细胞和组织的损伤
组织和细胞遭到不能耐受的有害因子刺激后，局部细胞和细胞间质发生物质代谢障碍、功能异常和形态结构异常改变，造成细胞和组织的损伤。损伤在临床上极为常见，可表现为外力所致的组织断裂，也可是因物质代谢障碍而逐渐引起的组织、细胞的形态学发生改变。
一、损伤的原因
凡能引起疾病发生的原因，通常也是引起细胞和组织损伤的原因，常见原因如下。
(1) 缺氧：缺氧是引起细胞损伤的常见和重要原因。缺氧可使线粒体内的氧化磷酸化过程受阻，ATP生成减少甚至停止，引起一系列细胞结构和功能的损害。缺氧可为全身性和局部性，前者主要见于呼吸系统疾病、红细胞携氧能力降低或丧失；后者主要见于局部血液循环障碍。
(2) 物理因素：高温、低温、电流、放射线和机械性损伤等因素。高温可使细胞内蛋白质变性或炭化；低温可使血管收缩、血流停滞，细胞因缺氧而发生变性、死亡。
(3) 化学因素：强酸、强碱、乙醇、四氯化碳、氰化物、有机磷农药及药物等均可导致细胞损伤。
(4) 生物因素：生物因素是引起细胞损伤最常见的因素，包括细菌、病毒、真菌、原虫、寄生虫等。
(5) 变态反应：过敏原作用于机体，可导致变态反应发生，引起细胞、组织损伤。
(6) 其他因素：年龄、营养、心理、社会等因素在损伤的发生过程中均有一定的作用。
细胞和组织损伤后，会产生一系列形态变化和机能改变。轻度的损伤大多是可逆的，消除刺激后可恢复正常，如细胞的变性；严重的细胞损伤是不可逆的，直接或最终导致细胞死亡。根据损伤的表现形式和轻重程度，可分为变性和坏死两大类。
二、变性
变性(degeneration)是指细胞或细胞间质受损伤后，由于物质代谢障碍，而在细胞内或细胞间质内出现异常物质或正常物质的异常蓄积。
(一) 细胞水肿
细胞水肿(cellular swelling)也称水变性，是细胞损伤最常见的一种早期表现。主要见于线粒体丰富、代谢活跃的肝、心和肾等器官的实质细胞。
1. 原因和发生机制
引起细胞水肿的主要原因是急性感染、缺氧、中毒等，在有害因素作用下，线粒体生物氧化受影响，ATP生成减少，细胞膜钠泵受损，造成细胞内水、钠过多蓄积，引起细胞肿胀。
2. 病理变化
肉眼观，器官体积肿大，包膜紧张，失去光泽，比较混浊，似水煮过，称为细胞肿胀(图3-2-1)。光镜观，水肿细胞的体积增大，细胞质疏松、散在粉染的细小颗粒，称为颗粒变性(图3-2-2)；当水、钠进一步蓄积时，整个细胞胀大、细胞质透明呈空泡状，状如气球，称为气球样变，常见于病毒性肝炎。
图3-2-1 肝细胞肿胀
注：肝脏体积肿大，包膜紧张，失去光泽，比较混浊，似水煮过。
图3-2-2 肝细胞颗粒变性
注：变性的肝细胞肿大，箭头所指的细胞质中可见粉染的细小颗粒。
3. 影响与结局
细胞水肿是一种轻度损伤，当致病原因消除，可恢复正常。但较严重的细胞水肿使细胞功能下降，如肾小管上皮细胞水肿时，除功能受影响外，在尿中可检查到少量蛋白，这是由于病变细胞的细胞膜发生破裂，细胞内蛋白成分进入管腔所致。若病因继续发展，可使细胞发生坏死。
(二) 脂肪变性
正常情况下，除脂肪细胞外的实质细胞内一般不见或仅见少量脂滴。如果这些细胞中出现脂滴或脂滴明显增多，则称为脂肪变性(fatty change，steatosis)，多见于肝、心、肾等实质性器官。
1. 原因和发病机制
缺氧、感染、中毒、营养不良、糖尿病及肥胖等因素可以干扰细胞的脂肪代谢，使脂肪的吸收增多、氧化障碍、脂蛋白合成障碍，导致脂肪变性。
