趙 琳,張向紅,李明蘭,梁建民,孫 斌,王波濤

(1.西安醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院耳鼻咽喉科 710077;2.西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院耳鼻咽喉科 710004)

慢性鼻炎大鼠嗅黏膜的病理及超微結(jié)構(gòu)變化*

趙 琳1,張向紅2△,李明蘭1,梁建民2,孫 斌2,王波濤2

(1.西安醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院耳鼻咽喉科 710077;2.西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院耳鼻咽喉科 710004)

目的研究慢性鼻炎大鼠嗅黏膜超微結(jié)構(gòu)變化。方法用透射電子顯微鏡對慢性鼻炎組和對照組大鼠的嗅黏膜進(jìn)行形態(tài)學(xué)觀察。結(jié)果慢性鼻炎組大鼠部分嗅黏膜上皮中支持細(xì)胞核呈現(xiàn)橢圓形,其內(nèi)染色質(zhì)團(tuán)塊狀凝聚、邊集,胞質(zhì)密度下降;嗅細(xì)胞表面的纖毛減少、脫落,脫落的纖毛分散于細(xì)胞間;細(xì)胞表面的微絨毛減少或消失,部分細(xì)胞核膜缺損,表現(xiàn)出細(xì)胞凋亡的形態(tài)學(xué)改變;細(xì)胞間有炎癥細(xì)胞浸潤;基底膜裸露,細(xì)胞排列紊亂。結(jié)論慢性鼻炎大鼠嗅黏膜可出現(xiàn)由表及里的超微結(jié)構(gòu)變化。

鼻炎;嗅黏膜;超微結(jié)構(gòu)

1 材料與方法

1.1 慢性鼻炎大鼠動(dòng)物模型的建立 選用月齡4～6周、體質(zhì)量120～160 g SD大鼠 40只,雌雄各半,由西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供,動(dòng)物一般狀態(tài)良好,鼻周無分泌物,無噴嚏,無抓撓鼻現(xiàn)象,皮毛光滑,活動(dòng)飲食正常。予200 μ L肺炎克雷伯菌(中國藥品生物制劑鑒定所菌種庫,批號(hào):46117)滴入大鼠雙側(cè)鼻孔(每側(cè)100 μ L),每天1次,連續(xù)滴鼻7 d后,改為隔日滴鼻,共21 d。對照組20只,以生理鹽水代替菌液,方法及滴鼻時(shí)間同上。

1.2 透射電子顯微鏡樣品制作 處死大鼠,剖開鼻腔,暴露篩板和鼻中隔,取緊鄰篩板處鼻中隔嗅黏膜:(1)將取出的嗅黏膜切成1 mm3小塊,立即置于2.5%戊二醛固定液中4℃、固定2h以上,用磷酸緩沖液浸洗30 min,1%四氧化鋨固定液4℃、固定2 h,用磷酸緩沖液浸洗10 min;(2)乙醇梯度脫水;(3)環(huán)氧樹脂Epon 812浸透、包埋,聚合后作半超薄切片(1～2 μ m),美蘭染色后光學(xué)顯微鏡下定位,用超薄切片機(jī)進(jìn)行超薄切片(50～70 nm),醋酸鈾、檸檬酸鉛染色后,于透射電子顯微鏡下觀察、拍照。

2 結(jié) 果

2.1 HE染色結(jié)果 對照組大鼠嗅黏膜結(jié)構(gòu)以基底膜為界,表面為上皮層,其下方為固有層。嗅黏膜上皮層游離緣可見較多纖毛。嗅細(xì)胞為細(xì)長梭形,含核的胞體位于嗅黏膜上皮層中部;支持細(xì)胞位于嗅細(xì)胞周圍和表面,呈高柱狀,核呈卵圓形,含核的胞體位于上皮層表面;基底細(xì)胞位于上皮層深部,較緊密的排列于基底膜上,細(xì)胞呈圓形或者錐形。固有層為薄層結(jié)締組織,與深部骨膜相連,內(nèi)含較多血管和漿液性Bowman嗅腺,見圖1。慢性鼻炎組大鼠嗅黏膜上皮層萎縮變薄,細(xì)胞數(shù)量變少,有些只留下基底細(xì)胞,部分標(biāo)本基底細(xì)胞也有脫落。部分嗅黏膜上皮呈呼吸上皮化生,嗅黏膜上皮層可見炎性細(xì)胞浸潤。固有層中均見到嗅腺,為漿液性管狀泡狀腺,其中有不同程度的黏液腺化生。不同程度的組織水腫,大量炎性細(xì)胞(包括淋巴細(xì)胞、漿細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞等)浸潤及纖維組織增生。嗅神經(jīng)束未見明顯的形態(tài)學(xué)異常,見圖2。

