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发布时间:2020-08-09 08:52:03

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作者:王建枝,吴立玲,陈琪

出版社:人民卫生出版社

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疾病机制

疾病机制试读:

版权页

图书在版编目(CIP)数据

疾病机制/王建枝,吴立玲,陈琪主编.—北京:人民卫生出版社,2018

ISBN 978-7-117-27283-4

Ⅰ.①疾… Ⅱ.①王…②吴…③陈… Ⅲ.①疾病-诊疗 Ⅳ.①R4

中国版本图书馆CIP数据核字(2018)第191454号人卫智网 www.ipmph.com 医学教育、学术、考试、健康,购书智慧智能综合服务平台人卫官网 www.pmph.com 人卫官方资讯发布平台

版权所有,侵权必究!疾病机制

主  编:王建枝 吴立玲 陈 琪

出版发行:人民卫生出版社有限公司       人民卫生电子音像出版社有限公司

地  址:北京市朝阳区潘家园南里19号

邮  编:100021

E - mail:ipmph@pmph.com

制作单位:人民卫生电子音像出版社有限公司

排  版:人民卫生电子音像出版社有限公司

制作时间:2019年4月

版 本 号:V1.0

格  式:mobi

标准书号:ISBN 978-7-117-27283-4

策划编辑:鲁志强

责任编辑:陈小蕾打击盗版举报电话:010-59787491 E-mail:WQ @ pmph.com注:本电子书不包含增值服务内容,如需阅览,可购买正版纸质图书。

编者(按编写章节排序)

王建枝 华中科技大学同济医学院

汪香婷 中国科学技术大学

杨吉春 北京大学医学部

姜长涛 北京大学医学部

孔 炜 北京大学医学部

谢 兰 清华大学医学院

卢 建 第二军医大学

路承彪 新乡医学院

郑 铭 北京大学医学部

刘恭平 华中科技大学同济医学院

田 青 华中科技大学同济医学院

周新文 华中科技大学同济医学院

张幼怡 北京大学第三医院

杨惠玲 中山大学中山医学院

周 菁 北京大学医学部

王 伟 华中科技大学同济医学院附属同济医院

汪思应 安徽医科大学

吴立玲 北京大学医学部

杨黄恬 中国科学院上海生命科学研究院

王华东 暨南大学医学部

邓秀玲 西安交通大学

张伟华 哈尔滨医科大学

殷莲华 复旦大学上海医学院

高钰琪 第三军医大学

肖献忠 中南大学湘雅医学院

陆大祥 暨南大学医学部

钱睿哲 复旦大学上海医学院

李跃华 南京医科大学

姜 勇 南方医科大学

黄巧冰 南方医科大学

邵吉民 浙江大学医学院

孙连坤 吉林大学医学院

何小华 武汉大学医学部

陈 琪 南京医科大学

陈思锋 复旦大学上海医学院

陈正跃 新乡医学院

白 融 首都医科大学附属北京安贞医院

李 丽 北京大学医学部

朱莉萍 华中科技大学同济医学院

胡清华 华中科技大学同济医学院

李志超 第四军医大学

叶 红 华中科技大学同济医学院

马万里 华中科技大学同济医学院附属协和医院

李文斌 河北医科大学

黄庆愿 第三军医大学

王志荣 同济大学医学院

贾玉杰 大连医科大学

李永渝 同济大学医学院

谭红梅 中山大学中山医学院

王蔚东 中山大学中山医学院

陈国强 上海交通大学

刘俊岭 上海交通大学

孙鲁宁 中国医科大学

李树清 昆明医科大学

王小川 华中科技大学同济医学院

张红星 新乡医学院

高维娟 河北中医学院

万 有 北京大学医学部

顾 问 王迪浔 金惠铭

秘 书 柯 丹

主编简介

王建枝,华中科技大学同济医学院病理生理学系教授。教育部长江学者特聘教授、国家杰出青年基金获得者。入选国家万人计划领军人才,获国家教学名师、全国师德标兵称号。兼任华中科技大学神经系统重大疾病教育部重点实验室主任、教育部神经变性病创新团队和“985”神经疾病创新平台负责人、华中科技大学学术委员会副主任委员。主要从事脑老化和阿尔茨海默病的发病机制、早期诊断和保护策略研究,发表相关 SCI论文 200余篇,其中包括多篇Nat Med、Neuron、PNAS、J Neurosci等国际高影响力杂志。发表论文被SCI杂志引用6000余次,2014—2017年连续4次被列入中国“高被引学者”。科研成果曾获国家自然科学奖二等奖1项、教育部自然科学奖一等奖2项、湖北省自然科学奖一等奖、中华医学科技奖一等奖。主持国家自然科学基金(NSFC)重大研究计划重点和集成项目、重大国际合作项目,科技部重点研发项目首席科学家,承担美国国立卫生研究院(NIH)国际合作、国际老年痴呆协会重点项目。现任国际病理生理学会副理事长。担任人民卫生出版社《病理生理学》全国规划教材第6、7、8、9版共同主编;主编长学制《病理生理学》教材第3版以及《病理生理学》英文版和双语版教材。兼任J Alzheimer Dis、Neurosci Bull和J Neurochem等国际杂志副主编或handling editor。

吴立玲,1977年毕业于南京铁道医学院医学系,1981年毕业于北京医学院病理生理学专业,获硕士学位。现任北京大学基础医学院生理学与病生理学系副主任,教授,博士生导师;兼任《中国病理生理杂志》副主编、《生理学报》和《中国动脉硬化杂志》编委等。

从事病理生理学教学工作30余年,先后主编《心血管病理生理学》和《病理生理学》等教材和教学参考书10余本,其中6本教材分别被列入普通高等教育“十五”“十一五”和“十二五”国家级规划教材,4本教材分获北京市高等教育精品教材奖。主持的“病理生理学”课程被评为国家级和北京市精品课程、国家精品资源共享课。2011年获北京市高等学校教学名师奖。

主要从事心血管病理生理学和颌下腺分泌调控的研究,作为课题负责人先后主持了多项国家自然科学基金面上项目、教育部博士点基金和北京市自然科学基金的研究工作。在Cardiovasc Res和ATVB等国内外杂志发表论文130余篇。曾5次获省部级科技进步奖。

陈琪,教授,博士生导师,入选国家“百千万人才工程”,享受国务院政府特殊津贴。曾先后担任南京医科大学校长、党委书记,国际动脉粥样硬化学会中国分会副主任委员、中国病理生理学会副理事长兼江苏省病理生理学会理事长。

从事病理生理学教学工作三十载,主要研究方向为心血管病理生理学,着重探讨巨噬细胞及A类清道夫受体介导的炎症反应在重大疾病如肿瘤、糖尿病、心肌缺血、高血压、脑卒中和动脉粥样硬化等心脑血管疾病发生发展中的作用及其机制,为相关疾病临床诊疗提供新靶点、新药物。主编《中华医学百科全书:基础医学 病理生理学》,参编专著4本,发表SCI论文百余篇,获省部级以上各种奖励8次,获国家发明专利2项。

