博士課病理學

1、病理學（pathology）●病理學的發(fā)展歷史 病理學是研究疾病的病因、發(fā)生、發(fā)展及轉歸的科學。早期的病理學基于尸體解剖、肉眼觀察、描述及形態(tài)測量。 病理學的每一次科學技術的進步，都會為病理學的科學發(fā)展注入新的活力。如：20世紀60年的代電子顯微鏡技術的建立，是病理學的領域擴展到亞細胞結構，發(fā)展出超微病理學。近30年以來，免疫學、細胞生物學、分子生物學、細胞遺傳學技術的發(fā)展，產生了很多新的病理學科學分支，如

2、免疫病理學、分子病理學、遺傳病理學、定量病理學。新興的互聯(lián)網技術和數(shù)字圖像技術催生了數(shù)字病理學和遠程病理學。,第一部分 細胞自噬、凋亡和壞死,▲細胞自噬、凋亡和壞死都屬于細胞死亡的范疇?！毎劳雠c其增殖一樣在保證生物體正常發(fā)育及維持成體細胞數(shù)量穩(wěn)定等方面的作用都是不可缺少的。,,第一節(jié) 自噬,什么是自噬？ 自噬（autophagy）:是Ashford和Poter在1962年發(fā)現(xiàn)的細胞內存在的自我吞噬現(xiàn)象，是指細胞

3、在饑餓和能量應激等狀態(tài)下將自身的蛋白、細胞器和胞質進行包裹并形成囊泡，然后，在溶酶體中消化降解的過程。,自噬是一種多步驟、多程序、高度進化及保守的過程，普遍存在于酵母菌、線蟲、果繩及哺乳動物等的機體中，在細胞維持正常代謝和生存中發(fā)揮著不可替代的作用。,一、自噬的分類、形態(tài)特征和發(fā)生機制（一）自噬的分類1.大自噬：是指細胞內長壽蛋白質和細胞器被雙層膜結構包裹形成自噬體，自噬體和溶酶體結合形成自噬溶酶體，其細胞內容物被降解的過程。該過程

4、可人為的分為四個階段：①分隔膜的形成；②自噬體的形成；③自噬體的運輸；④自噬體的降解。,2.小自噬：是指溶酶體或酵母液泡表面通過突出、內陷或分隔細胞器的膜，直接攝取細胞質、內含物（如糖原）或細胞器（如核糖體、過氧化物酶）的自噬形式。小自噬體和大自噬體不同的是：溶酶體膜自身變形后直接包裹吞噬細胞質的底物。,3.分子伴侶介導自噬：是指最先由胞質中的分子伴侶HSP70C和其輔助分子復合物識別并與蛋白質底物結合形成的分子伴侶-蛋白質復合物，該

5、復合物與溶酶體膜上溶酶體相關蛋白2A（LAMP2A）的胞質側結合，使底物去折疊。 還有，溶酶體內另一分子伴侶HSP90的結合使該復合物穩(wěn)定，并在溶酶體膜轉位。,4.自噬的特異性：自噬又可分為非特異性自噬和特異性自噬。非特異性自噬：主要是指饑餓時腹水的細胞通過溶酶體清除大量受損細胞器和蛋白的自噬。特異性自噬：主要是指發(fā)生在特定情況下，如氧化壓力、射線損傷、病原體侵襲等，通過線粒體、內質網、微粒體、脂質體、過氧化物酶體等所發(fā)生

6、的自噬。,（二）自噬的形態(tài)特征自噬前體：自噬的進化過程高度保守，它起始于細胞質 來源不明游離的杯狀凹陷雙層膜結構。自噬體：自噬前體延伸包裹胞質及細胞器形成雙層膜結構。自噬溶酶體：自噬體通過胞內微管系統(tǒng)運輸至溶酶體并與 之融合形成的。 作用：是將內容物在此降解成氨基酸、脂肪酸以及其它小分子化合物。降解物用于細胞內再循環(huán)，維持細胞內環(huán)境穩(wěn)定。,溶酶體的超微結構與病理意義 溶酶

