Microscopische analyse van sputum

Door microscopisch onderzoek van natuurlijk en gefixeerd gekleurd sputum kan de cellulaire samenstelling ervan gedetailleerd worden bestudeerd en kan in zekere mate de aard van het pathologische proces in de longen en bronchiën worden geanalyseerd, kan de activiteit ervan worden vastgesteld en kunnen verschillende vezelachtige en kristallijne formaties worden geïdentificeerd, die eveneens van belangrijke diagnostische waarde zijn. Ten slotte kan een globale beoordeling van de toestand van de microbiële flora van de luchtwegen worden gemaakt (bacterioscopie).

Microscopie maakt gebruik van zowel natuurlijke als gekleurde sputumpreparaten. Om de microbiële flora te bestuderen (bacterioscopie) worden sputumuitstrijkjes meestal gekleurd volgens de Romanovsky-Giemsa-methode, volgens Gram, en voor de identificatie van Mycobacterium tuberculosis volgens de Ziehl-Neelsen-methode.

Cellulaire elementen en elastische vezels

Van de cellulaire elementen die in het sputum van patiënten met longontsteking kunnen worden aangetroffen, hebben epitheelcellen, alveolaire macrofagen, leukocyten en erytrocyten diagnostische waarde.

Epitheelcellen. Plaveiselepitheel uit de mondholte, neuskeelholte, stembanden en strotklepje heeft geen diagnostische waarde, hoewel de detectie van een groot aantal plaveiselepitheelcellen doorgaans wijst op de lage kwaliteit van het in het laboratorium geleverde sputummonster, dat een aanzienlijke hoeveelheid speeksel bevat.

Bij patiënten met pneumonie wordt sputum geschikt geacht voor onderzoek als het aantal epitheelcellen onder lage-vergrotingsmicroscopie niet meer dan 10 bedraagt in het gezichtsveld. Een groter aantal epitheelcellen wijst op een onaanvaardbare overheersing van orofaryngeale inhoud in het biologische monster.

Alveolaire macrofagen, die ook in kleine hoeveelheden in sputum voorkomen, zijn grote cellen van reticulohistiocytaire oorsprong met een excentrisch gelegen grote celkern en overvloedige insluitsels in het cytoplasma. Deze insluitsels kunnen bestaan uit kleine stofdeeltjes (stofcellen) die worden opgenomen door macrofagen, leukocyten, enz. Het aantal alveolaire macrofagen neemt toe tijdens ontstekingsprocessen in het longparenchym en de luchtwegen, waaronder longontsteking.

Cilindrisch trilhaarepitheelcellen bekleden het slijmvlies van de larynx, trachea en bronchiën. Ze zien eruit als langwerpige cellen, verbreed aan één uiteinde, waar de celkern en trilhaartjes zich bevinden. Cilindrisch trilhaarepitheelcellen worden in elk sputum aangetroffen, maar hun toename wijst op schade aan het slijmvlies van de bronchiën en trachea (acute en chronische bronchitis, bronchiëctasieën, tracheïtis, laryngitis).

Leukocyten worden in kleine hoeveelheden (2-5 in het gezichtsveld) in sputum aangetroffen. Bij ontsteking van het longweefsel of het slijmvlies van de bronchiën en de luchtpijp, met name bij etterende processen (gangreen, longabces, bronchiëctasieën), neemt hun aantal aanzienlijk toe.

Bij het kleuren van sputumpreparaten volgens Romanovsky-Giemsa is het mogelijk om individuele leukocyten te differentiëren, wat soms een belangrijke diagnostische waarde heeft. Zo neemt bij een uitgesproken ontsteking van het longweefsel of bronchiale slijmvlies zowel het totale aantal neutrofiele leukocyten toe als het aantal degeneratieve vormen ervan met fragmentatie van de kernen en vernietiging van het cytoplasma.

Een toename van het aantal degeneratieve vormen van leukocyten is het belangrijkste teken van de activiteit van het ontstekingsproces en een ernstiger beloop van de ziekte.

Erytrocyten. In vrijwel elk sputum kunnen afzonderlijke erytrocyten worden aangetroffen. Hun significante toename wordt waargenomen bij verminderde vasculaire permeabiliteit bij patiënten met pneumonie, bij vernietiging van long- of bronchiaal weefsel, bij congestie in de longcirculatie, bij een longinfarct, enz. Erytrocyten worden in grote hoeveelheden in sputum aangetroffen bij hemoptoë van welke oorsprong dan ook.

