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Cellular adaptations,Cell injury & death (subcellular response 次細胞性反應…
Cellular adaptations,Cell injury & death
細胞生長和化生的適應(adaptation)
hyperplasia
細胞增生
:star:細胞「數量」增加
常一起發生
生理
荷爾蒙
懷孕期間乳腺增生
代償(compensatory)
肝部分切除後再生
病理
荷爾蒙/生長因子分泌過多
疤
病毒感染⇒皮膚疣
hypertrophy
細胞肥大
:star:細胞「體積」變大
(結構蛋白、細胞核DNA、胞器增加→提高功能)
主要發生在無法細胞分裂的器官
心肌
骨骼肌
中樞神經
生理
健身使骨骼肌增大
病理
高血壓使心肌肥大
原因
功能需求增加
荷爾蒙刺激
atrophy
萎縮
:star:細胞體積縮小
(蛋白質合成↓、代謝速度↑)
原因
細胞功能減少
喪失神經支配
ex:中風病人肌肉萎縮
血液、營養供應不足
內分泌刺激減少
老化
壓力
器官萎縮的2種方式
細胞萎縮
細胞活
變小，數目不變
apoptosis
細胞凋亡
細胞死
數目↓，大小不變
型態變化
autoghagic vacuoles ↑
自噬型囊泡
residual bodies ↑
胞器分解後的殘餘體 :checkered_flag:
lipofusin
brown atrophy
metaplasia
化生
:star:成熟細胞被另一成熟細胞替代(可逆)
squamous metaplasia
呼吸道上皮
原因
抽菸或維他命A缺乏
型態變化
柱狀→扁平
幹細胞 genetic reprogramming
gastric metaplasia
食道末段上皮
型態變化
多層扁平→單層柱狀
原因
慢性胃食道逆流
(chronic gastric reflux)
造成
Barrett's esophagus
z line 上移
mesenchymal metaplasia
間葉組織受傷後修補
型態變化
fibroblast → osteoblast or chondroblast
纖維母細胞 → 造骨細胞 or 軟骨細胞
造成
myositis ossificans
骨化肌炎
細胞損傷與死亡
刺激
reversible cell injury
可逆的細胞損傷
cell膜損傷
irreversible
不可逆
necrosis
細胞壞死
原因
細胞的酵素分解
autolysis：本身的水解酵素分解
heterolysis：被吞噬細胞分解
蛋白質變性
定義
活組織中細胞的型態變化遵照細胞死亡的步驟
型態
cytoplasmic eosinophilia
細胞質嗜酸性增加
cell質染色後一團一團紅紅的
glassy homogenous cytoplasm
玻璃狀均勻細胞質
細胞核變化
karyolysis
核溶解
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pyknosis
核濃縮
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karyorrhexis
核破裂
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特殊壞死型態
coagulative necrosis
凝固性壞死
較常見
原因
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過程
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特徵
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liquefactive necrosis
液化性壞死
特徵
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原因
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過程
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caseous necrosis
乾酪性壞死
特徵
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原因
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fat necrosis
脂肪性壞死
較少見，專指脂肪細胞壞死
特徵
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原因
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凝固性壞死+鈣化現象
gangrenous necrosis
壞疽性壞死
凝固性壞死+細菌感染→壞疽
fribrinoid necrosis
類纖維蛋白性壞死
特殊
常見於侵犯血管的免疫反應
apoptosis
細胞凋亡
特徵
單一或局部的小片細胞
※不同於壞死是一整片
:star:沒有發炎反應
時間短(5-30min)，不易觀察
與 necrosis比較 :pencil2:
機轉(4 stages)
signaling pathway
訊息傳遞
control & integration stage
控制與整合階段
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內生性路徑
