文摘
尽管肌无力是一个主要的问题在慢性阻塞性肺病(COPD),详细信息在这些患者的肌肉变化在微观层面上是稀缺的,如果确实可用。
股外侧肌活检15 COPD体重稳定患者(体重指数(BMI) 23.9±1.0公斤·m−2;无脂质量指数(FFMI) 17.2±1.7公斤·m−2)和16个健康的年龄组(BMI 26.3±0.8公斤·m−2;FFMI 19.6±2.2公斤·m−2)进行评估。组织化学是用来评估的肌肉功能。免疫组织化学是用于检测巨噬细胞和白细胞,和积极的半胱天冬酶3和末端转移酶三磷酸脱氧尿苷(dUTP)缺口末端标记(TUNEL)作为细胞凋亡的标志。
脂肪细胞替代和纤维化观察两组,后者有点,但值得注意的是,在慢性阻塞性肺病更加明显。没有发现慢性阻塞性肺病和控制之间的差异对中央核坏死、再生,或纤维分裂。线粒体异常迹象的缺席和正常数量的炎症细胞被发现。激活半胱天冬酶3阳性细胞没有观察到,没有发现差异的数量TUNEL-positive myonuclei控制和慢性阻塞性肺病患者(1.1%之间与分别为1.0%)。type-IIX肌肉纤维的横截面积较小的慢性阻塞性肺病比控制(2566与4248年µm2)。
除了我IIX纤维类型的转变,选择性type-IIX萎缩也随之轻微增加纤维化和脂肪细胞替换在慢性阻塞性肺疾病相对于年龄组,没有其他形态异常的肌肉活检观察慢性阻塞性肺疾病患者。在这组临床和体重稳定的慢性阻塞性肺疾病患者,出现细胞凋亡不参与肌肉病理。
这项工作受到了来自荷兰哮喘基金会的资助(项目编号96.16)。印刷的颜色照片被Klinipath财务支持,荷兰。
外围肌肉无力是一个主要的问题在慢性阻塞性肺疾病(COPD)1,导致运动不耐受3因此,健康状况下降4。肌肉的损失已经描述在这些病人1,但令人惊讶的是,小数据报告关于肢体肌肉的形态在慢性阻塞性肺病。首先,肌肉无力长期被忽视,因为研究主要集中在通气的运动能力的局限性。其次,这些研究在慢性阻塞性肺病倾向于描述内在肌肉异常主要侧重于肌肉fibre-type分布和纤维尺寸或处理分子和生化改变5。因此,一个完整的病理图片COPD患者的肢体肌肉的变化还不得而知,而肌肉活检的显微镜检查是一个至关重要的第一步扩大的理解底层的外围肌肉病理慢性阻塞性肺病患者。
它是超出了本文的范围来描述所有的不同类型的肌肉疾病(审查看到皮尔森和年轻6),但是参数被用来屏幕的肌肉可能被证明是非常有用的,考试在慢性阻塞性肺病患者的病变肌肉肌肉功能。一般来说,任何人遭受严重的外围肌肉无力将称为一个病理学家或神经学家评估肌肉病理的类型和程度。的第一步评估周边肌肉活检来确定是否存在异常,而且,如果有的话,来确定这些变化是神经性的,痛或炎症7。神经源性变化的特点是纤维萎缩纤维类型和角形式的萎缩纤维。纤维类型分组神经移植时发生。核团的终端产品是非常严重的萎缩。在线粒体酶染色虫蛀的纤维可能被发现。细胞的纤维化和替代脂肪细胞发生在长期和大量萎缩。在第二组,即。肌肉疾病,增加纤维的变化大小并不罕见,萎缩和代偿性肥大,萎缩纤维主要是圆形和萎缩往往是fibre-type特定地理类型(通常我纤维),中央集权的核心往往是现在和没有fibre-type分组。发生纤维化和脂肪细胞取代肌肉组织尤其是营养不良(这些可以被定义为一个严重的和良好定义的子群的肌肉疾病)。第三组是炎症的肌肉疾病,即。肌炎,特点是炎性浸润和或多或少明显坏死,肌溶解和再生的肌肉纤维。根据肌肉破坏的程度,可能发生纤维化晚期阶段。
