肝脏结构和功能单位

  一般有三种不同的主张,即经典肝小叶、门管小叶与肝腺泡学说。上述三种学说都与肝内血液循环和胆汁排出的途径有关。

  (一)经典肝小叶

  肝小叶的立体形态一般呈六角形棱柱体,长约2mm,宽0.1mm,其中以中央静脉横穿长轴。最早认为肝细胞是以中央静脉为中心,呈放射状向四周排列,因此称为肝细胞索。肝细胞索的细胞则呈一行或双行排列,并相互连接,肝细胞索之间为窦状隙(简称“肝窦”,又称“血窦”)。肝小叶之间以结缔组织分隔,并有肝门管的分支分布其间。成人肝脏大约有100万肝小叶。以上学说是1833年kiernan观察猪肝所提出的,这种肝小叶的形态易于观察辨认,也是迄今组织学、生理学、病理学所常用的肝脏基本功能单位。人的肝内结缔组织较少,相邻肝小叶常互相连接,一般分界不清。

  1949年elias用连续切片重建了人、猫等高等动物肝小叶的立体构型,他认为人和成年哺乳动物的肝细胞排列并不呈长的索状,而是呈立体的板状结构,即所谓肝板。肝板是由类似单层立方上皮组成,在肝小叶内凹凸不平,互相连接吻合,在靠近肝小叶周边区有一层比较平整的环行肝板,一般称之为“界板”。为此每一个肝小叶的肝板,实际上是一个连续完整的单层上皮。而肝板之间的间隙呈陷窝状,由于肝板上有许多大小不规则的孔,故陷窝相互连通呈迷路样隧道,隧道中有呈网状的窦状隙(大小不等),人和猫的则大小形态不规则,多呈囊状,而兔和马则呈管状。上述“肝板学说”近年用扫描电镜观察已经证实。

  所谓“门管区”,是指相邻肝小叶间的三角形或椭圆形区域,其中主要有三种管道,即小叶间动脉、小叶间静脉、小叶间胆管,此外还有小淋巴管和神经纤维。小叶间动脉为肝动脉分支,管径细而管壁厚。小叶间静脉是门静脉的小支,管径大而壁薄,形状不规则。小叶间胆管是肝管的分支,由单层立方上皮组成。每个肝小叶周围有3-4个门管区。每分钟由肝动脉入肝的流量为400ml,其压力100mmhg;门静脉入肝的血流量为1000-1200ml;压力仅为7mmhg;出肝的肝静脉血流量为1600ml,压力为4mmhg。以上肝脏血流量及压力差别的悬殊,反映了肝内各级血管结构与功能关系是相适应的。

  (二)门管小叶

  1906年mall根据胆管和血管都是从门管区发出分支进入肝实质,因此认为肝小叶应以排泄导管为中轴,即以门管区为中轴的小叶结构,即门管小叶。它一般为三角形柱状体;其长轴与肝小叶一致,中心为胆管及伴行的血管,周围以三个中央静脉的连线为界。门管小叶的概念着重强调肝细胞分泌的胆汁,从门管小叶的周边向中央汇集,导入胆管,以肝的外分泌功能为主,实质上肝的血液供应及肝板的活动都是以门管区为中心。甚至有人认为活体的肝脏“经典肝小叶”并不明显。

  (三)rappaport腺泡(肝腺泡liveracinus)

  1954年由rappaport及其同仁们提出,这种学说所指的肝基本功能单位体积较小,一般呈卵圆形,它是以门管区的小叶间动脉、小叶间静脉、小叶间胆管各发出的一支终末管道为中轴,两端以中央静脉为界。一般若按经典肝小叶的横断面为视野,一个经典小叶可包含六个肝腺泡(rappaport腺泡)。肝腺泡中轴血管发出的入口小血管,穿过界板与窦状隙相连续,腺泡内的血流是从中央流向外周。肝腺泡根据血流方向和获得营养的先后状态,将其分为三带:近中轴血管的部分为Ⅰ(1)带,此带肝细胞最先获得营养和含氧的新鲜血液,细胞新陈代谢比较活跃,抵御疾病力强,细胞再生最早出现。

