第一节 骨髓细胞形态学
骨髓细胞形态学(bone marrow cell morphology)在血液病的诊断、病情及疗效观察、预后判断等中起着非常重要的作用,许多白细胞及红细胞系统疾病的确诊必须依靠它。
一、血细胞的生成与发育
机体所有的细胞均起源于胚胎干细胞(embryonic stem cell,ESC),它能分化形成各种组织干细胞,具有形成完整个体的分化潜能。血液组织干细胞是一种组织干细胞,血液组织干细胞又可进一步分化发育形成造血干细胞(hematopoietic stem cell,HSC)、间质干细胞和血管干细胞,后两者属于非造血干细胞。造血干细胞有两大功能:①具有高度的自我更新的能力:指造血干细胞不断地分裂、增殖,以保持机体干细胞数量的恒定;②多向分化能力:指造血干细胞可形成髓系干细胞(myeloid stem cell)、淋系干细胞(lymphoid stem cell),从而形成各系造血祖细胞(hematopoietic progenitor cell,HPC),再经过原始细胞、幼稚细胞发育为成熟血细胞。造血干细胞生成各系血细胞的发育模式见图1-1。
图1-1 血细胞的发育模式简图
机体出生前的造血分为卵黄囊造血期、肝脏造血期及骨髓造血期,出生后主要为骨髓造血。刚出生时全身骨髓均为红髓(red bone marrow,RBM),5岁以后从四肢远端开始具有造血功能的红髓逐渐被脂肪组织代替,形成黄髓(yellow bone marrow,YBM)。正常成人红髓与黄髓比约为1∶1。黄髓在正常情况下无造血功能但有造血潜力,当机体对血细胞的需求量增加时,黄髓可转化为红髓,使骨髓造血能力增加6~8倍。此外,肝、脾、甚至淋巴结也可恢复造血功能,称为髓外造血(extramedullary hemopoiesis)。
血细胞生成除需造血干细胞外,尚需正常的造血微环境(hematopoietic microenvironment,HIM)及正、负造血调控因子。造血微环境是指造血组织中的非造血细胞成分,包括微血管、神经、基质细胞及细胞外基质,基质细胞主要由内皮细胞、成纤维细胞、巨噬细胞、脂肪细胞、基质干细胞及骨细胞(包括成骨细胞、破骨细胞和骨内膜细胞)等组成。正、负造血调控因子分别促进、抑制血细胞的增殖、分化和成熟,二者互相制约,维持体内造血功能的平衡。
血细胞来源于造血干细胞,根据发育过程中细胞功能和形态的变化,将它分为三个阶段:干细胞→祖细胞→可辨认细胞,其实每个血细胞的发育过程是连续的。血细胞的发育包括细胞增殖、分化及成熟,下面逐一进行介绍。
1.血细胞的增殖
是指一个母细胞通过分裂,形成两个与母细胞有相同特性的子细胞过程。血细胞的主要分裂方式为有丝分裂,分为前期、中期、后期及末期。具有分裂能力的细胞包括干细胞、祖细胞、原始细胞、大部分幼稚细胞及小部分成熟细胞。
2.血细胞的分化
是指细胞发育过程中失去某些潜能同时又获得新功能的过程。干细胞及少数祖细胞具有分化能力,例如髓系干细胞可分化为红系、粒系、巨系、单系等祖细胞。
3.血细胞的成熟
是指原始细胞到成熟细胞的发育过程。血细胞分为髓系细胞和淋系细胞,前者包括了粒细胞系统、红细胞系统、单核细胞系统、巨核细胞系统,后者分为淋巴细胞系统、浆细胞系统。为了便于辨认各种血细胞,根据细胞成熟程度,将每一个系统中的可辨认细胞分为原始细胞、幼稚细胞及成熟细胞,而幼稚粒细胞、幼稚红细胞形态变化大,故又分为早幼、中幼及晚幼细胞。虽然每个系统的细胞形态各有其特点,但血细胞成熟过程中细胞形态的演变有一定规律,详见表1-1。各系形态学特点也可见“王霄霞-血液学检验教师”的新浪微博。
表1-1 骨髓血细胞成熟过程中细胞形态的演变规律
