趙清石 鞠浩 劉海燕 劉川 李海平
假肥大肌營養(yǎng)不良是一組因肌肉缺乏抗肌萎縮蛋白,引起的進行性肌肉變性疾病,為X連鎖隱性遺傳,分為杜興型肌營養(yǎng)不良(Duchenne muscular dystrophy,DMD)和貝克型肌營養(yǎng)不良(Becker muscular dystrophy,BMD)[1]。主要表現(xiàn)為緩慢進行性加重的對稱性骨骼肌萎縮和無力,最終完全喪失運動功能。其病理以肌纖維的變性、壞死和再生為主要表現(xiàn)[2]。其發(fā)病機制雖得到公認,但對于該病尚無有效的治療方法。研究該病肌纖維再生特點,探索肌纖維再生的相關因素具有重大意義。本實驗收集1998~2008年間臨床及病理診斷明確假肥大型肌營養(yǎng)不良患者骨骼肌標本25例,研究其肌纖維再生特點。
1.1 臨床資料 假肥大型性肌營養(yǎng)不良25例,其中DMD18例、BMD7例。DMD患者按年齡分為三組:3~6歲組、7~8歲組、9~13歲組,每組6例。再生肌纖維用NCAM標記,觀察各組年齡、病程及再生肌纖維個數(shù)。肌營養(yǎng)不良的診斷均確立在臨床、病理及實驗室檢查基礎之上[1]。
1.2 方法
1.2.1 標本獲得 2%利多卡因局部麻醉,肱二頭肌開放式骨骼肌活檢。
1.2.2 標本處理 液氮/異戊烷冷凍,7μm連續(xù)冰凍切片。
1.2.3 組織化學及免疫組織化學染色分析 組化為HE染色,觀察再生肌纖維特點。
免疫組化采用ABC免疫組織化學染色。試劑包括鼠抗人NCAM單克隆抗體(1∶50,美國 Santa Cruz Biotechnology公司產(chǎn)品);動物血清(馬血清,中美合資蘭州民生海洋生物有限公司);ABC試劑盒(美國Vector Laboratories公司產(chǎn)品)。
1.2.4 形態(tài)計量學分析 200倍光學顯微鏡下完成對再生肌纖維的定量,每個活檢標本至少有兩張切片參加計數(shù),每張切片再生肌纖維數(shù)量的評估至少在6個顯微鏡視野內完成,以每單位視野面積中NCAM陽性肌纖維數(shù)表示再生肌纖維(fibers/200倍視野),應用HPIAS-1000高清晰度彩色病理圖文報告分析系統(tǒng)版本9.0,通過圖像分析和計算測得再生肌纖維面積、直徑。以獲得數(shù)據(jù)為基礎,得出再生肌纖維平均直徑、平均面積情況。
表1 NCAM染色下神經(jīng)肌肉疾病再生肌纖維形態(tài)定量分析
表2 DMD患者年齡分組(NCAM標記再生肌纖維)
表3 DMD患者年齡分組再生肌纖維統(tǒng)計表
圖1 DMD HE染色×200
圖2 DMD NCAM染色×200
1.2.6 統(tǒng)計學方法每個標本的再生肌纖維值取其各個顯微鏡視野平均值。各組數(shù)據(jù)以均數(shù)±標準差(x±s)表示。采用SPSS11.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計學分析:用單因素方差分析(ANOVA)進行多組間均數(shù)比較,組內均數(shù)兩兩比較用方差分析進行多重比較(q檢驗)。
2.1 再生肌纖維病理特點 在HE染色中,DMD患者骨骼肌肌纖維大小不等,可見大量變性、壞死和再生肌纖維,壞死呈灶性分布,結締組織增生。BMD病理改變較DMD輕,變性、壞死和再生散在,結締組織不同程度增生。NCAM作為再生肌纖維的標記物,通過HE染色和抗NCAM單克隆抗體染色同源纖維比較,觀察到HE染色下再生肌纖維深染,胞質嗜堿性深染,細胞核大;NCAM染色可見再生纖維越幼稚,染色越深,晚期再生染色淺,成熟肌纖維、炎性細胞和結締組織均不著色(圖1、2)。假肥大型肌營養(yǎng)不良再生肌纖維形態(tài)基本相同,但是肌纖維再生活躍程度不同:DMD再生活躍,發(fā)病年齡均較??;BMD再生不活躍,且年齡偏大,肌纖維直徑大。
