程翠翠,李建飛,張旺東,何晚紅,王雯慧
(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院,甘肅蘭州 730070)
鼻腔由鼻中隔分成兩個(gè)不同的腔室,每個(gè)腔室主要被卷曲復(fù)雜的鼻甲骨所占據(jù),而其上被覆微絨毛及多種類型的上皮,同時(shí)其黏膜下分布有豐富的血管及淋巴管。因此,傳統(tǒng)上認(rèn)為鼻腔的生理功能主要是預(yù)熱空氣、分辨氣味以及過濾灰塵等。然而,在臨床上,鼻腔也是投送藥物,免疫接種的關(guān)鍵位點(diǎn)。如宋代我國(guó)醫(yī)學(xué)家就發(fā)明了鼻苗法,通過鼻腔免疫接種來預(yù)防天花[1];2003年6月,美國(guó)食品藥品管理局批準(zhǔn)流感疫苗FluMist通過鼻腔噴霧預(yù)防兒童、青少年及成年人A型和B型流行性感冒[2],與其作用相類似的還有流感疫苗Nasovac等[3]。
研究表明,通過滴鼻免疫可有效預(yù)防疾病的機(jī)制,是因?yàn)楸乔恢写嬖谥S富的鼻相關(guān)淋巴組織(nose-associatedlymphoidtissue,NALT)。NALT首先在嚙齒類動(dòng)物鼻腔中被發(fā)現(xiàn),是鼻腔底部的雙側(cè)條狀淋巴組織,由無包膜的淋巴細(xì)胞的聚集物組成,其上覆蓋含有微褶皺細(xì)胞的上皮[4]。后來在牛、馬、靈長(zhǎng)類動(dòng)物中也發(fā)現(xiàn)了NALT。但到目前為止,只有雞[5-6]和嚙齒類動(dòng)物[7]NALT的結(jié)構(gòu)被詳細(xì)描述。研究認(rèn)為NALT是與腸道的派伊爾結(jié)(Peyer′spatch,PP)對(duì)等的黏膜相關(guān)淋巴組織,與人的韋氏環(huán)具有相似的功能,在抗原識(shí)別和免疫應(yīng)答激活中發(fā)揮重要作用[8]。進(jìn)一步研究表明,細(xì)菌抗原經(jīng)鼻腔免疫在多種分泌液中產(chǎn)生IgA抗體,在循環(huán)血中也出現(xiàn)IgG和IgA抗體。通常鼻腔免疫比其他免疫途徑能更有效地把IgA抗體分泌細(xì)胞(ASC)傳播至黏膜免疫的效應(yīng)部位[9]。有研究用綿羊紅細(xì)胞通過扁桃體滴注、鼻腔滴注、胃內(nèi)免疫,檢測(cè)兔唾液中特異IgA水平,結(jié)果鼻腔組特異凝集效價(jià)是胃內(nèi)組的4倍[10]。目前,NALT作為鼻腔給藥最重要的誘導(dǎo)部位,該名詞的應(yīng)用還存在較大爭(zhēng)議,這還有待進(jìn)一步研究與闡釋。
雖然對(duì)于部分動(dòng)物NALT的結(jié)構(gòu)和功能研究已有報(bào)道,但家兔作為重要的實(shí)驗(yàn)?zāi)J絼?dòng)物,目前對(duì)NALT在其鼻腔中的形態(tài)及分布特征的研究鮮有報(bào)道。本研究通過大體解剖學(xué)及組織學(xué)方法,對(duì)家兔鼻腔的結(jié)構(gòu)、組織學(xué)特點(diǎn)以及NALT分布進(jìn)行系統(tǒng)研究,以期為進(jìn)一步研究NALT的功能特點(diǎn)以及鼻腔疫苗的開發(fā)提供依據(jù)。
1.1.1 試驗(yàn)用動(dòng)物 健康成年家兔20只,購(gòu)自蘭州市農(nóng)貿(mào)市場(chǎng),雌雄各半,平均體重為2.5kg。
1.1.2 取材 將家兔頸動(dòng)脈放血致死,取其頭部,將頭部的皮毛去掉后直接用100mL/L福爾馬林固定,1周后去掉其下頜,將眼球摘下,除去多余結(jié)締組織,參照UraihLC等[11]的思路,并進(jìn)行改進(jìn),將鼻腔以硬腭褶皺和牙齒為標(biāo)志分為以下5個(gè)橫斷面(圖1A):鼻尖到第一腭褶前端為Ⅰ段,硬腭第1腭褶到第4腭褶為Ⅱ段,第5腭褶到第1前臼齒前端為Ⅲ段,第1前臼齒前端到第1后臼齒前端為Ⅳ段,第1后臼齒前端到第3后臼齒末端為Ⅴ段(每段長(zhǎng)度約為1cm),繼續(xù)固定1周。
