第6节　细胞骨架

微丝（microfilament）是构成细胞骨架的一种主要结构，细胞核内也有核骨架。微丝的直径约为7nm，其化学组成成分主要是肌动蛋白（actin）。细胞骨架的功能是维持细胞形态，并参与细胞的运动、物质运输、有丝分裂及各种细胞器所处的空间位置。在心肌、平滑肌和横纹肌细胞内的肌原纤维均属于微丝结构，具有收缩功能，主要参与细胞运动，肌动蛋白和肌球蛋白聚合形成的粗肌丝和细肌丝是肌细胞收缩的基本单位；胃肠蠕动的基础也是平滑肌细胞内肌动蛋白和肌球蛋白相互滑动作用的结果；细胞膜表面的微绒毛中也可见很多微丝，主要参与细胞的运动、吞噬及神经元极性，突触结构稳定性和细胞分泌。

中间丝（intermediate filaments）直径略粗约为10nm，没有收缩功能，主要起到细胞骨架作用。中间丝蛋白组成的结构分别有上皮细胞内的张力丝蛋白（tonofilament protein）、肌细胞中的结蛋白（desmin）、星形胶质细胞中的胶质纤维酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein）、神经细胞中的神经丝蛋白（neurofilament protein）和内皮细胞中的波形蛋白（vimentin）等几十种蛋白，它们的化学成分、免疫性质、分子量和抗原成分均不同，因此中间丝蛋白可用于免疫组织化学标记，进行组织来源的鉴别。在神经细胞、肌细胞和鳞状上皮细胞中细胞骨架极为发达，呈束状或散在分布于细胞质中。神经细胞内为神经丝、星形胶质细胞内为胶质微丝、眼球晶状体内的微丝是波形蛋白。上皮细胞内的张力丝为角蛋白常呈束状分布于胞质中，并附着于桥粒结构，形成桥粒/张力丝复合体。这些中间丝骨架结构具有一定的弹力和韧性，起着细胞支架的作用，维持着细胞的形态，稳定细胞器与细胞核位置并参与细胞器运动和物质运输。

微丝和中间丝的病理变化在超微病理诊断中有一定意义，由于细胞骨架的抗原成分不同，因此可以利用这一特点对不同组织来源的细胞骨架进行免疫组织化学或免疫电镜技术进行鉴别。不同的骨架蛋白在不同细胞内有特异分布，对某些疾病的鉴别诊断有一定指导意义。例如在中枢神经系统肿瘤的电镜诊断中，瘤细胞内微丝存在与否可作为某些肿瘤电镜鉴别诊断的标志，比如脑内胶质瘤细胞中主要分布胶质微丝；神经细胞内分布有神经丝；血管网织细胞瘤、脑膜瘤及施万细胞瘤等均有特异性微丝蛋白的表达。角蛋白可用于鉴别上皮来源的肿瘤、神经丝蛋白用来诊断神经元性肿瘤、结蛋白可用于辅助诊断肌源性肿瘤、波形蛋白则用来鉴别间叶组织来源的肿瘤、胶质纤维酸性蛋白（GFAP）用于对脑胶质瘤的诊断。胶质增生可见于神经组织损伤后形成的胶质瘢痕，也可见于某些中枢神经系统肿瘤周边脑组织内增生的星形细胞，电镜下常可见到增生的星形胶质细胞内出现胶质微丝聚合形成Rosenthal fiber。

老年痴呆（Alzheimer disease，AD）病人的大脑神经细胞内，可见神经丝形成螺旋样扭结的团块即神经元纤维缠结（fibrillary tangles），在神经毡部位还可见密集的丝状蛋白物质聚集形成的老年斑，即β淀粉样物（β-amyloid），该物质经刚果红特殊染色后呈砖红色的阳性反应。

横纹肌细胞内肌丝的变化也与超微病理诊断关系密切，在神经源性肌病的肌肉组织电镜检查时，可见肌细胞呈角形萎缩并见细胞内出现靶心样结构，肌细胞中心结构紊乱，肌原纤维呈靶心样分布。在诊断肌营养不良时可见肌丝排列紊乱甚至肌丝消失；在常染色体显性遗传的中央轴索病的肌肉电镜活检时，可见肌细胞中心出现轴空区，即该病变的超微病理特征。

微管（microtubule）也是构成细胞骨架的一种结构，微管呈中空细管状，微管的内径约为15nm，管壁厚度约为5nm，外径为20nm。微管二聚体与其他蛋白共同装配成单管、二联管、三联管形成细胞的纤毛、中心粒、纺锤体等。微管的主要功能是参与细胞运动、细胞器移动、物质运输及维持细胞形态。胞质中的微管呈单根散在分布，其长度为数微米甚至可达数厘米，神经细胞突起中的微管甚至可以更长，在细胞突起中微管常平行呈束状分布。微管除作为细胞骨架维持细胞形态及参与细胞运动之外，在细胞进行有丝分裂时微管增多并与中心粒形成纺锤体参与细胞分裂。微管的化学成分由微管蛋白（tubulin）构成，根据细胞内不同生理功能的需要，微管蛋白可以随时进行装配或解聚，某些药物如秋水仙碱、高浓度的钙离子以及低温、高渗等均可引起微管蛋白解聚。在细胞运动过程中，伪足的收缩及延伸就是微管聚合与解聚的过程。另外，微管也参与细胞内颗粒物质的运输，微小颗粒可以沿微管的轴向从胞质快速准确地运送到细胞突起的终末，如神经细胞内合成的神经递质囊泡，就是顺着微管轴流从胞体运送到神经突触终末。

微管的病理变化，主要涉及微管蛋白成分异常、微管数量改变及排列紊乱等。细胞的纤毛、鞭毛和中心粒的组成成分是两根微管并在一起形成二联微管，正常纤毛内微管的结构为9+2状态。在原发性纤毛不动综合征（Kartagener syndrome）的病人，其病理变化表现为纤毛的外周微管及中央微管缺失、增多或移位，可出现9+0、10+2或8+3等异常组合，同时微管动力蛋白合成减少，纤毛的内外臂缺失，纤毛动力臂中ATP酶缺乏及代谢异常导致微管运动的能量匮乏，使纤毛发育不良及纤毛摆动受到抑制，从而影响纤毛的运动功能，导致黏液运输及清除障碍，引起Kartagener征相应的临床症状和体征，如呼吸道分泌物积聚造成呼吸不畅及肺部感染或生殖道上皮细胞纤毛不动引起不育症等。此外，恶性肿瘤细胞内微管的病理变化往往出现排列紊乱或微管蛋白合成异常等，这些细微的细胞器改变与肿瘤细胞的分裂、运动、迁徙和侵袭均有一定关系（图2-6-1～图2-6-10）。