移植肺病理学及其进展

杨树东，蔡颖，夏钰弘，郭晖（. 南京医科大学附属无锡人民医院病理科，江苏无锡 403； . 华中科技大学同济医学院附属同济医院器官移植研究所，器官移植教育部重点实验室，卫生部器官移植重点实验室，湖北 武汉 430030）

自1983年多伦多医院第一次肺移植手术成功以来，肺移植已成为终末期呼吸衰竭的主要治疗方案［1-3］。迄今为止，全球进行了超过45000例肺移植，肺移植受者术后1年和5年存活率已分别达83%和50%。然而，还有很多问题需要解决，包括原发性移植肺功能衰竭、急性和慢性排斥反应（chronic rejection， CR）、感染、外科并发症和继发性恶性肿瘤等［4］。

对肺移植受者移植肺活检标本的病理学诊断非常具有挑战性。由于肺通过气道与外界直接相通，且移植过程中迷走神经离断，导致咳嗽反射减弱，肺移植受者的吸入性风险增加，导致细菌性肺炎或吸入外来物质，引起病理学家的诊断困难［5］。

经支气管活检（transbronchial biopsy， TBB）仍然是术后监测移植物排斥反应的主要方法。TBB活检组织非常小，通常含有小部分肺泡组织，活检过程中很容易受挤压而扭曲，造成人工假像导致诊断困难或无法诊断。不同病变的镜下病理形态可能会有交叉重叠或者同时并存，故诊断时要全面而仔细，做到临床、影像及病理相结合。

1 急性排斥反应（acute rejection， AR）

排斥反应是肺移植术后严重的并发症，国际心脏和肺移植学会（International Society of Heart and Lung Transplant， ISHLT） 的 最 新 报 道 显 示，肺移植术后1年内约29%的成年受者至少会发生1次AR，肺移植术后30天内或30天至1年内，可分别有3.6%或1.8%的成年肺移植受者因AR而死亡［6］。AR的频率和严重程度被认为是导致CR〔闭塞性细支气管炎综合征（bronchiditis obliterans syndrome， BOS）〕的主要危险因素［7］。

AR可以累及小血管或小气道。目前，最常用的移植肺TBB病理诊断系统来自ISHLT分类系统［8］。根据肺实质内小血管和/或微血管周围单个核细胞浸润程度、分布以及伴随的急性肺损伤，将急性排斥分为 5 级，分别为 A0（无）、 A1（轻微）、 A2（轻）、A3（中）、A4（严重）。其中A1和A2为低级别，A3和A4为高级别，高级别的AR往往在低倍镜下即能观察到，而低级别的AR特别是A1，可能需要在高倍镜下观察。气道炎症根据气道管周单个核细胞浸润的程度和有无黏膜损伤分为4级，分别为B0（无炎症）、B1R（低级别炎症）、B2R（高级别炎症）、BX（不能评估）。严重的AR通常表现为小气道炎症。

为了得到明确的病理诊断，至少应取得5块肺活检组织，立即放入10%中性甲醛固定液中，充分摇匀以使肺泡恢复膨胀。除了进行常规苏木素-伊红（HE）染色外，可以配合Masson三色染色、弹力纤维染色或银染等特殊染色，以便更好地观察肺泡、小气道或血管等组织。然而，TBB组织往往会缺少血管或小气道等结构，引起诊断不足，因此，有必要结合微生物学、血清学甚至分子病理学技术来进行诊断及鉴别诊断［9］。此外，楔形活检、再次移植时切除的移植肺或尸检移植肺组织则能进行全面的病理诊断。近年来，应用支气管镜冷冻肺活检术（transbronchial cryobiopsy， TBCB）可以取得更充分的肺组织标本，标本中含有更多的肺泡、小气道及血管组织，并且不容易产生人工假像，可以更好地满足病理诊断［10-12］。

近年来，有研究认为血浆和支气管肺泡灌洗液（bronchoalveolar lavage， BAL）中的不同细胞成分对诊断AR有一定的价值［13］。该研究认为，在肺移植术后早期的BAL灌洗液中出现中性粒细胞，当无感染证据时，高度怀疑为AR［13］。BAL灌洗液中高淋巴细胞计数与急性肺移植排斥反应有关，但在肺移植术后其他并发症中也有发现，在大多数研究中，淋巴细胞增多有一定的敏感性，但特异性较低。嗜酸粒细胞很少出现在BAL灌洗液中，如果出现并升高，若排除了其他因素，则应提高对急性肺移植排斥反应的怀疑。AR受者BAL灌洗液中由于中性粒细胞和淋巴细胞计数增高，巨噬细胞百分比相应降低。发生急性肺移植排斥反应时BAL灌洗液中NK细胞计数减少，是评估肺移植受者的一个很好的标志物，但这些结论有待进一步证实。

