正常組織和細胞可以對體內外環境變化做出形態、功能和代謝的反應性調整和適應。若上述變化超過了組織與細胞的耐受與適應能力，細胞與組織就會出現形態、功能和代謝的損傷性變化。細胞的輕度損傷是可逆的，但嚴重損傷則可導致細胞死亡。正常細胞、適應細胞、損傷細胞和死亡細胞是相互過渡，並在一定條件下相互轉化的，其界限有時並不十分清晰。適應性與損傷性變化是大多數疾病發生發展過程中的基礎性病理變化。
一、組織、細胞的損傷
組織和細胞遭受不能耐受的有害因子刺激後，可引起細胞和細胞間質發生物質代謝、組織化學、超微結構乃至光鏡和肉眼可見的異常變化，稱損傷(injure)。
(一)原因與發生機製
凡能引起疾病發生的原因大致也是引起細胞組織損傷的原因，如生物性、理化性、營養性等外界致病因素，免疫、神經內分泌、遺傳、先天性、年齡性別等機體內部因素，以及社會、心理、精神、行為和醫源性等社會心理因素等。細胞損傷的機製體現在細胞膜的破壞、活性氧類物質和胞漿遊離鈣增多、缺氧、化學毒害和遺傳物質變異等幾方麵，它們互相結合或是互為因果，從而導致細胞損傷的發展。
圖41正常細胞、適應細胞、變性細胞和死亡細胞相互間的關係
1.細胞膜的破壞機械力的直接作用、酶性溶解、缺氧、活性氧類物質、感染、化學損傷等都可破壞細胞膜結構，影響細胞膜的信息和物質交換、免疫應答、細胞分裂與分化等功能。
2.活性氧類物質的損傷活性氧類物質(activated oxygen species，AOS)又稱反應性氧類物質，包括處於自由基狀態的氧(如超氧自由基和羥自由基)，以及不屬於自由基的過氧化氫。細胞內同時存在生成AOS的體係和拮抗其生成的抗氧化劑體係。正常少量生成的AOS會被超氧化物歧化酶等抗氧化劑清除。在致病因素作用下，AOS生成增多，可對脂質、蛋白質和DNA產生氧化作用而損傷細胞。AOS的強氧化作用是細胞損傷的基本環節。
3.細胞漿內高遊離鈣的損傷磷脂、蛋白質、DNA和ATP等會被胞漿內磷脂酶和內切核酸酶等降解，此過程需要遊離鈣的活化。正常時胞漿處於低遊離鈣狀態，遊離鈣與鈣轉運蛋白結合貯存於內質網、線粒體等處鈣庫內。細胞膜ATP鈣泵和鈣離子通道，也參與胞漿內低遊離鈣濃度的調節。細胞缺氧、中毒時ATP減少，胞漿內遊離鈣繼發增多，促進上述酶類活化損傷細胞。高遊離鈣(鈣超載)是許多因素損傷細胞的終末環節。
4.缺氧的損傷缺氧(hypoxia)是指細胞不能獲得足夠的氧或氧利用障礙，按其原因可分為乏氧性缺氧、血液性缺氧、循環性缺氧及組織性缺氧等。細胞缺氧會導致線粒體氧化磷酸化受抑，ATP形成減少，細胞膜鈉鉀泵、鈣泵功能低下，胞漿內蛋白質合成和脂肪運出障礙，無氧酵解增強，造成細胞酸中毒，溶酶體膜破裂，DNA鏈受損。缺氧還使活性氧類物質增多，引起脂質崩解和細胞骨架破壞。輕度短時缺氧可使細胞水腫和脂肪變，重度持續缺氧可引發細胞壞死。
