細(xì)胞器與疾病

1、細(xì)胞器細(xì)胞器與與疾病疾病中西醫(yī)臨床4班2011-3-20細(xì)胞器與疾病細(xì)細(xì)胞胞器器細(xì)胞器與疾病細(xì)細(xì)胞胞器器細(xì)胞器與疾病主要介紹以下主要介紹以下兩種細(xì)胞器兩種細(xì)胞器線粒體溶酶體細(xì)胞器與疾病線粒體線粒體中文名稱：線粒體英文名稱：mitochondrion定義：真核細(xì)胞中由雙層高度特化的單位膜圍成的細(xì)胞器。主要功能是通過氧化磷酸化作用合成ATP，為細(xì)胞各種生理活動提供能量。所屬學(xué)科：細(xì)胞生物學(xué)（一級學(xué)科）；細(xì)胞結(jié)構(gòu)與細(xì)胞外基質(zhì)（二級學(xué)科）細(xì)胞器與疾病線粒體 線粒體是1850年發(fā)現(xiàn)的，1898年命名。線粒體由兩層膜包被,外膜平滑,內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成嵴,兩層膜之間有腔,線粒體中央是基質(zhì)?；|(zhì)內(nèi)含 有與三羧酸

2、循環(huán)所需的全部酶類,內(nèi)膜上具有呼吸鏈酶系及ATP酶復(fù)合體。線粒體能為細(xì)胞的生命活動提供場所，是細(xì)胞內(nèi)氧化磷酸化和形成ATP的主要場所,有細(xì)胞動力工廠 (power plant)之稱。另外,線粒體有自身的DNA和遺傳體系, 但線粒體基因組的基因數(shù)量有限,因此,線粒體只是一種半自主性的細(xì)胞器。細(xì)胞器與疾病線粒體病理 數(shù)量的改變數(shù)量的改變 大小改變大小改變 結(jié)構(gòu)的改變結(jié)構(gòu)的改變細(xì)胞器與疾病數(shù)量的改變數(shù)量的改變線粒體的平均壽命約為10天。衰亡的線粒體可通過保留的線粒體直接分裂為二予以補(bǔ)充。在病理狀態(tài)下，線粒體的增生實際上是對慢性非特異性細(xì)胞損傷的適應(yīng)性反應(yīng)或細(xì)胞功能升高的表現(xiàn)。例如心瓣膜病時的心肌線粒

3、體、周圍血液循環(huán)障礙伴間歇性跛行時的骨骼肌線粒體的呈增生現(xiàn)象。線粒體數(shù)量減少則見于急性細(xì)胞損傷時線粒體崩解或自溶的情況下，持續(xù)約15分鐘。慢性損傷時由于線粒體逐漸增生，故一般不見線粒體減少（甚至反而增多）。此外，線粒體的減少也是細(xì)胞未成熟和（或）去分化的表現(xiàn)。細(xì)胞器與疾病大小改變大小改變細(xì)胞損傷時最常見的改變?yōu)榫€粒體腫大。根據(jù)線粒體的受累部位可分為基質(zhì)型腫脹和嵴型腫脹二種類型，而以前者為常見。基質(zhì)型腫脹時線粒體變大變圓，基質(zhì)變淺、嵴變短變少甚至消失（圖19）。在極度腫脹時，線粒體可轉(zhuǎn)化為小空泡狀結(jié)構(gòu)。此型腫脹為細(xì)胞水腫的部分改變。光學(xué)顯微鏡下所謂的濁腫細(xì)胞中所見的細(xì)顆粒即腫大的線粒體。嵴型腫較

