疾病發生的基本機制(mechanism)是指參與很多疾病的共同機制。下面從神經機制、體液機制、細胞機制和分子機制四方面敘述。
(一)神經機制
神經機制參與了大多數疾病的發病,有些因素直接損害神經系統,如流行性乙型腦炎病毒。另一些致病因子可通過神經反射引起相應器官組織的功能代謝變化,或者抑制神經遞質的合成、釋放和分解,促進致病因子與神經遞質的結合,減弱或阻斷正常遞質的作用。最常見者為早期精神緊張、焦慮、煩惱導致大腦皮質功能紊亂,皮質與皮質下功能失調,導致內臟器官功能障礙。
(二)體液機制
疾病中的體液機制主要是指致病因素引起體液的質和量的變化,體液調節的障礙最后造成內環境紊亂,以致發生疾病。體液調節紊亂常由各種體液因子(humoroalfactor)數量或活性變化引起,它包括各種全身性作用的體液性因子(如組胺、去甲腎上腺素、前列腺素、激活的補體、活化的凝血與纖溶物質等)和局部作用的體液因子(如內皮素、某些神經肽等)以及細胞因子(cytokines),如白介素(IL)、腫瘤壞死因子(TNFα)等。體液因子常通過以下三種方式作用于靶細胞:①內分泌(endocrine):體內一些特殊的分泌細胞分泌的各種化學介質,如激素,通過血液循環輸送到身體的各個部分,被遠距離靶細胞上的受體識別并發揮作用;②旁分泌(paracrine):由某些細胞分泌的信息分子由于很快被吸收破壞,故只能對鄰近的靶細胞起作用,采用這種方式的有神經遞質(如神經原之間的突觸傳遞)及一些生長因子等;③自分泌(autocrine):細胞能對它們自身分泌的信息分子起反應,即分泌細胞和靶細胞為同一細胞,許多生長因子能以這種方式起作用。
在很多疾病中存在體液調節紊亂,這主要是通過內分泌激素起作用的,而內分泌腺的功能活動是受神經機制調節的。疾病發生發展中體液機制與神經機制常常同時發生,共同參與,故常稱其為神經體液機制。
(三)細胞機制
致病因素作用于機體后可以直接或間接作用于組織、細胞,造成某些細胞功能代謝障礙,從而引起細胞的自穩調節紊亂。致病因素引起的細胞損傷除直接的破壞(如外傷、肝炎病毒侵入肝細胞等)外,有時可表現為細胞膜功能障礙和細胞器功能障礙。細胞膜功能障礙中目前對膜上的各種離子泵如鈉泵即Na+-K+ATP酶、鈣泵即Ca2+-Mg2+ATP酶等最為重視,當這些泵功能失調時造成細胞內Na+、Ca2+大量積聚、細胞水腫,甚至死亡,這是導致有關器官功能障礙的重要機制。細胞器的功能障礙,例如:線粒體功能障礙主要表現為氧化還原電位下降,輔酶Ⅱ不能再生,各種酶系統受抑制,特別是丙酮酸脫氫酶系統催化過程發生障礙,阻礙丙酮酸脫氫、脫羧生成乙酰輔酶A,抑制葡萄糖、脂肪及酮體進入三羧酸循環,此時因能量不足,造成嚴重的細胞功能障礙。此外,ATP生成減少使依賴cAMP(第二信使)的激素不能發揮其調節作用,最終導致細胞死亡。
(四)分子機制
各種病因引起疾病,都會以各種形式表現出分子水平上大分子多聚體與小分子的異常,反之,分子水平的異常變化又會在不同程度上影響正常生命活動。近年來從分子水平研究疾病的發生機制出現分子病理學(molecularpathology)或分子醫學(molecularmedicine)。廣義的分子病理學研究所有疾病的分子機制,狹義的分子病理學主要研究生物大分子(主要是核酸與蛋白質)在疾病中的作用。所謂分子病(moleculardisease)是指由于DNA遺傳變異引起的一類以蛋白質異常為特征的疾病。它主要分成以下幾類:
1.酶缺陷所致的疾病主要是指DNA遺傳變異引起的酶蛋白異常所致的疾病。如Ⅰ型糖原沉積病,它是由于編碼6-磷酸-葡萄糖脫氫酶的基因發生突變,致該酶缺乏,使6-磷酸-葡萄糖無法酶解為葡萄糖,反而經可逆反應轉化為糖原,并沉積于肝。
2.血漿蛋白和細胞蛋白缺陷所致的疾病如鐮刀細胞性貧血,它是由于血紅蛋白的珠蛋白分子中在β-肽鏈氨基端第六位的谷氨酸被纈氨酸異常取代,以致血紅蛋白的穩定性破壞,表現為血氧分壓降低的情況下容易形成棒狀晶體,使紅細胞扭曲呈鐮狀,故容易破壞,發生溶血。
3.受體病由于受體基因突變使受體缺失、減少或結構異常而致的疾病稱為受體病。它又可分為遺傳性受體病(如家族性高膽固醇血癥等)和自身免疫性受體病(如重癥肌無力等)兩種。
4.膜轉運障礙所致的疾病這是一類由于基因突變引起的特異性載體蛋白缺陷而造成膜轉運障礙的疾病。目前了解最多的是腎小管上皮細胞轉運障礙,表現為腎小管重吸收功能失調,例如,胱氨酸尿癥,此患者的腎小管上皮細胞對胱氨酸、精氨酸、鳥氨酸與賴氨酸轉運的載體蛋白發生遺傳性缺陷而發生轉運障礙,氨基酸能被腎小管重吸收,隨尿排出,形成胱氨酸尿癥。
某些疾病(如糖尿病、高血壓等)相關基因(disease-associatedgene)或易感基因(susceptibilitygene)也已找到,因此出現了基因病(genedisease)的新概念。基因病主要是指基因本身突變、缺失或其表達調控障礙引起的疾病,如果由一個致病基因引起的基因病稱為單基因病(mono-genediseaseorsinglegenedisorder),如多囊腎,主要是由于常染色體16p13.3處存在有缺陷的等位基因PKDI所引起的顯性遺傳。如由于多個基因共同控制其表型性狀的疾病稱多基因病(polygenicdisease或multigenedisease)。此時多個基因的作用可以相加、協同或相互抑制。由于這些基因的作用也受環境因素的影響,因此多基因病也稱多因子疾病(multifactorialdisease)。高血壓、冠心病、糖尿病等均屬此類疾病。