健康的標志:屏障的完整性

什么是健康 。 有人認為那還不簡單 , 簡單就是沒有疾病 。 現代醫學對于健康的定義是什么呢 。
健康從現代醫學分子生物學角度來講包括三大部分
完整的區域劃分良好的穩態維持有效的應激反應
病理學或者病理生理學通常集中于鑒別出病因以及闡明從健康到疾病轉換過程中的病理機制 , 然而通過生物技術以及藥學途徑可找到治療未病的處方 。 因此 , 在生物醫學研究中 , 健康通常被消極的定義為沒有疾病 。 由于引發疾病的通路和情況有成千上萬種 , 這種對健康的消極定義中沒有任何病理學的存在是不現實的 。 對健康的另一種定義(描述性的)可能仔細考慮了生理和精神的健康程度以及所有器官在特定醫學檢查中所處的狀態 。
健康的標志依賴于所有生物體的有機運轉 , 所以并不局限于特定類型的分子(比如DNA , RNA , 蛋白 , 以及代謝物) , 或者細胞器(比如細胞核 , 線粒體 , 以及溶酶體) , 細胞類型(比如實質性的 , 輔助性的 , 以及炎性/免疫的),組成最小器官單位的超細胞單元(比如微絨毛以及小腸中的隱窩 , 肝臟小葉 , 胰腺腺泡以及胰島 , 甲狀腺腺泡 , 腎臟中的腎單位等等) , 組織系統(比如心血管或神經系統以及胃腸道 , 呼吸 , 或者泌尿道) , 全身的管路系統(比如內分泌 , 神經 , 或者免疫系統) , 或者宏微生物組(整合了宿主和微生物) 。
健康的標志反映了一系列疾病發生前平衡狀態的特征 , 即一切微觀和宏觀層面上疾病的定義 。
健康的標志:屏障的完整性
文章圖片
上述模式圖整合了本綜述中提到的健康的八大標志:屏障的完整性 , 對局部擾動的控制 , 機體的循環與周轉 , 機體各線路的整合 , 節律性震蕩 , 彈性穩態 , 激素調節 , 以及修復和再生 。 這些標志又歸為三類:空間劃分 , 隨時間的穩態維持 , 以及對于壓力的反應 。
屏障的完整性
所有生物體必須通過建立選擇性屏障以躲避其環境中的有害物質 , 這些屏障可維持其機體的完整性(相當于內部和外部世界間的邊界)以及減少熵(需要空間的分割) 。 生物體具有內在屏障的亞細胞的 , 細胞的以及超細胞的分隔可保證其邊界的確定 , 使得至關重要的電生理學和化學梯度得以建立 , 同時輔助各種氣體以及滲透物的交換 , 用于補充各代謝通路和各小室之間的交流/協作以及去毒性作用 。 我們圖示了選擇性屏障通過整合細胞器水平(線粒體和細胞核) , 細胞膜水平 , 體內屏障水平(血腦屏障)以及機體與外界之間屏障(腸 , 呼吸和皮膚)的幾個具有代表性例子顯示了其對于健康維持的重要性(圖2A) 。
健康的標志:屏障的完整性
文章圖片
圖2對健康局部的擾動對于屏障完整性破壞的效果(A)在細胞和細胞器水平改變屏障的結果 。 注意對于宏觀屏障的破壞(上皮、血管、腦膜、腹膜、胸膜、心包膜等)列于圖中 。 (B)局部擾動控制機制以及其過度激活的結果 。 LMP , 溶酶體膜的通透性增加;MMP , 線粒體膜的通透性增加 。 2.1線粒體膜的完整性
線粒體內膜需要保持封閉-通透的狀態以維持氧化磷酸化的電化學梯度 , 但是同時必須能夠輔助離子和代謝物的轉運 。 該過程的實現是通過無膽固醇的雙層磷脂通道運輸蛋白和反向轉運體 , 同時通過線粒體的瞬時通透性進行蛋白質的轉運 , 以瞬時模式發生 , 伴隨ROS(活性氧簇)以及輔助
影響外膜(MOMP)或內膜(MIMP)的線粒體膜的通透性(MMP) , 造成了固有的凋亡通路中心協同事件的發生以及很多細胞壞死事件的發生(例如 , 在神經元外部毒性以及血液回流的損傷) 。 凋亡與通過BCL12家族蛋白(比如BAX)優先介導的促凋亡蛋白MOMP相關聯 , 而壞死則與通過包括幾種ATP合成酶組分以及調節蛋白親環蛋白D/PPIF瞬時轉移孔(PTP)引發的MIMP而發生 。 MOMP和MIMP是應激并且通常是致死性的事件 , 可由諸如離子缺乏、生物能量或者氧化還原不平衡、暴露于毒素中以及激活細胞器中感損傷知通路的刺激因素所引發 。 PTP孔以及后續失去電化學梯度的染色體自噬(一種自體吞噬性移除去極化的線粒體的過程)是一個生物能量和氧化還原代謝過程 。 成熟的MOMP可導致細胞死亡引發蛋白的釋放 , 而部分的MOMP可能導致亞致死半胱天冬酶的激活導致DNA的損傷和基因組穩定性降低 。 MIMP和MOMP的結合可輔助線粒體DNA的釋放或突出(通常被局限于細胞質陣列中) , 導致細胞質環化GMP-AMP合成酶(cGAS)的激活:STING(干擾素基因刺激因子)通路 , 引發一種炎癥前反應和細胞衰老的通路 。 敲除MOMP誘導元件BAX在中風 , 心臟病 , 神經退行性病變 , 以及其它細胞死亡小鼠模型中可起到保護作用;敲除MIMP輔助元件PPIF可降低多個器官中缺血再灌注的嚴重性 , 并減輕草酸鹽誘發的急性腎臟損傷 , 高葡萄糖誘發的認知下降 , 肝脾腫大 , 骨質疏松癥 , 肌肉疾病 , 以及急性胰腺炎 , 促進抑制因子靶標的親環蛋白D/PPIF以及其它PTP組分發揮作用 。