大棚肺動物模型多層螺旋CT與病理對照研究

陳艷霞

蔣寶國1JIANG Baoguo

鄒 杰1ZOU Jie

張麗嬌2ZHANG Lijiao

王笑歌2WANG Xiaoge

高 英3GAO Ying

大棚肺動物模型多層螺旋CT與病理對照研究

陳艷霞1CHEN Yanxia

蔣寶國1JIANG Baoguo

鄒 杰1ZOU Jie

張麗嬌2ZHANG Lijiao

王笑歌2WANG Xiaoge

高 英3GAO Ying

目的比較農(nóng)民大棚肺動物模型的多層螺旋CT（MSCT）與病理表現(xiàn)。資料與方法將22只成年健康豚鼠隨機分為實驗組（16只）和對照組（6只）。實驗組鼻滴吸入熱吸水鏈霉菌抗原制劑，分為實驗1組8只（持續(xù)鼻滴14d）及實驗2組8只（持續(xù)鼻滴90d）；對照組鼻滴吸入生理鹽水。各組按不同時間給予干預后行MSCT掃描和病理檢查，觀察各組的CT與病理表現(xiàn)。結(jié)果實驗組15只于2周內(nèi)肺部CT見彌漫性磨玻璃影、大片實變影或斑片及小結(jié)節(jié)樣磨玻璃影。90d時，實驗1組出現(xiàn)索條影，而實驗2組表現(xiàn)為磨玻璃樣斑片影、結(jié)節(jié)影及索條影混合存在。14d內(nèi)實驗組病理表現(xiàn)有彌漫性肺泡損傷、淋巴細胞浸潤性間質(zhì)炎癥、非干酪樣肉芽腫；隨后出現(xiàn)不同程度的肺泡間質(zhì)纖維化，90d時表現(xiàn)為肺泡間質(zhì)纖維化、間質(zhì)性肺炎；第7天時實驗1組1只豚鼠CT表現(xiàn)正常，病理表現(xiàn)為支氣管周圍炎。對照組各時間點肺野清晰，肺泡結(jié)構(gòu)正常。結(jié)論農(nóng)民大棚肺動物模型的影像學及病理演變與過敏性肺炎一致，病理改變早于CT改變。

農(nóng)民肺；肺泡炎，外源性變應性；肺纖維化；體層攝影術(shù)，X線計算機；疾病模型，動物；豚鼠

大棚肺屬于“農(nóng)民肺”或“大棚病”范疇[1]，在大棚內(nèi)種植蔬菜、草莓、菌類、花卉等及飼養(yǎng)家禽、家畜的地區(qū)發(fā)生率較高，如不及時干預，病情進一步發(fā)展可導致慢性阻塞性肺疾?。–OPD），嚴重者可以出現(xiàn)肺功能損害，預后差，成為影響從事大棚作業(yè)的農(nóng)民生活質(zhì)量及加重社會經(jīng)濟負擔的重要因素。目前我國對于農(nóng)民大棚肺的基礎性研究尚處于起步階段，本實驗擬通過對農(nóng)民大棚肺進行動物實驗研究，探討我國農(nóng)民大棚肺的影像與病理演變規(guī)律。

1 資料與方法

1.1 動物模型的建立

1.1.1 抗原制備 熱吸水鏈霉菌H9-4株（購于中國科學院微生物研究所）置入Emerson液體培養(yǎng)基中，52℃振蕩培養(yǎng)4d，離心（10 000r/min, 10min）；收集菌體，用無菌生理鹽水洗3次，－30℃反復凍融5次，超聲粉碎，離心（15 000r/min, 30min）；收集上清液，－20℃保存?zhèn)溆肹2,3]。

1.1.2 實驗動物分組及處理 成年健康豚鼠（購于中國醫(yī)科大學實驗動物部）22只，體重400～500g，均為雌性，按隨機數(shù)字法分為實驗組（16只）和對照組（6只）。實驗組16只豚鼠按隨機數(shù)字法分為實驗1、2組，每組8只，實驗1組隨機標記為A、B、C、D、E、F、G、H，實驗2組隨機標記為a、b、c、d、e、f、g、h。將豚鼠以異氟烷（0.2ml/只）吸入麻醉后，以熱吸水鏈霉菌抗原制劑0.3ml（5mg/ml）鼻內(nèi)滴注，隔天1次，實驗1組連續(xù)鼻滴14d，實驗2組連續(xù)鼻滴90d；對照組給予無菌生理鹽水0.3ml鼻內(nèi)滴入，隔天1次，連續(xù)90d。

1.2 CT掃描 采用GE LightSpeed VCT 64層螺旋CT機，掃描參數(shù)：電壓120kV，電流150mA，層厚5mm，窗寬、窗位1500、500Hu，重建層厚3mm。分別于實驗后1、24h及3、7、14、21、90d行CT掃描，觀察其影像學改變。