7、體（Lysosome，Ly）是各種真核細胞所共有的消化系統(tǒng)，與細胞的一系列生物行為密切相關。 溶酶體的功能：具有吞噬和清除由于細胞損傷時的碎片、壞死組織等成分，是細胞內起主要的消化作用。還參與殺滅細胞內微生物的功能。主要功能有如下方面：I 物質代謝作用：Ly水解Pr、脂肪、糖類被細胞利用。II 保護作用：Ly膜具有抗Ly消化作用，分解衰老細胞。III 其它：細胞發(fā)生，激素調節(jié)等均有Ly參入。,一、溶酶體的形態(tài)

8、結構 溶酶體是由各種有膜包繞的小體或小泡，與許多細胞器難以區(qū)別。最可靠的鑒別方法是，溶酶體內含有酸性磷酸酶。溶酶體的功能活動狀態(tài)分為三期：1. 溶酶體前期 包括初級溶酶體、吞噬體及自噬泡。初級溶酶體為單層膜包裹的小體，基質呈均質狀，尚未參與細胞內外的降解過程。初級溶酶體是由ERE及Golgi器產生的。 初級溶酶體可與次級溶酶體融合，對吞噬物進行消化處理，或將排除于細胞外。,第97圖,溶酶體,

9、溶酶體和被消化物（底物）接觸的主要兩種機制：I 自噬過程（autophugia） 細胞自身的物質結構進入細胞內由雙膜包裹的大泡，并被降解消化的過程。所形成的大泡為自噬泡。II 異噬過程（heterophagia） 非細胞自身的物質，通過吞噬、胞飲，即入泡過程而進入細胞。吞噬細胞的表面有一些偽足樣突起，可包裹細胞外異物，納入細胞內，即吞噬過程。,第98圖,自噬泡 箭頭,2. 溶酶體期 包括自

10、噬過程和異噬過程?？尚纬勺允扇苊阁w和異噬溶酶體。3. 溶酶體后期 泡內未能被徹底消化的物質，則殘留于胞質內，成為終溶酶體或殘留小體?；蛲ㄟ^出泡過程而被排除細胞外間隙。,溶酶體的整個變化過程：1）初級溶酶體：剛從Gol分離出來的囊泡，無作用底物，無消化功能，電 子密度低。2）次級溶酶體：自生Ly，作用底物為內源性來源衰老細胞器等。吞噬Ly，

11、 作用底物為外源性細胞吞噬的物質。殘體，不能被酶消化 的物質殘留在Ly內。3）多泡體：是多個小泡由單位膜包裹形成的小體基質內含酶類。4）脂褐素：由單位膜包裹的不規(guī)則小體，內含脂滴等。5）髓樣小體：外有膜包裹，基質內含絲網狀或同心圓排列的膜性成分。多 見巨噬細胞、腫瘤細胞、免疫缺陷病細

12、胞內。,第99圖,溶酶體功能模式圖,第100圖,肝細胞內的脂褐素顆粒,二、溶酶體內的酶類及其他成分 目前已知，溶酶體中含有60余種不同的酶，具有水解蛋白質、脂類和糖類的作用。除中性粒細胞終的嗜天青顆粒、血小板中的Alpha顆粒、精子（頂端）的特異性酶外，大多數(shù)細胞的溶酶體均含有共同的酶類。 溶酶體內含有一些金屬離子，如鐵、錳、銅等。其中銅在Wilson病時增多；含鐵的鐵蛋白對溶酶體酶的降解作用具耐受性；

13、脂褐素為脂質及鐵的復合物，不易被消化，常堆積于溶酶體內。,三、溶酶體的病理意義1. 細胞內消化功能異常 細胞內消化時溶酶體起重要的作用。1）動脈粥樣硬化癥 在平滑肌細胞和巨噬細胞的溶酶體內有酯化的膽固醇堆積。2）Wilson病 銅以致密體的形態(tài)特征儲積于溶酶體中。3）糖原儲積病 由于肝、心、骨骼肌等細胞的溶酶體內相關酶的缺乏，糖原不能降解，堆積于溶酶體內。,2