2. 病理变化
肉眼观，脂肪变性的器官肿大，包膜紧张，切面呈淡黄色，质软，触之有油腻感。镜下观，细胞内充满大小不等的脂滴，在石蜡切片中脂滴被有机溶剂溶解，故表现为空泡状。脂肪变性主要见于肝、心、肾等实质器官，因为肝是脂肪代谢的重要场所，所以肝脂肪变性最为常见(图3-2-3)。
图3-2-3 肝细胞脂肪变性
注：肝细胞内出现大小不等的脂滴空泡。
3. 影响与结局
轻度的细胞脂肪变是可逆性的。重度弥漫性肝脂肪变，可导致肝大和肝功能异常，长期大量的脂肪沉积最终可使肝细胞破裂，继发纤维化，导致肝硬化。
(三) 玻璃样变性
玻璃样变性(hyaline degeneration)是指在细胞内或细胞间质中出现均质、红染、半透明的毛玻璃样物质，故称为玻璃样变性。因其半透明，又称为透明变性(hyaline change)。玻璃样变性仅是形态学的描述，不同的组织，发生变性的原因、机制有所不同。它可以发生在结缔组织、血管壁，有时也可见于细胞内。
1. 结缔组织玻璃样变性
结缔组织玻璃样变性常见于纤维瘢痕组织内。肉眼观：玻璃样变性的纤维结缔组织呈灰白色、半透明状，质韧无弹性。镜下观：纤维细胞明显减少，胶原纤维增粗并互相融合成梁状、带状或片状的半透明、均质物质，其发生机制不明(图3-2-4)。
2. 血管壁玻璃样变性
血管壁玻璃样变性常见于良性高血压和糖尿病时的肾、脑、脾和视网膜的细小动脉。其发生机制可能是高血压时全身各处细小动脉持续性痉挛，血管壁由于缺血、缺氧使血管内皮受损、管壁通透性增高，血浆蛋白渗入内膜，使管壁增厚及变硬、管腔狭窄甚至闭塞(图3-2-5)。
图3-2-4结缔组织玻璃样变性(瘢痕)
注：胶原纤维增粗、融合，呈均质粉染条索、片状结构。
图3-2-5脾中央动脉玻璃样变性
注：脾中央动脉内膜下血浆蛋白沉积，均质粉染，血管壁增厚，管腔狭窄。
3. 细胞内玻璃样变性
细胞内玻璃样变性是指多种原因引起细胞内过多的蛋白质沉积而引起的细胞在形态学上的改变。光镜下，细胞质内可见许多大小不等的圆形、红染的小体(Mallory body)，多见于肾小管上皮细胞、浆细胞、肝细胞(图3-2-6)。
图3-2-6 肝细胞内的Mallory小体
注：肝细胞内可见大小不等的不规则形、红染的小体，为细胞内玻璃样变性。
(四) 病理性色素沉积(https://www.daowen.com)
色素是机体组织中的有色物质，正常组织中可以存在某些色素，如黑色素。如果在细胞和组织内有异常的色素蓄积则称为病理性色素沉积(pathologic pigmentation)。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)为铁蛋白微粒聚集而成的颗粒状结晶，呈金黄色或棕黄色，具有折光性。在正常的骨髓组织、脾和肝内，可有少量含铁血黄素出现。局部陈旧性出血的组织和长期左心衰竭所致持续淤血的肺内，红细胞被巨噬细胞吞噬后，血红蛋白在细胞内被溶酶体分解形成含铁血黄素。当溶血性贫血时大量红细胞被破坏，可出现全身性含铁血黄素沉积。
2. 黑色素
正常人黑色素(melanin)多存在于皮肤、毛发、虹膜、眼脉络膜等处。垂体分泌促肾上腺皮质激素(ACTH)能刺激黑素细胞，促进黑色素形成；当肾上腺皮质功能低下时，全身皮肤黑色素增多，这是由于肾上腺皮质激素对垂体的反馈抑制作用减弱，ACTH分泌增多，引起黑色素细胞产生黑色素过多，造成全身皮肤、黏膜黑色素沉着。
