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上皮组织概述与类型

上皮组织是人体四大基本组织之一。与所有组织类型相同,其由细胞及细胞外基质构成。该组织中细胞排列紧密,细胞外基质稀薄,构成覆盖体表体内腔面的被覆上皮和分泌器官的腺上皮。上皮组织具有分泌、保护、吸收、运输及特殊感觉的功能。

认为上皮组织看似平凡?待你深入了解其精妙的细胞特化结构后定会叹为观止!本节将系统阐述上皮组织的组织学特征、形态结构与生理功能。

知识要点
细胞形态分类 扁平,立方,柱状
细胞层数分类 单层,复层,假复层,变移
主要特征 细胞紧密连接
细胞极性(顶面、侧面与基底面)
细胞间连接
基膜(细胞外基质成分)
结缔组织支持(固有层)
无血管分布,有神经支配
特化结构 顶面特化:微绒毛、纤毛、静纤毛、特化静纤毛(感觉感受器)
分泌结构:管状腺、泡状腺、管泡状腺
功能 分泌,吸收,运输,保护,感受器(感觉)
目录
  1. 结构
    1. 极性
    2. 顶面特化结构
    3. 细胞连接
    4. 细胞外基质
    5. 组织
  2. 上皮组织类型
    1. 单层上皮
    2. 假复层上皮
    3. 复层上皮
    4. 变移上皮
  3. 腺上皮
    1. 外分泌腺
    2. 内分泌腺
  4. 功能与示例
    1. 分泌功能
    2. 吸收功能
    3. 运输功能
    4. 保护功能
    5. 感受器功能
  5. 概述
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结构

上皮细胞是构成上皮组织的基本单位。与所有细胞相同,其外周包被细胞膜。上皮细胞的细胞膜有三个结构与功能各异的区域(膜域):顶面(又称游离面)、侧面与基底面,此特性称为膜极性。

极性

各膜域具有不同的特定结构,如上皮细胞物质转运所需的受体与通道蛋白、特化的膜结构。

顶面朝向被覆上皮的体表或器官腔面,故亦称游离面或游离域。此区域常具有改变表面形态的顶膜特化结构。侧面是相邻细胞形成紧密连接的区域,构建细胞紧密排列的细胞层。基底面与深层的基膜相接触。侧面与基底面均参与周围组织相互作用,常被统称为基底外侧面。

顶面特化结构

顶面特化结构是上皮细胞顶面形成的不同类型的指状胞质突起,它们在长度、运动性和功能上有所不同,主要分为三种类型:

  • 微绒毛是细胞膜形成的微小突起,主要功能为扩大顶膜表面积以促进吸收,大量微绒毛在组织切片中呈现"刷状缘"形态,小肠上皮细胞通过此种特化结构增强肠道对食物的吸收。
  • 静纤毛为微绒毛的一种特殊类型,无运动性且比微绒毛更长,功能包括:吸收(分布于附睾、输精管)及机械感受(位于内耳)。
  • 纤毛作为广泛存在于上皮细胞的指状突起,可分为三类:动纤毛清除上皮表面异物;不动纤毛(初级纤毛)介导细胞外基质至细胞内的信号传导;节纤毛则参与胚胎发育过程。

细胞连接

细胞连接是上皮细胞膜侧面上的蛋白质复合体,主要功能包括建立膜极性、连接相邻细胞、锚定上皮组织与下方结缔组织。主要分为五类:

  • 紧密连接(封闭连接)——一种复杂的细胞间连接结构,可封闭相邻细胞间的间隙,形成不可跨越的屏障。
  • 黏着连接桥粒——连接相邻细胞的细胞骨架。
  • 通讯连接(缝隙连接)——相邻细胞间的通道结构,允许小分子物质在相邻细胞间传递。
  • 锚定连接(半桥粒)——一种细胞-基质连接结构,将细胞锚定于基膜。

细胞外基质

上皮细胞排列成单层或多层,各层间由薄层细胞外基质分隔。最深层(基底域)产生一层特化的细胞外基质,称为基膜。此膜将上皮组织与下方的结缔组织分隔。还记得半桥粒吗?它们协同其他细胞-细胞外基质连接结构共同将上皮细胞固定于下方的基膜上。

附着于基膜的基底面的结缔组织——固有层,将上皮组织牢固粘附于深部组织,内含供给上皮组织的血管。

组织

通过以上内容,我们可以系统理解上皮细胞如何构建上皮组织:上皮细胞通过多种细胞连接紧密排列成单层或多层结构,最深层附着于基膜,最表层为游离面。上皮组织内无血管分布但受神经支配,营养通过固有层血管扩散供给。基膜内存在的干细胞则使上皮组织能持续更新——部分上皮(如皮肤)更新迅速,而其他类型上皮则更新较缓。

