第二节 肺的组织学结构特点
肺是机体与外界进行气体交换的器官。支气管、肺血管、淋巴管和神经由肺内侧面的肺门进入肺。脏胸膜（浆膜）覆盖在肺表面，并且在肺门处反折与壁胸膜相连续。肺组织分为实质和间质两部分。肺实质指肺内各级支气管直至终端的肺泡；间质指肺内结缔组织、血管、淋巴管和神经等。主支气管由肺门进入肺内，形成一系列分支管道，形状像一棵倒置的树，称为支气管树。支气管树一般分为24级，人肺支气管的分支和分级见表1-1。其中，从叶支气管到终末支气管，称为肺导气部；从呼吸细支气管开始，以下各段均出现肺泡，称为肺呼吸部。每个细支气管连同它的分支和肺泡构成一个肺小叶。每叶肺有50～80个肺小叶。肺小叶呈锥形，尖端向肺门，底向肺表面，肺小叶之间有结缔组织间隔，在肺表面可见肺小叶底部轮廓，直径1.0～2.5cm。肺小叶是肺的结构单位，也是肺病理变化的基础，仅累及若干肺小叶的炎症称为小叶性肺炎。
表1-1 人肺内支气管分支和分级
一、肺导气部
肺导气部包括叶支气管、小支气管、细支气管和终末细支气管。从叶支气管到终末细支气管，管径逐渐变细，管壁逐渐变薄，管壁的结构也逐渐发生规律性的变化。
从叶支气管至小支气管，管壁结构与气管及肺外支气管相似，由黏膜、黏膜下层和外膜三层构成。但是，随着管径变细，管壁变薄，三层结构的分界变得不明显。黏膜上皮也是假复层纤毛柱状上皮，由纤毛细胞（占61%）、杯状细胞（占6%）、基细胞（占32%）和小颗粒细胞构成。但是，上皮变薄，上皮内杯状细胞数量逐渐减少，上皮的基膜反而更明显；固有层变薄，弹性纤维相对比较发达，紧贴在基膜下方；黏膜下层疏松结缔组织内含有的腺泡逐渐减少；支气管从肺门入肺后，外膜内的软骨环变成不规则的软骨片，软骨片也逐渐减少，其间出现环形、斜形或螺旋形排列的平滑肌层。
细支气管的内径约为1 mm。其上皮由假复层纤毛柱状上皮逐渐变为单层纤毛柱状上皮，上皮内杯状细胞的数量很少或消失；管壁内腺体和软骨片的数量也很少或消失；平滑肌的数量逐渐增多。
终末细支气管的内径为0.5mm。其上皮为单层柱状或立方上皮，上皮内的杯状细胞完全消失；管壁内的腺体和软骨片也消失；上皮外有完整的环形平滑肌。细支气管和终末细支气管管壁上平滑肌的收缩和舒张受自主神经支配，从而改变细支气管和终末细支气管的管径大小，起到调节气流量的作用。
细支气管和终末细支气管上皮内有两种细胞，即纤毛细胞和无纤毛细胞。无纤毛细胞除了少量基细胞、刷细胞和小颗粒细胞外，大多数为克拉拉细胞，也称细支气管细胞；此外，还有神经上皮小体。
克拉拉细胞在小支气管已经出现，在细支气管和终末细支气管较多。细胞是高柱状的，游离面呈圆顶状凸向管腔，胞质染色浅。电镜下，顶部胞质内有许多致密的分泌颗粒，圆形或椭圆形；胞质内有内质网和糖原等细胞器。细胞的功能尚不明确，据推测可能有3种功能：①细胞分泌稀薄的分泌物，覆盖在细支气管等处的腔面，参与构成上皮表面的黏液层。细胞的分泌物主要是蛋白质和水解酶，能分解黏液，防止其堆积于管腔，影响气流的通行；分泌物可能还具有降低表面张力的作用，但与Ⅱ型肺泡细胞分泌的表面活性物质有所不同。②细胞内含有细胞色素P450氧化酶系，可对许多药物和外来毒性物质进行生物转化，使其减毒或易于排泄，并能激发某些脂溶性和水溶性化合物的代谢。③当细支气管上皮受损时，克拉拉细胞能够分裂增殖，形成纤毛细胞。