副主编简介

陈国强,博士,病理生理学教授,中国科学院院士。现任上海交通大学医学院院长,上海交通大学副校长,细胞分化与凋亡教育部重点实验室学术委员会主任和课题组组长。

1997年获得国家杰出青年科学基金后,独立开展科研工作,先后两次作为首席科学家承担“973计划”项目,并作为负责人承担多项国家自然科学基金重点、重大项目,致力于肿瘤尤其是白血病的病理生理学基础研究,获得系列创新性成果,在国际重要学术刊物如Cancer Cell、Nature Chemical Biology、Nature Cell Biology、JNCI、Blood、Leukemia等期刊上发表SCI论文170余篇,先后多次获得国家自然科学奖二等奖、中华医学科技奖一等奖、上海市自然科学奖一等奖、上海市科技进步奖一等奖等,并获何梁何利基金科学和技术进步奖、卫生部有突出贡献中青年专家、全国优秀博士学位论文指导教师、全国先进工作者、教育部“长江学者”特聘教授、上海市劳动模范、上海十大杰出青年等荣誉称号。

高钰琪,陆军军医大学教授、博士生导师,专业技术少将。现为陆军军医大学高原军事医学系高原特需药品与器材研究室主任、全军高原生理与高原病重点实验室主任。现任中国病理生理学会常务理事、全军高原与寒区医学专业委员会主任委员、中华医学会高原医学分会前任主任委员。从事病理生理学教学与科学研究30余年,主持完成国家科技支撑计划、国家科技部“973计划”项目课题、军队重大专项等课题20余项。获军队教学成果一等奖 1项、国家科技进步奖一等奖1项、二等奖1项。发表学术论文400余篇,其中SCI收录论文70余篇,获国家发明专利授权21项,主编专著、教材12部,制定国家标准1部、国家军用标准2部。为新世纪国家“百千万人才工程”国家级人选、军队科技领军人才,被评为全国抗震救灾优秀共产党员、全国优秀科技工作者、军队院校育才奖金奖,荣立一等功。

陆大祥,安徽人。医学病理生理学教授、博士生导师、享受国务院政府特殊津贴专家、广东省政协常委。

1978年毕业于安徽省皖南医学院;1985年1月暨南大学医学院研究生毕业,获硕士学位;1986—1987年在香港大学学习;2005年 5—6月在法国和德国学习;1998—2009年先后在国家教育行政学院、中央社会主义学院、中央党校短期学习或培训。历任暨南大学医学院病理生理学教研室副主任、主任、医学院教务处主任、第一副院长(主持全面工作)、暨南大学副校长兼医学部主任、脑科学研究所所长。学术兼职:世界中医药学会联合会自然疗法研究会副会长,中国病理生理学会第七届、第八届、第十届副理事长,中国病理生理学会炎症发热感染低温专业委员会主任委员,《中国病理生理杂志》主编;广东省病理生理学会理事长、广东省知识分子联谊会副会长、中国大学生体育协会羽毛球分会副主席、中国大学生体育协会田径分会副主席、中国大学生体育协会民族传统体育分会副主席、广东省大学生体育协会副主席等。

主要研究方向:脑功能与疾病、中西医结合防治危重病。已主持国家自然科学基金、“973计划”项目分课题、省部级科学基金等科研项目19项,发表学术论文 150余篇、主编(合编)专著5部、参编专著 12部,申请专利6项。获国务院侨办优秀教师等荣誉称号5项,并先后获教育部、原卫生部等科技进步奖10余项。

陈思锋,教授、博士生导师。现任复旦大学基础医学院生理与病理生理学系主任、复旦大学肾脏与高血压研究中心主任。

1988年起从事病理生理学教学。主要从事心血管和代谢性疾病的发生机制和实验性治疗研究,特别是干细胞的转化医学研究。近5年主持国家重点研发计划重点专项(牵头)、国家自然科学基金重点项目、重大国际合作、重大研究计划项目和面上项目以及“973计划”项目和上海市项目。担任中国生理学会、中国病理生理学会和中国微循环学会常务理事并在4个相关领域专业委员会担任副主任委员(副理事长)。曾获德国洪堡奖学金、国际癌症联盟技术转移奖各1项,省部级科技进步二、三等奖7项,1项成果作为第一完成人进入国家科技进步奖终审答辩。在美国作为 PI和Co-PI承担美国 NIH项目4项。在Cir Res、PNAS、JASN、AJT、JEM等 SCI杂志发表论文 60余篇。序

疾病是指在致病因素(包括物理、化学、生物和精神因素等)作用下,机体内稳态(hemostasis)失衡而发生的异常生命活动。在疾病发生发展过程中,致病因素与机体抗病机制相互作用,二者较量的结果决定疾病是否发生及其严重程度。在临床上,医生可以根据患者的症状、体征和一些辅助检查结果,借助经验诊断疾病并确定治疗方案。然而,医生更需要从深层次分析隐藏在这些表象后面的本质改变,这一过程依赖对疾病发病机制研究的成果。发病机制是发病学的研究范畴,主要包括在致病-抗病过程中机体发生的功能、代谢和结构改变及其调节机制,了解疾病的发病机制可达到透过现象看本质,实现从职业型医师(professional doctors)向学术型医师(academic doctors)的转变,认识疾病的本质、提高疾病的诊治水平和推动医学科学不断进步。

随着生物学技术的快速发展,以生物学为带头学科的生物-心理-社会医学模式逐渐在医学中占据统治地位,对发病机制的研究成果提高了对疾病的诊治水平。目前在国内外的医学基础和临床教学实践中,尚缺乏一本系统、深入阐述疾病发病机制的参考书。虽然“病理生理学”课程重点讲述疾病的基本病理过程和发病机制,但受到课时数的限制,有关发病机制的内容并不充分,加上医务工作者对疾病机制的了解远远不能满足临床需求,因此,我们组织编写了《疾病机制》一书。

本书是在王迪浔和金惠铭教授主编的《人体病理生理学》(第3版,2008年出版)基础上改编而成,在很多章节中引用了《人体病理生理学》的相关内容和图表。在改编过程中,注重以疾病的发病机制为主线,从分子、亚细胞、细胞、器官、系统和整体水平,系统阐述疾病发生发展过程中机体的代谢和功能改变规律及特征,增加了近年来在疾病机制研究领域的最新进展,并在多个章节介绍了用于疾病机制研究的基本思维方法和最新研究技术。全书由五十七章组成,在简要介绍疾病的基本概念、病因学、发病学、转归及其发展趋势后,第一章至第十九章从分子(基因、蛋白质、糖、脂)、细胞(细胞外基质、细胞膜受体和离子通道、细胞内信号转导等)、亚细胞(线粒体、溶酶体、内质网、高尔基等)层次,介绍疾病的分子和细胞调节机制。第二十章至第三十章从系统和整体角度,介绍疾病发生发展过程中共存的、成套的病理生理改变,解析疾病发生发展的基本机制和规律。第三十一章至第五十七章以心、肺、肝、肾、脑等器官为例,介绍特定器官和系统疾病的发生机制。

