疾病发生、发展的基本机制
正常状态下，机体通过神经、体液的精细调节，使各系统、器官、组织、细胞之间的活动互相协调，机体处于稳态。疾病发生时，稳态被打破，机体将通过复杂的机制进行调节，建立疾病状态下的新稳态。在这些错综复杂的机制中，神经、体液、细胞和分子水平的调节是所有疾病发生、发展过程中存在的共同机制。
（一）神经机制
神经系统在人体生命活动的维持和调控中起主导作用，许多致病因素通过改变神经系统的功能而影响疾病的发生发展。有些致病因子可直接损害神经系统，例如，流行性乙型脑炎（epidemic encephalitis B）病毒具有高度嗜神经的特点，可直接破坏神经细胞，导致高热、意识障碍、惊厥、强直性痉挛和脑膜刺激征等。肝功能障碍引起血氨增高，氨进入脑组织可导致神经递质失衡，还可干扰脑细胞能量代谢、损伤神经细胞，导致肝性脑病。有些致病因子可通过神经反射引起相应器官系统的功能代谢变化。例如，大出血致休克时，由于动脉血压降低，对颈动脉窦及主动脉弓处压力感受器的刺激强度减弱，使抑制性传入冲动减少，由此使交感神经系统反射性强烈兴奋、外周血管收缩，在回升血压的同时可能使组织缺血缺氧。此外，各种社会、心理因素，如长期人际关系紧张、心情抑郁、焦虑、烦恼等，也可通过目前尚不完全明确的机制损伤中枢神经系统而导致躯体疾病，又称心身疾病（psychosomatic disease）。
（二）体液机制
体液是维持机体内环境稳定的重要因素。疾病中的体液机制是指致病因素通过改变体液因子（humoral factor）的数量或活性，引起内环境紊乱而致病的过程。体液因子的种类繁多，包括全身作用的体液性因子（如儿茶酚胺、前列腺素、胰岛素等）、局部作用的体液性因子（如内皮缩血管肽、某些神经肽等）、细胞因子（cytokines，如白细胞介素、肿瘤坏死因子等）。体液性因子的作用方式（图2-3）主要如下。①内分泌（endocrine）：体内一些特殊的分泌细胞分泌的各种化学介质，如激素，通过血液循环输送到身体的各个部分，被远距离靶细胞上的受体识别并发挥作用。②旁分泌（paracrine）：某些分泌的信息分子由于很快被吸收或破坏，故只能对邻近的靶细胞起作用，如神经递质、某些血管活性物质（如一氧化氮、内皮缩血管肽）等。③自分泌（autocrine）：细胞对自身分泌的信息分子起反应，许多生长因子是以这种方式起作用。④内在分泌（intricrine）：相关分子在细胞内产生后，无须向细胞外分泌而直接在细胞内起作用。如在应激条件下，内质网产生的半胱氨酸蛋白水解酶（caspase-12）可通过内在分泌方式直接影响细胞核的功能。
图2-3 体液性因子的作用方式
在许多疾病的发生、发展中，神经机制常常与体液机制共同参与，又称为“神经体液机制”。例如，高级精神活动紧张是高血压病的危险因素，其神经体液机制为：长期情绪紧张或严重的心理压力可导致大脑皮质和皮质下中枢（主要是下丘脑）功能紊乱，使血管运动中枢反应性增强，交感神经兴奋，导致去甲肾上腺素释放增加，小动脉紧张性收缩。此外，交感兴奋还可刺激肾上腺髓质释放肾上腺素，导致心率加快、心输出量增加；交感兴奋还可引起肾小动脉收缩，促进肾素释放，激活肾素-血管紧张素-醛固酮系统，导致血压增高。这就是高血压发病的一种神经体液机制。
（三）细胞机制
细胞是人体的基本单位，致病因素作用于细胞后可损伤细胞的代谢、功能和结构，从而引起细胞的自稳调节紊乱。细胞损伤可分以下两类型。
