第一章肿瘤形成及肿瘤生物学
第一节概述
肿瘤(tumor,neoplasm)是机体在各种致瘤因素作用下,机体局部组织的细胞发生了基因突变,异常增殖而形成新生物,这种新生物常在局部形成肿块。肿瘤本质上是由肿瘤细胞DNA发生遗传性改变所引起的,是基因的疾病。肿瘤组织在体内无限制地分裂增殖,其形态、代谢、功能与正常细胞均不同,病因消除后肿瘤细胞仍继续生长。
导致肿瘤形成的细胞增殖称为肿瘤性增生,正常细胞的更新、损伤后的再生与修复称为非肿瘤性增生。肿瘤性增生与非肿瘤性增生有着本质的区别,非肿瘤性增生是机体需要的,受机体控制,增生有一定限度,原因消除后增生停止。增生的细胞分化成熟,形态、代谢和功能基本正常,不压迫邻近组织。而肿瘤性增生对机体有害无益,失去控制,具有相对自主性,致瘤因素不存在时仍可继续生长。增生的细胞分化不成熟,形态、代谢和功能异常,且常压迫邻近组织。
肿瘤是家畜、家禽的常见病、多发病。一些畜禽肿瘤严重危害着动物健康及畜牧业的发展,如鸡马立克病、鸡淋巴细胞性白血病、牛白血病等。宠物肿瘤发生日趋增多,对宠物健康构成了严重威胁。研究动物肿瘤,对于探索动物肿瘤的发生机制及防治具有重要理论和实践意义。
人与动物的许多肿瘤在流行病学、病因学等方面有着密切联系,例如,人原发性肝癌高发地区,鸭、鸡肝癌的发病率亦很高;人食管癌高发地区,鸡的食管癌和山羊食管癌的发病率也高。因此,研究动物肿瘤可为人类肿瘤的病因学和发病学研究提供肿瘤的动物模型,具有十分重要的比较医学意义。
―、肿瘤的一般形态
(一)肿瘤的形状
肿瘤的形状多种多样,有结节状、菜花状、乳头状、息肉状、溃疡状、囊状、分叶状、弥漫肥厚状等。
(二)肿瘤的大小及数目
肿瘤的大小极不一致,体积有大有小。肿瘤的大小与肿瘤的性质、生长部位和生长时间等有一定关系。良性肿瘤一般生长缓慢,生长时间长,对机体的影响相对较小,可长得很大。恶性肿瘤一般生长迅速,体积一般不大,多在达到巨大体积以前,由于浸润性生长及转移而导致动物死亡。生长在体腔等深部位的肿瘤可长得很大。生长在体表的肿瘤易察觉,往往在体积小时即被发现。恶性肿瘤的体积愈大,发生转移的几率也愈大。肿瘤的数目通常只有一个(单发瘤),也可以为多个(多发瘤)。多个肿瘤出现时要考虑是否为恶性肿瘤转移。
(三)肿瘤的颜色
一般肿瘤切面呈灰白色,也可呈不同颜色。血管瘤因含血液多呈暗红色,脂肪瘤呈淡黄色,黑色素细胞瘤呈灰黑色。此外,由于肿瘤组织的坏死和出血等也可形成不同的颜色。
(四)肿瘤的硬度
肿瘤一般较其来源组织硬度大。肿瘤的硬度与肿瘤的种类、肿瘤实质与间质的比例,以及有无坏死有关。其硬度与其种类有关的肿瘤中,骨瘤*硬,软骨瘤次之,脂肪瘤较软,黏液瘤很柔软,囊腺瘤更软。其硬度与其实质与间质的比例有关的肿瘤中,间质纤维结缔组织较多的肿瘤较硬,称硬性瘤,实质成分较多的肿瘤比较柔软,称软性瘤。瘤组织发生坏死时变软,有钙盐沉着或骨质形成时则变硬。
二、肿瘤的一般结构
无论是良性肿瘤还是恶性肿瘤均由实质和间质两部分构成。
(一)肿瘤实质
肿瘤细胞构成肿瘤实质,是肿瘤的主要成分。机体内几乎任何组织都可以发生肿瘤,所以肿瘤实质的形态多种多样。根据肿瘤实质的形态可以识别肿瘤的组织来源,根据肿瘤细胞的分化成熟程度和异型性来确定肿瘤的良性与恶性。良性肿瘤细胞的形态和排列与其发源的正常组织极其相似,即分化成熟程度较高。恶性肿瘤细胞的形态和排列与其发源的正常组织很不相似,即分化成熟程度较低。
一般情况下肿瘤由一种肿瘤细胞构成,少数肿瘤由两种或两种以上的肿瘤细胞构成。
(二)肿瘤间质
肿瘤间质一般由结缔组织和血管组成,不具有特异性。肿瘤类型不同其间质数量不同。肿瘤细胞与间质之间通过各种各样的途径相互作用调节两者的生长速度、分化状态及行为表现。许多肿瘤间质中存在或多或少的炎性细胞浸润。
