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编号:10208435
巨噬细胞在人类肺组织纤维化中的作用
http://www.100md.com 《临床与实验病理学杂志》 1999年第5期
     作者:孙少华 杨国嵘 孙晓玮 朱任之

    单位:孙少华 杨国嵘 孙晓玮 朱任之(兰州医学院病理学教研室,兰州 730000)

    关键词:肺纤维化;免疫组织化学;巨噬细胞;肺泡

    临床与实验病理学杂志990515摘要 目的:探讨肺泡巨噬细胞在纤维性间质性肺病胶原纤维异常沉积中的作用。方法:应用HE染色、Masson三色染色和免疫组织化学染色。结果:在纤维性间质性肺病组和疾病对照组之间,肺泡巨噬细胞TGF-β1和bFGF阳性表达率差异均有显著性(P<0.05);肺泡巨噬细胞PDGF-α受体阳性率差异亦有显著性(P<0.05)。在增生性肺泡Ⅱ型上皮细胞 ,PDGF-α受体阳性表达率,无胶原沉积组高于胶原沉积组(P<0.05);而TGF-β1阳性表达率胶原沉积组高于无胶原沉积组(P=0.01)。结论:肺泡巨噬细胞参与了纤维性间质性肺病及其胶原纤维异常沉积的发生发展过程。
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    分类号 R563.13 文献标识码 A

    文章编号 1001-7399(1999)05-0420-03

    The role of pulmonary macrophages in fibrotic interstitial lung disease of human

    Sun Shaohua, Yang Guorong, Sun Xiaowei et al

    (Dept of Pathol, Lanzhou Medical College, Lanzhou 730000)

    ABSTRACT Purpose To study the role of pulmonary macrophages in the collagen deposition of fibrotic interstital lung disease (FILD). Methods HE staining, Massons trichrome staining and immunohistochemistry. Results It was demonstrated that the positivity-rates of TGF-β1, bFGF and PDGF-α receptors in the pulmonary macrophages of FILD cases were significantly higher than those of disease control cases(P<0.05). Conclusion Pulmonary macrophages could play a part in the process of abnormal collagen deposition in FILD.
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    KEY WORDS pulmonary fibrosis; immunohistochemistry; macrophages, alveolar

    随着细胞因子研究工作的逐渐深入,人们发现巨噬细胞能够产生并表达多种细胞因子,如转化生长因子(transforming growth factor, TGF)、成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor, FGF)、血小板源性生长因子(platelet derived growth factor, PDGF)等。TGF-β1和bFGF(碱性成纤维细胞生长因子)主要参与组织的修复和纤维化过程。作者应用HE、Masson三色染色和免疫组织化学方法,研究巨噬细胞内TGF-β1,bFGF和PDGF的表达与肺组织纤维化关系。

    1 材料与方法

    1.1 标本来源 65例标本选自本教研室1980~1995年的活检和尸检肺组织蜡块,其中支气管肺炎24例,慢性细支气管炎8例,间质性肺炎14例,肺间质纤维化17例,另选2例正常肺组织做为正常对照。尸检标本占65.08%(41/63),开胸肺活检标本占4.76%(3/63),经支气管镜肺活检标本占30.16%(19/63)。标本经10%中性福尔马林固定,石蜡包埋,切片厚4~6 μm,每例均连续切片6张,其中4张贴于经明胶-铬明矾处理过的洁净载玻片上,另2张贴于常规处理的洁净载玻片上,全部切片60℃干燥、脱蜡至水后,分别进行免疫组织化学、HE和Masson三色染色。结合HE和Masson染色对所有病例进行筛选和分组。纤维性间质性肺疾病组由上述传统意义上的间质性肺炎和肺间质纤维化病例组成,并按肺泡间隔是否有胶原纤维异常沉积进一步分为胶原沉积组和无胶原沉积组。疾病对照组由支气管肺炎和慢性细支气管炎病例组成。
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    1.2 主要试剂 抗TGF-β1抗体、抗bFGF抗体、抗PDGF-α受体抗体(美国Santa Cruz公司),免疫组化染色S-PTM试剂盒(美国Zymed公司)均购自北京中山生物技术有限公司。抗TGF-β1抗体、抗bFGF抗体和抗PDGF-α受体抗体都是亲合纯化的兔多克隆抗体。TGF-β1与TGF-β2和TGF-β3无交叉反应,bFGF与酸性成纤维细胞生长因子(acid fibroblast growth factor, aFGF)无交叉免疫反应,PDGF-α受体与其β型受体无交叉反应。