1.3 病理檢查 實驗組分別于初次接受熱吸水鏈霉菌抗原制劑后24h及3、7、14、21、90d行CT檢查后，隨機以異氟烷過量麻醉處死1只豚鼠，開胸分離氣管和肺組織，取右側(cè)肺組織，10%甲醛固定，常規(guī)石蠟包埋， 對照CT檢查結(jié)果按病灶部位取材，5μm連續(xù)切片，常規(guī)HE染色，光鏡下（×200倍）觀察。如動物在實驗過程中死亡，則立即按上述方法取材進行病理檢查。對照組也按上述時間于CT檢查后按以上方法處死1只豚鼠進行病理檢查。

2 結(jié)果

2.1 豚鼠狀態(tài) 實驗組豚鼠接觸抗原制劑后活動減少，進食次數(shù)及進食量減少，多數(shù)出現(xiàn)咳嗽；實驗1組豚鼠A于24h內(nèi)死亡。實驗2組豚鼠c、d分別于24h 內(nèi)及第3天死亡。

2.2 影像學改變

2.2.1 實驗組豚鼠的MSCT表現(xiàn) 實驗1組：豚鼠A于鼻滴1h后即出現(xiàn)兩肺彌漫性磨玻璃樣影（圖1A），于24h內(nèi)死亡。豚鼠E于鼻滴1h后出現(xiàn)兩肺多發(fā)大片狀實變影（圖1B）。豚鼠B、C于24h后CT掃描出現(xiàn)彌漫性磨玻璃樣影或斑片及小結(jié)節(jié)樣磨玻璃樣影（圖1C）。豚鼠D、G、H于第14天出現(xiàn)斑片狀磨玻璃樣影，第90天掃描時出現(xiàn)不同程度的纖維索條影（圖1D）。

實驗2組：8只豚鼠均于14d內(nèi)出現(xiàn)肺部異常改變，豚鼠c于鼻滴1h后兩肺出現(xiàn)彌漫性磨玻璃影，豚鼠b、d于鼻滴24h后分別出現(xiàn)片狀實變影、斑片狀磨玻璃影，其他豚鼠于鼻滴14d后出現(xiàn)斑片狀、小結(jié)節(jié)樣磨玻璃影。豚鼠c、d分別于24h內(nèi)及第3天死亡。第90天掃描肺部表現(xiàn)為磨玻璃樣斑片影及結(jié)節(jié)影同纖維索條影混合存在（圖1E）。

2.2.2 對照組豚鼠的MSCT表現(xiàn) 對照組各時間點行CT檢查均顯示雙肺紋理清晰、密度均勻，無磨玻璃樣改變，未見斑片狀或結(jié)節(jié)狀影（圖1F）。

2.3 病理組織學表現(xiàn)

2.3.1 實驗組豚鼠的病理組織學表現(xiàn) 24h內(nèi)豚鼠肺的病理表現(xiàn)為肺泡壁上皮細胞增生、水腫，彌漫性肺泡破壞，如實驗2組豚鼠c（圖2A）。第3天，病理表現(xiàn)為肺泡內(nèi)填充紅細胞，肺泡壁毛細血管擴張，小血管炎癥，如實驗2組豚鼠d（圖2B）。14d內(nèi)，病理表現(xiàn)包括淋巴細胞浸潤的間質(zhì)炎癥、非干酪樣肉芽腫、細支氣管及肺泡間質(zhì)增寬充血和炎癥細胞浸潤。如實驗1組豚鼠D表現(xiàn)為細支氣管及肺泡間質(zhì)增寬，肺泡間質(zhì)充血，見少量炎癥細胞浸潤（圖2C）。其中第7天，實驗1組豚鼠F的CT圖像無顯著異常，而其病理表現(xiàn)為輕微細支氣管周圍炎和肺泡壁輕度增寬（圖2D）。第14天，實驗2組豚鼠b出現(xiàn)肺泡壁纖維化（圖2E）。第21天，病理表現(xiàn)為邊界不清的非干酪樣肉芽腫、淋巴細胞浸潤性間質(zhì)炎癥和不同程度的肺泡壁纖維化。第90天，病理表現(xiàn)包括不同程度的肺泡間質(zhì)纖維化、間質(zhì)性炎癥，如實驗1組豚鼠G（圖2F）。

