阻塞性睡眠呼吸暂停综合征患者腭咽软组织病理改变

中华耳鼻咽喉科杂志 1998年第5期第0卷 临床研究

作者：喻筱红　柳端今　张盛忠

单位：100730 北京同仁医院耳鼻咽喉-头颈外科（喻筱红、柳端今），病理科（张盛忠）

关键词：睡眠呼吸暂停综合征；；腭肌；；肌纤维；；上气道扩大肌

　　【摘要】　目的　通过研究睡眠呼吸暂停综合征（obstructive sleep apnea syndrome , OSAS）腭咽软组织病理改变，探讨咽扩大肌在OSAS发病机理中的作用。方法　对OSAS 27例，鼾症（simple snoring, SS）17例，对照（扁桃体摘除术患者）15例的悬雍垂及腭咽肌进行HE、ATP酶、还原型辅酶Ⅰ脱氢酶(NADH-TR)等染色,观察软组织病理结构改变。结果　悬雍垂中部横截面所含肌肉百分比OSAS组明显低于SS组(P＜0.05)；且与纤维组织百分比呈显著负相关;悬雍垂肌肌纤维总数量、Ⅰ型肌纤维数量、肌纤维面积及总面积,OSAS组均较SS组明显减少(P＜0.05)；OSAS组腭咽肌Ⅰ型肌纤维所占百分比极其截面积明显低于对照组及SS组(P＜0.05)。电镜下见OSAS肌原纤维结构紊乱,部分Z带呈锯齿状排列,运动神经纤维水肿,轴突内出现空泡变性。结论　OSAS患者咽扩大肌肌纤维萎缩、减少,肌肉自身功能紊乱可能是引起OSAS上气道异常塌陷的重要原因之一。

　　Pathologic changes of palatopharyngeal soft tissue in obstructive sleep apnea syndrome　Yu Xiaohong,Liu Duanjin ,Zhang Shengzhong.ENT Department ，Beijing Tongren Hospital，Beijing 100730

　　【Abstract】　Objective　To study the pathologic changes of palatopharyngeal soft tissues in patients with OSAS.Methods　Different analyses have been done on uvular muscles (UM)and/or palatopharyngeal muscles(PPM) in patients with OSAS(n=27),SS(n=17)and controls (n=15). The transverse sections were sequentialy stained for HE, myofibrillar ATPase,NADH-TR,Lillie Oil Red-O. Ten specimens were evaluated by transmission electron microscopy(TEM).Results　Patients with OSAS have a significantly smaller percentage of muscle in the uvula than that of SS patients (15.0±3.0 vs 20.3±5.5), The percentage of muscle is inversely related to the percentage of fibrous tissue in OSAS group (r=-0.75,Y=42.6-0.64X); The total number and area of muscle fiberss , the number and area of type Ⅰmuscle fiberss are significantly lower in OSAS than those in SS (800±345 vs 1200±360n; 1.10±0.56 vs 1.70±0.60μm²; 156±95 vs 360±225n; 920±350 vs 1365±540μm² respectively); PPM: The percentage of type Ⅰmuscle fibers within total muscles and its area are significantly lower in OSAS than those in SS and normal controls(20.5±4.0 vs 34.5±4.5n; 20.5±4.0 vs 35.5±4.7; 860±360 vs 1260±340μm²; 860±360 vs 1350±370μm²; respectively); the muscles from OSAS patients seemed to show neurogenic alterations. Structurally altered fibers shows myofibrillar loss, increased number of vesicles , and rough Z line and so on.Conclusion　Our finding suggest that the neurogenic functional disturbance of pharyngeal dilator muscles may play an important role in causing the airway collapse in OSAS.

　　【Key words】　Sleep apnea syndromes 　　 Palatal muscles　　 Muscle fibers 　　 Upper airway dilator muscles

　　阻塞性睡眠呼吸暂停综合征(obstructive sleep apnea syndrome,OSAS)是一种以睡眠时反复发作咽部塌陷为特征的疾病,近年来国外研究认为,复杂的咽部结构在其发病机制中起着重要的作用。现对OSAS患者咽部结构的病理学改变进行了研究,以探讨OSAS患者腭咽软组织的病理学改变在OSAS发病机制中的意义。