    1.3 实验方法 HE及Masson三色染色按常规方法进行。免疫组织化学染色按S-PTM试剂盒提供的步骤进行。

    1.4 统计学处理 阳性率用四格表χ2检验法和四格表确切概率法进行检验。

, 百拇医药     2 结果

    2.1 组织病理学 纤维性间质性肺病组中,间质性肺炎表现为细支气管壁及其周围、小叶间隔以及肺泡壁等肺间质充血水肿,有数量不等的淋巴细胞和单核细胞浸润,肺泡壁明显增宽。肺泡腔内可有浆液渗出,也可有多量肺泡巨噬细胞存在,呈脱屑样改变。肺间质纤维化多有肺泡间隔胶原纤维异常沉积,使肺泡壁增厚变形,肺泡结构紊乱,毛细血管数量减少。部分病例,肺泡腔变小,呈裂隙状,内衬以增生的肺泡Ⅱ型上皮细胞。

    Masson三色染表明,胶原纤维呈蓝绿色。31例纤维性间质性肺病中,12例无胶原纤维沉积,19例有胶原纤维沉积。胶原纤维沉积的程度依据肺泡间隔内胶原沉积量分为四级:“-”为无胶原或仅有少量细丝状胶原;“+”为胶原纤维轻度增多,呈细束状:“”为胶原纤维中度增多,融合成细带状:“”为胶原纤维明显增多,融合成宽带状或小片状(图1~4)。
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    图1 Masson 染色,正常肺组织,肺泡间隔无胶原沉积(-).×400

    图2 Masson 染色,纤维间质性肺病,胶原沉积期,肺泡间隔无胶原沉积(+).×400

    图3 Masson 染色,纤维间质性肺病,胶原沉积期,肺泡间隔无胶原沉积().×400

    图4 Masson 染色,纤维间质性肺病,胶原沉积期,肺泡间隔无胶原沉积().×400
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    2.2 免疫组织化学 在纤维性间质性肺病中,三种表达物的阳性强度从强到弱依次为bFGF,TGF-β1,PDGF-α受体。三种表达物的定位和分布模式基本相似,主要在肺泡巨噬细胞和肺泡Ⅱ型上皮细胞表达(图5~12),细支气管粘膜上皮细胞、细支气管平滑肌细胞和血管平滑肌细胞亦有表达。

    图5 纤维间质性肺病,无胶原沉积,TGF-β1在肺泡巨噬细胞呈阳性反应(+).×400

    图6 纤维间质性肺病,胶原沉积(),TGF-β1在肺泡巨噬细胞呈阳性反应().×400
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    图7 纤维间质性肺病,无胶原沉积,bFGF在肺泡巨噬细胞呈阳性反应(+).×400

    图8 纤维间质性肺病,胶原沉积(),bFGF在肺泡巨噬细胞呈阳性反应().×400

    图9 纤维间质性肺病,无胶原沉积,PDGF-α受体在肺泡巨噬细胞呈阳性反应(+).×400

    图10 纤维间质性肺病,胶原沉积(),PDGF-α受体在肺泡巨噬细胞呈阳性反应().×200
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    图11 纤维间质性肺病,无胶原沉积,PDGF-α受体在肺泡Ⅱ型上皮细胞呈阳性反应(+).×200

    图12 纤维间质性肺病,胶原沉积(),PDGF-α受体在增生性肺泡Ⅱ型上皮细胞呈阳性反应(+).×200

    疾病对照组中,TGF-β1,bFGF和PDGF-α受体在肺泡巨噬细胞和肺泡Ⅱ型上皮细胞很少表达。TGF-β1阳性表达主要分布在细支气管粘膜上皮细胞、细支气管平滑肌细胞和血管平滑肌细胞;PDGF-α受体类似于TGF-β1阳性表达;bFGF除上述细胞和表达外,中性粒细胞也有表达。