3. 脂褐素
脂褐素(lipofuscin)是一种黄褐色细颗粒状色素。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细胞质中可含有少量脂褐素。老年人和一些慢性消耗性疾病病人的肝细胞、肾上腺皮质网状带细胞和心肌细胞的细胞质中也可出现脂褐素。心脏萎缩伴过多脂褐素沉积时，称为褐色萎缩。
4. 胆红素
胆红素是血红蛋白的分解产物，不含铁元素，呈棕黄色或黄绿色。血液中胆红素过多，并沉积在组织中，则为胆红素沉积，可将皮肤、黏膜甚至全身组织染成黄色，此时称为黄疸。在新生儿黄疸、新生儿溶血病等疾病时，可形成高胆红素血症，由于新生儿血脑脊液屏障发育不完善，大量胆红素进入脑细胞内使其变性，并将神经核团染成黄色，称为核黄疸或胆红素脑病。
三、细胞死亡
细胞受到严重刺激或因其他原因累及胞核时，导致代谢停止、结构破坏和功能障碍的不可逆性损伤(irreversible injury)，即细胞死亡，包括坏死和凋亡两大类。
(一) 坏死
活体内局部组织、细胞的死亡称为坏死(necrosis)。组织细胞坏死后，代谢停止，功能丧失。坏死的形态变化可以由损伤细胞内的水解酶的降解作用引起，也可以由游走来的白细胞释放的水解酶的作用引起。细胞死亡数小时后，显微镜下才能看到坏死的形态特征。
1. 坏死的形态特征
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，其表现主要有三种形式。①核浓缩：由于核脱水使染色质浓缩，染色变深，核体积缩小。②核碎裂：核膜破裂，核染色质崩解为小碎片，染色质碎片分散在细胞质内。③核溶解：在脱氧核糖核酸酶的作用下，染色质的DNA分解，细胞核失去对碱性染料的亲和力，因而染色变淡，甚至只能见到细胞核的轮廓。最后，细胞核的轮廓也完全消失(图3-2-7)。
图3-2-7 细胞坏死核的形态变化示意图
2) 细胞质的改变
由于细胞质嗜碱性核蛋白体逐渐减少或丧失，使细胞质与碱性染料的结合减少，而与酸性染料伊红的结合力增高，导致细胞质红染，同时由于细胞质结构崩解，致使细胞质呈颗粒状，进而细胞膜破裂，整个细胞可迅速溶解、消失。
3) 细胞间质的变化
实质细胞坏死后，在多种水解酶作用下，基质崩解，胶原纤维肿胀、断裂，并进一步崩解、液化，最后，坏死的实质细胞和崩解的细胞间质融合成一片模糊、颗粒状、无结构的红染物质。
2. 坏死的类型
根据坏死的原因和组织不同，因而表现出以下几种不同的形态学类型。
1) 凝固性坏死
坏死组织由于水分脱失、蛋白质凝固变成灰黄色、干燥、比较坚实的凝固体，称为凝固性坏死(coagulation necrosis)。常见于心、肝、肾、脾等组织结构紧密、蛋白质含量丰富的器官，坏死组织与健康组织之间界限较明显。肉眼观，坏死组织呈灰白或土黄色，坏死灶周围常出现一暗红色出血带与健康组织分界明显(图3-2-8)。光镜下，可见坏死组织的细胞核固缩、核碎裂、核溶解及细胞质呈嗜酸性染色，但组织结构的轮廓依然存在。
图3-2-8 脾贫血性梗死
注：梗死灶底向被膜，尖朝脾门，楔形，灰白色，周围可见充血带。
2) 液化性坏死
细胞坏死后由于组织内多种水解酶的消化作用，坏死组织水解呈液态，称为液化性坏死(liquefactive necrosis)。主要见于脂质成分多或产生蛋白水解酶多，且凝固性蛋白少的组织，如脑组织、胰腺组织等。
3) 坏疽(gangrene)
