第一节 适应
机体是由细胞、细胞间质和体液构成的统一整体，在神经、体液的调节下不断与外界环境相适应，维持机体的新陈代谢，保障正常的生命活动。适应是指细胞和组织在多种轻度有害因素作用下，通过调整自身功能代谢和形态结构，以适应内环境变化的过程。适应包括功能代谢和形态结构两个方面，其目的在于避免细胞和组织受损，在一定程度上反映了机体的调整和应答能力。适应在形态学上一般表现为萎缩、肥大、增生和化生，涉及细胞数量、细胞体积或细胞分化的改变。适应实质上是细胞生长和分化受到调整的结果，是介于正常与损伤之间的一种状态。细胞和组织的适应可以发生在基因表达调控、调控因子与受体结合的信号传导、蛋白质的转录等过程中。细胞在适应性改变中，达到代谢、功能和形态结构上新的平衡，一般当病因去除后，大多数适应细胞能够逐步恢复正常。
一、萎缩
萎缩（atrophy）是指已经发育成熟的组织器官，由于物质代谢障碍，而发生体积缩小或功能减退的过程。它表现为组织器官体积缩小、实质细胞数量减少。了解这一概念应注意与组织器官发育不全和不发育这两个概念相区别。
（一）萎缩的类型
萎缩分为生理性萎缩和病理性萎缩两类。
1.生理性萎缩
也称年龄性萎缩。动物年龄增加时，某些组织器官即发生萎缩，生理功能自然减退，如胸腺、扁桃体、法氏囊、性腺、子宫（图2-2）、乳腺的萎缩。这类组织器官受到机体内部基因、激素等影响而发生萎缩，在正常情况下这种萎缩是不可逆转的（衰老可以说是一种全身性的生理性萎缩）。
图2-2 子宫生理性萎缩
2.病理性萎缩
是指在致病因素的作用下引起组织器官的萎缩。根据萎缩的性质可分为减数萎缩（指组织器官的细胞数量减少）与单纯萎缩（指细胞数量不减少，而细胞体积缩小）。病理性萎缩有的表现为全身性萎缩，如消化道慢性梗阻；有的表现为局部组织器官的萎缩，如动脉粥样硬化导致的心、脑、肾等器官萎缩。
（1）全身性营养不良性萎缩：
可由长期蛋白质摄入不足、消耗过度以及血液供应不足引起，常见于长期营养不良或严重消耗性疾病，如结核、鼻疽、恶性肿瘤、寄生虫病以及造血器官疾病等。此时，机体表现为贫血、消瘦和衰弱，全身组织器官高度萎缩，称为恶病质。
（2）局部营养不良性萎缩：
根据原因不同可分为以下几种。①神经性萎缩：当中枢或外周神经发炎或损伤时，其支配的肌肉发生萎缩。例如，脊髓灰质炎时脊髓前角运动神经元坏死，受其支配的横纹肌得不到神经刺激而造成麻痹进而萎缩（图2-3）。②失用性萎缩：当发生骨、关节疾病时，相应的骨骼和肌肉因得不到神经的远心性营养冲动而发生萎缩（由于工作负荷减少、神经得不到必要刺激、血液循环减少导致）。这种萎缩常继发于神经性萎缩，如脑卒中患者的肢体萎缩，其中有些是可恢复的，如骨折后的肢体恢复。③压迫性萎缩：局部组织器官如长期受到压迫所致，其发生机制是受压组织和器官缺氧、缺血。例如，肝、脑、肺肿瘤推挤压迫，可导致邻近正常组织萎缩；尿路梗阻时肾盂积水，压迫周围肾组织，引起肾皮质、肾髓质萎缩（图2-4）；右心功能不全时，肝小叶中央静脉及周围血窦淤血，也会引起邻近肝细胞受压而萎缩。④内分泌性萎缩：由于内分泌功能下降引起靶器官细胞萎缩，如下丘脑-腺垂体缺血性坏死等可引起促肾上腺皮质激素释放减少，导致肾上腺皮质萎缩；垂体前叶功能减退时，甲状腺、肾上腺和性腺等都可以萎缩。