材料和方法

　　研究对象来源于北京同仁医院接受手术治疗的OSAS、鼾症（simple snoring, SS）和行扁桃体摘除术患者（对照组）。

　　1.病例选择: OSAS组 27例,男26例,女1例,年龄44.0±15.0岁,体重指数(kg/m²)28.6±4.6；SS组17例,男14例,女3例,年龄43.5±1.10岁,体重指数28.4±3.4；对照组15例,男14例,女1例,年龄43.2±10.0, 体重指数28.0±4.5。其它临床资料比较见表1。

　　OSAS组27例具有睡眠时打鼾,憋气,反复惊醒,白天嗜睡等症状；检查示软腭塌陷,悬雍垂长,扁桃体超过Ⅰ度,影像学检查上气道最狭平面在腭咽水平；呼吸暂停指数(AHI)大于15^［1,2］, 以阻塞性呼吸暂停为主;鼾声强度大于60 dB^［3］。

　　SS组17例具有睡眠时打鼾,偶有或无憋气, 偶有或无白天嗜睡;检查示软腭肥厚,悬雍垂粗长,扁桃体超过Ⅰ度,影像学检查上气道腭咽平面轻度狭窄;AHI小于15, 鼾声强度大于60 dB。

　　对照组15例中3例怀疑扁桃体肿物,12例慢性扁桃体炎,均无睡眠时打鼾和憋气、白天嗜睡等临床表现。59例患者均无内分泌及神经系统疾病。术前均无治疗史。

　　2.睡眠指数分析: 全部OSAS及SS患者和慢性扁桃体炎患者均于术前在本院睡眠实验室接受Medlog SAC847(Oxford,英国)睡眠分析计算机(sleep analysing computer,SAC)整夜睡眠检测,应用HS5670(NL-11)精密积分声级计距离患者头部1 m平行处测得最大鼾声强度,取两次测得的平均值。

　　3. 标本处理: 全身或局部麻醉下予OSAS及SS患者行悬雍垂腭咽成型术。术式包括切除部分软腭、悬雍垂、双侧扁桃体及其前后弓，留取悬雍垂,辨明腭咽肌并将其与其它软组织分离,剪取约8 mm×5 mm×5 mm。对照组行双侧扁桃体切除,同法留取腭咽肌。用生理盐水浸湿的无菌纱布包裹标本,置入-4 ℃冰瓶中迅速送往实验室。部分悬雍垂(最好分离出悬雍垂肌)或腭咽肌置于2.5%戊二醛磷酸缓冲液中留待电镜检查;取异戊烷约30 ml置入-160℃液氮中,迅速搅拌使之结白色晶体物质,将标本于异戊烷中冷冻约15～20秒,小纱袋包裹放入-70℃液氮罐中保存。冷冻的悬雍垂或腭咽肌于恒冷切片机中,－25℃条件下,以10 μm连续切片。

　　4.染色: HE染色以观察悬雍垂横向切片中各部分组织的病变情况及组成比例。ATP酶组织化学染色显示不同类型的肌纤维, 观察不同类型的肌纤维的数量及分布情况；NADH-TR（还原型辅酶Ⅰ脱氢酶）染色以观察肌纤维类型的分布及神经肌肉的一些病变，如中心核心、靶纤维等;Lillie油红-O染色脂类物质呈鲜红色或橘红色,细胞核呈淡蓝色,能将较小的脂肪滴显示出来。

　　肌肉标本分成2 mm×0.5 mm×0.5 mm的小块固定于磷酸盐缓冲的氧化锇液中,酒精脱水,Epon包埋,半薄切片后用甲苯胺蓝染色，超薄切片机(LKB4801A)对选择好的部位进行切片,用二氧化铀醋酸盐及枸橼酸铅进行电子染色, 超薄切片置于小铜网上,透射电镜(JEM-1200EX)下观察病变情况。

　　5. 数据分析及统计学处理: 悬雍垂中各组织的构成比及肌纤维数量可由形态测定法的计数技术决定,每个视野由10×10表格代表100个点计数并分成以下几部分:肌肉,纤维组织,腺体,脂肪,脉管。每例标本随机选取30×100个点,即可获得各组织的百分比，以每种组织的总点数×100/3 000计算。应用北京显微图象研究所的电子计算机病理图像分析软件对ATP酶组织化学染色结果进行定量病理学分析,计算各类型纤维的总面积及单个纤维的面积。应用美国SPSS(statistical package for the social sciences)统计软件包对各项结果进行相应的统计学分析。