第二节肿瘤的异型性
肿瘤组织在细胞形态上和组织结构上与其来源的正常组织有不同程度的差异,这种差异称为异型性(atypia)。异型性反映了肿瘤组织的成熟程度,异型性的大小是区分良性肿瘤(benign tumor)和恶性肿瘤(malignant tumor)的主要依据。良性肿瘤异型性较小,分化程度高,组织成熟程度高;恶性肿瘤异型性较大,分化程度低,组织成熟程度低。
―、肿瘤的结构异型性
良性肿瘤细胞异型性不明显,与其起源细胞相似。但其排列与正常组织不同,有结构异型性,如纤维瘤的细胞与正常纤维细胞很相似,但其排列与正常纤维组织不同,呈编织状。
恶性肿瘤的组织结构异型性明显,肿瘤细胞排列紊乱,失去正常层次和结构,如腺癌的腺体大小、形状不规则,排列紊乱等。
_二、肿瘤的细胞异型性
良性肿瘤细胞的特点:分化良好,形态基本与相应的组织细胞相似,异型性小。恶性肿瘤细胞的特点:一些特征与胚胎细胞相似,异型性明显。恶性肿瘤细胞异型性具体表现为以下几方面。
(一)细胞大小和形态的异型性
肿瘤细胞呈多形性。细胞大小不一、形态不一,有时出现瘤巨细胞(tumor giantcell),有时表现为小细胞。恶性肿瘤细胞一般比正常细胞大,体积增大1~2倍或多倍。恶性肿瘤细胞变性、坏死也较多见。
(二)细胞核的异型性
细胞核大小不一,数量增加。部分细胞核的体积增大,细胞核与细胞质的比例(核质比)增高。
核染色质增多,核深染。细胞与细胞之间有不同的染色质含量,染色体组呈现非整倍体或多倍体。细胞核多形性,出现巨核、双核、多核、奇异形的核,核奇形怪状。细胞核多形性与染色体组的非整倍体性相关。核分裂象(mitotic figure)增多。恶性肿瘤细胞分裂繁殖很快,所以切片中易找到核分裂象。而且会出现病理性核分裂象,如不对称性分裂、多极性分裂等。核仁肥大,数目也常增多。核仁愈大,恶性程度愈高。正常时核仁通常只有1个。
(三)细胞质的异型性
肿瘤细胞的细胞质嗜碱性增强,细胞质内核糖体增多,核糖体大部分是RNA,所以胞质多呈嗜碱性。
(四)细胞超微结构的异型性
肿瘤细胞的超微结构变化对于研究肿瘤的组织来源、肿瘤诊断及鉴别诊断均具有重要意义。一般来说,良性肿瘤细胞的超微结构与起源细胞相似,恶性肿瘤细胞的超微结构与起源细胞差异较大,异型性显著。
细胞质的超微结构变化在电镜诊断肿瘤时是很重要的,细胞质内各种细胞器、细胞合成产物及包涵物的形状、结构、数量和分布特点对于判断肿瘤的组织学类型具有重要意义。在低分化的恶性肿瘤内细胞器十分简单,常有数目减少、发育不良及形态异常等变化,大多数低分化的恶性肿瘤内线粒体数量少、发育差,粗面内质网发育不良,低分化的腺癌中不易找到高尔基复合体,或其发育较差。
在低分化腺癌的诊断中胞质内腔隙具有重要意义。胞质内腔隙是胞质内出现的呈圆形或椭圆形腺腔样结构,周围有膜,膜上有微绒毛突入腔内,常见于乳腺癌。高分化鳞状细胞癌具有丰富的细胞角蛋白(cytokeratin,CK)细丝。大多数脂肪肉瘤瘤细胞的胞质内含有大小不一的脂滴。细胞内出现黏液性分泌颗粒在腺癌的诊断上有重要意义。不同分化程度的平滑肌肿瘤其平滑肌微丝含量不同,横纹肌微丝是诊断横纹肌肉瘤的唯一依据。
肿瘤细胞的细胞核出现核仁肥大、数目增多及靠近核膜等变化。恶性肿瘤细胞的细胞核常形状极不规则,呈各种怪异形态。由于形状不规则及核膜内陷,常形成假核内包涵体。染色质可表现为异染色质增多、着色深,增多的异染色质团块常聚集在核膜下;也可表现为常染色质增多,异染色质少、色淡。
细胞连接的种类和特点有助于鉴别不同类型的肿瘤。一般癌细胞间可见有细胞连接。肉瘤细胞间无细胞连接。鳞状上皮来源的肿瘤细胞间可见成熟的桥粒,相邻细胞间无紧密连接。在腺上皮及柱状上皮来源的肿瘤细胞间可见桥粒、紧密连接及中间连接,或连接复合体。在低分化癌中,癌细胞间连接较少。恶性上皮肿瘤分化愈低,细胞连接愈少。
