心肌病的病理研究進展

藍明 劉兵 劉君萌 楊重慶 何青

100730 北京醫(yī)院心內(nèi)科 國家老年醫(yī)學中心

心肌病(cardiomyopathy)是一大類累及心肌組織，臨床以心臟結(jié)構(gòu)異常、心力衰竭、心律失常和(或)猝死為特征的疾病，臨床有極大的異質(zhì)性及多樣性，是兒童及成人心臟移植的常見病因。美國心臟協(xié)會與歐洲心臟病學會的最新指南與共識均將心肌病定義為一組引起心肌結(jié)構(gòu)及功能異常的異質(zhì)性疾病。1999年，我國經(jīng)全國心肌炎心肌病學術(shù)研討會專家組討論，基本采納1995年世界衛(wèi)生組織/國際心臟病學會及聯(lián)合會(WHO/ISFC)關(guān)于心肌病的定義及分型標準，將心肌病分為擴張型心肌病(dilated cardiomyopathy，DCM)、肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy，HCM)、限制型心肌病、致心律失常性右室心肌病(arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy，ARVC)、特異性心肌病及未分類心肌病。盡管在2013年，Arbustini等提出的MOGE(S)法對心肌病進行了新的分類，但該分類方法尚未在臨床上廣泛應(yīng)用。

心肌病的病理研究的深入對其診治及預后評估等方面意義重大。近年有文獻對心肌病的超微病理學進行闡述，超微病理學是病理學的重要分支學科，細胞超微結(jié)構(gòu)的改變不僅表現(xiàn)了疾病的亞細胞表觀學特點，也從病因?qū)W角度為進一步認識這類疾病提供了信息。本文根據(jù)我國1999年的心肌病分類方式闡述不同類型心肌病的病理研究進展及其超微病理學的最新認識。

1 DCM

DCM以進行性左心室或雙心室擴張、收縮功能受損為特點，病因包括基因突變、病毒感染、心肌炎癥及其他原因[1-2]。雖然我們傾向于用一元論解釋DCM的病因，但有證據(jù)顯示基因因素和環(huán)境因素可同時影響該疾病的發(fā)生，而且臨床上能明確診斷病因的患者仍為少數(shù)[3-4]。臨床常表現(xiàn)為進行性心力衰竭，常伴心律失常及血栓性疾病，病程中隨時可發(fā)生猝死。排除全身性疾病的原因不明的DCM，稱為特發(fā)性DCM(idiopathic dilated cardiomyopathy，IDC)，約占DCM的10%。

IDC病理形態(tài)學主要診斷依據(jù)[5]：心臟質(zhì)量增加；左心室或雙心室腔顯著擴大，心室壁變薄(圖1A)，可有附壁血栓。組織學表型不特異，可有心肌細胞萎縮、肥大及空泡變性，細胞核多形性，間質(zhì)纖維組織呈小片或灶狀增生(圖1B、C和D)。

A：大體表現(xiàn)：左心室腔剖面，心腔擴張，心壁變薄，肌小梁扁平，心內(nèi)膜灶狀灰白增厚[6]；B：HE染色顯示，心肌間質(zhì)片狀纖維化，相互間可交織融合(箭頭所示)[6]；C：Desmin染色顯示，深色部分為心肌染色，淺色部分為間質(zhì)染色，可見心肌間質(zhì)小片狀纖維化，有交織融合表現(xiàn)(圖片來源于作者的研究標本，尚未發(fā)表)；D：Masson染色顯示，藍色部分為心肌間質(zhì)中膠原纖維染色，紫紅色為心肌染色，可見心肌間質(zhì)小片狀纖維化，有交織融合表現(xiàn)(圖片來源于作者的研究標本，尚未發(fā)表)圖1 IDC大體形態(tài)與光鏡表現(xiàn)