当前研究的目的是提供一个详细的图片骨骼肌病理学在慢性阻塞性肺病,为了获得更多的信息在这些患者肌肉流失的过程。为此,股外侧肌的肌肉活检COPD患者和健康的同龄对照组检查。微观评价进行通过标准的组织化学技术。肌肉功能被病理学家的专家评估。此外,炎症细胞免疫组织化学和细胞凋亡被评估。
方法
一群15严重气流梗阻患者(42岁- 76岁)和16个健康志愿者年龄(年龄在60 - 70岁)进行了研究。所有慢性阻塞性肺病患者根据美国胸科学会的指导方针8和慢性气流限制,定义为测量在一秒用力呼气量(FEV1FEV) < 70%的参考1。此外,患者不可逆转的改善FEV阻塞性气道疾病(< 10%1预测基线后β2受体激动剂吸入)。他们是在一个临床病情稳定,而不是患有呼吸道感染或恶化的疾病前至少4周。总共七COPD患者维持剂量(5 - 10毫克·的一天−1强的松。排除标准是恶性肿瘤,心脏衰竭,远端动脉病,最近的手术,严重内分泌、肝或肾功能障碍和抗凝药物的使用。健康的同龄对照组志愿者招募了通过一个在一家当地报纸上的广告。他们接受了身体检查,医生以确保他们不受明显的肺或心脏疾病。书面知情同意了所有学科和研究大学医院医学伦理委员会批准的马斯特里赫特(马斯特里赫特、荷兰)。
肺功能测试
所有的病人和对照组接受肺量测定法来确定,在其他测量,FEV1,从至少三个技术上可接受的最高的价值评估。剩余体积和胸内的气体体积被全身体积描记法和扩散能力评估为一氧化碳测定使用次呼吸方法(Masterlab;德国维尔茨堡,Jaeger)。获得的所有值被表示成比例的预测价值9。动脉氧张力测定(ABL 330;辐射计,哥本哈根,丹麦)在血液样本从桡动脉而呼吸室内空气。
身体成分的评估
身体高度是决定最近的0.5厘米,体重评估最近的0.1公斤,而主题光衣服,没有穿鞋。无脂质(FFM)是由扫描受试者在DPX骨密度计(美国麦迪逊,月球辐射公司WI)如前所述10。重量参数调整的身体表面,导致BMI和FFM指数(FFMI)11。
评估肌肉功能
等距握力是评估在所有科目通过使用位于手柄测力计(Yamar;普雷斯顿,杰克逊,美国MI)。线性等速下肢的肌肉功能评估multijoint测力计设备(Aristokin;矿脉,格罗宁根、荷兰)在20厘米·s−1在60厘米·s−1如前所述2。20厘米的速度·s−1,产生的最大力量的腿主要决定性能的结果。60厘米的速度·s−1性能也受到肌肉的协调。在测试之前,每个主题是标准化的方式使熟悉设备和要求的运动。
收集和处理肌肉组织
Postabsorptive股外侧肌的肌肉活检穿刺活检获得的技术12。标本被冻结在融化异戊烷在液氮预冷和存储在−35°C。考试的肌肉形态进行连续低温恒温器截面,10µm厚度。一般的肌肉结构和纤维形态被常规haematoxylin-eosin显示())染色或范Gieson染色(额外的胶原染色)。肌纤维类型和分布(纤维类型,花絮和IIX)被贮藏寿命评价腺苷triphosphotease (mATPase)染色和免疫组织化学如前所述。合并后的染色三种不同mATPase染色的结果(一个pre-incubation在pH值为4.4,一个在pH值为10.4,和双pre-incubation pH值在10.4之后,4.6)和三个myosine抗体重链(MyHC)亚型(型我MyHC (mAb 219 - 1 - d1)型活动花絮MyHC (mAb 333 - 7 - h1)和对型活动花絮+ IIX MyHC (mAb 332 - 3 - d4))和至少100(但大多200)纤维进行分析13。