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细胞和组织的损伤,细胞的超威结构及其基本病理过程

细胞和组织损伤的表现形式和轻重程度不一,轻者当招致损伤的原因消除后仍可恢复,重者则可引起细胞和组织的死亡,兹分述如下:

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一、猪病常见病理名词解释

Virchow在19世纪中期所奠定的细胞病理学说,通过近代对细胞及其病变的超威结构以及结构与功能相结合的研究,已经获得了新的更广更深的基础,扩大和加深了对疾病的理解。

一、变性和物质沉积

  生理学变动较大,有增有减,而药理学则无变化。所以在此,将药理中的一些重难点列示出来,希望对大家的复习有帮助!

1、萎缩:是指已发育正常的实质细胞积缩小,可以伴发细胞数量的减少。

细胞是一个由细胞膜封闭的基本生命单元,内含一系列明确无误的互相分隔的反应腔室,这就是由细胞膜为界限的各种细胞器,是细胞代谢和细胞活力的形态支柱。细胞内的这种严格分隔保证各种细胞器分别进行着无数的生化反应,行使各自的独特功能,维持细胞和机体的生命活动。细胞器的改变是各种病变的基本组成部分。

所谓变性乃指细胞或细胞间质的一系列形态改变并伴有结构和功能的变化,表现为细胞间质内出现异常物质或正常物质而数量显着增多。但使用这一定义时必须慎重,因为有时细胞内某种物质的增多恰属生理现象而并非病理性改变。

  (一)细胞与组织损伤

2、肥大:细胞、组织和器官体积的增大,称为肥大。

一、细胞核

一般而言,变性是可复性改变,当原因消除后,变性细胞的结构和功能仍可恢复。但严重的变性则往往不能恢复而发展为坏死。

  1.各种原因都可导致细胞损伤,其中缺氧是导致细胞损伤的一个重要基本环节。细胞损伤后其形态学改变可分为变性(可逆)和死亡(不可逆,分坏死和凋亡两类)两大类。

3、增生:实质细胞的增多称为增生,增生可导致组织、器官的增大。细胞增生也常伴发细胞肥大。

细胞核是遗传信息的载体,细胞的调节中心,其形态随细胞所处的周期阶段而异,通常以间期核为准。

变性可概括分为二大类;细胞含水量异常;细胞内物质的异常沉积。

  2.细胞与组织损伤的发生机制:细胞膜的破坏、活性氧类物质的损伤作用、细胞浆内高游离钙的损伤作用、缺氧的损伤作用、化学性损伤、遗传变异。

4、变性:是指细胞或细胞间质受损伤后因代谢发生障碍所致的某些可逆性形态学变化。表现为细胞浆内或细胞间质内有各种异常物质或是异常增多的正常物质的蓄积,并伴有功能下降。

细胞核外被核膜。核膜由内外二层各厚约3nm的单位膜构成,中间为2~5nm宽的间隙;核膜上有直径约50nm的微孔,作为核浆与胞浆间交通的孔道,其数目因细胞类型和功能而异,多者可占全核表面积的25%;在肝细胞核据估算约有2000个核孔。

细胞水肿

  3.变性分为细胞水肿和细胞内物质异常沉积,是一种可逆性损伤。细胞水肿主要见于代谢活跃、线粒体丰富的细胞(肝细胞、肾曲小管上皮细胞和心肌细胞),细胞内异常物质沉积包括脂肪变性(肝脂肪变最多见、心肌和肾区管上皮细胞脂肪变性)、玻璃样变(结缔组织、血管壁、细胞内玻璃样变性都可见)、纤维素样变性(实际上是一种组织坏死的表现,常见于急性风湿病、类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮、结节性动脉周围炎等变态反应性疾病和急进性高血压)、粘液样变性(常见于间叶性肿瘤、急性风湿病的血管壁、甲减时的粘液医学教 育 网搜 集整 理水肿)、淀粉样变性(淀粉样物质不是淀粉而是蛋白质)、病理色素沉积(含铁学黄素沉积于肺巨噬细胞咳出后称为心衰细胞、溶贫时肝脾细胞含铁学黄素沉积、脂褐素沉积)。脂肪变性,也叫脂肪沉积,多见于代谢旺盛耗氧多的器官,如肝、肾、心,以肝最常见。①肝脂肪变性:肉眼观肝均匀肿大,包膜紧张,切面浅黄色,触之有油腻感。脂肪变性在肝小叶内的分布可在小叶中央(肝淤血),可在小叶周边区(磷中毒),也可波及全小叶(长期严重肝淤血)。②心肌脂肪变性:可呈“虎斑心”,发生在严重贫血时。③肾脂肪变性:可见于肾炎、某些化学中毒(特别是汞),严重的肾脂肪变性则见于脂性肾病。玻璃样变性主要见于结缔组织和血管壁。①结缔组织玻璃样变:常见于病理情况引起的纤维瘢痕组织发生玻璃样变。②血管壁玻璃样变:高血压时,肾、脑、视网膜的细动脉最易发生玻璃样变。③细胞内玻璃样变:见于肾小球肾炎伴明显蛋白尿时,由蛋白滤过形成。另外狂犬病、慢性炎症病灶内的浆细胞、慢性酒精中毒时的肝细胞,亦可见有细胞内的玻璃样病变。含铁血黄素是来自红细胞血红蛋白的Fe3+与蛋白质结合成电镜下可见的铁蛋白微粒,若干铁蛋白微粒聚集称为光镜下可见的棕黄色、较粗大的折光微粒,称为含铁血黄素。脂褐素是蓄积于胞浆内的黄褐色微细颗粒,电镜下显示为自噬熔酶体内未被消化的细胞器碎片残体,其中50%为脂质。附睾管上皮细胞、睾丸间质细胞和神经节细胞的胞浆内正常时便含有脂褐素。其他类型的形态学特点及意义请看教材。

5、细胞水肿:是细胞轻度损伤后常发生的早期病变,好发于肝、心、肾等实质细胞的胞浆。细胞水肿的主要原因是缺氧、感染和中毒。去除病因后,水肿的细胞可恢复正常。

核浆主由染色质构成,其主要成分为脱氧核糖核酸,并以与蛋白质相结合的形式存在,后者由组蛋白与非组蛋白组成。染色质的NDA现在已可用多种方法加以鉴定和定量测定。

人体约一半由水构成,其中约2/3存在于细胞内,约1/3存在于细胞外。在正常情况下细胞内外的水分互相交流,协调一致,保持着机体内环境的稳定。但当因缺氧、缺血、电离辐射以及冷、热、微生物毒素等的影响,而致细胞的能量供应不足、细胞膜上的钠泵受损,使细胞膜对电解质的主动运输功能发生障碍,或细胞膜直接受损时,则导致细胞内水分增多,形成细胞水肿,严重时称为细胞的水变性。

  4.坏死时细胞核的变化是主要标志(核浓缩、核碎裂、核溶解),常见局灶性胞浆坏死、凝固性坏死(包括干酪样坏死,如结核菌引起的坏死;坏疽:干性坏疽,如血栓闭塞性脉管炎时四肢的坏死;湿性坏疽,如阑尾坏疽、肠坏疽;气性坏疽,坏死继发产气荚膜杆菌感染,呈蜂窝状,应紧急处理)、液化性坏死、脂肪坏死、固缩性坏死。坏死的结局可以是溶解吸收、分离排出、机化、包裹钙化等。

6、 脂肪变:细胞浆内甘油三酯的蓄积称为脂肪变或脂肪变性。起因于营养障碍、感染、中毒和缺氧等。多发生于肝细胞、心肌纤维和肾小管上皮。

核内较粗大浓缩的、碱性染料深染的团块状染色质为异染色质,呈细颗粒状弥散分布的、用普通染色法几乎不着色的染色质则为常染色质。一部分异染色质也可以上述两种状态存在。从生化角度看,异染色质不具遗传活性,相反,常染色质则大部分具遗传活性。

形态学:水肿的细胞体积增大,胞浆基质内水分含量增多,变得较为透明、淡染,胞核也常常被波及而增大、染色变淡、从而使整个细胞膨大如气球,故有气球变之称。电镜下,除可见胞浆基质疏松变淡外,尚可见线粒体肿胀及嵴变短、变少甚至消失;内质网则广泛解体、离断和发生空泡变。严重的水变性有时与渐进性坏死和坏死难以区分。

  5.凋亡是活体内单个细胞或小团细胞的死亡,死亡细胞的质膜(细胞膜和细胞器膜)不破裂,不引发死亡细胞的自溶,也不引发急性炎症反应,又名程序性死亡。发病机制与基因调节有关,凋亡小体的形成是其形态学主要特征。凋亡小体多呈圆形或卵圆形,大小不等,呈强嗜酸性,又称嗜酸性小体,可见于病毒性肝炎。凋亡的意义在于⑴与胚胎发生、发展、个体形成、器官的细胞平衡稳定等有密切关系⑵与人类肿瘤、自身免疫性疾病、病毒性疾病等的发生有很密切的关系。