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外生性路徑
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定義
有計畫的細胞死亡(programmed cell death)
原因
大多數為生理正常反應，少部分為病理性病毒感染所致
失調
抑制
cancer
autoimmune disease
過度活化
神經退化性疾病 e.g 阿茲海默症
缺血性損傷
virus-induced lymphocyte depletion (AIDs)
cellular swelling/
hydropic change/
vacuolar degeneration
細胞腫脹
顏色白、重量增加
胞內有液泡
最早期的變化
ultrastructural changes
細胞膜起泡(blebbing)
微絨毛變形
粒線體腫脹
核糖體脫離ER、聚核糖體解離
細胞核內的顆粒與纖維分離
oxygen deprivation 氧氣不足
(hypoxia 缺氧or ischemia 缺血)
ischemic injury
缺血性損傷
reversible
可逆
粒腺體氧化磷酸化↓ ⇒ ATP↓
:red_flag:一般生化機制
持續累積
irreversible
不可逆
cell 膜損傷
溶體酵素(lysosomal enzyme)釋出
coagulative necrosis
ischemic-reperfusion
缺血-再灌流
恢復血流後，血中氧進入細胞，產生更多自由基
物理性：燒傷、中暑、游離輻射
化學物質、藥物
chemical injury
機制
直接與細胞結合
舉例
氰化物(cyanide)--粒線體 細胞色素氧化酶(cytochrome oxidase)
汞--細胞膜上sulfhydryl group
轉變為有毒代謝物
in liver
P-450執行
產生自由基
舉例
CCL4→→CCL3(自由基)
傳染性物質：細菌、病毒、寄生蟲
免疫反應：過敏、自體免疫
基因重組：唐氏症、鐮刀型貧血
營養失衡
細微的變化長期累積才能用肉眼看出(晚期) :!!:
一般生化機制
ATP depletion
耗盡
Na+ pump ↓
Na+、Ca2+、H2O流入細胞
cellular swelling
ER swelling
無氧糖解作用↑
pH ↓
細胞核染色質聚集成團塊(clumping)
細胞內的溶體酵素(lysosomal enzyme)被釋放活化
basophilla↓ (RNP↓)
細胞核改變
蛋白質消化
乳酸(latic acid)、磷酸根離子(inorganic phosphate)堆積
肝醣(glycogen)耗盡
ribosome 脫離ER
蛋白質合成↓
脂質堆積
phospholipid合成量↓
mitochondria permeability
transition(MPT)
粒線體膜通透性轉變
粒線體損傷
(膜上形成小孔)
cytocrome C 流出
誘發caspase 活性
apoptosis
更多Ca2+流出
細胞質內Ca2+濃度↑
活化許多酵素
ATPase
ATP ↓
phospholipase
phospholipid分解
分解的產物對膜有detergent effect
protease
細胞骨架受損
microvilli消失
endonuclease
細胞核染色質受損
oxygen-derived free radicals
含氧自由基累積
膜脂質過氧化(peroxidation)
各種膜被破壞
酵素外流e.g CK,LDH
含氧自由基：O2-、H2O2、OH-
促進蛋白質產生cross-link→活性消失
分解多肽→蛋白質碎裂
DNA破裂
subcellular response
次細胞性反應
lysosomal catabolism
溶酶體代謝
autophagy
過程
:checkered_flag:老化胞器融合primary lysosome
→autophagic vacuole
→residual body
顯著於細胞萎縮
細胞質與胞器被RER封存
residual body
殘餘體
lipid peroxidation
未能代謝的產物脂褐質(lipofusin)，棕色
heterophagy
過程
:checkered_flag:胞噬或胞飲外來物質
→融合primary lysosome
→形成phagolysosome(secondary lysosome)
→residual body
常見於噬中性白血球、巨噬細胞
疾病
lysosomal storage disease
缺乏酵素，導致物質堆積無法代謝
肝、腦病變
遺傳疾病，多兒童
細胞損傷不嚴重，產生"適應"，
對胞器造成些微改變而不會死亡
mitochondria alternation
粒線體改變
數量增加
發生於細胞肥大
∵細胞功能需求↑
在電顯下無法觀察
數量減少
發生於細胞萎縮
∵自體吞噬
巨粒線體(mega-mitochondria)
疾病
酒精性肝病
噬酸性細胞瘤(oncocytoma)
benign
smooth ER induction
誘導平滑內質網肥大
∵長期服用某些藥物→SER hypotrophy 使P-450增多
→藥物代謝速度↑ →tolerance↑ (此為適應過程)
SER負責肝內解毒，P-450酵素系統代謝外來毒素或藥物
cytoskeletal abnormalities
細胞骨架異常
微管缺陷
疾病
Kartanger's syndrome
精子纖毛不活動→不孕
呼吸道上皮纖毛運作缺陷
無法清除吸入細菌→呼吸道感染
中間絲堆積
疾病
酒精性肝炎
細胞內有紅紅的mallory body
受損的神經微管與蛋白質&神經微絲相連
疾病
Alzheimer's disease
神經元纖維纏結
(neurofibrillary tangles)