    正常对照组中,TGF-β1,bFGF和PDGF-α受体在细支气管粘膜上皮细胞、细支气管壁平滑肌细胞中均有微弱着色。
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    纤维性间质性肺病组中,肺泡巨噬细胞中的TGF-β1,bFGF阳性表达率高于疾病对照组(P<0.05);肺泡巨噬细胞的PDGF-α受体阳性表达率亦高于疾病对照组(P<0.05,见表1)。肺泡巨噬细胞的TGF-β1,bFGF和PDGF-α受体阳性表达率在无胶原沉积和胶原沉积两组之间差异则无显著性。

    表1 TGF-β1,bFGF-α,PDGF-α受体在巨噬细胞中阳性表达率 组 别

    n

    TGF-β

    bFGF

    PDGF-α

    阳性例数

    阳性率%
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    阳性例数

    阳性率(%)

    阳性例数

    阳性率(%)

    疾病对照组

    32

    5

    15.63

    6

    18.75

    6

    18.75

    纤维性间质性肺病
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    31

    12

    38.71*

    14

    45.16*

    21

    67.74*

    与对照组相比:*P<0.05 在无胶原沉积组中,肺泡Ⅱ型上皮细胞的PDGF-α受体阳性表达率高于胶原沉积组(P<0.05)。在胶原沉积组中,肺泡Ⅱ型上皮细胞的TGF-β1阳性表达率高于无胶原沉积组(P=0.01,见表2)。

    表2 PDGF-α受体和TGF-β1在肺泡Ⅱ型上皮细胞中阳性表达率 组 别
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    n

    TGF-β1

    PDGF-α

    阳性例数

    阳性率(%)

    阳性例数

    阳性率(%)

    无胶原沉积

    12

    0

    0.00**

    9

, http://www.100md.com     75.00*

    有胶原沉积

    19

    8

    42.11**

    6

    31.58*

    两组相比:*P<0.05,**P<0.013 讨论

    3.1 间质性肺病的概念及其分期 间质性肺疾病(interstitial lung disease, ILD)是一组异源性肺疾病。病变以肺泡壁为主,并波及肺泡腔和细支气管。经典的ILD分为两大类,即病因明确的ILD和病因未明的ILD。按ILD的病因、病理发生发展以及临床发病进展等特点,将常见的病谱大致分为三大类:(1)尘肺;(2)肉芽肿性间质性疾病;(3)纤维性间质性肺病〔1〕。本文所选病例归属于第三类。此组疾病不论其病因为何,早期均为肺泡炎,其病变循以下四期进展。Ⅰ期,即急性肺泡炎期。肺实质细胞受毒力的直接作用,和通过炎性及免疫系统间接作用,发生急性肺胞炎。Ⅱ期,即慢性肺泡炎期。致病因子进行性损伤肺泡的细胞性和非细胞性成分,肺泡结构逐渐被破坏,呈不可逆转之改变。Ⅲ期,即间质内纤维组织增生期。胶原纤维增生,排列紊乱,肺泡破坏严重,结构显著紊乱,已不可能复原。Ⅳ期,肺囊泡变期。为本病的晚期表达,肺泡结构完全损坏,代之以弥漫性无功能的囊性变化,已不能辨认病变的基础类型。
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    Homma把急性肺泡炎期和慢性肺泡炎期统称为早期,将肺间质纤维组织增生期和肺囊泡变期归入晚期〔2〕。本文选间质性肺炎病例作为早期病变组(即无胶原沉积组),选肺间质纤维化病例为晚期病变组(即胶原沉积组)。本实验中,肺泡Ⅱ型上皮细胞TGF-β1阳性表达晚期组显著高于早期组,而PDGF-α受体阳性表达早期组高于晚期组,进一步证明本实验病例分组是正确的。

    3.2 肺泡巨噬细胞TGF-β1,bFGF和PDGF-α受体在肺纤维化中的作用 目前,大多数人赞同肺细胞因子网的概念。肺细胞因子网是指由几种关键性细胞因子构成的相互间进行协调和共同发挥活性功能的复杂关系网。肺细胞因子网中有促进纤维化和抑制纤维化两大类细胞因子〔3,4〕。在肺纤维化中,许多纤维化相关因子都来自肺泡巨噬细胞,所以局部肺泡巨噬细胞增生是很关键的一环。

