DIE SUBMI:KROSKOPISCHE ANATOMIE UND PP~THOLOGIE DER LUNGE
THE SUBMICROSCOPIC ANATOMY AND PATHOLOGY OF THE LUNG
VON
HERIBERT SCHULZ
ASSISTENT AM PATHOLOGISCHEN INSTITUT DER MEDIZINISCHEN AKADEMIE IN DUSSELDORF
MIT
95ABBILDUNGEN IN 205 EINZELDARSTELLUNGEN
SPRINGER-VERLAG
BERLIN · GOTTIN GEN· HEIDELBERG
1959
Inhaltsve.rzeichnis
Abb. Seite
A. Material und Methode . . . XI
B. Die submikroskopische Anatomie der Lunge I. Die Lungenalveole . . . .
1. Übersicht . . . . 2. Alveolarepithelzelle, Zellorganellen . 3. Cytoplasmafüßchen der Alveolarepithelzelle 4. Blut-Luft-Weg, Basalmembran . . . .
II:Die vergleichende submikroskopische Anatomie der Lungen und des Blut-Luft-Weges 1. Kiemencapillare und Kiemenepithel der Fische . .
2. Feinstruktur der Mitochondrien im Kiemenepithel . . . . 3. Krötenlunge . . . . 4. Cytoplasmaeinschlüsse im Alveolarepithel der Krötenlunge .
s.
Taubenlunge . - .III. Die Lungengefäße . . . · . . · · · · 1. Lungencapillare . . . . a) Übersicht, Pericyten . . . . b) Verzahnungen der Endothelien und der Basalmembran 2. Venolen . . .
3. Arteriolen . . . 4. Lymphgefäße IV. Das Lungengerüst .
1. Elastische Fasern . 2. Bindegewebsfibrillen
3. Gl<~;}te Muskulatur des Alveolarseptums V. Die Tracheal- und Bronchialschleimhaut
1. Übersicht . . . . 2. Cilientragende Epithelien 3. Schleimsekretion . . . . a) ö-Cytomembranen . . b) Lamelläre Cytosomen .
c) Becherzellen . . VI. Die embryonale Lunge . . .
1. Alveolarepithelien
2. Entwicklung von elastischen Fasern und Bindegewebsfibrillen C. Die submikroskopische Pathologie der Lung:e . . . .
1, 2 3 4
5
6, 7 8,9 10 11 12
13 14, 15 16 17 18 19 20 21 22,23 24, 25, 26 27 28 29 30a 30b
2 2 6 8 10 10 12 14 18 20 22 24 24 24 26 28 30 32 34 34 36 38 40
40
42 46 46 48
so
52 52 52
55
I. Die Pathologie der Mitochondrien . "/ . . . . 56
1. Schwellung und vacuolige Transformation der Mitochondrien im Alveolarepithel 56
a) Nach 02-Mangel im Unterdruckversuch . . . 31 56 b) Nach 02-Atmung . . . 32 58 2. Lamellenförmige Transformation der Mitochondrien im Alveolarepithel nach C02-Atmung 60 a) Übersicht . . . 33 60 b) Beginn und Ablauf der lamellenförmigen Transformation der Mitochondrien . . . 34-37 62 c) Endstadium der lamellenförmigen Transformation der Mitochondrien . . . 38, 39 68 d) Ausgestoßene degenerierte Cytosomen und lamellenförmig transformierte Mitochondrien in der Lich-
tung der Lungenalveole . . . 40 70
3. Kristalloide Modifikation der Mitochondrien im Kiemenepithel . . . . 41 72
4. Die Zellorganellen nach Hemmung der Carboanhydrase durch Diamox . 74
a) Mitochondrien und Golgi-Apparat im Alveolarepithel . . . . 42 74
b) Mitochondrien in Erythrocyten. . . 43 76
II. Die Pathologie der Cytosomen in den AZ.veolarmakrophagen der Lunge 78
1. Übersicht. . . 44, 45, 46 78
2. Entwicklungsformen der Cytosomen . 47 82
3. Cytosomen mit Speichersubstanzen . 48 84
III. Das experimentelle Lungenödem . . 86
1. Blut-Luft-Weg bei Lungenödem 49, 50 86
2. Endothelblasen . . . 51, 52 88
3. Alveolarepithel . . . 53, 54 92
IV. Die pulmonalen hyalinen Membranen. 55. 56 96
V. Die plasmacelluläre und eosinophile Ent;;ündung des Alveolarseptums 100
1. Übersicht . . . .. . . 57 100
2. Plasmazellen mit Eiweißkristallen und Russellschen Körperehen 58 102
VIII Inhaltsverzeichnis VI. Die leukocytäre Alveolitis . . . .
