四、線粒體
線粒體(mitochondrion)是細(xì)胞內(nèi)主要的能量形成所在,故不論在生理上或病理上都具有十分重要的意義。
線粒體為線狀、長(zhǎng)桿狀、卵圓形或圓形小體,外被雙層界膜。外界膜平滑,內(nèi)界膜則折成長(zhǎng)短不等的嵴并附有基粒。內(nèi)外界膜之間為線粒體的外室,與嵴內(nèi)隙相連,內(nèi)界膜內(nèi)側(cè)為內(nèi)室(基質(zhì)室)(圖1-8)。在合成甾類(lèi)激素的內(nèi)分泌細(xì)胞(如腎上腺皮質(zhì)細(xì)胞、卵甾濾泡細(xì)胞、睪丸的Leydig細(xì)胞等),線粒體嵴呈小管狀。內(nèi)外界膜的通透性不同,外界膜的通透性高,可容許多種物質(zhì)通過(guò),而內(nèi)界膜則構(gòu)成明顯的通透屏障,使一些物質(zhì)如蔗糖和NADH全然不能通過(guò),而其他物質(zhì)如Na+ 和Ca 2+等也只有借助于主動(dòng)運(yùn)輸才能通過(guò)。線粒體的基質(zhì)含有電子致密的無(wú)結(jié)構(gòu)顆粒(基質(zhì)顆粒),與二價(jià)陽(yáng)離子如Ca2+及Mg2+具有高度親和力。基質(zhì)中進(jìn)行著β氧化、氧化脫羧、枸櫞酸循環(huán)以及尿素循環(huán)等過(guò)程。在線粒體的外界膜內(nèi)含有單胺氧化酶以及糖和脂質(zhì)代謝的各種轉(zhuǎn)移酶;在內(nèi)界膜上則為呼吸鏈和氧化磷酸化的酶類(lèi)。
線粒體是對(duì)各種損傷最為敏感的細(xì)胞器之一。在細(xì)胞損傷時(shí)最常見(jiàn)的病理改變可概括為線粒體數(shù)量、大小和結(jié)構(gòu)的改變:
1.數(shù)量的改變 線粒體的平均壽命約為10天。衰亡的線粒體可通過(guò)保留的線粒體直接分裂為二予以補(bǔ)充。在病理狀態(tài)下,線粒體的增生實(shí)際上是對(duì)慢性非特異性細(xì)胞損傷的適應(yīng)性反應(yīng)或細(xì)胞功能升高的表現(xiàn)。例如心瓣膜病時(shí)的心肌線粒體、周?chē)貉h(huán)障礙伴間歇性跛行時(shí)的骨骼肌線粒體的呈增生現(xiàn)象。
線粒體數(shù)量減少則見(jiàn)于急性細(xì)胞損傷時(shí)線粒體崩解或自溶的情況下,持續(xù)約15分鐘。慢性損傷時(shí)由于線粒體逐漸增生,故一般不見(jiàn)線粒體減少(甚至反而增多)。此外,線粒體的減少也是細(xì)胞未成熟和(或)去分化的表現(xiàn)。
2.大小改變細(xì)胞損傷時(shí)最常見(jiàn)的改變?yōu)榫粒體腫大。根據(jù)線粒體的受累部位可分為基質(zhì)型腫脹和嵴型腫脹二種類(lèi)型,而以前者為常見(jiàn);|(zhì)型腫脹時(shí)線粒體變大變圓,基質(zhì)變淺、嵴變短變少甚至消失(圖1-9)。在極度腫脹時(shí),線粒體可轉(zhuǎn)化為小空泡狀結(jié)構(gòu)(圖1-10,圖1-11)。此型腫脹為細(xì)胞水腫的部分改變。光學(xué)顯微鏡下所謂的濁腫細(xì)胞中所見(jiàn)的細(xì)顆粒即腫大的線粒體。嵴型腫較少見(jiàn),此時(shí)的腫脹局限于嵴內(nèi)隙,使扁平的嵴變成燒瓶狀乃至空泡狀,而基質(zhì)則更顯得致密。嵴型腫脹一般為可復(fù)性,但當(dāng)膜的損傷加重時(shí),可經(jīng)過(guò)混合型而過(guò)渡為基質(zhì)型。
線粒體為對(duì)損傷極為敏感的細(xì)胞器,其腫脹可由多種損傷因子引起,其中最常見(jiàn)的為缺氧;此外,微生物毒素、各種毒物、射線以及滲透壓改變等亦可引起。但輕度腫大有時(shí)可能為其功能升高的表現(xiàn),較明顯的腫脹則恒為細(xì)胞受損的表現(xiàn)。但只要損傷不過(guò)重、損傷因子的作用不過(guò)長(zhǎng),腫脹仍可恢復(fù)。
