细胞超微结构病理学

细胞超微结构病理学

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微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。

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，这就是以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。

一、细胞核

细胞核(nucleus）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。

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（核周隙）；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。

核浆主由染色质构成，其主要成分为DNA，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DNA现在已可用多种方法加以鉴定和定量测定。

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。

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（浓缩染色质少）提示细胞活性（如蛋白质和酶的合成）较高；小而深染的核（浓缩染色质较多）则提示细胞活性有限或降低。

（一）细胞损伤时核的改变

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（或）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。

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。这主要是细胞能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。

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。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性肿瘤细胞，称为核的异型性（atypia）。

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。

核浓缩（karyopyknosis）：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（继发性核碎裂）而逐渐消失。

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。

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。核溶解也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。

上述染色质边集（即光学显微镜下所谓的核膜浓染）、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（坏死）。

4.核内包含物（intranuclear inclusions）

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（线粒体、内质网断片、溶酶体、糖原颗粒、脂滴等），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（如髓鞘样结构，膜碎裂等）。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。

非胞浆性（异物性）核内包含物的种类繁多，性质各异。在真性糖尿病时，肝细胞核内可有较多糖原沉积。在常规切片制作过程中，糖原被溶解，核内出现或大或小的空洞（糖尿病性空洞核）。

在铅、铋、金等重金属中毒时，核内亦可出现丝状或颗粒状真性包含物，其中有时含有相应的重金属（如铅中毒时）。

此外，在某些病毒性疾病如DNA病毒感染时，可在电镜下检见核内病毒颗粒，如聚积成较大集团（如巨细胞包涵体病），则亦可在光学显微镜下检见，表现为较大的核内包含物。

5．核仁的改变

核仁（nucleolus）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（nucleolonema）和网孔中无结构的低电子密度的无定形部（pars amorpha）组成。核仁无界膜，直接患浮于核浆内。

形态学和生物学上核仁由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：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。

海绵状核仁：这种核仁的原纤维状与细颗状成分呈海绵状（或线团状）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。

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。

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（rRNA）过多地被胞浆所利用。

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。

由此可见，核仁的大小和（或）数目的多少常反映细胞的功能活性状态：大和（或）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。

二、细胞膜

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。

细胞膜在许多特定场合可向外形成大量的纤细突起（微绒毛、纤毛），或向内形成各种形式的内褶,以利于其功能活动。侧面则特化为细胞连接。

相邻细胞的细胞膜之间连接包括闭锁小带（紧密连接）、附着小带（中间连接）、桥粒和缝隙（管）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，在相邻细胞膜上有“粘附分子（如cadherin）”，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。

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。

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（主要为水和电解质）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（被动运输）；

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（主动运输），其经典的例子即Na+和K+的运输（在细胞内Na+和K+的比例为1:20，而在细胞外隙则为30:1），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。

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