2.3.2 對照組豚鼠的病理組織學表現(xiàn) 各時間點豚鼠肺的病理表現(xiàn)為肺泡結(jié)構(gòu)正常，未見炎癥細胞浸潤（圖2G）。

圖2 實驗組及對照組豚鼠的病理組織學表現(xiàn)。A.實驗2組豚鼠于鼻滴24d后，可見肺泡上皮細胞水腫，肺泡破壞、融合（HE,×200）；B.實驗2組豚鼠于鼻滴第3天，肺泡內(nèi)填充紅細胞，肺泡壁毛細血管擴張，小血管炎癥（HE, ×200）；C.實驗1組豚鼠于鼻滴14d后，見肺泡及細支氣管間質(zhì)增寬、少量炎癥細胞浸潤（HE, ×200）；D.實驗1組豚鼠于鼻滴7d后，CT無顯著異常，病理表現(xiàn)為肺泡壁略增寬，間質(zhì)輕度充血（HE, ×200）；E.實驗2組豚鼠于鼻滴14d后，肺泡壁出現(xiàn)纖維化（HE,×200）；F.實驗1組豚鼠于鼻滴90d后，病理表現(xiàn)為肺泡融合、肺泡壁纖維化，見少量炎癥細胞浸潤（HE, ×200）；G.對照組豚鼠鼻滴90d后，病理表現(xiàn)為肺泡結(jié)構(gòu)正常，未見炎癥細胞浸潤（HE, ×100）

3 討論

近年來大棚種植成為我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的重要組成部分，特別是東三省地區(qū)，從事大棚作業(yè)的農(nóng)民人數(shù)每年增加5%，大棚肺的發(fā)病率也逐年增高。大棚肺多因吸入含有嗜熱放線菌和曲菌的霉干草粉塵引起的一種外源性過敏性肺泡炎[4]，臨床上通常按照發(fā)病時間將過敏性肺泡炎分為超急性期（發(fā)病在24h內(nèi)）、急性期（發(fā)病在2周內(nèi)）、亞急性期（發(fā)病在2周以上至4個月）及慢性期（發(fā)病在4個月以上）[5]。

本實驗發(fā)現(xiàn)，接觸過敏原后大多數(shù)豚鼠活動減少，進食次數(shù)及進食量減少，多數(shù)出現(xiàn)咳嗽，且有少數(shù)豚鼠死亡，可能是由于接觸過敏原途徑直接所致。本實驗中實驗組15只豚鼠均于14d內(nèi)出現(xiàn)肺部異常表現(xiàn)，主要表現(xiàn)為兩肺彌漫性磨玻璃影或大片實變影，也有局部斑片影或磨玻璃結(jié)節(jié)影等。肺部表現(xiàn)出現(xiàn)較早（14d內(nèi)）、范圍廣，可能原因是豚鼠個體較小、過敏原接觸量大，且接觸途徑較直接。實驗1組豚鼠接觸過敏原14d后停止接觸，第90天時，豚鼠肺部斑片狀或結(jié)節(jié)狀磨玻璃影吸收，出現(xiàn)索條影；而實驗2組豚鼠持續(xù)接觸過敏原90d，第90天時，豚鼠肺部表現(xiàn)為彌漫性磨玻璃斑片影、結(jié)節(jié)影及索條影混雜存在，是由于反復接觸過敏原、反復發(fā)生的過敏反應所致。對照組由于鼻滴生理鹽水，肺部始終表現(xiàn)正常，也未出現(xiàn)死亡豚鼠。

CT檢查的彌漫性磨玻璃影在病理上表現(xiàn)為肺泡及呼吸性細支氣管上皮增生水腫、彌漫性肺泡損傷。Cormier等[6]認為磨玻璃影提示淋巴細胞性肺泡炎；Bessis等[7]報道1例急性過敏性肺炎CT上的磨玻璃樣病變尸檢病理表現(xiàn)為不伴肺泡內(nèi)水腫的肺泡間隔增厚、胸膜下肺泡間質(zhì)炎癥細胞浸潤。本實驗中急性期磨玻璃影在病理上也出現(xiàn)肺泡間隔增厚，但未發(fā)現(xiàn)肺泡間質(zhì)炎癥細胞浸潤，其原因可能是病理取材部位不同。斑片狀或結(jié)節(jié)樣磨玻璃影在病理上表現(xiàn)為非干酪樣肉芽腫以及淋巴細胞浸潤性間質(zhì)炎癥，與文獻[8]報道的小葉中心結(jié)節(jié)的病理表現(xiàn)為細支氣管炎、非干酪樣肉芽腫基本一致。14d內(nèi)，1只豚鼠出現(xiàn)輕微的肺泡壁纖維化，可能與豚鼠接觸的過敏原接觸途徑較直接、豚鼠個體較小有關；另有1只豚鼠雖然在CT上肺部無異常表現(xiàn)，但在病理上仍有輕微的間質(zhì)炎癥，表明在接觸過敏原后肺部會出現(xiàn)輕微病理改變，早于CT影像改變。第90天時，豚鼠肺部出現(xiàn)纖維索條影，病理上也表現(xiàn)為肺泡間質(zhì)纖維化，同時伴有間質(zhì)性肺炎。

