可逆的細胞傷害

可逆的細胞傷害は、細胞損傷の初期の亜致死段階であり、細胞の構造と機能が障害されるものの、傷害刺激が除去されれば回復可能です。形態学的には細胞の腫脹（水腫様変性）と、一部の組織では脂肪変性によって特徴づけられ、生化学的にはATP枯渇、イオンポンプ機能不全、体液および代謝産物の蓄積によって特徴づけられます。可逆的傷害は、細胞を死に至らしめる不可逆的変化に先行します。

Definition

可逆的細胞傷害とは、細胞損傷の段階であり、ATP枯渇とイオン調節不全によって引き起こされる細胞腫脹や脂肪変性といった機能的および構造的変化が、回復不能点に達する前に傷害刺激が除去されれば回復可能な状態を指します。

Scope

このトピックでは、亜致死性傷害の生化学的メカニズム、その主要な2つの形態学的発現（細胞腫脹と脂肪変性）、および回復可能な傷害を細胞死につながる不可逆的損傷から区別する閾値の概念について扱います。典型的な原因として低酸素/虚血性傷害と酸化的傷害に焦点を当て、細胞死経路そのものではなく、不可逆性への移行を扱います。細胞死経路については関連トピックでカバーされています。

Core questions

• 回復不能点に達する前に、亜致死性傷害を定義する生化学的イベントは何ですか？
• なぜ細胞は腫脹するのですか、そして水腫様変性は何を意味しますか？
• 細胞レベルで可逆的傷害と不可逆的傷害を分けるものは何ですか？
• 血流の回復が逆説的に傷害を悪化させるのはなぜですか？

Key concepts

• 細胞腫脹（水腫様変性）
• 脂肪変性（脂肪肝）
• ATP枯渇とイオンポンプ機能不全
• 細胞内カルシウム蓄積
• 活性酸素種
• 回復不能点
• 虚血再灌流傷害

Mechanisms

可逆的傷害の最も一般的な原因は低酸素症であり、しばしば虚血に起因し、酸化的リン酸化を阻害しATPを枯渇させます。ATPの減少は形質膜のナトリウムポンプを障害し、ナトリウムと水が細胞内に入り込み、水腫様変性を特徴づける腫脹を引き起こします。小胞体は拡張し、リボソームの脱離はタンパク質合成を減少させます。嫌気性解糖は細胞内pHを低下させ、グリコーゲンを枯渇させます。カルシウム処理の障害と活性酸素種の生成は、さらなるストレスを加えます。ミトコンドリアと膜の損傷が重篤になる前に酸素が回復すれば、これらの変化は逆転します。そうでなければ、細胞は重度のミトコンドリア機能不全と膜破裂によって不可逆的傷害への閾値を超えます。虚血組織の再灌流は、活性酸素種のバーストとカルシウム過負荷を介して、逆説的に損傷を増幅させる可能性があります。

Clinical relevance

可逆的傷害は、心臓、脳、その他の臓器の虚血状態に関連する、灌流または酸素供給が回復した際の組織救済の可能性の根底にあります。肝臓の脂肪変性は、代謝的および毒性ストレスのよく知られた指標です。この項目は、参照のためのメカニズムを記述するものであり、診断基準や治療推奨を提供するものではありません。

Evidence & guidelines

ここでのメカニズムの説明は、標準的な参考文献にまとめられている実験病理学と生理学に基づいています。可逆的な期間の臨床的重要性は、虚血再灌流傷害に関する広範な研究によって示されていますが、細胞レベルの概念を統括する単一のガイドラインは存在しません。

History

可逆的傷害の生化学的研究は、20世紀中盤から後半にかけての実験病理学を通じて発展しました。これは、制御された虚血モデルを用いて、ATP枯渇、イオンシフト、腫脹のシーケンスを解明し、傷害が不可逆的になる形態学的および機能的な点を定義しました。その後の活性酸素種と再灌流に関する研究は、細胞死への移行がどのように起こるかについての理解を深めました。

Debates

回復不能点を正確に区別するものは何ですか？

重度のミトコンドリア機能不全と膜完全性の喪失は、不可逆性を示すものとして広く認識されていますが、救済可能な細胞と運命づけられた細胞を分ける正確で測定可能な閾値を特定することは依然として困難であり、細胞の種類や傷害の程度に依存します。

Key figures

• Benjamin Trump
• Derek Yellon
• Derek Hausenloy

Seminal works

• kumar-robbins-2020
• hausenloy-yellon-2013

Frequently asked questions

顕微鏡下で可逆的細胞傷害の最も初期の兆候は何ですか？

細胞腫脹、または水腫様変性もしくは空胞変性とも呼ばれるものは、エネルギー依存性イオンポンプの機能不全と水の流入を反映する、最初で最も一般的な形態学的発現です。

回復不能点を超えた後でも細胞は回復できますか？

いいえ。定義上、回復不能点は不可逆的傷害への移行を示し、その後は元の刺激が除去され灌流が回復しても細胞は死に至ります。