人体发现新器官间质interstiti [复制链接]

我们描述了一个以前未被认识到的，但广泛存在组织内和组织之间的解剖学和组织学概念-人类间质-一种新的扩展和特定。共聚焦激光显微内镜（pCLE）可在内窥镜检查期间提供60-70μm深度的人体组织的实时组织成像。肝硬化注射后肝外胆管的pCLE显示在没有已知解剖相关性的荧光素血管窦内的网状模式。在固定之前冷冻活检组织保存了该结构的解剖结构，表明它是粘膜下层的一部分，并且是以前未受到重视的富集间质间隙，引流到淋巴结并且由厚的胶原蛋白束的复杂网络支撑。虽然在束与基质蛋白质之间存在非常不寻常且广泛的无衬线界面，但这些束通常由内皮标记和波形蛋白染色的成纤维细胞样细胞间隔排列。我们观察到受到间歇性或节律性压迫的分子组织中的类似结构，包括全胃肠道和膀胱的粘膜下层，真皮，周围支气管和动脉周围软组织以及筋膜。这些解剖结构在许多或所有组织和器官的癌症转移，水肿，结缔组织和机械功能中可能是重要的。

间质间隙是淋巴的主要来源，并且是体内主要的流体室。虽然细胞之间的间质间隙的解剖学和组成被越来越多地理解，但较大的组织间和组织间的空间的存在，位置和结构仅在文献中被模糊地描述对于“第三个间距”（间质流体积聚），当考虑总体间质流体流量和体积时，这一点尤为重要，这尚未得到很好的研究。

在体内显微镜技术方面取得了进展，从而有可能在人体内鉴定新的，功能相关的解剖结构。例如，大脑中的淋巴管最近首次使用体内多光子显微镜成像通过稀薄的颅骨准备来识别。基于探针的共聚焦激光内窥镜（pCLE）是一种体内成像技术，可在内窥镜检查过程中对组织结构进行实时组织学评估，通常静脉注射呋喃菊酯。我们和其他人已经观察到，在肝外胆管和胰管中，固定焦距为60-70μm的pCLE表现出粘膜下的“网状图案”（图1A，B），其由20μm宽的大的黑暗分支带。

荧光素填充多边形空间。这与已知结构没有明显的相关性。虽然内镜医师认为这个网络代表了毛细血管或淋巴管，但这两种结构都不能解释暗带的网状图案和明亮的迂回空间。

我们假设这种模式反映了细胞间质间隙的延伸。我们使用pCLE和人类肝外胆管的组织学进行了深入研究，以确定网状结构的显微解剖关系。我们在此报告存在由厚胶原蛋白束的复杂晶格限定的新型间质（即淋巴前）空间。当我们将研究扩展到包括真皮，动脉周围基质，内脏（胃肠道，尿道）的粘膜下层，肺的支气管树，以及肌肉骨骼系统和脂肪组织的筋膜平面时，我们观察到类似的结构，并且如同建议对人类间质的宏观和微观解剖进行了大规模的修改。

结果

胆管网状结构的识别和粘膜下层间隙的显示

1

图（A，B）注射胆管的pCLE在60-70μm深度处显示网状图案。比例尺，20微米。（C-E）在Whipple手术时切除的胆管组织被冷冻并进行离体pCLE，证明网状图案的存在。比例尺，20微米。（F）通过荧光显微镜观察胆囊粘膜下层的未染色的冷冻组织，显示胆管壁这层中的网状图案。Te“明亮”空间现在变黑（加工过程中排出的fuoresceinatedfuid，组织结构仍然被残留的荧光素染色）。（G）新鲜冷冻胆管Masson三色显示暗带为胶原束（蓝色）（左）。右上角显示来自同一患者的正常加工/固定的胆管的Masson三色，伴随空间的塌陷和胶原蛋白束彼此的明显粘附。右下角显示用H＆E染色的固定标本;胶原蛋白层之间的狭窄空间（箭头）通常反映出几乎完全塌陷的迂回空间。（H）针对CD34（lef，brown）和D2-40（right，brown）抗体免疫染色的冷冻（顶部）和固定（底部）胆管显示衬有胶原蛋白束的细胞;注意捆束似乎在一侧具有衬里细胞，但不是其他（20×，DAB，苏木精）。（I）由胶原蛋白束网格支撑的单侧空间支撑的迂回空间的示意图。