2.2 透射電子顯微鏡觀察結(jié)果 對照組大鼠嗅黏膜上皮層細(xì)胞排列整齊,細(xì)胞表面有許多微絨毛樣的突起,見圖3。支持細(xì)胞和嗅細(xì)胞成間隔排列,支持細(xì)胞形狀為柱狀,細(xì)胞核呈橢圓形或不規(guī)則,核內(nèi)染色質(zhì)分布均勻;嗅細(xì)胞核呈圓形,核仁常見,核內(nèi)常染色質(zhì)豐富,未見纖毛(可能與切面有關(guān)),細(xì)胞質(zhì)內(nèi)核糖體豐富,線粒體短小,線粒體嵴結(jié)構(gòu)清晰,少量的糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)及高爾基體分散在細(xì)胞質(zhì)中,見圖4。基底膜完整,細(xì)胞排列整齊,核呈圓形,見圖 5。嗅腺結(jié)構(gòu)完整,細(xì)胞單層排列,腔面微絨毛豐富,腔內(nèi)有少量的漿液,見圖6。慢性鼻炎組大鼠部分嗅黏膜上皮層細(xì)胞腫脹、脫落、壞死,細(xì)胞排列紊亂,細(xì)胞形態(tài)不規(guī)則,見圖7。支持細(xì)胞核呈橢圓,其內(nèi)染色質(zhì)團(tuán)塊狀凝聚、邊集,細(xì)胞質(zhì)密度下降(少數(shù)密度增加),體積變小,細(xì)胞質(zhì)內(nèi)線粒體腫脹呈空泡樣,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)池樣擴(kuò)張,見圖8。嗅細(xì)胞表面纖毛減少、脫落,纖毛基體可見,脫落的纖毛分散于細(xì)胞間,見圖9;嗅細(xì)胞表面微絨毛減少或消失,部分細(xì)胞核膜缺損,表現(xiàn)出細(xì)胞凋亡的形態(tài)學(xué)改變,凋亡細(xì)胞及凋亡小體較多,并被細(xì)胞吞噬,見圖10;有的嗅細(xì)胞腫脹,密度降低,細(xì)胞質(zhì)內(nèi)線粒體腫脹,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)池樣擴(kuò)張,見圖11;細(xì)胞間有炎性細(xì)胞浸潤,可見炎性細(xì)胞進(jìn)入現(xiàn)象,見圖12?；啄ぢ懵?細(xì)胞排列紊亂,見圖13。嗅腺細(xì)胞呈柱狀,細(xì)胞間隙加大,腔面內(nèi)分泌物增多,見圖14。

圖1 對照組大鼠嗅黏膜HE染色(×100)

圖2 慢性鼻炎組大鼠嗅黏膜HE染色(×100)

圖3 對照大鼠嗅黏膜上皮層透射電子顯微鏡觀察(×1 500)

圖4 對照大鼠嗅細(xì)胞透射電子顯微鏡觀察(×10 000)

圖5 對照大鼠基底膜透射電子顯微鏡觀察(×8 000)

圖6 對照大鼠嗅腺透射電子顯微鏡觀察(×1 500)

圖7 慢性鼻炎組大鼠嗅黏膜上皮層透射電子顯微鏡觀察(×3000)

圖8 慢性鼻炎組大鼠支持細(xì)胞透射電子顯微鏡觀察(×10 000)

圖9 慢性鼻炎組大鼠嗅細(xì)胞表面纖毛透射電子顯微鏡觀察(×15 000)

圖10 慢性鼻炎組大鼠嗅細(xì)胞透射電子顯微鏡觀察(×3 500)

