大棚肺动物模型多层螺旋CT与病理对照研究

陈艳霞

蒋宝国1JIANG Baoguo

邹 杰1ZOU Jie

张丽娇2ZHANG Lijiao

王笑歌2WANG Xiaoge

高 英3GAO Ying

大棚肺动物模型多层螺旋CT与病理对照研究

陈艳霞1CHEN Yanxia

蒋宝国1JIANG Baoguo

邹 杰1ZOU Jie

张丽娇2ZHANG Lijiao

王笑歌2WANG Xiaoge

高 英3GAO Ying

目的比较农民大棚肺动物模型的多层螺旋CT（MSCT）与病理表现。资料与方法将22只成年健康豚鼠随机分为实验组（16只）和对照组（6只）。实验组鼻滴吸入热吸水链霉菌抗原制剂，分为实验1组8只（持续鼻滴14d）及实验2组8只（持续鼻滴90d）；对照组鼻滴吸入生理盐水。各组按不同时间给予干预后行MSCT扫描和病理检查，观察各组的CT与病理表现。结果实验组15只于2周内肺部CT见弥漫性磨玻璃影、大片实变影或斑片及小结节样磨玻璃影。90d时，实验1组出现索条影，而实验2组表现为磨玻璃样斑片影、结节影及索条影混合存在。14d内实验组病理表现有弥漫性肺泡损伤、淋巴细胞浸润性间质炎症、非干酪样肉芽肿；随后出现不同程度的肺泡间质纤维化，90d时表现为肺泡间质纤维化、间质性肺炎；第7天时实验1组1只豚鼠CT表现正常，病理表现为支气管周围炎。对照组各时间点肺野清晰，肺泡结构正常。结论农民大棚肺动物模型的影像学及病理演变与过敏性肺炎一致，病理改变早于CT改变。

农民肺；肺泡炎，外源性变应性；肺纤维化；体层摄影术，X线计算机；疾病模型，动物；豚鼠

大棚肺属于“农民肺”或“大棚病”范畴[1]，在大棚内种植蔬菜、草莓、菌类、花卉等及饲养家禽、家畜的地区发生率较高，如不及时干预，病情进一步发展可导致慢性阻塞性肺疾病（COPD），严重者可以出现肺功能损害，预后差，成为影响从事大棚作业的农民生活质量及加重社会经济负担的重要因素。目前我国对于农民大棚肺的基础性研究尚处于起步阶段，本实验拟通过对农民大棚肺进行动物实验研究，探讨我国农民大棚肺的影像与病理演变规律。

1 资料与方法

1.1 动物模型的建立

1.1.1 抗原制备 热吸水链霉菌H9-4株（购于中国科学院微生物研究所）置入Emerson液体培养基中，52℃振荡培养4d，离心（10 000r/min, 10min）；收集菌体，用无菌生理盐水洗3次，－30℃反复冻融5次，超声粉碎，离心（15 000r/min, 30min）；收集上清液，－20℃保存备用[2,3]。

1.1.2 实验动物分组及处理 成年健康豚鼠（购于中国医科大学实验动物部）22只，体重400～500g，均为雌性，按随机数字法分为实验组（16只）和对照组（6只）。实验组16只豚鼠按随机数字法分为实验1、2组，每组8只，实验1组随机标记为A、B、C、D、E、F、G、H，实验2组随机标记为a、b、c、d、e、f、g、h。将豚鼠以异氟烷（0.2ml/只）吸入麻醉后，以热吸水链霉菌抗原制剂0.3ml（5mg/ml）鼻内滴注，隔天1次，实验1组连续鼻滴14d，实验2组连续鼻滴90d；对照组给予无菌生理盐水0.3ml鼻内滴入，隔天1次，连续90d。

1.2 CT扫描 采用GE LightSpeed VCT 64层螺旋CT机，扫描参数：电压120kV，电流150mA，层厚5mm，窗宽、窗位1500、500Hu，重建层厚3mm。分别于实验后1、24h及3、7、14、21、90d行CT扫描，观察其影像学改变。