样品来自在十二次胰胆管手术中切除的胆管手术标本。在血管结扎和切除手术标本前数分钟，患者在血管内注入fuorescein，并通过pCLE网状图形直接原位显示（图1A，B）。取出Te位点，然后立即用pCLE离体再次扫描，确认网状图案和fuorescein在切除后仍保持完整（数据未显示）。然后将Te标本嵌入冷冻切片中，使用基于气溶胶的冷冻喷雾快速冷冻，并重新成像（图1C，D，E）。连续冷冻切片垂直于pCLE的视角正好朝向管腔表面切割，标记部分每5μm直到达到60-70μm的深度。我们还在横截面平面上进行组织连续切片。这些切片在常规的荧光显微镜下可见（图1F），显示网状图与浓厚的，荧光素染色的束相关（在pCLE上可见为黑色条带）。在最后一张幻灯片中这些束之间没有荧光，这是由于冰冻切片载片制备（空气干燥，固定和洗涤）的过程导致熔体从最终幻灯片排出。

用Masson三色染色法对平行冰冻切片进行染色，确认存在胶原带，分离开放的，以前为复流空间（图1G，左边）。这些结构与通常在活检和切除标本中见到的压缩的胆道粘膜下层共同定位（图1G，右边，来自同一患者，在左边的样本上）。这表明，先前描述的粘膜下层的致密结构由于在组织切除和固定过程中流体流失而造成粘连，导致正常分离的胶原蛋白束折叠并彼此粘附。我们观察到，在血管内输注fuorescein30秒内出现网状模式，几乎与淋巴结可视化的时间点相同，但在血管结构可见时延迟至。这表明它是一种间质间隙或“前淋巴”积聚或形成的间质空间形式。在每个胶原蛋白束的一侧对冷冻和固定的胆管粘膜下纤维化的阳性CD34和D2-40染色进行免疫染色（图1H）。其他淋巴血管内皮标记物（CD31，ERG，LYVE-1）的免疫染色呈阴性，但对于间叶标记波形蛋白均匀阳性（数据未显示）。肌上皮标记物平滑肌肌动蛋白，干细胞标志物CD和核β-连环蛋白的染色均为阴性（数据未显示）。图1I是总结组织学观察的示意图。

2

间质空间的结构评估

图A透射电子显微镜显示由组织良好的胶原蛋白组成的胶原束（星号）。一些胶原蛋白束沿着一侧具有单个脂肪细胞（箭头）。比例尺，1微米。B较高放大显示细胞（箭头）缺乏内皮或其他类型细胞的特征且不具有基底膜。比例尺，1微米。C次谐波成像显示束为毛状胶原（深蓝色）。青色的软组织来自自发荧光并且可能是弹性蛋白，如附近动脉的弹性层（插图）（40×）中的类似自发荧光所示。D弹性范吉森染色显示沿胶原束（粉红色）（40x）运行的弹性蛋白（黑色）。

超微结构研究（图2A，B）显示胶原蛋白束在一侧不对称地衬有薄的脂肪细胞（横截面为纺锤形），其具有少量细胞质和椭圆形细胞核。这些细胞是成纤维细胞样的，没有细胞类型特异性结构;特别是它们缺乏内皮分化的超微结构特征，包括胞饮小泡和Weibel-Palade小体。电子显微镜也显示这些细胞没有基底膜-表明它们直接粘附在下面的胶原束上-并且，虽然给定胶原束的一侧由这些细胞排列，但是对侧通常是无衬里的并且直接暴露于空间。通过二次谐波成像（图2C）可以很好地观察Te束，确认它们是毛细血管胶原蛋白6。还观察到了自发辐射弹性纤维，这与同一组织中动脉弹性层的相似外观（图2C插图）和弹性VanGieson组织化学染色（图2D）相似。

3

真皮、粘膜下层及其他纤维结缔组织发现间质空间

图A用H＆E染色的皮肤（上部10×，右上部40×）显示与肝外胆管相同的结构。CD34的免疫染色（下面的左边，棕色DAB，浅蓝色苏木精复染，40×）突出显示衬里细胞在胶原束的一侧是间断的，而不是另一侧。B示意图显示在整个身体纤维结缔组织中看到的相同的组织学结构的位置（见补充图）。B示意图显示了pCLE应用于皮肤1用于组织学图像）。

这种胆管粘膜下层结构的特征性组织学特征（脂肪细胞不对称排列的胶原蛋白束和胶原蛋白束的空间）易于在其他组织中观察到。在皮肤的临床切除标本中，该结构在真皮中一致地被识别（图3A），并且在真皮中的pCLE在皮肤中与在胆管中相同地应用于皮肤稀薄区域。在CD34染色的细胞内衬的流体空隙和胶原蛋白束可见于多种组织和组织中，包括整个消化道的粘膜下层，各种大小的动脉和静脉的膀胱，支气管周围组织，筋膜和基质图3B。

