Eur Respir J 2001; 18:357-361

Компьютерная томография легочных саркоид-подобных гранулем, индуцированных адъювантом Фрейнда у крыс

A. Bergeron, J-P. Laissy, P. Loiseau, E. Schouman-Claeys, A.J. Hance and A. Tazi
Faculte de Medecine Xavier Bichat, Paris, France, Laboratoire d'Imagerie Medicale Paris-Nord, Faculte de Medecine Xavier Bichat, Paris, France and Service de Pneumologie, Hopital Avicenne, Bobigny, France

Реферат

Внутривенное введение адъюванта Фрейнда крысам было предложено в качестве экспериментальной модели легочного саркоидоза, но у только некоторых животных развивались гранулемы. Поскольку обнаружение присутствия гранулем и оценка степени гранулематозной реакции требовало гистологической оценки, эта модель имеет ограниченную ценность при исследовании развития гранулематозного процесса.

Наше исследование оценило способность компьютерной томографии (КТ) обнаруживать in vivo легочные гранулемы, индуцированные адъювантом Фрейнда у крыс. Крысам линии Wistar был введен адъювант Фрейнда, чтобы стимулировать развитие легочных саркоид-подобных гранулем. Присутствие и степень легочных ненормальностей, обнаруженных с помощью КТ и гистопатологических исследований, были сравнены.

КТ имела высокую чувствительность и специфичность для обнаружения у крыс саркоид-подобных гранулем, индуцированных адъювантом Фрейнда. Степень легочной гранулематозной реакции при оценке двумя методами имела сильную корреляцию (r=0.93, p < 0.01). Напротив, средняя плотность ткани легкого, содержащего гранулемы, значительно не отличалась от средней плотности ткани легкого без гранулематозной реакции.

Таким образом, КТ является ценным инструментом для оценки легочной гранулематозной реакции, индуцированной адъювантом Фрейнда у крыс in vivo. Эта экспериментальная модель может быть полезна для исследования легочных саркоид-подобных гранулем, особенно ответа на различные терапии.

Введение

Легочная болезнь - одна из наиболее обычных особенностей саркоидоза, которая может вести к серьезному легочному фиброзу у некоторых пациентов (1, 2). Значительные усилия были предприняты, чтобы лучше понять факторы, участвующие в развитии и разрешении иммунных гранулем, структур, ответственных за нарушение нормальной архитектуры ткани легкого при этой болезни (3-5). Отсутствие экспериментальной модели для саркоидоза, однако, препятствовало исследованию гранулематозной реакции, поэтому в настоящее время, о факторах, которые определяют, будут ли гранулематозные повреждения прогрессировать или разрешатся спонтанно, известно мало (3, 4).

Известно, что внутривенное введение адъюванта Фрейнда крысам, стимулирует саркоид-подобные реакции (6). Неказеозные гранулемы, содержащие эпителиоидные и гигантские клетки, окруженные лимфоцитами, которые наблюдаются при легочном саркоидозе у человека, также были обнаружены в субплевральных и перибронховаскулярных областях легкого у крыс (6). Однако, по неизвестным причинам, степень легочной гранулематозной реакции весьма сильно различается, даже когда в одном эксперименте используются трансгенные животные одной линии. У некоторых животных развивается лишь умеренные клеточные инфильтраты без формирования гранулем (6). Поскольку не было возможным предсказать, у каких животных разовьются гранулемы без исследования паренхимы легкого при вскрытии, эта модель имела существенные ограничения в исследованиях, предназначенных для оценки развития гранулематозного процесса, особенно в ответ на различные терапии.

Компьютерная томография (КТ) - очень чувствительный метод для обнаружения повреждений при легочном саркоидозе (2, 7-10). Наиболее часто наблюдаемые особенности - нерегулярное утолщение бронховаскулярных связок и маленькие узелки, раположенные вдоль сосудов и под плеврой (2, 7-10). Гистопатологические исследования продемонстрировали, что эти радиологические ненормальности соответствуют наличию гранулем в ткани, окружающих легочные сосуды и дыхательные пути (11). В этом контексте, цель нашего исследования состояла в том, чтобы оценить способность КТ обнаруживать развитие легочных саркоид-подобных гранулем у крыс, которым вводился адъювант Фрейнда и коррелировать результаты КТ с гистопатологическими исследованиями тех же самых животных.

Предварительные эксперименты показали, что легочные саркоид-подобные гранулемы развивались через 28 дней после введения адъюванта Фрейнда и что повреждения все еще существовали через 58 дней. Поэтому, КТ была выполнена через 33 дня после введения адъюванта Фрейнда.

Результаты

КТ продемонстрировала присутствие субплевральных или перибронховаскулярных узелков у 6 из 8 исследованных животных. Узелки были размером от 0.4 до 0.8 мм в диаметре. Распределение легочных узелков было подобным в верхних и нижних долях легких, но они более часто наблюдались в правом легком.

Гистологическая оценка ткани легкого также показала присутствие гранулем в легких у 6 из 8 крыс. Эти повреждения были подобны наблюдаемым при саркоидозе у человека. Гранулемы состояли из центрального ядра, состоящего из макрофагов, эпителиоидных и гигантских клеток, окруженного лимфоцитами. Фактически гранулемы были обнаружены только в субплевральных и перибронховаскулярных регионах. Размер гранулем был от 0.1 до 0.5 мм в диаметре.

Результаты КТ находились в соответствии с гистопатологическими исследованиями легкого. В частности, легочные узелки при КТ не были обнаружены в легких крыс, у которых гранулемы не были обнаружены после обширного микроскопического исследования ткани легкого. Таким образом, чувствительность и специфичность КТ для обнаружения гранулем легкого были 100 %. Напротив, измерение средней плотности легкого не позволяло различать крыс, у которых развились легочные саркоид-подобные гранулемы и крыс, у которых нарулемы не были обнаружены (-563±12 HU и -567±72 HU, соответственно).