2.2 再生肌纖維形態(tài)計量學分析 使用光學顯微鏡在200倍下觀察,對活檢標本進行計數(shù),每個標本至少選取兩張切片,每張切片至少選取6個顯微鏡視野進行再生肌纖維數(shù)量的評估,以每單位視野面積中NCAM陽性肌纖維數(shù)表示再生肌纖維(fibers/200倍視野),應用HPIAS-1000高清晰度彩色病理圖文報告分析系統(tǒng)版本9.0,通過圖像分析和計算測得再生肌纖維平均面積、平均周長和平均直徑(表1)??梢夿MD患者再生肌纖維明顯大于DMD患者再生肌纖維(表2)。DMD患者隨年齡增長再生肌纖維數(shù)量逐漸減少(表3)。
骨骼肌纖維在受到化學、物理及機械損傷時具有旺盛的再生能力,研究肌纖維再生過程、肌纖維再生的相關因素是解決肌病基本特別是肌營養(yǎng)不良治療的重要手段[3]。假肥大型肌營養(yǎng)不良是一組遺傳性疾病,兒童早期起病,迄今尚無有效治療手段。對于假肥大肌營養(yǎng)不良,特別是DMD,大量實驗發(fā)現(xiàn)其再生活躍,因此探索其再生特點,尋找促進其肌纖維再生、成熟的因素具有重大價值。
本研究可見假肥大型肌營養(yǎng)不良再生肌纖維形態(tài)基本相同,但是肌纖維再生活躍程度不同。DMD患者普遍年齡較小,骨骼肌病理發(fā)現(xiàn)其再生較活躍。BMD患者年齡多較DMD偏大,再生活躍程度較DMD差。同時本研究表明DMD患者骨骼肌纖維再生隨年齡增長再生亦逐漸減弱。國外研究表明[4],正常情況下,哺乳動物骨骼肌有很好的自我修復能力,都會隨著衰老而發(fā)生萎縮,這可能是常年正常使用時引發(fā)的損傷未能及時修復的積累結果。隨著年齡的增加,損傷后肌肉的再生能力也將降低,肌肉正常再生能力跟不上過度受損的速度,導致出現(xiàn)肌肉的無力及萎縮,這可能與肌衛(wèi)星細胞數(shù)目減少和(或)增殖能力的減弱有關。有研究表明,在再生中起重要作用的衛(wèi)星細胞數(shù)量在肌病患者1歲左右開始增加,3~9歲達高峰[5]。本實驗發(fā)現(xiàn)DMD患者8歲前再生較8歲后明顯活躍,可能由于肌衛(wèi)星細胞的增殖分化,不能彌補肌營養(yǎng)不良患者肌肉修復過程中由于不斷激活而導致的衛(wèi)星細胞池的衰竭。在DMD患者中,衛(wèi)星細胞增殖加強的地方,端粒(細胞反應年齡的指示器)的長度與正常老年人一樣都過早縮短。而且,在動物模型中,隨著年齡的增長或重復的再生,衛(wèi)星細胞的增殖潛能減弱[6]。因此可以解釋我們的實驗中,在年齡小的患者的肌纖維再生較年齡大者活躍。因此假肥大型肌營養(yǎng)不良易及早治療,早期促進肌纖維再生,減少肌纖維變性、壞死具有重大意義,當達到一定年齡后肌衛(wèi)星細胞池耗竭時,再行治療在某種程度上來講意義不大。
[1]沈定國.肌肉疾病[M].北京:人民軍醫(yī)出版社,2007:214-218.
[2]吳世文,馬維婭譯.臨床肌肉病理學[M].3版.北京:人民軍醫(yī)出版社,2007:40-50.
[3]Grefte S,Kuijpers-Jagtman AM,Torensma R,et al.Skeletal muscle development and regeneration[J].Stem Cells Dev,2007,16(5):857-868.
[4]Buricchi F,Chiarugi P,F(xiàn)iaschi T,et al.During muscle ageing the activation of the mitogenic signalling is not sufficient to guarantee cellular duplication[J].Biochem,2005,54:258.
[5]Edstr m E,Altun M,Bergman E,et al.Factors contributing to neuromuscular impairment and sarcopenia during aging[J].Physiol Behav,2007,92(1-2):129-135.
[6]Boncompagni S,Kern H,Rossini K,et al.Structural differentiation of skeletal muscle fibers in the absence of innervation in humans[J].Proc Natl Acad Sci U S A,2007,104(49):19339-19344.