此外，肿瘤细胞也会发生萎缩，如给予雌激素治疗后，前列腺癌细胞会发生萎缩。⑤其他：动脉不全阻塞，造成局部缺血和缺乏营养物质，也可发生缺血性萎缩；神经细胞和心肌细胞的萎缩常见于大脑和心脏老化；病毒和细菌的慢性炎症，也是细胞、组织或器官萎缩的常见原因，如慢性胃炎时胃黏膜萎缩和慢性肠炎时小肠黏膜绒毛萎缩。此外，细胞凋亡也可以引起组织器官萎缩，如阿尔茨海默病（Alzheimer's disease，AD）引起的大脑萎缩就因大量神经细胞凋亡所致的。
图2-3 横纹肌萎缩
图2-4 肾压迫性萎缩
（二）萎缩的病理变化
一般萎缩的组织器官变化是体积缩小（细胞体积缩小、数量减少）、颜色变深（有时伴有细胞内色素堆积）、包膜增厚发皱、边缘变锐、功能减退等；在实质细胞萎缩的同时，常伴有间质细胞增生（修复和填补萎缩带来的组织空白）。例如，肝脏硬化表现为细胞体积缩小、数量减少，肝索萎缩为假胆管，间质增生；心肌萎缩表现为心肌纤维萎缩变细，细胞核密集，染色较深，在核两端有棕黄色的脂褐素颗粒沉着；脂肪萎缩时，由于水肿液浸入而呈胶冻样浸润；骨骼萎缩时，质地变脆，易碎易折；肌肉萎缩时，肌肉变薄、颜色变淡；肠壁萎缩时，肠壁变薄、透明，严重时可菲薄如纸；大脑萎缩时，脑沟变宽，脑回变窄（图2-5）。
图2-5 正常大脑与脑萎缩
（三）萎缩的结局
萎缩一般是可复性的病理过程，消除病因后，萎缩的组织即可恢复。器官局部萎缩，可由健康部分进行功能代偿。但生命重要器官发生萎缩时，可引起严重的功能障碍，如在长期饥饿后全身的萎缩导致最终无法恢复功能而死亡。
二、肥大
细胞、组织和器官体积增大并伴有功能增强，称为肥大（hypertrophy），主要表现为功能合成增加以及代谢旺盛。组织和器官肥大通常由实质细胞的体积增大所致，但也可伴有实质细胞数量增加。
（一）肥大的类型
从性质上，肥大分为生理性肥大和病理性肥大两种。从原因上分，肥大若因器官组织功能负荷过重所致，称为代偿性肥大或功能性肥大，代偿性肥大通常由相应器官的功能负荷加重引起；若因内分泌激素过多作用靶器官所致，称为内分泌性肥大或激素性肥大。
1.生理性肥大
（1）代偿性肥大：
例如，生理状态下，运动员经锻炼，骨骼肌会增粗、肥大（图2-6）。负荷增加导致运动性肥大，对机体一般是有利的。经过长期运动锻炼的职业运动员，其心脏可发生形态和功能上的改变，包括以心室腔扩大与心室壁增厚为主要标志的心脏肥大、心脏扩大等改变，这种增大伴有心脏射血功能的提高，又称为运动员心脏（图2-7）。这是心脏对体育锻炼或运动训练生理适应的结果，停止运动后可复原。但如果运动员心室壁增厚过于明显，超过13mm这个阈值，就会出现类似肥厚型心肌病的症状。而肥厚型心肌病是运动猝死的一大原因。
（2）内分泌性肥大：
例如哺乳期乳腺细胞肥大，妊娠期子宫平滑肌肥大（图2-8）。
图2-6 运动员经锻炼下肢骨骼肌增粗
图2-7 正常心脏与运动员心脏对比图
图2-8 妊娠期子宫平滑肌肥大
妊娠子宫与正常子宫相比，体积明显增大，以适应胎儿的发育及分娩的需要，属内分泌性肥大。
2.病理性肥大
（1）代偿性肥大：
例如高血压时心脏后负荷增加或左心室部分心肌坏死后周围心肌功能代偿引起的左室心肌肥大等（图2-9），以及一侧肾摘除后另一侧肾的肥大等。
