脂肪变性引起细胞坏死的机制

第二节　细胞和组织的损伤

细胞和组织损伤是由于细胞、组织的物质代谢障碍所致的形态学的改变，包括变性和细胞死亡。

一、原因及机制

引起细胞和组织损伤的原因很多，可以归纳如下。

（一）缺氧

局部缺血、呼吸循环衰竭、中毒等可引起缺氧。缺氧可导致细胞线粒体氧化磷酸化受抑制，使ATP产生减少或停止，致使细胞损伤。

（二）物理因素

物理因素包括高温、低温、电流、射线、机械等刺激因素。高温使细胞内蛋白质和酶变性，严重者使细胞坏死；低温使血管收缩致组织缺氧或使细胞内水分形成冰晶而损伤细胞；强电流通过组织时可引起局部烧伤、心律失常，甚至死亡。

（三）化学因素

各种毒物能与细胞和组织发生化学反应，从而造成机体损害。毒物常见的作用机制有抑制酶的活性、局部刺激及腐蚀作用、干扰细胞或细胞器的生理功能、与正常递质竞争受体等。

（四）生物因素

生物因素是引起细胞损伤最常见的因素，包括病毒、细菌、真菌、原虫、寄生虫等。它们在活体细胞内生长和繁殖，干扰细胞的代谢过程；产生代谢产物和毒性物质，引起细胞和组织损伤。

（五）免疫因素

内源性或外源性抗原所致的细胞或体液介导的免疫应答及免疫缺陷、自身免疫性疾病、移植排斥反应等均可引起细胞、组织的损伤。

（六）遗传因素

染色体畸变或基因突变可引起细胞的形态、功能和代谢异常，即遗传性疾病。

二、类型

（一）变性

变性是因物质代谢障碍引起的细胞内或细胞间质内出现异常物质或正常物质的数量显著增多的一类可逆性的形态变化。常见变性有以下几种。

1．细胞水肿

细胞水肿是指细胞内钠和水的过多积聚，又称为水变性，常见于缺氧、感染及中毒时肝、肾和心等器官的实质细胞。

（1）原因及发生机制：①缺氧、感染、中毒等因素使细胞线粒体受损，ATP生成减少，细胞膜钠泵功能障碍，导致细胞内水和钠过多积聚；②缺氧、感染、中毒等因素损伤了细胞膜，使细胞膜通透性增高，细胞内钠、水增多。

（2）病理变化：肉眼观，病变的器官体积增大，包膜紧张，切面隆起，边缘外翻，颜色变淡，失去正常光泽，似开水烫过一样。镜下观，细胞肿大，胞质疏松、淡染，细胞质内出现许多细小红染的颗粒状物（图2－7）。若进一步发展，整个细胞高度膨胀如气球，圆而透亮，又称气球样变（图2－8）。

图2－7　肾小管上皮细胞水肿

图2－8　肝细胞气球样变

（3）影响和结局：细胞水肿的组织器官功能降低，是一种轻度损伤，当致病因素消除，可恢复正常。若病因持续发展，可使细胞发生坏死。

2．脂肪变性

脂肪变性是指中性脂肪（即三酰甘油）蓄积于非脂肪细胞的细胞质中。脂肪变性多见于肝细胞、心肌细胞、肾小管上皮细胞、骨骼肌细胞等，其中以肝细胞最常见。

（1）原因及机制：常见原因有严重感染、中毒（如酒精、四氯化碳中毒等）、缺氧、营养缺乏（如蛋氨酸、胆碱、磷脂缺乏）等。以肝细胞脂肪变性为例，其发生机制如下。①脂蛋白合成障碍：脂肪与载脂蛋白结合，形成脂蛋白才可运出肝外，组成载脂蛋白的原料（如磷脂、胆碱等）缺乏或感染、中毒造成粗面内质网破坏，均可造成脂蛋白合成障碍，影响脂肪转运出肝细胞。②进入肝的脂肪酸过多：如高脂饮食、长期饥饿或糖尿病时大量脂肪分解，以脂肪酸的形式入肝，超过肝细胞的氧化利用和合成脂蛋白的能力。③脂肪酸氧化障碍：缺氧、感染、中毒等使肝细胞受损，影响脂肪酸氧化及脂蛋白的合成，脂肪在肝细胞内蓄积。

