腔（解剖学）

在生物学中，腔（「lumen」，复数 「lumina」 或 「lumens」）是管状结构围成的空间，所指结构大到消化道，小到微管。

拉丁语 「lumen」 原意为开口或孔，该词经解剖学进入英语，随后被细胞生物学采用。

腔的决定性特征不是大小而是拓扑结构，因为腔是由细胞、膜或细胞外基质围成、并与运输或信号通路相连的空间。

General definition

• 腔是管、血管、导管、腺体或细胞器的内部空间，其边界为上皮、内皮或膜。
• 解剖学更常用复数 「lumina」，普通生物学与物理学则常用 「lumens」。
• 腔并非空无一物，依器官不同，其内含液体、空气、黏液、血液、胆汁、尿液或分泌物。
• 腔的表面积可通过皱褶、绒毛、微绒毛或嵴增加，这是解决狭窄空间交换问题的常见方案。
• 「luminal」 是描述腔内侧的形容词，「abluminal」 或 「basolateral」 则描述同一细胞的相反表面。
• 腔常是疾病最先累及的隔间，因为它暴露于摄入、吸入或分泌的有害物质。

Lumina in the body

• 动脉、静脉或毛细血管的腔是血液流经的中央空间，其直径是阻力的主要决定因素。
• 胃肠道腔自口腔连续至肛门，与外环境相通，因此并非无菌空间。^[1]
• 支气管树含自气管分支至肺泡的连续腔，其表面由纤毛上皮与黏液衬覆。
• 肾小管与集合管具有使滤液变为尿的腔，其腔面膜携带修饰滤液的转运体。
• 女性生殖道在部分哺乳动物中由单一阴道腔分为两个子宫角，人类则为单一扁平的子宫腔。
• 囊胚腔是囊胚内充满液体的腔，其形成是发育中最早发生的成腔事件之一。
• 淋巴管、胆管、胰管与唾液腺导管均具有由特化上皮衬覆的腔。
• 腺泡的腔是小的中央空间，分泌细胞将产物释放于此，腺泡再与导管相连。

Cell biology

• 在细胞生物学中，腔是细胞器内由膜围成的空间，其组成借周围膜与细胞质保持区别。
• 类囊体腔是类囊体内部的含水空间，光驱动质子泵入其中，为 ATP 合成提供动力。
• 内质网腔是新合成蛋白折叠、糖基化与组装后再转运的场所。
• 高尔基体腔分为酶含量不同的扁囊，蛋白自顺面至反面通过时被逐步修饰。
• 溶酶体维持酸性腔，通常 pH 约 4.5 至 5.0，因为其酸性水解酶需要低 pH 才有活性。
• 线粒体腔通常称为基质，含柠檬酸循环酶与氧化磷酸化装置。
• 微管具有狭窄的腔，主要充满溶剂，但冷冻电子断层扫描已鉴定出包括微管蛋白结合辅因子在内的腔内颗粒。
• 核孔连接核质与细胞质，核膜本身围成与内质网连续的核周腔。

Formation

• 腔形成始于细胞建立封闭边界并跨边界转运离子，水随后按渗透压跟随。
• 在封闭性腔中，离子泵在细胞簇内部造成渗透梯度，水流入使空间膨胀。
• 囊胚腔在细胞外液体被泵入胚胎、微腔合并为一个中央腔时形成。
• 上皮腔通过实性上皮索内中央腔的开放而形成，该过程需要协调的顶面膜运输。
• 细胞死亡、细胞形状改变与细胞重排都可促成腔开放，不同器官采用不同组合。
• 腔生长的物理过程由组织水力学模型描述，该模型将腔视为黏弹性组织内受压力的液体隔间。

Transluminal procedures

• 经腔手术是经中空器官的腔实施的操作，通常无需皮肤切口。
• 自然腔道经腔内镜手术经口、阴道、膀胱或结肠将内镜送入腹腔。
• 经皮经腔血管成形术通过在血管腔内充盈球囊来扩张狭窄血管。
• 经皮经腔交界切开术经腔内的导管打开融合的心脏瓣膜交界，最常用于二尖瓣狭窄。
• 经腔支架置入与血栓清除术遵循同一原则，即从血管内部而非外部到达病变。
• 经腔入路的主要优点是没有手术伤口，主要风险是通过时损伤腔壁。

Clinical significance

• 腔狭窄使中空器官变窄并可阻碍流动，如冠状动脉狭窄、输尿管狭窄或肠狭窄。
• 腔内血栓自内部闭塞血管，血栓大小与位置决定缺血范围。
• 胆管腔阻塞引起黄疸，输尿管腔阻塞则引起肾积水。
• 胃与十二指肠的腔内 pH 有临床意义，反流病中通过 pH 监测测量。
• 肠道腔内细菌数量超过人体细胞，其组成通过粪便宏基因组学而非单纯培养研究。
• 病理学家用腔面标志物判断肿瘤是否来源于上皮，因为腔面角蛋白朝向腔内。
• 光学相干断层扫描或血管内超声等腔内成像可分辨腔壁，用于指导支架置入。

Comparative anatomy

• 腔的组织方式十分古老，连海绵也具有充水通道，发挥原始腔系统的作用。
• 脊椎动物消化道具有保守的、由上皮衬覆的腔，但皱褶模式从鱼类的平滑到哺乳动物的绒毛状不等。
• 鸟肺具有僵硬的副支气管腔，而非哺乳动物顺应性高的肺泡腔，反映不同的气流设计。
• 昆虫气管与脊椎动物血管并非同源，但都利用管腔分布气体或血液。
• 植物木质部导管在成熟时已死亡，其腔输送水分而无活细胞衬覆，与动物血管不同。

History

• 「lumen」 在古典拉丁语中指开口或窗，解剖学作者将其用于血管或导管的腔。
• 19 世纪显微镜学家描述了腺体与管状结构的腔，但腔形成的分子研究直到 20 世纪后期才开始。
• 20 世纪 70 至 80 年代膜运输的发现解释了细胞器如何维持不同的腔内环境。
• 经腔手术源自 20 世纪 70 年代后期的球囊血管成形术，并在 2000 年代扩展为内镜与杂交手术。

Research and controversies

• 细胞如何协调顶膜生长与腔扩张仍是未解问题，存在多种竞争性模型。
• 腔主要通过囊泡融合、细胞死亡还是膜分离形成，取决于器官，没有单一机制能解释所有情况。
• 腔内压力在器官大小控制中的作用仍有争议，因为体内测量困难且常为间接。
• 经腔手术带来感染与闭合方面的担忧，相关临床试验仍在研究。
• 单细胞与类器官方法如今可实时观察腔形成，可能解决关于机制的长期分歧。