結核病:意見-科學Forschen

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結節病患者毛細血管內皮細胞超微結構的病理研究——質膜、脂滴和周圍神經纖維缺陷的觀察與磷脂酶A2 (PLA2)和口泌素樣蛋白2 (SLP-2)的細胞學研究

一郎Mochizuki1 *孝本田2小鬆Hanaoka1

1日本信州大學醫學院內科
 2日本信州大學醫學院檢驗醫學係

*通訊作者:日本新樹大學醫學院內科教授望月I電話:81.263.33.7215;電子郵件:p-ichiro@sea.plala.or.jp


摘要

電鏡下結節病患者支氣管肺泡道毛細血管內皮細胞質膜顯示稍模糊或模糊或消失的占89%(34/38例)，對照組占32%(8/25例)。結節病的透明質膜為11%(4/38)，對照組為68%(17/25)。早期結節病表現為大範圍毛細血管內皮細胞質膜缺損。

雙相、新月狀脂滴涉及不飽和脂肪酸和溶酶體顆粒，在結節病患者中有38%的頻率和特異性發現，而在對照組中沒有脂滴。含有溶酶體的黑色單相(不飽和)脂滴在結節病患者中出現25%，在對照組中為0%。我們發現脂質物質來源於腫脹的線粒體，我們認為上述內皮質膜缺陷是脂滴和溶酶體顆粒的主要原因。

結節病主支氣管毛細血管周圍的自主神經纖維可見腫脹、有髓纖維伸長和脫髓鞘。有趣的是，我們可以在周圍神經纖維中看到同樣的雙相，新月形脂滴。這說明脂滴的來源不僅來自呼吸道的毛細血管內皮細胞膜，還廣泛來源於周圍神經髓鞘中的毛細血管內皮細胞。我們對血管性血友病因子11的免疫組化研究恰恰表明，結節病在很大程度上是一種毛細血管疾病。

PLA2作為靶酶作用於膜磷脂，降解毛細血管壁，但改變的溶血磷脂對感染具有保護作用，並具有免疫抑製作用。位於質膜上的氣孔蛋白和氣孔樣蛋白(SLP-2)與脂滴相互作用，提示其在細胞內脂質運輸中起重要作用，具有重要的膜組織功能。此外，SLP-2與質膜和T細胞相關，在T細胞激活中發揮重要作用，其中結節病肉芽腫的形成依賴於T細胞的調節。

總之，我們在超微結構水平檢測到支氣管肺泡毛細血管的質膜缺陷，隨後脂質代謝異常引入PLA2和SLP-2的關鍵變化，在結節病的質膜中。

關鍵字

質膜;線粒體;含不飽和脂肪酸的脂滴;自主神經纖維


簡介

在病因不明的結節病進一步深入研究的活動較少的情況下，磷脂酶A2 (PLA2)[1]酶催化膜甘油磷脂水解和口蛋白樣蛋白2 (SLP-2)[2,3]表達的一種主要線粒體蛋白超家族的研究取得了驚人的進展，似乎給繼續研究結節病脂質代謝異常的人們帶來了啟示。對於結節病的研究，已有一些涉及脂質代謝的論文[4-10]，但尚未觸及發病機製這一課題的核心。我們對結節病患者支氣管肺泡道毛細血管內皮細胞的精細結構進行了研究[6-12]，最近發現結節病毛細血管內皮細胞存在質膜缺陷，其中PLA2酶存在於相同的內皮細胞[1]。內皮細胞磷脂膜的變化似乎對同一內皮細胞的線粒體產生影響，[12]結節病毛細血管內皮細胞周圍的髓鞘神經細胞的變化在PLA的解釋中似乎是可以理解的2．本文的目的是研究包括脂質物質在內的毛細血管內皮細胞質膜的廣泛變化，以及含有多不飽和脂肪酸的脂滴與其在線粒體或質膜中的來源之間的關係。我們討論了定位於質膜並與脂滴相互作用的氣孔蛋白和類氣孔蛋白(SLP2)。