间质和排泄淋巴管之间的连续性

4

（A-C）具有粘膜下纹身的结肠组织。（A）在切除结肠癌（H＆E，10×）前，将黑色素内镜下注射到结肠壁的粘膜下层。（B）黑色素存在于胶原束之间的空隙中的巨噬细胞中（H＆E，40x）。（C）含有颜料的巨噬细胞存在于引流纹状结肠的肠系膜淋巴结中，表明间质间隙功能上与结肠的淋巴引流（H＆E，20x）相通。评估4个独立样本的典型图像。（D-F）T2期胃癌，分化差。（D）存在于粘膜表面的胃癌（箭头）侵入粘膜下层（箭头）;未见更深入侵和淋巴血管浸润（H＆E，4×）。（E）通过胃粘膜下层的间质间隙，分离预先存在的胶原蛋白束（H＆E，40x），差异性很小的肿瘤细胞单个地和在非常小的簇中渗透。（F）胃切除标本的排泄肠系膜淋巴结中的转移癌;在临床上没有其他转移灶被鉴定出来（H＆E，20×）。（G-I）Lef手臂皮肤的阶段T2恶性黑素瘤。（G）恶性黑色素瘤（深蓝色）侵入真皮;未鉴定淋巴管浸润（H＆E，4×）。（H）恶性黑色素瘤细胞通过皮肤的间质间隙单独或以非常小的团簇侵入，分离预先存在的胶原蛋白束（H＆E，40x）。（I）排脓性淋巴结中的转移性恶性黑色素瘤;没有其他转移在临床或组织学上被鉴定（H＆E，10×）。

通过检查具有粘膜下纹身的结肠直肠癌切除标本（图4A），其中黑色素存在于间质间隙中的巨噬细胞中（图4B）以及巨噬细胞中相关联的结果显示，这些结构似乎是淋巴前空间，引流肠系膜淋巴结（图4C）。在正常组织的检查中，在间质间隙中不能看到巨噬细胞，并且被推定为在异物存在的情况下进入间质。此外，检查来自嵌顿疝的梗阻性近端肠道的小肠切片标本显示粘膜下层与蛋白质（粉红色）流体（补充图2）在组织学上类似的淋巴中显示胶原束不一致。

通过研究T2期胃癌浸润性肿瘤（图4D-F，n=3）和皮肤（图4G-1，n=2），进一步强调了空间的淋巴前特性。T2期胃的侵袭被定义为侵入粘膜下层，但不是更深。同样，T2侵入皮肤表明侵入直接进入真皮，但没有更深。浸润不良的浸润性胃癌侵袭（图4D）显示通过间质间隙扩散，周围仍有完整的胶原纤维束（图4E）;尽管在这个标本中没有明显的淋巴血管侵袭，但有转移到排出的肠系膜淋巴结（图4F）。在上臂恶性黑色素瘤并直接进入真皮（图4G），通过间质间隙与胶原纤维束分离相似（图4H）;再次，尽管没有可证实的淋巴管浸润，但存在转移至排出的腋窝淋巴结（图4I）。在这两种情况下，即使对完全临床和组织学检查，也没有发现其他病变或传播途径。

讨论

我们在此建议对粘膜下层，真皮，筋膜和血管外膜的解剖学概念进行修订，这表明它们不是密集的胶原屏障壁，而是疏松的间质间隙。流体的存在对组织功能和病理具有重要意义。我们的数据比较了采用标准方式固定组织的快速切片和冰冻组织，这表明我们描述，支持和组织胶原网格的空间是可压缩和可扩展的，因此可用作减震器。我们检测到这种结构的所有器官都受到压缩和扩张循环的影响，无论是相对恒定的（肺，主动脉）还是间歇性的（消化道食物，排尿时的膀胱，机械压迫下的皮肤，肌肉骨骼系统）。真皮间质和筋膜间质在解释水肿方面可能具有机械重要性（如附图2中的阻塞前肠）。手术后淋巴水肿中的“Tird间距”（切除引流淋巴结时）以及因肝，肾或心脏衰竭引起的恶性肿瘤可能会在此间质间隙中反应扩散和瘀滞。胆道树的粘膜下层间质间隙-延伸至肝门外基质和肝内基质的全部范围-可能解释急性大胆管梗阻急性发展的特征性胆管水肿。

我们观察的组织学和体内结构之间的关系的进一步支持来自组织的超声波检查。胆管内镜超声检查显示，它由三层组成，中间层由90％的壁厚构成，它对应于粘膜下间质。其他脏器，真皮和筋膜的粘膜间隙通过超声波呈现异质性，通常指示为脂肪组织或脂肪组织，而真正致密的胶原化基质如肌腱和韧带则通过超声显示出来。我们的观察结果的额外支持发现在已发表的皮肤，蚓状阑尾和主动脉外膜的超微结构研究中，这些研究似乎也包括了这些结构，尽管它们没有很好的表征。在肝脏中，门脉区域中先前确定的“Mall”可能代表这种间质。事实上，Mall的原始图画来源于注射研究，似乎代表了我们在这里确定的相同结构。