本书编者由来自全国30所大学、医院和科研院所的58位教授组成,大部分编委为活跃在病理生理学教学和科研一线的中青年骨干,部分编委是有丰富教学和临床经验的内科、神经科和精神科医生。

了解发病机制对疾病的诊断、治疗和护理均至关重要。因此,本书适合于从事医学教学和科研的教师、临床各科室医师和护理师、医学和生物学专业的研究生、临床医学规培生、学有余力的在读医学本科生以及其他有兴趣的读者。

在本书付梓之际,衷心感谢王迪浔教授和金惠铭教授对本书编写方案的指导,感谢各版《人体病理生理学》编者的大力支持,感谢本书全体编委和作者、人民卫生出版社编辑、秘书柯丹老师的辛勤劳动。

由于主编水平有限,对于书中的错误和不足之处,希望读者批评指正。王建枝 吴立玲 陈 琪2018年5月绪论 疾病总论

疾病(disease)是对应于健康的一种异常生命状态,在疾病与健康之间还存在一种亚健康状态。本篇将围绕疾病的相关概念、发生发展的原因、基本机制和转归等问题,阐述疾病发生发展的一些基本规律、相关研究方法和发展趋势。第一节 疾病的相关概念一、疾病

人类对疾病的认识经历了从愚昧到科学的漫长过程。在生产力和科技水平低下的原始社会,人们认为疾病是鬼神作怪的结果。古印度医学(公元前2000—1000年)认为疾病是气、胆、痰三种“体液”的失衡。中国古代医学(公元前770—公元265年)认为疾病是阴阳五行的失调。古希腊医学家希波克拉底(Hippocrates,公元前 460—370年或公元前 377年)则认为,疾病是由于来自心脏的血液、肝脏的黄胆汁、脾脏的黑胆汁和脑中的黏液四种元素的失衡所引起。

在科学技术高度发达的今天,通过大量的动物实验和人体观察及验证,人们对疾病有了更深入的了解和更科学的认识。认为疾病是在一定病因作用下,机体内稳态(homeostasis)调节紊乱而导致的生命活动障碍。在疾病过程中,躯体、精神及社会适应上的完好状态被破坏,机体进入内环境稳态失衡、与环境或社会不相适应的状态。

值得注意的是,许多情况下患者可能有明显不舒服的感觉,但临床检查却不能发现相关异常改变,这种情况被称为医学上无法解释的躯体症状(medically unexplained physical symptoms,MUPS)。英国一项调查结果显示,到普通诊所就医者 50%为MUPS,而去医院就诊者1/3为MUPS;北美的一项调查结果也显示,因感觉胸痛、呼吸困难、眩晕、头痛等症状的初次就医者中,只有 16%能查出器官病变。面对MUPS患者,医生的沟通技巧显得尤为重要。二、健康

传统观念认为不生病便是健康。1946年,世界卫生组织宪章的前言(the Preamble to the Constitution of the World Health Organization)中对健康提出的定义是:健康不仅是没有疾病或衰弱现象(infirmity),而是躯体上、精神上和社会适应上的一种完好状态(state of complete well-being)。可见,健康至少包含健壮的体魄和健全的心理精神状态。

躯体上的完好状态指躯体结构、功能和代谢的正常,采用当今的科技手段未发现任何异常现象。精神上的完好状态指人的情绪、心理、学习、记忆及思维等处于正常状态,表现为精神饱满、乐观向上、愉快地从事工作和学习,能应对紧急的事件,处理复杂的问题。社会适应上的完好状态指人的行为与社会道德规范相吻合,能保持良好的人际关系,能在社会中承担合适的角色。

值得一提的是,心理健康与身体健康可相互影响,心理的不健康可伤害身体,甚至引起躯体疾病;反之,长期躯体疾病的折磨也可引发精神和心理上的障碍。此外,健康的标准随经济发展、社会进步而变化。在不同地区,不同年龄的人群中健康的标准也会略有不同。增强健康意识,保障个人和大众的健康是每个人和医务工作者义不容辞的责任。三、亚健康

介于健康与疾病之间的一种生理功能低下状态被称为亚健康(sub-health)。世界卫生组织的一项调查表明,人群中真正健康者约占5%,患疾病者约占20%,而处于亚健康状态者约占75%。中年人是亚健康的高发人群。

亚健康的主要表现形式为:①躯体性亚健康状态:主要表现为疲乏无力、精神不振、适应能力和工作效率降低、免疫力差等。②心理性亚健康状态:主要表现为焦虑、烦躁、易怒、注意力不集中、失眠多梦等,严重时可伴有胃痛、心悸等表现。这些问题的持续存在可诱发心血管疾病及肿瘤等的发生。③人际交往性亚健康状态:主要表现为与社会成员的关系不稳定,心理距离变大,产生被社会抛弃和遗忘的孤独感。若上述表现持续 1个月以上,经医院检查排除疾病后可诊断为亚健康。

引起亚健康的原因复杂,如学习、工作负荷过重使人身心疲惫,导致神经、内分泌功能失调是亚健康的最常见原因,由此引起的亚健康被称为慢性疲劳综合征(chronic fatigue syndrome)。环境、食物和噪声污染均可导致人体抵抗力下降,个人生活及工作方式不科学(如吸烟、酗酒、缺乏体力活动、作息时间不规律等)破坏人体正常的平衡,家庭、社会及个人的不顺心事过多致人焦虑或恐惧也可导致亚健康。此外,自然老化以及某些遗传因素也可能在亚健康的发生发展中发挥作用。

亚健康状态处于动态变化之中,若适时采取积极、健康的生活、工作和思维方式,亚健康状态可向健康转化;若长期忽视亚健康状态,不予积极应对,则亚健康状态可向疾病转化。医务工作者应充分认识亚健康的危害性,重视疾病预防,促使亚健康向健康转化。四、不同医学模式对疾病与健康的认识

19世纪以来盛行的生物医学模式(biomedical model)以经典西方医学为理论基础,强调从生物属性认识疾病的发生发展,注重自然环境对人体的影响、生物病原体的致病作用以及疾病中躯体生物学的异常变化。

然而,由于人的社会属性,社会和心理因素在人类疾病发生发展中的作用不可忽视。据此,恩格尔(G.L.Engel)于 1977年在《科学》杂志发表论文,提出了生物-心理-社会医学模式(bio-psycho-social medical model)。该医学模式的特点是:①强调心理、社会因素在区分健康与疾病中的作用。例如,肥胖在欧美国家被视为肥胖病,而在非洲某些国家肥胖不但不是病,反而是美的标志。②强调心理、社会因素在疾病发病和防治中的作用。例如,长期负性情绪、不良生活方式(如吸烟、酗酒、营养过度等)、社会关系紧张、环境污染、噪声、拥挤等心理、社会因素均可成为疾病的原因;营养缺乏病和传染病的流行与社会制度、国民经济、卫生条件等社会因素密切相关。