纤维横截面积(CSA)和圆度(值范围0 - 1,1是圆)与交互式图像分析系统测定(徕卡QWin图像分析系统;徕卡Microsystems BV、撰写、荷兰)14。细胞色素c氧化酶(COX)和琥珀酸脱氢酶(SDH)染色进行如前所述13。改变肌肉fibre-type分布、代谢剖面和减少纤维IIX CSA型表1所示⇓早些时候已报告13。脱氧核糖核酸(DNA)在肌纤维核碎片的检测是通过末端转移酶dUTP尼克结束标签(TUNEL)和蛋白酶K预处理后5分钟,其次是diaminobenzidine与过氧化物酶染色结合抗体(TdT FragELTMDNA碎片检测装备,致癌基因研究产品,美国波士顿,MA)。300 - 500年,肌细胞细胞核是使用网格计算和积极核决心的百分比。TUNEL反应的一个常见问题是弱背景染色细胞核。因此TUNEL检测——积极控制,肌肉部分服用1 mg·毫升−1脱氧核糖核(DNase)我,获得DNA碎片。这些核的染色强度作为积极的控制。激活半胱天冬酶3是评估,与多克隆抗免疫染色的活性半胱天冬酶3抗体CM1(伊敦医药、拉霍亚、钙、美国)。鼠单克隆抗体被用于识别白细胞(anti-leukocyte共同抗原CD45 M0701;Dako有限公司威科姆英国)和巨噬细胞(反高CD68在M0814;Dako)。主要检测到抗体绑定StreptABComplex /合方法(K0377;与diaminobenzidine Dako)和染色。Cryosections人际关系的恶性肉瘤和人类扁桃体被用作活跃积极的控制半胱天冬酶3,分别和白细胞/巨噬细胞。TUNEL激活半胱天冬酶3、白细胞和巨噬细胞染色细胞核与苏木精复染色。 The following features were evaluated semi-quantitatively: 1) inflammatory infiltrates, fibrosis, fatty cell replacement, fibre splitting, vacuoles, necrosis, regeneration, hyaline and ring fibres, and central nuclei (H&E); 2) mitochondrial rearrangements, such as subsarcolemmal accumulation, targets, moth-eaten fibres and cores (COX and SDH); and 3) fibre-type distribution and grouping, and atrophied/hypertrophied fibres (mATPase). This screening was performed in a blinded manner by an expert pathologist who assigned scores ranging 0–5 indicating the severity of each feature, 0 for the absence of the feature, 5for severe abnormalities.