VII. Die· Lunge bei extrakorporalem Kreislauf .
Abb.
59 60
Seite
VIII. Thrombocyten und Thrombose . . . . .
104 106 108 108 110 110 1. Thrombocyten in einer Lungenvene während des Winterschlafes
2. Beginnende Thrombose in einer Lungencapillare . . . . . 3. Obturierender Plättchenthrombus in einer Lungencapillare IX. Die Lunge bei Mitralstenose . . . . 1. Lungencapillaren und Blut-Luft-Weg . . . .
2. Hyperplasie der glatten Muskulatur und Fibrose des Lungengerüstes X. Die Ultrastruktur der nichtdurchströmten Lungencapillare
XI. Die Lunge im Winterschlaf . . . . 1. Übersicht . . . . 2. Vesikulation der Alveolarepithelien und Capillarendothelien .
3. Hypertrophie der y-Cytomembranen des Golgi-Apparates einer Alveolarepithelzelle 4. Lamellenförmige Transformation der Mitochondrien im Alveolarepithel .
XII. Die Atelektase der Lunge . . . .
61 62a 62b 63, 64 65 66 67, 68 69, 70 71, 72a 72b, c 73
112 112 116 118 120 120 120 124 124 126 XIII. Die experimentelle akute Oberblähung der Lunge. . . 74 128 XIV. Transport und Ablagerung von Schwermetallen sowie von Tusche in der Lunge . 131 1. Adsorption von kolloidalem Eisenhydroxyd an der basalen Zellmembran des Alveolarepithels 7 5 a 131 2. Ablagerung von Silberteilchen in der Basalmembran der Lungencapillaren (Silberimprägnation nach
CAJAL) . . . 75b 131 3. Speicherung vom kolloidalem Gold und von "India ink" in Cytosomen des Alveolarepithels . . . . . 7 Sc, d 131 XV. Die Ablagerung von Ferritin und Hämosiderin in Alveolarmakrophagen . . . 134 1. Eisenspeicherung in Cytosomen einer Herzfehlerzelle bei Mitralstenose . . . . 76a 134 2. Eisenhydroxydmicellen des Ferritins im Cytoplasma von Alveolarmakrophagen 76b-e 134 XVI. Die Pneumokoniosen . . . .
1. Die Entwicklung des experimentellen silikotischen Granuloms der Lunge a) Intraalveoläre En~zündung . . . .
b) Junges silikotisches Granulom . . . · . . . . c) Schema der Entwicklung eines silikotischen Granuloms . . . .
2. Gitterstrukturen und Myelinlamellen in experimentellen silikotischen Granulomen / 3. Plasmazellen in experimentellen silikotischen Granulomen
4. Schwellung der Mitochondrien bei Silikose S. Cytosomen mit gespeicherten Staubteilchen 1
6. Staubbefund aus der Lunge bei:
a) Biskuitschleifer . b) Sandstrahlbläser c) Steinmüller . . . d) Kohlenhauer . .
XVii. Die Ultrastruktur der Pneumot;ystis Carinii XVIII. Die Lungentuberkulose. . . .
1. Ultrastruktur des Mycobacterium tuberculosis in der Kultur und in Makrophagen der Lunge 2. Entzündungsfeld eines Tuberkels
3. Kollapslunge . . . . . .
4~ Epitheloidzelle . . . . ~, . . . 5. Langhanssehe Riesenzelle . . . . 6. Tuberkulöse Verkäsung und Kalkkristalle
XIX. Die Ultrastruktur und Entwicklung von lungenpathogenen Viren . 1. Sphärische und stäbchenartige Influenza-Viren (Stamm PR 8) .
2. Hämagglutination, Cyto-Hämadsorption und Virus-Hämadsorption der Influenza-Viren (Type A, Stamm 5794, AsiafAlbany) . . . .
3. Adenoviren (RI-APC-Virus, Typ 3) . . . .
4. Proteinkristalle in Zellkernen nach Infektion mit Adenoviren (RI-APC-Virus, Typ 5) Literaturverzeichnis .
Namenverzeichnis.
