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1. 병리학 개요
1.1. 병리학의 정의
병리학(pathology)은 개체에서 발생하는 질병의 상태(증상, 징후, 구조적 이상, 기능적 이상 등)를 면밀히 관찰하여 질병의 본질을 규명하는 것을 사명으로 하는 학문이다. 병리학의 어원은 그리스어 pathos(질병)와 logos(학문 또는 과학)를 합한 라틴어 'pathologia'에서 유래한다.
병리학은 정상범위를 벗어난 병적 상태의 생체구조 및 기능상 변화를 관찰하고 그 변화의 본질을 파악하는 것을 주요 목표로 한다. 즉, 세포, 조직, 장기에 연관된 질병의 원인, 발병의 발생론, 형태학적 변화, 기능적 변화, 임상적 의의에 이르는 전반적인 상태에 대한 연구를 포함한다.
병리학에서 다루는 주요 내용은 질병의 발생원인, 발병기전, 질병의 발현, 진행경과, 그리고 후유증 등이다. 병리학은 크게 인체병리학, 실험병리학, 진단검사의학, 그리고 병리학의 네 분야로 구분된다. 인체병리학은 환자로부터 채취한 부검 및 생검 검체를 연구대상으로 하고, 실험병리학은 동물이나 배양세포를 대상으로 한다. 진단검사의학은 환자의 체액이나 혈액, 조직 등을 생물학적·화학적 방법으로 연구·검사하여 임상의학의 진단 및 치료에 필요한 정보를 제공한다. 마지막으로 병리학은 부검 재료, 생검 또는 수술 적출물, 박리 및 흡인세포 등의 재료를 형태학적으로 연구하여 병터의 변화를 정적으로 파악한다.
1.2. 병리학의 역사
병리학의 역사는 오랜 시간에 걸쳐 발전해 왔다. 원시사회에서는 생명을 영혼이나 정령의 활동으로 보았고, 질병은 악마나 귀신의 침입으로 인한 것으로 여겨 무당의 주술로 치료하였다. 고대 농경사회에서는 질병을 신의 벌로 생각하고 성직자의 기도로 치료하였으며, 경험의학적 약물요법, 식이요법, 외과요법도 발달하였다.
그리스-로마 시대에 이르러 히포크라테스가 "액체병리학"을 주장하여 질병 발생을 4가지 체액의 균형 장애로 설명하였고, 아스클레피아데스는 "고체병리학"을 주장하여 섭취한 음식이 분자로 분포, 합해져 조직을 형성한다고 보았다.
중세 봉건사회인 르네상스 시대에는 암흑기로 알려져 있지만, 모르가니가 병리학의 아버지로 불리며 장기병리학의 창시자가 되었고, 삐샤가 조직병리학을 주장하여 질병을 조직 단위로 관찰해야 한다고 하였다.
독일의 피르호는 현미경 관찰을 통해 병터의 영역을 조직보다는 세포 단위로 관찰해야 한다는 "세포병리학"을 주장하였다. 현대에는 전자현미경 개발로 세포막, 세포질, 핵 등 세포내 소기관 연구와 면역조직화학 염색법, 유전학적 방법 등이 도입되면서 소기관병리학이 발달하게 되었다.""
1.3. 세포의 구조와 기능
세포는 살아있는 모든 유기체를 구성하는 기본단위이며, 기본적으로 핵과 세포질로 이루어져 있다.
핵은 핵막에 둘러싸여 있으며, 세포의 대사를 조절하는 중추 역할을 한다. 핵에는 염색질, 핵소체, 핵질이 존재하며, 세포의 분열과 유전에 관여한다.
세포질은 세포소기관들을 포함하고 있어 세포의 기능적 활동을 담당한다. 세포소기관에는 세포질 그물, 리보솜, 골지체, 용해소체, 사립체 등이 있다.
세포질 그물은 단백질 합성, 스테로이드 합성, 독성물질 중화 등의 기능을 한다. 리보솜은 단백질 합성에 관여하고, 골지체는 리보솜에서 합성된 물질을 가공, 농축, 포장하여 세포 밖으로 분비한다.
용해소체는 세포 밖에서 유입된 이물질을 분해하거나 제거하는 역할을 하며, 사립체 중 미토콘드리아는 에너지인 ATP를 합성한다.
이처럼 세포는 다양한 세포소기관들을 통해 생명활동에 필수적인 여러 기능을 수행한다."
1.4. 세포손상
세포손상은 세포에 가해지는 자극의 정도가 심하여 세포가 적응할 수 있는 한계를 벗어난 경우에 나타나는 현상이다. 세포손상은 크게 허혈 및 저산소성 손상, 자유라디칼에 의한 손상, 그리고 화학적 손상으로 구분할 수 있다.
허혈 및 저산소성 손상은 세포에 공급되는 산소가 부족한 경우에 일어난다. 이 경우 세포는 가역적 손상과 비가역적 손상을 경험할 수 있다. 가역적 손상은 산소 공급이 재개되면 세포가 이전 상태로 회복될 수 있는 손상이다. 이는 저산소증으로 인한 세포 내 사립체의 산화인산화 과정 손상에서 시작된다. 반면 비가역적 손상은 허혈 상태가 지속되면서 세포가 결국 세포사에 이르게 되는 손상이다. 이 경우 사립체의 심한 공포화, 세포막의 광범위한 손상, 용해소체의 심한 팽창 등의 형태학적 증거가 나타난다.