结果

　　1. OSAS,SS患者及对照组在人体测量指标上差异无显著性。总睡眠时间(total sleep time , TST)及浅睡眠(Ⅰ-Ⅱ)在其中所占百分比、平均血氧饱和度(SaO₂)在OSAS及SS患者间差异未见显著性。而两组间的AHI值、觉醒指数、深睡眠(Ⅲ-Ⅳ)在总睡眠中所占百分比以及最低血氧饱和度在两组间差异存在显著性 (P＜0.05，表1)。

　　2. 悬雍垂中部横截面所含肌肉的百分比,OSAS组明显低于SS组,而纤维结缔组织的比例高于SS组,脉管、脂肪及粘液腺的百分比两组间差异无显著性(表2)。

　　3. OSAS组中悬雍垂肌肉百分比与纤维组织百分比间呈负相关性(r=-75,直线回归方程为Y=42.6-0.64X),与其他的成分无相关性。SS组中悬雍垂肌肉的百分比与其他成分的百分比无相关性。

　　4. 对照组腭咽肌在pH 10.4 预孵育后染色在光镜下可辩出I和II型肌纤维(图1),pH 4.65, pH 4.3预孵育后IIA及IIB型肌纤维亦可辩出各型肌纤维相间排列。 SS组腭咽肌型结构与正常对照组相似，OSAS组大部分患者切片均能分辨出肌型,但见各肌型排列紊乱,I型肌纤维明显减少,部分萎缩, Ⅱ型肌纤维相对增多(图2)。腭咽肌Ⅰ型肌纤维占总数百分比及其截面积明显低于对照组及SS组,而ⅡA型肌纤维百分比增加, 差异均有显著性(表3)。OSAS与SS组的悬雍垂肌相比,前者可见萎缩的肌纤维,成角状或圆形(图3)；肌纤维的总数量、单根肌纤维的面积、总面积与后者相比明显减少, 差异有显著性,而Ⅱ型肌纤维之间差异无显著性(表4)。

　　5. Lillie氏油红-O染未发现各组咽肌中有脂肪小滴的出现。

　　6. 电镜下对照组腭咽肌肌原纤维结构规整,明带及暗带清楚,H带内M线清晰,明带内Z线明显,排列规则;OSAS组的咽肌(图4) 肌原纤维结构紊乱,有的肌丝溶解,部分Z带呈锯齿状排列,有的断裂消失,肌浆管囊状扩张,肌纤维间线立体集中,大小不一、变性,肌细胞核轻度固缩。运动神经纤维间水肿,肌纤维轴突内出现空泡变性,髓鞘部分区域松解,鞘膜断裂呈葱皮样改变 (图5)。

讨论

　　口咽前壁和侧壁缺少足够的骨性支架,使该部分气道较为软弱,因而正常睡眠中也会出现腭咽水平的狭窄,但由于众多咽扩大肌的活动使气道维持开放,并不发生呼吸障碍,如果肌肉活动性完全或部分减低将导致气道截面积的减少至气道完全塌陷^［4］,因此咽扩大肌在OSAS发病机制中起着重要的作用。清醒状态下,腭咽肌在吸气时呈张力性活动,扩大口咽,悬雍垂肌与腭咽肌有相同的特性^［5］。

　　我们采用快速冷冻切片对腭咽肌、悬雍垂肌及悬雍垂横截面构成比进行了病理组织学分析,因该技术能保留组织原有生物学特性,使实验结果更具可靠性，腭咽肌取材方便,对患者不造成损害,故设立了与OSAS组在年龄,体重指数等相匹配的SS组及对照组。悬雍垂由于只能在OSAS及SS患者中取得,故以两组相互对照。

　　在我们的实验中,OSAS及SS悬雍垂的横截面组织构成比与Wooden等^［6］与Edstrom等^［7］的研究结

表1　各组研究对象的临床资料比较(±s)

　　OSAS与SS比较^* P＜0.05,^# P＜0.01

表2　OSAS与SS患者悬雍垂的构成比(±s%)

　　^*P＜0.001,^**P＜0.05

表3　OSAS与SS组及正对照组腭咽肌特性比较(±s)

　　^*OSAS比较对照组P＜0.05,　^**OSAS比较SS P＜0.05

表4　OSAS与SS悬雍垂肌肌型特性比较(±s)