1.3 病理检查 实验组分别于初次接受热吸水链霉菌抗原制剂后24h及3、7、14、21、90d行CT检查后，随机以异氟烷过量麻醉处死1只豚鼠，开胸分离气管和肺组织，取右侧肺组织，10%甲醛固定，常规石蜡包埋， 对照CT检查结果按病灶部位取材，5μm连续切片，常规HE染色，光镜下（×200倍）观察。如动物在实验过程中死亡，则立即按上述方法取材进行病理检查。对照组也按上述时间于CT检查后按以上方法处死1只豚鼠进行病理检查。

2 结果

2.1 豚鼠状态 实验组豚鼠接触抗原制剂后活动减少，进食次数及进食量减少，多数出现咳嗽；实验1组豚鼠A于24h内死亡。实验2组豚鼠c、d分别于24h 内及第3天死亡。

2.2 影像学改变

2.2.1 实验组豚鼠的MSCT表现 实验1组：豚鼠A于鼻滴1h后即出现两肺弥漫性磨玻璃样影（图1A），于24h内死亡。豚鼠E于鼻滴1h后出现两肺多发大片状实变影（图1B）。豚鼠B、C于24h后CT扫描出现弥漫性磨玻璃样影或斑片及小结节样磨玻璃样影（图1C）。豚鼠D、G、H于第14天出现斑片状磨玻璃样影，第90天扫描时出现不同程度的纤维索条影（图1D）。

实验2组：8只豚鼠均于14d内出现肺部异常改变，豚鼠c于鼻滴1h后两肺出现弥漫性磨玻璃影，豚鼠b、d于鼻滴24h后分别出现片状实变影、斑片状磨玻璃影，其他豚鼠于鼻滴14d后出现斑片状、小结节样磨玻璃影。豚鼠c、d分别于24h内及第3天死亡。第90天扫描肺部表现为磨玻璃样斑片影及结节影同纤维索条影混合存在（图1E）。

2.2.2 对照组豚鼠的MSCT表现 对照组各时间点行CT检查均显示双肺纹理清晰、密度均匀，无磨玻璃样改变，未见斑片状或结节状影（图1F）。

2.3 病理组织学表现

2.3.1 实验组豚鼠的病理组织学表现 24h内豚鼠肺的病理表现为肺泡壁上皮细胞增生、水肿，弥漫性肺泡破坏，如实验2组豚鼠c（图2A）。第3天，病理表现为肺泡内填充红细胞，肺泡壁毛细血管扩张，小血管炎症，如实验2组豚鼠d（图2B）。14d内，病理表现包括淋巴细胞浸润的间质炎症、非干酪样肉芽肿、细支气管及肺泡间质增宽充血和炎症细胞浸润。如实验1组豚鼠D表现为细支气管及肺泡间质增宽，肺泡间质充血，见少量炎症细胞浸润（图2C）。其中第7天，实验1组豚鼠F的CT图像无显著异常，而其病理表现为轻微细支气管周围炎和肺泡壁轻度增宽（图2D）。第14天，实验2组豚鼠b出现肺泡壁纤维化（图2E）。第21天，病理表现为边界不清的非干酪样肉芽肿、淋巴细胞浸润性间质炎症和不同程度的肺泡壁纤维化。第90天，病理表现包括不同程度的肺泡间质纤维化、间质性炎症，如实验1组豚鼠G（图2F）。