7、粘液样变性:是指间质内有粘多糖和蛋白质的蓄积。常见于间叶组织肿瘤、风湿病、动脉粥样硬化和营养不良时的骨髓和脂肪组织等。镜下:间质疏松,有多突起的星芒状纤维细胞散在于灰蓝色粘液样的基质中。

间期核的染色质模式还反映细胞的功能状态。一般而言,大而淡染的核提示细胞活性较高;小而深染的核则提示细胞活性有限或降低。

在电镜技术问世之前,有混浊肿胀之称,用以形容细胞肿胀和胞浆出现颗粒而变混浊,相应的器官在肉眼观上肿胀、边缘变钝、透明度降低。电镜检查表明,胞浆内的颗粒实乃水肿时肿大的线粒体和扩张断裂的内质网,但有时也可为小泡状的蛋白质或其他物质的沉积。故为避免误解,现已放弃混浊肿胀这一名称。

  (二)修复、代偿与适应

8、坏死:是活体内范围不等的局部细胞死亡,死亡细胞的质膜(细胞膜、细胞器膜等)崩解、结构自溶(坏死细胞被自身的溶酶体酶消化)并引发急性炎症反应。

细胞损伤时核的改变

结果:细胞水肿通常为细胞的轻度或中等度损伤的表现,当原因消除后仍可恢复正常。但如进一步继续发展,则可能形成脂肪变性甚或坏死。

  1.细胞和组织的适应性反应包括肥大(细胞数量不变、细胞器成分增大或增多引起细胞体积增大为肥大,分代偿性肥大和分泌性肥大)、增生(实质细胞数量增多,细胞器成分并不增大或增多,各种良性和恶性肿瘤都属于增生)、萎缩(分生理性萎缩和病理性萎缩,一般是可恢复的)、化生(是指一种已分化成熟的组织向另一种有相似性质的组织转化,例如气管和支气管上皮细胞的磷状上皮化生、慢性萎缩性胃炎的肠上皮化生、一些间叶组织可化生为透明软骨或骨组织)。

9、凝固性坏死:坏死的细胞的蛋白质凝固,还常保持其轮廓残影。这可能是由于死死局部的酸中毒使坏死细胞的结构蛋白和酶蛋白变性,封闭了蛋白质的溶解过程。凝固性坏死好发于心肌、肝、脾、肾等。

1、核大小的改变 核的大小通常反映着核的功能活性状态,功能旺盛时核增大,核浆淡染,核仁也相应增大和增多。如果这种状态持续较久,则可出现多倍体核或形成多核巨细胞。多倍体核在正常情况下亦可见于某些功能旺盛的细胞,如肝细胞中可见约20%为多倍体核。在病理状态下,如晚期肝炎及实验性肝癌前期等均可见多倍体的肝细胞明显增多。

细胞内物质沉积

  2.再生是由损伤部位周围的同种细胞来修复的过程,不同组织再生能力不同。分为完全再生和不完全再生,纤维性再生属不完全性再生,先由肉芽组织填充,然后转化成胶原纤维为主的斑痕组织。肉芽组织包括毛细血管、纤维结缔组织和各种炎性细胞,是创伤修复的起始过程。人体细胞的分类:①不稳定细胞:总在不断地繁殖,以代替衰亡或破坏的细胞,再生能力相当强。如表皮细胞,呼吸道、消化道粘膜被覆细胞;②稳定细胞:生理情况下,该类细胞增殖现象不明显,细胞增殖周期中处于静止期。包括各种腺体或腺样器官;③永久性细胞:出生后都不能分裂增生,一旦遭受破坏则成为永久性缺失。包括神经细胞、骨骼肌细胞、心肌细胞。肉芽组织:①成分:毛细医学教育 网搜集    整 理血管、纤维结缔组织和各种炎性细胞组成。②肉芽组织的作用:A机化血凝块、坏死组织和异物;B抗感染及保护创面;C修补伤口及其他组织缺损。③结局形态标志:A间质水分逐渐减少;B炎性细胞减少;C毛细血管减少;D成纤维细胞减少;E胶原纤维增多。

10、干酪性坏死:是彻底的凝固性坏死,是结核病的特征性病变。镜下:不见坏死部位原有组织结构的残影,甚至不见核碎屑,肉眼观:坏死呈白色或微黄,细腻,形似奶酪,因而得名。

核的增大除见于功能旺盛外,也可见于细胞受损时,最常见的情况为细胞水肿。这主要是细胞量匮乏或毒性损伤所致,是核膜钠泵衰竭导致水和电解质运输障碍的结果。这种核肿大又称为变性性核肿大。

在病理状态下,不同的原因可以导致多种不同的物质在细胞和间质内异常沉积,为变性的主要表现。

  (三)局部血液及体液循环障碍

11、纤维素性样坏死:曾称为纤维素样变性。发生于结缔组织和血管壁,是变态反应性结缔组织病(风湿病、类风湿性关节炎等)和急进性高血压的特征性病变。镜下,坏死组织成细丝、颗粒状的红染的纤维素样,聚集成片块。纤维素样坏死物质可能是肿胀、崩解的胶原纤维(由于抗原-抗体复合物引发),或是沉积于结缔组织中的免疫球蛋白,也可能是由血液中渗出的纤维蛋白原转变成的纤维素。

相反,当细胞功能下降或细胞受损时,核的体积则变小,染色质变致密,如见于器官萎缩时。与此同时核仁也缩小。

1.脂肪沉积 正常情况下,除脂肪细胞外,其他细胞内一般不见或仅见少量脂滴。如这些细胞中出现脂滴或脂滴明显增多,则称为脂肪变性。电镜下可见脂滴形成于内质?

  1.充血是指器官或局部组织血管内血液含量增多,分为动脉性充血和静脉性充血。

12、糜烂:皮肤、粘膜处的浅表性坏死性缺损称为糜烂。较深的坏死性缺损称为溃疡。

2.核形的改变 光学显微镜下,各种细胞大多具有各自形状独特的核,可为圆形、椭圆形、梭形、杆形、肾形、印戒形、空洞形以及奇形怪状的不规则形等。在电镜下由于切片极薄,切面可以多种多样,但均非核的全貌。核的多形性和深染特别多见于恶生肿瘤细胞,称为核的异型性。

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  2.出血是指血液从血管或心脏外出。机械性损伤或病变侵蚀血管壁或心脏都会引起出血,影响取决于出血的量、速度、部位。漏出性出血原因:①血管损害如缺氧、毒素、维生素C缺乏、静脉压升高;②血小板减少或血小板功能损害;③凝血因子缺乏。

二、按病猪的热型曲线(热型曲线是指每日两次测得的病猪体温数值的连线)将体温分为:

3.核结构的改变 细胞在衰亡及损伤过程中的重要表征之一是核的改变,主要表现为核膜和染色质的改变。

碳水化合物等结合,形成细胞的结构成分,即成为结构脂肪。因此,上述过程中的任何一个环节发生障碍便能导致肝细胞的脂肪变性;①脂蛋白合成障碍,以致不能将脂肪运输出去,造成脂肪在肝细胞内堆积。这常系由于合成脂蛋白的原料如磷脂或组成磷脂的胆碱等物质缺乏,或由于化学毒物或其他毒素破坏内质网结构或抑制某些酶的活性,使脂蛋白及组成脂蛋白的磷脂、蛋白质等的合成发生障碍所致。②中性脂肪合成过多。这往往是由于饥饿或某些疾病造成饥饿状态,或糖尿病患者对糖的利用障碍时,从脂库动员出大量脂肪,其中大部分以脂肪酸的形式进入肝,致肝合成脂肪增多,超过了肝将其氧化利用和合成脂蛋白输送出去的能力,于是导致脂肪在肝内的蓄积。③脂肪酸的氧化障碍,使细胞对脂肪的利用下降。例如白喉外毒素等能干扰脂肪酸的氧化过程,而缺氧即影响脂蛋白的合成,又影响脂肪酸的氧化。总之,肝细胞的脂肪变性乃上述某一因素或几种因素综合利用的结果。

  3.在活体心脏和血管内,血液发生凝固或血液中的某些成分相互粘集,形成固体质块的过程。这个固体团块就称为血栓。心血管内膜的损伤、血流状态改变、血液凝固性增加都会导致血栓形成。血栓最终可以通过软化、溶解和吸收;也可以机化和发生钙化。血栓对机体最有危害的是:①阻塞血管,使组织器官萎缩或梗死。②血栓脱落形成栓塞。血栓形成的条件:①心血管内膜的损伤;②血流状态的改变;③血液凝固性增加。

1、稽留热:即高热持续数天不降,且昼夜体温温差在1 ℃以内。这是致热原在体内持续存在并不断刺激体温调节中枢的结果。常见于猪瘟、丹毒、流感、大叶性肺炎、猪急性痢疾、急性传染性胸膜肺炎等。

核浓缩:染色质在核浆内聚集成致密浓染的大小不等的团块状,继而整个细胞核收缩变小,最后仅留下一致密的团块,是为核浓缩。这种浓缩的核最后还可再崩解为若干碎片而逐渐消失。