材料和方法

35名男性(平均年齡:30歲;16-63歲)和30名女性(平均年齡:38歲;範圍為15-60)，包括5例0期患者(無肺受累)，38例I期患者(單純肺門腫大)，20例II期患者(肺門腫大+間質性肺疾病)，1例III期患者(單純間質性肺疾病)(Scadding, 1961)。對照標本41例經支氣管活檢。其中7例為肺癌，2例為長期進展性粟粒結核，4例為陳舊性肺結核等。沒有對肺癌患者進行組織分類，但對所有病例的電鏡照片中脂滴進行了研究[9]。

肺組織立即被切成小塊。樣品在2.5%戊二醛中固定24小時乙醇係列，包埋Epon 812。超薄切片使用日立8號(日立高科技公司東京，日本)，日立9號(日立高科技公司)和JEM 1200EX II (Jeol有限公司，Herts UK)電子顯微鏡進行檢查。

每一例發現覆蓋毛細血管內皮細胞的質膜，分為清晰、略不清楚和不清楚或消失三類。在每個標本中均記錄已形成的脂滴，並在形態學上分為三組，以三組中頻率較高的受試者為候選對象。

對毛細血管內皮粘膜下組織中的脂滴進行形態學分類，描述了不同時間和疾病過程的層狀結構。對結節病患者支氣管和肺組織中的自主神經纖維進行了檢查，並描述了異常的有髓鞘和無髓鞘纖維。

結果

從胚胎學上起源於中胚層的血管內皮細胞與涉及免疫細胞的血細胞有共同的祖細胞，而毛細血管內皮細胞雖然是扁平細胞，但在炎症反應中表現出重要的多才行為(圖1)。覆蓋著內皮細胞的質膜由脂蛋白成分組成，可能對疾病的病理生理具有重要信息。表1為結節病患者毛細血管內皮細胞質膜。有一點不清楚和不清楚或消失的發現頻率均為87%，控製性為28.1%。

圖1:支氣管正常毛細血管。質膜(箭頭)觀察清楚。

結節病(38例) 控製(25例)
清晰的 4 (11%) 17 (68%)
有點不清楚 16 (42%) 2 (28%)
不清楚或消失 18 (47%) 1 (0.1%)

表1:結節病患者毛細血管內皮細胞的質膜。

如圖2所示，在結節病患者早期，內皮細胞突出到管腔內，我們發現質膜完全缺損，這種代謝異常的最終結果與基底膜明顯增厚，擴張的平滑內質網增加引起蛋白質代謝的激活有關。形態上出現脂滴表示脂質代謝異常。圖3顯示結節病患者伴血小板或嗜酸性粒細胞的質膜局部缺損。結節病33例伴質膜缺損的血小板粘連率為73%，對照組54例為17%。這一發現表明內皮細胞在破壞後存在凝血作用。圖3右側，質膜局部缺損，儲存馮·維勒布蘭德因子的Weibel-Palade體增多，起凝血係統的作用。圖4中的四個圖是不同的結節病患者的不同病例。但脂滴的形狀非常相似，呈現兩種特殊的月牙形深色和亮區。後者似乎是中性脂肪。

圖2:活動性結節病患者(手術肺標本)的有缺陷的質膜(箭頭)。突出的內皮細胞無清晰的質膜，基底明顯增厚。線粒體(mit)腫脹，並被帶有溶酶體的深色單質脂滴(星號)包圍。擴大的平滑內質網(箭頭)顯示激活的蛋白質代謝。

圖3:局部缺損的質膜(箭頭之間)附著在血小板上(左)，嗜酸性粒細胞(右)附著在缺損的質膜同一位置(雙箭頭之間)。內皮細胞細胞質中的杆狀體結構呈Weibel-Palade體，馮·維勒布蘭德因子起凝血作用。

圖4:四個獨立的結節病例在同一毛細血管內皮細胞上均可見雙相脂滴。

表2為結節病患者支氣管肺泡束毛細血管內皮細胞脂滴的三種分類。隻有單相深色脂滴占35%(9/26例)，雙相新月形脂滴占38%(10/26例)，共73%的病例中含有一種重要的深色不飽和脂肪酸物質，對照組中沒有。朗訊單相脂滴占27%(7/26例)，對照組18%(2/11例)。一個對照病例是粟粒性肺結核和另一個肺癌。