随着工业化进程的加快,环境污染(包括水、大气、农药、化学品和核污染等)问题日趋严重,环境污染对人类健康的影响引起关注。由此,最近有人提出生物-心理-社会-环境医学模式(bio-psycho-social-environ medical model),强调自然环境的改变或污染在疾病发生发展中的作用。

从生物-心理-社会医学模式或生物-心理-社会-环境医学模式角度,健康与疾病不仅是生物现象,也是社会现象;医学不是单纯的自然科学,而是一门涉及社会学、心理学、哲学、人类学、法学、生态学等的综合学科;对疾病的防治不能仅仅局限于预防接种、用药、手术等生物学方法,必须扩大到心理、社会和环境层面。疾病防治不仅是医学界的问题,也是整个社会的问题。为此,对医务工作者的知识、能力和素质方面有更高的要求,医者更需注重心理、社会、环境等因素在疾病发生、发展、转归及防治中的作用。五、疾病谱

疾病谱(spectrum of disease)是指根据特定地区特定疾病的发病率或死亡率或危害程度对疾病进行的排序。随着社会制度、经济状况、医疗卫生条件、生活习惯、生产方式和环境污染等的变化,疾病谱亦会发生明显改变。美国疾病控制与预防中心统计数据显示(http://web.health.gov/healthypeople),1900 年导致美国人死亡的前五位疾病排序是肺炎(pneumonia)、结 核 (tuberculosis)、腹 泻 (diarrhea)、肠 炎(enteritis)和心脏病(heart disease)。然而,随着美国社会的高度工业化,交通拥堵、环境污染、社会竞争日趋激烈,恶性肿瘤、心脑血管病等慢性非传染性疾病的发病率及死亡率逐渐上升。至1997年,导致美国人死亡的前五位疾病的排序则是心脏病(heart disease)、恶性肿瘤(cancer)、脑卒中(stroke)、慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)和非故意伤害(unintentional injuries)。

在我国,1949年前由于卫生条件差,传染病引起的死亡率占总死亡率的50%以上。1949年后,随着人民生活水平的提高及医疗卫生条件的不断改善,传染病的发病率及死亡率大大降低,取而代之的是一些慢性非传染性疾病。到 20世纪 90年代,占我国人口死因前四位的疾病为心脑血管疾病、恶性肿瘤、呼吸系统疾病和意外伤害。可见,即使在丰衣足食和良好的医疗卫生条件下,仍需密切关注疾病谱的改变,保持健康的饮食和生活方式,谨防糖尿病、冠心病、脑卒中等“富贵病”的发生发展。

还值得注意的是,由于人均寿命的显著延长,全球人口老龄化问题日趋严重,一些与老龄相关的疾病(如阿尔茨海默病、骨质疏松等)的患病率急剧上升。疾病谱的变化挑战未来中国的医疗决策。因此,必须重视和追踪疾病谱改变的问题。

总之,我国健康领域近年来取得显著成就,医疗卫生服务体系日益健全,人民健康水平和身体素质持续提高。2015年我国人均预期寿命已达 76.34岁,婴儿死亡率、5岁以下儿童死亡率、孕产妇死亡率分别下降到 8.1/10万、10.7/10万和 20.1/10万,总体上优于中高收入国家平均水平。然而,工业化、城镇化、人口老龄化、疾病谱变化、生态环境及生活方式变化,也给维护和促进健康带来新的挑战,亟需从国家战略层面解决关系健康的重大和长远问题。最近,“健康中国”被确立为中国优先发展的国策,2016年 10月,国务院颁布了《“健康中国 2030”规划纲要》,目标是力争到2030年人人享有全方位、全生命周期的健康服务,人均预期寿命达到79岁,主要健康指标进入高收入国家行列(绪表1)。作为医务工作者,为实现“健康中国”目标贡献力量,义不容辞。绪表1 健康中国建设主要指标第二节 病因学一、疾病的常见病因

病因是指引起疾病必不可少的、赋予疾病特征或决定疾病特异性的致病因素。病因种类繁多,目前对很多疾病(尤其是一些慢性疾病)的病因尚不十分明确。根据来源,可将病因分为外源性和内源性两大类。(一)外源性致病因素

1.生物因素(biological factors)

主要包括病原微生物和寄生虫。这类病因引起感染性疾病,其致病性取决于病原体侵入的数量、毒性及侵袭力,亦与机体本身的防御及抵抗力有关。生物致病因素的作用特点是:①病原体有特定的入侵门户和定位,例如甲型肝炎病毒可从消化道入血,经门静脉到肝,在肝细胞内寄生和繁殖并致病。②病原体必须与机体相互作用才能引起疾病,例如,鸡瘟病毒对人一般无致病作用,因为人对鸡瘟病毒一般无感受性。③病原体作用于机体后,致病微生物常可引起机体的免疫反应;有些致病微生物自身也可发生变异,产生抗药性。

2.理化因素(physical and chemical factors)

主要包括高温(或寒冷)、高压(或突然减压)、电流、辐射、机械力、噪声、强酸、强碱及毒物等,其致病性主要取决于理化因素本身的作用强度、部位及持续时间。物理因素的致病特点:①大多数物理性致病因素只引发疾病但不影响疾病的发展。②除紫外线和电离辐射以外,一般潜伏期较短或无潜伏期。③对组织损伤无明显选择性。④致病作用与机体的反应性关系不大。化学因素的致病特点:①多数化学因素对组织、器官的损伤有一定选择性,如 CCl主要引起肝细4胞中毒、汞主要损伤肾脏等。②在疾病发生发展中都起作用,它可被体液稀释、中和或被机体解毒。③其致病作用除了与毒物本身的性质、剂量有关外,还与其作用部位和整体的功能状态有关。④除慢性中毒外,化学因素致病的潜伏期一般较短。

3.环境生态因素(environmental and ecological factors)

清洁的水源、洁净的空气、广袤的土地和茂密的森林是人类赖以生存的环境。自然资源的过度开发,“三废”(废水、废气、废渣)处理不善而造成的生态平衡破坏,大气、水和土壤的污染,已成为危害人类健康,导致疾病发生的重要因素。众所周知,空气污染引起呼吸系统疾病。最近来自美国、德国和英国的研究均显示,空气污染越重,发生冠心病、心肌梗死、高血压和卒中(中风)的风险越大,死亡率越高。原国家卫计委发布的《中国居民营养与慢性病报告(2015)》中指出,我国乳腺癌、肺癌、糖尿病和高血压的患病率与2002年比,呈上升趋势。世界银行和中国政府联合进行的一项研究结果也显示,中国每年与空气污染相关的呼吸道疾病的死亡总数为75万人,每年共有1.9亿人由于饮用水不清洁而患病。饮用亚硝酸化合物、三氯甲烷污染水可引起癌症,饮用重金属污染水可导致肝病、骨髓抑制等多种疾病。