坏疽是指组织坏死并继发腐败菌感染，呈黑色，污秽伴有恶臭。坏死组织经腐败菌分解产生硫化氢，后者与血红蛋白中分解出来的铁相结合形成硫化铁，故使坏死组织呈黑色。坏疽分为三种类型。
(1) 干性坏疽(dry gangrene)：常见于动脉阻塞而静脉回流通畅的四肢末端，因水分丢失较多，故坏死区干燥、皱缩呈黑色，与正常组织界限清楚(图3-2-9)。由于水分含量少，细菌繁殖坏死组织自溶分解速度均较慢，因而全身中毒症状较轻。
(2) 湿性坏疽(wet gangrene)：常发生于与外界相通的内脏器官(如肺、肠、子宫等)。由于在动脉血供阻断的同时，可伴有静脉回流受阻，局部坏死组织中的水分较多，有利于腐败菌的繁殖。局部感染严重，肿胀明显，呈污秽的暗绿色或灰黑色(图3-2-10)。病变进展快，湿性坏疽病灶与正常组织分界不清。由于有毒的产物和细菌毒素吸收多，全身中毒症状严重，对机体危害较大。
图3-2-9 足干性坏疽
注：左足趾皮肤皱缩，干燥，呈黑色，与正常组织界限清楚。
图3-2-10 小肠湿性坏疽
注：坏死部分小肠肿胀，呈污秽的灰黑色。
(3) 气性坏疽(gas gangrene)：属于特殊的湿性坏疽，主要见于较深部肌肉的开放性创伤合并产气荚膜杆菌等厌氧菌感染所致。细菌在分解坏死组织的过程中产生大量气体，使坏死区按之有捻发感，并伴奇臭。细菌随着气体迅速播散，病变发展迅速，全身中毒症状重，后果严重。气性坏疽多见于战争创伤。
3. 坏死的结局
1) 溶解与吸收
坏死细胞及周围中性粒细胞释放水解酶，使组织溶解液化，经淋巴管、血管吸收。不能吸收的碎片则由巨噬细胞吞噬清除。坏死液化范围较大时可形成囊腔。
2) 分离与排出
坏死灶较大不易被完全溶解吸收时，在皮肤黏膜的坏死物被分离，形成组织缺损，浅者称为糜烂(erosion)，较深者称为溃疡(ulcer)；深部组织坏死后形成的开口于皮肤黏膜表面的深在性盲管称为窦道(sinus)，两端开口的通道称为瘘管(fistula)；肺、肾等脏器的坏死组织溶解后经自然管道(如支气管、输尿管等)排出后残留的空腔称为空洞。
3) 机化与包裹
如果坏死组织不能完全吸收和分离排出，则有周围健康组织的新生毛细血管和成纤维细胞构成肉芽组织取代坏死组织。这种以肉芽组织取代坏死组织、血栓、脓液、异物等的过程，称为机化(organization)。如坏死灶较大，肉芽组织难以完全长入或吸收，则有周围增生的肉芽组织将其包围，与健康组织分隔开，称为包裹(encapsulation)。机化与包裹的肉芽组织最终形成纤维瘢痕组织。
4) 钙化
某些坏死组织中可有钙盐沉积，称为钙化。如结核病的干酪样坏死常发生钙化。
(二) 凋亡
凋亡(apoptosis)一般是指机体细胞在发育过程中或在某些因素作用下，通过细胞内基因及其产物的调控而发生的一种程序性细胞死亡(programmed cell death，PCD)。凋亡在形态表现为单个细胞的固缩，且不伴有炎症反应。镜下观，凋亡细胞多为单个或数个，先有细胞膜皱缩，细胞质致密，染色质边集，然后细胞核裂解，细胞膜发泡成芽，细胞质分叶突起，并与细胞体分离，形成含细胞核碎片和(或)细胞器成分的红染小体，称为凋亡小体(apoptosis body)。凋亡小体可被巨噬细胞和相邻的其他实质细胞吞噬、降解，周围没有炎症反应，也没有增生修复反应。病毒性肝炎时肝细胞内形成的嗜酸性小体就是肝细胞凋亡的结果。细胞凋亡是细胞的基本生命特征，它出现在许多生理过程中，具有重要的生物学意义。