การบาดเจ็บและการปรับตัวของเซลล์
การบาดเจ็บและการปรับตัวของเซลล์เป็นสาขาหนึ่งของพยาธิวิทยาทั่วไปที่ศึกษาว่าเซลล์ตอบสนองต่อความเครียดทางสรีรวิทยาและพยาธิวิทยาอย่างไร เมื่อความต้องการหรือสิ่งกระตุ้นเกินขีดจำกัดการทำงานปกติของเซลล์ เซลล์อาจปรับตัวโดยการเปลี่ยนขนาด จำนวน หรือกิจกรรม หากความเครียดยังคงอยู่หรือเกินขีดจำกัดเหล่านี้ เซลล์จะได้รับบาดเจ็บซึ่งในตอนแรกสามารถย้อนกลับได้และอาจดำเนินไปสู่รูปแบบใดรูปแบบหนึ่งของการตายของเซลล์ ความต่อเนื่องจากการปรับตัวผ่านการบาดเจ็บไปสู่การตายนี้เป็นพื้นฐานทางสัณฐานวิทยาและโมเลกุลของโรค
Definition
การบาดเจ็บและการปรับตัวของเซลล์หมายถึงช่วงของการตอบสนองของเซลล์ต่อความเครียด ครอบคลุมการปรับตัวทางสรีรวิทยาและพยาธิวิทยา การบาดเจ็บที่ไม่ถึงแก่ชีวิต (ย้อนกลับได้) และจุดสิ้นสุดที่ถึงแก่ชีวิตของการตายของเซลล์ พร้อมกับการเปลี่ยนแปลงทางโครงสร้างและชีวเคมีที่มาพร้อมกับแต่ละสถานะ
Scope
สาขาความรู้นี้จะนำผู้อ่านไปสู่การตอบสนองต่อความเครียดของเซลล์ในทุกแง่มุม: การปรับตัวที่ย้อนกลับได้ (ภาวะเซลล์โตเกิน, ภาวะเซลล์เพิ่มจำนวน, ภาวะเซลล์ฝ่อ, ภาวะเมตาพลาเซีย) และการสะสมภายในเซลล์; การบาดเจ็บที่ย้อนกลับได้และกลไกทางชีวเคมี; และวิถีการตายของเซลล์ที่ถูกควบคุมและไม่ถูกควบคุม รวมถึงเนื้อตาย (necrosis), อะพอพโทซิส (apoptosis) และโปรแกรมการอยู่รอดแบบสลาย (catabolic survival program) ของการกินตัวเอง (autophagy) นี่คือแผนที่แนวคิด ส่วนกลไกโดยละเอียดจะอยู่ในโหนดหัวข้อที่อยู่ภายใต้หัวข้อนี้
Sub-topics
Core questions
- เซลล์ปรับตัวอย่างไรต่อความต้องการการทำงานที่เพิ่มขึ้นหรือลดลงก่อนที่จะเกิดการบาดเจ็บ?
- อะไรคือสิ่งที่แยกความแตกต่างระหว่างการบาดเจ็บของเซลล์ที่ย้อนกลับได้และย้อนกลับไม่ได้?
- เซลล์ที่บาดเจ็บตายด้วยวิถีใด และวิถีเหล่านั้นแตกต่างกันอย่างไรในทางสัณฐานวิทยาและภูมิคุ้มกันวิทยา?
- การกินตัวเอง (autophagy) ทำหน้าที่เป็นกลไกการอยู่รอดแบบปรับตัวและเป็นปัจจัยที่ส่งผลต่อชะตากรรมของเซลล์ได้อย่างไร?
Key concepts
- ความต่อเนื่องของการปรับตัวเทียบกับการบาดเจ็บเทียบกับการตาย
- การบาดเจ็บที่ย้อนกลับได้และย้อนกลับไม่ได้
- จุดที่ไม่อาจย้อนกลับได้
- เนื้อตาย (necrosis) ในฐานะการตายของเซลล์ที่ไม่ถูกควบคุม
- อะพอพโทซิส (apoptosis) ในฐานะการตายของเซลล์ที่ถูกควบคุม
- การกินตัวเอง (autophagy) ในฐานะการตอบสนองการอยู่รอดแบบสลาย
- การตั้งชื่อการตายของเซลล์ที่ถูกควบคุม
Mechanisms
สิ่งกระตุ้นทั่วไป — ภาวะขาดออกซิเจนและภาวะขาดเลือด, ความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน, สารเคมีและสารก่อโรคติดเชื้อ, ปฏิกิริยาทางภูมิคุ้มกัน, และความไม่สมดุลทางพันธุกรรมหรือโภชนาการ — มักจะมุ่งเป้าไปที่เป้าหมายภายในเซลล์ที่จำกัด: การสร้าง ATP, ความสมบูรณ์ของไมโทคอนเดรีย, การรักษาสมดุลของแคลเซียม, ความสมบูรณ์ของเยื่อหุ้มเซลล์, และการพับตัวของโปรตีน ความเครียดที่ไม่รุนแรงหรือชั่วคราวจะกระตุ้นการปรับตัวหรือการบาดเจ็บที่ย้อนกลับได้; ความเครียดที่รุนแรงหรือต่อเนื่องจะข้ามเกณฑ์ (จุดที่ไม่อาจย้อนกลับได้) ซึ่งบ่งชี้ด้วยการทำงานผิดปกติของไมโทคอนเดรียและความล้มเหลวของเยื่อหุ้มเซลล์ ทำให้เซลล์เข้าสู่การตาย คณะกรรมการการตั้งชื่อการตายของเซลล์ (Nomenclature Committee on Cell Death) แยกความแตกต่างระหว่างวิถีการตายโดยบังเอิญและวิถีการตายที่ถูกควบคุมบนพื้นฐานทางโมเลกุลและสัณฐานวิทยา และกลไกของไมโทคอนเดรียและการส่งสัญญาณเดียวกันสามารถนำเซลล์ไปสู่การอยู่รอดผ่านการกินตัวเอง (autophagy) หรือไปสู่ภาวะอะพอพโทซิส (apoptosis) หรือเนื้อตาย (necrosis) ขึ้นอยู่กับความรุนแรงและบริบท
Clinical relevance
รูปแบบที่อธิบายไว้ในที่นี้เป็นพื้นฐานว่าเนื้อเยื่อตอบสนองต่อโรคอย่างไร และนักพยาธิวิทยาตีความวัสดุจากการตรวจชิ้นเนื้อและการชันสูตรพลิกศพอย่างไร ตัวอย่างเช่น สัณฐานวิทยาของเนื้อตายบ่งชี้ภาวะกล้ามเนื้อตายหรือการติดเชื้อ และการเปลี่ยนแปลงที่ปรับตัวได้ เช่น ภาวะเซลล์โตเกินหรือภาวะเมตาพลาเซียสะท้อนถึงความเครียดเรื้อรัง สาขาความรู้นี้อธิบายพื้นฐานแนวคิดและสัณฐานวิทยาของโรคเพื่อการอ้างอิงทางการศึกษา และไม่ได้ให้เกณฑ์การวินิจฉัยหรือแนวทางการรักษา
Evidence & guidelines
กรอบการทำงานระดับโมเลกุลส่วนใหญ่ได้รับการรวบรวมในฉันทามติของผู้เชี่ยวชาญจากคณะกรรมการการตั้งชื่อการตายของเซลล์ (Nomenclature Committee on Cell Death) ซึ่งจะกำหนดมาตรฐานคำจำกัดความและเกณฑ์สำหรับการแยกแยะรูปแบบการตายของเซลล์เป็นระยะๆ ตำราพยาธิวิทยามาตรฐาน เช่น Robbins & Cotran ได้รวมกลไกเหล่านี้เข้ากับสัณฐานวิทยาแบบคลาสสิกของการบาดเจ็บและการปรับตัว
History
แนวคิดเกี่ยวกับโรคในระดับเซลล์ได้รับการก่อตั้งโดย Rudolf Virchow ในศตวรรษที่สิบเก้า ซึ่งระบุว่าพยาธิวิทยาอยู่ในเซลล์ ศตวรรษที่ยี่สิบได้เพิ่มการศึกษาทางชีวเคมีของการบาดเจ็บที่ย้อนกลับได้และย้อนกลับไม่ได้ และตั้งแต่ปี 1972 ได้มีการยอมรับภาวะอะพอพโทซิสว่าเป็นรูปแบบการตายของเซลล์ที่แตกต่างและถูกควบคุม ตั้งแต่นั้นมา สาขานี้ได้ขยายไปสู่การจำแนกประเภทที่กว้างขวางของวิถีการตายของเซลล์ที่ถูกควบคุม และการศึกษาคู่ขนานของการกินตัวเอง (autophagy) ในฐานะการตอบสนองแบบปรับตัว
Key figures
- Rudolf Virchow
- John Kerr
- Andrew Wyllie
- Guido Kroemer
Related topics
Seminal works
- galluzzi-2018-nomenclature
- fuchs-steller-2011
Frequently asked questions
- ความแตกต่างระหว่างการปรับตัวและการบาดเจ็บคืออะไร?
- การปรับตัวคือการเปลี่ยนแปลงที่ย้อนกลับได้ในขนาด จำนวน หรือฟีโนไทป์ของเซลล์ ซึ่งทำให้เซลล์อยู่ในสภาวะสมดุลใหม่แต่คงที่ภายใต้ความต้องการที่เปลี่ยนแปลงไป; การบาดเจ็บเกิดขึ้นเมื่อความเครียดเกินขีดความสามารถในการปรับตัวและรบกวนการทำงานและโครงสร้างของเซลล์
- การตายของเซลล์ทั้งหมดเป็นอันตรายหรือไม่?
- ไม่ การตายของเซลล์บางชนิด โดยเฉพาะรูปแบบที่ถูกควบคุม เช่น อะพอพโทซิส (apoptosis) เป็นกระบวนการทางสรีรวิทยาและจำเป็นต่อการพัฒนาและการรักษาสมดุลของเนื้อเยื่อ ในขณะที่การตายที่ไม่ถูกควบคุม เช่น เนื้อตาย (necrosis) มักจะเป็นเครื่องบ่งชี้ของการบาดเจ็บทางพยาธิวิทยา