IDC超微結(jié)構(gòu)表型包括[6]：心肌細胞過度拉伸的適應(yīng)性反應(yīng)及損傷，肌絲結(jié)構(gòu)紊亂，部分肌節(jié)過度收縮，Z線濃集，表現(xiàn)為“致密帶”(圖2A)；大量增生且成分復雜的間質(zhì)，分隔心肌細胞，間質(zhì)中成片的Ⅰ型膠原(圖2B)及豐富的特洛細胞(telocytes，TCs，圖2C)，TCs是特殊的間質(zhì)細胞，近年來在哺乳動物多種器官的結(jié)締組織中發(fā)現(xiàn)，也有在IDC患者的心肌間質(zhì)中發(fā)現(xiàn)TC的報道，但其具體的意義及價值尚不明確；心肌細胞代謝異常，糖原增多(圖2D)。

A：肌絲結(jié)構(gòu)紊亂，肌絲束結(jié)構(gòu)不良，肌節(jié)過度收縮，可見“致密帶”(箭頭所示)(圖片來源于作者研究的標本，尚未發(fā)表)；B：間質(zhì)中大量Ⅰ型膠原(箭頭所示)(圖片來源于作者的研究標本，尚未發(fā)表)；C：兩細胞間間質(zhì)增寬，間質(zhì)中可見TCs(箭頭所示)[6]；D：心肌細胞代謝異常，糖原增多(箭頭所示)(圖片來源于作者的研究標本，尚未發(fā)表)圖2 IDC電鏡表現(xiàn)

IDC為遺傳易感性與環(huán)境因素共同作用的結(jié)果[5]，分子遺傳學及全基因連鎖分析檢測技術(shù)揭示了其部分病因，包括編碼肌小節(jié)蛋白的基因、編碼細胞骨架蛋白(MLP20、Desmin、Tafazzin、Cyper/ZASP)的基因、編碼核膜骨架的基因、編碼肌營養(yǎng)蛋白的基因、線粒體基因及編碼離子通道(SCN5A)的基因等。然而，IDC的致病基因具有一定的不完全外顯率，即攜帶致病性突變的個體未出現(xiàn)表型，或雖未攜帶致病性突變基因，而修飾基因、種族和生活方式等也可能導致個體出現(xiàn)表型。有報道柯薩奇及其他腸道病毒的感染可能與IDC相關(guān)[7]。

2 HCM

HCM以左心室或右心室肥厚為特點，多呈不對稱性肥厚且常累及室間隔，左心室容積多正?；驕p低，收縮梯度正常。常染色體顯性遺傳、不完全外顯，因肌原纖維收縮蛋白基因突變致病。臨床上診斷HCM，即無法解釋的左心室壁厚度>15 mm，同時不伴有左心腔的擴大。常見心律失常及青少年時期猝死。

HCM的病理形態(tài)學主要診斷依據(jù)[8]：左心室或右心室肥厚，心臟質(zhì)量增加(圖3A)。組織學表型為心肌細胞肥大及心肌細胞和肌絲束排列紊亂并環(huán)繞增生的疏松結(jié)締組織，心壁內(nèi)小動脈管壁增厚，具體表現(xiàn)為心肌細胞肥大，正常心肌細胞直徑10～20 μm，長80～150 μm，細胞肥大表現(xiàn)為橫徑與長徑均增加，細胞核濃染、增大并畸形，胞質(zhì)內(nèi)空泡變性，排列紊亂即心肌纖維極向紊亂或心肌細胞無序排列(圖3B)；小血管病變，表現(xiàn)為心壁內(nèi)小冠狀動脈管壁增厚，主要為中膜肥厚，平滑肌細胞增生及極向紊亂，管腔內(nèi)徑縮小，甚至閉塞(圖3C)；其他特征包括間質(zhì)纖維化、心內(nèi)膜纖維性增厚等。