4、少見，此時的腫脹局限于嵴內(nèi)隙，使扁平的嵴變成燒瓶狀乃至空泡狀，而基質(zhì)則更顯得致密。嵴型腫脹一般為可復(fù)性，但當(dāng)膜的損傷加重時，可經(jīng)過混合型而過渡為基質(zhì)型。線粒體為對損傷極為敏感的細(xì)胞器，其腫脹可由多種損傷因子引起，其中最常見的為缺氧；此外，微生物毒素、各種毒物、射線以及滲透壓改變等亦可引起。但輕度腫大有時可能為其功能升高的表現(xiàn)，較明顯的腫脹則恒為細(xì)胞受損的表現(xiàn)。但只要損傷不過重、損傷因子的作用不過長，腫脹仍可恢復(fù)。線粒體的增大有時是器官功能負(fù)荷增加引起的適應(yīng)性肥大，此時線粒體的數(shù)量也常增多，例如見于器官肥大時。反之，器官萎縮時，線粒體則縮小、變少。細(xì)胞器與疾病結(jié)構(gòu)的改變結(jié)構(gòu)的改變線粒體嵴是能量代

5、謝的明顯指征，但嵴的增多未必均伴有呼吸鏈酶的增加。嵴的膜和酶平行增多反映細(xì)胞的功能負(fù)荷加重，為一種適應(yīng)狀態(tài)的表現(xiàn)；反之，如嵴的膜和酶的增多不相平行，則是胞漿適應(yīng)功能障礙的表現(xiàn)，此時細(xì)胞功能并不升高。在急性細(xì)胞損傷時（大多為中毒或缺氧），線粒體的嵴被破壞；慢性亞致死性細(xì)胞損傷或營養(yǎng)缺乏時，線粒體的蛋白合成受障，以致線粒體幾乎不再能形成新的嵴。根據(jù)細(xì)胞損傷的種類和性質(zhì)，可在線粒體基質(zhì)或嵴內(nèi)形成病理性包含物。這些包含物有的呈晶形或副晶形（可能由蛋白構(gòu)成），如在線粒體性肌病或進(jìn)行性肌營養(yǎng)不良時所見,有的呈無定形的電子致密物，常見于細(xì)胞趨于壞死時，乃線粒體成分崩解的產(chǎn)物（脂質(zhì)和蛋白質(zhì)），被視為線粒體不可

6、復(fù)性損傷的表現(xiàn)。線粒體損傷的另一種常見改變?yōu)樗枨蕵訉訝罱Y(jié)構(gòu)的形成，這是線粒體膜損傷的結(jié)果。衰亡或受損的線粒體，最終由細(xì)胞的自噬過程加以處理并最后被溶酶體酶所降解消化細(xì)胞器與疾病線粒體病線粒體病 線粒體病(mitochondrial disorders)是遺傳缺損引起線粒體代謝酶缺陷，致使ATP合成障礙、能量來源不足導(dǎo)致的一組異質(zhì)性病變。線粒體是密切與能量代謝相關(guān)的細(xì)胞器，無論是細(xì)胞的成活(氧化磷酸化)和細(xì)胞死亡(凋亡)均與線粒體功能有關(guān)，特別是呼吸鏈的氧化磷酸化異常與許多人類疾病有關(guān)。Luft等(1962)首次報道一例線粒體肌病，生化研究證實為氧化磷酸化脫耦聯(lián)引起。細(xì)胞器與疾病疾病概述疾病概述

7、 線粒體病的命名和某些以侵犯人體部位而命名的疾病一樣（比如心臟病），因為它們都侵犯我們身體細(xì)胞的某一特殊部分，線粒體病主要侵犯有“人體細(xì)胞內(nèi)部發(fā)動機(jī)”之稱的線粒體。細(xì)胞器與疾病1. 神經(jīng)系統(tǒng)：驚厥、痙攣、發(fā)育遲緩、聽力障礙、癡呆、40歲之前的中風(fēng)癥狀、視覺系統(tǒng)損害、平衡功能障礙以及周神經(jīng)病變等。2. 眼：眼瞼下垂（上瞼下垂）、眼球運(yùn)動動障礙（眼外肌麻痹）、失明（視網(wǎng)膜炎、視神經(jīng)萎縮）、白內(nèi)障。3. 心臟：原發(fā)性心肌病（心肌衰弱）、傳導(dǎo)阻滯。4. 肝：肝功能衰竭（僅在mtDNA缺失綜合征患兒中常見）。5. 腎：范可尼綜合征（尿基本代謝產(chǎn)物喪失）、肌紅蛋白尿。6. 骨骼?。杭o力、運(yùn)動不能、抽筋。

