肾脏病电子显微镜检查

肾脏病电子显微镜检查Shenzangbingxue主要内容◎电子显微镜概述◎肾脏于电镜下观察的主要内容◎肾小球正常的超微结构及其常见病理改变◎常见几种原发性肾小球疾病的电镜表现◎其他肾小球疾病的特征性电镜下表现◎肾脏病电镜检查的意义电子显微镜（EM）∆电子显微镜是根据电子光学原理，用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜，使物质的细微结构在非常高的放大倍数下成像的仪器。∆20世纪70年代，透射式电子显微镜的分辨率约为0.3纳米（人眼的分辨本领约为0.2毫米）。∆现在电子显微镜最大放大倍率超过300万倍，而光学显微镜的最大放大倍率约为2000倍。光学显微镜与电子显微镜比较电镜技术应用的进展√电镜诞生于30年代初,但直到60年代以前,电镜在生物医学中的应用主要限于细胞生物学、微生物、实验病理学等研究领域。60年代初期人们开始将电子显微镜应用于人体病理标本,通过对这些人体病理标本的超微结构分析,进一步了解了疾病的病理变化及其发生机制,为某些疾病的诊断提供重要的形态依据。√电子显微镜在肾活检诊断、疑难肿瘤的病理诊断、感染性疾病(病毒性,细菌性等)、代谢性疾病(贮积性疾病)、细胞外物质沉积性疾病(如淀粉样变性)、组织细胞增生症(郎格罕细胞增生性疾病)、纤毛不能运动综合征等特殊疾病的诊断中公认起着重要的作用。电子显微镜在医学中的应用诊断电镜学•肿瘤诊断•病毒诊断•肾活检•心肌活检•肝活检•肌肉活检•遗传性疾病基础医学研究•超微结构学•超微病理学•电镜细胞活血•免疫电镜•定性定量研究交叉学科（医工结合）研究•纳米医药新技术电镜的分类1.透射电镜（超高压电子显微镜、高压电子显微镜、高分辨率电子显微镜、普及型电子显微镜、简易型电子显微镜）：电子束透过样品（透射电子）直接放大成像→内部结构2.扫描电镜：电子束以扫描形式轰击在样品上，产生二次电子等信息，而后再将二次电子等信息收集起来放大成像。→表面超微结构3.分析电子显微镜：将X射线和显微分析仪与扫描电镜或透射电镜相连，常见的是能谱仪和波谱仪。★免疫电镜：是免疫组织化学与透射电镜相结合的方法。透射电子显微镜（TEM，TransmissionElectronMicroscope）∆TEM是以电子束为照明源，电子束穿透样品，在穿过样品时电子束被标上了样品的信息，经多级放大后在荧光屏上成像的大型仪器。产生的图像是平面的，它要求样品极薄，因此样品必须备成50-70nm的超薄切片。扫描电子显微镜（SEM，ScanningElectronMicroscope）∆SEM是利用电子束在样品表面扫描激发出来代表样品表面特征的信号成像的。主要用来作微形貌观察、显微成分分析。分辨率可达到1nm，放大倍数可达5×105倍。TEM样品制备•取材•固定（戊二醛和锇酸）•脱水•浸透、包埋•超薄切片•染色（枸橼酸铅和醋酸铀）SEM样品制备•取材、固定、干燥和喷金•不需要经过超薄切片肾单位基本结构及功能单位肾单位肾小球肾小管：由单层上皮细胞组成。毛细血管丛肾球囊：壁层上皮内皮细胞基底膜脏层上皮细胞（足细胞）系膜系膜基质系膜细胞外疏松层致密层内疏松层滤过屏障肾脏于电镜下观察的主要内容•肾活检穿刺取材的部位应是肾皮质，包埋组织块先做半薄切片光镜定位，为了避免片面性，每例标本电镜观察至少2个以上的肾小球。•镜下观察的主要内容包括：肾小球的大小，球内细胞数，内皮细胞、系膜细胞及上皮细胞（脏层及壁层）的形态变化，毛细血管腔的大小，基膜形态及厚度，系膜基质及系膜区的变化，电子致密物的形态、大小和沉积物的部位等。正常肾小球的超微结构•1.内皮细胞：为有窗孔的内皮，直径70~100nm，窗孔总面积约占肾小球总滤过面积的60%，内皮细胞胞质内有丰富的微丝和微管。一个毛细血管腔通常只见1~2个内皮细胞。•2.基底膜：位于内皮细胞和足细胞之间，由中间的致密层和两侧电子密度较低的内外疏松层构成。