4.营养因素(nutritional factors)

各种营养素(如糖、脂肪、蛋白质、维生素、无机盐等),某些微量元素(如氟、硒、锌、碘等)以及纤维素是维持生命活动必需的物质,摄入不足或过多时都可引起疾病。如脂肪、糖、蛋白质等摄入不足可致营养不良,而摄取过量又可导致肥胖或高脂血症等;维生素D缺乏可致佝偻病,而摄取过量又可导致中毒。原国家卫计委2015年一项调查显示,我国居民的总体营养状况是:营养不良问题尚未完全解决,而营养过剩(超重和肥胖)问题日趋严重,我国18岁以上人群超重率为30.1%,肥胖率为11.9%;而 6~17岁儿童青少年超重率和肥胖率分别为9.6%和6.4%。

5.社会-心理因素(socia-lpsychological factors)

随着生物医学模式向生物-心理-社会医学模式的转换,心理和社会因素在疾病发生发展中的作用日益受到重视。心理和社会因素,如长期的紧张工作、不良的人际关系,恐惧、焦虑、悲伤、愤怒等情绪反应,以及自然灾害、生活事件的突然打击等。这些因素不但可引起精神障碍性疾病,如抑郁等;还可通过精神、心理作用导致机体功能、代谢紊乱及形态结构变化,如高血压、冠心病、溃疡病等的发生发展都与精神心理因素密切相关。关于精神因素引起躯体疾病的分子机制,目前尚不清楚。(二)内源性致病因素

1.遗传因素(genetic factors)

遗传因素指染色体或基因等遗传物质畸变或变异引起的疾病。染色体畸变包括数目畸变和结构畸变两类,其中常染色体畸变通常可导致先天性智力低下,生长发育迟缓,伴五官、四肢、皮纹及内脏等多发畸形。性染色体畸变表现为性征发育不全,有时伴智力低下等。基因异常包括基因点突变、缺失、插入或倒位等突变类型。这些异常通过改变DNA碱基顺序或碱基类型,致使蛋白质结构、功能发生变化而致病。如甲型血友病是由于位于X染色体上的相关基因缺失或插入突变或点突变,导致凝血因子Ⅷ缺失、凝血障碍,出血倾向。该病一般男性发病,女性遗传。

遗传易感性(genetic susceptibility)指由遗传因素所决定的个体患病风险(即在相同环境下不同个体患病的风险)。例如,糖尿病肾病(diabetic nephropathy,DN)的发生发展与遗传易感性密切相关,有些糖尿病患者(20%~25%)无论血糖控制好坏,患病多年也不会发生糖尿病肾病。相反,有些糖尿病患者(~5%)即使血糖控制良好,在短期内便可出现严重的糖尿病并发症。这种现象与遗传易感性有关。

个体对疾病的易感性并不完全由基因型决定,环境致病因子导致的基因异常表达和修饰在疾病(特别是高血压、糖尿病等复杂疾病)的发生发展中起重要作用。可见,遗传易感性受环境因素影响,因此,近年来对表观遗传学(epigenetics)的研究受到关注。有些由表观遗传异常引起的疾病,如高糖高脂饮食加链尿佐菌素(streptozotocin)复制大鼠2型糖尿病模型可从亲代传至子代。可见,表观遗传学改变在疾病的发生、发展和遗传中均起重要作用。

2.先天因素(congenital factors)

先天因素指那些损害胎儿发育的因素,而由先天因素引起的疾病被称为先天性疾病。例如,先天性心脏病与妇女怀孕早期患风疹、荨麻疹或其他病毒感染性疾病有关,通常婴儿出生时就已患病。有的先天性疾病是可以遗传的,如多指(趾)、唇裂等;有的先天性疾病不遗传,如先天性心脏病等。

3.免疫因素(immunological factors)

免疫反应过强、免疫缺陷或自身免疫反应等免疫因素均可对机体造成影响。如机体对异种血清蛋白(破伤风抗毒素)、青霉素等过敏可导致过敏性休克;某些花粉或食物可引起支气管哮喘、荨麻疹等变态反应性疾病。人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus,HIV)感染可破坏T淋巴细胞,导致获得性免疫缺陷综合征(acquired immunodeficiency syndrome,AIDS)。当机体对自身抗原发生免疫反应时,可导致自身组织损伤或自身免疫性疾病(autoimmune disease),如系统性红斑狼疮、类风湿关节炎等。

总之,没有病因就不可能发生疾病。然而,目前对很多疾病的病因尚不明确,相信随着医学研究的不断进展,更多疾病的病因将会得到阐明。二、疾病发生的条件

疾病发生的条件(condition)是指能促进或减缓疾病发生的某种机体状态或自然环境或社会因素。

条件本身不引起疾病,但可影响病因对机体的作用。例如,结核杆菌是引起结核病的病因,但在生活条件和生活习惯良好、营养充足的人群,一定量的结核杆菌侵入可不引起结核病。然而,在营养不良、居住条件恶劣、过度疲劳等“条件”下,由于机体抵抗力减弱,即使少量结核杆菌进入机体便可引起结核病。再例如,夏季天气炎热有利于细菌传播,加上消化液分泌减少、生冷食物摄取过多,这些可促进致病菌在胃肠道的繁殖;因此,“炎热”作为条件可促进消化道传染病的发生。此外,年龄和性别也可作为某些疾病发病的条件。例如小儿易患呼吸道和消化道传染病,这可能与小儿呼吸道、消化道的解剖生理特点和防御功能不够完善有关。妇女易患胆石病、癔症以及甲状腺功能亢进(简称“甲亢”)等疾病,而男性则易患动脉粥样硬化、胃癌等疾病。

值得注意的是,原因或条件在不同疾病中可独立存在或互相转化。例如:①有一些疾病,只要有致病因素的作用便可发生,并不需要条件的存在,例如机械暴力、高温局部作用、大量剧毒化学物质作用于机体时,无须任何条件,即可分别引起创伤、烧伤和中毒。②同一因素对一种疾病来说是致病因素,而对另一种疾病则为条件,例如,营养缺乏是营养不良症的致病因素,而营养缺乏使机体抵抗力降低,却又是某些疾病(如结核病)发生的重要条件之一。③一种疾病所引起的机体的某些变化,可以成为另一疾病或另一些疾病发生的条件,例如,糖尿病引起的机体抵抗力降低可以成为感染性疾病如疖、痈、败血症、结核病、肾盂肾炎的发生条件。因此,重视对疾病病因和条件的研究,对疾病的预防有重要意义。三、疾病发生的诱因

有些疾病的发生有明显的诱因(precipitating factor),即能加强病因的作用而促进疾病发生发展的因素。如肝硬化患者因食管静脉曲张破裂而发生上消化道大出血时,可致血氨水平急剧增高而诱发肝性脑病;而暴饮暴食又常常是已经曲张的食管静脉破裂导致上消化道大出血的诱因。此外,肺部感染、妊娠、过度体力活动、过快过量输液、情绪激动等常常是心脏病患者发生心力衰竭的诱因。四、疾病发生的危险因素