  腺泡远端近中央静脉的部分为Ⅲ(3)带,肝细胞的营养条件较差,肝细胞对有害因素的抵抗力及再生能力均较Ⅰ带的肝细胞弱。而位于Ⅰ带和Ⅲ带之间的部分为Ⅱ(2)带,肝细胞的营养、代谢和再生能力等功能均在Ⅰ-Ⅲ带之间。若以门管区为中心,又可划分为a、b、c三个区,a区靠近门管区,其终末血管的末梢分支较小而少,肝细胞营养条件差;b区和c区的肝细胞则从终末血管的末梢直接获得较好的血液供应。一般三个单腺泡组成一个复腺泡,它们的中心是三角形的门管区,由3-4个复腺泡组成一个更大的腺泡团,其中轴是一个较大的门管区。腺泡团的长轴与肝小叶、门管小叶的长轴方向是一致的。

  综上所述三种结构基本单位分别从不同的角度,以分析肝脏的结构单位与肝的功能关系,各有其特点和侧重点。肝腺泡学说有利于说明肝细胞结构功能,对解释肝脏病理变化和再生过程的现象有意义;如营养不良引起的早期或结扎动物肝血管所引起肝细胞损害,首先出现在腺泡Ⅲ带。四氯化碳、酒精等所致肝细胞损害也大多见于Ⅲ带,出现局部细胞坏死,纤维增生,并有以门管区为中心的“假小叶”形成,而此时的Ⅰ带肝细胞再生能力强,因为它靠近中轴血管,优先获得富于营养物质和含氧充足的血液。肝脏受损后局部肝细胞首先分裂、增殖,故又称为细胞再生带(cytogeniczone)。经典肝小叶之所以不是肝结构和功能的最小单位,这是由于按此划分与肝血液循环和胆汁排出途径不相符合,而且在肝发生缺血病变时,一般最先表现在血液供应的末端周围部分,如用经典肝小叶(以中央静脉为中心)学说解释,则描述为“中央坏死”。不过在实际应用中以经典小叶为观察视野还较普遍。

  (四)肝细胞

  肝脏的实质细胞是肝细胞,为组成肝脏的主要细胞,占肝脏体积及数量的80%,属高度分化的细胞。分离的单个肝细胞的直径最大可达20-30μm,细胞体积约4900μm3,表面积约1700μm2,(微绒毛不计算在内),每个肝细胞的表面可分为肝窦(血窦)面、毛细胞胆管面和相邻的肝细胞面。生活状态的肝细胞有一定的弹性,不同的动物和不同的生理状态体积变化较大。

  1.肝细胞核大多数肝细胞只有一个核,大而圆,表面光滑,核的大小可因肝细胞的大小而异。但25%的细胞有两个核,70%或更多的核为四倍体,有1%-2%的胞核为八倍体。核为典型的泡状,有少数散在的染色质团块,有一个或多个明显的核仁,往往呈偏极性。肝细胞核位于细胞中央。核膜由构成核周池的两层平行膜组成。其所以出现多核状态,其原因是肝细胞的功能旺盛,有些细胞单核不能完成与其胞浆间的代谢,故增加核的数目,而且双核(或多核)的胞浆较单核丰富。但beams则认为这只是单核细胞进行有丝分裂的一种状态,而胞浆并未分开所致。实质上两者并不矛盾,这是肝细胞不同功能状态下的结果。核内有大小不等的颗粒均匀分布,即染色体所在,属dna(脱氧核糖核酸)颗粒,以核周边部位较多,说明核周边代谢较强。染色体是与遗传有关的基因所在,每个肝细胞在分裂间(体)期数目是一定的。牛肝细胞内约含15.6%的dna,在细胞进行有丝分裂(或再生期)或癌变时dna成倍增加。核仁在核内呈粗颗粒网状结构,无膜,为核的rna(核糖核酸)颗粒聚集区。核内核糖核酸合成主要在核仁,其合成rna的速度比细胞质大10倍。在饥饿状态下核内rna颗粒可与胞质内的rna起相同的变化。关于核膜功能一船认为除保护核浆外,在细胞核与胞质间新陈代谢中亦起重要作用(其余部分详见超微结构)。