Sachverzeichnis .
77 78 79 80, 81 a, b 82a,c 81c 81d 82b, d-f 83a, b 83d,g 83e, h 83f, i 84-86 87a-g 88a-c 89a 89b 89c 90a-d 91 92, 93 94 95
136 136 136 138 140 142 146 145 145 146 149 149 149 150 152 158 158 160 163 163 163 164 166 166 170 172 174 177 190 194
Table of Contents
A. Material and Methods . . . . B. The Submicroscopic Anatomy of the Lung
I. The Pulmonary Alveolus. . . . . . 1. Survey . . . . 2. Alveolar Epithelial Cell, Cell Organelles
3. Cytoplasmic Processes of the Alveolar Epithelial Cell 4. Blood-Air-Pathway, Basement Membrane . . . . .
II. The Comparative Submicroscopic Anatomy of the Lung and of the Blood-Air-Pathway . 1. Gill Capillary and Gill Epithelium of the Fish . . . .
2. Fine Structure of the Mitochondria in the Gill Epithelium . . . . . 3. Toad Lung . . . . 4. Cytoplasmic Inclusions in the Alveolar Epithelium of the Toad Lung
S. Pigeon Lung . . . . . III. The Pulmonary Vessels . 1. Pulmonary Capillaries .
a) Survey, Pericytes
b) Interdigitations of the Endothellium and the Basement Membrane 2. Venules . . .
3. Arterioles . . . . . 4. Lymphatic Vessels . IV. The Pulmonary Stroma
1. Elastic Fibers . . . 2. Connective Tissue Fibrils
3. Smooth Musculature of the Alveolar Septum.
V. The Trachealand Bronchial Mucous Epithelium.
1. Survey . . . . 2. Ciliated Epithelial Cells 3. Mucous Secretion. . .
a) o-Cytomembranes b) Lamellar Cytosomes
c) Goblet Cells . . . VI. The Embryonal Lung . .
1. Alveolar Epithelium
2. Development of the Elastic Fibers and Connective Tissue Fibrils C. The Submicroscopic Pathology of the Lung . . . . I. The Pathology of the Mitochondria . . . .
1. Swelling and Vacuolar Transfonnation of Mitochondria in the Alveolar Epithelium a) After 02-Deficiency in Experi:rnents at Subatmospheric Pressures. . . . b) After 02 Respiration . . . .
2. Lamellar Transformation of the Mitochondria in the Alveolar Epithelium after C02 Respiration a) Survey . . . . b) Beginning and Course of the Lamellar Transformation of the Mitochondria . . . . c) End Stage of the Lamellar Transformation of tbe Mitochondria . . . .
Fig.
1, 2 3 4 5 6, 7 8, 9 10 11 12
13 14, 15 16 17 18 19 20 21
22, 23 24, 25, 26 27 28 29 30a
. '. 3.?J:>
31 32 33 34-37 38, 39 d) Extruded Degenerated Cytosomes and Lamellar-transfonned Mitochondria in the Lumen of the Pul-
monary Alveolus . . . . 3. Crystalloid Modification of the Mitochondria in the Gill Epithelium . . . . . 4. The Cell Organelles after Inhibition of the Carbonic Anhydrase with Diamox .
a) Mitochondria and Golgi Appa:ratus in the Alveolar Epithelium . . b) Mitochondria in Erythrocytes . . . . II. The Pathology of the Cytosomes in the Alveolar Macraphages of the Lung
1. Survey . . . . 2. Developmental Fonns of the Cytosomes . 3. Cytosomes with Phagocytized Substarrces III. The Experimental Lung Edema . . . . 1. Blood-Air-Pathway in Pulmonary Edema 2. Endothelial Vesicles . . . , 3. Alveolar Epithelium . . . . IV. The Pulmonary Hyaline Membranes . . . .
V. lnflammatory Infiltrates of the Alveolar Septum by Plasma Cells and Eosinophilic Leucocytes 1. Survey . . . .
2. Plasma Cells with Protein Crystals and Russell Bodies . . . .
40 41 42 43 44-46 47 48 49,
so
51, 52 53, 54 55, 56 57 58
Page
XI 1 2 2 6 8 10 10 12 14 18 20 22 24 24 24 26 28 30 32 34 34 36 38 40 40 42 46 46 48
so
52 52 52 55 56 56 56 58 60 60 62 68 70 72 74 74 76 78 78 82 84 86 86 88 92 96 100 100 102
X Table of Contents VI. The Polymorphonuclear Leucocytic Alveolitis.