5.化學性損傷化學物質和藥物都可造成化學性細胞損傷。化學性損傷可為全身性或局部性，前者如氯化物中毒，後者如接觸強酸強堿對皮膚黏膜的損傷。一些化學物的作用還有器官特異性，如CCl4引起的肝損傷。化學性損傷的途徑有：①化學物本身具有直接細胞毒作用，例如氰化物能迅速封閉線粒體的細胞色素氧化酶係統而致猝死。②代謝產物對靶細胞的細胞毒作用，肝、腎、骨髓、心肌常是毒性代謝產物的靶器官。③誘發過敏反應等免疫損傷，如青黴素引發Ⅰ型變態反應。④誘發DNA損傷。化學物質和藥物的劑量、作用時間、吸收蓄積、代謝排出以及代謝的個體差異等，分別影響化學性損傷的程度、速度與部位。
6.遺傳變異化學物質和藥物、病毒、射線等均可損傷核內DNA，誘發基因突變和染色體畸變，使細胞發生遺傳變異。通過引起結構蛋白合成低下、阻止重要功能細胞核分裂、合成異常生長調節蛋白、引發酶合成障礙等環節，使細胞因缺乏生命必需的代謝機製而發生死亡。
(二)形態學變化
受損傷細胞首先呈現代謝性變化，繼而出現組織化學和超微結構變化，然後再出現光鏡下和肉眼可見的形態學變化。較輕度的損傷是可逆的，消除刺激後便恢複正常，通常稱為變性或物質的異常沉積。嚴重的細胞損傷是不可逆的，最終導致細胞死亡。
1.可逆性損傷即變性(degeneration)，是指細胞或細胞間質受損傷後，由於代謝障礙，而使細胞漿內或細胞間質內出現異常物質或正常物質異常蓄積的現象，又稱物質的異常沉積，通常伴有功能低下；去除病因後，細胞水腫、脂肪變等變性可完全恢複正常。
(1)細胞水腫(cellar swelling)，或稱水變性，係因線粒體受損ATP生成減少、細胞膜鈉泵功能障礙而導致細胞內水和鈉離子的過多積聚。常見於缺氧、感染、中毒時心、肝、腎等器官的實質細胞。病變初期，細胞線粒體和內質網腫脹，形成光鏡下細胞漿內出現的細顆粒狀物。若水鈉進一步積聚，則細胞腫大明顯，胞漿基質高度疏鬆，其極期稱為氣球樣變。肉眼觀受累器官體積增大，包膜緊張，顏色變淡。
(2)脂肪變(fatty degeneration)中性脂肪特別是甘油三酯蓄積於非脂肪細胞的細胞漿中稱為脂肪變，多發生於肝、心、腎等實質細胞，與感染、中毒、缺氧及營養障礙有關。
肉眼觀，脂肪變的器官體積增大，淡黃色，切麵呈油膩感。鏡下見脂肪變的細胞漿中出現大小不等的球形脂滴，大者可充滿整個細胞而將胞核擠至一側。在石蠟切片中，因脂肪被有機溶劑溶解，故脂滴呈空泡狀。
肝細胞是脂肪代謝的重要場所，最常發生脂肪變。顯著彌漫性肝脂肪變稱為脂肪肝，重度肝脂肪變可繼發肝壞死和肝硬化。心肌脂肪變常累及左心室內膜下和乳頭肌部位，與正常心肌相間形成黃紅色斑紋，稱為虎斑心。有時心外膜增生的脂肪組織可沿間質伸入心肌細胞間，稱為心肌脂肪浸潤，並非心肌脂肪變性。
(3)玻璃樣變細胞內或間質中出現均質嗜伊紅色半透明狀蛋白質蓄積稱為玻璃樣變，或稱透明變(hyaline degeneration)。玻璃樣變是一組物理性狀相同，但化學成分、功能意義各異的病變。常見有以下三種：①細胞內玻璃樣變：通常為均質紅染的圓形小體，位於細胞漿內。如腎小管上皮細胞重吸收原尿中的蛋白質形成的玻璃樣小滴；漿細胞胞漿中蓄積的免疫球蛋白形成的Russell小體；以及酒精性肝病時肝細胞胞漿中細胞中間絲變性形成的Mallory小體等。②結締組織玻璃樣變：見於生理性和病理性結締組織增生，為膠原纖維老化的表現。