2 CR

CR是引起肺移植失功和受者死亡的主要原因［14］，包括多种表型，统称为慢性移植肺失功能（chronic lung allograft dysfunction， CLAD）。临床上表现为第1秒用力呼气量和/或用力肺活量持久性下降至少20%［15］，并且要排除其他因素，移植相关性因素主要包括AR、感染、吻合口狭窄、疾病复发和滤泡性细支气管炎，非移植相关性因素主要包括胸膜疾病、膈肌功能障碍、先天性肺气肿及其他一些原因［16-17］。CLAD特征性表现为气道阻塞或狭窄，对于增加免疫抑制剂治疗基本无反应［18］。TBB难以评估各类型CLAD，最好结合临床及影像学综合评估，移植肺切除标本及尸检标本能全面显示病理学特征。肉眼可见胸壁或叶间粘连，标本切面显示脏层胸膜和小叶间隔的显著纤维化。CLAD的危险因素包括AR、原发性移植物功能障碍、呼吸道感染及胃食管反流病等［19］。

BOS临床上表现为第1秒用力呼气量降低，可能导致最终的移植失败，5年生存率约为50%［20］。引起BOS的危险因素很多，最近新增的危险因素为空气污染，可能占引起BOS及肺移植术后死亡原因的25%以上［21］。显微镜下表现为小气道的瘢痕阻塞，开始为上皮下的肉芽组织，小血管增生，背景为水肿的纤维间质，可以呈同心或偏心性的，最终演变为纤维瘢痕组织逐渐阻塞小气道，直至最终完全阻塞，可以通过特殊染色进一步明确证实。根据有无气道瘢痕分为2级：C0（无）及C1（有）。

CR也可累及肺动静脉血管分支，导致移植肺血管病，与BOS伴同存在。病理特征为血管内膜增生及纤维化导致管腔狭窄，单个核细胞浸润，中膜平滑肌往往萎缩。

最近，研究人员认识到一种新的慢性排斥反应表型，称为限制性移植综合征（restrictive allograft syndrome， RAS），Sato等［22］于 2011 年第一次提出并命名，是指CLAD患者具有小于90%的肺总容量，伴随有BOS［23］，影像学上显示上叶为主的间质性肺疾病，更多的间质毛玻璃结节、蜂窝状改变和小叶间隔增宽［24］。病理学不显示阻塞性，而为限制性的病变，表现为肺间质和肺泡腔充满透明变的纤维和散在的单个核细胞，肺外周病变更明显，纤维化往往比典型的机化性肺炎更大、更透明化。有时可表现为急性肺损伤和间质增宽的早期纤维化，此时可诊断为急性机化性肺损伤，逐渐演变为间质和肺泡纤维化，相对于BOS，其预后更差，诊断后的平均存活期约为 1.5 年［7，22，25］。有文献报道，胸膜实质的弹力纤维增生症可能为限制性移植综合征的一种表型或为其一种主要的病理改变，常常伴随弥漫性肺胞损伤，并逐渐演变为RAS［23，26］。

CLAD受者的BAL灌洗液中，中性粒细胞≥15%且无感染证据时，称为中性粒细胞性可逆性移植肺功能障碍，为新近描述的新CLAD类型。一些研究结果显示，受者对阿奇霉素治疗有反应，经过阿奇霉素治疗3～6个月后，第1秒用力呼气量至少提高10%且具有良好的预后［27-28］，但也有不同的研究认为，中性粒细胞数量并不能预测是否对阿奇霉素治疗有反应［29］，因此，有人提出应更名为阿奇霉素反应性移植肺功能障碍［15］。

3 抗体介导的排斥反应（antibody-mediated rejection，AMR）

排斥反应可以分为T细胞介导的排斥反应（T cell-mediated rejection， TMR）和抗体介导的排斥反应（antibody-mediated rejection， AMR）两种类型，前者较常见，主要由T细胞介导，识别移植物内表达的人类白细胞抗原或其他抗原［9］。AMR在心、肾移植方面已被很好地定义和解释，在这些移植器官中，当出现供体特异性抗体（donor specific antibody， DSA）和毛细血管炎时，导致移植物功能障碍和移植物存活率下降。研究发现，毛细血管壁沉积的补体片段C4d、出现DSA和移植物功能障碍间存在明确的相关性，DSA和存在于供者器官毛细血管内皮细胞上的抗原结合并激活补体，补体通过募集白细胞，如自然杀伤细胞，诱导移植物损伤，引起AMR［30］，所以用免疫组化方法显示C4d在毛细血管壁的沉积，为诊断AMR的特异性组织标记物。