結節病(26例) 控件(11例)
深色單相脂滴 9 (35%) 0 (0%)
兩相的脂質滴 10 (38%) 0 (0%)
透明單相脂滴 7 (27%) 2 (18%)

表2:結節病患者支氣管肺泡束毛細血管內皮細胞中的三種脂滴。

圖5顯示了脂滴在所有結節病患者中的進展。上部多為暗單相，中部為亮單相，下部為不飽和脂肪酸長期殘留，部分為片層鈣化或右側可能為Schaumann Body。

圖6和表3顯示主支氣管毛細血管周圍有髓神經纖維異常。在65例結節病中，36例可觀察到有髓鞘纖維和有髓鞘纖維，12例(33%)伴有髓鞘纖維腫脹(圖6e)， 4例(b,d)伸長2例脫髓鞘，2例髓鞘纖維增加。30例對照病例中，10例可觀察到有髓鞘神經纖維和有髓鞘神經纖維，除2例有髓鞘神經纖維伸長外，其餘均無異常。

圖5:脂滴進展和其他小體在所有結節病患者。下部顯示多種結構，包括層狀結構。

結節病(65例) 控製(30例)
觀察到有髓、有髓纖維
增加澱粉纖維 2 0
有髓纖維腫脹 12 (33%) 0
有髓纖維的伸長 4 2
髓鞘脫失 2 0

表3:主支氣管(EM)的自主神經纖維。

線粒體和圖7雙相脂質附著於線粒體雙膜缺損處。這些發現揭示了線粒體雙膜的退化和失效與脂滴的形成有關。

圖6:發現主支氣管的自主神經纖維。
圖6:正常的有髓神經纖維。
圖6 b:有髓纖維的伸長。
圖6 c:軸突內的兩個雙相脂滴(箭頭)(圖6b的高倍視圖)。周圍神經纖維中脂質物質的存在是非常寶貴的發現。
圖6 d:明顯細長的髓磷脂纖維。
圖6 e:有髓纖維腫脹。
圖6 f:上部脫髓鞘。

圖8為線粒體和脂滴隨時間變化的形態變化示意圖。與腫脹和脊消失相關的線粒體與脂滴、溶酶體和深色單相(箭頭)和後來的雙相月牙形(箭頭)連接。

圖7:結節病早期內皮細胞脂質與線粒體膜的關係。
圖7:破裂的線粒體膜出現脂質樣物質
圖7 b:脂質出現於腫脹線粒體雙膜缺損，脊紊亂(箭頭所示)。
圖7 c:線粒體腫大，脊紊亂和解體，消失的線粒體膜間可見深色單相脂質(箭頭所示)。
圖7 d:含有腫脹線粒體的無組織脊包括溶酶體周圍的雙相脂滴

大量退化的線粒體消失，脂滴保留為含有中性脂肪的透明單相脂滴。暗單相，涉及多不飽和脂肪酸脂滴是結節病發病的一個重要因素。

討論

我們從形態學上檢測了結節病患者支氣管肺泡道毛細血管內皮細胞質膜缺損，未見細結構研究結節病發生部位的報道。關於脂滴的來源，我們認為有質膜和線粒體兩種途徑。雖然我們需要更多的研究質膜和脂滴的相關性，但我們可以證明脂質物質來自腫脹退化線粒體的膜(圖7,8)。

Phospholipasea一2(中國人民解放軍2)是磷脂靶酶，催化水解膜甘油磷脂釋放遊離脂肪酸和溶血磷脂。該酶通過基因敲除研究已經在各種脂質代謝中得到了分析。

中國人民解放軍2npPLA在結節病中的表達在1996年已經有報道2但此後未見結節病患者與PLA之間的相關報道2．近年來，活躍型膜性腎病伴結節病的患者中PLA的患病率較高2R已被報道為[14]。解放軍2- IIA為抗菌sPLA2它通過直接降解細菌膜殺死入侵的細菌，血清濃度可以作為炎症和自身免疫疾病的生物標誌物[1,15]。解放軍2IID優先在繼發性淋巴器官(如脾髒和淋巴結)的樹突狀細胞中表達，這表明IID在適應性免疫[16]中起調節作用。關於樹突狀細胞調節抗原的免疫反應及其隨後呈遞到T淋巴細胞的報道有幾篇[17-19]。

