肝細胞
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肝臟是由肝細胞組成,肝細胞極小,肉眼看不到,必須通過顯微鏡才能看到。人肝約有25億個肝細胞,50個肝細胞組成一個肝小葉,因此人肝的肝小葉總數(shù)約有50萬個。肝細胞為多角形,直徑約為20-30/加(微米),有6-8個面,不同的生理條件下大小有差異,如饑餓時肝細胞體積變大。每個肝細胞表面可分為竇狀隙面、肝細胞面和膽小管面三種。肝細胞里面含有許許多多復雜的細微結構:如肝細胞核、肝細胞質(zhì)、線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、溶酶體、高爾基氏體、微粒體及飲液泡等組成。
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簡介
肝細胞hepatocyte,hepatic cells,liver cells
LM(光鏡):多面體形;核大而圓,居中,常染色質(zhì)豐富,部分有雙核或多倍體核;胞質(zhì)嗜酸性,含彌散分布的嗜堿性團塊
EM(電鏡):
(1)有三種功能面→血竇面
→膽小管面
(2)細胞器發(fā)達
粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng):合成白蛋白、纖維蛋白原、凝血酶原、脂蛋白和補體等血漿蛋白
滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng):參與生物轉(zhuǎn)化和代謝,如膽汁合成、脂類代謝、糖代謝、激素代謝和有機異物的轉(zhuǎn)化
線粒體、溶酶體和過氧化物酶體豐富
(3)含糖原、脂滴、色素等內(nèi)涵物
肝細胞核
肝細胞核主要由去氧核糖核酸(DNA)和組蛋白等組成。去氧核糖核酸是遺傳的物質(zhì)基礎,它有復制遺傳信息的功能?;?a href="/w/%E8%82%9D%E7%82%8E" title="肝炎">肝炎時,肝炎病毒侵入肝細胞核內(nèi),病毒基因可以與肝細胞核中去氧核糖核酸相結合(整合)。一旦整合,HBsAg即難以清除,致使HBsAg長期攜帶。此外,去氧核糖核酸還可能以自己為模板合成信使核糖核酸(mRNA),從而控制細胞質(zhì)中各種相應蛋白質(zhì)的合成。肝細胞核如果明顯受損,就意味著整個肝細胞崩解毀滅?! ?/p>
線粒體
肝細胞的線粒體很多,每個細胞大約有1000個左右,遍布于胞質(zhì)內(nèi)。肝小葉不同部位肝細胞內(nèi)線粒體的大小和形態(tài)不完全一致,在正常生理條件下,多為圓形和卵圓形,直徑0.4-0.8μm。線粒體的共同基本形態(tài)結構特征是外被雙層界膜--外界膜和內(nèi)界膜,內(nèi)界膜向線粒體內(nèi)部伸展轉(zhuǎn)折,形成許多嵴。內(nèi)界膜將線粒體分隔為內(nèi)、外兩室,外室介于內(nèi)、外界膜之間,內(nèi)室則圍于內(nèi)界膜之間,其中充滿基質(zhì)。
在線粒體嵴的表面和內(nèi)界膜的基質(zhì)面上附有密集排列的、火柴頭狀的亞單位,稱為基粒。其粒由約10nm的球形頭部與寬約3.5nm、長約5nm的短柄構成。頭部伸入基質(zhì),相當于ATP合成酶所在處,是氧化磷酸化最終合成ATP酶的一部分。柄的一端與嵴的界膜相連,是一聯(lián)接蛋白,脂類和氨基酸在線粒體內(nèi)被氧化成水和二氧化碳,所釋放的能量則通過這種連接蛋白轉(zhuǎn)給ADP生成ATP。線粒體的亞單位只有在特殊處理的標本中,如將線粒體由細胞勻漿中分離出來,并用低滲法破壞其界膜,使其嵴暴露,再用磷鎢酸復染,方可看到。而普通超薄切片則見不到這種亞單位,這是因為鋨酸固定時,球形頭部被解聚所致。
線粒體內(nèi)外界膜的通透性和化學組成互不相同。外界膜對大多數(shù)分子量小于10000的低分子溶質(zhì)而言,均可自由通過,而內(nèi)界膜則僅允許不帶電荷、相對分子量小于150的小分子如水、O2、CO2、尿素及甘油等通過,葡萄糖、K+、Na+、Cl-等均不能通過內(nèi)膜。線粒體基質(zhì)內(nèi)常見一些小的電子致密顆粒,稱為線粒體內(nèi)顆粒或基質(zhì)顆粒?;|(zhì)顆粒內(nèi)含Ca2+、Mg2+等離子。