2.3.2 对照组豚鼠的病理组织学表现 各时间点豚鼠肺的病理表现为肺泡结构正常，未见炎症细胞浸润（图2G）。

图2 实验组及对照组豚鼠的病理组织学表现。A.实验2组豚鼠于鼻滴24d后，可见肺泡上皮细胞水肿，肺泡破坏、融合（HE,×200）；B.实验2组豚鼠于鼻滴第3天，肺泡内填充红细胞，肺泡壁毛细血管扩张，小血管炎症（HE, ×200）；C.实验1组豚鼠于鼻滴14d后，见肺泡及细支气管间质增宽、少量炎症细胞浸润（HE, ×200）；D.实验1组豚鼠于鼻滴7d后，CT无显著异常，病理表现为肺泡壁略增宽，间质轻度充血（HE, ×200）；E.实验2组豚鼠于鼻滴14d后，肺泡壁出现纤维化（HE,×200）；F.实验1组豚鼠于鼻滴90d后，病理表现为肺泡融合、肺泡壁纤维化，见少量炎症细胞浸润（HE, ×200）；G.对照组豚鼠鼻滴90d后，病理表现为肺泡结构正常，未见炎症细胞浸润（HE, ×100）

3 讨论

近年来大棚种植成为我国农业经济的重要组成部分，特别是东三省地区，从事大棚作业的农民人数每年增加5%，大棚肺的发病率也逐年增高。大棚肺多因吸入含有嗜热放线菌和曲菌的霉干草粉尘引起的一种外源性过敏性肺泡炎[4]，临床上通常按照发病时间将过敏性肺泡炎分为超急性期（发病在24h内）、急性期（发病在2周内）、亚急性期（发病在2周以上至4个月）及慢性期（发病在4个月以上）[5]。

本实验发现，接触过敏原后大多数豚鼠活动减少，进食次数及进食量减少，多数出现咳嗽，且有少数豚鼠死亡，可能是由于接触过敏原途径直接所致。本实验中实验组15只豚鼠均于14d内出现肺部异常表现，主要表现为两肺弥漫性磨玻璃影或大片实变影，也有局部斑片影或磨玻璃结节影等。肺部表现出现较早（14d内）、范围广，可能原因是豚鼠个体较小、过敏原接触量大，且接触途径较直接。实验1组豚鼠接触过敏原14d后停止接触，第90天时，豚鼠肺部斑片状或结节状磨玻璃影吸收，出现索条影；而实验2组豚鼠持续接触过敏原90d，第90天时，豚鼠肺部表现为弥漫性磨玻璃斑片影、结节影及索条影混杂存在，是由于反复接触过敏原、反复发生的过敏反应所致。对照组由于鼻滴生理盐水，肺部始终表现正常，也未出现死亡豚鼠。

CT检查的弥漫性磨玻璃影在病理上表现为肺泡及呼吸性细支气管上皮增生水肿、弥漫性肺泡损伤。Cormier等[6]认为磨玻璃影提示淋巴细胞性肺泡炎；Bessis等[7]报道1例急性过敏性肺炎CT上的磨玻璃样病变尸检病理表现为不伴肺泡内水肿的肺泡间隔增厚、胸膜下肺泡间质炎症细胞浸润。本实验中急性期磨玻璃影在病理上也出现肺泡间隔增厚，但未发现肺泡间质炎症细胞浸润，其原因可能是病理取材部位不同。斑片状或结节样磨玻璃影在病理上表现为非干酪样肉芽肿以及淋巴细胞浸润性间质炎症，与文献[8]报道的小叶中心结节的病理表现为细支气管炎、非干酪样肉芽肿基本一致。14d内，1只豚鼠出现轻微的肺泡壁纤维化，可能与豚鼠接触的过敏原接触途径较直接、豚鼠个体较小有关；另有1只豚鼠虽然在CT上肺部无异常表现，但在病理上仍有轻微的间质炎症，表明在接触过敏原后肺部会出现轻微病理改变，早于CT影像改变。第90天时，豚鼠肺部出现纤维索条影，病理上也表现为肺泡间质纤维化，同时伴有间质性肺炎。