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注:*核质比是指胞核直径和胞体直径之比
二、正常血细胞形态学
正常血细胞形态学是指血细胞在瑞特等染色后,在普通显微镜下观察正常血细胞形态特点。下面简单介绍各系统细胞。
1.粒细胞系统(granulocytic lineage)
简称粒系,包括原始粒细胞、早幼粒细胞、中幼粒细胞、晚幼粒细胞、杆状核粒细胞和分叶核粒细胞。粒细胞的颗粒有非特异性(即A颗粒)、特异性颗粒(即S颗粒)之分,后者分为三种:中性颗粒、嗜酸性颗粒及嗜碱性颗粒,从中幼粒细胞开始出现特异性颗粒,根据特异性颗粒不同又将中幼粒及以下细胞分为中性、嗜酸性和嗜碱性粒细胞。各阶段粒细胞发育过程见图1-1。
从原始细胞到成熟细胞的发育过程中,粒细胞的形态变化规律为:①胞体:形态无明显变化,呈圆形或类圆形;②胞质颗粒:从无颗粒→出现A颗粒→出现S颗粒→S颗粒增多、A颗粒减少→仅有S颗粒;③胞核:圆形→椭圆形→半圆形→肾形→杆状→分叶状。各期粒细胞形态特点及粒细胞四种颗粒的鉴别分别详见表1-2、表1-3及图1-2、图1-3。
表1-2 各期粒细胞的形态特点(以中性粒细胞为例)
*原始粒细胞分为Ⅰ型、Ⅱ型,Ⅱ型原始粒细胞可有少许、细小颗粒(一般认为<20颗) ;**这里的S颗粒是指中性颗粒
表1-3 粒细胞四种颗粒的鉴别
图1-2 各期粒细胞之一
1早幼粒细胞,2中性中幼粒细胞,3中性晚幼粒细胞,4和5中性成熟粒细胞,6嗜酸性粒细胞,7嗜碱性粒细胞
图1-3 各期粒细胞之二
1原始粒细胞,2中性分叶核粒细胞,3中性杆状核粒细胞,4晚幼红细胞
2.红细胞系统(erythrocytic lineage)
简称红系,包括原始红细胞、早幼红细胞、中幼红细胞、晚幼红细胞和红细胞。有核红细胞(指前四个阶段细胞)在成熟发育过程中形态变化主要特点为:①胞体:圆形或类圆形;②胞核:圆形且居中;③胞质颜色:深蓝色→蓝灰色→灰红色→淡红色;④胞质颗粒:无。各期红细胞形态特点详见表1-4、图1-4。
表1-4 各期红细胞的形态特点
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图1-4 各期红细胞
1早幼红细胞,2中幼红细胞,3晚幼红细胞,4中性分叶核粒细胞,其他为红细胞
3.单核细胞系统(monocytic lineage)
简称单系,包括原始单核细胞、幼稚单核细胞和单核细胞。单系一般具有以下特点:①胞体:较大,可有伪足;②胞核:较大、不规则,常折叠,核染色质疏松;③胞质:量较多,呈灰蓝色,可有空泡及粉尘样颗粒。各期单核细胞的形态特点详见表1-5、图1-5。
表1-5 各期单核细胞的形态特点
*原始单核细胞分为Ⅰ型、Ⅱ型,Ⅱ型原始单核细胞可有少许、细小颗粒
4.淋巴细胞系统(lymphocytic lineage)
简称淋系,分为原始淋巴细胞、幼稚淋巴细胞和淋巴细胞(包括小淋巴细胞和大淋巴细胞)。淋系一般具有以下特征:①胞体:小,圆形或类圆形;②胞质:少,呈蓝色或淡蓝色。各期淋巴细胞的形态特点详见表1-6,成熟淋巴细胞特点见图1-5。
图1-5 单核细胞和淋巴细胞
1单核细胞,2小淋巴细胞
表1-6 各期淋巴细胞的形态特点
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*原始淋巴细胞分为Ⅰ型、Ⅱ型,Ⅱ型原始淋巴细胞可有少许、细小颗粒
5.浆细胞系统(plasmacytic lineage)
简称浆系,由B淋巴细胞转化而来,形成原始浆细胞、幼稚浆细胞、浆细胞。浆系一般具有以下特点:①胞核:圆,偏位;②胞质:量丰富,深蓝色,常有核旁淡染区及空泡。各期浆细胞的形态特点详见表1-7;浆细胞特点见图1-6。
表1-7 各期浆细胞的形态特点