Elastische vezels. Een ander element van sputum moet worden genoemd: plastic vezels, die in sputum verschijnen tijdens de vernietiging van longweefsel (longabces, tuberculose, desintegrerende longkanker, enz.). Elastische vezels komen in sputum voor in de vorm van dunne, dubbelcontourige, gedraaide draden met een dichotome scheiding aan de uiteinden. De aanwezigheid van elastische vezels in sputum bij patiënten met ernstige longontsteking wijst op het optreden van een van de complicaties van de ziekte: abcesvorming van longweefsel. In sommige gevallen, wanneer een longabces is gevormd, kunnen elastische vezels in sputum zelfs iets eerder worden gedetecteerd dan de overeenkomstige radiologische veranderingen.

Bij lobaire pneumonie, tuberculose, actinomycose en fibrineuze bronchitis worden vaak dunne fibrinevezels aangetroffen in sputumpreparaten.

Tekenen van een actief ontstekingsproces in de longen zijn:

1. de aard van het sputum (mucopurulent of purulent);
2. een toename van het aantal neutrofielen in sputum, met inbegrip van hun degeneratieve vormen;
3. een toename van het aantal alveolaire macrofagen (van enkele clusters van meerdere cellen in het gezichtsveld en meer);

Het verschijnen van elastische vezels in sputum wijst op vernietiging van longweefsel en de vorming van een longabces.

Uiteindelijke conclusies over de aanwezigheid en de mate van activiteit van ontsteking en vernietiging van longweefsel worden pas gevormd wanneer deze worden vergeleken met het klinische beeld van de ziekte en de resultaten van andere laboratorium- en instrumentele onderzoeksmethoden.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]

Microbiële flora

Microscopie van met Gram-gekleurde sputumuitstrijkjes en bestudering van de microbiële flora (bacterioscopie) bij sommige patiënten met pneumonie stelt ons in staat om bij benadering de meest waarschijnlijke verwekker van de longinfectie te bepalen. Deze eenvoudige methode voor snelle diagnostiek van de verwekker is niet nauwkeurig genoeg en dient alleen te worden gebruikt in combinatie met andere (microbiologische, immunologische) methoden voor sputumonderzoek. Immersiemicroscopie van gekleurde sputumuitstrijkjes is soms zeer nuttig voor noodgevallen en het voorschrijven van adequate antibacteriële therapie. Men moet echter rekening houden met de mogelijkheid dat de bronchiale inhoud wordt besmet met de microflora van de bovenste luchtwegen en de mondholte, vooral bij onjuiste sputumafname.

Daarom wordt sputum alleen geschikt geacht voor verder onderzoek (bacterioscopie en microbiologisch onderzoek) als het aan de volgende voorwaarden voldoet:

• Gramkleuring laat een groot aantal neutrofielen in sputum zien (meer dan 25 in het gezichtsveld bij lage vergroting van de microscoop);
• het aantal epitheelcellen, meer kenmerkend voor de inhoud van de orofarynx, bedraagt niet meer dan 10;
• het preparaat bevat overwegend micro-organismen van één morfologisch type.

Bij het kleuren van een sputumuitstrijkje volgens Gram-methode is het soms mogelijk om Gram-positieve pneumokokken, streptokokken, stafylokokken en een groep Gram-negatieve bacteriën - Klebsiella, Pfeiffer-bacillus, Escherichia coli, enz. - goed te identificeren. In dit geval krijgen Gram-positieve bacteriën een blauwe kleur en Gram-negatieve bacteriën een rode.

Bacteriële pathogenen van longontsteking

Grampositief	Gramnegatief
Pneumokokken Streptococcus pneumoniae. Streptokokken Streptococcus pyogenes, Streptococcus viridans. Stafylokokken: Staphylococcus aureus, Staphylococcus haemolyticus.	Klebsiella pneumoniae Haemophilus influenzae (bacil van Pfeiffer) Haemophilius influenzae Pseudomonas aeruginosa Legionella-pneumofilie Escherichia coli

Voorafgaande sputumbacterioscopie is de eenvoudigste methode om de verwekker van pneumonie vast te stellen en is van groot belang voor het kiezen van de optimale antibioticatherapie. Als bijvoorbeeld grampositieve diplokokken (pneumokokken) of stafylokokken worden aangetroffen in gramgekleurde uitstrijkjes, kan in plaats van breedspectrumantibiotica, die het risico op selectie en verspreiding van antibioticaresistente micro-organismen verhogen, een gerichte therapie tegen pneumokokken of stafylokokken worden voorgeschreven. In andere gevallen kan de detectie van gramnegatieve flora in uitstrijkjes erop wijzen dat de verwekker van pneumonie gramnegatieve enterobacteriën zijn (Klebsiella, Escherichia coli, enz.), wat het voorschrijven van een geschikte gerichte therapie vereist.

