[病理讀書會]第一章2/3, Cell Injury /Death

看板Medicine (醫學生物)作者HIbaby (燃燒吧! 嗨~北鼻!)時間16年前 (2008/06/06 11:25)推噓1(1推 0噓 4→)

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Overview of Cell Injury and Cell Death 接下來, 討論cell的injury 這邊將會分成兩類來進行 Reversible cell injury 可逆的. 細胞形態上會改變, 但是當刺激移除 ,細胞便可以回復. Irreversible injury and cell death 不可逆的, 這類細胞會改變形態,可以表現細胞死亡的一些形態有兩類的細胞死亡一個是necrosis 另一個是apoptosis. 這兩種的形態,機制, 在生理或是病裡上都是不太相同. 這兩種在本章節會加以介紹, 此外, 也會介紹如何造成cell injury的因素. ------------------------------------------------------------------------- 造成細胞傷害的幾個因素 Oxygen Deprivation. Hypoxia 因為氧氣所造成的傷害, 但是要跟ischemia(缺血造成的傷害)作些區別. Hypoxia 成因是因為降低aerobic oxidative respiration. 例如血液的攜氧量下降, 或是 CO中毒等 Physical Agents 　就是一些物理上的傷害, 例如 mechanical trauma, extremes of temperature (burns and deep cold), sudden changes in atmospheric pressure, radiation, and electric shock Chemical Agents and Drugs. 就是化學傷害, 就算是glucose在高濃度下也會造成細胞傷害 Infectious Agents. 就是感染性的, 例如很小的virus到稍大的蛔蟲tapeworm. Immunologic Reactions 因為免疫系統造成的, 免疫系統攻擊病源而造成細胞傷害 Genetic Derangements. 一些基因上的傷害, 例如唐氏症, 染色體出現不正常, 或是鐮刀型貧血中,紅血球因為hemoglobin 單一氨基酸被取代, 導致壽命簡短. Nutritional Imbalances 營養失衡所造成的細胞傷害, 這是細胞傷害的主要原因. 像是缺乏一些維生素. 神經性厭食症(Anorexia nervosa)或是一些自我引起的飢餓, 也會造成細胞受傷. 另外還有一些代謝所造成的疾病, 例如糖尿病, 也會造成細胞傷害. ---------------------------------------------------- 接下來要談得氏細胞傷害的機制一開始書中提到一些細胞傷害的基本原理. 例如造成細胞傷害的刺激所持續的期間以及嚴重性已經受傷的細胞又遭受到其他的傷害.所引起的細胞傷害最後就是因為一個或是數種胞器所造成的細胞傷害.(因為功能性或是生化上的失調) 這些都是細胞為何injury的因素. -------------------------------------------------------------------------------------- 接下來, 書上要談幾種cell injury所發生的生化上的機制, 先把標題喵一下 1.DEPLETION OF ATP 2.MITOCHONDRIAL DAMAGE 3. INFLUX OF INTRACELLULAR CALCIUM AND LOSS OF CALCIUM HOMEOSTASIS 4. ACCUMULATION OF OXYGEN-DERIVED FREE RADICALS (OXIDATIVE STRESS) 5. DEFECTS IN MEMBRANE PERMEABILITY DEPLETION OF ATP ATP的耗盡或是合成上的受損, 是造成細胞傷害的原因之一. 通常是伴隨著hypoxic and chemical (toxic) injury ATP量低到原來正常量的5%到10%以下, 會影響許多細胞的功能. 例如一些細胞膜上的pump, 細胞在能量代謝上的失衡,Ca++離子pump損耗使Ca++ 流入等造成細胞內的作用失序.另外也會影響蛋白質合成等. MITOCHONDRIAL DAMAGE 粒線體(mit.)常為許多cell injury的target. 如:hypoxia and toxins. 當mit.形態上受損,會造成增加cutosolic Ca++濃度, 可能透過phospholipaseA2 或是一些pathway來破壞membrane. 而mit.受傷後, 也會造成mit.產生許多通道. 稱為mitochondrial permeability transition 造成沒有選別性的釋放一些離子. 另外mit受損,也會使cytochrome c into the cytosol INFLUX OF INTRACELLULAR CALCIUM AND LOSS OF CALCIUM HOMEOSTASIS Ca++是cell injury的重要mediator, Ischemia and certain toxins 會造成Ca++ 由mit.和ER流入.Ca++近一步影響膜的通透,也會影響許多酵素的活性. ex ATPases (thereby hastening ATP depletion), phospholipases (which cause membrane damage), proteases (which break down both membrane and cytoskeletal proteins), and endonucleases (which are responsible for DNA and chromatin fragmentation). ACCUMULATION OF OXYGEN-DERIVED FREE RADICALS (OXIDATIVE STRESS) 累積一些free redical 也是會造成細胞傷害的原因之一.free radical會傷害核酸 lipid 和蛋白質使得細胞產生傷害. 而free redical 來自於一些化學藥物, 放射線 ischemia-reperfusion injury以及老化,或是免疫系統攻擊病源菌所產生的傷害. 課文中也提到細胞內產生 free redical 的幾個原因. 例如吸收到放射線,代謝一些化學物質或是藥物,或是正常代謝, 還有細胞內的一些過度金屬也會造成而產生的free redical又會擴大影響 Lipid peroxidation of membranes. Oxidative modification of proteins. Lesions in DNA 為了解決free redical 身體也會靠些酵素來清除free redical ex> catalase, Glutathione peroxidase DEFECTS IN MEMBRANE PERMEABILITY membrane缺乏了選別性,造成不正常的通透,也是傷害細胞的主因之一. 細胞外的damage也是原因, 如一些toxin或是缺血造成的傷害細胞內萬一出現一些變化, 也是會影響如 Mitochondrial dysfunction. 使Ca++不正常流出 Loss of membrane phospholipids. 合成phosphalipid出了狀況 Cytoskeletal abnormalities. 