第一节 细胞、组织的适应
细胞和由其构成的组织、器官,对于内、外环境中各种有害因子和刺激作用而产生的非损伤性应答反应,称为适应(adaptation)。适应是一切生物对内外环境变化所作的一种反应,其目的在于使自身能在新的环境中得以生存。适应在形态学上一般表现为萎缩、肥大、增生和化生,涉及细胞数目、细胞体积或细胞分化的改变。适应实质上是细胞生长和分化受到调整的结果,可以认为它们是介于正常与损伤之间的一种状态。
一、萎缩
萎缩(atrophy)是指已发育正常的细胞、组织或器官的体积缩小。组织器官的未曾发育或发育不全不属于萎缩范畴。萎缩的组织与器官,除了其自身实质细胞体积缩小外,还可以伴有实质细胞数量的减少。萎缩的组织和器官的实质细胞蛋白质合成降低和(或)分解增加,代谢降低,甚至停止,使细胞体积缩小甚至死亡,导致细胞数目减少,细胞和器官功能下降,使之在营养、激素、生长因子的刺激及神经递质的调节之间达成了新的平衡。
(一)萎缩的类型
萎缩可分为生理性萎缩和病理性萎缩两类。
1.生理性萎缩
生理性萎缩常与年龄有关,是生命过程中的正常现象。如青春期胸腺萎缩;妇女绝经后生殖系统中卵巢、乳腺及子宫内膜的萎缩;老年人各器官的萎缩,尤以脑、心、肝、皮肤、骨骼等为明显。
2.病理性萎缩
病理性萎缩按其发生原因分为以下几种。
(1)营养不良性萎缩(malnutrition atrophy) 因蛋白质摄入不足、消耗过多和血液供应不足引起。
①全身性萎缩:如长期饥饿、慢性消耗性疾病(糖尿病、结核病、恶性肿瘤)时,由于长期营养不良,引起全身性萎缩,一般首先是脂肪组织渐进性累及肌肉、骨骼、各内脏器官,最终累及心脏及脑组织。
②局部性萎缩:如脑动脉粥样硬化后,血管腔变窄,脑组织缺乏足够血液供应,引起脑萎缩。
(2)失用性萎缩(disuse atrophy) 可因器官组织长期工作负荷减少和功能代谢低下所致。如肢体骨折石膏固定后,由于肢体长期不活动,局部血液供应减少、代谢降低,肌肉萎缩,肢体变细。
(3)压迫性萎缩(pressure atrophy) 因组织与器官长期受压而导致的萎缩。如尿路梗阻时,由于尿液排泄不畅,大量尿液蓄积在肾盂,引起肾盂积水,压迫周围肾组织,引起肾实质萎缩(图2-2,见书末彩图)。这种萎缩除由于压迫的直接作用外,尚有营养不良和失用两因素的作用。引起萎缩的压力并不需要过大,关键在于一定的压力持续存在。
图2-2 肾压迫性萎缩(肉眼观)
肾盂积水,压迫周围肾组织,肾实质变薄呈囊泡状
(4)去神经性萎缩(denervation atrophy) 骨骼肌的正常功能需要神经的营养和刺激,当运动神经元或轴突损害就会引起效应器的萎缩。如脊髓灰质炎患者因脊髓前角运动神经元损伤致所支配的肢体肌肉发生麻痹而后逐渐萎缩。
(5)内分泌性萎缩(endocrine atrophy) 由于内分泌腺功能下降引起靶器官细胞萎缩。如垂体功能低下引起的肾上腺、甲状腺、性腺等器官的萎缩。
★考点提示:萎缩的概念,病理性萎缩的类型
(二)病理变化
肉眼观,萎缩器官体积减小,重量减轻,色泽变深呈褐色。如心肌萎缩又称心肌褐色萎缩,萎缩心脏表面的冠状动脉迂曲呈蛇行状;萎缩大脑的脑回变窄,脑沟变深;肾盂积水肾压迫性萎缩的肾脏外观体积增大,外形不规则,切面肾盂扩张,肾实质变薄。光镜下萎缩器官的实质细胞体积变小,胞质减少,胞质内常可见脂褐素,萎缩的肝细胞及神经细胞,脂褐素位于核周,萎缩的心肌细胞脂褐素位于核两端(图2-3,见书末彩图)。萎缩器官的实质细胞数目也可减少。在实质细胞萎缩的同时,间质纤维组织和脂肪组织却可以增生,以维持器官的原有体积,甚至造成器官和组织的体积增大,此时称为假性肥大。
图2-3 心肌萎缩(镜下观)
萎缩的心肌纤维变窄,在核两端可见棕黄色脂褐素颗粒
脂褐素是什么?