图1-17 肝细胞气球样变

  4.DIC:血液的凝固性增变,在全身微循环内形成大量由纤维素和血小板构成的微血栓,广泛地分布于全身许多器官和组织的毛细血管和小血管内,称为弥漫性血管内凝血。其机制是凝血系统在微循环内广泛地被激活导致。结局:广泛性微血栓形成,全身皮肤粘膜和器官的出血以及血栓形成所致的梗死性病变,严重时可致死。

2、弛张热:即昼夜体温变化超过1 ℃,但不降至正常体温的状态。常见于小叶性肺炎、胸膜炎、灶性化脓性疾病、急性猪肺疫、猪丹毒及许多败血症。

核碎裂(karyorrhexis):染色质逐渐边集于核膜内层,形成较大的高电子密度的染色质团块。核膜起初尚保持完整,以后乃在多处发生断裂,核逐渐变小,最后裂解为若干致密浓染的碎片。

病毒性肝炎时,肝细胞明显肿胀,胞浆疏松呈气球样

  5.栓塞:循环血液中的异物随血液的流动,阻塞血管管腔称为栓塞。阻塞的物质称为栓子。栓子有多种,如血栓,脂肪,空气和羊水,最常见的还是血栓。血栓栓塞包括:①肺动脉栓塞:主要来自于下肢深部静脉,股静脉;②大循环的动脉栓塞:主要有左心室的血栓,和动脉粥样硬化溃疡表面形成的血栓,血栓脱落医 学教育 网搜 集 整理会引起脑、肾、脾等器官的栓塞,也可引起肢体坏疽;③脂肪栓塞:主要是骨折或脂肪组织严重挫伤引起。一般会引起全身器官的更塞,尤其是脑。气体栓塞:快速进入血循环的空气100ml可引起心力衰竭。羊水栓塞:分娩过程中,由于羊水被挤入破裂的子宫静脉内造成的,羊水栓塞和栓子主要见于肺血管内,其次见于子宫和阔韧带等静脉内。

3、间歇热:即病猪的发热期和无热期有规律地交替出现。发热持续期或间歇期的长短不等,随致热物质进入血液,作用于神经中枢的时期和持续时间而变化。发热时表现出恶寒、战栗、多汗等症状,进入间歇期则症状消失。常见于血孢子虫病、支气管炎及化脓性局灶性感染、败血型链球菌及局部化脓性疾病。

核溶解(karyolysis):变致密的结成块状的染色质最后完全溶解消失。即核溶解。核溶解变可不经过核浓缩或核碎裂而一开始即独立进行。在这种情况下,受损的核很早就消失。

形态学:轻度肝脂肪变性时,肝肉眼观可无明显改变,或仅轻微黄染。如脂仿变性比较显著和广泛,则肝增大,色变黄,触之质如泥块并有油腻感。镜下,肝细胞内的脂肪空泡较小,起初多见于核的周围,以后变大,较密集散布于整个胞浆中,严重时可融合为一个大空泡,将细胞核挤向胞膜下,状似脂肪细胞。脂肪变性在肝小叶中的分布与其病因有一定的关系,例如肝淤血时,小叶中央区缺氧较重,故脂肪变性首先在此处发生。但长期淤血后,小叶中央区的肝细胞大多萎缩、变性或消失,于是小叶周边区肝细胞也因缺氧而发生脂肪变性。磷中毒时,肝细胞脂肪变性则主要发生于小叶周边区,这可能是由于此区肝细胞对磷中毒更为敏感的缘故。

  6.由于血管阻塞引起的组织坏死称为梗死。血栓,动脉栓塞,血管受压闭塞,动脉痉挛等可引起血管阻塞。梗死有贫血性梗死和出血性梗死。梗死病变特点:在脾、肺、肾等器官的梗死,范围呈锥状,切面呈扇形;心肌梗死形状不规则或呈地图状,这些都和血供有关。梗死病变的特点:①贫血性梗死:好发于脾、肾、心肌,因为这些器官组织结构致密,侧支循环不充分。梗死早期,可有出血带,随后边为褐黄色,最后形成质地坚实的肉呀组织和瘢痕。梗死灶呈白色;②出血性梗死:发生在有严重淤血和组织疏松的器官。肺梗死多见于二尖瓣患者。出血性梗死也发生于肠,在肠套叠、肠扭转、嵌顿性疝都可引起肠断的出血性梗死。

4、不定型热:即发热持续时间不定,体温变动无规律,体温曲线不规则。常见于许多非典型疾病,多见于非典型猪瘟及其它典型传染病。

上述染色质边集、核浓缩、核碎裂、核溶解等核的结构改变为核和细胞不可复性损伤的标志,提示活体内细胞死亡。

图1-18 肝细胞脂肪变性

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4.核内包含物 在某些细胞损伤时可见核内出现各种不同的包含物,可为胞浆成分,亦可为非细胞本身的异物,但最常见的还是前者。这种胞浆性包含物可在两种情况下出现:①胞浆成分隔着核膜向核内膨突,以致在一定的切面上看来,似乎胞浆成分已进入核内,但实际上大多仍可见其周围有核膜包绕,其中的胞浆成分常呈变性性改变。这种包含物称为胞浆性假包含物;②在有丝分裂末期,某些胞浆结构被封入形成中的子细胞核内,以后出现于子细胞核中,称为真性胞浆性包含物。

肝细胞胞浆内出现大小不等的脂肪空泡;右上角为饿酸染色的脂肪细胞, 脂滴染成黑色

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图1-1 恶性肿瘤细胞的奇异形核

心肌脂肪变性:心肌在正常情况下可含有少数脂滴,脂肪变性时脂滴明显增多。镜下,脂肪空泡较细小,呈串珠状成排排列,主要位于肌纤维Z带附近和线粒体分布区。常为贫血和中毒的结果。在严重贫血时,可见心膜下尤其是乳头肌处出现成排的黄色条纹,与正常心肌的暗红色相间排列,状若虎皮斑纹,故有“虎斑心”之称。严重感染、白喉外毒素以及其他毒物也能引起心肌的弥漫性脂肪变。肉眼观,心肌均匀变浊,略呈黄白色。但通常心功能并不受明显影响。显著的心肌脂肪变性如今并不常见。

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图中央为一巨大的瘤细胞核,核膜曲折凹陷,使核呈奇异形

肾脂肪变性;在严重贫血、缺氧和中毒过程中,或肾小球毛细血管通透性升高时,肾小管特别是近曲小管的上皮细胞可吸收漏出的脂蛋白而导致脂肪变性。脂滴起初多位于细胞基底部。肉眼观,肾稍肿大,切面上可见皮质增厚,略呈浅黄色。

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2.玻璃样变性 又称透明变性(hyaline degeneration),为十分常见的变性,主要见于结缔组织、血管壁,有时也可见于细胞内。

5.核仁的改变 核仁为核蛋白体RNA转录和转化的所在。除含蛋白的均质性基质外,电镜下核仁主由线团状或网状电子致密的核仁丝和网孔中无结构的低电子密度的无定形部组成。核仁无界膜,直接患浮于核浆内。

1.结缔组织玻璃样变:常见于纤维瘢痕组织、纤维化的肾小球,以及动脉粥样硬化的纤维性瘢块等。此时纤维细胞明显变少,胶原纤维增粗并互相融合成为梁状、带状或片状的半透明均质,失去纤维性结构。质地坚韧,缺乏弹性。玻璃样变的发生机制尚不甚清楚,有人认为在纤维瘢痕老化过程中,原胶原蛋白分子的交联增多,胶原原纤维也互相融合,其间并有较多的糖蛋白积聚,形成所谓玻璃样物质;也有人认为可能由于缺氧、炎症等原因,造成局部pH升高或温度升高,致使原胶原蛋白分子变性成明胶并互相融合所致。

形态上和生物上核仁由3种不同的成分构成:①原纤维状成分,内含蛋白质及与其相结合的45S-rRNA;②细颗粒状成分,主要由12S-rRNA构成,为核仁的嗜碱性成分;③细丝状成分,仅由来自胞浆的蛋白质构成,穿插于整个核仁内。3种核仁成分的空间排列状态可反映细胞的蛋白合成活性,例如:

2.血管壁玻璃样变:这种改变常见于高血压病时的肾、脑、脾及视网膜的细动脉。此时,可能是由于细动脉的持续性痉挛,使内膜通透性增高,血浆蛋白得以渗入内膜,在内皮细胞下凝固成无结构的均匀红染物质。此外,内膜下的基底膜样物质增多。这些改变使细动脉的管壁增厚、变硬,管腔变狭,甚至闭塞,此即细动脉硬化症,可引起肾及脑的缺血。