1.直接损伤导致疾病的发生 例如，理化因素（外力、高温、氰化物中毒），病原微生物（疟原虫、肝炎病毒）等。有些因素如外力、高温等，对细胞的损伤无选择性；而另一些因素则有选择性地损伤细胞，如疟原虫侵犯红细胞、肝炎病毒侵入肝细胞、汞中毒时主要损伤肾脏、HIV感染主要破坏T细胞等。另外，细胞自身的增殖、分化、凋亡异常也是细胞损伤的重要原因。(https://www.daowen.com)
2.间接损伤推动疾病的发生、发展 主要是指在疾病的发生、发展过程中造成细胞的损伤，如休克时有效循环血量不足和微循环障碍引起的组织细胞缺氧和代谢异常等造成细胞间接损伤，反过来它又推动疾病的发展和转归。
目前，对不同致病因素如何引起细胞损伤的机制尚未完全阐明，但常常涉及细胞膜和多种细胞器的损伤和功能障碍。例如，细胞膜损伤，如肿瘤细胞膜上粘连蛋白缺失易导致瘤细胞脱落和转移；膜上胰岛素受体缺乏，引起细胞的糖代谢障碍，导致2型糖尿病发生；细胞膜上担负离子主动转运的各种泵失调时，包括钠泵（Na+，K+-ATP酶）和钙泵（Ca2+，Mg2+-ATP酶）等，将导致细胞内外离子失衡，造成细胞内Na+、Ca2+大量积聚，细胞水肿甚至死亡，最终导致器官功能障碍。线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，被称为“power house”，很多病理因素可损伤线粒体，抑制三羧酸循环、脂肪酸的β-氧化、呼吸链的氧化磷酸化耦联等产能过程，造成ATP生成不足或同时伴有过氧化物产生增多，引起细胞功能障碍甚至死亡，如肌细胞线粒体异常可以引起线粒体肌病。内质网对缺陷蛋白降解障碍，会导致克雅病（疯牛病，bovine spongiform encephalopathies）的发生。
（四）分子机制
细胞的生命活动由分子执行，因此，在疾病过程中细胞的损伤均涉及分子的变化。自20世纪末以来，大量研究试图从分子水平研究生命现象和揭示疾病发生机制，由此产生了分子生物学（molecular biology）、分子病理学（molecular pathology）或分子医学（molecular medicine）学科，还产生了分子病（molecular disease）的概念。
分子病是指由遗传物质或基因（包括DNA和RNA）的变异引起的一类以蛋白质分子结构和功能异常为特征的疾病。这一名词是1949年美国化学家波林在研究镰状细胞贫血症时提出的。已经发现的分子病主要如下。①血红蛋白异常：迄今已发现的血红蛋白异常达300多种，如镰状细胞贫血和地中海贫血（血红蛋白肽链合成障碍）等。地中海贫血是一组遗传性溶血性贫血。由于珠蛋白基因的缺失或点突变，肽链合成障碍导致发病。地中海贫血分为α型、β型、δβ型和δ型4种类型，其中以β和α型地中海贫血较为常见。②酶缺陷：如凝血因子Ⅸ是一类丝氨酸蛋白酶，其酶原首先被切除信号肽和糖基化，随后在凝血因子Ⅺa或Ⅶa的作用下被酶切激活形成活化的凝血因子Ⅸa，Ⅸ因子缺乏导致凝血功能异常，称为血友病B（hemophilia B）。Ⅸ因子的基因位于X染色体上，属于X-连锁隐性遗传。此外，脂蛋白脂酶（lipoprotein lipase，LPL）是三酰甘油分解的限速酶，LPL基因缺失会引起高脂血症；RAG（recombination activating gene，RAG）蛋白是抗体基因重组的重要蛋白酶，缺失会导致机体无法产生成熟的T细胞和B细胞，缺失RAG蛋白的小鼠也是经典的免疫缺陷小鼠模型之一。人类RAG基因突变常导致Omenn综合征，是一类严重的联合免疫缺陷病，并常伴有自身免疫性疾病样症状。③受体异常：由受体性质或数目的变化，使一些生物活性物质不能发挥作用而引起的称为受体病。根据病因不同，可分为遗传性受体病，如由低密度脂蛋白受体基因突变所引起的家族性高胆固醇血症等；自身免疫性受体病，如重症肌无力，由机体内产生乙酰胆碱受体的抗体所致；受体数目改变的疾病，如自发性高血压大鼠的动脉中β受体数目明显减少，心肌β受体减少一半，脑内α1受体增加。④膜转运障碍：如胱氨酸尿症（cystinuria），是由于遗传性缺陷导致肾小管上皮细胞对胱氨酸、精氨酸、鸟氨酸与赖氨酸转运障碍，导致这些氨基酸不能被肾小管重吸收而随尿排出，形成胱氨酸尿症。