K细胞，又称嗜铬和（或）嗜银细胞或Feyrter细胞，具有特殊的分泌功能，属于神经内分泌细胞。K细胞主要分布在肺的细支气管上皮内，胞质内有密集的致密核心小泡。新生儿的K细胞数量较少，胞质内含有降钙素（CT）免疫反应阳性颗粒；正常成人肺内较难看到K细胞。目前发现，某些肺癌细胞起源于神经内分泌细胞，患者常伴有高降钙素血症。组织病理学研究认为，K细胞可以发展为肺小细胞癌和肺支气管癌。
在人类肺的发育过程中，神经内分泌细胞呈离心型分化，即从支气管逐渐向周围分支发展变化。在胚胎第5～12周，肺内支气管呈单层柱状或单层立方上皮，上皮内神经内分泌细胞主要为P1型；在胚胎第16周支气管树完全形成时，肺内的神经内分泌细胞有3型，即P1型、P2型和P3型；在胚胎第18～25周，肺内细支气管末端部分均有神经内分泌细胞存在，细胞的位置通常是在靠近基膜下方的毛细血管或平滑肌。
肺神经内分泌细胞的数量随胚胎生长数量逐渐增多，在胎儿第20周时，数量达到最大值，而且细胞也已经发育成熟并出现分泌活动。胎儿出生后1个月，细胞数量开始下降，成人时维持在最低水平。在胎肺，神经内分泌细胞分泌的5-羟色胺（5-HT）可维持肺内动脉的紧张性；除此之外，它还有旁分泌的作用，能够调节周围上皮细胞的分化和分泌作用。
肺神经内分泌细胞主要分布于支气管分支的上皮（72%）、细支气管上皮（24%，尤其是细支气管末端的上皮）及肺泡管上皮（4%）。正常情况下，肺内神经内分泌细胞的分布不随年龄增长而改变。经常接触烟雾者，肺内神经内分泌细胞数量增多；产前经常接触尼古丁或烟雾者，其子代肺内神经内分泌细胞数量增加；新生儿的小支气管发育异常或巨噬细胞浸润，也可以引起肺内神经内分泌细胞数量增加。
神经上皮小体是分布在呼吸道上皮内的神经内分泌细胞群，主要分布在支气管远端的各级分支内。在HE染色切片上，神经上皮小体细胞呈卵圆形，胞质着色浅，与周围的上皮细胞明显不同。
二、肺呼吸部
肺呼吸部包括呼吸性细支气管、肺泡管、肺泡囊及终端的肺泡。呼吸性细支气管是由终末细支气管分支形成的，每个终末细支气管分支形成2支或3支以上的呼吸性细支气管。每支呼吸性细支气管又分为2～3支肺泡管，肺泡管的末端与肺泡囊和肺泡相连。
呼吸细支气管管壁结构不完整，管壁上有少量肺泡的开口。管壁上皮由单层纤毛柱状上皮逐渐移行为单层柱状或立方上皮，上皮内没有杯状细胞，上皮外有分散的平滑肌、薄层的弹性纤维和胶原纤维。人肺呼吸细支气管近端的上皮有两种类型。一种是支气管型上皮，由纤毛细胞、柱状细胞和基细胞构成，这种类型的上皮靠近肺动脉分支处，与终末细支气管相连续；另一种是肺泡型上皮，以立方形和扁平形细胞为主，其中立方形细胞是Ⅱ型肺泡细胞的前身。有学者根据上述两种类型上皮的分布差异，将呼吸细支气管的肺泡型上皮部分称为肺泡小管，下接肺泡管、肺泡囊和肺泡。
肺泡管是由呼吸支气管分支形成的，每支呼吸支气管分支形成2～11个肺泡管。肺泡管管壁上有大量肺泡开口，故其自身的管壁结构很少，仅在相邻肺泡开口之间存在。在切片上看，呈现为相邻肺泡开口之间的结节状膨大。结节状膨大表面是单层扁平或单层立方上皮，上皮下有弹性纤维、网状纤维和少量的平滑肌。肌纤维环绕在肺泡开口处，收缩时管腔明显缩小。
肺泡管分支形成肺泡囊，一支肺泡管分支形成2～3个肺泡囊。管壁结构和肺泡管相似，是多个肺泡共同开口的一个区域。与肺泡管不同的是，肺泡开口处没有结节状膨大，仅有少量的结缔组织。
肺泡是气道的终端部分。肺泡是半球形的小囊，直径约0.2mm。肺泡开口于呼吸性细支气管、肺泡管或肺泡囊，是肺进行气体交换的部位。成人肺有3亿～4亿个肺泡。吸气时表面积可达140m2。肺不同部位的肺泡大小不完全相同，通常肺上部的肺泡较大，下部的肺泡较小。肺泡壁很薄，由表面的肺泡上皮和深部的结缔组织构成。肺泡上皮由两种细胞构成，即Ⅰ型肺泡细胞和Ⅱ型肺泡细胞。