壳状核仁:原纤维状成分集中位于核仁中央,细颗状成分呈壳状包绕于外层。这种细胞的合成活性甚低。

3.细胞内玻璃样变:亦称为细胞内玻璃样小滴变性。这种情况常见于肾小球肾炎或其他疾病而伴有明显蛋白尿时。此时肾近曲小管上皮细胞胞浆内可出现许多大小不等的圆形红染小滴,这是血浆蛋白经肾小球滤出而又被肾小管上皮细胞吞饮的结果,并在胞浆内融合成玻璃样小滴,以后可被溶酶体所消化。此外,在酒精中毒时,肝细胞核周胞浆内亦可出现不甚规则的红染玻璃样物质。电镜下,这种物质由密集的细丝构成,据认为可能是细胞骨架中含角蛋白成分改变的结果,并被称为Mallory小体。

海绵状核仁:这种核仁的原纤维状与细颗状成分呈海绵状排列。这种细胞的合成活性升高。大多数所谓的“工作核”具有这种核仁。

图1-19 纤维瘢痕组织的玻璃样变

高颗粒性核仁:由海绵状核仁转化而成,原纤维状成分几乎消失,核仁主要由颗粒状成分构成,故组织学上呈强嗜碱性,细胞的合成活性旺盛。这种核仁常见于炎症和肿瘤细胞。

胶原纤维变粗,互相融合呈均质梁状

低颗粒性核仁,与上述高颗粒性核仁相反,这种核仁的细颗粒状成分锐减,故电镜下原纤维状成分显得突出,电子密度较低。这种核仁常见于再生时,因此时细颗粒成分过多地被胞浆所利用。

3.纤维素样变性为间质胶原纤维及小血管壁的一种变性。病变部位的组织结构逐渐消失,变为一堆境界不甚清晰的颗粒状、小条或小块状无结构物质,呈强嗜酸性红染,状似纤维素,并且有时呈纤维素染色,故称此改变为纤维素样变性,其实为组织坏死的一种表现,因而也称为纤维素样坏死。

分离性核仁:超微结构上3种核仁成分清楚地互相分离,原纤维状和细颗粒状成分减少。这种核仁变小,无活性,常见于核仁转录过程被抗生素、细胞抑制剂、缺氧和蝇菌素中毒等所完全阻断时。

纤维素样变性主要见于急性风湿病及结节性动脉周围炎等变态反应性疾病。至于所谓纤维素样物质的性质和形成机制,至今尚无统一意见。一般认为,在早期,结缔组织基质中有PAS阳性的粘多糖增多,以后纤维崩解为碎片,从而失去原来的组织结构而变为纤维素样物质。此外,还有免疫球蛋白增多,有时还有纤维蛋白增多。这种改变可能是抗原抗体反应时形成的生物活性物质使间质受损、胶原纤维崩解所致。同时,附近小血管也可受损,引起通透性升高、血浆渗出,并在组织凝血系统的酶的催化作用下,使血浆纤维蛋白原转化为纤维蛋白。

由此可见,核仁的大小和数目的多少常反映细胞的功能活性状态:大和多的核仁是细胞功能活性高的表现,反之则细胞功能活性低。

图1-20 脾中央动脉玻璃样变

二、细 胞 膜

中央动脉管壁明显增厚,呈玻璃样均质状,管腔变窄

细胞膜是包于细胞表面、将细胞与周围环境隔开的弹性薄膜,厚约8~10nm,由脂质和蛋白质构成,故为脂蛋白膜,对于细胞的生命活动和功能具有十分重要的意义。

4.粘液性变性 组织间质内出现类粘液的积聚称为粘液样变性。镜下可见病变处的间质变疏松,充以染成淡蓝色的胶状液体,其中有一些多角形、星芒状细胞散在,并以突起互相联缀。

细胞膜在许多特定场合可向外形成大量的纤细突起,或向内形成各种形式的内褶(图1-4),

结缔组织粘液样变性常见于间叶性肿瘤、急性风湿病时的心血管壁、动脉粥样硬化的血管壁。甲状腺功能低下时,全身皮肤的真皮及皮下组织的基质中有较多类粘液及水分潴留,形成粘液水肿,其机制可能是甲状腺功能低下时,能促进透明质酸酶活性的甲状腺素分泌减少,致透明质酸降解减弱而大量潴积于组织内。

图1-4 肾近曲小管上皮细胞之基底褶及其中的线粒体

粘液样变性当病因消除后可以逐渐消退,但如长期存在,则可引起纤维组织增生,从而导致组织硬化。

以利于其功能活动。相邻细胞的细胞膜之间还可形成闭锁小带、附着小带、桥粒和缝隙连接等各种特化结构,以保持细胞间的联系。此外,新近还发现,在相领细胞膜上有“粘附分子”,对细胞正常结构和联系以及细胞极性的维持和细胞的分化等,均具有重要作用。

5.淀粉样变性 组织内有淀粉样物质沉积称为淀粉样变性。淀粉样物质为一种结合粘多糖的蛋白质,遇碘时被染成赤褐色,再加以硫酸则呈蓝色,与淀粉遇碘时的反应相似,故称之为淀粉样物质。此物质常浸润于细胞间或沉积于小血管的基底膜下,或沿网状纤维支架分布。淀粉样物质在HE染色切片中为淡红色均质状,电镜下则为纤细的丝状。

细胞膜除作为细胞的机械性和化学性屏障外,还具有一系列重要的功能诸如细胞内外的物质交换、细胞运动、细胞识别以及细胞的生长调控、免疫决定和各种表面受体形成等。

图1-21 肾近曲小管上皮细胞玻璃样小滴变

细胞的物质交换:细胞内外的物质交换主要以两种方式进行,一为渗透,一为出入胞过程。渗透乃指低分子物质通过细胞膜进出细胞,又可分两种情况:一种是按该物质在细胞内外环境中的浓度差,由浓高的一侧弥散底到低的一侧;另一种则逆浓度差进行,即由浓度低的一侧向浓度高的一侧输送,其经典的例子即Na+和K+的运输,即依靠所谓“钠泵”的作用将Na+移向细胞外隙,而使K+移向细胞内。这种主动运输是一个耗能的过程,并由Na+和K+激活细胞膜上的ATP酶分解ATP而提供所需的能量。因此,如ATP酶受到某些毒物的抑制,则这种主动运输过程也同样受到阻抑。除Na+和K+外,其他一些有机物质如葡萄糖、氨基酸以及一些低分子代谢产物也是借这样的过程运输的。

上皮细胞胞浆内出现大小不等的均质圆形小滴

第二种物质运输方式为出入胞过程。较大的分子和颗粒不能借渗透过程通过细胞膜,乃借出入胞过程将细胞内物质运送到细胞外和将细胞外物质移入细胞内。前者称为出胞,后者称为入胞(endocytosis)。进入细胞的如为液态物质则称之为胞饮或吞饮,如为固体颗粒则称之为吞噬。在吞饮过程中,被吞饮的物质先接触并附着于细胞膜上,然后该处细胞膜连同该物质内凹,继而从细胞膜上断离下来,在胞浆内形成有膜包绕的小泡;吞噬过程与吞饮相似,稍不同的是,被吞噬物附着于细胞膜上后,细胞膜乃形成伪足样突起,将该物质环抱,最后封闭成有膜包绕的泡状结构,从而将该物质移入胞浆内。细胞自身的成分如蛋白质分子、糖原颗料、衰变的或受损而待处理的细胞器等,亦可被膜包绕而形成自噬泡或自噬体。胞饮泡或吞噬泡一般在胞浆内与溶酶体相结合,并被溶酶体酶所降解消化。但胞饮泡也可不经处理而穿过胞浆,最后从细胞的另一极重新移出细胞外。

图1-22 肝淀粉样变

细胞膜上还有特殊的识别区,结合在糖萼上,借此,细胞可相互识别,从而相互接近形成一定的细胞组合,或相互排斥而分离。同样,通过识别区,增生中的细胞在互相接触时就会停止分裂,而癌细胞则已失去这种表面功能,故可不受限制地增生。此外,细胞膜上还有一种膜抗原可以识别“自我”和“非我”。这种膜抗原在器官移植中具有重要意义,因为它可致敏受体,从而引起对移植物的排斥反应。最后,细胞上还有一些特异性区域带着特殊的化学簇,可以接受相应的化学信号,称为膜受体或表面受体。但从形态学上不能辨认。这种膜受体具有十分重要的意义,因为已知许多物质如激素、免疫球蛋白、药物、毒素以及感染因子等都是作为外来信号被受体接受后才转化为细胞内效应而发挥其作用。如封闭其受体,则亦同时消除其作用。

淀粉样物质呈均质状,沉着于窦内皮下,肝细胞索受压萎缩

细胞膜的病变

淀粉样变可为全身性和局部性二种。前者在我国极为罕见,多发生在长期慢性化脓、骨髓瘤及结核病等情况下。局部性淀粉样变则较常见,并好发于睑结膜及上呼吸道等处的慢性炎症而伴有大量浆细胞浸润时,发生机制不清。根据淀粉样物质中常有丙种球蛋白和血清中球蛋白增多的现象,有人认为这是由于抗原抗体反应在血中形成的蛋白复合物,也有人认为是浆细胞产生的免疫球蛋白与纤维母细胞、内皮细胞所产生的含硫粘多糖相结合而形成的复合物。