1.2.1 解剖學(xué)結(jié)構(gòu)觀察 取出固定后的組織,照相并觀察鼻腔各段解剖學(xué)結(jié)構(gòu)。
1.2.2 組織學(xué)特點(diǎn)觀察 將固定后的鼻腔各段分別置于100g/L的EDTA脫鈣液中脫鈣,每3周更
換脫鈣液,直到組織能夠輕松用大頭針刺透。流水沖洗48h,制作石蠟切片并進(jìn)行HE染色,用OlympusDP-71 顯微照相系統(tǒng)照相并觀察。
家兔鼻腔正中線處為鼻中隔,將鼻腔分為左右兩部分。鼻腔內(nèi)有一系列復(fù)雜卷曲的上附黏膜的薄骨片,分別稱為篩鼻甲、鼻鼻甲和上頜鼻甲。其中,上頜鼻甲和篩鼻甲約各占鼻腔的二分之一,上頜鼻甲卷曲較多,橫切面呈樹枝狀;篩鼻甲卷曲較少,分布于上頜鼻甲后端,與篩骨連接。鼻鼻甲最小,呈倒三角狀分布于上頜鼻甲和篩鼻甲的背側(cè)(圖1B)。
A.鼻腔分段(Ⅰ~Ⅴ)標(biāo)志;B.鼻腔橫切面圖和縱切面圖:B1.鼻腔縱切面圖(a.上頜鼻甲;b.鼻鼻甲;c.篩鼻甲;d.鼻咽道e.腦)B2.鼻腔橫切面視圖(與圖A相對(duì)應(yīng))
A.Landmarksoffivecross-sections(Ⅰ-Ⅴ)oftherabbitnasalcavity;B.Crosssectionsandlongitudinalsectionofthenasalcavity:B1.Longitudinalsectionofnasalcavity(a.Nasoturbinate;b.Nasoturbinate;c.Ethmoidturbinate;d.Nasopharyngealmeatus;e.Cerebrum)B2.Viewsofthenasalcross-sections.(correspondingtoFig.A)
圖1家兔鼻腔的解剖學(xué)特點(diǎn)
Fig.1Anatomiccharacteristicsoftherabbitnasalcavity
Ⅰ段鼻腔鼻甲骨包括鼻鼻甲和上頜鼻甲,將鼻腔分成上鼻道,中鼻道和下鼻道三部分。鼻腔腹鼻道黏膜由鼻腔外側(cè)皮膚延伸而成,上皮與皮膚表皮結(jié)構(gòu)類似,被覆復(fù)層扁平上皮,表面有一層較厚的角化層(圖2),該段構(gòu)成鼻腔的前庭區(qū)。
Ⅱ段與Ⅰ段結(jié)構(gòu)類似,但呼吸上皮的表面積增大,鼻中隔被覆假?gòu)?fù)層纖毛柱狀上皮;呼吸上皮在鼻鼻甲的中部過渡為變移上皮,上頜鼻甲以及中鼻道側(cè)壁均被覆變移上皮(圖3),該段仍有少部分為前庭區(qū),大部分為呼吸區(qū)。
Ⅲ段與Ⅱ段結(jié)構(gòu)類似,但出現(xiàn)伴隨鼻鼻甲的鼻鼻竇和伴隨上頜鼻甲的上頜鼻竇。上皮特點(diǎn)也與Ⅱ段類似,不同的是,呼吸上皮的表面積進(jìn)一步增大,腹鼻道復(fù)層扁平上皮被假?gòu)?fù)層纖毛柱狀上皮取代,其余部分為變移上皮(圖4),該段為鼻腔的呼吸區(qū)。
Ⅳ段篩鼻甲逐漸出現(xiàn)。該段鼻腔大部分被覆假?gòu)?fù)層纖毛柱狀上皮,只有篩鼻甲背側(cè)的少部分被覆嗅上皮,從該段后部開始進(jìn)入鼻腔嗅區(qū)(圖5)。
Ⅴ段上頜鼻甲逐漸消失;鼻腔的腹側(cè)出現(xiàn)鼻咽道,鼻咽道與鼻腔不相通。該段鼻鼻甲以及篩鼻甲均被覆嗅上皮,所以該段為嗅區(qū)。鼻咽管上皮為假?gòu)?fù)層纖毛柱狀上皮,其中含有大量杯狀細(xì)胞(圖6)。
觀察結(jié)果顯示,淋巴集結(jié)主要分布于鼻腔的Ⅲ、Ⅳ段的腹鼻道底部側(cè)壁,由3個(gè)及以上的初級(jí)或次級(jí)淋巴濾泡組成,中間被濾泡間區(qū)分開。腹鼻道底部被覆假?gòu)?fù)層纖毛柱狀上皮,但在淋巴集結(jié)區(qū)過度為網(wǎng)狀上皮,上皮內(nèi)含有大量淋巴細(xì)胞和漿細(xì)胞,形成濾泡相關(guān)上皮(圖4和圖5)。
