第三节 支气管肺泡灌洗的意义
支气管肺泡灌洗(bronchoalveolar lavage,BAL)是用灵活的支气管镜检查来获取肺泡细胞的一种微创手术。BAL细胞分析和培养可帮助提供认识肺泡水平的免疫、炎症、肿瘤和感染过程。支气管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid,BALF)是液体肺活检。在间质性肺疾病的评估中,BALF的发现通常是非特异性,可以提供符合给定的条件或建议,而不是特殊的病症。在间质肺疾病中,BALF有助于识别肺泡出血、肿瘤或机会性感染[1]。BALF的结果通常在ILD不具诊断意义,但经常提供一些证据来支持或反驳一个诊断。
儿童的支气管肺泡灌洗,采用生理盐水,按3ml/kg进行肺段灌洗,一般40%的液体回收,即为合格可信的灌洗液。一般分为三等分,第一等分为支气管源性,主要用于微生物的检测;第二、三等分可用于细胞学、细胞因子、蛋白和炎性介质的分析。正常人获得的BAL灌洗液的细胞主要为肺泡巨噬细胞,只有少量淋巴细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞[2]。健康儿童,BAL灌洗液细胞分布为肺泡巨噬细胞>80%,淋巴细胞约10%,嗜中性粒细胞约2%,嗜酸性粒细胞<1%。对于不吸烟的成人患者,BALF淋巴细胞>15%,嗜中性粒细胞>3%,嗜酸性粒细胞>0.5%,应该考虑为病理性的。吸烟者的BALF淋巴细胞>8%,嗜中性粒细胞>3%,嗜酸性粒细胞>0.5%,考虑为病理性的。肺泡炎定义为炎症细胞的绝对数和相对数的增高[3]。
一、常见的间质性肺疾病的灌洗液细胞分析和意义
ILD患者BAL灌洗液的细胞的各种变化是非特异性的,但有时BAL灌洗液的特征可用于ILD鉴别诊断,或偶尔可以确诊ILD[1,4-6]。例如,淋巴细胞的增多(>白细胞总数30%),CD4阳性和CD8阳性淋巴细胞(CD4/CD8)的比率允许进一步缩小可能的诊断范围,结节病患者CD20+的B细胞和CD4+辅助性T细胞增高;而HP患者有较高比例的CD8+T-细胞毒性细胞增高[6-7]。嗜酸性粒细胞(通常>5%的白细胞),恶性细胞(如转移性癌、Reed-Sternberg细胞、单克隆B淋巴细胞),有助于淋巴瘤的诊断。
【过敏性肺炎】
BALF细胞分析结合经支气管镜的活检是过敏性肺炎诊断的敏感工具。BALF淋巴细胞明显增多(通常超过50%的细胞),CD4/CD8比值通常下降(<1.0),灌洗液的这些特点有助于临床过敏性肺炎的诊断[6]。BALF淋巴细胞增多在其他鉴别诊断的疾病中是罕见。临床通常不用肥大细胞数量的增加(>1%)的指标。肥大细胞常于急性暴露后增加,去除暴露后1~3个月后降至正常。因此,肥大细胞的存在有助于持续抗原暴露的监测。研究还发现,慢性过敏性肺炎血清KL-6与血清SP-D和BAL液的淋巴细胞数相关[8]。日本学者在室内过敏性肺炎的BAL液中找到真菌的DNA[9],因此,灌洗液也可有助于过敏性肺炎的病原诊断。
【结节病】
单独的BALF结果无法建立结节病的诊断。然而,一定的BALF类型可以帮助缩小鉴别诊断的范围。在大多数结节病的患者,在淋巴细胞计数和百分比增加,达20%~50%,T淋巴细胞的优势伴随CD4/CD8比率升高是其特点[10-12]。而嗜中性粒细胞和嗜酸性粒细胞百分比是正常的。疾病的持续时间和临床变化可能影响BAL灌洗液中的细胞类型[13]。