    尽管越来越多的证据表明肺纤维化是多种细胞因子综合作用的结果,但在这些细胞因子中TGF-β1尤为重要。在体内,肺组织发生纤维化时,TGF-β1及其mRNA增加最显著。TGF-β主要作用于胶原的转录和翻译过程。能诱导前胶原mRNA的产生,从而促进胶原蛋白形成和沉积〔5〕。Perdue等〔6〕用rat石棉肺模型进行肺纤维化研究,他们发现在最先发生纤维化区域内,肺泡巨噬细胞聚积并强烈地表达TGF-β。
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    刘凯珊等〔7〕采用抗bFGF血清对家兔矽肺进行实验性治疗。第90天时,实验组矽结节明显小于对照组,对照组矽结节以成纤维细胞为主,而实验组以巨噬细胞为主。第180天时,实验组矽结节仍以巨噬细胞为主,对照组矽结节主要由胶原纤维组成。从而表明抗bFGF能阻抑巨噬细胞参与纤维化的进展。

    Homma检测肺纤维化患者肺组织后发现,早期,PDGF主要分布在肺泡巨噬细胞、单核细胞、成纤维细胞、肺泡Ⅱ型上皮细胞、血管内皮细胞及血管平滑肌细胞中;晚期,除肺泡巨噬细胞仍有PDGF表达外,其余细胞均为阴性。PDGF-α、β受体在细胞中的分布与早期肺纤维化的PDGF分布相一致。在正常情况下和肺纤维化晚期,除肺泡巨噬细胞外其它细胞均缺少PDGF及其受体〔3〕。Lin等〔9〕用原位杂交证实PDGF-A链、B链较早出现在胶原纤维沉积的部位。在肺损伤处,巨噬细胞、细支气管肺泡上皮细胞和间质细胞均存在PDGF-α、PDGF-β mRNA。PDGF与相应受体结合后,主要使促有丝分裂信号向细胞内传递,从而引起DNA合成、细胞分裂、增殖。肺纤维化患者肺内巨噬细胞自发地表达PDGF基因的能力比非肺病患者高出许多倍〔10〕。另有证据表明,在慢性炎症和增生性病变时,细胞表面PDGF受体表达是增强的〔11〕。因此,PDGF及其受体在持续性胶原纤维形成过程中可能起了主要作用。
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    本研究证实,在纤维性间质性肺病组和疾病对照组之间,肺泡巨噬细胞的TGF-β1和bFGF阳性表达率差异有显著性;肺泡巨噬细胞的PDGF-α受体阳性表达率差异亦有显著性。这一结果也支持肺泡巨噬细胞在胶原纤维异常沉积过程中发挥重要作用的观点。

    如上所述,细胞因子网是一个复杂的关系网,其细胞因子之间的调控关系还有待于进一步研究。

    作者简介:孙少华,男,42岁,副教授,硕士生导师,曾从事胃癌、涎腺肿瘤研究,目前主要研究器官纤维化

    参考文献

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    6,Perdue TD, Brocly AR. Distribution of transforming growth factor-beta 1, fibronectin, and smooth muscle actin in asbestos-induced pulmonary fibrosis in rats. J Histochem Cytochem,1994;42(8):1061~1070
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    7,刘凯珊,司徙锐,廖剑辉等. 抗碱性成纤维细胞生长因子对家兔实验性矽肺发生发展的影响. 中华结核和呼吸杂志,1995;18(6):351~353

    9,Lin JY, Morris GF, Lei MH et al. Rapid activation of PDGF-A-B expression at sites of lung injury in asbestos exposed rats. Am J Respir Cell Moi Biol,1997;17(2):129~140

    10,冉丕鑫,段生福. 血小板生长因子研究进展. 国外医学生理、病理科学与临床分册,1993;13(3):136~138

    11,董 柯,陈香美. 血小板生长因子与肾脏.国外医学泌尿分册,1994;14(1):24~29

    (图片见插页第63页)

    收稿日期:1999-04-05, 百拇医药