（2）病理变化：肉眼观，脂肪变性的器官体积增大，包膜紧张，切面呈淡黄色，触之有油腻感（图2－9）。镜下观，脂肪变性的细胞体积增大，胞质内出现大小不等的脂滴。在石蜡切片中，脂滴被酒精、二甲苯等有机溶剂溶解而呈空泡状（图2－10），严重者细胞核被挤向细胞一侧。苏丹Ⅲ染色可将脂滴染成橘红色，用锇酸可染成黑色。

图2－9　肝脂肪变性（肉眼观）

图2－10　肝细胞脂肪变性（镜下观）

（3）影响和结局：脂肪变性也是可逆性变化，病因去除后可恢复正常。严重的脂肪变性可致器官功能障碍。如肝严重脂肪变性时称脂肪肝，病因持续作用，可使肝细胞坏死，继发纤维化，导致肝硬化。

知识链接

脂肪肝、虎斑心和心肌脂肪浸润

脂肪肝：正常情况下，肝脏只含少量脂肪，占肝脏重量的4%～7%。在某些异常情况下，肝脏内脂肪含量增加，脂肪含量超过肝脏重量的10%时即为脂肪肝，超过25%以上为重度脂肪肝。

虎斑心：慢性中毒、缺氧可引起心肌脂肪变性，常累及左心室内膜下和乳头肌部位，脂肪变性心肌呈黄色，与正常心肌的暗红色相间，形成黄红色斑纹，称为虎斑心。

心肌脂肪浸润：指心外膜增生的脂肪组织沿间质伸入心肌细胞间，它并非心肌脂肪变性。

3．玻璃样变性

玻璃样变性是指细胞或细胞间质内出现均质、红染的半透明样蛋白质蓄积，又称为透明变性。常见的玻璃样变性有结缔组织玻璃样变性（图2－11）、血管壁玻璃样变性（图2－12）和细胞内玻璃样变性。三种玻璃样变性的特点比较见表2－2。

图2－11　结缔组织玻璃样变性

图2－12　血管壁玻璃样变性

表2－2　三种玻璃样变性的特点比较

（二）细胞死亡

细胞发生不可逆性损伤，呈现代谢停止、形态破坏和功能丧失，称为细胞死亡。细胞死亡分为坏死和凋亡两种类型。

1．坏死

活体内局部组织细胞的死亡，称为坏死。坏死可因致病因素较强直接导致，但大多由可逆性损伤发展而来。

1）坏死的基本病变

细胞核的变化是组织学上细胞坏死的主要标志，表现如下。①核固缩：细胞核染色质浓缩，染色加深，细胞核体积变小；②核碎裂：核膜破裂，细胞核染色质崩解为小碎片并分散在细胞质中；③核溶解：在DNA酶的作用下，细胞核染色质分解，细胞核淡染，继而细胞核完全消失（图2－13）。细胞质崩解呈红染颗粒状或碎片状，最后胞膜破裂，细胞解体消失。实质细胞坏死后，间质基质和胶原纤维也逐渐崩解液化，最后融合成片状、模糊、无结构的颗粒状红染物质。

图2－13　坏死时细胞核变化的示意图

2）坏死的类型　根据形态变化不同，坏死可分为以下几类。

（1）凝固性坏死：蛋白质变性凝固且溶酶体酶水解作用较弱时，坏死区呈灰黄、干燥、质实的固体状态，称为凝固性坏死。凝固性坏死常见于心、肾、脾等器官的缺血性坏死（图2－14、图2－15）。干酪样坏死是凝固性坏死的一种特殊类型，主要见于结核病灶的坏死。病变呈淡黄色，质地松软，状似奶酪，是坏死更为彻底的凝固性坏死。

图2－14　肾凝固性坏死

图2－15　肾坏死后瘢痕

（2）液化性坏死：组织坏死后组织溶解呈液态，称为液化性坏死。常见的液化性坏死有脑组织坏死、脂肪组织坏死和脓肿等。脑组织因蛋白含量少，水及磷脂含量较多，坏死后常形成羹状软化灶，故脑液化性坏死也称脑软化（图2－16）。急性胰腺炎时，胰脂酶外溢，消化胰周围脂肪组织也可形成液化性坏死。脓肿是由于大量中性粒细胞破坏后，释放蛋白水解酶，使坏死组织的溶解液化所致。