圖11 慢性鼻炎組大鼠嗅細(xì)胞腫脹透射電子顯微鏡觀察(×25 000)

圖12 慢性鼻炎組大鼠細(xì)胞間炎性細(xì)胞浸潤透射電子顯微鏡觀察(×4 000)

圖13 慢性鼻炎組大鼠基底膜透射電子顯微鏡觀察(×8 000)

圖14 慢性鼻炎組大鼠嗅腺透射電子顯微鏡觀察(×3 500)

3 討 論

3.1 正常嗅黏膜結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 嗅覺是嗅覺感受器對氣態(tài)化學(xué)物質(zhì)刺激起反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的信息,經(jīng)大腦嗅皮質(zhì)處理所形成的氣味感覺。鼻腔內(nèi)的嗅黏膜上皮層是嗅覺感受器官,是人體內(nèi)部與外界環(huán)境溝通的一個(gè)重要出入口[1]。嗅黏膜上皮層除了篩板及其稍下方的上鼻甲表面的小部分區(qū)域外,向前可以延伸到中鼻甲前端,向下可以延伸到中鼻甲下方,嗅黏膜上皮層面積大小及分布區(qū)域存在個(gè)體差異[2-3]。肉眼觀察嗅黏膜上皮層區(qū)域呈黃色,可以與周圍的呼吸上皮相區(qū)分;嗅黏膜上皮層為假復(fù)層柱狀上皮,由4種細(xì)胞構(gòu)成:嗅細(xì)胞(嗅覺神經(jīng)元細(xì)胞)、支持細(xì)胞、基底細(xì)胞和微絨毛細(xì)胞?？纱笾路譃?層:淺層多為支持細(xì)胞,中層多為嗅細(xì)胞,底層為基底細(xì)胞。淺層與中層分界不明顯。

3.2 慢性鼻炎大鼠嗅黏膜病理變化特點(diǎn) 正常嗅黏膜上皮層為假復(fù)層柱狀上皮,由支持細(xì)胞、嗅細(xì)胞和基底細(xì)胞構(gòu)成了良好的3層結(jié)構(gòu)。嗅細(xì)胞位于支持細(xì)胞和基底細(xì)胞之間,具有再生能力,其修復(fù)周期約為30 d[4]。中井羲明等觀察了患慢性鼻炎的家兔在發(fā)病1～6個(gè)月內(nèi)嗅黏膜變化,發(fā)現(xiàn)反復(fù)炎癥感染致嗅黏膜上皮層變性,其修復(fù)的方式:(1)是再生新的嗅黏膜上皮層;(2)為呼吸上皮化生,即在嗅黏膜上皮層中,可見到呼吸上皮的島狀分布。隨慢性鼻炎-鼻竇炎炎癥遷延,呼吸上皮的島狀侵入逐漸擴(kuò)大,進(jìn)而減少了嗅黏膜上皮層的面積,造成嗅覺障礙。本研究結(jié)果顯示,慢性鼻炎大鼠嗅覺的主要病理變化以嗅黏膜上皮層萎縮變薄,細(xì)胞數(shù)量變少,嗅細(xì)胞減少為主,說明長期患慢性炎癥時(shí),嗅細(xì)胞再生能力逐漸減弱,甚至消失。本研究結(jié)果同樣也顯示,在嗅黏膜上皮層中出現(xiàn)了呼吸上皮化生,也是慢性鼻炎引起嗅覺疾病的一個(gè)重要病理變化,但其發(fā)生機(jī)制尚不清楚。