1.细胞膜形态结构的改变 机械力的作用或细胞强烈变形,可引起红细胞膜的破损,如人工心瓣膜可引起细胞膜的破裂;某些脂溶性阴离子物质、溶蛋白和溶脂性酶以及毒素等也能破坏细胞膜的完整性。细胞膜结构的损伤可导致细胞内容物的外溢或水分进入细胞使细胞肿胀。

6.病理性色素沉积 组织中可有各种色素沉积,其中有的来源于机体自身,称为内源性色素,如含铁血黄素、胆色素、脂褐素、黑色素等;有的则来自体外,为外源性色素,如炭末及纹身所用的色素。常见的病理性色素沉积有以下几种:

2.细胞膜通透性的改变 能量代谢不足或毒物的直接损害等所致各种不同的细胞损伤时,均可造成细胞主动运输的障碍,从而导致细胞内Na+的潴留和K+的排出,但Na+的潴留多于K+的排出,使细胞内渗透压升高,水分因而进入细胞,引起细胞水肿。这种单纯的通透性障碍时并不见细胞膜的形态学改变,只有借细胞化学方法才可在电镜下检见细胞膜上某些酶活性的改变。当然,如损伤或水肿严重,则亦可发生继发性形态改变如出现肿浆膨出、微绒毛变短甚至消失、细胞膜基底变平乃至细胞膜破裂等。在某些较严重的损伤时还可出现细胞膜的螺旋状或同心圆层状卷曲,形成典型的髓鞘样结构

含铁血黄素:含铁血黄素是由铁蛋白微粒集结而成的色素颗粒,呈金黄色或棕黄色而具有折光性。颗粒大小不一,是巨噬细胞吞食红细胞后在胞浆内形成的一种色素,为血红蛋白被巨噬细胞溶酶体分解而转化所成。由于铁蛋白分子中含有高铁(Fe3+),故遇铁氰化钾及盐酸后出现蓝色反应,称为普鲁士蓝或柏林蓝色反应。细胞破裂后,此色素亦可散布于组织间质中。左心衰竭时,在发生淤血的肺内可有红细胞漏出肺泡中,被巨噬细胞吞噬后形成含铁血黄素。这种细胞可出现于患者痰内,即所谓心衰细胞。当溶血性贫血时有大量红细胞被破坏,可出现全身性含铁血黄素沉积,主要见于肝、脾、淋巴结、骨髓等器官。

图1-5 髓鞘样结构

胆红素:也是在吞噬细胞内形成的一种血红蛋白衍生物。在生理情况下,衰老的红细胞在单核吞噬细胞中被破坏,其血红蛋白被分解为珠蛋白、铁及胆绿素,后者还原后即成为胆红素,进入血液。血中胆红素过多时则将组织染成黄色,称为黄疸。胆红素一般呈溶解状态,但也可为黄褐色折光性小颗粒或团块。在胆道阻塞及某些肝疾患时,肝细胞、毛细胆管及小胆管内可见许多胆红素。黄疸明显时,胆红素颗粒亦可见于Kupffer细胞、肾小管上皮细胞内,并可在肾小管腔内形成胆汁管型。但人体因有血脑屏障的保护,胆红素通常不能进入脑和脊髓,而在新生儿则由于血脑屏障尚不完善,故在高胆红素血症时,大量胆红素可进入脑细胞内,使其氧化磷酸化过程受障,能量产生受抑,细胞乃发生变性,引起神经症状。肉眼观可见多处神经核明显黄染,故称之为核黄疸。

三、内质网

脂褐素:为一种黄褐色细颗粒状色素,其成分约50%为脂质,其余为蛋白质及其他物质。脂褐素颗粒为细胞内自噬溶酶体中的细胞器碎片发生某种理化改变后,不能被溶酶体酶所消化而形成的一种不溶性残存小体。正常人的附睾上皮细胞、睾丸间质细胞以及某些神经细胞的胞浆中可含有少量脂褐素。老年人及一些慢性消耗性疾病患者的肝细胞、肾上腺皮质网状带细胞的胞浆以及心肌细胞核两侧的胞浆中,均可出现脂褐素,故此色素又有消耗性色素之称。脂褐素颗粒在电镜下呈典型的残存小体结构。

除红细胞外,内质网或多或少地见于所有各种细胞。内质网为由生物膜构成的互相通连的片层隙状或小管状系统,膜片间的隙状空间称为池,通常与细胞外隙和细胞浆基质之间不直接相通。这种细胞内的膜性管道系系一方面构成细胞内物质运输的通路,另方面为细胞内各种各样的酶反应提供广阔的反应面积。内质网与高尔基体及核膜相连续。

黑色素:为大不、形状不一的棕褐色或深褐色颗粒色素。正常人皮肤、毛发、虹膜及脉胳膜等处均有黑色素存在。皮肤黑色素由黑色素细胞产生:黑色素细胞中的酪氨酸在酪氨酶的作用下,氧化为二羟苯丙氨酸。多巴被进一步氧化为吲哚醌,失去CO2后转变为二羟吲哚,后者聚后成一种不溶性的聚合物,即黑色素,再与蛋白质结合为黑色素蛋白。黑色素细胞内因含有酪氨酸酶,故当加上多巴时,则出现与黑色素相似的物质,谓之多巴反应阳性;相反,表皮下的噬黑色素细胞(melanophore),即吞噬了黑色素的组织细胞,因不含酪氨酸酶,故多巴反应阴性。用此方法可以鉴别黑色素细胞和噬黑色素细胞。人的垂体所分泌的ACTH能刺激黑色素细胞,促进其黑色素形成。当肾上腺功能低下时,全身皮肤黑色素增多,这是由于肾上腺皮质激素分泌减少,对垂体的反馈抑制作用减弱,致ACTH分泌增多,促进黑色素细胞产生过多的黑色素所致。局限性黑色素增多则见于黑色素痣及黑色素瘤等。

粗面内质网

7.病理性钙化 正常机体内只有骨和牙含有固态的钙盐,如在骨和牙之外的其他部位组织内有固态的钙盐沉积,则称为病理性钙化。沉积的钙盐主要是磷酸钙,其次为碳酸钙。

在病理状态下,粗面内质网可发生量和形态的改变。在蛋白质合成及分泌活性高的细胞以及细胞再生和病毒感染时,粗面内质网增多。粗面肉质岗的含量高低也常反映肿瘤细胞的分化程度。相反,在萎缩的细胞以及有某种物质贮积的细胞,其粗面内质网则萎缩、减少。当细胞受损时,粗面内质网上的核蛋白体往往脱落于胞浆内,粗面内质网的蛋白合成乃下降或消失;当损伤恢复时,其蛋白合成也随之恢复。

在HE染色时,钙盐呈蓝色颗粒状,开始时颗粒微细,以后聚集成较大颗粒或片块,量多时肉眼可见为白色石灰样质块,难以完全吸收而成为机体内长期存在的异物,并刺激周围结缔组织增生而将其包裹。

在由各种原因引起的细胞变性和坏死过程中,粗面内质网的池一般出现扩张,较轻的和局限性的扩张只有在电镜下才能窥见,重度扩张时则在光学显微镜下可表现为空泡形成,电镜下有时可见其中含有中等电子密度的絮状物。在较强的扩张时,粗面内质网同时互相离散,膜上的颗粒呈不同程度的脱失。进而内质网本身可断裂成大小不等的片段和大小泡。这些改变大多见于细胞水肿时,故病变不仅见于内质网,也同时累及Golgi器、线粒体和胞浆基质,有时甚至还累及溶解体。

病理性钙化主要有营养不良性钙化和转移性钙化两种。前者颇常见,乃变性坏死组织或异物的钙盐沉积,如结核坏死灶、脂肪坏死灶、动脉粥样硬化斑块内的变性坏死区,坏死的寄生虫虫体、虫卵以及其他异物等。此时,因无全身性钙磷代谢障碍,故血钙不升高。

图1-6肝细胞粗面内质网扩张

营养不良性钙化的机制尚未阐明,可能与局部硷性磷酸酶升高有关:碱性磷酸酶能水解有机磷酸酶,使局部磷酸增多,超过3Ca2+×2PO43-的常值,于是形成磷酸钙沉淀。至于磷酸酶的来源,一部分显然是来自坏死细胞中的溶酶体,另一部分则可能系吸收自周围组织液中的磷酸酶。此外,钙化与局部组织的pH变动有关。变性坏死组织的酸性环境可使局部钙盐溶解,钙离子浓度升高,尔后由于组织液的缓冲作用,局部组织碱性化,故钙盐乃析出沉积。

光面内质网

转移性钙化较少见,是全身性钙、磷代谢障碍致血钙和血磷升高,使钙盐在未受损的组织上沉积所致。如甲状旁腺功能亢进及骨肿瘤造成骨质严重破坏时,大量骨钙进入血液,使血钙升高,以致钙在肾小管、肺泡和胃粘膜等处沉积,形成转移性钙化。此外,接受超剂量的维生素D时,因促进钙从肠吸收,也可引起转移性钙化。