HCM超微形態(tài)學表型包括[6]：心肌細胞內(nèi)廣泛的肌絲束排列紊亂，心肌細胞肥大并被間質(zhì)分隔，心壁內(nèi)小冠狀動脈中膜的平滑肌細胞及毛細血管內(nèi)皮細胞增生、基底膜增厚等。透射電鏡進一步觀察到HCM心肌細胞內(nèi)的結(jié)構(gòu)異常：肌節(jié)結(jié)構(gòu)異常，如肌節(jié)中的標志性結(jié)構(gòu)，即Z線、M線、I帶、H帶、A帶等形態(tài)模糊、結(jié)構(gòu)變異或缺失；肌絲束極向紊亂，相鄰肌絲束呈直角排列(圖4A)，肌絲束之間和同一肌絲束內(nèi)部形成廣泛的分支狀連接，這些異常在HCM中出現(xiàn)的概率較其他類型心肌病更高，病變范圍更廣泛；較原發(fā)性心肌病其他類型表現(xiàn)更為突出的是，HCM的間質(zhì)成分經(jīng)增寬的心肌細胞膜間隙和(或)T管延伸入心肌細胞內(nèi)，致使部分胞質(zhì)被包裹并與細胞主體分離，甚至胞質(zhì)被分割成多個大小不等的島狀(圖4B)；部分心肌細胞發(fā)育不良，但程度輕于ARVC、左室致密化不全。

心臟超聲已經(jīng)成為影像診斷HCM最主要的方式，但某些病變較為局限或病變程度較輕的患者則較難獲得準確的診斷。心臟磁共振(CMR)得到廣泛的應(yīng)用及越來越多的關(guān)注，有研究顯示，HCM患者猝死風險的高低與CMR顯示的延遲增強節(jié)段數(shù)量成正比，若>15%的左室心肌組織發(fā)生了延遲增強，則該患者的猝死風險是沒有延遲增強患者的2倍[10]。目前已認識到大部分HCM符合常染色體顯性遺傳的特性，但也存在散發(fā)病例，區(qū)別在于散發(fā)型患者的基因突變可能不來自遺傳，而是新生基因突變[11]。目前已經(jīng)確定至少存在25個相關(guān)致病基因，在這些致病基因中，β肌球蛋白重鏈基因(MYH7)、肌球蛋白結(jié)合蛋白C基因(MYBPC3)及心肌肌鈣蛋白T基因(TnT)是3個最常見的突變基因，約占總數(shù)的50%左右。HCM患者的基因型與臨床表型之間存在一定的關(guān)聯(lián)性。

3 原發(fā)性限制型心肌病(primary restrictive cardiomyopathy，PRCM)

PRCM是一種少見類型的心肌病，主要臨床表現(xiàn)為心臟舒張功能嚴重受損，心室充盈受限，舒張期容積減少，但室壁厚度和射血分數(shù)可正常或接近正常，總體預后較差，且栓塞并發(fā)癥較多見。

PRCM的病理形態(tài)學主要診斷依據(jù)[12]：大體表現(xiàn)為心臟外形常呈錐形、僵硬，體積及質(zhì)量無明顯增加，雙心房擴張，尤以左房顯著，心房內(nèi)膜增厚呈瓷白色，左心室腔無擴張或狹小或輕度擴張(圖5A)，可有附壁血栓形成。組織學改變可呈單側(cè)或雙側(cè)心室受累，病程晚期可表現(xiàn)為心腔閉塞。心內(nèi)膜及心肌間質(zhì)的纖維化，以心內(nèi)膜為主要表現(xiàn)者，心內(nèi)膜纖維組織增生，并有向心肌內(nèi)延伸和錨入現(xiàn)象(圖5B)，心內(nèi)膜表層為玻璃樣變的纖維組織，中層則以密集的膠原纖維為主，下層為較多的成纖維細胞及纖細的膠原，并插入心肌間，與其間的纖維組織相連包繞心肌細胞，增生的纖維組織中可出現(xiàn)鈣化、小血管增生及炎細胞浸潤，心內(nèi)膜下的心肌間質(zhì)纖維化常局限于心壁的內(nèi)2/3層；以心肌間質(zhì)纖維化為主要表現(xiàn)者，心內(nèi)膜增厚不明顯，心肌間質(zhì)纖維組織大量增生，呈蜂巢狀包繞心肌細胞(圖5C)，可融合成小灶瘢痕，心肌細胞常有變形及纖維分隔所致的極向紊亂。