在移植肺活检组织内，超过50%的毛细血管壁C4d沉积被认为是阳性［31］，然而，目前在肺移植方面诊断AMR仍有争议，研究发现，毛细血管炎和毛细血管壁C4d沉积有太多不确定因素，例如活检中C4d有过多的非特异性背景着色等［32-33］。因此，AMR的诊断必须综合三方面，即临床移植肺功能障碍、DSA监测结果和相应病理改变［31，34］。目前已有研究发现，DSA与毛细血管炎、动脉炎和/或急性肺损伤间有统计学意义的联系［35-36］。毛细血管炎包括毛细血管内中性粒细胞边集、管壁纤维素样坏死和肺泡出血。动脉炎主要指动脉内皮炎，不存在管周淋巴细胞套。急性肺损伤包括从间质水肿、反应性肺泡上皮增生到弥漫性肺泡损伤及肺泡腔内透明膜形成的系列改变。当活检组织出现这些改变时，建议临床明确AMR［37］。但所有上述病理特征均不具有特异性，其诊断必须经过临床检查，包括微生物学检查和血清学检测DSA。部分发生AMR受者还会并存TMR［38］。根据2016年ISHLT推荐诊断共识包括三方面即DSA、病理改变及C4d沉积，当三者均出现时，可以确诊为AMR［39］。

4 其 他

肺移植受者由于应用免疫抑制剂导致机体免疫功能下降，以及供肺携带性因素使肺移植后的感染风险增加，并且能促使AR和CR的发生发展，是肺移植后并发症及病死率增高的原因之一，导致最终移植失败［40］。早期主要表现为细菌感染，前3位分别是假单胞菌、金黄色葡萄球菌及不动杆菌属，稳定期主要为真菌（主要曲霉菌属及念珠菌属）和病毒（主要为巨细胞病毒及呼吸道病毒）感染。细菌性肺炎是最常见的感染并发症，巨细胞病毒感染位居第二，其后是真菌及分枝杆菌感染［40］。另有报道在肝肾移植中较多见，而在肺移植中相对少见的组织胞浆菌感染［41］。感染早期要和AR相鉴别，因二者的病理改变往往重叠，小气道感染通常伴有细支气管周炎症且二者往往可能同时发生。大量的中性粒细胞、组织坏死和肉芽肿多提示感染，显著的小气道上皮内及上皮下中性粒细胞浸润同样也支持感染［42］，而小气道及血管周围单个核细胞浸润则支持AR。BOS者常可伴发巨细胞病毒及假单胞菌感染。对于肺移植受者，临床要仔细监测和预防感染的发生。如果有临床或组织学感染的征象，可以用特殊染色来鉴别病原体以明确诊断。

缺血/再灌注损伤在肺移植过程中往往导致不同程度的急性肺损伤，目前发病机制仍不明［43-45］。大多数情况下发病较轻，基本在移植后第一个月内恢复，一些严重的急性肺损伤有可能发展成原发性移植肺功能障碍（primary graft dysfunction， PGD），导致移植早期病死率的增加［46］。病理改变无特异性，为急性肺损伤，程度从轻至伴有透明膜形成的弥漫性肺泡损伤，且无感染证据。在大多数移植术后早期的活检中，缺血/再灌注损伤如果同时伴有排斥或感染，可引起诊断困难，此时要遵循严格的诊断标准。

肺移植受者由于咳嗽反射和正常纤毛黏液清除机制的消失，误吸风险增加［5］。误吸的危险性在于吸入外源性物质的性质、程度、大小及有无伴发感染。由于外源性物质常常有极性和伴发巨细胞反应，在切片上容易识别。

移植肺原发病复发是非常少见的，在TBB活检中更是难检测到。结节病、肿瘤、淋巴管肌瘤病、肺朗格罕细胞组织细胞增生症、肺静脉闭塞性疾病/肺毛细血管瘤病都曾有复发报道［47］。与普通人群相比，实体器官移植受者更易发生恶性肿瘤，无论是新发还是复发，预后更差［48-49］，是引起肺移植后死亡的第二大原因［18］，主要原因是由于免疫抑制及感染的发生，常见的有卡波西肉瘤、肺癌及移植后淋巴组织增殖性疾病［50-51］。

5 小 结

成功的肺移植依赖于术后对患者的仔细监测，对并发症予以早期进行诊断和治疗。肺移植术后各种并发症都有其各自的特征和不同的发病原因，因此，精准的病理诊断对于临床实践和科学研究都具有非常重要的意义，并且应进行包括病理学家、移植的临床医师、免疫学家和其他的基础研究学者在内的多学科协作研究，以便进一步揭示移植肺并发症的本质及其病理特征并指导临床予以针对性治疗。