骨髓细胞与组织病理诊断学
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第二节 原始红细胞和早幼红细胞

根据临床实践对疾病的评估,也可以将幼红细胞分为原始、早幼红细胞(早期阶段幼红细胞)和中幼、晚幼红细胞(中晚期幼红细胞)两个大体的阶段。因为,许多疾病的红系细胞改变有较明显的阶段性特点,如急性红血病以原始红细胞和早幼红细胞显著增加为特征,部分MA的原始红细胞和早幼红细胞增加也很明显,而缺铁性贫血(iron deficiency anemia, IDA)和溶血性贫血(hemolytic anemia, HA)等则以中晚幼红细胞增加为特点。
一、正常形态学
形态学上,幼红细胞最显著的两个变化的共性特征已在前述,在超微结构上,除了丰富的多核糖体外,其他细胞器均比其他细胞为少。
1.原始红细胞
原始红细胞由红系祖细胞分化而来,但形态上原始红细胞与红系祖细胞不易区分。原始红细胞胞体大小不一,常受涂片等因素的影响。通常较大,为髓系原始细胞(除原始巨核细胞外)中较大者,直径常在16~25μm之间。核质比例稍低,胞核常不超过细胞体积的4/5,为髓系原始细胞(除原始巨核细胞外)中又是核质比例较低者。胞核圆形、椭圆形,居中或轻度偏位,可见蓝染的核仁,染色质常呈均匀粗粒状、紫红色,常比原始粒细胞和原始单核细胞着色为深。胞质丰富,因含大量多核糖体而被染成不透明的深蓝色(强嗜碱性);靠近胞核的胞质有时可见浅红色淡染区,可能是高尔基体发育区或开始产生的血红蛋白区域;胞质无颗粒,周边可见舌状或指甲状突起(图8-3),也可见不规则分离状等多样性突起或分离状胞质(见第十三章)。
超微结构可见高尔基体和圆形或卵圆形的线粒体,铁蛋白分子单个分散分布,细胞边缘易见胞质内陷的噬铁蛋白现象(rhopheocytosis)或胞饮作用(pinocytosis),为吞噬大分子物质的一种形式。与高尔基体对应区域偶见异质性颗粒,还可见含有分散的糖原颗粒和少许含铁的溶酶体颗粒。
骨髓切片中,原始红细胞胞核圆形居中或轻度偏位。核仁深蓝、清晰或隐约可见(有内陷感),呈条状、块状、大圆点状和十字状以及触边状(看上去胞核呈凹陷样),居中或偏位于胞核两侧,核膜较薄。核内异染色质较少,常染色质呈淡蓝或浅紫色,胞质深蓝色或灰蓝色(图8-3)。
2.早幼红细胞
早幼红细胞又称嗜碱性幼红细胞,胞体比原始红细胞为小,直径约14~20μm。胞核约占细胞的3/4,圆形或卵圆形,染色质趋向浓集(异染色质增加),粗糙颗粒状,核仁不明显。胞质因多核糖体消减而嗜酸性的血红蛋白开始产生,嗜碱性比原始红细胞减弱。胞质瘤状突起消失,周边呈棉絮样(图8-4)。超微结构可见早幼红细胞聚集的染色质和核孔,胞质可见发育尚可的高尔基体和数量减少的核糖体与光面内质网,但多聚核蛋白体仍丰富,并可见含铁小体和常位于细胞一侧的线粒体。骨髓切片中,早幼红细胞比原始红细胞稍小,胞体圆形或轻度椭圆形,胞核居中,异染色质比原始红细胞明显,核仁大多可见但较为细小,呈小圆点状和较细的条状,胞质因嗜碱性减弱,染色不如原始红细胞浓染(图8-4)。
图8-3 原始红细胞
a~h为不同形态原始红细胞;i、j为骨髓切片原始红细胞;k为原始红细胞超微结构,胞质游离多核糖体丰富,由2~6个核蛋白单体组成,其他细胞器较少
图8-4 早幼红细胞
a~d为不同形态早幼红细胞;e为超微结构,多聚核蛋白体丰富,线粒体、内质网少(采自Greer JP,等 Wintrobe′s hematology);f、g为骨髓切片早幼红细胞;h为骨髓切片早幼红细胞有丝分裂象;i为切片CD235α阳性原早幼红细胞