A：左心室心內(nèi)膜心肌纖維化型大體表現(xiàn)：左心房擴張，內(nèi)膜呈瓷白色，左心室室腔擴張，內(nèi)膜呈瓷白色，室壁無增厚，切面見灰白色纖細條紋由內(nèi)膜向肌層穿插，累及內(nèi)2/3層[6]；B：Masson染色顯示，心內(nèi)膜纖維化為主要表現(xiàn)，心內(nèi)膜纖維化、增厚，向心肌內(nèi)延伸、錨入[6]；C：Masson染色顯示，心肌間質(zhì)纖維化為主要表現(xiàn)，增生的纖維組織呈蜂巢狀包繞心肌細胞[6]圖5 PRCM大體形態(tài)與光鏡表現(xiàn)

A：心內(nèi)膜纖維化為主要表現(xiàn)，心內(nèi)膜下間質(zhì)內(nèi)見多個成纖維細胞，周圍大量膠原沉積[6]；B：心肌細胞間質(zhì)纖維化為主要表現(xiàn)，大量纖維圍繞心肌細胞，間質(zhì)以膠原纖維增多為主[6]；C：毛細血管周圍纖維化[6]圖6 PRCM電鏡表現(xiàn)

心內(nèi)膜心肌活檢可見[13]：以膠原纖維增生為主要改變，心內(nèi)膜炎細胞浸潤，心內(nèi)膜下心肌細胞變性壞死、心肌細胞肥大，間質(zhì)纖維化，偶見心內(nèi)膜纖維化，部分可見附壁血栓。

PRCM超微形態(tài)學表型[6]多樣，心肌細胞及間質(zhì)成分的改變均較復雜，間質(zhì)有不同類型膠原成分的沉積(主要為Ⅰ型及Ⅲ型)，心肌細胞存在繼發(fā)性改變，還有多種發(fā)育不良表現(xiàn)。心內(nèi)膜、心肌細胞及血管周圍的間質(zhì)成分大量增生，其中細胞成分較少，主要為均質(zhì)的細胞外基質(zhì)，散在粗大的Ⅰ型膠原纖維束，雜亂無序排列(圖6)。

PRCM的概念近年來有所更新，2006年美國心臟協(xié)會原發(fā)性心肌病分類[14]中，將由于全身性疾病累及心臟而呈限制性表現(xiàn)者均歸為繼發(fā)性心肌病，如淀粉樣變(原發(fā)性、家族性常染色體顯性遺傳性、老年性)、高歇病(Gaucher disease)、Hunter病等歸為繼發(fā)性心肌病亞類的浸潤性心肌病，心內(nèi)膜纖維化、高嗜酸性粒細胞綜合征(Lueffler’s myocarditis)歸為繼發(fā)性心肌病亞類的心內(nèi)膜疾病。另外，心臟移植后發(fā)生多次重度排異反應(yīng)后可能呈限制性表現(xiàn)。

4 ARVC

ARVC又稱致心律失常性右室發(fā)育不良(arrhythmogenic right ventricular dysplasia，ARVD)，以纖維脂肪組織進行性替代右心室心肌為特點，初期按典型區(qū)域分布，隨即可出現(xiàn)全部右心室及部分左心室受累，室間隔受累相對較輕。按解剖部位可分為右室型、左室型及雙室型，按組織形態(tài)學可分為脂肪纖維型及纖維脂肪型。多為常染色體顯性遺傳、不完全外顯，有報道稱存在隱性遺傳的類型。常表現(xiàn)為心律失常及猝死，青少年多見。