衬里细胞的性质尚不清楚。虽然肝外胆管细胞对CD34和D2-40均染色，但在所有其他检查的组织中都没有D2-40染色。血管内皮细胞也共同表达CD34和波形蛋白，但电子显微镜下缺乏内皮细胞特征排除了我们观察到的这些间质内皮细胞的这种分类，反而表明它们是一种新的CD34阳性形式的成肌细胞或间充质干细胞。它们是否是沉积胶原蛋白束的细胞是未知的;如果是这样，它们在伤口愈合中的瘢痕形成中将是重要的。值得注意的是，瘢痕疙瘩显示出胶原蛋白束和大面积空间似乎是这些结构在真皮下的夸张。最近的数据显示，在高度紧张的皮肤区域出现瘢痕疙瘩会引起关于机械力和流体对这个空间的结构和细胞的影响的问题。

我们描述的粘膜下间质很可能与转移性细胞簇研究中描述的间质间隙相对应。在消化道和消化道中存在粘膜下通道网络可以解释一旦达到粘膜下层，腔内浸润性肿瘤转移的可能性大大增加。正如我们显示的侵袭性黑色素瘤和胃癌的病例所示（图4D-I），粘膜下/真皮折返通道的存在也提示了T2期病变在T1期病变的转移风险显着增加的原因-因为内脏粘膜下层和真皮是开放的，流动的空间而不是结缔组织密集的壁，它们可能容易被侵袭性肿瘤细胞移动。此外，这些空间上的机械压力（消化道蠕动，压迫和/或与运动有关的皮肤压力）可以进一步促进这些空间的传播。如果间质内皮细胞是致性成肌细胞的前体细胞，它们也可能作为胰胆管树，管状消化道，支气管树，膀胱和皮肤的肿瘤内硬化的第一响应者。事实上，共同表达瘤旁成纤维细胞的CD34/波形蛋白的独特群体已被报道。这些细胞还可以在非恶性硬化病症包括胆道闭锁和胆管树中的原发性硬化性胆管炎，真皮和食管中的硬皮病中起重要作用，消化道炎性肠病。正在进行的研究集中于表征这些细胞及其功能。

通过肠腔胃肠道粘膜下层间隙的液体可能受肠蠕动的影响，并与腔内容物平行。如果肠腔和粘膜下腔之间存在交流，这就提高了细胞信号传导（包括激素或免疫信号）可能以近端至远端的方式受蠕动速度决定的可能性。这种间质间隙中的免疫相互作用在炎症性疾病如原发性硬化性胆管炎，慢性胰腺炎，炎症性肠病和硬皮病中也可能是重要的。有趣的是，虽然在正常组织中检查不到巨噬细胞，它们清晰地进入粘膜下注射后占据纹身色素的空间（图4A-C）。

组织间隙中的胶原蛋白束仅在细胞的一侧排列，暗示对侧的胶原基质与间质细胞直接接触。除了细胞之间的间质间隙，肾小球和Disse间隙之外，人体中已知有少数例子，其中流体与基质蛋白直接接触而没有介入的细胞屏障。胶原纤维是带电分子，可能形成重要的生理活性表面。免疫系统细胞或其他穿过空间的细胞是否与胶原蛋白束相互作用是一个高度生理相关的问题，需要进一步研究。

总之，尽管间质的典型描述提示了细胞之间的空间，但我们描述了组织内宏观上可见的空间-动态可压缩和可扩张的窦，通过间质细胞在身体周围流动。我们的发现需要重新考虑许多不同器官的正常功能活动以及疾病状态下包括成纤维细胞和转移在内的紊乱动力学紊乱。受到定向蠕动行的粘膜下层不是先前设想的致密连接组织的壁，而是潜在的有害物质，促炎信号分子和肿瘤细胞的运动导管。这提出了直接采样间质性肿瘤可能成为诊断工具的可能性。最后，我们的研究证明了体内显微镜的力量，能够为正常和患病组织的解剖和生理学产生新的见解。

编

者

按

Theise等研究人员通过共聚焦激光显微内镜（pCLE），免疫组化染色、二次谐波分析及电子显微镜等方法发现人体80个器官中体积最大的器官—间质（interstitium），Theise表示针灸可以追溯到间质，间质是整个身体的一层薄薄的致密结缔组织，夹在我们的皮肤下面，并在每个内脏器官的中间层。它也构成了所有的筋膜，或组织的薄网，将每个肌肉和每个静脉和动脉周围的所有组织分开，从最大到最小。最初看起来是一个坚实，致密，结缔组织层，实际上是一个复杂的充满流体的腔体网络。此外，空间直接连通淋巴液，作为淋巴液的来源-这意味着间质系统可以解释癌细胞的转移及其快速扩散。令人惊讶的是这将改变我们如何更好的理解从癌症到针灸到炎症的一切。