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:
(1)含铁血黄素:含铁血黄素(hemosiderin)是由铁蛋白(ferritin)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。
(2)胆红素(bilirubin):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(hyperbilirubinemia)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(豆状核、下丘脑、海马回等)明显黄染,故称之为核黄疸。
(3)脂褐素(lipofuscin):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(autophagolysosome)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(residual bodies)结构。
(4)黑色素(melanin):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(melanocyte)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(dihydroxyphenylalanine,DOPA,多巴)。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(例如Addison病时),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。
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。
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。
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。
转移性钙化较少见,是全身性钙、磷代谢障碍致血钙和(或)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。
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。
二、坏死
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(necrosis)。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(坏死)。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(necrobiosis)。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(可复期)。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(不可复期)。
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。
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。
(一)坏死的病变
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。
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(karyorrhexis),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(karyolysis),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(图1-23)。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
图1-23 细胞坏死时核的变化模式图
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(如缺血栓梗死),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(如中毒),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。
2.细胞浆的改变 坏死细胞的胞浆红染(即嗜酸性),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(溶解性坏死)。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(红染),形成所谓嗜酸性小体,称为嗜酸性坏死或固缩坏死。
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。
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(数小时至10小时以上)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。