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空气细颗粒物与结节病相关关系的研究第一部分在结节病肉芽肿构成细胞内发现空气细颗粒物
[目的]结节病(sarcoidosis)是一种全身性肉芽肿性疾病,病因不明。流行病学调查结果等显示外源性环境物质可能与结节病的发病有关,但其性质、来源及其与结节病肉芽肿的确切关系目前仍不清楚。本文以发现Warthin-Starry(WS)银染色方法可以显示吞噬细胞内的微细尘粒/空气细颗粒物(fineparticulatematter,PM2.5)为契机,通过运用WS特殊染色方法、结合电镜观察,探讨结节病肉芽肿构成细胞(本文指肉芽肿内的多核巨细胞、类上皮细胞及吞噬细胞)内有无PM2.5及两者之间可能存在的关系。
[方法]收集下列3组病例的石蜡包埋组织标本:结节病组为49例结节病,尸检3例,活检46例;PM阳性对照组为10例成人尸检肺标本(作为显示尘细胞及其PM2.5的阳性对照);PM阴性对照组为10例胎儿尸检肺标本(作为显示尘细胞及PM2.5的阴性对照)。标本连续切片4张,分别行(1)HE染色,观察其组织学形态;(2)WS银特殊染色,显示尘细胞等细胞内的PM2.5,观察结节病肉芽肿细胞内有无PM2.5;(3)采用CD68抗体标记尘细胞和结节病肉芽肿细胞;(4)制作超薄切片,在透射电镜下进一步证实WS染色阳性的PM2.5。
[结果](1)在常规HE染色切片内,在结节病肉芽肿细胞内未观察到明显的PM2.5;(2)用WS染色方法在结节病肉芽肿细胞及肺淋巴管等处的尘细胞内观察到有明显阳性的PM2.5,免疫组化CD68抗体标记进一步确认了这些细胞;(3)电镜观察证实其颗粒物的超微结构符合PM2.5。
[结论]结节病肉芽肿细胞内有PM2.5,提示结节病可能与PM2.5有关,为结节病肉芽肿与吸入肺内的空气颗粒物相关学说找到了直接的形态学证据;在肺淋巴管内有吞噬了PM2.5的尘细胞,为结节病肺外肉芽肿细胞内PM2.5的来源提供了解释。
第二部分PM2.5与结节病相关关系的实验研究
[目的]以PM2.5进行大鼠染毒实验,通过对所形成的异物性肉芽肿等的观察及与结节病肉芽肿的对比分析,进一步探讨PM2.5与结节病的相关关系。
[方法]收集北京市区游离的PM2.5,并制作透射电镜标本,观察其超微结构,测定其元素成分。
选择清洁级雌性Wistar大鼠72只,分为实验组和对照组,每组有18只大鼠。实验组经气管注入PM2.5,按每次注入剂量不同,分为低剂量组(0.3mg),中剂量组(0.75mg)和高剂量组(2mg),阴性对照组每次经气管注入灭菌的生理盐水(0.2ml),每周注入1次,分别于注入后的第4周、第12周及第24周分批处死大鼠。取大鼠肺脏及其它主要器官,在肉眼观察后,分别以10%中性福尔马林和2.5%戊二醛固定液固定组织,制作光镜及电镜观察标本,重点进行下列观察:(1)采用HE染色,观察各脏器肉芽肿主要构成细胞(尘细胞、多核巨细胞)的出现情况及有无肉芽肿形成,(2)采用WS染色方法显示PM2.5,(3)采用免疫组化二步法显示肉芽肿免疫反应类型,(4)采用透射电镜观察肺组织内PM2.5的超微结构及确认WS染色的结果,并对PM2.5的元素成分进行初步分析。
[结果](1)在4周后的高剂量组、12周后的中及高剂量组和24周时的低剂量组大鼠肺内均观察到异物性肉芽肿形成;在肝脏血窦内观察到有单核吞噬细胞聚集形成肉芽肿的趋势。(2)在肺门淋巴结和肝脏、肾脏血管内观察到明显的吞噬PM2.5的尘细胞和游离的PM2.5。对照组未见上述改变。(3)24周时,实验组大鼠肺内IL-4总体IOD值低于INF-γ的IOD值,且差异有显著性意义(P<0.05),显示大鼠肺内的异物性肉芽肿是以Th1型免疫反应为主。(4)大鼠肺组织肉芽肿构成细胞内的PM2.5为密度增高、大小及形状不一致的颗粒,与游离的PM2.5超微结构相似。(5)肉芽肿构成细胞内PM2.5的主要元素成分与游离的PM2.5相同,均以硅元素为主。
[结论]1.用游离的PM2.5经气管滴注染毒大鼠,可在肺内引发异物性肉芽肿,此异物性肉芽肿在含有PM2.5、病理形态学和免疫学反应等方面与结节病肉芽肿都有相似之处,提示不能除外PM2.5可能是结节病的一个病因因素。
2.游离的PM2.5与大鼠肺肉芽肿构成细胞内PM2.5的超微结构相似,元素成分均以硅元素为主,提示以硅为主要元素成分的PM2.5在大鼠肺肉芽肿形成中可能具有重要作用。