危险因素(risk factor)指促进特定疾病发生发展的因素。危险因素可能是疾病的致病因素或条件,也可能是该疾病的一个环节。例如在分析动脉粥样硬化的病因时常将肥胖、吸烟,运动过少、应激、糖尿病、高血压等称为“危险因素”。从病因学的角度来看,危险因素不是一个很确切的概念,但它可以帮助我们从众多的内、外源性致病因素中,找出与疾病发生密切相关的因素。第三节 发病学

发病学(pathogenesis)主要研究疾病发生发展的规律和机制。不同疾病均有其特定的发生机制和发展规律,本节仅讨论疾病发生发展的一般规律及基本机制。一、疾病发生发展的一般规律

指各种疾病过程中一些普遍存在的共同规律,归纳如下:(一)内稳态失衡

机体的内稳态平衡是保持正常生命活动和健康的先决条件,内稳态平衡是生物体内各种自我调节(self-regulation)的结果。其中,反馈(feed-back)机制在内稳态中起着重要作用。例如,当甲状腺素(T、T)分泌过多时,T、T 可反馈性抑制下丘脑分泌促甲状腺激3434素释放激素(thyrotropin-releasing hormone,TRH)和腺垂体促甲状腺激素(thyroid stimulating hormone,TSH),使甲状腺素的分泌量降至正常水平,反之亦然。当遗传性甲状腺素合成酶缺陷使甲状腺素的合成不足时,上述反馈机制不能发挥作用而导致内稳态失衡(homeostatic deregulation),此时TSH的过度分泌将依次引起甲状腺实质细胞大量增生,甲状腺肿,T、T分泌过多,表现为甲状腺功能34亢进。(二)损伤与抗损伤并存

对损伤做出抗损伤反应是生物体的重要特征,也是生物体维持生存的必要条件。在疾病发生发展过程中,损伤与抗损伤作用常常同时出现,贯穿始终且不断变化。

以烧伤为例,高温引起皮肤、组织坏死,大量渗出可导致循环血量减少、血压下降等损伤性变化;与此同时,机体启动抗损伤反应,如白细胞增加、微动脉收缩、心率加快、心输出量增加等。如果损伤较轻,则通过各种抗损伤反应和恰当的治疗,机体即可恢复健康;反之,若损伤较重,又无恰当和及时的治疗,则病情恶化。可见,损伤与抗损伤反应的斗争及其力量对比常常影响疾病的发展方向和转归。

值得指出的是,损伤与抗损伤之间无严格界限,可相互转化。例如,在严重失血性休克早期,小动脉、微动脉收缩有助于动脉血压的维持,但若收缩时间过久,就会加重组织器官的缺血、缺氧损伤和功能障碍。由于不同疾病中损伤与抗损伤反应的差异,构成了各种疾病的不同特征。在疾病的防治中,应尽量支持和加强抗损伤反应,减轻和消除损伤反应,同时还要预防抗损伤反应向损伤反应转化。(三)因果交替

因果交替指疾病发生发展过程中,由原始病因作用于机体所产生的结果又可作为病因,引起新的后果。这种因果的相互转化常常加重病情,导致恶性循环(vicious cycle)。例如,由不同原因引起的失血性休克中组织血液灌流进行性下降的过程,是因果交替导致恶性循环而加重损伤的典型范例(绪图1)。绪图1 大出血通过因果交替引起恶性循环

由于原因和结果的互相转化和交替,很多疾病一旦发生或进展到一定程度后,即使在原始病因已不存在时,通过因果交替规律仍可推动疾病的进展。因此,作为医务工作者,揭示不同疾病中因果交替的内在机制、及时发现并打断这种恶性循环,便可使疾病朝着有利于机体健康的方向发展。

值得一提的是,疾病发展过程中虽然存在因果转化,但并不是所有环节都同等重要,其中有的环节起决定性作用,为其他环节的发生发展所必需,被称为发病的主导环节。例如:甲状腺功能亢进时常引起心律失常,而心律失常往往又会引起心绞痛、心肌梗死甚至心力衰竭。然而,这些心脏病变的最根本原因是过量甲状腺激素对心肌代谢、血流动力学及神经-内分泌(如交感肾上腺素、肾素-血管紧张素-醛固酮系统)的不利影响。因此,甲状腺功能亢进是疾病的主导环节,治疗时应针对甲状腺功能亢进。可见,了解疾病发生发展的主导环节,对诊断和治疗疾病具有重要意义。(四)局部与整体

疾病可表现为局部变化或全身变化或二者兼有。通过神经-体液途径的调节,局部病变可影响整体,而机体的全身功能状态也可影响局部病变的发生发展。例如,毛囊炎(痈疖)可引起局部充血、水肿等炎性反应,还可通过神经-体液途径引起白细胞升高、发热、寒战等全身性表现。如果体质强壮、身体功能状态良好,加以适当的抗炎治疗,局部痈疖可很快痊愈;反之,也可引起全身性感染,严重时可引起脓毒症(sepsis)等严重后果。有些局部改变是全身性疾病的表现,如糖尿病患者局部皮肤瘙痒、溃烂,是全身性血糖持续升高的毒性反应,此时若单纯给予局部治疗而不控制糖尿病则不会得到预期效果。因此,医务工作者应善于识别局部和整体病变之间的主从关系,抓住主要矛盾进行处理,不能“头疼医头、脚疼医脚”。二、疾病发生发展的基本机制

正常状态下,机体通过神经、体液的精细调节,使各系统、器官、组织、细胞之间的活动互相协调,机体处于内稳态(homeostasis)。疾病发生时,稳态被打破,机体将通过复杂的机制进行调节,以建立疾病状态下的新稳态。在错综复杂的机制中,神经、体液、细胞和分子水平的调节(neurohumoral-cellular-molec-ular regulation)是所有疾病发生发展过程中存在的共同机制。(一)神经调节失衡

神经系统在人体生命活动的维持和调控中起主导作用,因此,许多致病因素通过改变神经系统的功能而影响疾病的发生发展。

有些致病因子可直接损害神经系统,例如,流行性乙型脑炎病毒(epidemic encephalitis B)可直接破坏神经细胞,导致高热、意识障碍、惊厥、强直性痉挛和脑膜刺激征等。神经毒素 1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶 (1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahy-dropyridine,MPTP)作用于脑时,可选择性损伤多巴胺系统,导致患者出现运动障碍等躯体表现。肝功能障碍等引起高氨血症时,氨进入脑组织可导致神经递质失衡,还可干扰脑细胞能量代谢、损伤神经细胞质膜和线粒体的功能,最终导致脑功能障碍。有机磷农药中毒可致乙酰胆碱酯酶失活,使大量乙酰胆碱在神经-肌肉接头处堆积,引起肌肉痉挛、流涎、多汗等胆碱能神经过度兴奋的表现。