脂褐素(lipofuscin)是一种蓄积在细胞质内的黄褐色微细颗粒,其中脂质含量占50%。电镜下显示是自噬溶酶体内未被消化的细胞器碎片残体,可能由于细胞代谢降低而不能被排泄,故又称消耗性色素。脂褐素常见于萎缩的脏器,使其颜色加深呈褐色,所以萎缩的脏器又有褐色萎缩之称,如心肌褐色萎缩。
(三)后果
萎缩一般是可复性的,即去除病因后,轻度病理性萎缩的细胞有可能恢复常态。但持续性萎缩的细胞最终可死亡。
二、肥大
细胞、组织或器官体积增大,称为肥大(hypertrophy)。组织和器官的肥大通常是由于实质细胞体积增大引起的,而细胞体积增大的基础主要是其细胞器增多。发生肥大的细胞线粒体总体积增大,细胞的合成功能升高。
(一)肥大的类型
在性质上,肥大可分为生理性和病理性肥大两种;在原因上,则可分为代偿性肥大和内分泌性肥大。
1.代偿性肥大
因器官和组织功能负荷过重所引起的肥大,称为代偿性肥大(compensatory hypertrophy)或功能性肥大。生理状态下,如体力劳动者和运动员的肌肉肥大;病理状态下,如高血压病时为适应外周阻力的增加,心肌细胞发生的肥大。一侧肾脏摘除后,另一侧肾脏发生代偿性肥大。
代偿性肥大是有限的,负荷超过一定的极限就会使器官功能发生衰竭(失代偿),如心力衰竭。
2.内分泌性肥大
因内分泌激素作用于效应器所致的肥大,称为内分泌性肥大(endocrine hypertrophy)或激素性肥大。如生理状态下,妊娠期子宫平滑肌肥大、哺乳期乳腺的肥大;病理状态下,甲状腺素分泌增多引起的甲状腺滤泡上皮细胞肥大等。
(二)病理变化
肥大的组织、器官体积均匀增大。镜下肥大器官的实质细胞体积增大,细胞核肥大深染,DNA和细胞器(如微丝、线粒体内质网、高尔基复合体及溶酶体等)数量增多,结构蛋白合成活跃,细胞功能增强。再生能力差的细胞如心肌细胞和骨骼肌细胞常为单纯性肥大,即细胞体积增大而数目不增加。再生能力强的组织如肾小管、乳腺、前列腺等,其肥大常伴细胞数目增多。
三、增生
组织或器官内实质细胞数目增多,称为增生(hyperplasia),常导致组织或器官的体积增大。增生是细胞有丝分裂活跃的结果,也与细胞凋亡受到抑制有关,通常受到增殖基因、凋亡基因、激素和各种肽类生长因子及其受体的精细调控。
(一)增生的类型
增生根据其性质,亦可分为生理性增生和病理性增生两种。根据其原因,可分为代偿性增生(compensatory hyperplasia,或称为功能性增生)和内分泌性增生(endocrine hyperplasia,或称为激素性增生)。
1.生理性增生
(1)代偿性增生 如部分肝脏被切除后残存肝细胞的增生,是代偿性增生的典型。
(2)内分泌性增生 正常女性青春期乳房小叶腺上皮以及月经周期中子宫内膜腺体的增生。
2.病理性增生