線粒體的增大有時(shí)是器官功能負(fù)荷增加引起的適應(yīng)性肥大,此時(shí)線粒體的數(shù)量也常增多,例如見(jiàn)于器官肥大時(shí)。反之,器官萎縮時(shí),線粒體則縮小、變少。
圖1-8 心肌細(xì)胞線粒體 ×16000
圖1-9 線粒體腫
圖1-10腎小管上皮細(xì)胞線粒體部分空泡變 ×20000
圖1-11 線粒體腫脹(基質(zhì)型)空泡變(心肌缺氧) ×8400
3.結(jié)構(gòu)的改變 線粒體嵴是能量代謝的明顯指征,但嵴的增多未必均伴有呼吸鏈酶的增加。嵴的膜和酶平行增多反映細(xì)胞的功能負(fù)荷加重,為一種適應(yīng)狀態(tài)的表現(xiàn);反之,如嵴的膜和酶的增多不相平行,則是胞漿適應(yīng)功能障礙的表現(xiàn),此時(shí)細(xì)胞功能并不升高。
在急性細(xì)胞損傷時(shí)(大多為中毒或缺氧),線粒體的嵴被破壞;慢性亞致死性細(xì)胞損傷或營(yíng)養(yǎng)缺乏時(shí),線粒體的蛋白合成受障,以致線粒體幾乎不再能形成新的嵴。
根據(jù)細(xì)胞損傷的種類(lèi)和性質(zhì),可在線粒體基質(zhì)或嵴內(nèi)形成病理性包含物。這些包含物有的呈晶形或副晶形(可能由蛋白構(gòu)成),如在線粒體性肌病或進(jìn)行性肌營(yíng)養(yǎng)不良時(shí)所見(jiàn)(圖1-12);有的呈無(wú)定形的電子致
圖1-12 線粒體內(nèi)晶形包含體(進(jìn)行性肌營(yíng)養(yǎng)不良癥)×120000
密物,常見(jiàn)于細(xì)胞趨于壞死時(shí),乃線粒體成分崩解的產(chǎn)物(脂質(zhì)和蛋白質(zhì)),被視為線粒體不可復(fù)性損傷的表現(xiàn)。線粒體損傷的另一種常見(jiàn)改變?yōu)樗枨蕵訉訝罱Y(jié)構(gòu)的形成,這是線粒體膜損傷的結(jié)果。
衰亡或受損的線粒體,最終由細(xì)胞的自噬過(guò)程加以處理并最后被溶酶體酶所降解消化。
五、高爾基體
高爾基體(Golgi apparatus)見(jiàn)于一切有核細(xì)胞,來(lái)自核膜外層,由數(shù)列彎曲成蹄鐵狀的扁平囊組成,在橫切面上表現(xiàn)為光面雙膜,其末端膨大成燒瓶狀。高爾基體面向核的一面稱(chēng)為形成面,由許多與粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)池相連的小泡構(gòu)成。另一面稱(chēng)為成熟面,由此斷下一些較大的泡,內(nèi)含分泌物。由粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的蛋白質(zhì)輸送到此,經(jīng)加工裝配形成分泌顆粒,分泌到細(xì)胞外,例如肝細(xì)胞合成的白蛋白和脂蛋白即按此方式形成和輸出。此外,細(xì)胞本身的酶蛋白如溶酶體的水解酶類(lèi)也是這樣,但卻不裝配成分泌顆粒和排出細(xì)胞外,而是以高爾基小泡的形式(初級(jí)溶酶體,前溶酶體)輸送到各種吞噬體中。高爾基體在形成含糖蛋白的分泌物中、在構(gòu)成細(xì)胞膜及糖萼中,以及在形成結(jié)締組織基質(zhì)中也均起著重要的作用。
高爾基體的病變
1.高爾基體肥大高爾基體肥大見(jiàn)于細(xì)胞的分泌物和酶的產(chǎn)生旺盛時(shí)。巨噬細(xì)胞在吞噬活動(dòng)旺盛時(shí),可見(jiàn)形成許多吞噬體、高爾基復(fù)合物增多并從其上斷下許多高爾基小泡。
2.高爾基體萎縮在各種細(xì)胞萎縮時(shí)可見(jiàn)高爾基體變小和部分消失。
3.高爾基體損傷時(shí)大多出現(xiàn)扁平囊的擴(kuò)張以及扁平囊、大泡和小泡崩解。