病理学/细胞结构/细胞核

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细胞核(nucleus)是遗传信息的载体,细胞的调节中心,其形态随细胞所处的周期阶段而异,通常以间期核为准。

细胞核外被核膜。核膜由内外二层各厚约3nm的单位膜构成,中间为2~5nm宽的间隙(核周隙);核膜上有直径约50nm的微孔,作为核浆与胞浆间交通的孔道,其数目因细胞类型和功能而异,多者可占全核表面积的25%;在肝细胞核据估算约有2000个核孔。

核浆主由染色质构成,其主要成分为脱氧核糖核酸(DNA),并以与蛋白质相结合的形式存在,后者由组蛋白与非组蛋白组成。染色质的NDA现在已可用多种方法加以鉴定和定量测定。

核内较粗大浓缩的、碱性染料深染的团块状染色质为异染色质,呈细颗粒状弥散分布的、用普通染色法几乎不着色的染色质则为常染色质。一部分异染色质也可以上述两种状态存在。从生化角度看,异染色质不具遗传活性,相反,常染色质则大部分具遗传活性。

间期核的染色质模式还反映细胞的功能状态。一般而言,大而淡染的核(浓缩染色质少)提示细胞活性(如蛋白质和酶的合成)较高;小而深染的核(浓缩染色质较多)则提示细胞活性有限或降低。

(一)细胞损伤时细胞核的改变

1、核大小的改变 核的大小通常反映着核的功能活性状态,功能旺盛时核增大,核浆淡染,核仁也相应增大和(或)增多。如果这种状态持续较久,则可出现多倍体核或形成多核巨细胞。多倍体核在正常情况下亦可见于某些功能旺盛的细胞,如肝细胞中可见约20%为多倍体核。在病理状态下,如晚期肝炎及实验性肝癌前期等均可见多倍体的肝细胞明显增多。

核的增大除见于功能旺盛外,也可见于细胞受损时,最常见的情况为细胞水肿。这主要是细胞量匮乏或毒性损伤所致,是核膜钠泵衰竭导致水和电解质运输障碍的结果。这种核肿大又称为变性性核肿大

相反,当细胞功能下降或细胞受损时,核的体积则变小,染色质变致密,如见于器官萎缩时。与此同时核仁也缩小。

2.核形的改变 光学显微镜下,各种细胞大多具有各自形状独特的核,可为圆形、椭圆形、梭形、杆形、肾形、印戒形、空洞形以及奇形怪状的不规则形(图1-1)等。在电镜下由于切片极薄,切面可以多种多样,但均非核的全貌。核的多形性和深染特别多见于恶生肿瘤细胞,称为核的异型性(atypia)。

3.核结构的改变 细胞在衰亡及损伤过程中的重要表征之一是核的改变,主要表现为核膜和染色质的改变。

核浓缩(karyopyknosis):染色质在核浆内聚集成致密浓染的大小不等的团块状,继而整个细胞核收缩变小,最后仅留下一致密的团块,是为核浓缩。这种浓缩的核最后还可再崩解为若干碎片(继发性核碎裂)而逐渐消失。

核碎裂(karyorrhexis):染色质逐渐边集于核膜内层,形成较大的高电子密度的染色质团块(图1-2)。核膜起初尚保持完整,以后乃在多处发生断裂,核逐渐变小,最后裂解为若干致密浓染的碎片。

核溶解(karyolysis):变致密的结成块状的染色质最后完全溶解消失。即核溶解。核溶解变可不经过核浓缩或核碎裂而一开始即独立进行。在这种情况下,受损的核很早就消失。