  2.肝细胞质内有丰富的细胞器和包涵物,he染色切片中胞质呈细颗粒状,它的结构可因肝细胞的功能和营养状态不同而有很大的变化。所谓“细胞器”一般是指有特定的形态的恒定的结构。如线粒体、内质网、高尔基复合体(器)、溶酶体等,细胞质内嗜碱性颗粒(或小体),即为聚集的粗面内质网和核蛋白体。“包涵物”是指易随肝细胞不同生理状态而变化的不恒定物质。如糖原和脂类物质、色素(脂类素、胆色素),特别是肝糖原和脂类物质的合成和储存,受状况的变化很大。常规he染色切片中糖原和脂质大多消失,胞质中的小空隙即为糖原的所在处;脂质则呈空泡状。这些物质的消失,多数是在制片过程脱水、透明等步骤中因溶解和洗脱所致;只有用特殊的组织学和组织化学方法方能显示。饥饿状态动物的细胞质内嗜碱性物质减少或消失,糖原消失;但脂质增多,这时肝细胞质呈嗜酸性,he染色标本胞浆呈红色。

  3.肝细胞膜一般为双层完整的膜,厚约90-100nm。由于每个肝细胞分别与肝窦面、毛细胆管面、相邻的肝细胞面等六个面或更多的面相接触,因此三种不同面的肝细胞膜的功能不同,故结构上也各有特点。关于这部分将在下面介绍。

  (五)毛细胆管(微胆管)

  毛细胆管是指相邻肝细胞之间的微小管道。肝细胞膜的毛细胆管面为主要组成部分。一般每两个相邻肝细胞之间有一根毛细胆管,也可以理解在一个具有单层细胞的肝细胞板上,毛细胆管可形成一个六角形的网眼的网,每个网眼中就有一个肝细胞。不同的动物有所不同,两栖动物的肝脏,从一个核心的毛细胆管可有小的分支伸向两个肝细胞之间,它的终末是盲端。而哺乳动物的肝脏,没有这样盲管的分支。在肝实质中,毛细胆管均形成一个没有缺口,而呈叶与叶间的连续网状结构。毛细胆管内皮呈三磷酸腺苷酶(atpase)阳性反应,因此利用镁激活三磷酸腺苷酶的方法(mg-atpase),可以很好的显示肝脏毛细血管网。近代研究已证明,毛细胆管的腔仅是相邻肝细胞间间隙的扩大,而且毛细胆管的壁,只不过是相邻肝细胞膜表面的局部特优,围绕这个间隙的肝细胞膜,具有伸入腔内的短微绒毛。毛细胆管的直径是可变的,在分泌旺盛时可随膨大;在活动减弱时,则呈塌陷状态。一般在肝小叶内毛细胆管从中央向周边行走,在界板附近即连接于短小的herring管,该管直径约为15μm,由单层立方上皮细胞组成。herring管行至肝小叶周边直径约为30-40μm,穿界板与小叶间胆管相接;小叶间胆管位于门管区,由单层立方或单层柱状上皮组成。肝细胞分泌的胆汁排入毛细胆管,再汇集于小叶间胆管,然后入肝管。

  (六)肝窦状隙

  肝窦状隙形状不规则,直径约9-12μm,其内皮细胞直接与肝细胞相邻,基本上没有结缔组织,它的间隙为毛细血管腔,窦状隙的壁是由典型的单层内皮细胞和巨噬细胞(kupffer细胞)组成。

  近年实验研究证明,内皮细胞在必要时可转变成吞噬细胞,甚至可以鉴定三种与窦状隙相关的细胞,即内皮细胞、kupffer细胞和窦周贮脂细胞(persi