3.3 正常嗅黏膜超微結(jié)構(gòu)特點(diǎn) Moran等[5]用透射電子顯微鏡觀察健康志愿者嗅黏膜上皮層,描述了構(gòu)成嗅黏膜上皮層的4種細(xì)胞,即嗅細(xì)胞、微絨毛細(xì)胞,支持細(xì)胞和基底細(xì)胞的分布及超微結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。本研究中對照組嗅黏膜上皮層超微結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與Moran等[5]描述相同。尤其觀察到光鏡下不能發(fā)現(xiàn)的微絨毛細(xì)胞。Nagashima等[6]認(rèn)為微絨毛細(xì)胞可能是有功能活性的化學(xué)感受器細(xì)胞。亦有研究表明,微絨毛細(xì)胞可能是一種神經(jīng)元或神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞[7-8]。也有學(xué)者推測該細(xì)胞可能為第二種感覺細(xì)胞,它直接參與嗅覺功能活動(dòng)[5,9-11]。M ulvaney和Heist[12-13]報(bào)道兔嗅黏膜上皮層面積為7.27～9.3 cm2。每平方厘米大約有1千萬嗅神經(jīng)元。M oran等[5]報(bào)道人嗅黏膜上皮層每平方厘米約3百萬嗅神經(jīng)元。由此可見哺乳動(dòng)物和人嗅神經(jīng)元數(shù)量差別之大。嗅神經(jīng)元為雙極細(xì)胞,其樹突在支持細(xì)胞間走行,到達(dá)嗅黏膜上皮層表面后稍膨大,成嗅囊,表面有6～30個(gè)嗅纖毛,每個(gè)纖毛約5～30 μ m不等。其軸突極細(xì),約0.2 μ m,為人體內(nèi)最細(xì)的纖維,在支持細(xì)胞間走行,無分支、無髓鞘,軸突進(jìn)入固有層后,集合成束形成嗅絲。有研究證明,脊椎類和哺乳動(dòng)物的嗅神經(jīng)元平均壽命為30 d,支持細(xì)胞胞體跨越嗅黏膜上皮層,呈高柱狀,表面有大量微絨毛,一個(gè)或數(shù)個(gè)胞體環(huán)繞包裹嗅神經(jīng)元干細(xì)胞,可分化為嗅神經(jīng)元[14]。在嗅黏膜固有層,主要的結(jié)構(gòu)特征是含有較多的嗅腺(Bowman腺),嗅腺所分泌的液體為嗅黏膜上皮層表面黏液的主要成分,與嗅覺的生理功能有密切的關(guān)系。嗅黏膜直接與外界環(huán)境相接觸,易受各種有害因素的影響,大量研究結(jié)果已證實(shí)嗅神經(jīng)元有周而復(fù)始的變性和再生過程。

3.4 慢性鼻炎大鼠嗅黏膜超微結(jié)構(gòu)變化特點(diǎn) 本組20例慢性鼻炎大鼠鼻腔均有黏膜腫脹、分泌物潴留等表現(xiàn),通過透射電子顯微鏡觀察嗅黏膜上皮層超微結(jié)構(gòu)有不同程度病變,其嗅黏膜超微結(jié)構(gòu)變化主要有以下特點(diǎn)。

3.4.1 嗅黏膜上皮層超微結(jié)構(gòu)變化與其萎縮的關(guān)系 當(dāng)嗅黏膜上皮層輕度萎縮時(shí),出現(xiàn)細(xì)胞表面微絨毛消失、嗅泡及嗅纖毛變性、纖毛化生等細(xì)胞表面超微結(jié)構(gòu)輕度異常。當(dāng)嗅黏膜上皮層中度萎縮時(shí),出現(xiàn)支持細(xì)胞上部大量空泡結(jié)構(gòu)、基底細(xì)胞退行性變等,但嗅黏膜上皮層4種細(xì)胞形態(tài)清晰可辨。在嗅黏膜上皮層重度萎縮時(shí),其表層超微結(jié)構(gòu)消失,上皮細(xì)胞腫脹、脫落、壞死,細(xì)胞排列紊亂,細(xì)胞形態(tài)不規(guī)則,各種細(xì)胞結(jié)構(gòu)不清。細(xì)胞核染色質(zhì)呈斑塊狀凝聚、核固縮;細(xì)胞質(zhì)內(nèi)出現(xiàn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)擴(kuò)張;線粒體嵴排列紊亂,線粒體腫脹、空泡狀或減少;細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)較大的空泡等改變。上述這些病變特點(diǎn)說明,炎癥導(dǎo)致嗅黏膜上皮層細(xì)胞各種超微結(jié)構(gòu)異常的程度與其萎縮程度呈正相關(guān)。

