細胞の適応と変性

細胞適応とは、生理的または病理的な要求の変化に応じて、細胞がそのサイズ、数、表現型、または代謝活性を可逆的に変化させ、新しい定常状態に達することを指します。適応の限界を超えたり、亜致死的なストレスが持続したりすると、細胞は異常物質を蓄積したり、変性変化を起こしたりすることがあります。主要な適応応答である肥大、過形成、萎縮、化生は、細胞内蓄積とともに、細胞が慢性ストレスにどのように対処するかを示す形態学的語彙を形成します。

Definition

細胞適応とは、環境の変化に応じて細胞のサイズ、数、表現型、または代謝活性が可逆的に変化することであり、変性変化と細胞内蓄積は、細胞死に至らない亜致死的な細胞代謝の障害を反映します。

Scope

このトピックでは、4つの古典的な適応（肥大、過形成、萎縮、化生）、それらの生理学的および病理学的誘因、ならびに細胞代謝の障害を示す細胞内蓄積（脂質、タンパク質、色素沈着など）について扱います。これらは、不可逆的な損傷や細胞死（関連トピックで扱われます）に先行し、それらとは異なる、可逆的または潜在的に可逆的な状態として扱われます。

Core questions

• 細胞が肥大（hypertrophy）する刺激と、増殖（hyperplasia）する刺激は何ですか？
• 萎縮はなぜ起こり、細胞はどのようにしてその質量を縮小させるのですか？
• 化生はいつ保護的であり、いつ新生物への一歩となるのですか？
• 細胞内蓄積は、乱れた代謝について何を明らかにしますか？

Key concepts

• 肥大（細胞サイズの増加）
• 過形成（細胞数の増加）
• 萎縮（細胞サイズと質量の減少）
• 化生（可逆的な表現型スイッチ）
• 細胞内蓄積
• 生理的適応と病理的適応
• 適応変化の可逆性

Mechanisms

適応応答は、機械的負荷、ホルモンまたは成長因子刺激、作業負荷または血液供給の減少、および慢性的な刺激に応じたシグナル伝達の変化によって引き起こされます。肥大は、心筋や骨格筋など、増殖能力が限られた細胞における構造成分の合成増加によって生じます。過形成は、分裂可能な組織における成長因子駆動の増殖によって生じます。萎縮は、ユビキチン-プロテアソーム系を介したタンパク質分解の増加やオートファジーを含む異化への移行を伴い、細胞の生存能力を維持しながら細胞サイズを減少させます。化生は、幹細胞または前駆細胞が、ストレスの多い環境により適した表現型へと再プログラムされることです。細胞内蓄積は、物質が代謝または排出されるよりも速く産生される場合、または代謝または輸送の欠陥がその除去を妨げる場合に生じます。

Clinical relevance

これらの適応は組織学的に認識され、圧負荷による心肥大、不動化された筋肉の廃用性萎縮、慢性刺激における気管支上皮の扁平上皮化生など、一般的な慢性疾患パターンを説明します。この項目は、これらのプロセスを参照のために記述するものであり、診断閾値を定義したり、管理を指示したりするものではありません。

Evidence & guidelines

ここでの概念は、臨床ガイドラインではなく、標準的な病理学の参考文献にまとめられており、ウィルヒョーによって最初に提唱され、その後の成長シグナル伝達とタンパク質ターンオーバーの研究を通じて洗練された細胞病理学の枠組みに基づいています。

History

疾患が細胞の変化に根ざしているという考えは、ルドルフ・ウィルヒョーの19世紀半ばの細胞病理学に由来します。適応応答の形態学的分類は20世紀を通じて詳細化され、萎縮と蓄積の分子メカニズムの理解は、プロテアソームやオートファジーを含むタンパク質分解経路の研究によって拡張されてきました。

Debates

化生は本質的に前悪性変化であるか？

化生自体は可逆的かつ適応的ですが、それを維持する変化した微小環境と増殖シグナル伝達は、異形成や新生物を誘発する可能性があり、したがって、いつ、どのように前癌状態と見なすべきかは状況に依存します。

Key figures

• Rudolf Virchow
• Guido Kroemer
• David Rubinsztein

Seminal works

• virchow-1858
• rubinsztein-2011

Frequently asked questions

肥大と過形成の違いは何ですか？

肥大は個々の細胞のサイズが増加し、新しい細胞なしに組織質量が増加することであり、一方、過形成は増殖によって細胞数が増加することです。妊娠中の子宮など、一部の組織では両方が見られます。

細胞適応は可逆的ですか？

適応変化は、刺激が除去されれば一般的に可逆的であり、これが細胞死につながる不可逆的な損傷との違いです。ただし、化生のような長期にわたる適応は、長期的なリスクを伴う可能性があります。