我們提出的脂滴[8,9]隨著時間的推移，從暗單相到以下雙相，新月形脂滴被認為是與對照相比，結節病的特異性多不飽和磷脂(表2)。

它們可能是具有特殊相位多態性的心磷脂衍生物，心磷脂發生在線粒體內膜內，具有從膠束到片層的相變，而由片層到六方的狀態受低pH、高離子強度和高酰基數目[20]的有利。在圖5的下麵部分，我們發現了由於磷脂心磷脂衍生物的層狀發現。我們發現線粒體的病理改變的磷脂逐漸取代為高飽和的甘油三酯。

Mancuso DJ[21]證實了非鈣依賴性磷脂酶A的遺傳消融2γ誘導心磷脂含量增加，在腦海馬區出現擴大的異型層狀線粒體結構。他強調了線粒體脂質代謝的深刻變化，但沒有提到我在結節病的毛細血管內皮細胞中觀察到的脂滴。但圖5下方的層狀結構可能是線粒體不僅是細胞產生ATP的主要部位，而且還需要維持神經元活動和大分子和細胞器的軸索運輸。線粒體的功能完整性依賴於細胞中動態的線粒體網絡，對這些融合和裂變過程的幹擾會導致神經退行性疾病，其特征是不同神經元的軸突退行性變。圖示(圖6f)毛細血管周圍的自主神經脫髓鞘是寶貴的發現。圖6c所示的兩個雙相月牙形脂滴的存在是關於其起源的非常寶貴的發現。

圖8:線粒體和脂滴時間過程的形態變化圖示。
M:線粒體箭頭:不飽和脂滴
ly:溶酶體
Lu:透明單相脂滴(參看文獻9)。模式的改進)

最近的研究[21-26]已經開始闡明氣孔蛋白樣蛋白-2 (SLP-2)的功能，它是一種在蛋白質組學分析[22]中被廣泛表達的線粒體蛋白。SLP-2參與線粒體膜中富含心磷脂的微域的組織和線粒體生物發生和功能的調節(即能量生產、鈣緩衝和凋亡)。SLP-2可能促進共聚焦顯微鏡下小鼠T細胞信號轉導和激活的增加。

線粒體轉譯在遺傳水平上的損傷與活化T細胞中白細胞介素-2產生的減少相關，SLP-2是線粒體轉譯的一般調節因子。SLP-2是一種主要形成富含心磷脂微域[3]的線粒體蛋白，通過確保持續的T細胞受體信號轉導在T細胞激活中發揮重要作用，也是免疫調節的潛在靶點[19,22]。

在36歲結節病病因學研討會上th日本結節病和其他肉芽腫性疾病學會(2016年東京)[27]，討論除遺傳麵外的病因。痤瘡丙酸杆菌，顆粒狀P其中，致病因子涉及到僅能在無氧環境中生活的專性厭氧生物，如富脂肪的毛根部或口腔。

心磷脂是細菌和線粒體膜的一種小成分，對心磷脂的了解更有必要[28]，在毛細血管內皮細胞中實現厭氧菌心磷脂與線粒體心磷脂之間的免疫反應將是非常有趣的。

結論

綜上所述，PLA2和SLP-2通過質膜損傷的行為引入脂質和蛋白質代謝的變化，並對結節病的病理生理產生影響，如結節病肉芽腫形成所需的T細胞激活。


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文章類型:研究文章

引用:Mochizuki I, Honda T, Hanaoka M(2018)結節病患者毛細血管內皮細胞精細結構的病理研究——在質膜、脂滴和周圍神經纖維中觀察到缺陷，涉及磷脂酶A2 (PLA2)和口泌素樣蛋白2 (SLP-2)的血門學考慮。J感染Pulm Dis 4(1): dx.doi.org/10.16966/2470-3176.135

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出版的曆史:

  • 收到日期:2018年8月30日

  • 接受日期:2018年9月24日,

  • 發表日期:2018年10月01