本實驗發(fā)現(xiàn)，過敏性肺炎的影像演變即磨玻璃樣變、結(jié)節(jié)、斑片實變影，最后完全吸收或纖維化，與文獻[9]報道一致。急性期過敏性肺炎的病理表現(xiàn)為彌漫性肺泡損傷。急性過敏性肺炎的典型組織學特點為呼吸性細支氣管和肺泡腔內(nèi)中性粒細胞浸潤，尸檢還可以見到彌漫性肺泡損傷以及暫時均勻的、非特異性的慢性間質(zhì)性炎癥[9,10]。本實驗中未發(fā)現(xiàn)呼吸性細支氣管及肺泡腔內(nèi)中性粒細胞浸潤，可能原因為：①行病理檢查時豚鼠的CT檢查已經(jīng)結(jié)束一段時間，豚鼠癥狀較重，在CT檢查后十幾小時死亡，可能在此過程中發(fā)生一些新的變化；②病理標本為尸檢標本。亞急性期過敏性肺炎表現(xiàn)為非干酪樣肉芽腫、淋巴細胞浸潤性間質(zhì)炎癥。隨時間延遲，慢性期過敏性肺炎出現(xiàn)不同程度的肺間質(zhì)纖維化，并有間質(zhì)性肺炎。亞急性及慢性過敏性肺炎的病理改變與文獻[8]報道大致相同，但出現(xiàn)時間略早，可能的原因是接觸過敏原的途徑為鼻滴，更為直接。雖然在臨床上這樣病例的發(fā)生率較低，但仍然需要引起足夠的重視，采取相應的措施。

本實驗觀察過敏性肺炎動物模型的CT表現(xiàn)和病理表現(xiàn)，但只觀察了直接接觸過敏原豚鼠的CT表現(xiàn)、及相應的病理改變，尚需大量實驗來模仿臨床上過敏性肺炎的形成過程，觀察其影像學及病理表現(xiàn)。

[1]付爽,陳東紅,許蕾,等. 遼寧省部分農(nóng)村地區(qū)農(nóng)民大棚肺流行病學調(diào)查分析. 中國實用內(nèi)科雜志, 2009, 29(9)：808-811.

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Animal Model of Farmer's Lung: Multi-slice CT Manifestations in Comparison with Pathological Findings

PurposeTo compare the multi-slice CT (MSCT) manifestations of animal model of greenhouse farmer's lung with pathologic findings.Materials and Methods22 adult healthy guinea pigs were divided into experimental group (16 pigs, receiving Streptomyces Thermohydroscopicus by nasal instillation) and control group (6 pigs, receiving normal sodium by nasal instillation). The experimental group was further divided into subgroup 1 (8 pigs, 14 days for nasal instillation)and subgroup 2 (8 pigs, 90 days for nasal instillation). After intervention, the pigs underwent MSCT scan and pathology examination at different times, the CT and pathologic features were observed.Results15 pigs in the experimental group demonstrated pulmonary abnormalities within two weeks including diffuse ground glass opacities, multiple air space consolidations or patchy ground glass opacities and nodules. At 90 days, fi brous stripes were found in subgroup 1. In subgroup 2,there were combination of patchy ground glass opacities, nodules and fi brous stripes.The pathologic findings in experimental group including diffuse alveolar damage,bronchiolecentric interstitial pneumonitis with a predominance of lymphocytes or noncaseating granulomas. Then different extent interstitial fi brosis appeared. At 90 days, the histological features presented with mixed interstitial fi brosis and interstitial pneumonia. In control group, the lungs were clear with normal alverolar structure.ConclusionThe radiologic features of animal model of greenhouse farmer's lung is consistent with hypersensitivity pneumonitis, but the histologic manifestation appears earlier than that of CT.

Farmer's lung; Alveolitis, extrinsic allergic; Pulmonary fibrosis;Tomography, X-ray computed; Disease models, animal; Guinea pigs

Chinese Journal of Medical Imaging 2012 Volume 20(11)： 809-812

10.3969/j.issn.1005-5185.2012.11.004

1. 中國醫(yī)科大學附屬第四醫(yī)院放射科遼寧沈陽 110032

2. 中國醫(yī)科大學附屬第四醫(yī)院呼吸科遼寧沈陽 110032

3. 中國醫(yī)科大學附屬第四醫(yī)院病理科遼寧沈陽 110032

鄒 杰

Department of Radiology, the Fourth Af fi liated Hospital of China Medical University, Shenyang 110032, China

Address Correspondence to：ZOU JieE-mail： zoujie16@126.com

中國圖書資料分類法分類號R563.9；R445.3

2011-11-02

2012-09-10

中國醫(yī)學影像學雜志2012年 第20卷 第11期：809-812

（責任編輯 張春輝）