Toegegeven, een ruwe conclusie over de waarschijnlijke verwekker van een longinfectie kan alleen door microscopie worden getrokken op basis van een significante toename van bacteriën in sputum, bij een concentratie van 10,6 ^- 10,7 ^mc /ml en meer (LL Vishnyakova). Lage concentraties micro-organismen (< 10,3 ^mc /ml) zijn kenmerkend voor de begeleidende microflora. Als de concentratie microbiële lichamen fluctueert van 10,4 ^tot 10,6 ^mc /ml, sluit dit de etiologische rol van dit micro-organisme bij het ontstaan van een longinfectie niet uit, maar bewijst het dit ook niet.

Er moet ook rekening mee worden gehouden dat "atypische" intracellulaire pathogenen (mycoplasma, legionella, chlamydia, rickettsia) niet volgens Gram kleuren. In deze gevallen kan de aanwezigheid van een "atypische" infectie worden vermoed als er in sputumuitstrijkjes een dissociatie wordt vastgesteld tussen een groot aantal neutrofielen en een extreem klein aantal microbiële cellen.

Helaas heeft de bacterioscopiemethode over het algemeen een vrij lage sensitiviteit en specificiteit. De niet-voorspellende waarde, zelfs voor goed gevisualiseerde pneumokokken, bedraagt amper 50%. Dit betekent dat de methode in de helft van de gevallen vals-positieve resultaten oplevert. Dit komt door verschillende redenen, waaronder het feit dat ongeveer 1/3 van de patiënten vóór ziekenhuisopname al antibiotica heeft gekregen, wat de effectiviteit van sputumbacterioscopie aanzienlijk vermindert. Bovendien kan zelfs bij positieve testresultaten die wijzen op een vrij hoge concentratie van "typische" bacteriële pathogenen in het uitstrijkje (bijv. pneumokokken), de aanwezigheid van een co-infectie met "atypische" intracellulaire pathogenen (mycoplasma, chlamydia, legionella) niet volledig worden uitgesloten.

De bacterioscopiemethode van sputumuitstrijkjes gekleurd met Gram-bacteriën helpt in sommige gevallen om de verwekker van pneumonie te verifiëren, hoewel deze over het algemeen een zeer lage voorspellende waarde heeft. "Atypische" intracellulaire pathogenen (mycoplasma, legionella, chlamydia, rickettsia) worden helemaal niet door bacterioscopie geverifieerd, omdat ze niet met Gram-bacteriën worden gekleurd.

Het is de moeite waard om de mogelijkheid van microscopische diagnostiek te vermelden bij patiënten met pneumonie of een schimmelinfectie van de longen. De meest relevante detectie voor patiënten die langdurig met breedspectrumantibiotica worden behandeld, is de detectie van Candida albicans in de vorm van gistachtige cellen en vertakt mycelium tijdens microscopie van natieve of gekleurde sputumpreparaten. Deze wijzen op een verandering in de microflora van de tracheobronchiale inhoud, die optreedt onder invloed van antibiotica, en die een aanzienlijke aanpassing van de therapie vereist.

In sommige gevallen moeten patiënten met longontsteking onderscheid maken tussen bestaande longschade en tuberculose. Hiervoor wordt sputumkleuring volgens Ziehl-Neelsen gebruikt, waarmee in sommige gevallen tuberculosemycobacteriën kunnen worden geïdentificeerd, hoewel een negatief resultaat van een dergelijk onderzoek niet betekent dat de patiënt geen tuberculose heeft. Bij sputumkleuring volgens Ziehl-Neelsen worden tuberculosemycobacteriën rood gekleurd en alle andere elementen van sputum blauw. Tuberculosemycobacteriën zien eruit als dunne, rechte of licht gebogen staafjes van verschillende lengte met individuele verdikkingen. Ze bevinden zich in groepen of afzonderlijk in het preparaat. De detectie van zelfs enkele tuberculosemycobacteriën in het preparaat is van diagnostische waarde.

Om de efficiëntie van de microscopische detectie van tuberculosemycobacteriën te verhogen, worden een aantal aanvullende methoden gebruikt. De meest voorkomende is de zogenaamde flotatiemethode, waarbij gehomogeniseerd sputum wordt geschud met tolueen, xyleen of benzine, waarvan de druppels omhoog drijven en de mycobacteriën vangen. Nadat het sputum is bezonken, wordt de bovenste laag met een pipet op een objectglaasje aangebracht. Het preparaat wordt vervolgens gefixeerd en gekleurd volgens de Ziehl-Neelsen-methode. Er zijn ook andere methoden voor accumulatie (elektroforese) en microscopie van tuberculosebacteriën (luminescentiemicroscopie).

Door microscopisch onderzoek (analyse) van sputum kunnen de aanwezigheid van slijm, cellulaire elementen, vezelige en kristalachtige structuren, schimmels, bacteriën en parasieten worden aangetoond.