“早期”或活动性结节病的特点是BAL灌洗液的细胞总数增加,淋巴细胞的数量的增加和CD4/CD8T淋巴细胞比率增加(>2∶1)[11]。“后期”或进展的结节病的特点是CD8淋巴细胞和中性粒细胞(超过总数的3%)的相对增加[13]。结节病的进展在BAL液中可有肥大细胞增加(>1%),结合BAL淋巴细胞增多或嗜中性粒细胞增加,可有助于结节病的诊断。BALF显示单独的CD4/CD8正常比率可能预后较好。动态的早期连续灌洗液细胞分析比单一BALF细胞分析可能更有助于结节病的疾病过程的判断。在一组持续的BALF淋巴细胞增多和(或)持续CD4/CD8比率升高的患者,尤其在未经治疗的患者,更有可能出现肺功能下降。还有研究显示,结节病患者支气管肺泡灌洗液中CD4阳性T细胞CD103的表达缺乏,且可用于结节病的临床诊断[14]。
【特发性间质性肺炎】
包括特发性肺纤维化、非特异性间质性肺炎、隐源性机化性肺炎等。特发性肺纤维化是一种局限于肺部的纤维化间质性肺炎,其组织学为普通型间质性肺炎。BAL在IPF诊断和治疗的作用有限[15],IPF的诊断通常取决于HRCT扫描和肺活检的结果。在IPF患者BAL细胞计数通常表现出炎症细胞总数的几倍增加。然而,并未发现灌洗液中各种细胞类型的百分比与临床参数,肺功能存在相关。如CD4/CD8的比值<1,则可逆的可能小,可帮助判断预后[16]。BALF的细胞类型可能有助于疾病的判断。如在疑似IPF患者中,BALF淋巴细胞计数低于30%与IPF是一致的,而BALF淋巴细胞的高比例可能不考虑IPF诊断[2,7]。例如在74例的临床表现和HRCT扫描建议的IPF诊断患者,有1例患者由于BAL淋巴细胞增多超过30%或更高而确定其为非IPF的诊断(如过敏性肺炎、非特异性间质性肺炎)。已报道的关于BALF中性粒细胞增多的意义的结果存在相互矛盾[17-19]。156例最大的系列活检证实的IPF患者研究中,BAL液中性粒细胞的基线百分比每增加1倍其死亡风险可能增加30%[19]。在1个单独81例IPF患者研究中,在当前吸烟者BAL灌洗液中中性粒细胞和淋巴细胞计数可预测IPF的死亡率,但在非吸烟患者或以前吸烟患者的调整后分析的结果却不同[18]。BAL液不同程度的淋巴细胞和嗜酸性粒细胞百分比的增加与死亡率增加有关[18-19]。
非特异性间质性肺炎,系列病例研究发现NSIP患者BALF的淋巴细胞增加。在35例IPF患者和19例纤维化型NSIP的BALF细胞计数相比研究发现,在细胞数目和比例无差异[17]。而细胞型的NSIP的BALF的淋巴细胞增加。
【隐源性机化性肺炎】
隐源性机化性肺炎(cryptogenic organizing pneumonia,COP)BAL的发现是非特异的,通常包括细胞总数的增加和“混合模式”的特点如巨噬细胞、淋巴细胞、中性粒细胞和嗜酸性粒细胞的增加。CD4/CD8比率降低。
【结缔组织疾病】
BAL似乎在结缔组织疾病影响肺的诊断、评估和监控诊断价值有限[4]。在系统性硬皮病的患者中,合并间质性肺疾病较未合并间质性肺疾病患者的BAL液中IL-4、IL-6、IL-8和CCL2(MCP-1)升高,高CCL2和IL-8浓度与支气管肺泡灌洗液中性粒细胞肺泡炎有关。IL-4、IL-8水平呈负相关。高IL-2和TNF-a与疾病的进展有关[20],但病例数不多,仍有待进一步证实。然而,BAL可帮助结缔组织疾病中可能出现其他肺部问题的判断,如药物引起的肺疾病、感染、肺出血、肺泡蛋白质沉积症和恶性肿瘤。