有些致病因子可通过神经反射引起相应器官系统的功能代谢变化,例如,大出血致休克时,由于动脉血压降低,对颈动脉窦及主动脉弓处压力感受器的刺激强度减弱,使抑制性传入冲动减少,由此导致交感神经系统反射性强烈兴奋、外周血管收缩,在回升血压的同时可能导致组织缺血缺氧。

此外,各种社会、心理因素,如长期人际关系紧张、心情抑郁、焦虑、烦恼等,也可通过目前尚不完全明确的机制损伤中枢神经系统而导致躯体疾病,被称为心身疾病(psychosomatic disease)。(二)体液调节失衡

体液是维持机体内环境稳定的重要因素。疾病中的体液机制指致病因素通过改变体液因子(humoral factor)的数量或活性,引起内环境紊乱而致病的过程。体液因子的种类繁多,包括全身作用的体液性因子(如胰岛素、胰高血糖素、组胺、儿茶酚胺、前列腺素、激活的补体、活化的凝血、纤溶物质等)、局部作用的体液性因子(如内皮素、某些神经肽等)、细胞因子(如白介素、肿瘤坏死因子等)。

体液性因子主要通过以下三种方式作用于靶细胞:①内分泌(endocrine):体内一些特殊的分泌细胞分泌的各种化学介质,如激素,通过血液循环输送到身体的各个部分,被远距离靶细胞上的受体识别并发挥作用。②旁分泌(paracrine):某些分泌的信息分子只能对邻近的靶细胞起作用,如神经递质、某些血管活性物质(如一氧化氮、内皮素)等。③自分泌(autocrine):细胞对自身分泌的信息分子起反应,许多生长因子是以这种方式起作用。④神经分泌(neurosecretion):脊椎动物的下丘脑-脑垂体或尾部神经细胞可通过神经血管单元、细胞体、轴突和树突等部位分泌神经激素,并通过脑脊液和(或)血液循环至全身发挥作用。这些激素不同于神经递质,一般存在于神经细胞中直径100~200nm的分泌颗粒中,与载体蛋白结合而存在,其中载体蛋白部分可用三聚乙醛-复红法等进行染色。神经分泌细胞存在于所有脊椎动物(vertebrates)、原索动物(protochor-dates)节肢动物(arthropods)、软体动物(mollusca)、环节动物(annelida)、纽形动物(nemertean)和扁形动物(flatworm)的中枢和外周神经系统。⑤内在分泌(intracrine):指相关分子在细胞内产生后,无需向细胞外分泌而直接在细胞内起作用。例如,甲状旁腺激素相关蛋白(parathyroid hormone related protein,PTHrP)除通过上述经典方式影响远隔或近邻细胞的功能外,还可进入细胞核,调节细胞自身的功能。在应激条件下,内质网产生的胱天蛋白酶(caspase)-12可通过内在分泌方式直接影响细胞核的功能(绪图2)。绪图2 体液性因子作用于靶细胞的方式

在许多疾病的发生发展中,神经机制常常与体液机制共同参与,被称为“神经-体液机制”。例如,情绪属于高级神经活动,长期情绪紧张是高血压病的危险因素,其神经-体液机制为:①长期情绪紧张或严重的心理压力可导致大脑皮质和皮质下中枢(主要是下丘脑)功能紊乱,此时血管运动中枢反应性增强,交感神经兴奋,导致去甲肾上腺素释放增加,小动脉紧张性收缩。②交感兴奋还可刺激肾上腺髓质释放肾上腺素,导致心率加快、心输出量增加。③交感兴奋还可引起肾小动脉收缩,促进肾素释放,激活肾素-血管紧张素-醛固酮系统,导致全身血容量增高。上述神经-体液机制共同作用的结果是升高血压。(三)细胞调节失衡

细胞是生物机体最基本的结构、功能单位,致病因素可损伤细胞的代谢、功能和结构,从而引起细胞的自稳调节紊乱。有些因素(如外力、高温等)对细胞的损伤无选择性;而另一些因素则有选择性地损伤细胞,如肝炎病毒侵入肝细胞、疟原虫侵犯红细胞、汞中毒时主要损伤肾脏、MPTP主要损伤多巴胺能神经元、人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus,HIV)感染主要破坏T淋巴细胞等。

目前,对不同致病因素如何引起细胞损伤的机制尚未完全阐明,但常常涉及细胞膜和多种细胞器的损伤和功能障碍。例如,细胞膜上++负责离子主动转运的各种泵失调时,包括钠泵(Na-K-ATP酶)和2+2+钙泵(Ca-Mg-ATP酶)等,将导致细胞内外离子失衡,造成细胞+2+内Na、Ca大量积聚、细胞水肿甚至死亡,最终导致器官功能障碍。线粒体是细胞的能量发电站,很多病理因素可损伤线粒体,抑制三羧酸循环、脂肪酸的β-氧化、呼吸链的氧化磷酸化偶联等产能过程,造成ATP生成不足或同时伴有过氧化物产生增多,细胞功能障碍甚至死亡。(四)分子调节失衡

细胞的生命活动由分子执行,因此,在疾病过程中细胞的损伤均涉及分子的变化。自20世纪末以来,大量研究试图从分子水平研究生命现象和揭示疾病机制,由此产生了分子生物学(molecular biology)、分子病理学(molecular pathology)或分子医学(molecular medicine)学科,还产生了分子病(molecular disease)的概念。

分子病是由遗传物质或基因(包括DNA和RNA)的变异引起的一类以蛋白质异常为特征的疾病。已经发现的分子病有多种,现举例如下:

1.酶缺陷引起的分子病

如蚕豆病(俗称蚕豆黄),是由于编码葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(glucose-6-phosphate dehydrogenase,G-6-PD)的基因缺陷所引起的溶血性疾病。正常时,G-6-PD通过生成还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate,NADPH),维持还原型谷胱甘肽(reduced glutathione hormone,GSH)的水平,达到保护红细胞免受氧化损伤的目的。当G-6-PD缺乏时,红细胞不能提供足够的NADPH以维持GSH的抗氧化作用。此时若进食新鲜蚕豆,可导致细胞膜的氧化损伤而产生溶血反应。此外,葡萄糖-6-磷酸酶(glucose-6-phosphatase,G6Pase)缺乏可引起糖原在肝、肾及小肠等组织沉积,导致Ⅰ型糖原沉积病(亦称Von Gierke病)。

2.血红蛋白异常引起的分子病

迄今已发现的血红蛋白异常达300多种,如镰状细胞贫血和珠蛋白生成障碍性贫血(俗称“地中海贫血”)(血红蛋白肽链合成障碍)等。镰状细胞贫血是由于血红蛋白单基因突变,导致其分子中β-肽链氨基端第6位亲水性谷氨酸被疏水性缬氨酸取代,形成溶解度下降的血红蛋白S(hemoglobin S,HbS)。在低血氧分压的毛细血管区,HbS凝胶化形成棒状结构,使红细胞扭曲呈镰刀状,引起贫血。此外,由于这种僵硬的镰状红细胞不能通过毛细血管,加上HbS的凝胶化使血液黏滞度增大,导致毛细血管阻塞,局部组织器官缺血缺氧,因而出现脾肿大、胸腹疼痛等表现。