孤立淋巴小結(jié)主要分布于Ⅲ、Ⅳ段鼻腔的鼻中隔、鼻腔側(cè)壁和鼻甲骨以及Ⅴ段鼻腔的鼻咽管側(cè)壁。Ⅲ、Ⅳ段鼻腔的孤立淋巴小結(jié)包括初級(jí)淋巴濾泡和次級(jí)淋巴濾泡,其上皮內(nèi)有大量淋巴細(xì)胞,有的淋巴小結(jié)則存在于固有層深部,其上皮與周圍上皮相同。Ⅴ段鼻腔的鼻咽管側(cè)壁的淋巴小結(jié)則存在于固有層深部,該部位上皮仍為假?gòu)?fù)層纖毛柱狀上皮(圖4和圖6)。彌散淋巴組織隨機(jī)分布于鼻腔各段的鼻中隔、鼻腔側(cè)壁及鼻甲骨黏膜固有層。在鼻甲骨的分布以鼻甲骨分枝處居多,另外鼻腔各段的上皮過渡位置分布較多彌散淋巴組織,其上皮內(nèi)分布大量淋巴細(xì)胞(圖3~圖6)。
A.鼻腔Ⅰ段全景掃描:1.梨鼻器;2.鼻中隔;3.鼻鼻甲;4.上頜鼻甲;5.牙齒;6.上鼻道;7.中鼻道;8.下鼻道;9.總鼻道;B.箭頭示較厚的變移上皮;C.箭頭示復(fù)層扁平上皮
A.PanoramicscanningofblockⅠ:1.Vomeronasalorgan; 2.Nasalseptum; 3.Nasoturbinate; 4.Maxilloturbinate; 5.Teeth; 6.Dorsalmeatus; 7.Middlemeatus; 8.Ventralmeatus; 9.CommonnasalmeatusB.Thicktransitionalepithelium(arrow)C.Stratifiedsquamousepithelium(arrow)
圖2家兔鼻腔Ⅰ段組織切片HE染色結(jié)果
Fig.2HEstainingofblockⅠfromtherabbitnasalcavity
A.鼻腔Ⅱ段全景掃描 1.梨鼻器; 2.鼻中隔; 3.鼻鼻甲; 4.上頜鼻甲; 5.牙齒; 6.上鼻道; 7.中鼻道; 8.下鼻道; 9.總鼻道;10.鼻淚管B.腹鼻道(箭頭所指為復(fù)層扁平上皮向假?gòu)?fù)層纖毛柱狀上皮的過渡)C.鼻中隔(箭頭所指為假?gòu)?fù)層纖毛柱狀上皮)D.上頜鼻甲(星號(hào)所指為彌散淋巴組織)
A.PanoramicscanningofblockⅡ 1.Vomeronasalorgan; 2.Nasalseptum; 3.Nasoturbinate; 4.Maxilloturbinate; 5.Teeth; 6.Dorsalmeatus; 7.Middlemeatus; 8.Ventralmeatus; 9.Commonnasalmeatus; 10.Lacrimalduct;B.Ventralmeatus(arrowheadingtosquamoustorespiratoryepitheliumtransition)C.Nasalseptum(arrowheadingtopseudostratifiedciliatedcolumnarepithelium)D.Maxilloturbinate(starsheadingtodiffuselymphocytes)
圖3家兔鼻腔Ⅱ段組織切片HE染色結(jié)果
Fig.3HEstainingofblockⅡfromtherabbitnasalcavity
A.鼻腔Ⅲ段全景掃描 1.梨鼻器; 2.鼻中隔; 3.鼻鼻甲; 4.上頜鼻甲; 5.鼻淚管; 6.上鼻道; 7.中鼻道; 8.下鼻道; 9.總鼻道; 10.上頜鼻竇; 11.背鼻甲竇B.淋巴集結(jié)C.次級(jí)淋巴濾泡(箭頭所指為網(wǎng)狀上皮)D.上頜鼻甲及鼻腔側(cè)壁(星號(hào)所指為彌散淋巴組織;箭頭所指為孤立淋巴集結(jié))E.鼻腔側(cè)壁(星號(hào)所指為彌散淋巴組織)
