均可导致子宫内膜增生(病)。
图1-3 心肌肥大。长期高血压患者的心脏横切面,示显著的向心性左室壁肥大。
病理学研究各器官和系统异常的结构和功能变化。传统理论认为疾病是有害因子作用于人体特定器官导致其失去平衡。在19世纪,现代病理学之父Rudolf Virchow提出,人体最小的活性单位—细胞的损伤,是所有疾病发生的基础。至今,这一理论仍然是临床和实验病理学的基石,随着许多疾病过程的分子特征不断被认识,现在它的概念得到进一步扩展。
活体细胞必须维持产生能量的能力,其中的很多能量用于建立一种生物屏障,介于细胞的内环境与有害环境之间。质膜(译注:细胞膜等,脂质双分子层和功能蛋白质构成的膜性成分)与有关离子泵以及受体分子实现这一目的。细胞必须适应不利的环境变化,例如,温度、溶液浓度、供氧情况和出现有毒物质等的变化。如果损伤程度超过细胞的适应能力,细胞就死亡。从这一角度看,病理学研究细胞损伤和对损伤预防能力的表达。
对持续应激的反应,以及细胞损伤
持续应激通常导致慢性细胞损伤。永久性器官损伤与单个细胞死亡有关,持续的亚致死性损伤引起的细胞反应,反映了细胞对有害环境的适应。如果停止应激,绝大多数这些改变是可逆的。主要的适应反应包括萎缩、肥大、增生、化生、异型增生和细胞内某些内/外源性物质的蓄积。而且,某些类型的肿瘤(肿瘤形成或瘤变,neoplasia)也可能继发于适应反应。
溶酶体是细胞内环境稳定、应激反应和适应外环境变化的关键成分
为了维持细胞内环境稳定(自稳),细胞必须具有选择性地破坏某种蛋白质的能力。尽管有证据表明,可能存在一种以上的清除途径,最被深入理解的细胞靶向特异性蛋白质消除机制,是泛素-溶酶体装置。
溶酶体
事实上,溶酶体仅占细胞总蛋白量的1%,它的重要性被低估了。溶酶体在进化上高度保守,存在于所有真核细胞。导致溶酶体正常功能障碍的突变是致死性的。
溶酶体有两种存在形式。20S溶酶体对被氧化蛋白质的降解是重要的。26S溶酶体为泛素化的蛋白质,被降解。
泛素和泛素化
将要被降解的蛋白质被加上泛素分子的小链作为标记,从而作为将要被破坏的蛋白质的识别记号。
泛素化的重要性
泛素化和特殊蛋白质清除,是细胞对应激和损伤的适应基础。泛素化缺陷,可能在几种重要的神经退行性疾病中起重要作用。Parkin(一种泛素连接酶,也是一种相关酶)的突变与Parkinson病的两种遗传形式有关。泛素化在肿瘤发生中也可能有重要作用。如,与人类宫颈癌有关的乳头状瘤病毒株(参见第5、18章)导致p53泛素化增多,加速p53降解。泛素化受损也可能与一些细胞退行性改变有关,见于衰老和一些贮积病。
萎缩是细胞活动减少或资源减少的适应过程
临床上,萎缩通常指器官体积缩小或功能降低,见于生理或病理情形。因此,萎缩可能由于骨骼肌废用,或作为正常衰老导致的营养信号消失。在单个细胞水平,萎缩可以认为是一种适应反应,以适应环境改变而保持存活。器官体积减小可能反应可逆性的细胞萎缩或不可逆的细胞丧失。例如,Alzheimer病的脑萎缩为继发于广泛的细胞死亡,器官大小不可能恢复(图1-1)。萎缩可发生于多种情形:
- 功能减退:例如,肢体固定后肌肉萎缩并且肌力减小。当正常活动恢复,肌肉大小和功能也恢复。
- 供氧不足:组织血供障碍称为缺血。氧灌注全部停止导致细胞死亡,而部分性缺血通常允许细胞存活。这种情形下,细胞萎缩很常见。
图1-1,脑萎缩。前叶显著萎缩。脑回变薄,脑沟显著增宽。
- 营养不足:饥饿或与慢性病有关的营养不足导致细胞萎缩,特别是骨骼肌。
- 营养信号中断:许多细胞的功能依赖于化学介质传递的信号,内分泌系统和神经肌肉传递是最好的例子。通过切除内分泌腺或去神经,使得这些信号消失,会导致靶器官的萎缩。继发于内分泌不足的萎缩并不仅见于病理情形。例如,绝经后雌激素水平下降导致的子宫内膜萎缩(图1-2)。
- 衰老:所有实质器官的体积随着年老而萎缩。脑体积恒定缩小,非常年老时,心脏大小也可能这样缩小,称为老年性萎缩。
肥大是细胞体积增大和功能增强
肥大是一种适应性改变,表现为细胞体积增大,以适应增加的功能需要或营养信号。某些情形,细胞数量也增加(增生,见下文)。由终末分化细胞组成的实质器官(如心脏,骨骼肌),这种适应反应仅有细胞体积增大(图1-3)。在其它器官(如肾脏,甲状腺),细胞数量和体积都增加。肥大伴随着某种细胞蛋白最初的降解增多,然后蛋白合成增加以适应增加的功能需要。程序性细胞死亡(凋亡,见下文)也可能被抑制,导致存活细胞数量增加。
增生是器官或组织的细胞数量增多
肥大和增生通常同时发生。导致增生的特殊刺激和作用机制,在不同组织和不同细胞之间有很大差别。不管何种导致增生的刺激,均使静止期细胞(G0)进入细胞周期(G1)然后开始复制。这可能是对内分泌变化、功能增加或慢性损伤的反应。这些内容见第3、5章。
图1-2 增生性子宫内膜。A.生育期子宫切片,内膜较厚,由增生性腺体和丰富间质组成。B.75岁妇女的子宫内膜较薄,仅有一些萎缩的囊性腺体。
- 激素刺激:不管是生理性还是病理性激素浓度改变,可以导致反应性细胞的增生。青春期或月经周期前半期,雌激素水平的正常增加导致子宫内膜和间质细胞的数量增多。服用外源性激素对绝经后女性有相同作用。异位激素的产生,也可能导致增生。肾肿瘤产生的促红细胞生成素可以导致骨髓红细胞增多。
- 功能增强:增生与肥大相似,都可以是对生理需要增加的反应。高纬度地区,低氧刺激导致骨髓内红细胞前体细胞的代偿性增生,然后血液中红细胞增多(继发性红细胞增多)。慢性失血,如月经过多时,也导致红细胞成分增加。
- 慢性损伤:长期炎症或慢性物理性/化学性损伤通常导致增生反应。不合脚的鞋导致脚底皮肤增生,即所谓的鸡眼或胼胝,反应了皮肤的保护功能。
不适当的增生本身可能是有害的—例证为银屑病时的令人不愉快的增生,特征是皮肤的显著增生(图1-4)。过多的雌激素刺激,不论是内源性或外源性,均可导致子宫内膜增生(病)。
图1-3 心肌肥大。长期高血压患者的心脏横切面,示显著的向心性左室壁肥大。