3.受体异常引起的分子病

受体是存在于细胞表面或细胞内的一些特殊化学分子,能与相应的物质(配基)产生特异性结合并引起一系列生物化学反应,最终导致特定生理效应。受体异常指由受体性质或数目的变化,使一些生物活性物质不能发挥作用而引起的病理过程。根据病因不同,可分为遗传性受体病(如由低密度脂蛋白受体基因致病突变所引起的家族性高胆固醇血症等)、自身免疫性受体病(如重症肌无力,由机体内产生乙酰胆碱受体的抗体所致)和受体数目改变的疾病(如自发性高血压大鼠的动静脉中β-肾上腺素受体数目明显减少,心肌β-肾上腺素受体减少一半,脑内α-肾上腺素受体增加)。1

4.膜转运障碍引起的分子病

如胱氨酸尿症(cystinuria),是由于遗传性缺陷导致肾小管上皮细胞对胱氨酸、精氨酸、鸟氨酸与赖氨酸转运障碍,导致这些氨基酸不能被肾小管重吸收而随尿排出,形成胱氨酸尿症。

由于已知的分子病大部分由基因变异引起,有人提出基因病(genopathy)的概念,即由基因本身突变、缺失或其表达调控障碍引起的疾病。由单个致病基因变异引起的疾病被称为单基因病(monogenic disease),如多囊肾,是由常染色体 16p13.3区域蛋白激酶D(protein kinase D,PKD)等位基因缺陷引起的显性遗传病。由多个基因变异引起的疾病被称为多基因病(polygenic disease),如高血压、冠心病、糖尿病等。

此外,有些蛋白质分子本身的翻译后异常折叠或修饰在无需基因变异的条件下便可致病,例如,由朊蛋白(prion)异常折叠引起的疯牛病(prion disease,mad cow disease)或人类的克-雅病(Creutzfeldt-Jakob disease)就是这类疾病的典型范例,由于这类疾病均涉及蛋白质空间构象的异常改变,故又被称为构象病(conformational disease)。

总之,从分子医学的角度看,疾病时机体形态和功能的异常实质上是某些特定蛋白质结构或功能的变异所致,而蛋白质的结构和功能除受基因序列的控制外,还受细胞所处环境的影响。因此,基因及其表达调控环境是决定身体健康或患病的基础。

值得注意的是,随着对疾病分子机制研究的不断深入,揭示了大量信号分子或信号通路在不同疾病发生发展中的关键作用。然而,这些研究成果在降低疾病负担方面并没有获得预期的结果。例如,消耗了大量资源的全基因组关联研究(genome-wide association study,GWAS)将超过 3700个 DNA 单核苷酸变异(single nucleotide polymorphysims,SNPs)与427种疾病关联,但已有53%的后期研究证明这些多态性并不引起疾病(dead hit),剩余部分的临床价值也不乐观。因此,在研究疾病的分子机制时,不能忽视整体的调节作用。三、老化在疾病发生发展中的作用及机制(一)老化或衰老的概念

老化(aging)和衰老(senescence)均是机体在增龄过程中由于形态改变、功能减退、代谢失调而导致机体对外部环境适应力下降的综合状态。老化倾向于描述生理性增龄过程,而衰老则指伴有严重退行性变的、快速的病理性老化。老化是一些增龄性疾病的共同促发因素。(二)老年人的代谢特点及其与疾病发生发展的关系

老年机体功能、代谢变化的特点及其病理生理学意义归纳如下:

1.储备减少

老年机体物质储备减少可对机体代谢产生不利影响。例如:糖原储存减少,可使机体ATP生成减少,各器官、组织供能不足,功能障碍;同时,由于热量产生减少,老人体温常常偏低。老年人蛋白质代谢呈负氮平衡,免疫球蛋白合成减少,抗体生成不足,因此,对伤害性刺激的抵抗力下降,对许多疾病的易感性增加。

2.内稳态调控能力减弱

在神经-内分泌系统的精确调控下,机体的血糖、血脂、血电解质浓度、渗透压、pH等重要生命指标处于相对稳定的状态(内稳态,homeostasis)。老年机体由于神经-内分泌系统老化,内稳态调控能力减弱,所以,更容易患冠心病、动脉粥样硬化、糖尿病、高血压和骨质疏松等症。

3.反应迟钝

当受到致病因素作用时,机体可动员各种调节反应,迅速提升抗病能力。例如:在应激反应中血糖可迅速升高,以便提供更多的能量,供机体合成具有保护作用的蛋白质,如热休克蛋白(heat shock protein)、急性期反应蛋白(acute phase protein)等,以增加机体对各种致病因素的抵抗力。但老年机体由于各系统、器官功能全面下降,在应激条件下机体难以对体内、外致病因素做出迅速、有效的反应。因此,老年人在高温、寒冷、疲劳、感染等紧急情况下比年轻人更容易产生严重后果。在诊治老年患者时,必须考虑老年机体的患病特征。(三)老化的细胞分子机制

老化是一个复杂的过程,对其细胞分子机制至今尚不清楚,以下从基因和环境因素角度简述相关的研究进展。

1.基因异常学说

对衰老的本质尚有不同的认识。“基因调控说”学者认为,生物成年后基因组内“衰老基因”(aging gene)开放,导致基因合成、修饰、修复和调节异常,从而引导生物机体的老化或衰亡。然而,目前的主流观点认为,衰老是由于身体的正常防卫及修复机制随时间流逝而衰退所致。

有些基因通过优化身体的生存功能,最大限度地提高个体的抗损伤能力,延长寿命,被称为长寿基因(longevity gene)。例如,与代谢相关的长寿基因Sirt6在造血干细胞稳态维持中起重要作用。研究还发现,百岁老人中频繁出现FOXO3A的T-G基因变异。在很多种类中,卡路里限制(calorie restriction)和饥饿感能促进长寿基因表达,改善个体健康、延长寿命。(1)基因合成异常:

DNA合成是传递遗传信息的重要手段。动物实验中发现,衰老细胞的生长停滞发生在细胞周期的G1期;衰老细胞可抑制年轻细胞DNA的合成;衰老细胞可抑制某些永生化细胞合成DNA。衰老细胞可产生一种DNA合成抑制因子(DNA synthesis inhibition factor),抑制 DNA合成的启动,导致 DNA合成数量减少。衰老细胞也可见DNA合成质量改变。这些均可导致衰老细胞增生能力的下降,可能是器官衰老的一种基本过程。(2)基因修饰异常:

在各种基因修饰中,对DNA甲基化(DNA methylation)与老化

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