3.细胞化学染色和免疫表型
原始红细胞和早幼红细胞,细胞化学染色特点是核糖核酸染色明显阳性,糖原染色(periodic acid Schiff method, PAS)阴性,但肿瘤性改变时PAS呈颗粒状阳性;铁染色阴性,铁粒幼细胞性贫血(sideroblastic anemia, SA)时可见阳性铁粒。免疫表型,为CD235α(GPA)、铁蛋白H和E-cad阳性,被看作是区分于其他原始细胞和相似细胞(如浆细胞和早幼粒细胞)的标记性指标;CD34、HLA-DR阴性,CD36可以阳性。
二、异常形态学
在形态学上,病理下所见的原始红细胞和早幼红细胞可以异常,也可以是正常的数量增加。实际中多是先强调数量上的意义。但是,一些质变,如巨大的、巨幼变的、空泡形成的、核质发育不平衡的和双核多核等原始早幼红细胞,还有一些组织结构异常,结合临床常有决定性意义。
1.巨幼变原始早幼红细胞
叶酸和/或维生素B 12缺乏时,造血组织中影响最显著的是红系细胞。幼红细胞DNA合成障碍是MA的根本原因。由于合成DNA的一碳基物质来源发生障碍,细胞核DNA的正常复制困难,使细胞分裂的S期延长,分裂周期破坏,细胞相对停滞于S期中,造成这些细胞DNA总量超过正常静止期之细胞,但又少于分裂期所需的两倍量,欲勉强完成细胞周期,不但产生胞核巨变,还可形成胞核畸形。因此巨幼红细胞是停滞于DNA合成期(修复障碍、DNA链断裂成片段)的有核红细胞。反映在形态学上是胞体增大、胞核增大和染色质绳线样均匀细致松散(常染色质明显),常被描述为烟丝样或鱼鳞状结构。有丝分裂形态常呈奇异的粗绳状。巨幼变原始早幼红细胞是MA最重要所见的形态学,胞体直径可达40~50μm。
叶酸除了参与胸腺嘧啶合成外,还参与嘌呤合成RNA和DNA(图8-5),故叶酸缺乏对RNA也有若干影响,可使胞核和胞质RNA/DNA比值升高,嗜碱性(相应)增强。这在原始红细胞和早幼红细胞的胞质中有较为明显的体现(图8-6),早幼红细胞还可因胞质血红蛋白合成增加而显示嗜酸性血红蛋白着色,比胞核成熟快,导致核质发育不同步。
2.核质发育不平衡早幼红细胞
有核红细胞核质发育不同步有两种情况:胞核发育迟缓(幼稚)而胞质发育稍快或正常,以及胞核发育正常而胞质发育迟缓。前者见于早期阶段有核红细胞,后者见于中晚阶段有核红细胞。早期阶段有核红细胞核质发育不平衡,常见于维生素B 12和叶酸缺乏所致DNA合成障碍,胞核发育幼稚而胞质血红蛋白合成基本正常的异常形态(图8-7),主要见于MA,也见于伴有核红细胞异常生成的急性髓细胞白血病(acute myeloid leukemias, AML)和骨髓增生异常综合征(myelodysplastic syndromes, MDS)等。
3.类巨变原始早幼红细胞
形态典型和数量众多的巨幼变有核红细胞为叶酸或维生素B 12缺乏所致的具有特征形态的异常造血细胞,但需要与类似形态学——类巨变原始早幼红细胞相鉴别。类巨变原始早幼红细胞为非叶酸和/或维生素B 12缺乏所致的一类相似形态,大多数是克隆性造血异常的结果,反映在形态上的主要特点为胞体增大而胞核可不增大,染色质可聚集成不规则状或粗块状(异染色质明显),且易见胞核双核多核和畸形核。整体上,这类细胞“巨变”形态的典型性和数量上的显著性程度都不如MA明显。如纯红系细胞白血病、伴有核红细胞增多AML和MDS以及严重感染等标本都可以观察到这些异常。因此,形态学结合临床并整合其他信息进行评判,大多可以区分出有核红细胞是巨幼变还是类巨变。
图8-5 FH4携带一碳单位参与的生物化学反应对细胞核和胞质形态的影响