A.PanoramicscanningofblockⅢ 1.Vomeronasalorgan; 2.Nasalseptum; 3.Nasoturbinate; 4.Maxilloturbinate; 5.Lacrimalduct; 6.Dorsalmeatus; 7.Middlemeatus; 8.Ventralmeatus; 9.Commonnasalmeatus; 10.Maxillarysinus; 11.SinusconchaedorsalisB.AggregatedlymphaticfolliclesC.Secondarylymphoidfollicle(arrowheadingtoramifiedintraepithelial)D.Maxilloturbinateandlateralwall(starsheadingtodiffuselymphocytes;arrowsheadingtoisolatedlymphoidfollicles)E.Lateralwall(starheadingtodiffuselymphocytes)
圖4家兔鼻腔Ⅲ段組織切片HE染色結(jié)果
Fig.4HEstainingofblockⅢfromtherabbitnasalcavity
A.鼻腔Ⅳ段全景掃描 1.鼻中隔; 2.鼻鼻甲;3.篩鼻甲; 4.上鼻道; 5.中鼻道; 6.下鼻道; 7.背鼻甲竇; 8.上頜鼻竇; 9.鼻淚管;B.淋巴集結(jié)C.鼻中隔、篩鼻甲、鼻腔側(cè)壁(星號(hào)所指為彌散淋巴組織)
A.PanoramicscanningofblockⅣ 1.Nasalseptum; 2.Nasoturbinate; 3.Ethmoidturbinate; 4.Dorsalmeatus; 5.Middlemeatus; 6.Ventralmeatus; 7.Sinusconchaedorsalis; 8.Maxillarysinus; 9.LacrimalductB.AggregatedlymphaticfolliclesC.Ethmoidturbinatandnasalseptum(starsheadingtodiffuselymphocytes)
圖5家兔鼻腔Ⅳ段組織切片HE染色結(jié)果
Fig.5HEstainingofblockⅣfromtherabbitnasalcavity
A.Ⅴ段鼻腔全景掃描 1.鼻中隔; 2.鼻鼻甲; 3.篩鼻甲; 4.上鼻道; 5.中鼻道; 6.鼻鼻竇; 7~8.上頜鼻竇; 9.鼻淚管; 10.鼻咽道B.鼻中隔上皮(箭頭所指為呼吸上皮和嗅上皮的交界)C.鼻咽道側(cè)壁D.孤立淋巴濾泡(箭頭所指為假?gòu)?fù)層纖毛柱狀上皮)
A.PanoramicscanningofblockⅤ 1.Nasalseptum; 2.Nasoturbinate; 3.Ethmoidturbinate; 4.Dorsalmeatus; 5.Middlemeatus; 6.Sinusconchaedorsalis; 7-8.Maxillarysinus; 9.Lacrimalduct; 10.Nasopharyngealmeatus;B.Nasalseptum(arrowheadingtorespiratorytoolfactoryepithelium)C.WallsofthenasopharyngealmeatusD.Isolatedlymphoidfollicles(arrowheadingtopseudostratifiedciliatedcolumnarepithelium)
圖6家兔鼻腔Ⅴ段組織切片HE染色結(jié)果
Fig.6HEstainingofblockⅤfromtherabbitnasalcavity
本研究結(jié)果顯示,家兔鼻腔大部分被鼻甲骨占據(jù)。其中,復(fù)層扁平上皮主要分布于鼻腔的Ⅰ段;變移上皮在鼻腔的Ⅰ~Ⅲ段中均存在;假?gòu)?fù)層纖毛柱狀上皮在Ⅰ~Ⅴ段鼻腔均可見,主要分布于鼻中隔、鼻咽道;嗅上皮主要分布于鼻腔Ⅳ、Ⅴ段。所以,Ⅰ段到Ⅱ段前端為鼻腔前庭區(qū),Ⅱ段后端到第Ⅳ段前端為呼吸區(qū),Ⅳ段后端到第Ⅴ段為嗅區(qū)。家兔鼻腔Ⅰ段鼻腔上皮與大鼠相比有較大差異,大鼠該段鼻腔僅有10%為復(fù)層扁平上皮[11];其Ⅰ段的變移上皮與猴鼻腔的相似,較厚[12],而Ⅱ、Ⅲ段鼻甲骨的變移上皮與嚙齒類動(dòng)物相似,僅由一到兩層細(xì)胞組成[13];鼻腔后段的嗅上皮所占比例則與大鼠、小鼠和狗的相似程度較高[14]。