VII. The Lung during Extra-corporeal Circulation VIII. Thrombocytes and Thrombosis . . . .
1. Thrombocytes in a Pulmonary V ein during Hibernation 2. Beginning Thrombosis in a Pulmonary Capillary 3. Occluding Platelet Thrombus in a Pulmonary Capillary IX. The Lung in Mitra! Stenosis . . . .
1. Pulmonary Capillaries and Blood-Air-Pathway . . . .
2. Hyperplasia of the Smooth Musculature and Fibrosis of the Pulmonary Stroma X. The Ultrastructure of the Non-perfused Resting Pulmonary Capillary
XI. The Lung during Hibernation . . . . 1. Survey . . . . 2. Vesiculation of the Alveolar Epithelium and Capillary Endethelium . . . . .
3. Hypertrophy of the y-Cytomembranes of the Golgi Apparatusofan Alveolar Epithelial Cell 4. Lamellar Transformation of the Mitochondria in the Alveolar Epithelium .
XII. Atelectasis of the Lung . . . . XIII. Experimental Acute Hyperinflation of the Lung . . . . XIV. Transport and Deposition of HeavyMetalsandIndia Ink in the Lung.
1. Adsorption of Colloidal Ferric Hydroxide in the Basal Cell Membrane of the Alveolar Epithelium 2. Deposition of Silver Particles in the Basement Membrane of the Pulmonary Capillary (Silver Impregna-
tion after CAJAL) . . . . 3. Storage of Colloidal Gold and of India Ink in the Cytosomes of the Alveolar Epithelium XV. The Deposition of Ferritin and Hemosiderin in Alveolar Macrophages . . . .
1. Iron Storage in Cytosomes of a "Heart Failure Cell" in Mitra! Stenosis . . . . 2. Iron Hydroxide Micelies of Ferritin in the Cytoplasm of Alveolar Macraphages XVI. The Pneumoconioses . . . .
1. The Development of Experimental Silicotic Granulomas of the Lung.
a) Intra-alveolar Inflammation . . . .
b) Young Silicotic Granuloma. . . . . . . . . . c) Diagram of the Development of a Si]i<;otic- Granuloma . . . .
2. Lattice Structures and Myelin Lanrellae in Experimental Silicotic Granulomas 3. Plasma Cells in Experimental Silicotic Granulomas
4. Swelling of the Mitochondria in Silicosis 5. Cvtosomes with Stored Dust Particles 6. D-ust Findings in the Lung in::
a) Biscuit Grinder . b) Sand Blaster
c) Stone Cutter . . . . d) Coal Miner . . . .
XVII. The Ultrastructure of the Pneumocystis Carinii . XVIII. Pulmonary Tuberculosis . . . .
1. Ultrastructure of the Mycobac:terium Tuberculosis in Culture and in Macraphages of the Lung 2. Inflammatory Focus of a Tuberde .
3. Collapse of the Lung. . . . 4. Epithelioid Cell . . . . . . . . 5. LANGHANs' Giant Cell . . . . 6. Tuberculous Cas.eation and Calcareous Crystals
XIX. The Ultrastructure and Developmmt of Pathogenic Viruses of the Lung.
1. Spherical and Rod-shaped Influenza Viruses (Strain PR 8) . . . .
2. Hemagglutination, Cyto-Hemadsorption and Virus-Remadsorption of the Influenza Virus (Type A, Strain 5794 AsiaJAlbany) . . . .
3. Adenovirus (RI-APC-Virus, Type 3) . . . . 4. Protein Crystals in the Cell Nucleus after Infection with Adenovirus (RI-APC-Virus, Type 5) Bibliography .
Author Index . Subject Index .
Fig. Page
59 104
60 : 106
I 108
61 108
62a 110
62b 110
112 63, 64 112
65 116
66 118
120 67, 68 120 69, 70 120 71, 72a 124 72b, c 124
73 126
74 128
I 131
75a 131
7Sb 131
75C, d 131 134
76a 134
76b-e 134 136 136
77 136
78 138
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80, 81 a, b 142 82a, c 146
81 c 145
81 d 145
82b, d-f 146 83a, b 149 83d, g 149 83e, h 149 83f, i 150
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87a-g 158
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91 166
92, 93 170
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95 174
177 190 194