（2）内分泌性肥大：
例如病理状态下，甲状腺素分泌增多可引起甲状腺滤泡上皮细胞肥大。
（二）肥大的病理变化
肥大细胞体积增大，细胞核增大、深染。细胞肥大时，线粒体总体积增大，细胞的合成功能加强，同时粗面内质网及游离核糖体增多。细胞核的脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，DNA）含量增加，导致细胞核的增大和多倍体化，细胞核形态不规则（图2-10）。但肥大细胞产生的功能代偿作用是有限的。例如，心肌过度肥大时，心肌细胞血液供应相对缺乏，心肌细胞中产生的正常收缩蛋白会转变为收缩效率较差的幼稚收缩蛋白，部分心肌纤维收缩成分会溶解甚至消失，形成可逆性损伤，最终导致心肌整体负荷过重，造成心脏功能失代偿。
图2-9 高血压心脏病
左心室肥大，心室壁明显增厚。
图2-10 心肌肥大
部分心肌细胞变粗，细胞核不规则深染。
三、增生
由于实质细胞数量增多而造成的组织、器官体积增大，称为增生（hyperplasia）。增生的组织或器官功能活跃。细胞增生是由于各种原因引起的有丝分裂活动增强的结果，通常是由于细胞受到过多刺激以及生长因子与受体过度表达所致，也与细胞凋亡受到抑制有关，通常为可逆性的，当原因消除后可复原。
（一）增生的类型
增生根据其性质，可分为生理性增生和病理性增生；根据其原因，可分为代偿性增生（或功能性增生）和内分泌性增生（或激素性增生）；根据后果可以分为再生性增生和过再生性增生。
1.生理性增生
如女性青春期乳房小叶腺上皮增生。
2.病理性增生
①代偿性增生：具再生能力的组织当发生严重损伤时，可通过细胞再生而修复，使之在结构上和功能上均恢复原状，如肝细胞毒性损伤后的再生、溶血性贫血的骨髓增生等，又属于再生性增生。②过再生性增生：体内某些常发生慢性反复性组织损伤的部位，由于组织反复再生修复而逐渐出现过度增生，如慢性胃炎时的上皮腺样增生，此型增生伴有细胞异型性并可进一步转化为肿瘤细胞，如慢性肝炎可发展为肝细胞癌等。③内分泌性增生：某些器官由于内分泌障碍可引起增生，如正常女性月经周期中子宫内膜腺体增生，缺碘时可能因过反馈机制障碍引起甲状腺增生等。
（二）增生的病理变化
增生时细胞数量增多，细胞和细胞核形态正常或稍大。当组织器官均匀弥漫增大时细胞发生的是弥漫性增生，细胞发生局限性增生会在组织器官中形成单发或多发性的增生结节；当致病因素去除时，大部分病理性增生会有所改善，若细胞过度增生，失去控制，可以演变成肿瘤性增生。值得注意的是，增生与肥大是两种不同的病理过程，但引起细胞、组织和器官肥大与增生的原因往往十分类似，因此两者常同时发生。例如，细胞有丝分裂阻滞在G2期，会出现肥大多倍体而细胞不发生分裂；细胞由G0期后进行正常细胞分裂周期，则完成分裂增殖过程。这两者的区别，简单地说就是肥大可以是细胞的增大但不一定伴有细胞数量的增多；增生是细胞数量变多，不一定是细胞增大，也有情况是细胞既有增生也有肥大。细胞分裂增殖能力活跃的器官，如子宫、乳腺等，其肥大可以是细胞体积增大（肥大）和细胞数量增多（增生）的共同结果。但细胞分裂增殖能力较低的心肌、骨骼肌等，其组织、器官肥大仅因细胞肥大所致。