8、7. 消化道：反酸、嘔吐、慢性腹瀉、腸梗阻。8. 胰腺：糖尿病。細(xì)胞器與疾病 線粒體病可由核基因缺陷或線粒體基因缺陷造成，因此這類疾病可有多種遺傳模式，如母系遺傳、孟德爾遺傳，或者兩者均有。細(xì)胞器與疾病 首先，線粒體病表型多樣且可相互重疊。同樣的mtDNA突變可以產(chǎn)生不同的表現(xiàn)型，不同的mtDNA突變可以產(chǎn)生相似的表現(xiàn)型。 第二，除少數(shù)線粒體病僅影響單一器官外，絕大多數(shù)可影響多器官系統(tǒng)。線粒體呼吸鏈?zhǔn)怯醒醮x必需的和最終的通路，因而往往那些依賴于有氧代謝的組織和器官如心、腦和肌肉最先受累，而且癥狀突出。 第三，任何年齡都可發(fā)生線粒體病。一般來說，由nDNA異常所致者發(fā)病于幼年時期，由mtDNA

9、異常所致者則發(fā)病于童年和成年以后。 第四，許多病人表現(xiàn)為一系列臨床癥狀，屬于一類分散的臨床征候群，其常見的臨床表現(xiàn)包括眼瞼下垂、外眼肌麻痹、近端肌病、運(yùn)動不耐受、心肌病、感覺神經(jīng)性耳聾、視神經(jīng)萎縮、色素性視網(wǎng)膜病、糖尿病、痙攣或驚厥、癡呆、偏頭痛、類卒中樣發(fā)作、舞蹈癥和癡呆等。 第五，在許多病例中母系病史可強(qiáng)烈提示線粒體病。細(xì)胞器與疾病常見疾病 能造成明顯肌肉問題的線粒體病稱為線粒體肌?。╩itochondrial myopathy，myo的意思是肌肉,pathos指疾?。瑫r造成明顯的肌肉和神經(jīng)癥狀的則稱為線粒體腦肌?。╩itochondrial encephalomyopathy，en

10、cephalo的意思是“腦”）。細(xì)胞器與疾病 Kearns-Sayre綜合征（KSS） Leigh綜合征 線粒體DNA缺失綜合征（mitochondrial DNA depletion syndrome，MDS） 線粒體腦肌病、乳酸中毒以及卒中樣發(fā)作（mitochondrial encephalomyopathy, lactic acidosis and strokelike episodes，MELAS） 肌陣攣性癲癇發(fā)作伴破碎紅纖維（myoclonus epilepsy with ragged red fibers，MERRF） 線粒體神經(jīng)消化道腦肌?。╩itochondrial neur

11、ogastrointestinal encephalomyopathy，MNGIE） 神經(jīng)病、共濟(jì)失調(diào)及色素性視網(wǎng)膜炎（neuropathy, ataxia and retinitis pigmentosa，NARP） Pearson綜合征 進(jìn)行性眼外肌麻痹（progressive external ophthalmoplegia，PEO）細(xì)胞器與疾病KSS：Kearns-Sayre綜合征綜合征 發(fā)病年齡：20周歲之前 特征：該病癥表現(xiàn)為PEO（PEO一般是該疾病的初期癥狀）和色素性視網(wǎng)膜炎（即視網(wǎng)膜上有影響視覺的“鹽-胡椒”樣色素沉著，但通常視力不受太大影響）。該病的其他一般癥狀包括心臟傳導(dǎo)

12、阻滯和共濟(jì)失調(diào)。另一些不典型的癥狀有智力發(fā)育遲緩或有智力衰退跡象，性成熟推遲以及過短身材等。 Leigh綜合征：亞急性壞死性線粒體腦肌病 （MILS= maternally inherited Leighs）細(xì)胞器與疾病syndrome，母系遺傳母系遺傳Leigh綜合征綜合征 發(fā)病年齡：嬰兒期 特征：通常該病癥導(dǎo)致肌肉無力和/或肝功能衰竭，腦損傷則非常罕見?！皯猩睢?，喂食困難，發(fā)育遲緩也很常見，PEO和驚厥較少見。 MELAS：線粒體腦肌病、乳酸中毒以及卒中樣發(fā)作 發(fā)病年齡：童年期或成年早期 特征：MELAS導(dǎo)致大腦周期性卒中發(fā)作，由此常使患者發(fā)生偏頭痛、嘔吐及（少見）驚厥，有時造成大腦發(fā)生