家兔鼻腔的NALT包括由3個(gè)及以上淋巴濾泡組成的淋巴集結(jié)、孤立淋巴濾泡和一些彌散淋巴組織。與嚙齒類動(dòng)物相似,淋巴集結(jié)主要分布于鼻腔Ⅲ、Ⅳ段的腹鼻道底部[15],由初級(jí)淋巴濾泡和次級(jí)淋巴濾泡組成,中間被濾泡間區(qū)分開。其上覆蓋有網(wǎng)狀上皮,上皮內(nèi)含有大量上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞和漿細(xì)胞,形成濾泡相關(guān)上皮。有研究表明,扁桃體黏膜相關(guān)上皮也為網(wǎng)狀上皮,不同之處為扁桃體網(wǎng)狀上皮表面覆蓋較厚的復(fù)層扁平上皮[16]。因此,這一結(jié)構(gòu)與已報(bào)道的扁桃體網(wǎng)狀上皮[16]結(jié)構(gòu)類似;孤立淋巴濾泡主要分布于Ⅲ、Ⅳ段鼻腔及Ⅴ段鼻咽道側(cè)壁的粘膜固有層中,這些位置的上皮有時(shí)形成濾泡相關(guān)上皮。彌散淋巴組織分布于鼻腔Ⅱ~Ⅴ段鼻中隔、鼻甲骨及鼻腔側(cè)壁的黏膜固有層中,這些位置上皮內(nèi)有大量上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞。有研究表明,大多數(shù)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的NALT以淋巴集結(jié)的形式位于鼻咽管的開口處[17],但在小鼠鼻腔的其它部位也發(fā)現(xiàn)有少量彌散淋巴組織[17]。非人靈長(zhǎng)類的NALT比嚙齒類動(dòng)物豐富,位于接近鼻咽部的鼻腔側(cè)壁和鼻中隔[18]。綿羊、豬、狗和貓的鼻腔中沒有發(fā)現(xiàn)類似于嚙齒動(dòng)物鼻腔的淋巴組織。而試驗(yàn)結(jié)果表明,家兔鼻腔的NALT較豐富,鼻腔黏膜相關(guān)淋巴組織較其他實(shí)驗(yàn)動(dòng)物多,且分布部位廣泛,提示家兔鼻腔可能具有更多的抗原誘導(dǎo)位點(diǎn),并且其鼻腔免疫效果可能會(huì)優(yōu)于其他動(dòng)物。另外,嚙齒類動(dòng)物通常都缺乏扁桃體,而家兔既有一對(duì)腭扁桃體,也存在豐富的鼻黏膜相關(guān)淋巴組織,因此,這種黏膜免疫結(jié)構(gòu)上的特殊性還有待進(jìn)一步的研究。
本試驗(yàn)結(jié)果表明,家兔鼻腔大部分被鼻甲骨占據(jù),從前向后依次為上頜鼻甲、鼻甲和篩鼻甲,其中上頜鼻甲和篩鼻甲較大,各約占鼻腔的一半,鼻甲最小位于其余兩個(gè)鼻甲的背側(cè);鼻腔前腹側(cè)上皮主要為復(fù)層扁平上皮,向后過渡為假?gòu)?fù)層纖毛柱狀上皮與變移上皮,鼻腔后背側(cè)主要被覆嗅覺上皮。在Ⅲ、Ⅳ段左右鼻腔的腹鼻道底部側(cè)壁固有層中,存在約1.5cm~2.0cm的長(zhǎng)條狀淋巴集結(jié),其上覆有網(wǎng)狀上皮,其上皮層可見上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞和漿細(xì)胞;同時(shí),在Ⅲ、Ⅳ段鼻腔及Ⅴ段鼻咽管側(cè)壁,其黏膜固有層內(nèi)可見孤立淋巴濾泡分布;此外,其余各段鼻甲骨和鼻腔側(cè)壁的黏膜固有層中,也有彌散淋巴組織和散在的淋巴細(xì)胞分布。證明家兔鼻腔有豐富的鼻黏膜相關(guān)淋巴組織,且主要成條狀分布于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段左右鼻腔的腹鼻道底部側(cè)壁上。