四、化生
化生（metaplasia）是机体内一种成熟的组织在一定环境条件和功能要求下完全改变功能和形态特征而转变为另一种组织的过程，通常只出现在分裂增殖能力较活跃的细胞类型中。化生和再生存在着本质的不同，但它们都是机体代偿适应性的表现。
（一）化生的类型
化生有多种类型，通常发生在同源性细胞之间。化生过程中组织、细胞只能转化为性质相似的细胞，而不能转化为性质不同的细胞。例如，上皮细胞不能转化为结缔组织细胞，柱状上皮可转化为鳞状上皮，一种间叶性组织只能转化为另一种间叶性组织。上皮组织化生在原因消除后或可恢复，但间叶组织化生大多不可逆。
1.上皮组织化生
（1）鳞状上皮化生：
被覆上皮组织化生以鳞状上皮化生最为常见。例如，吸烟者支气管假复层纤毛柱状上皮易发生鳞状上皮化生（图2-11）；唾液腺、胰腺、肾盂、膀胱和肝胆发生结石或维生素A缺乏时，被覆柱状上皮、立方上皮或尿路上皮都可以化生为鳞状上皮。
图2-11 支气管黏膜假复层纤毛柱状上皮化生为复层鳞状上皮
（2）柱状上皮化生：
腺上皮组织化生也较常见。例如，发生慢性胃炎时，胃黏膜上皮转变为含有帕内特（paneth）细胞或杯状细胞的小肠或大肠黏膜上皮组织，称为肠上皮化生（简称肠化）；若胃窦、胃体部腺体由幽门腺所取代，则称为假幽门腺化生。发生慢性反流性食管炎时，食管下段鳞状上皮也可以化生为胃型或肠型柱状上皮（图2-12）。发生慢性子宫颈炎时，宫颈鳞状上皮被子宫颈管黏膜柱状上皮取代，形成肉眼所见的子宫颈糜烂。
图2-12 反流性食管炎
食管的鳞状上皮损伤脱落，修复时形成胃的柱状上皮。
2.间叶组织化生
多数情况是纤维结缔组织化生为骨、软骨或脂肪组织。例如，发生骨化性肌炎（myositis ossificans）时，由于外伤引起肢体近段皮下及肌肉内纤维组织增生，并发生骨化生。这是新生的结缔组织细胞转化为成骨细胞的结果。老年人的喉及支气管软骨可化生为骨。
（二）化生的意义
化生的生物学意义具有两面性。例如，呼吸道黏膜柱状上皮化生为鳞状上皮后，由于细胞层次增多，可强化局部抵抗外界刺激的能力，这是一种适应性反应，但因鳞状上皮表面不具有柱状上皮的纤毛结构，故而减弱了黏膜自净能力，若引起化生的刺激持续存在，可能会成为支气管鳞状上皮癌的发生基础。支气管鳞状上皮化生和胃黏膜肠上皮化生分别与肺鳞状细胞癌和胃腺癌的发生相关；慢性反流性食管炎柱状上皮化生是某些食管腺癌的组织学来源。
（三）上皮-间质转化
上皮-间质转化（epithelial-mesenchymal transformation，EMT）指上皮细胞到间质细胞的转化，赋予细胞转移和入侵的能力。它不仅在发育过程中起着关键作用，还参与组织愈合、器官纤维化和癌症发生等过程。上皮细胞之间有紧密连接，细胞与基底膜的附着有极性，具有相对稳定性和不可移动性。而间质细胞结构松散，细胞相对没有极性。
上皮细胞转化为间质细胞的特征是逐渐丧失上皮细胞表型，如E-钙黏蛋白和细胞骨架角蛋白表达减少；获得间质细胞的表型，如波形蛋白、纤维连接蛋白，N-钙黏蛋白表达增多。上皮性恶性肿瘤发生EMT时，上皮细胞极性与基底膜连接丧失，迁移、侵袭能力增强，使肿瘤细胞更容易向周围组织浸润性生长，随着血流运行至远隔部位，形成转移灶。