線粒體基質(zhì)內(nèi)含有蛋白質(zhì)(包括各種酶類、類脂質(zhì)成分、DNA、RNA及核蛋白體),除此之外,還有各種單核苷酸和輔酶。由于線粒體膜和基質(zhì)內(nèi)含有大量酶類,如含有進行氧化作用的呼吸鏈的酶體系,氧化磷酸化酶體系、三羧酸循環(huán)及脂肪酸氧化的酶體系等,各種代謝物質(zhì)在線粒體內(nèi)氧化,并把放出的能量轉(zhuǎn)換成ATP。因此,線粒體像一個能源中心,一個電力發(fā)動站,能向細胞不斷提供其生命活動所必需的能量,以保證和推動細胞進行各種復雜的生理功能。
由于線粒體還含有自身的基因物質(zhì)——脫氧核糖核酸,稱線粒體脫氧核糖核酸(mt DNA)或稱染色體外脫氧核糖核酸其含量約占一個細胞全部DNA的2%。此外,線粒體內(nèi)還含有DNA聚合酶,KNA聚合酶,氨基酸活化酶,tRNA及mRNA。因而能自我復制和合成蛋白質(zhì),自行分裂、繁殖和增生。線粒體是細胞內(nèi)最為敏感的細胞器之一。在許多病理情況下,線粒體常常首先發(fā)生各種形態(tài)改變,最常見的有線粒體腫脹,線粒體增生、肥大以及線粒體內(nèi)包含物的產(chǎn)生等?! ?/p>
內(nèi)質(zhì)網(wǎng)
肝細胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)很豐富,分布廣泛。它與高爾基復合體及核膜共同構成一連續(xù)的細胞內(nèi)網(wǎng)狀膜系統(tǒng)。按其囊膜表面是否附著核蛋白體,將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分為兩類:即粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)及光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。
粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)
粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)RER形成池(cistem),在其膜外面附著有核蛋白體,據(jù)測定,1mg肝組織中所含內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的總面積約為11m2,其中約2/3為RER。在肝小葉的不同區(qū)帶其分布是不相同的。肝小葉周邊帶的肝細胞內(nèi),RER尤為豐富。光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)則相反,在小葉中央帶及中間帶肝細胞內(nèi)較小葉周邊帶肝細胞內(nèi)為多。這種數(shù)量上的分布差異與小葉不同區(qū)帶內(nèi)肝細胞的功能特性有關。在一個細胞中,RER的主要功能為生成輸出蛋白(或稱分泌蛋白),如血漿白蛋白、α、β球蛋白、纖維蛋白原、凝血酶原等,均在RER上合成。新合成的蛋白質(zhì)貫穿內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜進到內(nèi)腔,經(jīng)由運輸小泡運至高爾基復合體,在此加工、濃縮、再經(jīng)分泌泡從細胞表面釋放入肝竇內(nèi)。RER的發(fā)達程度反映著肝細胞的功能狀態(tài)。各種損傷因子引起的肝細胞損傷,亦可反映于RER,其最常見的改變?yōu)镽ER膜上多聚核蛋白體解聚(disaggregation)及脫粒(degranulation)。解聚是指多聚核蛋白體分散為單體,游離分散在細胞質(zhì)中,或附在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上。脫粒則指附著在RER膜上的核蛋白體脫落下來,多以單體形式散在胞質(zhì)之中。如四氯化碳中毒所致肝細胞損害時,可見RER膜上多聚核蛋白體解聚及脫粒,此時,蛋白質(zhì)合成也聚降。肝癌時,RER數(shù)量與腫瘤細胞的生長率及惡性程度之間存在一種反相關關系,在分化較高、生長緩慢的癌細胞中,RER較發(fā)達,反之,在分化低,生長迅速的肝癌細胞中,RER則往往很少,而游離的多聚核蛋白體卻十分豐富,以適應癌細胞快速生長的需要?! ?/p>