光面内质网的功能多种多样,即参与糖原的合成,又能合成磷脂、糖脂以及糖蛋白中的糖成分,此外,还在甾类化合物的合成中起重要的作用,故在合成甾类激素的细胞中特别丰富。光面内质网含有脱甲基酶、脱羧酶、脱氨酶、葡糖醛酸酶以及混合功能氧化酶等,因而光面内质网能分解甾体、能灭活药物和毒物并使其能被排除。肠上皮细胞的光面内质网参与脂肪的运输,心肌细胞的光面内质网则参与心肌的刺激传导。

钙化对机体的影响视具体情况而异。转移性钙化可使钙化的组织、细胞丧失;血管壁钙化使血管失去弹性变脆,容易破裂出血。但结核病灶的钙化则有可能使其中的结核菌逐渐失去活力,减少复发的危险。然而结核菌在钙化灶中往往可以继续存活很长时间,一旦机体抵抗力下降,则仍有可能引起复发。

在生理状态下,随着细胞功能的升降,光面内质网的数量也呈现相应改变。但亦可出现完全相反的情况,例如在某些疾病时,从形态结构上看,肝细胞光面内质网显著增生,但其混合功能氧化酶的活性反而下降,这实际上是细胞衰竭的表现。

二、坏死

肝细胞的光面内质网具有生物转化作用,能对一些低分子物质如药物、毒品、毒物等,进行转化解毒,并将间接胆红素转化为直接胆红素。

生活机体的局部组织、细胞死亡后出现的形态学改变称为坏死。坏死组织、细胞的代谢停止,功能丧失,出现一系列特征性的形态学改变。坏死的原因多种多样,举凡一切损伤因子,只要其作用达到一定的强度或持续一定的时间,从而使受损组织、细胞的代谢完全停止时,即引起组织、细胞的死亡。在多数情况下,坏死是由组织、细胞的变性逐渐发展而来的,即渐进性坏死。在此期间,只要坏死尚未发生而病因被消除,则组织、细胞的损伤仍可能恢复。但一旦组织、细胞的损伤严重,代谢紊乱,出现一系列坏死的形态学改变时,则损伤不再能恢复。

许多成瘾药物和嗜好品如巴比妥类、吸毒、嗜酒等,可导致肝细胞光面内质网的增生,长期服用口服避孕药、安眠药、抗糖尿病药等也能导致同样后果。在HBsAg阳性肝炎时,肝细胞内光面内质网明显增生,在其管道内形成HBsAg。由于光面内质网的大量增生,这种肝细胞在光学显微镜下呈毛玻璃外观,故有毛玻璃细胞之称,并可为地衣红着染。

在个别情况下,由于致病因子极为强烈,坏死可迅速发生,有时甚至无明显的形态学改变。例如将生活中的组织、细胞立即投入甲醛溶液中固定时,细胞迅即死亡,但形态上则保持完好。故单纯从形态上有时难以判断细胞是否死亡。

在细胞损伤时光面内质网也可出现小管裂解为小泡或扩大为大泡状。在药物及某些芳香族化合物的影响下,光面内质网有时可在胞浆内形成葱皮样层状结构,即“副核”,可为细胞的适应性反应或为变性性改变。

由于损伤因子的性质不同,引起细胞死亡的途径也各异:X线引起DNA螺旋的断裂,导致细胞核信息中心的损害;CCl4通过过氧化物阻断核蛋白合成的翻译过程;缺血阻断线粒体的呼吸链;维生素A中毒使溶酶体酶外逸。因而,根据不同的损伤类型,某种细胞器的病变乃居于主要地位。

图1-7 肝细胞光面内质网增生伴轻度扩大

坏死的病变

四、线粒体

细胞坏死过程中的可复性改变与不可复性改变之间并无截然的界限,只有在损伤的后期,当出现明显的形态学改变时,才能在电子显微镜下判断细胞业已死亡。而在光学显微镜下,通常要在细胞死亡后若干小时之后,当自溶性改变相当明显时才能加以辨别。

线粒体是细胞内主要的能量形成所在,故不论在生理上或病理上都具有十分重要的意义。

1.细胞核的改变 细胞核的改变是细胞坏死的主要形态学标志,表现为:①核浓缩(pyknosis),即由于核脱水使染色质浓缩,染色变深,核的体积缩小;②核碎裂,核染色质崩解为小碎片,核膜破裂,染色质碎片分散在胞浆中;③核溶解,在脱氧核糖核酸酶的作用下,染色质的DNA分解,核乃失去对碱性染料的亲和力,因而染色质变淡,甚至只能见到核的轮廓。往后染色质中残余的蛋白质被溶蛋白酶所溶解,核便完全消失。这一状态约经10小时才能达到正常细胞核浓缩核碎裂核溶解消失

线粒体为线状、长杆状、卵圆形或圆形小体,外被双层界膜。外界膜平滑,内界膜则折成长短不等的嵴并附有基粒。内外界膜之间为线粒体的外室,与嵴内隙相连,内界膜内侧为内室。在合成甾类激素的内分泌细胞,线粒体嵴呈小管状。内外界膜的通透性不同,外界膜的通透性高,可容许多种物质通过,而内界膜则构成明显的通透屏障,使一些物质如蔗糖和NADH全然不能通过,而其他物质如Na+ 和Ca 2+等也只有借助于主动运输才能通过。线粒体的基质含有电子致密的无结构颗粒,与二价阳离子如Ca2+及Mg2+具有高度亲和力。基质中进行着β氧化、氧化脱羧、枸橼酸循环以及尿素循环等过程。在线粒体的外界膜内含有单胺氧化酶以及糖和脂质代谢的各种转移酶;在内界膜上则为呼吸链和氧化磷酸化的酶类。

图1-23 细胞坏死时核的变化模式图

线粒体是对各种损伤最为敏感的细胞器之一。在细胞损伤时最常见的病理改变可概括为线粒体数量、大小和结构的改变:

坏死细胞核的上述变化过程可因损伤因子作用的强弱和发展过程的快慢而有所不同。损伤因子的作用较弱、病变经过缓慢时,上述核的改变可顺序发生,即先出现核浓缩,然后碎裂,最后核溶解;但如损伤因子作用强烈,经过急剧,则往往先发生染色质边集,继即进入核碎裂,甚或可从正常核迅即发生核溶解。

1.数量的改变 线粒体的平均寿命约为10天。衰亡的线粒体可通过保留的线粒体直接分裂为二予以补充。在病理状态下,线粒体的增生实际上是对慢性非特异性细胞损伤的适应性反应或细胞功能升高的表现。例如心瓣膜病时的心肌线粒体、周围血液循环障碍伴间歇性跛行时的骨骼肌线粒体的呈增生现象。

2.细胞浆的改变 坏死细胞的胞浆红染,这是由于胞浆嗜硷性物质核蛋白体减少或丧失,使胞浆与硷性染料苏木素的结合减少而与酸性染料伊红的结合力增高的缘故。同时由于胞浆结构崩解,致胞浆呈颗粒状。有时由于实质细胞坏死后,整个细胞迅速溶解、吸收而消失。有时单个实质细胞(如肝细胞)坏死后,胞浆内水分逐渐丧失,核浓缩而后消失,胞体固缩,胞浆呈强酸性染色,形成所谓嗜酸性小体,称为嗜酸性坏死或固缩坏死。

线粒体数量减少则见于急性细胞损伤时线粒体崩解或自溶的情况下,持续约15分钟。慢性损伤时由于线粒体逐渐增生,故一般不见线粒体减少。此外,线粒体的减少也是细胞未成熟和去分化的表现。

3.间质的改变实质细胞坏死后一段时间内,间质常无改变。以后在各种溶解酶的作用下,基质崩解,胶原纤维肿胀并崩解断裂或液化。于是坏死的细胞和崩解的间质融合成一片模糊的颗粒状、无结构的红染物质。

2.大小改变 细胞损伤时最常见的改变为线粒体肿大。根据线粒体的受累部位可分为基质型肿胀和嵴型肿胀二种类型,而以前者为常见。基质型肿胀时线粒体变大变圆,基质变浅、嵴变短变少甚至消失。在极度肿胀时,线粒体可转化为小空泡状结构。此型肿胀为细胞水肿的部分改变。光学显微镜下所谓的浊肿细胞中所见的细颗粒即肿大的线粒体。嵴型肿较少见,此时的肿胀局限于嵴内隙,使扁平的嵴变成烧瓶状乃至空泡状,而基质则更显得致密。嵴型肿胀一般为可复性,但当膜的损伤加重时,可经过混合型而过渡为基质型。

上述坏死的形态学改变通常要在组织、细胞死亡后相当时间才出现。在坏死的早期阶段,不仅肉眼观难以鉴别,甚至在电子显微镜下也不能确定该组织、细胞是否死亡。临床上将这种已失去生活能力的组织称为失活组织。这种组织已不能复活,但却是细菌生长繁殖的良好基地。为防止感染,促进愈合,在治疗中常需将其清除。