ARVC/D病理形態(tài)學主要診斷依據(jù)[15]：病變部位主要在右心室，亦可累及左心室，心室游離壁全層的2/3以上被脂肪纖維或纖維脂肪替代，典型特征為右心室游離壁心肌呈彌漫性或節(jié)段性缺失，代之以脂肪纖維或纖維脂肪組織(圖7A)。Angelini提出的診斷標準：浸潤的脂肪組織和(或)纖維脂肪組織應(yīng)分別≥心肌組織的30%和40%。脂肪纖維型表現(xiàn)為心肌被脂肪組織替代，伴有纖維組織，無炎性浸潤(圖7B)；纖維脂肪型表現(xiàn)為心肌被纖維脂肪組織替代(圖7C)，可見炎細胞浸潤，免疫組化CD43、CD45、CD3及CD68等呈陽性表達。

ARVC/D超微結(jié)構(gòu)表型[6]：脂肪纖維/纖維脂肪在心肌細胞內(nèi)、外異常累積，心肌細胞內(nèi)、外脂滴異常累積(圖7D)；多種形態(tài)的閏盤發(fā)育異常，如心肌組織存在橋粒異常等閏盤結(jié)構(gòu)異常(圖7D)，推測是基因異常導致閏盤結(jié)構(gòu)異常，致使心肌細胞連接障礙，引發(fā)一系列后續(xù)事件，包括細胞凋亡、死亡、纖維脂肪替代以及電活動不穩(wěn)定等；不同發(fā)育階段的心肌細胞，如幼稚心肌細胞，肌絲束稀少或缺失、極向紊亂，肌節(jié)結(jié)構(gòu)異常；心肌的繼發(fā)改變，如心肌細胞收縮不良，胞質(zhì)內(nèi)有大量溶酶體聚集；心肌細胞胞核及其他細胞器的改變，如胞核發(fā)育不良、核內(nèi)脂滴、線粒體變性等。

異常的組織學提供主要的診斷標準[17]，但尚缺乏足夠的經(jīng)驗進行明確的解讀。近來有報道，心肌活檢標本的免疫組化分析可能提供高敏感性與特異性測試來診斷ARVC/D。有研究發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，ARVC/D患者的心肌組織中盤狀球蛋白(plakoglobin)染色水平降低[18]。盤狀球蛋白染色水平在看似正常但具有纖維脂肪型表現(xiàn)的左心室或右心室降低，但在DCM中也有相似的表現(xiàn)，因此其特異性和臨床價值有待商榷[17]。尸檢證據(jù)發(fā)現(xiàn)，心房的病理改變與其心室相似，均有心肌細胞減少、脂肪細胞增多及心房壁間質(zhì)纖維化，其中心房壁間質(zhì)纖維化在心房顫動但不伴ARVC/D的患者中也有相似表現(xiàn)，這或許是ARVC/D患者心房顫動高發(fā)的原因[16，19]。

5 特異性心肌病

特異性心肌病包括缺血性、瓣膜性、高血壓性、炎癥性、代謝性、系統(tǒng)疾病性、家族遺傳性、過敏與中毒性、圍產(chǎn)期心肌病等多種類型心肌病。根據(jù)病因有不同的病理表現(xiàn)，這里不做贅述。

6 未分類的心肌病

無法分屬其他類型的心肌病，如纖維彈性組織增生、致密化不全、收縮功能障礙伴輕度擴張、線粒體功能異常等不同類型心肌病，以心室肌致密化不全(non-compaction of ventricular myocardium，NVM)為例進行闡述。

NVM是心室肌發(fā)育不全的一種罕見類型的先天性畸形，由于心內(nèi)膜形態(tài)學發(fā)生受到限制或停止而導致發(fā)育中的肌小梁致密化失敗所致。該病多為散發(fā)，亦有家族性發(fā)病報道[20]，兒童孤立性NVM的檢出率約為0.014%，是兒童心肌病第3種常見類型，目前尚不清楚NVM成年人群的患病率。NVM起病隱匿，臨床表現(xiàn)無特殊性，個體差異較大，病程進展由非致密化心肌范圍和慢性缺血程度決定，以心室收縮和舒張功能不全、進行性加重的心力衰竭為主，主要表現(xiàn)為心功能不全、心律失常和栓塞，常伴有胸痛、暈厥、陣發(fā)性呼吸困難、發(fā)紺等。該病首次報道于1926年，又稱“海綿狀心肌”或“左室致密化不全”。根據(jù)部位不同分為左室型、右室型及雙室型，以在左室型發(fā)病率最高，NVM男性多于女性，占56%～83%。由于NVM患者病程并非如先前所預料的那樣，一旦發(fā)病心功能即惡化，在兒童患者中，病程中間會出現(xiàn)長短不一的功能恢復期，所以成年人發(fā)病率高。目前，NVM病因大致分為以下4類：遺傳綜合征的一部分、先天性代謝異常(inborn error of metabolism，IEM)、單基因改變、環(huán)境及血流動力學因素[21]。