（1）Ⅰ型肺泡细胞：细胞形状是扁平的，形态不规则，细胞除含核部位略厚外，其余部分菲薄，只有0.2μm，故光镜下很难辨认。电镜下，核周胞质内含有少量线粒体、高尔基复合体和内质网；周边部的胞质内细胞器很少，有少量微丝和微管；靠近细胞膜部位有较多的吞饮小泡，吞饮小泡的内容物是空气中的微小尘埃，这些物质将被转运到肺间质中。Ⅰ型肺泡细胞覆盖肺泡表面积的95%以上，是肺与血液进行气体交换的结构组成部分。细胞游离面覆盖糖蛋白，基底部附着在基膜上，相邻Ⅰ型肺泡细胞之间及Ⅰ型肺泡细胞与Ⅱ型肺泡细胞形成紧密连接，可以防止组织液向肺泡渗入。Ⅰ型肺泡细胞是高度分化的细胞，没有自我增殖能力，损伤后由Ⅱ型肺泡细胞增殖补充，通常在几天内完成修复过程。
（2）Ⅱ型肺泡细胞：Ⅱ型肺泡细胞散在分布于Ⅰ型肺泡细胞之间，约覆盖肺泡表面积的5%。细胞呈立方形或圆形，表面凸向肺泡腔，细胞核圆形，体积较大；胞质染色较浅。电镜下看，细胞游离面有发达的微绒毛；胞质内有较多的粗面内质网、高尔基复合体、线粒体及溶酶体，核上区有较多高电子密度的分泌颗粒，因为颗粒含同心圆或平行排列的板层状结构，故称为板层小体。板层小体的颗粒内容物主要为磷脂。Ⅱ型肺泡细胞通常以胞吐的方式释放颗粒内容物，分泌物在肺泡上皮细胞表面铺展开形成一层薄膜，称为表面活性物质（PS）。
PS的主要成分是二棕榈酰卵磷脂。PS的主要功能是降低肺泡表面张力，稳定肺泡大小。呼气时，肺泡缩小，PS密度增加，降低了表面张力，可防止肺泡塌陷；吸气时，肺泡扩大，PS密度降低，肺泡回缩力增加，可防止肺泡过度膨胀。正常情况下，PS是不断更新的。当肺循环发生障碍时，PS分泌减少，肺泡表面张力增加，引起肺不张。肺循环恢复正常后，Ⅱ型肺泡细胞可逐渐再合成PS并释放到肺泡上皮表面。一般胎儿发育到30周，Ⅱ型肺泡细胞开始分泌PS，而不满30周出生的早产儿缺乏PS，肺泡表面张力增加，血氧不足，肺泡毛细血管通透性增加，血液中的血浆蛋白和液体渗出，在肺泡表面形成一层透明膜样物质，使肺泡难以扩张和进行气体交换，导致进行性呼吸困难，称为新生儿透明膜病，也称新生儿呼吸窘迫症（IRDS）。在妊娠晚期，羊水中PS的含量可以反映胎肺成熟的程度，如果羊水中PS含量较少或缺乏，胎儿出生后易患新生儿呼吸窘迫症。
三、肺泡隔
肺泡隔是指相邻肺泡间的薄层结缔组织及丰富的毛细血管。
毛细血管为连续性的，其内皮细胞厚度为0.1～0.2μm，较Ⅰ型肺泡细胞略厚，游离面有薄层糖衣，基底面有基膜、外膜细胞和肌成纤维细胞等。细胞器大多位于核周，线粒体、粗面内质网、高尔基复合体及吞饮小泡常见，其中吞饮小泡为内皮细胞结构特征之一，胞内大分子物质主要以此种方式转运。内皮细胞之间虽有紧密连接，但仍有一定通透性，如HR：P和血红蛋白等可通过细胞间隙，静脉端毛细血管通透性更大。
毛细血管紧贴肺泡上皮，两层基膜大部分部位融合，厚度为0.1～0.2μm；有些部位有间隙，间隙中含弹性纤维、胶原纤维、网状纤维及基质，还有成纤维细胞、浆细胞、巨噬细胞及少量的肥大细胞。吸气后的回缩力主要与弹性纤维有关，老年人弹性纤维退化，弹性消失，故易发肺气肿，吸烟可加速退化进程。
气-血屏障是指肺泡内气体与血液内气体之间进行交换所通过的结构，主要由肺泡表面活性物质层、Ⅰ型肺泡细胞、基膜、薄层结缔组织、毛细血管基膜与内皮构成。其总厚度为0.2～0.5μm，气体弥散的速度与气-血屏障的厚度成反比。气-血屏障的损伤不仅会妨碍气体交换，而且还会因毛细血管通透性改变引起肺水肿或形成透明膜，导致呼吸困难。第19周的胎儿肺可辨认气-血屏障结构，第20～22周较厚，之后逐渐变薄，至第27周时明显较薄，肺气体交换功能基本建立。