本实验发现，过敏性肺炎的影像演变即磨玻璃样变、结节、斑片实变影，最后完全吸收或纤维化，与文献[9]报道一致。急性期过敏性肺炎的病理表现为弥漫性肺泡损伤。急性过敏性肺炎的典型组织学特点为呼吸性细支气管和肺泡腔内中性粒细胞浸润，尸检还可以见到弥漫性肺泡损伤以及暂时均匀的、非特异性的慢性间质性炎症[9,10]。本实验中未发现呼吸性细支气管及肺泡腔内中性粒细胞浸润，可能原因为：①行病理检查时豚鼠的CT检查已经结束一段时间，豚鼠症状较重，在CT检查后十几小时死亡，可能在此过程中发生一些新的变化；②病理标本为尸检标本。亚急性期过敏性肺炎表现为非干酪样肉芽肿、淋巴细胞浸润性间质炎症。随时间延迟，慢性期过敏性肺炎出现不同程度的肺间质纤维化，并有间质性肺炎。亚急性及慢性过敏性肺炎的病理改变与文献[8]报道大致相同，但出现时间略早，可能的原因是接触过敏原的途径为鼻滴，更为直接。虽然在临床上这样病例的发生率较低，但仍然需要引起足够的重视，采取相应的措施。

本实验观察过敏性肺炎动物模型的CT表现和病理表现，但只观察了直接接触过敏原豚鼠的CT表现、及相应的病理改变，尚需大量实验来模仿临床上过敏性肺炎的形成过程，观察其影像学及病理表现。

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[6]Cormier Y, Brown M, Worthy S, et al. High-resolution computed tomographic characteristics in acute farmer's lung and in its follow-up. Eur Respir J, 2000, 16(1)： 56-60.[7]Bessis L, Callard P, Gotbeil C, et al. High-resolution CT of parenchymal lung disease： precise correlation with histologic fi ndings. Radiographics, 1992, 12(1)： 45-58.

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Animal Model of Farmer's Lung: Multi-slice CT Manifestations in Comparison with Pathological Findings

PurposeTo compare the multi-slice CT (MSCT) manifestations of animal model of greenhouse farmer's lung with pathologic findings.Materials and Methods22 adult healthy guinea pigs were divided into experimental group (16 pigs, receiving Streptomyces Thermohydroscopicus by nasal instillation) and control group (6 pigs, receiving normal sodium by nasal instillation). The experimental group was further divided into subgroup 1 (8 pigs, 14 days for nasal instillation)and subgroup 2 (8 pigs, 90 days for nasal instillation). After intervention, the pigs underwent MSCT scan and pathology examination at different times, the CT and pathologic features were observed.Results15 pigs in the experimental group demonstrated pulmonary abnormalities within two weeks including diffuse ground glass opacities, multiple air space consolidations or patchy ground glass opacities and nodules. At 90 days, fi brous stripes were found in subgroup 1. In subgroup 2,there were combination of patchy ground glass opacities, nodules and fi brous stripes.The pathologic findings in experimental group including diffuse alveolar damage,bronchiolecentric interstitial pneumonitis with a predominance of lymphocytes or noncaseating granulomas. Then different extent interstitial fi brosis appeared. At 90 days, the histological features presented with mixed interstitial fi brosis and interstitial pneumonia. In control group, the lungs were clear with normal alverolar structure.ConclusionThe radiologic features of animal model of greenhouse farmer's lung is consistent with hypersensitivity pneumonitis, but the histologic manifestation appears earlier than that of CT.

Farmer's lung; Alveolitis, extrinsic allergic; Pulmonary fibrosis;Tomography, X-ray computed; Disease models, animal; Guinea pigs

Chinese Journal of Medical Imaging 2012 Volume 20(11)： 809-812

10.3969/j.issn.1005-5185.2012.11.004

1. 中国医科大学附属第四医院放射科辽宁沈阳 110032

2. 中国医科大学附属第四医院呼吸科辽宁沈阳 110032

3. 中国医科大学附属第四医院病理科辽宁沈阳 110032

邹 杰

Department of Radiology, the Fourth Af fi liated Hospital of China Medical University, Shenyang 110032, China

Address Correspondence to：ZOU JieE-mail： zoujie16@126.com

中国图书资料分类法分类号R563.9；R445.3

2011-11-02

2012-09-10

中国医学影像学杂志2012年 第20卷 第11期：809-812

（责任编辑 张春辉）