자유라디칼에 의한 세포손상은 화학적 손상에 해당한다. 자유라디칼은 정상적인 대사 과정, 환원 및 산화 반응 과정에서 발생하며 DNA, 세포막 지질, 단백질 등 세포의 주요 구성 성분을 손상시킬 수 있다. 또한 방사선 에너지 등의 외부 요인에 의해서도 자유라디칼이 생성될 수 있다.
화학적 손상은 세포 내 주요 구성 성분이나 세포소기관이 특정 화학물질과 직접 결합하여 손상을 일으키는 경우를 말한다. 이 때 화학물질 자체에 독성이 없더라도 체내에서 독성 물질로 대사되어 자유라디칼을 생성하면 표적 세포에 손상을 줄 수 있다.
이처럼 세포손상은 다양한 원인에 의해 발생하며, 그 결과 세포의 구조와 기능이 변화하게 된다. 세포는 자극에 대한 적응 반응을 보이기도 하지만, 때로는 비가역적 손상을 받아 세포사에 이르게 되기도 한다.
1.5. 가역적 손상과 비가역적 손상
세포에 가해진 상해성 자극의 정도가 심하여 세포가 적응할 수 있는 한계를 벗어난 경우에 세포 손상이 일어나게 된다. 세포 손상은 손상의 가역성 여부에 따라 가역적 손상과 비가역적 손상으로 구분된다.
가역적 손상은 세포가 이전 상태로 회복될 수 있는 손상이다. 저산소증으로 인한 첫 손상은 사립체에서 일어나는 산화인산화 과정에서 발생한다. 이러한 가역적 손상은 산소 공급이 재개되면 다시 정상 상태로 회복될 수 있다. 가역적 손상에는 세포변성과 세포사이질변성이 포함된다. 세포변성에는 세포종창, 점액변성, 유리방울변성, 각질변성, 지방변성 등이 있다. 세포사이질 변성에는 유리질변성, 섬유소모양변성, 아밀로이드 변성 등이 있다.
반면 비가역적 손상은 손상을 일으킨 자극이 없어진 후에도 원래 상태로 회복되지 못하고 기능이 완전히 정지된 세포 손상을 말한다. 허혈 상태가 지속되면 세포는 비가역상태로 이행되어 결국 세포사에 이르게 된다. 비가역적 손상에서는 세포의 형태학적 증거로 사립체의 심한 공포화, 세포막의 광범위한 손상, 용해소체의 심한 팽창 등이 관찰된다. 이러한 비가역적 손상은 수동적인 세포사인 괴사와 능동적인 세포사인 세포자멸사로 구분된다.
괴사는 저산소증, 기아, 물리적·화학적 손상에 의해 발생하며, 세포의 핵응축, 핵용해, 핵파괴 등의 특징을 보인다. 세포자멸사는 적절한 개체 발생 및 성숙을 위한 잉여 세포의 제거나 개체의 안정에 위협이 되는 세포를 파괴할 필요가 있을 때 유발된다. 세포자멸사는 큰포식세포에 의한 세포자멸사체 탐식과 염증 반응이 없다는 특징을 가진다.
종합하면, 가역적 손상은 세포가 이전 상태로 회복될 수 있는 손상인 반면, 비가역적 손상은 세포의 기능이 완전히 정지되어 회복이 불가능한 손상이라고 할 수 있다.
1.6. 세포자멸사
세포자멸사는 적절한 개체 발생 및 성숙을 위한 잉여세포의 제거 시나 개체의 안정에 위협이 되는 세포를 파괴할 필요가 있을 때 유발되는 것으로, 이는 능동적이고 규칙적인 세포 사멸 과정이다. 이러한 세포자멸사는 핵 응축, 염색질 단편화, 세포질 수축, 세포막 구조 변화 등의 특징적인 형태학적 변화를 동반하며, 큰포식세포에 의해 세포자멸사체가 탐식되는데 이 과정에서는 염증반응이 동반되지 않는다.
세포자멸사는 생리적 현상으로 볼 수 있는데, 예를 들어 배아 발생 과정에서 불필요한 세포를 제거하거나, 면역 반응 시 자가반응성 림프구를 선별적으로 제거하는 등 정상적인 세포 제거에 관여한다. 반면, 병리학적 상황에서는 세포독성 물질, 방사선, 산화적 스트레스, 성장인자 결핍 등에 의해 세포자멸사가 유발될 수 있다. 이러한 비정상적인 세포자멸사는 신경퇴행성 질환이나 허혈성 손상 등의 병태생리에 관여한다.
세포자멸사는 핵농축, 염색질 응축 및 단편화, 세포막 수포화, 세포질 수축 등의 특징적인 형태학적 변화를 동반한다. 생화학적으로는 caspase라는 세포 사멸 단백질분해효소의 활성화, 미토콘드리아 막전위 소실, 세포내 이온농도 변화 등이 관찰된다. 이러한 일련의 과...