光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)
光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(SER)膜上不附有核蛋白體,由分支的小管組成,并與RER相連系,也可由RER形成。SER在肝細胞中具多種功能,如參與糖原代謝、膽汁分泌、脂類代謝、類固醇激素代謝及解毒等。SER常位于胞漿一側(cè),與糖原顆粒相伴隨,若糖原很豐富時,??烧谏wSER使之分辨不清。在饑餓時,糖原減少,肝細胞內(nèi)SER則較為明顯。由于SER含有葡萄糖-6磷酸酶,加之與糖原結構空間的緊密關系,因而更有利于糖原代謝。
SER與膽汁分泌有關,非結合性膽紅素從血液進入肝細胞后,經(jīng)SER上的葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶作用,成為水溶性結合膽紅素而利于排泄,膽鹽也在SER上合成。此外,SER還參與脂肪代謝。血液內(nèi)游離脂肪酸進入肝細胞后,在SER上甘油三酯,經(jīng)與RER合成的蛋白質(zhì)結合,形成極低密度脂蛋白進入血竇。
肝臟的解毒功能亦在SER上進行。由于SER內(nèi)含有混合功能氧化酶系,其中終末氧化酶即細胞色素P-450,對許多有害物質(zhì)如機體代謝產(chǎn)物、藥物、致癌劑、殺蟲劑等均可加以代謝,從而或被解除毒性,或被轉(zhuǎn)化為易于排泄的物質(zhì)。由此不難理解,在慢性藥物中毒過程中(如安眠藥、巴比妥類中毒)可見到SER膜的增生。SER膜的增生還見于長期用抗組織胺藥物,口服抗糖尿病藥物和避孕藥時。SER膜的增生,一般屬細胞的一種適應性反應,是功能升高的表現(xiàn)(即酶的誘導)。但并非任何SER的增生均伴有功能的升高,有時往往表現(xiàn)為一種無效增生。在膽汁淤積時,肝細胞內(nèi)增生的SER則處于低活性狀態(tài)。表面抗原陽性的乙型肝炎病人,也出現(xiàn)肝細胞內(nèi)光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)增生,在其小管內(nèi)形成乙型肝炎表面抗原。此時的肝細胞由于含有增生的光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng),在組織切片上模糊如毛玻璃,故稱毛玻璃細胞。電鏡下,可見光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)小管中心呈細絲狀的乙型肝炎表面抗原。這在診斷上頗為重要?! ?/p>
核蛋白體
核蛋白體(ribosome)又稱核糖核蛋白體或核糖體,因首先被Palade在電鏡下發(fā)現(xiàn),故又稱palade小體。
核蛋白體可游離于胞漿基質(zhì)中,稱游離核蛋白體,亦可附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上,構成粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。肝細胞具豐富的游離核蛋白體,由60s和40s(S=Svedberg,沉降系數(shù)的單位)的大、小二個亞單位組成,呈顆粒狀。大亞單位直徑約為23μm,略呈錐體形,內(nèi)含一中央管,底邊扁平,有一窄溝。小亞單位略呈弧形(23nm×12nm),一面外凸,一面凹陷;在鎂離子存在時,大小亞單位結合成單核蛋白體,此時,小亞單位的凹面與大亞單位的扁平底面相貼,小亞單位的中間分界線正與大亞單位底面的溝相吻合成隧道。
核蛋白體的主要成分為核蛋白體核糖核酸,它們與蛋白質(zhì)結合,以核蛋白(RNP)的形式存在。