其特點是增生的膠原纖維增粗，膠原蛋白交聯、變性、融合，其間少有血管和纖維細胞，肉眼呈灰白色，質韌半透明。見於萎縮的子宮和乳腺間質、瘢痕組織、動脈粥樣硬化斑塊及各種壞死組織的機化等。③細動脈壁玻璃樣變：又稱細動脈硬化，常見於緩進型高血壓和糖尿病的腎、腦、脾等髒器的細動脈壁，因有蛋白質蓄積而使管壁增厚、管腔狹窄和血壓升高。玻璃樣變的細動脈壁彈性減弱、脆性增加，易繼發擴張、破裂和出血。
(4)澱粉樣變(amyloid change)細胞間質中出現澱粉樣蛋白質——粘多糖複合物沉澱稱澱粉樣變。其鏡下特點是HE染色為淡紅色均質物，剛果紅染色為橘紅色，遇碘則為棕褐色，再加硫酸便呈藍色。澱粉樣蛋白成分來自於免疫球蛋白、降鈣素前體蛋白、前清蛋白和血清澱粉樣P物質。局部性澱粉樣變發生於皮膚、結膜、舌、喉、肺等處，也可見於霍奇金病、多發性骨髓瘤、甲狀腺髓樣癌等腫瘤的間質內。全身性澱粉樣變可分為原發性和繼發性兩類。前者為免疫球蛋白輕鏈，累及肝、腎、脾、心等多個器官；後者見於老年人和結核病等慢性炎症及某些腫瘤。
(5)黏液樣變(mucoid degereration)是指細胞間質內粘多糖和蛋白質的蓄結，常見於間葉組織腫瘤、動脈粥樣硬化斑塊、風濕病和營養不良的骨髓和脂肪組織等，其鏡下特點是在疏鬆的間質中，有多突起的星芒狀纖維細胞散在於灰藍色黏液基質中。在甲狀腺功能低下時，含有透明質酸的黏液樣物質在皮膚及皮下可形成有特征的黏液性水腫。
(6)病理性色素沉著正常人體內有含鐵血黃素、膽紅素、脂褐素、黑色素等多種內源性色素。含鐵血黃素(hemosiderin)是巨噬細胞吞噬、降解紅細胞血紅蛋白所產生的Fe3+與蛋白質結合而成的鐵蛋白微粒聚集體。脂褐素(lipofuscin)是細胞內自噬溶酶體內未被消化的細胞器碎片殘體，其成分50％是脂質。黑色素(melanin)是由黑色素細胞漿中酪氨酸氧化聚合而成的黑褐色細顆粒，其生成受到垂體ACTH和MSH(黑色素細胞刺激素)的促進。病理情況下，上述某些色素會增多積聚。如陳舊性出血和溶血性疾病時，組織中含鐵血黃素增多。血中膽紅素增高時，病人出現皮膚黏膜黃疸。Addison病、某些慢性炎症及色素痣、黑色素瘤、基底細胞癌時，細胞內黑色素可增多。老年人和營養耗竭性病人心肌細胞及肝細胞核周圍出現大量脂褐素。常見的外源性色素有炭塵和煤塵等，在空氣汙染嚴重情況下，可較多積存於肺組織及引流淋巴結中。
(7)病理性鈣化(pathological calcification)骨、牙之外的組織中固態鈣鹽沉積稱為病理性鈣化。其主要成分是磷酸鈣和碳酸鈣，含量較多時，肉眼呈灰白色質硬砂石狀。鈣鹽沉積於變性壞死的組織或異物中，但體內鈣磷代謝正常時，稱為營養不良性鈣化(dystrophic calcification)，見於結核病、血栓、動脈粥樣硬化及瘢痕組織等。由於全身鈣磷代謝失調而致鈣鹽沉積於正常組織內，稱為轉移性鈣化(metastatic calcification)，主要見於甲狀旁腺功能亢進、維生素D攝入過多及某些骨腫瘤。
2.不可逆性損傷細胞因嚴重損傷而累及細胞核時，可發生不可逆性代謝、結構和功能障礙，即細胞死亡。細胞死亡分為壞死和凋亡兩大類型。