(1)代偿性增生 在组织损伤后的创伤愈合过程中,成纤维细胞和毛细血管内皮细胞因受到损伤处增多的生长因子刺激而发生增生,以修复受损伤的组织;慢性炎症或长期暴露于理化因素,也常引起组织细胞,特别是皮肤和某些脏器被覆细胞的增生。
(2)内分泌性增生 如因激素过多或生长因子过多(如雌激素水平增高)引起子宫内膜腺体过度增生,由此导致功能失调性子宫出血;甲状腺功能亢进时,甲状腺滤泡上皮的过度增生。
(二)病理变化
细胞增生通常为弥漫性,导致相应的组织器官呈弥漫性均匀增大;有些激素性增生(如前列腺、乳腺、甲状腺等增生)在有关激素的作用下常呈结节状(图2-4,见书末彩图),在相应的组织器官中形成单发或多发性增生性结节,也可能是这类器官中有的靶细胞对于激素的作用更为敏感。增生时细胞数量增多,细胞和细胞核形态正常或稍大。
图2-4 前列腺增生(肉眼观)
前列腺体积增大,切面呈灰白色结节状
无论是生理性还是病理性增生,皆由刺激引起,一旦刺激消除,则增生停止。虽然肥大和增生是两种不同的病理过程,但引起细胞、组织和器官的肥大与增生的原因,往往十分类同,因此两者常相伴存在。
四、化生
一种分化成熟的细胞或组织转化成另一种分化成熟的细胞或组织的过程,称为化生(metaplasia)。化生并不是由原来的成熟细胞直接转变所致,而是该处具有分裂增殖和多向分化能力的幼稚未分化细胞、储备细胞或干细胞横向分化的结果。化生通常发生在同源性细胞之间,即上皮细胞之间或间叶细胞之间。
(一)化生的类型
化生有多种类型,一般是由特异性较低的细胞类型取代特异性较高的细胞类型。
1.上皮组织的化生
(1)鳞状上皮化生(squamous metaplasia) 简称鳞化,最为常见。气管和支气管黏膜的纤毛柱状上皮,在长期吸烟或慢性炎症损害时,可转化为鳞状上皮;慢性子宫颈炎时子宫颈管的柱状上皮可化生为鳞状上皮。
(2)肠上皮化生(intestinal metaplasia) 也较常见。如慢性胃炎时,胃黏膜上皮转变为含有潘氏细胞或杯状细胞的小肠或大肠上皮组织,称为肠上皮化生,简称肠化;胃窦胃体部腺体由幽门腺所取代,则称为假幽门腺化生。
2.间叶组织的化生
化生亦可发生于间叶组织。如在正常不形成骨的部位,成纤维细胞可转变成骨母细胞或软骨母细胞,形成骨或软骨。这类化生多见于局部受损伤的软组织(如骨化性肌炎)以及一些肿瘤的间质。老年人的喉及支气管软骨可化生为骨。
(二)影响和结局
化生是机体对不利环境和有害因素损伤的一种适应性改变,增强了对环境因素的抵抗力,但却丧失了原来组织的固有功能,如呼吸道黏膜柱状上皮鳞状上皮化生后,可强化局部抵御外界刺激的能力,但因鳞状上皮表面不具有柱状上皮的纤毛结构,故而减弱了黏膜自净能力。上皮组织的化生在原因消除后或可恢复,但间叶组织的化生则大多不可逆。此外,如果引起化生的因素持续存在,则可能引起细胞恶变。例如,支气管鳞状上皮化生和胃黏膜肠上皮化生,分别与肺鳞状细胞癌和胃腺癌的发生有一定关系。
★考点提示:化生的概念,常见化生的类型和意义