　　*OSAS与SS比较 P＜0.05

　　果有相似性,OSAS肌肉的百分比明显低于SS,而纤维组织的百分比却高于后者。两组患者中均发现悬雍垂中粘液腺增加,因而推测两组患者打鼾可能系腭咽分泌物的增多及其物化性质影响该部位软组织的粘着力而改变软组织的振荡性质。另外,分泌物自身的振荡也会产生鼾声,由于目前尚无对鼾声进行客观测量的统一标准^［8］,故本课题对鼾声强度未作统计学分析。

　　骨骼肌由Ⅰ型(慢收缩,氧化纤维)及Ⅱ型(快收缩,酵解纤维即ⅡB;快收缩,氧化酵解纤维即ⅡA) 肌纤维组成,前者对氧化酶如(NADH)等反应强烈,而对磷酸激酶(参加糖酵解作用)和肌原纤维的ATP酶反应很弱,具有张力和姿势维持功能;后者与之相反。与SS相比,OSAS患者的悬雍垂肌Ⅰ型肌纤维明显减少,而II型肌纤维之间差异无显著性,腭咽肌Ⅰ型占总数百分比及其截面积明显低于对照组及SS组, Ⅰ型肌纤维的数量,单根肌纤维的面积,总面积与后者相比明显减少, IIA型肌纤维相对增多，萎缩的肌纤维成角状或圆形,可见“靶纤维”等外周神经的病变；Ⅰ型肌纤维的减少和萎缩可能使OSAS患者腭咽肌和悬雍垂肌扩大气道的能力减弱。电镜下OSAS咽扩大肌及其运动神经的病变进一步说明神经功能障碍可能使肌肉发生相应的病理改变, 减弱扩大气道的功能。

　　通过对腭咽肌和悬雍垂肌病理组织学研究显示, OSAS患者咽扩大肌呈肌纤维的减少或萎缩及电镜下见外周神经的病变与文献中提出的上气道扩大肌代偿性肥大的结论有所不同^［5］。 咽气道扩大肌功能的紊乱是引起OSAS上气道异常塌陷的原因之一,其在OSAS发病机制中的作用还有待深入探讨。

　　图1　对照组腭咽肌I 型纤维淡染，II 型纤维强染,各类型纤维相间排列,未见异常形态。ATP酶染色×100　　图2　OSAS悬雍垂肌I型纤维淡染，II型纤维强染,可见I型纤维明显减少,II型纤维相对增加。ATP酶染色 ×200　　图3　SS悬雍垂肌,I型及II型肌纤维比例相近。ATP酶染色 ×100 　　图4　OSAS腭咽肌肌原纤维结构紊乱,部分肌丝溶解,有的I带呈锯齿状排列,部分I带断裂消失,肌浆管囊状扩张,部分肌原纤维间线粒体集中。扫描电镜×4000　　图5　OSAS腭咽肌运动神经纤维间水肿,轴突内出现空泡变性,髓鞘部分松解,鞘膜断裂呈葱皮样改变。扫描电镜×2000

　　参考文献

　　1　Gould GA,Whyte KF, Rhind GB, et al. The sleep hypopnea syndrome. Am Rev Respir Dis,1988,137:895-898.

　　2　Kiely JL,Delahunty C,Matthews S,et al. Comparison of a limited computerized diagnostic system with polysomnography in the diagnosis of obstructive sleep apnoea syndrome. Eur Respir J,1996,9:2360-2364.

　　3　Fiz JA, Abad J, Jane R, et al. Acoustic analysis of snoring sound in patients with simple snoring and obstructive sleep apnea . Eur Respir J,1996,9:2365-2370.

　　4　Von Lunteran E, Dtrohl KP. The muscles of the upper airways. Clin Chest Med,1986,7:171-180.

　　5　Serues F,Cote C,Simoneau JA,et al.Physiologic, metabolic muscle fiber type characteristics of musculus uvulae in sleep apnea hypopnea syndrome and snorers.J Clin Invest,1995,95:20-25.

　　6　Wooden BT, GarancisJC, Toohill RJ. Histopathologic changes in snoring and obstructive sleep apnea syndrome. Laryngoscope,1991,101:1313-1322.

　　7　Edstrom L,Larsson S,Larsson L.Neurogenic effects on palatopharyngeal muscle in patients with obstructive sleep apnea:a muscle biopsy study .J Neurol Neurosurg Psychiatry,1992,55:916-920.

　　8　Hoffstein V. Snoring . Chest, 1996,109:201-222.