核蛋白體可以單個存在,即單體,也可以由mRNA細絲將它們串聯(lián)一起,構成多聚核蛋白體。多聚核蛋白體是合成蛋白質(zhì)的功能基團,mRNA穿行于大小亞單位之間的隧道中,新合成的肽鏈便自中央管釋放出來。當特定的主鏈形成后,核蛋白體便從mRNA上離去,并分解成亞單位。需要合成蛋白質(zhì)時,亞單位再行結合,并進一步組成多聚核蛋白體。因此,在細胞質(zhì)中,核蛋白體的單體和多聚體總是隨著細胞的功能狀態(tài)處于不斷結合和分解的動態(tài)變化之中。游離核蛋白體合成的蛋白質(zhì)主要供肝細胞自身生長、分裂、更新所需?! ?/p>
溶酶體
DeDuve于1955年首次在大鼠肝細胞勻漿超速離心后的各組成分中發(fā)現(xiàn)溶酶體的存在,后經(jīng)電鏡觀察證實。溶酶體是由單層界膜圍成的顆粒,其大小、形態(tài)以及內(nèi)部結構均極不一致。由于所有溶酶體均含有酸性水解酶,故將此酶作為溶酶體的標志酶。溶酶體借助其所含50多種酶消化、分解各種內(nèi)生性或外源性物質(zhì),因此,可將其視為細胞內(nèi)的消化器官。肝細胞內(nèi)所含溶酶體較為豐富,根據(jù)其是否含有作用底物而分為兩種:初級溶酶體(primarylysosome)和次級溶酶體(secondarylysosome)。
初級溶酶體
此類溶酶體僅含水解酶而無底物,由單層界膜包繞,內(nèi)含電子致密的均質(zhì)物,常位于近高爾基復合體處。初級溶酶體在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成,經(jīng)運輸小泡送至高爾基囊泡進行加工、濃縮,再由高爾基扁平囊分泌面末端膨大、分離而形成初級溶酶體。溶酶體所含水解酶能消化各類大分子化合物。在正常生理情況下,該種酶處于非激活狀態(tài),同時,溶酶體膜的內(nèi)表面還有一層帶電荷的糖蛋白,保護膜不受水解酶的作用。而且,溶酶體膜還具有獨特的濾過性質(zhì),只允許分子量小的物質(zhì)通過。這就保證了大分子的水解酶不能自由逸出膜外,從而保護細胞免于自身消化?! ?/p>
次級溶酶體
此類溶酶體內(nèi)除含有水解酶外,還含有相應的作用底物,以及由此形成的消化產(chǎn)物。由于所含底物的不同和消化程度的差異,構成了次級溶酶體形態(tài)的多樣性。根據(jù)消化底物來源的不同,又可將次級溶酶體分為自生性、異生性和兼性三種。
高爾基氏體
電鏡下,高爾基復合體(Golgicomplex)由三種基本成分組成即扁平囊泡、小泡和大泡,多位于細胞核與毛細膽 管間的區(qū)域內(nèi)。
扁平囊泡
扁平囊泡(saccule)由一組彎曲呈蹄鐵形的扁平囊泡組成,來源于核膜外層。彎曲的囊泡有兩個面(凸面和四面),凸面又稱形成面(forming face),或稱未成熟面(immatureface),靠近胞核;凹面為分泌面(secreting face),或稱成熟面(matureface),面向細胞膜。形成面的囊膜較薄,近似細胞膜。因此,高爾基囊泡可視為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜與細胞膜的中間分化階段?! ?/p>
小泡
小泡(vesicle)數(shù)量較多,與一般胞飲小泡相似,常散布于扁平囊泡的形成面,小泡由高爾基復合體附近的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)芽生而來,并載有粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)所合成的蛋白質(zhì)成分,后者被運送到高爾基復合體的囊泡形成面,在此,小泡與形成面的扁平囊泡膜融合,蛋白質(zhì)乃進入囊泡腔中。
大泡
大泡(vacuole)為扁平囊泡末端局部膨大而成,又稱分泌泡或濃縮泡,大泡帶著由扁平囊泡所生長的分泌物質(zhì)(如脂蛋白、膽汁成分)斷離扁平囊泡,將其運往竇腔或排向毛細膽管。分泌面細胞膜周微絲、微管系統(tǒng)的存在,是這一功能得以實現(xiàn)的必要前提和保證。小泡的并入及大泡的斷離,使高爾基囊膜不斷處于新陳代謝的動態(tài)變化之中。