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图1-6 浆细胞
1浆细胞,2火焰细胞
6.巨核细胞系统(megakaryocytic lineage)
简称巨系,包括原始巨核细胞、幼稚巨核细胞、颗粒型巨核细胞、产血小板型巨核细胞、裸核型巨核细胞及血小板,它是骨髓中最大的造血细胞。巨核细胞一般具有以下特征:①胞体和胞核巨大、不规则;②成熟巨核细胞(指颗粒型及产血小板型)胞质量极丰富,并有大量颗粒。各期巨核细胞的形态特点详见表1-8,产血小板型巨核细胞见图1-7。
表1-8 各期巨核细胞的形态特点
图1-7 巨核细胞
1产血小板型巨核细胞,其四周是血小板
7.其他细胞
包括组织嗜碱细胞(又称肥大细胞)、网状细胞、成骨细胞(又称造骨细胞)、破骨细胞、吞噬细胞、脂肪细胞等,其形态特点详见表1-9、图1-8~图1-11。成骨细胞与浆细胞应注意鉴别,破骨细胞与巨核细胞应注意鉴别。涂片中还可见数量不等的退化细胞(其实多数是人为推片等造成的),如只有一个退化的胞核而无胞质,又称涂抹细胞。
表1-9 其他细胞的形态特点
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图1-8 肥大细胞
其胞体呈梭形,胞核呈圆形,胞质中充满紫红色颗粒
图1-9 成骨细胞
视野中有四个成堆分布的成骨细胞
图1-10 破骨细胞
1破骨细胞有三个核,其颗粒粗、细不一; 2小淋巴细胞
图1-11 脂肪细胞
其胞体大,胞质中充满大小不一的空泡
三、异常血细胞形态学
血液系统疾病等可引起骨髓中血细胞数量、形态发生特异或非特异性变化。
1.粒细胞系统
详见表1-10。
表1-10 粒细胞系统中各种形态学异常
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图1-12 柴捆细胞
其胞质中有多条棒状小体,见于急性早幼粒细胞白血病
2.红细胞系统
异常有核红细胞形态特点,详见表1-11。红细胞异常包括球形红细胞、椭圆形红细胞、泪滴形红细胞、靶形红细胞、破碎红细胞、棘形红细胞、多染性红细胞、小细胞低色素红细胞、大红细胞、点彩红细胞、豪焦小体等。
表1-11 红细胞系统中各种异常有核红细胞形态特点
图1-13 幼红细胞造血岛(高倍镜)
1为吞噬细胞,四周有许多中幼红细胞围着巨噬细胞,以摄取铁
3.单核细胞系统
详见表1-12。
表1-12 单核细胞系统中各种形态学异常
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4.淋巴细胞系统
详见表1-13,毛细胞、大颗粒淋巴细胞详见第七章第六节。
表1-13 淋巴细胞系统中各种形态学异常
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5.浆细胞系统
详见表1-14。
表1-14 浆细胞系统中各种形态学异常
图1-14 浆细胞岛(高倍镜)
1吞噬细胞,2浆细胞,3中幼红细胞
6.巨核细胞系统
详见表1-15。
表1-15 巨核细胞系统中各种形态学异常
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图1-15 多圆核巨核细胞(位于中央)
骨髓中的异常细胞还包括其他部位恶性肿瘤转移到骨髓的转移癌细胞等。由此可见,骨髓中的细胞多种多样,其中有些异常细胞特异性高,可起着确诊疾病的作用;有些异常细胞缺乏特异性,而只能起着辅助疾病的作用。所以,仔细辨认骨髓中各种细胞形态特点在诊断血液系统疾病起着非常重要的作用,血液科医生、检验人员等必须掌握,但这是一项经验性很强的检验技术,做到真正掌握其实很难,需要通过持之以恒地学习来沉淀经验。
(王霄霞)