Pathology

1. Homeostasis & Feedback Mechanisms

What is Physio-pathology?

正常怎么工作（How it works）：生理机制（physiology）
出问题时发生了什么（What’s happening）：病理改变（pathology）

Physio-pathology connects physiology (how organs and systems normally work) with pathology (what changes during disease). The goal is to explain disease as a consequence of functional impairment or loss.

Levels of organization?

细胞 Cells → 组织 Tissues → 器官 Organs → 器官系统 Organ systems → 个体 Organism。
细胞是最小的能执行生命与功能过程的结构单位；组织可分肌肉、上皮、结缔、神经四大类。

The body is organized hierarchically: cells → tissues → organs → organ systems → the organism. Cells are the minimal units capable of vital functions, and tissues are classically grouped into muscle, epithelial, connective, and nervous tissue.

What are variables for homeostasis (Physico-chemical parameters)?

稳态要控制的是一组“理化参数”，比如：
代谢物浓度、氧/二氧化碳张力（O₂/CO₂ tension）、废物清除、pH、水/电解质（NaCl 等）、体液容量与压力、体温。

Homeostasis regulates key physico-chemical parameters, including metabolite levels, O₂ and CO₂ tensions, waste removal, pH, water and electrolytes, volume and pressure, and temperature.

Homeostasis and Set point?

Homeostasis：在活体内维持一个相对恒定的内环境。
这些变量会被设定在一个最佳的set point附近；出现轻微偏离时，会启动控制机制把它拉回。
如果控制系统失败，参数“出界”（out of range），可导致疾病甚至死亡。

Homeostasis is the maintenance of a relatively constant internal environment. Variables are regulated around an optimal set point. Small deviations activate control mechanisms; failure of these systems pushes parameters out of range, leading to disease or death.

Feedback control?

系统的输出会反过来影响控制活动，从而改变输出本身。
也就是：你做出的反应，会被系统“读回去”，再决定下一步反应强度与方向。

Feedback control means the output of organs feeds back to influence the control activity, thereby modifying the output itself.

Negative feedback

负反馈的本质：把变量拉回 set point。
当某个参数偏离设定点时，系统产生一个反向作用来抵消这种偏离，因此负反馈是维持稳态的最主要机制。

Negative feedback counteracts deviations from the set point. When a variable changes, the response acts in the opposite direction, making it the primary mechanism for maintaining homeostasis.

Components of Negative feedback

Sensor（感受器）：检测变量的变化
Control centre（控制中心）：将测量值与 set point 比较
Effector（效应器）：执行反应，修正偏差

A negative feedback system consists of three components: a sensor to detect changes, a control centre to compare the value with the set point, and an effector to produce the corrective response.

A classic example of negative feedback: Thermoregulation

变量：体温
Sensor：皮肤和中枢温度感受器
Control centre：下丘脑（hypothalamus）
Effector：
太热 → 出汗、皮肤血管扩张
太冷 → 战栗、血管收缩
目标始终是把体温拉回正常范围。

Thermoregulation is a classic example of negative feedback. Temperature sensors signal the hypothalamus, which activates effectors such as sweating or shivering to restore normal body temperature.

Positive feedback

正反馈的特点：
不把变量拉回 set point
反而放大偏离，让系统朝同一方向持续推进
因此它不用于稳态维持，而是用于需要“快速完成”的生理事件。

In positive feedback, the response amplifies the initial change rather than opposing it. It does not stabilize variables and is therefore not a homeostatic mechanism.

A classic example of positive feedback: childbirth

中文：
子宫收缩 → 促进催产素释放
催产素 → 增强子宫收缩
循环不断增强，直到婴儿出生，过程自动终止
正反馈必须有一个外部终止点，否则会失控。

Childbirth illustrates positive feedback: uterine contractions stimulate oxytocin release, which further intensifies contractions until delivery terminates the loop.

2. Cardiovascular system – Blood

Definition of blood?

**血液（blood）**是一种 液态结缔组织，在心血管系统内循环。它不是“水”，而是由细胞成分悬浮在血浆中的一种组织。

Blood is a liquid connective tissue that circulates within the cardiovascular system. It consists of cells suspended in plasma.

Functions of blood?