四、肺泡孔
肺泡孔是指相邻肺泡之间气体流通的小孔。小孔呈圆形或卵圆形，直径10～15μm，少量弹性纤维及网状纤维环绕其周围，为相邻肺泡之间气体沟通均衡的通道。该结构存在有利有弊，若有某支气管阻塞，气体可由肺泡孔建立侧支通气；但若有某部位感染，炎症也可由肺泡孔扩散蔓延。
除上述肺泡孔外，导气部细支气管的远端与邻近肺泡之间也有管道相通，直径20～30μm，称为支气管-肺泡交通支或称Lambert管道。相邻细支气管之间亦存在孔道相通，直径120μm，也有侧支通气作用。
五、肺巨噬细胞
肺巨噬细胞（PM）来源于骨髓干细胞，单核细胞进入肺间质，分化为巨噬细胞，分布广泛，数量约107个。根据其存在部位可分为肺泡巨噬细胞（AM）、间质巨噬细胞（IM）、胸膜巨噬细胞和支气管壁巨噬细胞。
肺巨噬细胞体积较大，直径20～40μm，胞体形态不规则，胞核为卵圆形或肾形，胞质丰富。细胞膜形成明显的突起和微皱褶，胞质含线粒体、内质网和高尔基复合体，还有大量吞饮小泡、溶酶体、空泡、多泡体及中间丝、微丝和微管。肺巨噬细胞吞噬灰尘颗粒之后即称尘细胞，于肺泡隔和各级支气管附近常见。心力衰竭的患者，由于肺循环淤血导致肺泡隔毛细血管充血渗出，肺巨噬细胞吞噬红细胞，并将其所含血红蛋白转化为棕黄色含铁血红素颗粒，此时的肺巨噬细胞通常被称为心力衰竭细胞。若此种细胞随痰液咳出，则形成铁锈色痰。
肺巨噬细胞的寿命为1～5周，有着活跃的吞噬功能，发现细菌、尘埃或细胞碎片等抗原时，细胞会伸出伪足包围并形成吞噬体。吞噬体和初级溶酶体合成次级溶酶体，分泌多种水解酶分解消化所吞噬的异物。肺巨噬细胞属于机体的单核吞噬细胞系统（MPS），是机体防御系统的重要组成部分，具有强大的清除细菌、病毒、异物、衰老细胞及肿瘤细胞的功能。在某些条件也下可产生病理损害，如肺巨噬细胞过度集聚并活化，可释放活性氧、中性蛋白酶类、血纤维蛋白溶酶原激活因子、IL-1、弹性酶和胶原酶等生物活性物质，这些物质与免疫系统、凝血系统和纤维蛋白溶解系统相互作用，损伤肺组织，引发肺气肿及间质纤维化等疾病。
六、肺的血管
肺内有两套血管系统：一为肺循环血管，是肺进行气体交换的功能性血管；二为支气管循环血管，是肺组织的营养血管。
肺动脉经肺门入肺，分支和各级支气管分支伴行，末端在肺泡隔形成毛细血管网。肺动脉前6级分支为弹性动脉，腔大壁薄，其余分支较多，管径至1 mm时变为肌性动脉。前毛细血管无明显括约肌，且管壁较体循环同等级血管薄。毛细血管网总面积约为35m2，有利于肺泡气体与血液气体的迅速交换。肺毛细血管网的血容量约占肺血容量的50%。肺静脉由呼吸性细支气管、肺泡管、肺泡囊、肺泡及肺胸膜处的毛细血管汇成，小静脉走行于肺小叶之间的结缔组织，引流周围肺小叶的血液，并不与小动脉伴行，较大静脉才与动脉伴行，并终止于肺门处汇合为肺静脉。