正常厚度均匀一致，成人为270~350nm，儿童较薄，约110nm，主要功能是保证毛细血管壁的完整性和一定的通透性。•3.脏层上皮细胞：贴伏于基底膜外侧，因其胞质伸出许多足突，故又称“足细胞”。为肾小球内细胞中最大的细胞，核也大，胞质内具丰富的微丝、微管及中间丝。•4.系膜：由系膜细胞和系膜基质组成，位于肾小球毛细血管袢的中央部分。一个系膜区一般有1~2个系膜细胞，其外形不规则，表面多长短不一的突起，个别较长的突起可伸到内皮细胞下，核形不规则，核内异染色质较多，胞质电子密度亦较高。•5.壁层上皮细胞：在尿极与近曲小管处，上皮细胞延续，在血管极返折，与脏层上皮细胞延续，多为立方或扁平状，表面少许短小微绒毛，胞质内细胞器较少。肾小球基本超微病理改变（一）滤过膜的超微病理改变1.内皮细胞内皮细胞增生：每个毛细血管壁出现两个以上内皮细胞的核则为增生，同时还可以伴随有其他超微结构的改变，多见于毛细血管内增生性肾小球肾炎、妊娠期肾病等。内皮性泡沫细胞：胞质内含大量脂滴，使细胞成泡沫状，光镜下呈泡沫样改变。多见于高脂血症、糖尿病、肾病综合征。•2.基底膜：有助于肾小球疾病的诊断和分型。•a.均质性增厚：可见基底膜三层微细结构消失，代以高电子密度均质状，常伴有基膜皱缩，甚至血管腔闭塞。多见于增生硬化性肾小球肾炎、糖尿病时，肾小球毛细血管基膜致密层明显增厚。•b.基底膜双层化：是由于系膜增生插入的结果，见于系膜增生性肾炎，而不伴有系膜插入的基膜双层化则多见于肾移植后，与内皮细胞损伤及内皮下沉积物刺激有关，形态特点上不如上述者明显。肾小球基本超微病理改变肾小球基本超微病理改变•c.沉积物性增厚：又称基底膜外加性增厚，多由于免疫球蛋白、纤维蛋白、淀粉样物质或免疫复合物等沉积所致，电镜下可确定沉积部位。•沉积物位于上皮下，可形成驼峰、钉突，前者易见于链球菌感染后肾炎，后者多见于膜性肾病；•沉积物位于内皮下，多见于膜增生性肾炎，局灶性、硬化性肾小球肾炎，系统性红斑狼疮；•沉积物位于基底膜内，多见于膜性肾病晚期和致密沉积物性肾小球肾炎。•d.基底膜变薄：是指基底膜减薄到正常的50%以下，多为先天性发育异常，如良性家族性血尿。肾小球基本超微病理改变•e.基底膜疏松变：是由于基底膜溶解破坏，或者沉积物被吸收，基底膜部位表现为水肿、疏松、透亮、断裂、缺损等病变，在各型肾炎中均有可能见到。肾小球基本超微病理改变肾小球基本超微病理改变3.足细胞足突融合：是足突最常见的改变，电镜下见足突相互粘连，扁平，裂孔减少，临床上出现大量蛋白尿，足突融合可见于多种肾小球疾病，还可伴随有核肿胀、足突微绒毛化或者足突肿胀等。足突胞质的变化：足突胞质内出现较多脂滴、吞噬的免疫复合物，较大空泡形成等，或者足突的胞质内出现细胞器的异常，例如线粒体肿胀，内质网增生，高尔基复合体肿胀等超微病理变化。•（二）系膜的超微病理变化•1.系膜增宽不伴有细胞增生（硬化）：系膜区面积超过肾小球总面积的10%即为系膜增宽，多见于肝病性、糖尿病性肾小球硬化症，淀粉样变性肾病，IgA肾病等。肾小球基本超微病理改变•2.系膜增宽伴有细胞增生：每个系膜区含3个以上系膜细胞，有时可见系膜细胞胞质突起插入内皮细胞与基底膜之间，同时伴有内皮下沉积物形成，即双轨现象。多见于膜增生性肾小球肾炎。肾小球基本超微病理改变肾小球基本超微病理改变•（三）壁层上皮细胞的超微病理改变•壁层上皮细胞增生可形成新月体，增生的上皮细胞间常见纤维蛋白。常见原发性肾小球疾病的主要超微病理改变微小病变性肾病，又称足突病或上皮细胞病，光镜下肾小球形态正常或者缺乏明显的病变。电镜下以肾小球脏层上皮细胞足突融合为特点，临床上以单纯性肾病综合征为表现。电镜下见：基底膜局限性不规则增厚或改变不明显；足细胞肿胀，胞质空泡形成，表面微绒毛化，足突广泛性融合，所以又称足突病；系膜细胞和基质可轻度增生。1.微小病变性肾病2.膜性肾病★病变特点：光镜下可见肾小球基底膜弥漫增厚；免疫病理检查可见IgG和C3沿基底膜细颗粒状沉积；电镜下可见电子致密物在基底膜的不同部位沉积。