血液的功能可归纳为四类：
运输（Transport）：氧气、营养物、激素、代谢废物
调节（Regulation）：pH、体温、体液容量
防御（Protection）：免疫反应
止血（Haemostasis）：防止失血

The main functions of blood include transport, regulation, protection, and haemostasis.

Components of Blood

血液由两大部分组成：
Plasma（血浆）：液体部分
Formed elements（形成元素）：
红细胞（RBCs）
白细胞（WBCs）
血小板（Platelets）
比例上，血浆约占 55%，形成元素约 45%（即血细胞比容）。

Blood consists of plasma and formed elements. Plasma accounts for about 55%, while formed elements make up roughly 45% of blood volume.

Plasma

血浆 ≈ 90% 水，其余包括：
血浆蛋白：
白蛋白（albumin）
球蛋白（globulins）
纤维蛋白原（fibrinogen）
电解质、营养物、激素、代谢废物

Plasma is about 90% water and contains plasma proteins such as albumin, globulins, and fibrinogen, as well as electrolytes, nutrients, hormones, and wastes.

RBC

红细胞的主要功能是运输氧气（以及部分二氧化碳）。
含有大量 血红蛋白（haemoglobin）
无细胞核 → 更大空间装载氧气
双凹圆盘形态 → 提高表面积与柔韧性

Red blood cells transport oxygen via haemoglobin. Their biconcave shape and lack of a nucleus maximize oxygen-carrying capacity and flexibility.

WBC

白细胞的核心作用是免疫防御。
与红细胞不同，白细胞：
数量少得多
有细胞核
可以离开血管，进入组织（diapedesis）
它们不是为了运输，而是为了识别、攻击和清除威胁。

White blood cells are primarily involved in immune defence. Unlike red blood cells, they have nuclei and can migrate out of blood vessels into tissues.

Granulocytes vs Agranulocytes

白细胞按是否含有明显颗粒分为：
① Granulocytes（有颗粒）
中性粒细胞（Neutrophils）
嗜酸性粒细胞（Eosinophils）
嗜碱性粒细胞（Basophils）
② Agranulocytes（无明显颗粒）
淋巴细胞（Lymphocytes）
单核细胞（Monocytes）

White blood cells are classified into granulocytes and agranulocytes, based on the presence or absence of cytoplasmic granules.

Neutrophils vs Lymphocytes

Neutrophils（中性粒细胞）
数量最多
先天免疫
吞噬细菌（phagocytosis）
Lymphocytes（淋巴细胞）
适应性免疫
包括 B cells、T cells、NK cells
急性感染 → neutrophils；特异免疫 → lymphocytes。

Neutrophils are key players in innate immunity and phagocytosis, whereas lymphocytes are central to adaptive immunity.

Platelets

血小板不是完整细胞，而是：
来自骨髓中**巨核细胞（megakaryocytes）**的细胞碎片
主要功能：止血（haemostasis）
当血管受损时，血小板迅速聚集，形成血小板栓。

Platelets are cell fragments derived from megakaryocytes and play a crucial role in haemostasis by forming a platelet plug at sites of vascular injury.

Haemostasis

止血过程分为三步：
血管收缩（Vasoconstriction）
血小板栓形成（Platelet plug formation）
血液凝固（Coagulation）
这是一个高度协调的级联反应。

Haemostasis occurs in three steps: vasoconstriction, platelet plug formation, and coagulation. It is a tightly regulated cascade.

3. Cardiovascular System - Heart

Heart as a pump

心脏的本质功能只有一个：作为压力泵，推动血液循环。
右心 → 将去氧血泵向肺循环
左心 → 将含氧血泵向体循环
它通过周期性收缩与舒张来完成这一任务。

The heart functions as a pressure pump that drives blood through the pulmonary and systemic circulations by rhythmic contraction and relaxation.

Double circulation

人类心血管系统是双循环系统：
Pulmonary circulation（肺循环）：右心 → 肺 → 左心
Systemic circulation（体循环）：左心 → 全身 → 右心
这使得体循环可以在高压下运行，而肺循环保持低压，保护肺毛细血管。

Humans have a double circulation system consisting of pulmonary and systemic circulations, allowing high pressure in systemic flow and low pressure in the lungs.