支气管动脉起于胸主动脉和锁骨下动脉，位置及数目均有较大个体差异，为肌性动脉，管壁肌层较厚，管径较肺动脉小。动脉由肺门支气管后入肺，分支供应从支气管至呼吸性细支气管管壁及肺动脉、肺静脉、结缔组织、肺门部淋巴结和胸膜等部位。支气管动脉分支穿入支气管分支管壁的外膜，深入平滑肌形成毛细血管网，并向黏膜层发出分支，亦形成毛细血管网。毛细血管为有孔型，通透性大，便于大分子物质转运。每条支气管动脉的分支均可供应1个以上的肺小叶，或者说每个肺小叶都可以接受1条以上小动脉的血液供应。此种血供特点可以保证当一条支气管动脉分支阻塞时，可以由其他分支供血。但也有研究认为，支气管动脉和肺动脉的分支规律地分布在同一个肺泡壁上，即肺泡一侧接受肺动脉分支供血，对侧接受支气管动脉分支供血。支气管循环内的静脉血一部分汇入肺静脉，另一部分汇入支气管静脉。除此之外，肺组织内还有支气管动脉与肺动脉的交通支（正常状态下关闭）。
七、肺的神经
肺内有内脏神经和感觉神经。神经纤维于肺门形成肺丛，并伴随血管入肺，沿其走行可见神经细胞。内脏神经和感觉神经分布在各级支气管管壁的腺体、平滑肌及血管。内脏神经为副交感神经，属于胆碱能神经，其兴奋可引起腺体分泌，导致各级支气管管壁平滑肌松弛及血管扩张。感觉神经为交感神经，属于肾上腺素能神经，其兴奋可抑制腺体分泌，导致各级支气管管壁平滑肌收缩及血管收缩。神经末梢可分布于肺泡隔内、肺泡管的管壁和Ⅱ型肺泡上皮细胞。
肺组织内除胆碱能神经和肾上腺素能神经外，还有非肾上腺素能非胆碱能（NANC）神经。NANC神经末梢可释放具有双向作用的肽类神经递质，即可诱导支气管收缩和舒张，分别称为兴奋性（eNANC）神经和抑制性（iNANC）神经。大多数学者认为iNANC神经支配是人体唯一的神经源性支气管舒张途径。另外，或许是iNANC神经介质之一的血管活性肠肽（VIP）可抑制乙酰胆碱的释放。呼吸道iNANC神经对支气管的扩张作用可能主要通过一氧化氮（NO）实现，在NANC神经内有NO合成酶（NOS）存在，因此可以推断NO可能是NANC神经内的重要神经递质。神经肽、SP和降钙素基因相关肽（CbRP）可介导eNANC神经反应。
八、肺的淋巴回流
肺的淋巴管有深浅两组。浅组在胸膜下，向肺门集中，汇集成胸膜下集合管。深组淋巴管在肺组织内，分为小叶间淋巴管和小叶内淋巴管，汇入支气管、肺动脉和肺静脉周围的淋巴管丛，在肺实质内走向肺门。肺的深浅淋巴管之间有广泛的交通。
肺的淋巴结群有位于肺段支气管及其分叉处的肺淋巴结；位于肺叶支气管上的肺叶支气管淋巴结；位于肺门的肺门淋巴结或支气管肺淋巴结；位于主支气管周围的支气管淋巴结；位于气管与主支气管交角处的气管支气管上淋巴结；位于气管权角内的气管叉淋巴结即气管支气管下淋巴结；位于气管周围的气管淋巴结，以及位于肺韧带处的肺韧带淋巴结；位于主动脉弓前上壁的主动脉弓淋巴结；位于主动脉弓前下壁的动脉韧带淋巴结。两肺下叶部分合并注入肺韧带淋巴结，后者的输出管向下导入腰淋巴结，为肺癌向腹部转移的途径。左、右气管支气管上淋巴结的输出管注入气管旁淋巴结，再经支气管纵隔淋巴干注入胸导管和右淋巴导管。气管淋巴的输出管可向上与锁骨上三角内斜角肌淋巴结相交通，为肺癌转移的途径之一。
九、肺的年龄变化
肺的组织学形态结构会随年龄增长发生一定变化，60岁之后更为明显，主要表现为支气管软骨钙化、弹性减弱、管壁变硬、口径增粗等。老年肺的肺泡管、肺泡囊、肺泡腔扩大，管壁弹性退化、毛细血管减少和肺泡孔增多。30岁的肺泡表面积约为75m2，此后每10年递减4%；20岁时肺组织与肺泡腔容积之比为11%，80岁时减少至7%。老年肺的胶原蛋白和弹性蛋白增多，同时胶原纤维亦增多，常于肺泡隔中的毛细血管与肺泡上皮细胞之间出现胶原层和弹性板，弹性蛋白铰链增多，降低弹性纤维伸缩性，并减少其分支。肺弹性回缩力下降还与糖胺聚糖、透明质酸和软骨素等减少有关。老年肺的功能改变主要表现在肺活量减小、气体弥散功能减弱、通气反应能力下降及氧饱和度降低。
（叶磊光）