博士课病理学1

病理学（pathology）●病理学的发展历史病理学是研究疾病的病因、发生、发展及转归的科学。早期的病理学基于尸体解剖、肉眼观察、描述及形态测量。病理学的每一次科学技术的进步，都会为病理学的科学发展注入新的活力。如：20世纪60年的代电子显微镜技术的建立，是病理学的领域扩展到亚细胞结构，发展出超微病理学。近30年以来，免疫学、细胞生物学、分子生物学、细胞遗传学技术的发展，产生了很多新的病理学科学分支，如免疫病理学、分子病理学、遗传病理学、定量病理学。新兴的互联网技术和数字图像技术催生了数字病理学和远程病理学。第一部分细胞自噬、凋亡和坏死▲细胞自噬、凋亡和坏死都属于细胞死亡的范畴。▲细胞死亡与其增殖一样在保证生物体正常发育及维持成体细胞数量稳定等方面的作用都是不可缺少的。第一节自噬什么是自噬？自噬（autophagy）:是Ashford和Poter在1962年发现的细胞内存在的自我吞噬现象，是指细胞在饥饿和能量应激等状态下将自身的蛋白、细胞器和胞质进行包裹并形成囊泡，然后，在溶酶体中消化降解的过程。自噬是一种多步骤、多程序、高度进化及保守的过程，普遍存在于酵母菌、线虫、果绳及哺乳动物等的机体中，在细胞维持正常代谢和生存中发挥着不可替代的作用。一、自噬的分类、形态特征和发生机制（一）自噬的分类1.大自噬：是指细胞内长寿蛋白质和细胞器被双层膜结构包裹形成自噬体，自噬体和溶酶体结合形成自噬溶酶体，其细胞内容物被降解的过程。该过程可人为的分为四个阶段：①分隔膜的形成；②自噬体的形成；③自噬体的运输；④自噬体的降解。2.小自噬：是指溶酶体或酵母液泡表面通过突出、内陷或分隔细胞器的膜，直接摄取细胞质、内含物（如糖原）或细胞器（如核糖体、过氧化物酶）的自噬形式。小自噬体和大自噬体不同的是：溶酶体膜自身变形后直接包裹吞噬细胞质的底物。3.分子伴侣介导自噬：是指最先由胞质中的分子伴侣HSP70C和其辅助分子复合物识别并与蛋白质底物结合形成的分子伴侣-蛋白质复合物，该复合物与溶酶体膜上溶酶体相关蛋白2A（LAMP2A）的胞质侧结合，使底物去折叠。还有，溶酶体内另一分子伴侣HSP90的结合使该复合物稳定，并在溶酶体膜转位。4.自噬的特异性：自噬又可分为非特异性自噬和特异性自噬。非特异性自噬：主要是指饥饿时腹水的细胞通过溶酶体清除大量受损细胞器和蛋白的自噬。特异性自噬：主要是指发生在特定情况下，如氧化压力、射线损伤、病原体侵袭等，通过线粒体、内质网、微粒体、脂质体、过氧化物酶体等所发生的自噬。（二）自噬的形态特征自噬前体：自噬的进化过程高度保守，它起始于细胞质来源不明游离的杯状凹陷双层膜结构。自噬体：自噬前体延伸包裹胞质及细胞器形成双层膜结构。自噬溶酶体：自噬体通过胞内微管系统运输至溶酶体并与之融合形成的。作用：是将内容物在此降解成氨基酸、脂肪酸以及其它小分子化合物。降解物用于细胞内再循环，维持细胞内环境稳定。溶酶体的超微结构与病理意义溶酶体（Lysosome，Ly）是各种真核细胞所共有的消化系统，与细胞的一系列生物行为密切相关。溶酶体的功能：具有吞噬和清除由于细胞损伤时的碎片、坏死组织等成分，是细胞内起主要的消化作用。还参与杀灭细胞内微生物的功能。主要功能有如下方面：I物质代谢作用：Ly水解Pr、脂肪、糖类被细胞利用。II保护作用：Ly膜具有抗Ly消化作用，分解衰老细胞。III其它：细胞发生，激素调节等均有Ly参入。