【药物引起的肺疾病】
许多药物与间质性肺疾病有关。例如胺碘酮、甲氨蝶呤、呋喃妥英、化疗药物、可卡因。诊断常常难以确认。药物性肺损伤的BALF常为嗜酸性粒细胞增加或在化疗药物应用时常见的其他肺部问题(如感染或复发性恶性肿瘤)的排除有价值[21]。
【闭塞性细支气管炎】
感染后闭塞性细支气管炎的BALF细胞分析主要是中性粒细胞的增加和CD8淋巴细胞的增加,可以引起CD4/CD8下降。北京儿童医院曾对15/22例闭塞性细支气管炎的BALF细胞分析,其中13/15例示中性粒细胞增高,均>10%,其中8例>40%,2例>85%,范围为6%~94%[22]。文献也有报道闭塞性支气管炎患者中,8例灌洗液中性粒细胞的分类明显增高[23]。近年,已认识到移植后闭塞性细支气管炎的BALF细胞分析中细粒细胞增高的程度与其预后有关[24]。
二、一些有诊断意义的支气管肺泡灌洗液的改变
【嗜酸性粒细胞性BALF】
BALF嗜酸性粒细胞数明显增加(≥30%)通常是特发性急性嗜酸性粒细胞性肺炎、慢性嗜酸性粒细胞性肺炎(chronic eosinophilic pneumonia,CEP),或热带嗜酸性粒细胞增多症的一个表现。在IPF、结节病、肺朗格汉斯细胞组织细胞增生症、药物引起的肺炎,球孢子菌感染及结缔组织疾病影响肺部时BALF嗜酸性粒细胞(<30%)可能中度增加。
1.急性嗜酸性肺炎
特发性急性嗜酸性肺炎是一种病程1周的急性发热性肺炎,常有明显的肺嗜酸性粒细胞聚集。在发作时,胸部影像学可显示细网状影或模糊片影,通常有Kerley B线。然而,大多数患者表现或发展为弥漫、混合的肺泡和网状的阴影。BAL嗜酸性粒细胞计数通常超过25%。鉴别诊断包括药物引起的肺炎、热带嗜酸性粒细胞增多症、肺真菌感染、Churg-Strauss综合征。
2.CEP
CEP是一呼吸困难和胸片双肺外周实变称为“照相阴性”的肺水肿的疾病。在患者具有相应的临床表现和BAL嗜酸性粒细胞计数超过40%强烈提示是CEP。
3.感染性嗜酸性粒细胞增多
球孢子菌病感染和热带丝虫感染患者的肺BAL嗜酸性粒细胞增加[25]。
【出血性BAL】
弥漫性肺出血可发生在各种疾病如特发性肺含铁血黄素沉着症、血管炎和系统性红斑狼疮等,且经常为危及生命的事件。患者通常呼吸困难、咯血可有或可无。胸片通常显示新斑片状或弥漫性肺泡实变,虽然反复发作可能导致间质实变。实际上,出血性或血性迹象的BAL灌洗液出现可支持肺泡出血的诊断,尤其是在3个连续灌洗液中的血液量增加更能证实肺泡出血。另外,细胞学的发现,包括肺泡含铁血黄素巨噬细胞的存在[4,26],见图3-9。后者出现大约在肺出血48小时后出现。在组织学的普鲁士蓝染色肺泡巨噬细胞染色分数与肺出血的程度相关。肺泡灌洗液中巨噬细胞的含铁血黄素细胞为36%,诊断肺泡出血的敏感性为100%,特异性为96%[27]。当肺泡出血的诊断确立,必须进行特异的病因诊断。
【其他有用的BAL研究】
除了细胞的数量和比例的变化,BAL还可发现其他有益诊断的特征。如含脂质的巨噬细胞、恶性细胞、矿物灰尘和CD1α阳性的朗格汉斯细胞的数量增加。有大的、薄片的包涵体的肺泡巨噬细胞存在与应用胺碘酮一致,但不一定表明胺碘酮的中毒。