13、永久性損傷。其他常見癥狀包括PEO、主動肌群無力、運(yùn)動不耐受、聽力障礙、糖尿病和過短身材。細(xì)胞器與疾病MERRF：肌陣攣性癲癇發(fā)作伴破碎：肌陣攣性癲癇發(fā)作伴破碎紅纖維紅纖維 發(fā)病年齡：童年后期至青春期 特征：最常見的體征是肌陣攣（肌肉陣發(fā)性痙攣）、驚厥、共濟(jì)失調(diào)及肌肉無力。該病也能導(dǎo)致聽力障礙和過短身材。細(xì)胞器與疾病MNGIE：線粒體神經(jīng)消化道腦肌病：線粒體神經(jīng)消化道腦肌病 發(fā)病年齡：通常20歲之前 特征：該并可導(dǎo)致PEO、上瞼下垂癥、四肢無力以及消化道（消化系統(tǒng)）癥狀，包括慢性腹瀉及腹痛。另一個常見癥狀是外周神經(jīng)疾?。ㄖ車窠?jīng)障礙癥狀，可導(dǎo)致感覺喪失及肌肉無力）。細(xì)胞器與疾病MARP：神經(jīng)病

14、、共濟(jì)失調(diào)及色素性：神經(jīng)病、共濟(jì)失調(diào)及色素性視網(wǎng)膜炎視網(wǎng)膜炎 發(fā)病年齡：嬰兒期至成年 特征：MARP可導(dǎo)致神經(jīng)疾?。ㄒ娚鲜觯⒐矟?jì)失調(diào)以及色素性視網(wǎng)膜炎（視網(wǎng)膜惡性病變，導(dǎo)致視覺喪失）。亦能導(dǎo)致發(fā)育遲緩、驚厥和癡呆。細(xì)胞器與疾病Pearson綜合征綜合征 發(fā)病年齡：嬰兒期 特征：該疾病導(dǎo)致嚴(yán)重的貧血和胰腺疾病。罹患此病的兒童若未死亡可轉(zhuǎn)發(fā)為KSS。細(xì)胞器與疾病PEO：進(jìn)行性外周眼肌麻痹進(jìn)行性外周眼肌麻痹 發(fā)病年齡：通常為青春期或成年早期 特征：如上所述，PEO往往是線粒體病的一種癥狀，但有時候它也是一種獨立的病癥。一般情況下，它和運(yùn)動不耐受相關(guān)聯(lián)。細(xì)胞器與疾病線粒體疾病分類 線粒體肌病 線粒體

15、腦肌病 線粒體腦病細(xì)胞器與疾病線粒體肌病 多在20歲時起病，也有兒童及中年起病，男女均受累。臨床特征是骨骼肌極度不能耐受疲勞，輕度活動即感疲乏，常伴肌肉酸痛及壓痛，肌萎縮少見。易誤診為多發(fā)性肌炎、重癥肌無力和進(jìn)行性肌營養(yǎng)不良等。細(xì)胞器與疾病線粒體腦肌病慢性進(jìn)行性眼外肌癱瘓（CPEO）：多在兒童期起病，首發(fā)癥狀為眼瞼下垂，緩慢進(jìn)展為全部眼外肌癱瘓，眼球運(yùn)動障礙，雙側(cè)眼外肌對稱受累，復(fù)視不常見；部分病人有咽肌和四肢肌無力。KearnsSayre綜合征（KSS）：20歲前起病，進(jìn)展較快，表現(xiàn)CPEO和視網(wǎng)膜色素變性，常伴心臟傳導(dǎo)阻滯、小腦性共濟(jì)失調(diào)、CSF蛋白增高、神經(jīng)性耳聾和智能減退等。線粒體腦肌