一、溶酶体的形态结构溶酶体是由各种有膜包绕的小体或小泡，与许多细胞器难以区别。最可靠的鉴别方法是，溶酶体内含有酸性磷酸酶。溶酶体的功能活动状态分为三期：1.溶酶体前期包括初级溶酶体、吞噬体及自噬泡。初级溶酶体为单层膜包裹的小体，基质呈均质状，尚未参与细胞内外的降解过程。初级溶酶体是由ERE及Golgi器产生的。初级溶酶体可与次级溶酶体融合，对吞噬物进行消化处理，或将排除于细胞外。第97图溶酶体溶酶体和被消化物（底物）接触的主要两种机制：I自噬过程（autophugia）细胞自身的物质结构进入细胞内由双膜包裹的大泡，并被降解消化的过程。所形成的大泡为自噬泡。II异噬过程（heterophagia）非细胞自身的物质，通过吞噬、胞饮，即入泡过程而进入细胞。吞噬细胞的表面有一些伪足样突起，可包裹细胞外异物，纳入细胞内，即吞噬过程。第98图自噬泡箭头2.溶酶体期包括自噬过程和异噬过程。可形成自噬溶酶体和异噬溶酶体。3.溶酶体后期泡内未能被彻底消化的物质，则残留于胞质内，成为终溶酶体或残留小体。或通过出泡过程而被排除细胞外间隙。溶酶体的整个变化过程：1）初级溶酶体：刚从Gol分离出来的囊泡，无作用底物，无消化功能，电子密度低。2）次级溶酶体：自生Ly，作用底物为内源性来源衰老细胞器等。吞噬Ly，作用底物为外源性细胞吞噬的物质。残体，不能被酶消化的物质残留在Ly内。3）多泡体：是多个小泡由单位膜包裹形成的小体基质内含酶类。4）脂褐素：由单位膜包裹的不规则小体，内含脂滴等。5）髓样小体：外有膜包裹，基质内含丝网状或同心圆排列的膜性成分。多见巨噬细胞、肿瘤细胞、免疫缺陷病细胞内。第99图溶酶体功能模式图第100图肝细胞内的脂褐素颗粒二、溶酶体内的酶类及其他成分目前已知，溶酶体中含有60余种不同的酶，具有水解蛋白质、脂类和糖类的作用。除中性粒细胞终的嗜天青颗粒、血小板中的Alpha颗粒、精子（顶端）的特异性酶外，大多数细胞的溶酶体均含有共同的酶类。溶酶体内含有一些金属离子，如铁、锰、铜等。其中铜在Wilson病时增多；含铁的铁蛋白对溶酶体酶的降解作用具耐受性；脂褐素为脂质及铁的复合物，不易被消化，常堆积于溶酶体内。三、溶酶体的病理意义1.细胞内消化功能异常细胞内消化时溶酶体起重要的作用。1）动脉粥样硬化症在平滑肌细胞和巨噬细胞的溶酶体内有酯化的胆固醇堆积。2）Wilson病铜以致密体的形态特征储积于溶酶体中。3）糖原储积病由于肝、心、骨骼肌等细胞的溶酶体内相关酶的缺乏，糖原不能降解，堆积于溶酶体内。2.硅酸盐与巨噬细胞硅石为工业环境中常见的粉尘成分，吸入肺后，可导致尘肺（硅肺）及肺纤维化。由于粉尘颗粒被巨噬细胞而沉积于溶酶体内，形成次级溶酶体，并破坏其包膜，进而杀死巨噬细胞。3.石棉与巨噬细胞石棉为硅酸盐的通称石棉纤维（石棉小体）进入肺组织，致支气管壁逐渐形成胶原纤维，弥漫性的肺间质纤维化。4.溶酶体与晶体沉积病体内代谢过程中可产生内源性晶形产物，引起炎症反应称为晶体沉积病。如痛风，致尿酸单钠的堆积；假痛风及软骨钙化症时有焦磷酸钙的沉积。5.中性粒细胞颗粒其中的嗜天青颗粒为典型的初级溶酶体。