线粒体为对损伤极为敏感的细胞器,其肿胀可由多种损伤因子引起,其中最常见的为缺氧;此外,微生物毒素、各种毒物、射线以及渗透压改变等亦可引起。但轻度肿大有时可能为其功能升高的表现,较明显的肿胀则恒为细胞受损的表现。但只要损伤不过重、损伤因子的作用不过长,肿胀仍可恢复。

坏死的类型

线粒体的增大有时是器官功能负荷增加引起的适应性肥大,此时线粒体的数量也常增多,例如见于器官肥大时。反之,器官萎缩时,线粒体则缩小、变少。

形态学上可将坏死分为以下类型:

图1-8 心肌细胞线粒体

1.局灶性胞浆坏死 并非任何致死性的细胞损伤均必然导致整个细胞的坏死。有时坏死仅局限于细胞的某一部位,称为局灶性胞浆坏死。这种坏死区由界膜加以包裹,从而与周围健康胞浆相隔离。这样,各种水解酶就可经内质网系统进入其中,将坏死结构加以溶解消化,而不致损伤细胞的其余部分。

图1-9 线粒体肿

2.凝固性坏死 坏死组织由于失水变干、蛋白质凝固而变成灰白或黄白色比较坚实的凝固体,故称凝固性坏死。特点是坏死组织的水分减少,而结构轮廓则依然较长时间地保存。

图1-10肾小管上皮细胞线粒体部分空泡变

凝固性坏死的发生机制仍不甚清楚。Weigert认为是胞浆凝固的结果,因为溶酶体酶在此不起重要作用,这是由于或则组织所含溶酶体较少,或则溶酶体酶在某种程序上也受到了损伤的缘故。但在细胞僵死以前,在生体显微镜下可见到胞浆内的运动过程加强,表现为线粒体的一阵阵移位、细胞膜的波浪状活动和内质网的伪足样突起形成,以及细胞核的旋转运动。细胞的这种临终期运动与细胞有丝分裂开始时的运动相同。因此可以说细胞的死亡与新生的过程是相似的。

图1-11 线粒体肿胀空泡变

凝固性坏死的形态学:凝固性坏死灶在开始阶段,由于周围组织液的进入而明显肿胀,透明度降低,组织纹理变模糊。尔后组织的坚度逐渐增加,状如煮熟,呈土黄色。这些改变最早要在细胞死亡开始后6~8小时以后才能见到。坏死灶的周围形成一暗红色缘与健康组织分界。镜下,在较早期可见坏死组织的细胞结构消失,但组织结构的轮廓依然保存。例如肾的贫血性梗死初期,虽然细胞已呈坏死改变,但肾小球、肾小管以及血管等的轮廓仍可辨认。脾的贫血性梗死也是如此。

3.结构的改变 线粒体嵴是能量代谢的明显指征,但嵴的增多未必均伴有呼吸链酶的增加。嵴的膜和酶平行增多反映细胞的功能负荷加重,为一种适应状态的表现;反之,如嵴的膜和酶的增多不相平行,则是胞浆适应功能障碍的表现,此时细胞功能并不升高。

凝固性坏死的特殊类型:

在急性细胞损伤时,线粒体的嵴被破坏;慢性亚致死性细胞损伤或营养缺乏时,线粒体的蛋白合成受障,以致线粒体几乎不再能形成新的嵴。

干酪样坏死:主要见于结核杆菌引起的坏死,如结核病灶的坏死。这时坏死组织彻底崩解,镜下不见组织轮廓,只见一些无定形的颗粒状物质,同时由于坏死组织含有较多脂质故略带黄色,加之脂质又阻抑了溶酶体酶的溶蛋白作用,故结果形成了状如干酪的物质,因而得名。

根据细胞损伤的种类和性质,可在线粒体基质或嵴内形成病理性包含物。这些包含物有的呈晶形或副晶形,如在线粒体性肌病或进行性肌营养不良时所见;有的呈无定形的电子致

图1-24 干酪性坏死

图1-12 线粒体内晶形包含体

结核病灶中心的干酪样坏死,呈一片模糊细颗粒状无结构物质

密物,常见于细胞趋于坏死时,乃线粒体成分崩解的产物,被视为线粒体不可复性损伤的表现。线粒体损伤的另一种常见改变为髓鞘样层状结构的形成,这是线粒体膜损伤的结果。

坏疽:坏疽为组织坏死后又发生了继发性改变的结果。当大块组织坏死后,由于发生了不同程度的腐败菌感染和其他因素的影响而呈现黑色、污绿色等特殊形态改变,即成为坏疽。坏死组织经腐败菌分散,产生硫化氢,后者与血红蛋白中分解出来的铁相结合,乃形成黑色的硫化铁,使坏死组织呈黑色。坏疽可分为此下3种类型:

衰亡或受损的线粒体,最终由细胞的自噬过程加以处理并最后被溶酶体酶所降解消化。

1)干性坏疽:干性坏疽是凝固性坏死加上坏死组织的水分蒸发变干的结果,大多见于四肢末端,例如动脉粥样硬化、血栓闭塞性脉管炎和冻伤等疾患时。此时动脉受阻而静脉仍通畅,故坏死组织的水分少,再加上在空气中蒸发,故病变部位干固皱缩,呈黑褐色,与周围健康组织之间有明显的分界线。同时,由于坏死组织比较干燥,故既可防止细菌的入侵,也可阻抑坏死组织的自溶分解。因而干性坏疽的腐败菌感染一般较轻。

五、高尔基体

2)湿性坏疽:湿性坏疽多发生于内脏,也可见于四肢。此时由于坏死组织含水分较多,适合腐败菌生长繁殖,故腐败菌感染严重,局部明显肿胀,呈深蓝、暗绿或污黑色。腐败菌分解蛋白质,产生吲哚、粪臭素等,造成恶臭。由于病变发展较快,炎症比较弥漫,故坏死组织与健康组织的分界线不明显。同时组织坏死腐败所产生的毒性产物及细菌毒素被吸收后,可引起严重的全身中毒症状。常见的湿性坏疽有坏疽性阑尾炎、肠坏疽、肺坏疽及产后坏疽性子宫内膜炎等。

高尔基体见于一切有核细胞,来自核膜外层,由数列弯曲成蹄铁状的扁平囊组成,在横切面上表现为光面双膜,其末端膨大成烧瓶状。高尔基体面向核的一面称为形成面,由许多与粗面内质网池相连的小泡构成。另一面称为成熟面,由此断下一些较大的泡,内含分泌物。由粗面内质网合成的蛋白质输送到此,经加工装配形成分泌颗粒,分泌到细胞外,例如肝细胞合成的白蛋白和脂蛋白即按此方式形成和输出。此外,细胞本身的酶蛋白如溶酶体的水解酶类也是这样,但却不装配成分泌颗粒和排出细胞外,而是以高尔基小泡的形式输送到各种吞噬体中。高尔基体在形成含糖蛋白的分泌物中、在构成细胞膜及糖萼中,以及在形成结缔组织基质中也均起着重要的作用。

3)气性坏疽:为湿性坏死的一种特殊类型,主要见于严重的深达肌肉的开放性创伤合并产气荚膜杆菌、恶生水肿杆菌及腐败弧菌等厌气菌感染时,细菌分解坏死组织时产生大量气体,使坏死组织内含气泡呈蜂窝状,按之有捻发音。气性坏疽发展迅速,毒素吸收多,后果严重,需紧急处理。

高尔基体的病变

3.液化性坏死 在液化性坏死时,坏死组织起初肿胀,随即发生酶性溶解,形成软化灶。此时,坏死组织的水解占主导地位。与凝固性坏死相反,液化性坏死主要发生在含可凝固的蛋白质少和脂质多或产生蛋白酶多的组织。凝固性坏死的组织发生细菌感染时,则白细胞的水解酶也能引起组织溶解液化。

1.高尔基体肥大 高尔基体肥大见于细胞的分泌物和酶的产生旺盛时。巨噬细胞在吞噬活动旺盛时,可见形成许多吞噬体、高尔基复合物增多并从其上断下许多高尔基小泡。

液化性坏死时,坏死组织分解液化而呈液化,并可形成坏死腔。

2.高尔基体萎缩 在各种细胞萎缩时可见高尔基体变小和部分消失。

脂肪坏死:脂肪坏死为液化性坏死的一种特殊类型,主要有酶解性脂肪坏死和外伤性脂肪坏死两种。前者常见于急性胰腺炎时,此时胰腺组织受损,胰酶外逸并被激活,从而引起胰腺自身消化和胰周围及腹腔器官的脂肪组织被胰脂酶所分解,其中的脂肪酸与组织中的钙结合形成钙皂,表现为不透明的灰白色的斑点或斑块。镜下,坏死的脂肪细胞仅留下模糊混浊的轮廓。外伤性脂肪坏死则大多见于乳房,此时由于脂肪组织受伤而致命伤脂肪细胞破裂,脂肪外逸,并常在乳房内形成肿块,镜下可见其中含有大量吞噬脂滴的巨噬细胞(泡沫细胞)和多核异物巨细胞。