上皮组织类型

上皮组织根据细胞形态和细胞层数进行分类:

  • 细胞形态:扁平、立方、柱状
  • 细胞层数:单层(一层细胞)、复层(多层细胞)

复层上皮的分类由最表层细胞(顶面域)的形态而定。存在特殊分化的细胞还有额外亚类(如纤毛上皮)。

扁平上皮细胞形态扁平,类似薄片或鱼鳞。其细胞宽度大于高度,具有卵圆形细胞核。立方上皮细胞呈立方形,宽度与高度相近。细胞核大而圆,位于细胞中央,胞质内富含细胞器。

柱状上皮细胞呈矩形或柱状,即其高度大于宽度。细胞核亦呈伸长状,具有长卵圆形外观。胞质内细胞器丰富。此类细胞可具有顶面突起(如微绒毛或纤毛),并可特化为分泌黏液及其他物质的细胞,还可形成特殊感受器。

单层上皮

单层上皮由一层位于基膜上的上皮细胞构成,可分为扁平、立方和柱状三种形态。

单层扁平上皮由一层菲薄的扁平细胞组成。此类上皮形成使分子容易通过(扩散、滤过)的精细薄膜结构,相邻细胞构成的平整表面有利于液体及其他组织低摩擦移动。该类型保护功能较弱,在某些环境中易发生脱落(如脱屑)。单层扁平上皮分布于毛细血管、血管内衬(内皮)、肺泡、肾小球、心内膜及浆膜(间皮)。

单层立方上皮由一层立方形细胞构成,因其较单层扁平上皮更厚而具有更佳的保护性,同时因胞质富含细胞器而具备分泌、吸收和排泄功能。单层立方上皮可见于:唾液腺等外分泌腺导管、甲状腺滤泡、肾小管、睾丸生精小管以及卵巢表面的生发上皮。

请通过以下测验题检验你对单层上皮的掌握。

单层柱状上皮由一层柱状细胞组成。与立方上皮相似,因其厚度及富含细胞器的胞质而具有保护、分泌、吸收和排泄功能。此上皮常具顶面特化结构(如微绒毛、纤毛)——这些结构可增强吸收功能或提供运动能力。单层柱状上皮分布于胃、肠及胆囊的黏膜层。

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假复层上皮

假复层上皮属于单层柱状上皮的特殊类型。其命名中的"假"源于以下特征:虽实际为单层上皮,但因所有细胞均附着于基膜却非全部达游离面,致使细胞高低不一、细胞核位置参差,在形态上呈现复层样结构。

假复层上皮可分为三种亚型:纤毛型(分布于上呼吸道、输卵管)、静纤毛型(分布于附睾)以及无特化结构型(分布于输精管)。

复层上皮

复层上皮由两层或更多层细胞构成。根据其最表层细胞的形态,可进一步分为扁平、立方和柱状三类。此外还包括两种特殊类型:角化型与变移型。

复层扁平上皮由多层扁平上皮细胞构成,具有防止摩擦及水分流失的保护作用,这类上皮可进一步分为角化型与非角化型。非角化型复层扁平上皮不发生脱屑,分布于口腔、食管、喉、阴道、肛管及角膜外层。

复层立方上皮同样作为保护性上皮组织,分布于汗腺排泄管、外分泌腺的大导管、肛直肠连接处,并包裹卵巢滤泡。

复层柱状上皮较其他复层上皮类型少见。这类上皮具备柱状上皮的分泌与保护功能,分布于眼结膜及外分泌腺最大导管处。其特殊类型可形成感觉上皮:柱状细胞具有多种顶面特化结构,可感知人类感觉器官接收的不同刺激,故而分布于视网膜(微绒毛)、舌味蕾(微绒毛)、 耳蜗Corti器(静纤毛)及内耳壶腹嵴(微绒毛、静纤毛与纤毛)。

何不通过以下测验题来检验你对复层上皮的掌握程度?