常見的高爾基復合體病理改變?yōu)榉蚀蠡?a href="/w/%E8%90%8E%E7%BC%A9" title="萎縮">萎縮。高爾基復合體肥大多見于分泌障礙并伴有高爾基大泡內(nèi)分泌物潴留及淤膽等。膽汁成分潴留于分泌泡中;在營養(yǎng)性或中毒性肝脂肪變時,脂蛋白潴留于分泌囊泡中。高爾基復合體萎縮則常見于核蛋白體的合成功能下降狀態(tài),如各種毒性因子造成的肝細胞蛋白合成降低時,即常見粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脫顆粒和斷裂。并伴有高爾基復合體的萎縮或消失?! ?/p>
微體
微體是肝細胞內(nèi)最小的細胞器,為由單層界膜包繞的圓形或卵圓形小體。在肝細胞內(nèi),微體與線粒體的比例近乎1:4。微體基質(zhì)內(nèi)含有過氧化氫酶和多種氧化酶,如D-氨基酸氧化酶、L-氨基酸氧化酶及L-2-羥基酸氧化酶等,故微體又稱過氧體(peroxisome)。
過氧體來源于粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng),形成迅速,從粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)運出來大約只需一小時便可完成,在細胞內(nèi)可存在5天,并在4分鐘內(nèi)通過自噬或自溶過程而解體。亦有人認為,微體尚可合并到溶酶體或衍化成線粒體。從微體的發(fā)生及其所含酶的特點看,可視為一種特殊類型的溶酶體。從種系發(fā)生史上看,微體可被視為一種古老的氧化產(chǎn)能微器官的遺跡,在細胞生物進化過程中逐漸被線粒體所取代。
微體內(nèi)含有對長鏈脂酸進行β氧化降解的酶系,故能參與脂代謝。微體內(nèi)的過氧化氫酶能降解細胞內(nèi)的H2O2以防止氧化氫引起細胞中毒。微體內(nèi)的過氧化氫酶和L-2-羥基酸氧化酶能將NADH再氧化,并通過過氧體的α-甘油磷酸脫氫酶,支持果糖的降解。因此,微體和線粒體是協(xié)同參與細胞呼吸的細胞器。
微體與微粒體(microsome)很易混淆,但這是兩個完全不同的概念。微體是細胞內(nèi)固有的細胞器,而微粒體則系綴有大量核糖體的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)碎片,是組織勻漿超速離心后的產(chǎn)物。在病理情況下,可見有肝細胞內(nèi)微體數(shù)目的增多或減少。微體增多可由甲狀腺索引發(fā),因而在甲狀腺功能亢進患者的肝細胞內(nèi),常見有微體數(shù)量的增多;反之,甲狀腺功能低下時,肝細胞內(nèi)微體數(shù)目則減少。此外,慢性酒精中毒及肝癌時亦均見有肝細胞內(nèi)微體數(shù)目的增多,其意義尚不清楚?! ?/p>
肝細胞實驗
肝細胞:68號切片
低倍鏡下找到呈多邊形的肝小葉,選擇一個肝小葉換高倍鏡觀察,可見到呈索狀排列的肝細胞,呈多邊形,有1-2個圓形細胞核,核仁明顯,核膜清楚,核內(nèi)染色質(zhì)稀疏,染色較淺
觀察細胞器與內(nèi)含物
細胞器與內(nèi)含物的種類很多,實驗課僅觀察幾種主要的細胞器和內(nèi)含物在光鏡下的形態(tài)和位置。各種細胞器和內(nèi)含物,在一般的HE染色的切片上看不到,須用特殊方法染色顯示。
線粒體——示教:3號片
小狗胰臟,Regaud氏液固定,石蠟切片,鐵蘇木素染色。
線粒體用鐵蘇木素染色呈黑色,分布于核周圍的細胞質(zhì)中,線粒體在高倍鏡下呈粒狀、線狀或短棒狀,或直或曲,輪廓鮮明。
胰臟的分泌細胞呈錐形,核大而圓,位于細胞中央,細胞游離端聚集有許多大而圓的黑色顆粒為分泌顆粒。
高爾基復合體——示教:2號片
狗或豬的脊神經(jīng)節(jié),Golgi氏亞砷酸硝酸銀法鍍?nèi)尽?/p>
在切片上有大小不一的圓形脊神經(jīng)節(jié)細胞,胞核不著色,但能看到淡黃色的核仁。核周圍的細胞質(zhì)中有鍍?nèi)境珊谏木W(wǎng)狀或顆粒狀物,即光鏡下的高爾基復合體。
糖元——示教:6號片
豬肝,冷Carnoy氏液固定,PAS反應法顯示糖元,蘇木素復染胞核。
在高倍鏡下,肝細胞中可見到大量紫紅色的糖元顆?;蛐K,在很多肝細胞中,糖元偏于細胞一側(cè),此系制片過程造成,生活狀態(tài)時分布較均勻。
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