统计分析
地理数据进行分析与未配对t测试(如果需要纠正的不平等的方差),皮尔逊卡方测试,或皮尔逊相关测试15。协方差分析以性为协变量被用来比较慢性阻塞性肺病腿之间的权力和控制。数据是平均数±标准差。小动物——一张长有概率值< 0.05的被认为是具有统计学意义。
结果
主题特征如表1所示⇑。没有性别或年龄的差异之间的组织。FFMI显著降低COPD患者比控制,尽管类似的BMI。等速腿部力量显著降低COPD患者比控制,同时速度。手柄强度也降低COPD患者与健康受试者相比。类型的比例还是我纤维(纤维具有高氧化能力)在慢性阻塞性肺病患者明显降低,而纤维相比健康受试者type-IIX比例较高。Fibre-type IIX CSA在慢性阻塞性肺病患者小得多。
频率控制的严重程度评分与慢性阻塞性肺病患者如表2所示⇓。没有分数> 2严重程度(在0 - 5)的半定量的筛选获得的肌肉功能在慢性阻塞性肺病患者或健康的主题。正常大量巨噬细胞和白细胞被发现,随机分散在纤维之间对照组和慢性阻塞性肺病患者。没有明显迹象的过度坏死和/或在两组再生。没有线粒体或细胞骨架重组的迹象,如虫蛀的纤维、核心目标纤维、玻璃纤维或纤维环(除了纤维缺乏更高比例的考克斯和SDH在慢性阻塞性肺病)两组。在病人和控制的肌肉轻微的替代观察脂肪细胞和纤维材料(图1 a和b⇓),后者在慢性阻塞性肺病患者更明显(卡方= 7.06;p = 0.008)。萎缩的肌肉纤维显然是在慢性阻塞性肺病患者(卡方= 15.12;p = 0.001)。在两组中,萎缩纤维随机分布和主要使成角的形状(图1 c⇓),尽管圆形纤维也被观察到。圆度type-IIX纤维也被评估,在慢性阻塞性肺病而少控制(0.70±0.07与0.78±0.06;p = 0.007)。
DNA碎片是评估d-f TUNEL染色(图。1⇑)。积极核没有不同的比例控制和慢性阻塞性肺病患者(1.1±1.6%与1.0±0.8%)。TUNEL-positive核的比例并没有与纤维CSA FFM在慢性阻塞性肺病患者或控制。活跃的存在半胱天冬酶3的标记细胞凋亡也检查,但是积极的纤维缺席两组(图1)胃肠道⇑)。
总共七15 COPD患者的维持剂量的强的松在研究过程中。然而,没有任何肌肉特性的差异研究在当前的研究中在病人接受皮质类固醇和nonreceivers之间。TUNEL-positive核的比例也不是不同的接收器和nonreceivers之间(1.1±0.8%与分别为0.9±0.9%)。
讨论
在这项研究中“古典”股外侧肌的肌肉功能健康对照组和慢性阻塞性肺病患者进行评估。慢性阻塞性肺病病人减少肌肉和患有肌肉无力。与健康的年龄组相比,我IIX纤维类型的转变,标志着fibre-type IIX萎缩出现报道13。没有其他明显的形态学差异控制和患者,除了略有增加慢性阻塞性肺病的肌肉纤维化和脂肪细胞替换。这也许可以解释为纤维萎缩程度越高的患者,因为增加结缔组织和脂肪细胞的存在是普遍的严重萎缩的肌肉6。事实上,某种程度的纤维化和脂肪细胞替代并不少见骨骼肌的老年人,这可能是与ⅱ型纤维的老年性萎缩有关16。观察圆形纤维二次纤维使成角,表明观察到的肌肉萎缩是缓慢和长期发展。因此,异常发现可能是由于一般病理学在老年人中,例如由缺乏身体活动或微血管病引起。微血管病在周围神经病变(检查在神经活检)据报道慢性阻塞性肺病和缺氧的参与17。Ozgeet al。18还发现一个神经病变的程度之间的相关性(功能评估)和低氧血在慢性阻塞性肺病。然而,病人在当前的研究中没有极度缺氧,因此值得研究这些肌肉功能患者的严重低氧血。