上述染色质边集(即光学显微镜下所谓的核膜浓染)、核浓缩、核碎裂、核溶解等核的结构改变为核和细胞不可复性损伤的标志,提示活体内细胞死亡(坏死)。

4.核内包含物(intranuclear inclusions) 在某些细胞损伤时可见核内出现各种不同的包含物,可为胞浆成分(线粒体内质网断片、溶酶体糖原颗粒、脂滴等),亦可为非细胞 本身的异物,但最常见的还是前者。这种胞浆性包含物可在两种情况下出现:①胞浆成分隔着核膜向核内膨突,以致在一定的切面上看来,似乎胞浆成分已进入核内,但实际上大多仍可见其周围有核膜包绕,其中的胞浆成分常呈变性性改变(如髓鞘样结构,膜碎裂等)。这种包含物称为胞浆性假包含物(图1-3);②在有 丝分裂末期,某些胞浆结构被封入形成中的子细胞核内,以后出现于子细胞核中,称为真性胞浆性包含物。

恶性肿瘤细胞的奇异形核


图1-1 恶性肿瘤细胞的奇异形核

图中央为一巨大的瘤细胞核,核膜曲折凹陷,使核呈奇异形(纤维肉瘤的电镜照片)

Gjb9sttn.jpg

图1-2 细胞核染色质边集中毒性肝炎肝细胞×8000

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图1-3 核内假包含体

垂体嗜酸性细胞瘤的瘤细胞,左侧瘤细胞核内可见一卵圆形包含体,有膜包绕,内含细胞器和胞浆分泌颗粒×8400

非胞浆性(异物性)核内包含物的种类繁多,性质各异。在真性糖尿病时,肝细胞核内可有较多糖原沉积。在常规切片制作 过程中,糖原被溶解,核内出现或大或小的空洞(糖尿病性空洞核)。在铅、铋、金等重金属中毒时,核内亦可出现丝状或颗粒状真性包含物,其中有时含有相应的 重金属(如铅中毒时)。此外,在某些病毒性疾病DNA病毒感染时,可在电镜下检见核内病毒颗粒,如聚积成较大集团(如巨细胞包含体病),则亦可在光学显 微镜下检见,表现为较大的核内包含物。

5.核仁的改变 核仁(nucleolus)为核蛋白体RNA转录和转化的所在。除含蛋白的均质性基质外,电镜下核仁主由线团状或网状电子致密的核仁丝(nucleolonema)和网孔中无结构的低电子密度的无定形部(pars amorpha)组成。核仁无界膜,直接患浮于核浆内。

形态上和生物上核仁由3种不同的成分构成:①原纤维状成分,内含蛋白质及与其相结合的45S-rRNA;②细颗粒状成分,主要由12S-rRNA构成,为核 仁的嗜碱性成分;③细丝状成分,仅由来自胞浆的蛋白质构成,穿插于整个核仁内。3种核仁成分的空间排列状态可反映细胞的蛋白合成活性,例如:

壳状核仁:原纤维状成分集中位于核仁中央,细颗状成分呈壳状包绕于外层。这种细胞的合成活性甚低。

海绵状核仁:这种核仁的原纤维状与细颗状成分呈海绵状(或线团状)排列。这种细胞的合成活性升高。大多数所谓的“工作核”具有这种核仁。

高颗粒性核仁:由海绵状核仁转化而成,原纤维状成分几乎消失,核仁主要由颗粒状成分构成,故组织学上呈强嗜碱性,细胞的合成活性旺盛。这种核仁常见于炎症和肿瘤细胞。

低颗粒性核仁,与上述高颗粒性核仁相反,这种核仁的细颗粒状成分锐减,故电镜下原纤维状成分显得突出,电子密度较低。这种核仁常见于再生时,因此时细颗粒成分(rRNA)过多地被胞浆所利用。

分离性核仁:超微结构上3种核仁成分清楚地互相分离,原纤维状和细颗粒状成分减少。这种核仁变小,无活性,常见于核仁转录过程被抗生素、细胞抑制剂、缺氧和蝇菌素中毒等所完全阻断时。

由此可见,核仁的大小和(或)数目的多少常反映细胞的功能活性状态:大和(或)多的核仁是细胞功能活性高的表现,反之则细胞功能活性低。

参考

32 细胞的超微结构及其基本病理过程 | 细胞膜 32
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