14、. 硅酸鹽與巨噬細胞 硅石為工業(yè)環(huán)境中常見的粉塵成分，吸入肺后，可導致塵肺（硅肺）及肺纖維化。由于粉塵顆粒被巨噬細胞而沉積于溶酶體內，形成次級溶酶體，并破壞其包膜，進而殺死巨噬細胞。3. 石棉與巨噬細胞 石棉為硅酸鹽的通稱石棉纖維（石棉小體）進入肺組織，致支氣管壁逐漸形成膠原纖維，彌漫性的肺間質纖維化。4. 溶酶體與晶體沉積病 體內代謝過程中可產生內源性晶形產物，引起炎癥反應稱為晶體沉積病。

15、如痛風，致尿酸單鈉的堆積；假痛風及軟骨鈣化癥時有焦磷酸鈣的沉積。,5. 中性粒細胞顆粒 其中的嗜天青顆粒為典型的初級溶酶體。電鏡下為卵圓形的致密顆粒。此顆粒含有溶酶體酶、溶菌酶、髓過氧化物酶以及陽離子蛋白質，能殺滅細菌也能致組織損傷。6. 水解酶的分泌與慢性炎癥的發(fā)病機制 慢性炎癥的病理過程，有單核巨噬細胞的聚集和活化。引起巨噬細胞活化的介質有：活化的T淋巴細胞產物、免疫復合物及補體裂解產物C3b。,第

16、102圖,胞質內可見含銅的溶酶體,第103圖,,上圖的高倍,微體〔肝細胞）,自嗜體〔胰腺細胞〕,吞噬溶酶體,多泡體（上〕X90.000 初級溶酶〔下〕,脂褐素 （腎上腺皮質細胞〕 X50.000,,肝細胞的髓樣小體,（三）自噬的分子機制 主要是以酵母為模型，利用遺傳工程方法解析獲得，在高等動物和真核細胞中高等保守。目前在酵母中已經發(fā)現(xiàn)20多種自噬相關基因，這些基因在五個重要階段協(xié)調控制自噬

17、這一復雜的生物工程。自噬泡的形成2. Atg12-Atg5-Atg16L復合物3. CL3加工處理4. 隨機或選擇性降解5. 自噬溶酶體的形成,二、自噬的雙重作用和生物學意義生理功能：可以參與如營養(yǎng)匱乏、生長因子損耗及低氧等代謝應激；作為細胞的“管家”，能清除有缺陷的蛋白或細胞器，阻止異常蛋白聚集體的細胞內積聚和清除細胞內的病原體。所以，自噬具有促進細胞死亡和保護細胞的雙重作用。,（一）自噬促進細胞死亡 當自噬

18、的活躍程度超過生理閾值，可以損傷大量細胞質中的細胞器和蛋白，使細胞發(fā)生功能障礙。導致細胞的不可逆性損傷。 自噬導致死亡被認為是II型程序細胞死亡。自噬可能通過降解細胞質內生存必需的因子或選擇性降解生存必需的調節(jié)分子或細胞器來完成調控程序性細胞死亡的過程。,,,（二）自噬對細胞的保護作用實驗表明，自噬能夠抑制細胞死亡。自噬作為一種質量控制機制，能清除細胞質內聚集蛋白和受損的細胞器，有效的阻止應用蛋白在細胞內聚集造成的細胞

19、毒性，維持細胞的存活。自噬作為保護機制是一種相當保守的過程，從酵母到哺乳動物細胞自噬均發(fā)揮著保護功能。在饑餓狀態(tài)下，細胞通過自噬溶酶體降解膜質成分和蛋白質產生游離脂肪酸和氨基酸，這些成分被重新利用，為氧化還原和線粒體合成ATP提供底物，促進蛋白質的合成，從而維持細胞的生命活動。,第二節(jié) 細胞程序性死亡和凋亡程序性細胞死亡是依機體生理需求腹水的，當然它不應該給機體帶來損傷。凋亡（apoptosis）一詞來自希臘語，原指枯萎的樹葉