Cellen

• Alveolaire macrofagen zijn cellen van reticulohistiocytaire oorsprong. Een groot aantal macrofagen in sputum wordt aangetroffen bij chronische processen en bij de genezing van acute processen in het bronchopulmonale systeem. Alveolaire macrofagen die hemosiderine ("hartdefectcellen") bevatten, worden aangetroffen bij longinfarcten, bloedingen en congestie in de longcirculatie. Macrofagen met lipidedruppeltjes zijn een teken van een obstructief proces in de bronchiën en bronchiolen.
• Xanthomateuze cellen (vetmacrofagen) worden aangetroffen in abcessen, actinomycose en echinokokkose van de longen.
• Cilindrische trilhaarepitheelcellen zijn de cellen van het slijmvlies van het strottenhoofd, de luchtpijp en de bronchiën. Ze komen voor bij bronchitis, tracheïtis, bronchiale astma en kwaadaardige gezwellen in de longen.
• Plat epitheel wordt gedetecteerd wanneer speeksel in sputum terechtkomt en heeft geen diagnostische waarde.
• Leukocyten zijn in wisselende hoeveelheden aanwezig in sputum. Een groot aantal neutrofielen wordt aangetroffen in mucopurulent en purulent sputum. Sputum is rijk aan eosinofielen bij bronchiale astma, eosinofiele pneumonie, helminthische longletsels en longinfarcten. Eosinofielen kunnen in sputum voorkomen bij tuberculose en longkanker. Lymfocyten worden in grote hoeveelheden aangetroffen bij kinkhoest en, minder vaak, bij tuberculose.
• Rode bloedcellen. Het aantonen van enkele rode bloedcellen in sputum heeft geen diagnostische waarde. Als er vers bloed in het sputum aanwezig is, worden onveranderde rode bloedcellen aangetroffen, maar als er bloed dat zich lange tijd in de luchtwegen heeft bevonden, met het sputum wordt meegevoerd, worden uitgeloogde rode bloedcellen aangetroffen.
• Kwaadaardige tumorcellen komen voor in kwaadaardige gezwellen.

Vezels

• Elastische vezels ontstaan wanneer longweefsel afbreekt, waarbij de epitheellaag wordt vernietigd en elastische vezels vrijkomen. Ze komen onder andere voor bij tuberculose, abcessen, echinokokkose en neoplasmata in de longen.
• Koraalvormige vezels komen voor bij chronische longziekten zoals caverneuze tuberculose.
• Verkalkte elastische vezels zijn elastische vezels geïmpregneerd met calciumzouten. Hun aanwezigheid in sputum is kenmerkend voor de desintegratie van tuberculeuze verstening.

Spiralen, kristallen

• Kurshmanspiralen ontstaan bij een spastische aandoening van de bronchiën en de aanwezigheid van slijm daarin. Tijdens een hoestbui wordt viskeus slijm in het lumen van een grotere bronchus geslingerd, waar het zich in een spiraalvorm vormt. Kurshmanspiralen komen voor bij bronchiale astma, bronchitis en longtumoren die de bronchiën comprimeren.
• Charcot-Leyden-kristallen zijn afbraakproducten van eosinofielen. Ze komen meestal voor in sputum met eosinofielen; ze zijn kenmerkend voor bronchiale astma, allergische aandoeningen, eosinofiele infiltraten in de longen en longbot.
• Cholesterolkristallen komen voor in abcessen, pulmonale echinokokkose en neoplasmata in de longen.
• Hematoidinekristallen zijn kenmerkend voor longabcessen en gangreen.
• Actinomycete drusen worden aangetroffen bij pulmonale actinomycose.
• Echinococcus-elementen komen voor bij pulmonale echinokokkose.
• Dietrich-pluggen zijn geelgrijze bultjes met een onaangename geur. Ze bestaan uit detritus, bacteriën, vetzuren en vetdruppeltjes. Ze zijn kenmerkend voor longabcessen en bronchiëctasieën.
• De tetrade van Ehrlich bestaat uit vier elementen: verkalkt detritus, verkalkte elastische vezels, cholesterolkristallen en tuberculosemycobacteriën. Het verschijnt tijdens het verval van een verkalkte primaire tuberculoselaesie.

Mycelium en ontluikende schimmelcellen ontstaan tijdens schimmelinfecties van het bronchopulmonale systeem.

Pneumocystis-bacteriën komen voor bij Pneumocystis-pneumonie.

Schimmelbolletjes worden aangetroffen bij coccidioidomycose van de longen.

Bij ascariasis worden ascarislarven aangetroffen.

Larven van aaltjes komen voor bij strongyloidiasis.

Tijdens paragonimiasis worden longboteieren gedetecteerd.

Elementen in sputum bij bronchiale astma. Bij bronchiale astma wordt meestal een kleine hoeveelheid slijmerig, viskeus sputum afgescheiden. Macroscopisch zijn Curschmann-spiralen zichtbaar. Microscopisch onderzoek toont doorgaans eosinofielen, cilindrisch epitheel en Charcot-Leyden-kristallen.