第三节肿瘤的生长与扩散
―、肿瘤的生长速度
肿瘤因良性、恶性不同,其生长差异非常明显。一般来说良性肿瘤生长缓慢,组织极少发生坏死。恶性肿瘤生长较快,短期内可形成明显肿块,并且由于生长较快所以血管形成及营养供应相对不足,易发生坏死、出血等。
肿瘤的生长受血液供应、激素、宿主的免疫反应等许多因素的影响。有时由于机体免疫力增强,肿瘤可以停止生长甚至消退。
当大多数肿瘤在临床上明显时,可能已在宿主体内生长了很多年。某些具有癌变潜在可能性的良性病变称癌前病变,从癌前病变发展为癌可以经过很长时间,癌前病变也并不是一定会发展为恶性肿瘤。
二、肿瘤的生长方式
(一)膨胀性生长
肿瘤体积逐渐增大,像逐渐膨胀的气球挤压周围组织,周围形成完整的包膜,肿瘤往往呈结节状,与周围组织分界清楚。临床触诊时可以推动,容易手术摘除,摘除后不易复发,如脂肪瘤。这是大多数良性肿瘤的生长方式,一些恶性肿瘤也可以此方式生长。
(二)浸润性生长
肿瘤细胞分裂增生,向周围组织延伸、侵袭,像树根长入泥土一样生长、浸润并破坏周围组织,并可侵入血管或淋巴管,肿瘤与周围正常组织交错。此类肿瘤没有包膜,与邻近组织之间无明显界限。触诊时,肿瘤固定。手术时,需切除较大范围的周围组织,若切除不彻底,手术后容易复发。这是大多数恶性肿瘤的生长方式。
(三)外生性生长
位于体表、体腔、胃肠道等处的上皮性肿瘤,常向表面生长,突出于表面,形成乳头状、息肉状、菜花状的肿物,如皮肤乳头状瘤。良性肿瘤和恶性肿瘤都可以呈外生性生长。恶性肿瘤外生性生长时其基底部也往往呈浸润性生长,又由于其生长迅速,中央部血液供应不足,就易发生坏死脱落,形成底部高低不平、边缘隆起的溃疡。
三、肿瘤的扩散
恶性肿瘤不仅在原发部位生长,而且通过多种途径向全身其他部位扩散,这是恶性肿瘤*重要的生物学行为特点。肿瘤的扩散途径有下述两种方式。
(一)直接蔓延
肿瘤不断生长,肿瘤细胞由原发部位不断地沿着组织间隙、局部淋巴管、血管侵入邻近组织或器官并继续生长称直接蔓延(direct spreading)。肿瘤细胞可以产生蛋白水解酶,降解基底膜及间质结缔组织,穿过基底膜,侵入周围间质、淋巴管、血管继续生长。例如,宫颈癌可直接蔓延到直肠和膀胱。
(二)转移
肿瘤细胞由原发部位被运送到机体的其他部位,
并在此处形成同样类型的肿瘤,此过程称为转移(metastasis)。良性肿瘤不转移,只有恶性肿瘤才可能发生转移。恶性肿瘤细胞从原发部位被带到他处继续生长,形成与原发瘤同类型的肿瘤,转移形成的肿瘤称转移瘤或继发瘤。转移是恶性肿瘤的特性之一,也常是恶性肿瘤致死的主要原因之一。常见的转移途径如下。
1.淋巴道转移 肿瘤细胞侵入淋巴管,到达局部淋巴结,使淋巴结肿大。因毛细淋巴管无基底膜,肿瘤细胞的淋巴道转移大多早于血道转移。检查局部淋巴结,可了解肿瘤有无淋巴道转移。
2.血道转移 肿瘤细胞侵入血管随血流转移(图1-1)。肿瘤细胞多经静脉入血。侵入静脉的肿瘤细胞随血流进入腔静脉,经心到肺,在肺内形成转生长移瘤,之后再经左心入主动脉。侵入门静脉的肿瘤细胞,首先在肝内形成转移瘤,如胃、肠道瘤易侵入门静脉系统,转移至肝。血管、淋巴管内的肿瘤细胞常与血小板及纤维蛋白共同聚集成团,形成肿瘤细胞栓子。
转移瘤*常见于肺,其次是肝,临床上判断有无血道转移可进行肺部X线检查及肝脏B超检查。
3.种植性转移 浆膜腔内的肿瘤或内脏器官的肿瘤蔓延至器官表面时,肿瘤细胞脱
落后像播种一样,种植在体腔和体腔内各器官的
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