的具体形式fibre-type IIX萎缩不包括缺乏身体活动的主要参与,因为更普遍,nonfibre类型特定的预计将萎缩6。Decrameret al。19显示,慢性阻塞性肺病患者选择性ⅱ型纤维萎缩诊断类固醇肌病。在研究影响纤维也使成角和增加观察结缔组织。相比他们的数据,没有坏死纤维数目的急剧增加和中央核在这项研究中被发现。此外,慢性阻塞性肺病病人之间没有差异被发现低剂量的强的松和那些没有。作者也没有先前的证据对糖皮质激素的参与纤维type-IIX萎缩14。
纤维type-IIX萎缩的病因学还不完全理解,但其参与肌肉的损失,因此,其在慢性阻塞性肺病对肌肉力量的影响是显而易见的14。虽然慢性阻塞性肺病患者在当前的研究中没有恶病的,他们的特点是减少FFMI相对于对照组。萎缩可能不是唯一的因素,与肌肉的减少有关。坏死和凋亡(即。“编程”细胞死亡)两个其他进程可能导致减少肌肉通过肌肉细胞的消失。目前的数据表明,坏死不介入,由这一事实强调了作者没有观察到任何广泛的免疫细胞浸润通常伴随坏死20.。作者发现,只有∼1%的肌细胞细胞核TUNEL-positive,为控制以及对慢性阻塞性肺病患者。然而,使用TUNEL检测的细胞凋亡进行解释时应特别谨慎,因为非特异性DNA碎片也可以检测到21。因此,作者还应用激活半胱天冬酶3,细胞凋亡的标志21,在控制和患者cytoplasmatic疣状活性半胱天冬酶3被发现。数据在当前的研究表明,细胞凋亡的肌肉纤维不发生,当然不是一个学位COPD患者比对照组高。然而,尽管作者保留对TUNEL数据,一些积极的原子核在慢性阻塞性肺病患者以及健康受试者被发现。由于细胞multi-nucleated,凋亡细胞核的数量很可能是重要的调整myonuclei在纤维萎缩的条件22。纤维之间的关系CSA和TUNEL-positive myonuclei确实被证明在慢性心力衰竭23。然而,作者没有发现这种关系在慢性阻塞性肺病,这可能与低频TUNEL-positivity或者因为病人在当前的研究中体重稳定条件和可能减少体重不足。另外,由于细胞凋亡是一个动态过程,肌肉萎缩的进展相对缓慢,非常小的患者之间的差异可能会和控制。因此,它是可能的,目前的方法是不足以检测那些潜在的差异。
肌肉萎缩在慢性阻塞性肺病令人信服地与系统性炎症有关24- - - - - -26。也,这是可行的,循环炎症细胞以类似的方式渗透到肌肉,支气管炎症细胞浸润。因此,炎症细胞的存在浪费的肌肉可以预期。然而,作者没有发现数量异常的巨噬细胞和白细胞在慢性阻塞性肺病患者的肌肉组织。这表明肌内炎症细胞最有可能不影响肌肉的炎症介质的来源。应该注意的是,有一个小概率的大小炎性细胞浸润到肌肉可能是减少皮质类固醇。然而,正如上面所讨论的,只有一半的患者接受药物和剂量很低。另外,循环细胞因子和趋化因子或介质由当地内皮细胞或细胞本身,可能参与了炎症和骨骼肌浪费之间的联系。然而,这种假设需要进一步调查,超出了本研究的范围。
总的来说,这是第一次,外围肌肉无力在慢性阻塞性肺疾病已经接近从肌肉病变的角度利用一系列的标准的组织化学技术。除了标记纤维type-IIX萎缩在慢性阻塞性肺疾病,结果显示小区别骨盆韧带慢性阻塞性肺疾病患者和健康对照组。除了我IIX纤维类型的转变和选择性type-IIX萎缩在慢性阻塞性肺疾病,轻微增加纤维化和脂肪细胞替换,可能伴随纤维萎缩,观察这些病人。没有其他明显的特点肌肉病理观察,也没有增加肌肉内炎症细胞的数量。此外,没有迹象表明坏死和凋亡参与肌肉病理。未来的研究需要确定潜在的差异肌肉严重缺氧的子组患者的病理和恶病的慢性阻塞性肺疾病患者(无脂质量的特点是减肥和不成比例的浪费),进一步描述了机制骨骼肌纤维萎缩。
确认
作者要感谢m . Hesselink一般,援助和e·杜蒙特执行半胱天冬酶3染色。
- 收到了2003年2月5日。
- 接受2003年4月4日。
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