↓为示意FH4减少或其他生化反应物减少时,空心箭头符号示叶酸缺乏及相应生化障碍时产生的结果
图8-6 巨幼变原始早幼红细胞胞质嗜碱性增强
a为巨幼变原始红细胞,胞质嗜碱性增强;b为胞质嗜碱性增强的巨幼变早幼红细胞(左上方一个),右上方有一个环形杆状核粒细胞
图8-7 核质发育不平衡早幼红细胞
4.巨大原始早幼红细胞
巨或大原始早幼红细胞在(急性)造血停滞骨髓标本中非常明显(图8-8),且其他造血细胞常明显减少(类似再生障碍性贫血象)。B19小病毒感染常是诱发造血急性停滞的原因。形态特点为细胞大或巨大,染色质基本正常,加之其特定的骨髓细胞学而不同于MA。大原始早幼红细胞(胞体增大而胞核巨幼变不明显),也见于许多贫血,如HA、SA、MDS、白血病化疗后、失血后和感染等。
图8-8 巨或大原始早幼红细胞
a为B19小病毒感染的巨大原始红细胞,插图为原始红细胞核上巨大的病毒包含体样成分;b为急性造血停滞的空泡变性大早幼红细胞;c、d为另一急性造血停滞儿童患者巨大原始红细胞和早幼红细胞
5.空泡形成原始早幼红细胞
空泡多见于胞质,也可出现于胞核,1至数个。见于多种疾病,如纯红系细胞白血病、MDS、伴有核红细胞增多AML、MA、酒精中毒、药物(如服用氯霉素)和化合物中毒以及一部分感染和不明原因的血液疾患,也偶见于正常标本。长期嗜酒者易见贫血,由于酒精直接对红系细胞有毒性作用,骨髓中易见有核红细胞空泡形成,主要见于原始早幼红细胞(图8-9),终止嗜酒后细胞空泡可以消失。纯红系细胞白血病中,常见原始早幼红细胞空泡,且呈珍珠串状及融合性以及散在性分布的特点(图8-9),被认为是纯红系细胞白血病的一个特点。铜缺乏时,骨髓原始和早幼红细胞以及幼稚粒细胞也可出现明显的空泡。
6.双核多核原始早幼红细胞
双核(binucleus)和多核(polynucleus)幼红细胞为核直接分裂而细胞不分裂的结果。双核幼红细胞通常比单个核细胞大,大多数见于原始早幼红细胞(图8-10),见于许多疾病,也偶见于正常骨髓,但胞核大小不一双核幼红细胞大多见于血液肿瘤。多核原始早幼红细胞,细胞大或巨大,胞核2个以上,可大小不一和畸形,染色质疏松、紧密不等,胞质丰富,核质发育常不平衡绝大多数见于MDS和急性白血病等血液肿瘤,尤其是红系肿瘤,也偶见于特殊感染或重症感染(对骨髓造血的严重刺激)。
图8-9 原始早幼红细胞空泡形成
a为68岁男性患者,每天喝黄酒1.5~2斤左右30余年,酒精性肝硬化和轻度贫血5年,外周血易见中性粒细胞胞体增大和核叶平均增加,骨髓原早幼红细胞空泡形成占24%;b为另一嗜酒14年患者,骨髓双核原始红细胞空泡形成,插图为苯中毒早幼红细胞环胞核空泡;c、d为纯红系细胞白血病常见的珍珠串样、融合性和散在性空泡;e为纯红系细胞白血病红系前体细胞PAS阳性;f为MDS原始红细胞空泡,插图为MDS早幼红细胞的密集空泡
7.核畸形、碎裂和Howell-Jolly小体形成原始早幼红细胞
胞核畸形属于核异质形态。核碎裂重在核的破碎和凋亡,但常与核畸形不易区分。Howell-Jolly小体为核碎裂的严重表现。这些形态主要见于红系肿瘤和MDS、AML、骨髓增生异常-骨髓增殖性肿瘤(myelodysplastic/myeloproliferative neoplasms, MDSMPN)和骨髓增殖性肿瘤(myeloproliferative neoplasms, MPN)进展时(图8-11),也见于重症感染。Howell-Jolly小体还更多地见于MA和HA等贫血。
8.原始早幼红细胞造血岛