16、病伴高乳酸血癥和卒中樣發(fā)作（MELAS）綜合征：40歲前起病，兒童期發(fā)病較多。表現(xiàn)突發(fā)的卒中樣發(fā)作，如偏癱、偏盲和皮質(zhì)盲、反復(fù)癲癇發(fā)作、偏頭痛和嘔吐等，病情逐漸加重。CT和MRI可見枕葉腦軟化，病灶范圍與主要腦血管分布不一致，常見腦萎縮、腦室擴(kuò)大和基底節(jié)鈣化；血和腦脊液乳酸增高。肌陣攣性癲癇伴肌肉蓬毛樣紅纖維（MERRF）綜合征：多在兒童期發(fā)病，主要表現(xiàn)肌陣攣性癲癇，小腦共濟(jì)失調(diào)和四肢近端無力等，可伴多發(fā)行對稱性脂肪瘤。細(xì)胞器與疾病線粒體腦病 包括Leer遺傳性視神經(jīng)?。↙HOW）、亞急性壞死性腦脊髓?。↙eigh?。?、Alpers病及Menkes病等。細(xì)胞器與疾病溶酶體溶酶體 溶酶體是一種細(xì)

17、胞器, 最初由德杜費(fèi)(deDuve)等于1955 年用分級分離技術(shù)從鼠肝細(xì)胞分離出來的,這是一種含有多種水解酶,對蛋白質(zhì)、核酸和多糖等起溶解與消化作用的小體,故名溶酶體,溶酶體與人類疾病有著較密切的關(guān)系,如果溶酶體異常,會引發(fā)很多疾病,如痛風(fēng)、矽肺等。細(xì)胞器與疾病溶酶體溶酶體與人類疾病與人類疾病 溶酶體膜失常與疾病 先天性溶酶體病 溶酶體與癌癥的關(guān)系細(xì)胞器與疾病溶酶體膜失常與疾病 溶酶體膜是一層單位膜,在正常情況下,它有明顯的屏障作用,可防止水解酶進(jìn)入胞質(zhì),以免細(xì)胞的結(jié)構(gòu)被破壞而造成細(xì)胞的死亡。如果因某種原因使溶酶體膜受損,各種水解酶進(jìn)入胞質(zhì)可使細(xì)胞分解;如果進(jìn)入細(xì)胞間質(zhì),可破壞細(xì)胞間質(zhì),導(dǎo)致

18、組織自溶,如矽肺、痛風(fēng)等病就與溶酶體膜遭受破壞有關(guān)。矽肺是肺部吸入矽塵后, 矽粉末(SiO2 ) 被組織中的吞噬細(xì)胞吞噬,但是溶酶體不能破壞矽粉末,而矽粉末卻能使溶酶體膜破壞,釋放出其中的水解酶,引起細(xì)胞死亡;釋放出的矽粉末再被健康的吞噬細(xì)胞吞噬可得到同樣的結(jié)果,肺部細(xì)胞死亡,導(dǎo)致肺原纖維沉積,減底肺的彈性,損傷肺的功能。痛風(fēng)是破壞物質(zhì)沉積在骨膜腔和結(jié)締組織中的尿酸結(jié)晶,該結(jié)晶被中性粒細(xì)胞吞噬,釋放肺原酶,破壞軟骨組織而產(chǎn)生炎癥。細(xì)胞器與疾病先天性溶酶體病 先天性溶酶體病是指遺傳所致溶酶體某種酶缺乏,造成次級溶酶體內(nèi)相應(yīng)底物不能被消化,底物積蓄,代謝障礙,故又稱貯積性疾病。目前已知此類疾病有40 種以上,大致可分為糖原貯積病、脂質(zhì)沉積病、粘多糖沉積病等幾大類。細(xì)胞器與疾病先天性溶酶體病 糖原貯積病 Gaucher 病 Tay sachs 粘多糖沉積病細(xì)胞器與疾病糖原貯積病 又名Pompe 病,是由于肝和肌細(xì)胞中溶酶體內(nèi)缺乏一種酸性- 葡萄糖苷酶。正常時此酶分解糖原,當(dāng)缺乏此酶時,溶酶體吞噬的過剩糖原無法降解,大量堆積在次級溶酶體內(nèi)使其腫脹,最后,溶酶體破裂,其他酶漏出,