20、從樹上掉落。組織上的細胞凋亡是一種以凋亡小體形成的特點，不引起周圍細胞損傷，也不引起周圍組織炎性反應的單個細胞的死亡。,一、凋亡的特征與發(fā)生機制（一）凋亡細胞的形態(tài)特征(找照片)凋亡：一般表現(xiàn)為正常細胞群體中單個細胞的死亡。光鏡下，單個凋亡細胞與周圍細胞分離，細胞核染色質濃集呈強嗜堿性致密球狀（核固縮）或染色質重新集中分布于核膜下，胞質濃縮，嗜酸性增強。電鏡下，凋亡細胞首先出現(xiàn)核的致密化，染色質濃縮，沿核膜分布，然后逐步分裂成

21、碎片，同時，細胞器失去水分，發(fā)生濃縮。凋亡小體：凋亡細胞的細胞膜發(fā)生皺縮、凹陷，染色質變得致密，最后碎裂成小碎片。進一步發(fā)展，細胞膜將細胞質分割包圍，形成多個膜結構完整的泡狀小體，即凋亡小體。,細胞凋亡和細胞壞死的超微結構形態(tài)比較,,細胞凋亡,熒光顯微鏡下,電子顯微鏡下,電子顯微鏡下,（二）凋亡細胞的生物學特征1.Caspase的激活 凋亡的特征是一系列caspase家族成員的激活。Caspase屬于半胱氨酸蛋白酶，

22、是細胞凋亡發(fā)生過程中的關鍵酶，在信號轉導途徑中一旦被激活，就能將細胞的蛋白質降解，使細胞不可逆地走向死亡。2.DNA斷裂 細胞凋亡時細胞核內的Ca2+、Mg2+依賴性核酸內切酶活化，活化的核酸內切酶將DNA鏈在核小體見連接區(qū)切成缺口，是細胞膜內DNA首先切割成50-300kb長的DNA片段，再斷裂為180-200bp及其倍數(shù)的小片段。3.凋亡細胞的細胞膜改變及巨噬細胞識別 凋亡細胞的細胞膜特征性變化可

23、使巨噬細胞對其識別及清除。,（三）細胞程序性死亡的發(fā)生機制程序性死亡過程可分為起始和執(zhí)行兩個階段。在起始階段，細胞接受來自不同途徑的信號，催化激活caspase8,9等，啟動死亡程序。在執(zhí)行階段，觸發(fā)執(zhí)行caspase3,6,7等，降解細胞關鍵的細胞組分。細胞凋亡起始階段接受線粒體信號途徑和死亡受體信號途徑,二、凋亡的生理和病理學意義生理學意義：1.細胞凋亡與胚胎發(fā)育 從胚泡期的內細胞群和滋養(yǎng)層，到出生后都有

24、細胞程序性死亡及凋亡的發(fā)生。2.程序性細胞死亡、細胞凋亡與激素依賴組織的重塑 月經周期、更年期、哺乳期等激素的依賴性3.程序性細胞死亡、細胞凋亡與免疫 T/B淋巴細胞分化發(fā)育過程中4.細胞凋亡與細胞數(shù)量 程序性細胞死亡、凋亡控制著機體的細胞數(shù)量5.細胞凋亡與細胞損傷 當細胞受到嚴重損傷，尤其是DNA損傷，而自身修復系統(tǒng)無法修復時，則要通過程序性死亡清除，避免突變細胞增殖而導致畸變及腫瘤發(fā)

25、生。,病理學意義：1.細胞凋亡與腫瘤 因為增殖、分化、凋亡三者相互協(xié)調，共同調節(jié)維持正常組織細胞的生長平衡。如果細胞凋亡受抑，細胞增殖與死亡見的平衡調節(jié)被破壞，且不能重新恢復，細胞死亡率就會下降，細胞數(shù)目就會不斷增加，表現(xiàn)出增殖優(yōu)勢，這是腫瘤形成的重要機制之一。2.細胞凋亡與艾滋病 HIV感染導致CD4+淋巴細胞減少的原因是細胞凋亡異常。,第三節(jié) 壞死壞死（necrosis）：是指活體內局部組織、細