图3-9 普鲁士蓝染色阳性的肺泡巨噬细胞(普鲁士蓝染色,×100倍)
患儿,男,6岁3月,间断咳嗽、面色苍黄1个月,外院肺CT示弥漫性磨玻璃影,纤维支气管镜肺泡灌洗液为洗肉水样,光镜下可见大量的普鲁士蓝染色阳性肺泡巨噬细胞
1.慢性微吸入——伴有吸入的胃食管反流
(gastroesophageal reflux,GERD) 经常在反复肺炎或非典型、弥漫性间质浸润的鉴别诊断中考虑。疑似慢性吸入时,通常应该在最大的影像学异常的肺区域执行BAL。
慢性吸入时BALF细胞增加如淋巴细胞、嗜酸细胞和巨噬细胞不同的增加。最重要的诊断线索为发现大量含脂巨噬细胞的存在,这提示慢性吸入或类脂性肺炎。肺泡巨噬细胞明显空泡化在常规改良瑞氏染色更显著;油红O(oil-red-O)或苏丹黑的脂肪染色可显示空泡内的脂肪性质。BAL可回收在细胞质内含有脂滴多核巨细胞。但BAL大量含脂巨噬细胞的存在诊断慢性吸入的敏感性为98.6%,但特异性差,只有78%。慢性吸入更敏感的测试为pH监测,应继续作为 GERD的诊断和建议的金标准[28]。大量含脂巨噬细胞测定应该用于无明确GERD诊断的儿童和建议治疗无改进的患者。但在气管食管瘘、严重的神经肌肉疾病的患者,不需要这些检查来确认吸入的存在与否。
2.肺朗格汉斯细胞组织细胞增生症
其BAL的特征发现为CD1α染色阳性的朗格汉斯细胞超过总细胞数的5%[26]。然而,这一发现的灵敏度低,只在50%的患者中发现。
3.原发性肺淋巴瘤
患有原发性肺淋巴瘤时BAL灌洗流的流式细胞术可以用来识别具有Ig基因克隆重排的B细胞克隆群[29]。
4.环境因素
成人可用BAL证明呼吸道矿物粉尘沉积和留存。特异性淋巴细胞转化试验(如铍)在特定职业的肺部疾病的诊断潜在作用正在调查中。在外周血或BAL灌洗液中进行铍淋巴细胞增殖试验识别已成为标准的行业监测工具,在慢性铍疾病的早期识别铍暴露工人是否铍敏感。
近年,应用灌洗液的细胞因子如CCL2、IL-7和可能的IL-8和IL-4的增高,可应用于结缔组织疾病如硬皮病有无肺部间质受累的判断[3]。BALF中VEGF在所有间质性疾病均增高,与增生疾病、血管生成和抗凋亡有关,可能表示疾病早期、活动阶段。BALF中IL-8增高预示疾病进展阶段,肺功能VC、TLco更差[30]。
总之,支气管肺泡灌洗液的细胞分析和特殊细胞的确定对间质性肺疾病的诊断具有重要意义。如灌洗液的淋巴细胞增加可以考虑结节病和过敏性肺炎,结节病患者BALF淋巴细胞CD4/CD8增加(>2),而过敏性肺炎的CD4/CD8比值通常下降(<1.0)。最近,有研究发现,过敏性肺炎较结节病患者BAL的CD8和杀伤T淋巴细胞数倍的升高,这两个细胞结合可更好鉴别过敏性肺炎和结节病[31]。BAL中嗜酸性粒细胞(>25%)是特发性急性嗜酸性粒细胞性肺炎、慢性嗜酸性粒细胞性肺炎、感染(如真菌和寄生虫)的主要原因。这些ILD患者具有相应的临床表现。BAL液是否存在含铁血黄素或含脂质的巨噬细胞、朗格汉斯细胞和恶性细胞,这些异常可以分别表示肺泡出血、类脂性肺炎、朗格汉斯细胞组织细胞增生症或肿瘤疾病。
(刘秀云 江载芳)
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