Последовательная оценка степени гранулематозной реакции у одного животного может быть полезной для изучения ответа на различные терапии. Поэтому, важно определить, отражают ли результаты КТ степень гранулематозной инфильтрации легкого. Для этого мы сравнили степень легочной узловой инфильтрации при КТ и при гистопатологической экспертизе. При световой микроскопии, гранулематозный ответ отсутствовал у двух животных, был ограниченным у трех животных и диффузным у остальных трех, принимая во внимание, что легочная узловая инфильтрация при КТ отсутствовала у двух животных, была очаговой у четырех и диффузной у остальных двух крыс (kappa =0.82). Кроме того, несмотря на малое число животных, наблюдалась сильная корреляция между радиологическими и гистологическими данными при оценке степени изменений в легких крыс при оценке с помощью КТ и световой микроскопии (r =0.93, p < 0.0l). Напротив, средняя плотность легкого не коррелировала со степенью гранулематозной реакции (нет гранулем: -563±12 HU; ограниченная гранулематозная инфильтрация: -614±58 HU; диффузные гранулемы: -521±52 HU).

Обсуждение

В этом предварительном исследовании мы показали что: 1) КТ является высоко чувствительным и специфическим методом для обнаружения саркоид-подобных гранулем в легких крыс, индуцированных введением адъюванта Фрейнда; 2) имелась сильная корреляция между результатами световой микроскопией и КТ при оценке степени гранулематозной реакции в легких этих животных; 3) измерение средней плотности легкого не является полезным для оценки степни гранулематозной инфильтрации.

Об использовании КТ у животных сообщается редко. Большинство этих этих исследований использовало КТВР, чтобы оценить степень поражения легких у свиней в различных патологических ситуациях (14-17). В этих исследованиях, наблюдаемые радиологические ненормальности хорошо коррелировали с основными гистопатологическими особенностями в легких (14-17). Меньше данных доступно относительно использования КТ у мелких животных, для которых пространственное разрешение КТ ограничено. КТ была выполнена у крыс для оценки повреждения легкого, индуцированного лучевой терапией, однако, изучалась только плотность легкого и радиологический паттерн не был описан (12, 18, 19). В нашем исследовании было показано, что КТ эффективна для обнаружения у крыс легочных саркоид-подобных гранулем, индуцировнных адъювантом Фрейнда. Мы обнаружили присутствие легочных узелков у всех животных, которые имели легочные гранулемы в легком при микроскопическом исследовании. Кроме того, хотя число изучаемых животных было мало, наши результаты предполагают, что данные, полученные при КТ, точно отражают степень легочной гранулематозной реакции, индуцированной адъювантом Фрейнда.

Несмотря на высокую чувствительность КТ для обнаружения легочных саркоид-подобных гранулем, мы столкнулись с некоторыми ограничениями при точном описании вовлечения легкого. Одним ограничением была нечеткость узелков из-за движения легких и сердца. Ранее сообщалось, что движения легких значительно не изменяли процент обнаружения метастазов в легком у собак при использовании КТ (20). Известно, что процесс дыхания может производить очаги увеличенной плотности в легких. Таким образом, мы не имли возможности определить количество помутнений по типу ''матового стекла'', связанных с областями гранулематозного воспаления.

Ранее сообщалось, что движения сердца на КТ влияют на визуализацию небольшого участка верхней доли левого легкого, который расположен между сердечной вырезкой и косой щелью (язычок) и нижней доли, которые находятся вблизи левого желудочка (21). Это влияние не было важным в нашем исследовании, так как гранулемы не были расположены в этих областях легкого.

Другим ограничением были проблемы в определении точной анатомической локализации узелков, обнаруженных при КТ. Локализация обычно облегчается при идентификации места повреждения по отношению к бороздам легкого. Однако, у крыс, левое легкое не сегментировано бороздами и борозды правого легкого не всегда видны на КТ, таким образом лишая исследователей этих анатомических маркеров.

Измерение средней плотности легкого ранее использовалось, чтобы изучить индуцированное радиацией повреждение легкого у крыс (12, 18, 19). Однако, этот маркер находится под влиянием многих факторов, включая изучаемую область легкого и возраст животного (22). Мы обнаружили, что средняя плотность легкого не является хорошим параметром, чтобы отличить крыс, у которых развились гранулемы в ответ на адъювант Фрейнда от тех, у которые гранулемы не развились. Возможно, что даже в случае диффузного поражения легких гранулемами, достаточно серьезного изменения средней плотности легкого не происходит.

Результаты нашего предварительного исследования демонстрируют, что КТ позволяет анализировать легочную паренхиму крыс и обнаруживать легочные узелки у этих мелких животных. КТ может быть полезна в экспериментальных моделях болезней легкого, которые приводят к формированию дискретных паренхиматозных повреждений. В частности представленные результаты говорят, что эта модель может быть использована для оценки эффективности различных терапевтических стратегий. Идентификация терапии, которая ускоряет разрешение гранулематозных повреждений, может быть полезной при лечении пациентов с саркоидозом.

Примечание переводчика

Адъювант Фрейнда (Freund adjuvant) - один из наиболее распространенных неспецифических стимуляторов иммуногенеза, содержит убитые туберкулезные микобактерии, суспензированные в масляной фазе водяной эмульсии. Адъювант Фрейнда является мощным стимулятором неспецифических иммунных реакций, однако в медицинe практически не применяется ввиду токсичности и аллергенности.