Ⅰ期：肾小球基底膜基本正常，仅见上皮下少量电子致密物沉积。足细胞足突融合。Ⅱ期：肾小球上皮下多数排列有序的电子致密物沉积，基底膜在电子致密物之间钉突状增生。足细胞足突弥漫融合。★膜性肾病依据电镜下特点分为五期：Ⅲ期：肾小球基底膜内多数电子致密物沉积，电子致密物周围大量基底膜增生，系膜基质增生。足细胞足突弥漫融合。Ⅳ期：不同部位沉积的电子致密物溶解吸收，使基底膜呈不规则的虫蚀状。部分患者基底膜增厚，系膜基质增多，呈硬化状态。足细胞足突融合。Ⅴ期：肾小球形态基本恢复正常。3.毛细血管内增生性肾小球肾炎•又称急性链球菌感染后肾炎，多见于5~10岁发病，很少累及中老年人。2岁以下也较少（少于50%）。基本病变为弥漫性毛细血管袢和系膜区细胞增生肿胀（内皮及系膜细胞）和炎症细胞浸润。增生的细胞可使毛细血管腔闭锁。根据病程的变迁可略分为渗出期、增生期、增生硬化期及硬化期四个阶段。典型病例见上皮下电子致密物形成驼峰状。4.系膜增生性肾小球肾炎•电镜下该病具有与光镜相应的弥漫性系膜增殖性病变，包括系膜细胞增生、基质增多，大部分在系膜区可以出现散在或者均匀的细颗粒状电子致密物，部分在系膜区可见边界不清的沉积物、透明带、小空泡或者纹状膜结构，上皮细胞足突肿胀，出现阶段性或者弥漫性足突消失、融合；基膜一般正常。5.局灶性、节段性肾小球硬化•电镜下大部分肾小球显示广泛足突融合及足突微绒毛化，硬化部位见毛细血管袢萎陷，内皮细胞减少，基底膜节段性皱缩、增厚，系膜基质增多，电子致密物沉积。6.IgA肾病•IgA肾病系免疫学病理诊断名称。肾活检免疫学检查在肾小球系膜区有以IgA为主的颗粒样沉积，临床上以血尿为主要表现的肾小球肾炎。电镜下系膜细胞增生，系膜基质增多并伴有高密度电子质密物沉积，是IgA肾病的典型超微病理改变。其他肾小球疾病的特征性超微病理改变狼疮性肾炎•系统性红斑狼疮病变累及肾脏称为狼疮性肾炎（lupusnephritis，LN）.LN是由于自身抗原和自身抗体相结合形成免疫复合物沉积在肾脏，导致肾脏的损伤，是系统性红斑狼疮的主要死亡原因之一。•电镜特点：电子致密物沉积：不同类型的LN的电子致密物沉积的数量和沉积部位有很大差别。Ⅰ型和Ⅱ型LN以系膜区沉积为主；Ⅲ型和Ⅳ型在系膜区、内皮下、上皮下、基底膜内部都有大块高密度电子致密物沉积；Ⅴ型以上皮下和系膜区沉积为主；Ⅵ型中沉积物的含量和部位不定，有的阙如。糖尿病肾病•泛指由于糖尿病导致的肾小球病变，明显的变化是细胞外基质增生，所以又称糖尿病肾小球硬化症，是糖尿病导致的肾损伤的病变中最具特色的病变，也是导致终末肾的主要原因。•电镜下，主要表现为肾小球毛细血管基底膜（GBM）均质性增厚和系膜基质增多。正常GMB厚300~400nm，早期糖尿病肾病的GBM可略显增厚，进展期可10倍于正常GBM，增厚的GBM呈均质状，有时可见细颗粒状和细纤维状（直径5nm）物质，无电子致密物。系膜基质增多，甚至呈结节团块状。晚期可见胶原纤维出现，系膜细胞极少。足细胞足突广泛融合。肾小囊玻璃滴状病变、肾小球毛细血管袢纤维素样帽状病变以及小动脉壁的玻璃样物质呈高电子密度沉积物状，伴有类脂性小滴。糖尿病肾病遗传性进行性肾炎（Alport综合征）•这是一种名为Alport’s综合征的遗传性肾炎。通常以血尿、进行性肾功能减退、神经性耳聋及眼病为特点。•电镜检查：透射电镜检查是诊断Alport综合征的主要和唯一的手段。肾小球基底膜显示弥漫增厚或薄厚不均，致密层增厚，充以多数无特殊排列的细微的纤维样结构，使之呈撕裂状和蛛网状。上述特殊的变性结构也见于肾小管基底膜。肾小球上皮细胞足突节段性融合。早期肾小管、肾间质和小动脉无特异性病变。后期肾小管萎缩，肾间质纤维化。薄基底膜肾病•以持续性镜下血尿为主要临床表现，多有家族史。•电镜检查：是诊断本病的唯一确诊方法。透射电镜下可见肾小球毛细血管基底膜弥漫性菲薄，是正常GBM的1/2~1/3厚度。偶见薄基底膜断裂，红细胞逸出。内皮细胞和上皮细胞无明显病变。无电子致密物。肾小管和肾间质无特