由于已知的分子病大部分由基因变异引起，有人提出基因病（genopathy）的概念，即由基因本身突变、缺失或其表达调控障碍引起的疾病。单基因病（monogenic disease）是指由单个基因变异引起的疾病，如G-6-PD基因缺陷所引起的溶血性疾病，多囊肾是由常染色体16p13.3区域蛋白激酶D（protein kinase D，PKD）等位基因缺陷引起的显性遗传病。多基因病（polygenic disease）是指由多个基因变异引起的疾病，如高血压、冠心病、糖尿病等。
上述遗传性疾病是由于染色质DNA突变所导致的，现代分子医学发现除了经典的染色体突变外，线粒体遗传、表观遗传学的改变或者是蛋白质本身结构改变等都可以导致疾病。
细胞内绝大部分遗传物质存在于细胞核染色体DNA中，但是，线粒体也含有可复制的DNA。线粒体DNA（mitochondrial DNA，mtDNA）编码13个多肽，这些多肽都是线粒体能量代谢复合体中的亚基。另外，mtDNA也编码一个大核糖体RNA和22个tRNA。线粒体中的其他蛋白仍然是基因组DNA编码的。由于线粒体DNA仅通过卵子传递，因此其完全通过母体进行遗传。每个细胞具有几百个线粒体，每个线粒体含有数个拷贝的mtDNA。因此，线粒体DNA的突变必须具有选择优势才能产生致病性。换句话说，仅仅几百个线粒体中少数几个线粒体产生的突变则无法产生明显的表型。线粒体病是遗传缺损引起线粒体功能缺陷，使能量代谢不足而导致的一组异质性病变，病变主要侵犯神经、骨骼肌或同时侵犯神经和骨骼肌。部分神经源性疾病的线粒体突变通常包含了几个缺失突变。而部分儿童遗传性骨髓衰竭综合征（inherited bone marrow-failure syndromes）尤其是皮尔森骨髓胰腺综合征（Pearson marrow-pancreas syndrome），是线粒体突变的血液学表现。
表观遗传学的主要表现是即便基因完全一样的个体也可能出现不同的表型。一个最突出的例子是条纹基因（agouti gene）完全一样的纯合子小鼠由于其基因上游的反转录转座子（retrotransposon）被随机灭活，其毛色可能完全不同。表观遗传学的一个重要作用是对基因上游增强子CpG岛的甲基化，甲基化可以导致下游基因活化或灭活。45年前就已经有人提出假设，2条X染色体中的部分等位基因可能只有1条会被表达出来。目前，现代遗传学已经证实了这一点。这些等位基因在某些情况下会根据情况调节性地仅表达来自父母其中一方的基因，有时候是母亲的，有时候是父亲的。这种现象又称为基因组印记（genomic imprinting），而转录沉默的基因又被称为被印记（imprinted）的基因。通常，这些被印记的基因都存在着大量的DNA甲基化（DNA methylation）。表观遗传学作用的机制目前尚未完全明确，研究得比较多的是DNA CpG岛的甲基化和组蛋白的修饰。
总之，从分子医学的角度看，疾病时机体形态和功能的异常实质上是某些特定蛋白质结构或功能的变异所致，而蛋白质的结构和功能除受基因序列的控制外，还受细胞所处环境的影响。因此，基因及其表达调控环境是决定身体健康或患病的基础。