正常骨髓涂片中不见或偶见幼红细胞造血岛。一般情况下,骨髓涂片中易检出幼红细胞岛为病理状态,意味红系的异常生成,多见于红血病、伴有核红细胞增多AML、重症感染、MA、IDA和其他急重疾病。有核红细胞造血岛(erythroblastic island, erythropoietic island),又称幼红细胞簇(erythroblastic cluster)。典型幼红细胞造血岛中间有1~2个巨噬细胞,内层细胞常比外层幼稚,但异常造血时常有不同。纯红系细胞白血病、急性溶血后和MA,常见原始早幼红细胞造血岛(图8-12)。骨髓切片中,这些疾病均呈红系增殖象,但不易检出护卫的巨噬细胞,如MA中所见的原始早幼红细胞簇。
图8-10 双核多核原始早幼红细胞
a为双核原始红细胞,见于许多疾病,也偶见于正常人;b为三核异常早幼红细胞,见于红系肿瘤,也偶见于重症感染;c为多核异常早幼红细胞,一个早幼红细胞从三个核的母体细胞中分离,间有核丝相连,见于髓系肿瘤;d为AML标本,多核畸形早幼红细胞;e、f为全髓白血病多核、小核游离和分离状胞质的畸形原始红细胞
图8-11 胞核畸形早幼红细胞
a、b为胞核畸形,胞质也异常;c~e为胞核显著畸形,也可以视为核碎裂
图8-12 幼红细胞造血岛
a为原始红细胞为主造血岛,噬血细胞综合征标本;b为早幼红细胞为主造血岛,重症感染和HA标本;c为中幼红细胞组成为主造血岛;d为晚幼红细胞组成为主造血岛
9.原始早幼红细胞分裂象
正常骨髓中,偶见原始红细胞和/或早幼红细胞有丝分裂,容易检出时则是造血旺盛或异常增殖的表现(图8-13),见于纯红系细胞白血病、伴有核红细胞增多AML和MDS以及增生性贫血。直接分裂象,即双核多核细胞(图8-10)是另一种细胞分裂,正常骨髓中仅为偶见,易见时即为异常,评判意义同上。异常有丝分裂原始早幼红细胞,有染色体多极分布和结构排列异常等(图8-13),检出这些异常主要见于髓系肿瘤,良性疾病少见。
图8-13 原始早幼红细胞有丝分裂和椭圆形有核红细胞
a为原始红细胞有丝分裂;b为MA原始红细胞异常有丝分裂;c、d为髓系肿瘤原始早幼红细胞异常有丝分裂象;e为早幼红细胞发育不良,慢性粒单细胞白血病标本;f、g为不同阶段椭圆形有核红细胞(插图为椭圆形早幼红细胞和晚幼红细胞),机制不明
三、参考区间及意义评判参考值
正常骨髓中,原始红细胞为0~1.8%,早幼红细胞0.6%~3.2%。原始红细胞是骨髓中原始细胞最多的一种。诊断意义参考值有决定性和参考性两种:当有核红细胞≥80%且原始红细胞≥30%时,可以归类为纯红系细胞白血病,即急性红血病。我们认为当有核红细胞>50%和原始(或原始和早幼)红细胞>20%时,(绝)大多数是髓系肿瘤。原始红细胞>2%和早幼红细胞>5%时有参考意义,可以评判为红系造血旺盛,常见的贫血,如MA、HA和IDA等。增生最明显的是MA,其次是HA,一般为原始红细胞轻度增加(<5%)、早幼红细胞明显增加但<10%。通常,当两者合计>7%~10%可评估红系造血旺盛,>10%~20%指示红系造血明显异常,>20%~30%大多意味着红系的肿瘤性增殖。外周血出现原始早幼红细胞为造血显著异常的结果,见于纯红系细胞白血病、原发性骨髓纤维化(primary myelofibrosis, PMF)和切脾后。
评估幼红细胞的病理意义还需要考虑系列的成熟性以及结合血象和临床信息。纯红系细胞白血病和少数MDS,原始早幼红细胞增加伴有成熟障碍;巨大、多核或明显核异质的原始早幼红细胞,除了见于纯红系细胞白血病和MDS外,还见于严重的感染性疾病和造血肿瘤化疗后,但当出现显著的核形畸变和/或数量又明显增高时则可以考虑为肿瘤性病变细胞。