3.高尔基体损伤时大多出现扁平囊的扩张以及扁平囊、大泡和小泡崩解。

4.固缩坏死 固缩坏大多为细胞的生理性死亡,乃细胞衰老过程中各个细胞功能逐渐息灭的结果。这种坏死通常仅表现为单个细胞坏死或小灶状坏死,而从不见整个实质区细胞同时坏死,故可与树叶的枯萎凋谢过程相比拟。固缩坏死的发生机制与上述凝固性或液化性坏死均不同,而是由细胞的遗传素质而决定的。根据遗传素质,各种细胞损伤性刺激可改变遗传信息的转录和翻译,形成死亡蛋白,后者能激活核酸内切酶,引起核染色质的凝集,标志着固缩性坏死的开始,不可复性的胞浆损害继之发生。

六、溶酶体

固缩坏死即凋落见于许多生理和病理过程中,为各种更替性组织中细胞衰亡更新的表现,也可见于照射及应用细胞抑制剂之后和数目性萎缩时。肿瘤细胞也能自发地发生固缩坏死。

溶酶体为细胞浆内由单层脂蛋白膜包绕的内含一系列酸性水解酶的小体。形态学上只有联合运用电镜和细胞化学方法才能肯定地加以确认。但是在胞浆中有一系列来源不同的小体符合这一定义,故可将溶酶体区分为以下不同的类型。

固缩坏死的最初形态表现为染色质沿皱缩的核膜下凝聚,细胞连接松解,微绒毛及细胞突起消失;细胞表面有一些泡状胞浆膨隆,可脱落形成凋落小体,后者可见于腺腔内或被周围健康细胞所吞噬;继而内质网池扩大、断裂,线粒体结构虽仍完好,但基质呈絮状致密化。

1.初级溶酶体为除水解酶类外不含其他物质并尚未参与细胞内消化过程的溶酶体,例如中性粒细胞中的嗜天青颗粒、嗜酸性细胞中的颗粒以及巨噬细胞和一些其他细胞中的高尔基小泡。

图1-25 足干性坏疽

图1-13 初级溶酶体

图1-26 肝细胞凋落小体

图中央及中下方之卵圆形电子致密小体,外围单层包膜。

图中左上方电子致密团块,其中可见脂滴及变性崩解细胞器。

2.次级溶酶体为除溶酶体的水解酶外尚含有其他外源性或内源性物质并已参与细胞内消化过程的溶酶体,亦即含有溶酶体酶的各种噬体,因而称为吞噬溶酶体,乃由吞噬体与初级或次级溶酶体融合而成。

其右侧为一髓鞘样结构

溶酶体是极为重要的细胞器,能与细胞的一系列生物功能和无数的物质代谢过程。因此,其功能障碍将导致细胞的病理改变,从而在许多疾病的发病机制中具有重要意义。

坏死的结局

溶酶体的病变

1.溶解吸收 这是机体处理坏死组织的基本方式。来自坏死组织本身和中性粒细胞的溶蛋白酶将坏死物质进一步分解、液化,然后由淋巴管或血管加以吸收,不能吸收的碎片则由巨噬细胞加以吞噬消化。留下的组织缺损则由细胞再生或肉芽组织形成予以修复或形成含有淡黄色液体的囊腔。

1.溶酶体的病理性 贮积过程在某些病理情况下,一些内源性或外源性物质可在溶酶体内贮积,使病酶体增大和数目增多。

2.分离排出 较大坏死灶不易完全吸收,其周围发生炎性反应,其中的白细胞释放溶蛋白酶,加速坏死边缘坏死组织的溶解吸收,使坏死灶与健康组织分离。坏死灶如位于皮肤的或粘膜,则坏死组织脱落后形成溃疡;肾、肺等内脏器官坏死组织液化后可经相应管道排出,留下空腔,称为空洞。溃疡和空洞以后仍可修复。

图1-14 肝细胞内次级溶酶体

3.机化 坏死组织如不能完全溶解吸收或分离排出,则由周围组织新生毛细血管和纤维母细胞等组成肉芽组织,长入坏死,逐渐加以溶解、吸收和取代,最后成为瘢痕组织。这种由新生肉芽组织取代坏死组织的过程称为机化。

贮存在溶酶体中的物质被溶酶体酶加以降解。但有时进入细胞的物质为量过多,超过了溶酶体的处理能力,于是乃在细胞内贮积,例如各种原因引起的蛋白尿时可在肾近曲小管上皮细胞中见到玻璃滴状蛋白质的贮积。在电镜下可见这种玻璃样小滴乃载有蛋白质的增大的溶酶体,故实质上这往往是细胞功能增强的表现,与真正的变性有所不同。

4.包裹、钙化 坏死灶如较大,或坏死物质难以溶解吸收,或不能完全机化,则常由周围新生结缔组织加以包裹,其中的坏死物质有时可发生钙化,如结核病灶的干酪样坏死即常发生这种改变。

一些在正常情况下可被消化的物质如糖原和粘多糖等,当溶酶体有先天性酶缺陷时,也能在溶酶体中堆积,如Ⅱ型糖原贮积病病。

2.溶酶体在细胞自溶过程中的作用 溶酶体因含有许多种水解酶,故在细胞的自溶过程中起着重要的作用。在溶酶体膜损伤及通透性升高时,水解酶逸出,引起广泛的细胞自溶。这就是活体内细胞坏死和机体死后自溶的主要过程。在此过程中,受损细胞的大分子成分被水解酶分解为小分子物质。

比细胞的广泛坏死或自溶更为重要的是溶酶体在细胞的局灶性坏死中所起的作用。此时在胞浆内形成自噬泡,在与溶酶体结合形成自噬溶酶体。如水解酶不能将其中的结构彻底消化溶解,则自噬溶酶体乃常转化为细胞内的残存小体,如某些长寿细胞中的脂褐素。

3.溶酶体在细胞间质损伤中的作用 当溶酶体酶释放到细胞间质中时,同样发挥其酶解破坏作用。这在诸类风湿性关节炎等炎症过程和肿瘤细胞侵入血管的过程中具有重要意义。但溶酶体酶逸出溶酶体进入细胞间隙的机制尚不十分清楚,可能由于溶酶体膜和细胞的失稳或通过出胞过程而实现的。因此,临床上可用溶酶体膜稳定剂治疗有关疾病。

图1-15 肝细胞内脂褐素颗粒残存小体即终末溶酶体

七、过氧化

过氧化为胞浆中由单层界膜包绕的另一类小体,直径为0.5~1μm,形态与细胞化学特性均不同于溶酶体。小体基质电子密度中等,中央大多含有一电子密度较大的有时呈晶状的核芯。此小体不含水解酶而含有若干种氧化酶,还有大量呈过氧化作用的触酶,被视为过氧体的标志酶。过氧体的功能至今尚不甚清楚,看来可能与糖原异生和分解有害于细胞的H2O2及脂质代谢有关。

过氧体的病变

在人体病理学方面关于过氧体的病变知之尚少。

1.过氧体增多 动物实验中,在切除甲状腺、给予皮质激素或氨基水杨酸后以及在实验性致癌过程中,可见过氧体增多。在人体的某些病理过程如某些炎症及慢性酒精中毒等时也可见到过氧体增多现象。

2.过氧体减少或缺如 在较罕见的脑肝肾综合症时,曾见到过氧体缺如的现象,但其病理意义尚不清楚。

3.微过氧体 为一组同样含有过氧化物酶和触酶的小体,但远较过氧化为小,不含核芯结构,与光面内质网相连。因此被认为是光面内质网的特化部分及过氧体的前身,其作用尚未查明。

八、细胞骨架

细胞骨架乃胞浆中一组由纤维状结构组成的网架,具有支撑和维持细胞形态及细胞运动的功能。迄今已知的成分有微丝、微管和中间丝3种。微丝粗约6nm,根据其生化和免疫细胞化学特性实属肌动蛋白细丝;微管为直径约20~26nm的长度不一的小管,管壁由13根纵列的原丝构成;中间丝的直径在微丝和微管之间故名。

细胞骨架中的中间丝化学性质各异,在不同细胞由不同的蛋白质和多肽组成:在上皮细胞为前角蛋白或细胞角蛋白,在间叶性细胞为波形蛋白,在神经细胞为神经原丝,在肌细胞为桥连蛋白,在神经胶质细胞为胶质纤维酸性蛋白。 由于这些不同种类不同性质的中间丝在细胞转化为肿瘤细胞时,仍不改变其化学和抗原特异性,故可利用这种特性借助免疫细胞化学方法,对肿瘤进行分类和鉴别诊断。

关于细胞骨架在细胞损伤时的改变,所知不多,但早已知道秋水仙碱能抑制微管形成,引起有丝分裂障碍;通过对微管(可能还有微?

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