角化上皮为特化的复层扁平上皮,其最表层细胞角化死亡并周期性脱落。角化上皮细胞无细胞核与胞质,内含具有防水特性的、坚韧的角蛋白。分布于皮肤表皮层。

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变移上皮

变移上皮是分布于可扩张器官的一种复层上皮。其命名源于该上皮细胞能在器官伸展时发生形态转变(如从立方状转变为扁平状)。该上皮仅见于尿路部分区域:肾盏、输尿管及膀胱,故亦可称为尿路上皮。

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腺上皮

腺细胞是特化的上皮细胞,能够从血液中摄取物质并将其转化为特定产物后释放。它们可以单个散在分布于被覆上皮中(如肠上皮中的杯状细胞),也可构成腺器官(如甲状腺)。

腺体根据两种标准进行分类:

  • 按产物释放部位及方式:分为内分泌腺和外分泌腺
  • 按组成细胞数量:分为单细胞腺和多细胞腺

外分泌腺

外分泌腺将分泌物排泌至体表或内脏器官的腔面。它们可以是单细胞腺或多细胞腺。单细胞外分泌腺散在分布于被覆上皮中,例如胃肠道和呼吸道中的杯状细胞。

  • 多细胞腺由两部分组成:分泌产物的分泌单位及输送产物至腺体外的排泄导管。根据其排泄导管的结构,多细胞腺分为单腺和复腺。
  • 单腺具有无分支的分泌导管,可呈现不同形态:管状、分支管状、卷曲管状、泡状和分支泡状。

复腺具有分支的排泄导管。根据其分泌单位的结构,可进一步分为管状腺、泡状腺和管泡状腺。

多细胞腺也可根据其分泌模式分为三类:局泌(通过胞吐方式排泄)、全泌(伴随细胞凋亡排泄)和顶泌(通过顶端膜脱落排泄)。局泌腺进一步分为三种类型:

黏液腺;分泌富含糖蛋白的粘稠产物(如舌下腺)。

浆液腺;释放不含糖蛋白的水样液体(如腮腺)。

浆粘液腺;分泌混合产物(如下颌下腺)。

内分泌腺

内分泌腺无排泄导管。其分泌物(称为激素)直接扩散入毛细血管,随血流到达靶器官并调节其功能。内分泌上皮细胞有三种排列方式:

构成内分泌腺的实质(如松果体、肾上腺)

存在于主要功能非内分泌的器官中(如肾脏的球旁细胞、睾丸的间质细胞)

散在于其他上皮细胞间,并与自主神经元特异性连接(弥散神经内分泌系统-DNES)

内分泌细胞并无统一结构,而是根据其分泌物性质分为两类:产生蛋白质的细胞与产生脂质(类固醇)的细胞。

在此进一步了解腺体的组织学知识

专项测验:上皮内腺体

功能与示例

分泌功能

多数上皮细胞能分泌各种大分子物质,其中最典型的代表是腺上皮。内分泌腺分泌的激素可调节多种生理功能,如血糖水平(胰岛素)、细胞代谢(甲状腺素)和心搏周期(去甲肾上腺素);外分泌腺则维持体表功能(如皮肤皮脂分泌),并维持其靶器官的功能(如排入小肠的消化酶)。

吸收功能

该功能最佳示例为具有顶面微绒毛的被覆上皮,其微绒毛结构可显著扩大吸收表面积。小肠柱状上皮即为典型代表,这些细胞通过吸收消化道中的营养物质,继而将消化产物转运至血液循环。

运输功能

上皮细胞通过在顶面与基底面分布的通道蛋白及泵蛋白,实现细胞内外间的物质转运。例如回肠柱状细胞将铁离子从肠腔转运至毛细血管,肾小管立方细胞则将氢离子从体内排出至尿液中。而构成浆膜、黏膜及毛细血管内衬的扁平上皮,也特化用于双向物质转运。

保护功能

上皮组织构成一道选择性屏障,保护深层器官免受机械性、化学性损害(如中毒、撕裂及感染)。上皮组织无血管分布的重要原因之一在于:位于体表的特性使其若含血管,易因摩擦导致血管破裂出血。具有保护作用的特化上皮(如皮肤的角化复层扁平上皮)具有多层结构及高细胞更新率,故而损伤后修复迅速。

感受器功能

上皮组织可特化为接收感觉信息,并将该信息转化为神经信号。例如嗅觉鼻黏膜的假复层柱状上皮,其上皮受体细胞的顶面纤毛可探测吸入气味的化学信号,并将信号传递至嗅神经(第Ⅰ对脑神经),最终将气味信息传导至中枢神经系统。其他感受器上皮包括视网膜、味蕾、耳蜗Corti器及内耳壶腹嵴的复层柱状上皮。

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Kim Bengochea Kim Bengochea,美国丹佛雷吉斯大学
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