NVM病理形態(tài)學主要診斷依據(jù)[21]：多累及左心室，典型部位在左心室心尖部及前壁和側(cè)壁的中下部，偶見右心室或雙心室受累，心室腔縮小，心室腔內(nèi)壁的小梁層高度增厚，呈異常粗大的肌小梁及交錯深陷的小梁間隱窩表型，心室壁小梁層與致密層的厚度比值≥2.0(圖8A)，亦可出現(xiàn)致密層和小梁層層疊相間結(jié)構(gòu)，若合并左心室擴張或肥大，可有心腔擴張等表現(xiàn)。組織學改變的典型表現(xiàn)為心內(nèi)膜常增厚，肌小梁異常粗大，小梁間隱窩深陷，隱窩表面被覆的內(nèi)膜與心室腔內(nèi)膜相連續(xù)，致密層和小梁狀的心肌內(nèi)毛細血管豐富，心內(nèi)膜及心肌間質(zhì)內(nèi)有胚胎早期的殘留物，如華通膠(Wharton’s jelly)、梭形原始細胞等，可有淋巴細胞浸潤，肌絲束排列紊亂，肌絲束間小片纖維化，可出現(xiàn)微循環(huán)缺血改變；根據(jù)光鏡表現(xiàn)分為3種組織學類型，即黏液基質(zhì)型、纖維脂肪浸潤型和心肌細胞密集型。

NVM超微結(jié)構(gòu)表型包括[6]：心內(nèi)膜及心肌層的多種異常，包括心肌細胞內(nèi)細胞器的發(fā)育不良和結(jié)構(gòu)改變，胚胎期的殘留物以及心肌細胞和間質(zhì)的繼發(fā)性改變等，尤其在心肌細胞內(nèi)較輕易觀察到有以基質(zhì)樣物為主的片狀區(qū)域，其內(nèi)幾乎沒有肌絲束及細胞器等結(jié)構(gòu)(圖8B)，此種空化表型可見于不同發(fā)育階段及成熟的心肌細胞。

7 小結(jié)

我們目前對心肌病病理的認識有限，在病理結(jié)果的解讀上存在很多疑問，如目前的病理發(fā)現(xiàn)是特異性還是非特異性的，以及是否存在病種間的特異性尚不十分清楚，因此心肌病病理診斷應(yīng)更加謹慎全面，不僅包括大體標本的肉眼觀察(如尸檢)、光鏡的組織學觀察以及超微形態(tài)學觀察，同時需要結(jié)合患者的臨床情況、影像學等方面的資料綜合考慮。隨著對心肌病發(fā)病及遺傳機制認識的不斷深入，基于遺傳相關(guān)因素的分類在心肌病的診斷、治療上顯得愈發(fā)重要[22]。此外，我們在心肌病的生理學、病理學、免疫學和心肌細胞代謝組學方面的進一步認識，結(jié)合電鏡、分子生物學、分子免疫學及流式細胞學等技術(shù)在心肌病研究及臨床中應(yīng)用，我們對心肌病的認識將更加全面、深入，可使心肌病的診斷更加完善，將有助于改善患者的診治效果及預后。

致謝

中國醫(yī)學科學院阜外醫(yī)院病理科趙紅教授為本文提供了精美的圖片及她對原發(fā)性心肌病超微病理學的認識，在此特別感謝。

利益沖突：無