3.4.2 嗅細(xì)胞和支持細(xì)胞的變化 本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,慢性鼻炎嗅黏膜上皮層中嗅細(xì)胞數(shù)量顯著減少,支持細(xì)胞亦出現(xiàn)不同程度和不同性質(zhì)的變性、壞死、脫落。支持細(xì)胞的病變使嗅細(xì)胞周圍微環(huán)境發(fā)生明顯改變,嗅細(xì)胞表面連接異常均可擾亂嗅神經(jīng)元的傳導(dǎo)活動(dòng)等正常的細(xì)胞生理功能而引起嗅覺障礙。當(dāng)然,嗅細(xì)胞纖毛減少或缺失也可引起嗅覺障礙,因纖毛上富含多種氣味的化學(xué)感受體,可直接引起嗅覺的減退。有的嗅細(xì)胞表面纖毛未見明顯改變,但嗅細(xì)胞出現(xiàn)不同程度的變性,亦可直接引起嗅覺功能的下降。在嗅黏膜上皮層內(nèi)雖未發(fā)現(xiàn)細(xì)菌病原體,但在部分樣本中可見淋巴細(xì)胞或嗜酸性粒細(xì)胞浸潤,固有層內(nèi)淋巴細(xì)胞、漿細(xì)胞浸潤更為明顯,提示炎癥反應(yīng)在嗅黏膜上皮層損傷中可能發(fā)揮重要作用。固有層中嗅腺的細(xì)胞呈柱狀,細(xì)胞間隙加大,腔面內(nèi)分泌物增多。

總之,慢性鼻炎大鼠嗅黏膜可出現(xiàn)由表及里的超微結(jié)構(gòu)變化,本研究結(jié)果對理解鼻炎狀態(tài)下嗅覺的病理生理機(jī)制和臨床疾病表現(xiàn)有一定幫助。

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The pathological and ultrastructure changes of the olfactory epithelium in rats suffering from chronic rhinitis*

Zhao Lin1,Zhang Xianghong2△,Li Minglan1,Liang J ianmin2,Sun Bin2,Wang Botao2
(1.Department of Otolaryngology,Af filiated Hospital of Xi′an Medical College,Xi′an,Shanxi 710077,China;2.Department of Otolaryngology,Second Af filiated Hospital of Medical College of Xi′an Jiaotong University,Xi′an,Shanxi 710004,China)

ObjectiveTo study the ultrastructure change in the olfactory mucosa of rats suffering from chronic sinusitis.MethodsLight microscope and transmission electron microscope was used to observe the ultrastructure changes in the olfactory mucosa of 20 rats suffering from chronic sinusitis and those in 20 cases of normal olfactory mucosa.ResultsObservation by transmission electron microscope:Supporting cell nuclei were oval,the nuclei of the cell aggregated as the plaque and fringe collection,the density of cytoplasm were drop in.Surface microvillus of the olfactory cells reduced and disappeared,part of the karyolemma defected,to show morphology change about cell apoptosis.Inflammatory infiltratedin the middle of cells.Basement membrane to be exposed,the cells were quite disorganized.ConclusionThere is a ultrastructural change from the surface to the inner in the olfactory mucosa of rats suffering from chronic sinusitis.

rhinitis;olfactory mucosa;ultrastructure慢性鼻炎是常見的持續(xù)4周以上或反復(fù)發(fā)作的鼻黏膜及黏膜下的慢性炎癥。本研究用透射電鏡觀察慢性鼻炎大鼠和正常大鼠嗅黏膜超微結(jié)構(gòu),比較它們之間的差異,了解慢性鼻炎狀態(tài)下嗅黏膜的超微結(jié)構(gòu)變化,旨在進(jìn)一步認(rèn)識(shí)慢性鼻炎的病變基礎(chǔ)和了解慢性鼻炎的病因。

10.3969/j.issn.1671-8348.2011.04.003

A

1671-8348(2011)04-0319-04

陜西省攻關(guān)項(xiàng)目[2005K12-G2(2)]。△< class="emphasis_bold">通訊作者,

,Tel:15029577590;E-mail:my@fmmu.edu.cn。

2010-07-21

2010-09-22)

·論 著·