細胞骨架支撐著membrane,骨架有問題, 則細胞膜容易坍塌 Reactive oxygen species. 會影響細胞膜成份 Lipid breakdown products. 一些unesterified free fatty acids, acyl carnitine, and lysophospholipids, catabolic products 會堆積在受傷的細胞,造成phospholilid降解,而影響membrane 比方說通透性 -------------------------- 細胞傷害的可逆與不可逆當持續傷害不斷的進行, 超過一個臨界點, 細胞就進入了不可逆的傷害 , 直到發生necrosis. 一些可逆的傷害, 可以從顯微鏡下看到cellular swelling and fatty change 一些形態上的改變包含包括如下 1.plasma membrane alterations, such as blebbing, blunting, and distortion of microvilli; creation of myelin figures; and loosening of intercellular attachments 2.mitochondrial changes, including swelling, rarefaction, and the appearance of small phospholipid-rich amorphous densities 3.dilation of the endoplasmic reticulum, with detachment and disaggregation of polysomes 4.nuclear alterations, with disaggregation of granular and fibrillar elements. -------------- Necrosis necrosis和apotosis 書上有表可以介紹與比較差異性. 接下來談一些necrosis cell的一些特徵形態上: 嗜酸性增加, 所以容易和eosin(紅色染料) 結合, 且較正常細胞來說, 呈現比較glassy homogeneous且一些酵素開始分解一些胞器, 所以會有許多空泡在細胞內產生. 最後變成巨大的且是漩渦性的構造, 稱為myelin figures, 電子顯微鏡下, 出現的是不連續的膜. 核的改變: 會出現三種patterns, 1.chromatin may fade (karyolysis); 2.pyknosis, characterized by nuclear shrinkage and increased basophilia; 3.karyorrhexis, the pyknotic or partially pyknotic nucleus undergoes fragmentation. 在描述上, 會有幾個專有的名詞來描述一些pattern coagulative necrosis 相較於liquefactive, 會保存細胞的outline.或是說殘骸. 通常因hypoxic death of cells 出現在所有組織, 但是非腦部 liquefactive necrosis hypoxic death of cells出現在腦部會引起這類necrosis 原因不是很清楚. 另外,一些微生物感染,引起發言細胞的堆積,會造成此現象 caseous necrosis 為coagulative necrosis的特殊類, 出現cheesy white gross appearance of the area of necrosis fat necrosis 為fat destruction所造成這邊可能需要注意觀察一下各個形態變化接下來舉一些發生necrosis 的例子 ISCHEMIC AND HYPOXIC INJURY 缺血-缺氧 ISCHEMIA-REPERFUSION INJURY 缺血後-再灌注 CHEMICAL INJURY 化學傷害 ISCHEMIC AND HYPOXIC INJURY 缺血-缺氧種類: 這類相當常見, 如動脈拴塞, 例如冠狀動脈機制: 缺氧造成的傷害, 在上面已經有敘述過. 這邊提到 loss of oxidative phosphorylation and decreased generation of ATP. 所引起. ISCHEMIA-REPERFUSION INJURY 缺血後-再灌注缺血後, 如果血液再流通,可以讓些可逆的injury cell回復但是血液回流後, 會有oxygen free radicals的發生,導致cell injury. 造成細胞的新的傷害. CHEMICAL INJURY 化學傷害就是有些化學物質會直接接觸胞器等,造成細胞運作失常,造成傷害. carbon tetrachloride and acetaminophen是常見的實驗模式. ---------------- 接下來來談 Apoptosis 這邊會提到成因, 形態, 機制(一些生化反應), 還有一些誘發的pathway. CAUSES OF APOPTOSIS 有幾個成因 1.programmed destruction of cells during embryogenesis 2. Hormone-dependent involution in the adult,例如月經 3.Cell deletion in proliferating cell populations, such as intestinal crypt epithelia, in order to maintain a constant number. 4. T細胞誘導當然在一些疾病下, 也會引起, 如受到inhurious刺激,被病毒感染,癌症等 Morphology 1 Cell shrinkage. 細胞萎縮 2 Chromatin condensation. 3 Formation of cytoplasmic blebs and apoptotic bodies. 細胞質中出現泡狀 4 Phagocytosis of apoptotic cells or cell bodies, usually by macrophages. 發生 phagoxytiosis 一些生化現象 1. 蛋白質會被降解 2. DNA breakdown 3. 會表現出Phagocytic Recognition的marker 機制 Figure 1-28 有貼一個圖, 描述一些pathway. 主要可以分成下面的形式 1. The Extrinsic (Death Receptor-Initiated) Pathway 主要描述經由 Fas ligand所誘發的 2. The Intrinsic (Mitochondrial) Pathway 由mitochondrial來的,與 Bcl-2 family of proteins有很大的關係然後細胞會進入 The Execution Phase: 蛋白質被一些酵素開始分解最後細胞被吞吃了.. 去除了這些dead cells 有些例子會引起 Apotosis Apoptosis After Growth Factor Deprivation. 有些growth factor被剝奪. DNA Damage-Mediated Apoptosis 由DNA受損引起,與p53有關 Apoptosis Induced by Tumor Necrosis Factor Family of Receptors. TNF訊息所引起, 有些免疫細胞會製造fas. Cytotoxic T-Lymphocyte-Mediated Apoptosis. 也有由 CTL所誘導.來殺死被感染細胞