电镜下为卵圆形的致密颗粒。此颗粒含有溶酶体酶、溶菌酶、髓过氧化物酶以及阳离子蛋白质，能杀灭细菌也能致组织损伤。6.水解酶的分泌与慢性炎症的发病机制慢性炎症的病理过程，有单核巨噬细胞的聚集和活化。引起巨噬细胞活化的介质有：活化的T淋巴细胞产物、免疫复合物及补体裂解产物C3b。第102图胞质内可见含铜的溶酶体第103图上图的高倍微体〔肝细胞）自嗜体〔胰腺细胞〕吞噬溶酶体多泡体（上〕X90.000初级溶酶〔下〕脂褐素（肾上腺皮质细胞〕X50.000肝细胞的髓样小体（三）自噬的分子机制主要是以酵母为模型，利用遗传工程方法解析获得，在高等动物和真核细胞中高等保守。目前在酵母中已经发现20多种自噬相关基因，这些基因在五个重要阶段协调控制自噬这一复杂的生物工程。自噬泡的形成2.Atg12-Atg5-Atg16L复合物3.CL3加工处理4.随机或选择性降解5.自噬溶酶体的形成二、自噬的双重作用和生物学意义生理功能：可以参与如营养匮乏、生长因子损耗及低氧等代谢应激；作为细胞的“管家”，能清除有缺陷的蛋白或细胞器，阻止异常蛋白聚集体的细胞内积聚和清除细胞内的病原体。所以，自噬具有促进细胞死亡和保护细胞的双重作用。（一）自噬促进细胞死亡当自噬的活跃程度超过生理阈值，可以损伤大量细胞质中的细胞器和蛋白，使细胞发生功能障碍。导致细胞的不可逆性损伤。自噬导致死亡被认为是II型程序细胞死亡。自噬可能通过降解细胞质内生存必需的因子或选择性降解生存必需的调节分子或细胞器来完成调控程序性细胞死亡的过程。（二）自噬对细胞的保护作用实验表明，自噬能够抑制细胞死亡。自噬作为一种质量控制机制，能清除细胞质内聚集蛋白和受损的细胞器，有效的阻止应用蛋白在细胞内聚集造成的细胞毒性，维持细胞的存活。自噬作为保护机制是一种相当保守的过程，从酵母到哺乳动物细胞自噬均发挥着保护功能。在饥饿状态下，细胞通过自噬溶酶体降解膜质成分和蛋白质产生游离脂肪酸和氨基酸，这些成分被重新利用，为氧化还原和线粒体合成ATP提供底物，促进蛋白质的合成，从而维持细胞的生命活动。第二节细胞程序性死亡和凋亡程序性细胞死亡是依机体生理需求腹水的，当然它不应该给机体带来损伤。凋亡（apoptosis）一词来自希腊语，原指枯萎的树叶从树上掉落。组织上的细胞凋亡是一种以凋亡小体形成的特点，不引起周围细胞损伤，也不引起周围组织炎性反应的单个细胞的死亡。一、凋亡的特征与发生机制（一）凋亡细胞的形态特征(找照片)凋亡：一般表现为正常细胞群体中单个细胞的死亡。光镜下，单个凋亡细胞与周围细胞分离，细胞核染色质浓集呈强嗜碱性致密球状（核固缩）或染色质重新集中分布于核膜下，胞质浓缩，嗜酸性增强。电镜下，凋亡细胞首先出现核的致密化，染色质浓缩，沿核膜分布，然后逐步分裂成碎片，同时，细胞器失去水分，发生浓缩。凋亡小体：凋亡细胞的细胞膜发生皱缩、凹陷，染色质变得致密，最后碎裂成小碎片。进一步发展，细胞膜将细胞质分割包围，形成多个膜结构完整的泡状小体，即凋亡小体。细胞凋亡和细胞坏死的超微结构形态比较细胞凋亡荧光显微镜下电子显微镜下电子显微镜下（二）凋亡细胞的生物学特征1.Caspase的激活凋亡的特征是一系列caspase家族成员的激活。Caspase属于半胱氨酸蛋白酶