26、胞的意外死亡一、壞死的形態(tài)特征和類型（一）壞死的形態(tài)學特征1.細胞核變化：是細胞死亡的主要標志1〕核固縮（pyknosis〕2〕核碎裂（karyorrhexis〕3〕核溶解（karyolysis〕,,2.細胞質和細胞膜變化 細胞質因RNA丟失及蛋白變性酸性減弱，與酸性染料伊紅的親合力增強，致嗜酸性增強。當細胞器被酶消化時可變?yōu)橄x蝕狀或空泡樣。3.間質變化 間質對損傷的耐受性大于實質細胞。,（二

27、）壞死的類型1. 凝固性壞死（coagulative necosis〕 蛋白質變性凝固且溶酶體酶作用較弱時，壞死區(qū)呈灰黃、干燥、質實狀態(tài)，凝固狀。 發(fā)生部位：常發(fā)生心、肝、腎、脾 病因：缺血、缺氧、細菌毒素、化學腐蝕劑 病變特點：壞死與健康組織間境界較明顯；鏡下壞死區(qū)細胞結構消失，而組織輪廓仍保存 干酪樣壞死：病灶中含脂質較多，壞死區(qū)呈黃色，狀似干酪；鏡下壞

28、死區(qū)無結構紅染物，為徹底的凝固性壞死,心肌細胞,干酪樣壞死,肺結核，干酪樣壞死,2. 液化性壞死（liquefactive necrosis〕 由于壞死組織中可凝固的蛋白質少，壞死后很快因酶性分解而變成液態(tài)。 常發(fā)生腦（含脂質多〕和胰腺（含蛋白質多〕組織3.特殊類型死亡 包括干酪樣壞死、壞疽、脂肪壞死和纖維素樣壞死,（三）壞死的結局1.溶解吸收2.分離排出3.機會4.包裹、鈣化,二、

29、壞死的生物機制和病理學意義（一）生物機制 細胞是機體的基本功能單位，細胞死亡是生命的基本過程，對多細胞生物的發(fā)育和自穩(wěn)平衡極為重要。多數(shù)細胞凋亡由基因調控，是主動的、有序性的細胞死亡，即程序 性細胞死亡。壞死則是一種由化學、物理或生物等因素傷害引起的細胞死亡現(xiàn)象。 壞死并非是一個無序過程，也具有一定的規(guī)律性，有程序性壞死這一名稱。,程序性壞死細胞有以下特點：1. 有壞死細胞的形態(tài)學改變，早期可觀察

30、到細胞膜破裂；2. 線粒體膜電勢缺失；3. 壞死過程中細胞可有自噬現(xiàn)象；4. 可伴有活性氧類（ROS）增加；5. 該過程不受凋亡抑制劑影響，但能被一種小分子物質Nec-1 （necrostatin-1）特異性抑制。,（二）生理和病理學意義壞死與胚胎發(fā)育凋亡在胚胎發(fā)育組織重塑過程中發(fā)揮作用。2. 壞死與缺血性損傷缺血是引起心、腦、肢體等器官損傷的重要原因。壞死性細胞凋亡是心肌細胞缺血性損傷的重要機制之一。心肌缺血損傷中

31、細胞死亡華為細胞凋亡并存。,3. 壞死與興奮性中毒和神經退行性疾病 神經發(fā)育過程中，生長因子缺失可造成神經營養(yǎng)因子信號通路傳導障礙，誘導神經細胞凋亡，從而清除過剩的神經元。4. 壞死與感染性疾病感染所致炎癥反應是病原體與宿主免疫應答相互作用的結果。炎癥反應可以由壞死細胞引起，也可以是細胞死亡的原因。5. 壞死與腫瘤治療壞死可能加速腫瘤細胞死亡或增強腫瘤細胞對抗癌藥物的敏感性。,結束語通過本章節(jié)的學習在科學研