图2－16　脑液化性坏死

（3）纤维素样坏死：旧称纤维素样变性，是结缔组织及小血管壁常见的坏死形式。结缔组织及小血管壁内出现颗粒、小片状或细丝状无结构、强嗜酸性染色似纤维素的物质。多发生于某些变态反应性疾病如风湿病、结节性多动脉炎、新月体性肾小球肾炎及急进型高血压病等。

（4）坏疽：指较大范围的组织坏死并伴有不同程度的腐败菌感染。因细菌分解坏死组织释放出硫化氢，故坏死组织有臭味。硫化氢和红细胞破坏释放的铁结合成硫化铁使坏死组织呈黑色。坏疽又分为干性坏疽、湿性坏疽和气性坏疽三种类型。①干性坏疽：常见于动脉阻塞但静脉尚通畅的四肢末端，因水分散失较多，故坏死区干燥皱缩呈黑色，与正常组织界限清楚，中毒症状较轻（图2－17）；②湿性坏疽：多发生于与外界相通的内脏，如肺、肠、子宫、阑尾、胆囊等，也发生于动脉阻塞及静脉回流受阻的肢体，坏死区水分较多，适宜于细菌繁殖。因此感染严重，坏死区呈污黑色或灰绿色，有恶臭，与正常组织分界不清，全身中毒症状重（图2－18）；③气性坏疽：也属湿性坏疽，由深达肌肉的开放性创伤合并有厌氧菌感染所致，除发生坏死外，还产生大量气体，使坏死组织呈蜂窝状，坏死区按之有捻发音，病变进展迅速，大量毒素被吸收，可引起严重中毒症状，甚至危及生命。三种坏疽的主要区别见表2－3。

图2－17　足干性坏疽

图2－18　肠湿性坏疽

表2－3　三种坏疽的主要区别

3）坏死的结局

（1）溶解吸收：小范围的坏死组织可被坏死细胞或中性粒细胞释放的水解酶溶解液化，经血管、淋巴管吸收运走，不能吸收的碎片则由巨噬细胞吞噬清除。

（2）分离排出：坏死灶较大，难以吸收时，坏死灶周围的中性粒细胞释放蛋白水解酶，将局部坏死组织溶解液化，与健康组织分离，通过各种途径排出体外。发生于皮肤、黏膜的坏死组织脱落后留下的浅表性缺损，称为糜烂，较深缺损称为溃疡。内脏器官（如肺、肾等）坏死组织经自然管道（如支气管、输尿管等）排出体外后，留下的空腔称为空洞。

（3）机化与包裹：新生肉芽组织长入并取代坏死组织、异物等的过程，称为机化。如坏死组织范围太大，难以完全长入或吸收，则由肉芽组织将其包绕，使病变组织局限，称为包裹。

（4）钙化：坏死组织内有钙盐沉积，称钙化。

4）坏死对机体的影响

坏死的细胞和组织功能丧失，并在局部引起炎症反应，对机体的影响与下列因素有关。①坏死细胞的生理重要性，如心、脑组织的坏死后果严重；②坏死组织的范围，如广泛的肝细胞坏死可致患者死亡；③坏死细胞周围同类细胞的再生能力，如皮肤细胞、肝细胞等易于再生的细胞，坏死后组织的功能结构易于恢复；④坏死器官的储备代偿能力，如肺、肾等成对的器官储备代偿能力强，即使一侧肾切除，也能通过另一侧肾功能的代偿来维持生命。

2．凋亡

凋亡是基因调控下细胞自身的程序性死亡，表现为活体内单个细胞或小团细胞的固缩，凋亡细胞的质膜不破裂，不引起细胞自溶及炎症反应，又称程序性细胞死亡。凋亡可见于生理状态，也可见于病理状态。生理性凋亡与保持成年个体器官的大小和功能、参与器官的发育和改建有关。病理性凋亡可见于肿瘤中的细胞死亡及某些病毒感染（如病毒性肝炎中的嗜酸性小体）等。

细胞坏死与凋亡的主要区别见表2－4，两者的超微形态比较见图2－19。

表2－4　细胞坏死与凋亡的主要区别

图2－19　细胞坏死与凋亡的超微形态比较