Respiratoire Cytologie
INLEIDING
De diagnose van longkanker via cytologische methoden is van historisch belang omdat dit een vroege demonstratie vormde van het feit dat maligniteit vastgesteld kon worden door het bestuderen van afgeschilferde c.q. afgestoten cellen. Donne en Walsh stelden in 1845 onafhankelijk van elkaar vast dat afgeschilferde respiratoire cellen voorkwamen in sputum. De eerste keer dat een serie sputumonderzoeken leidde tot de diagnose van longkanker, was bij Hamplen in 1919, waarbij in 13 van de 25 gevallen een juiste diagnose werd gesteld. Na een paar jaar van stilte, onderging cytologie van de longen in de jaren ’70 en ’80 een snelle ontwikkeling, vooral toen bleek dat fijne naaldaspiratie kon worden gebruikt als alternatief voor open longbiopsie of transbronchiale biopsie voor de diagnose van maligniteit van de longen, infectueuze en inflammatoire longziekten. Tijdens deze periode was er sprake van technologische vooruitgang in radiologische techniek die het afbeelden van kleine laesies en gestuurde aspiratiebiopsie mogelijk maakte, evenals verbeteringen in het ontwerp van bronchoscopen.
In de laatste 40 jaar is vooral de waarde van respiratoire cytologie voor de diagnose van infectueuze en inflammatoire ziekte duidelijk zichtbaar geworden. Dit was het meest merkbaar in de jaren ’80, met de opkomst van AIDS, en het gebruik van hoge doses immuunsysteemremmende chemotherapie. Deze maken de patiënt gevoelig voor opportunistische infecties, zoals pneumocystis carinii (PCP) en aspergillus sp, die gemakkelijk vastgesteld worden door het onderzoeken van een respiratoir monster.
Technieken voor monsterverzameling
Er worden vijf belangrijke technieken gehanteerd om celmateriaal te verkrijgen voor de diagnose longkanker. De oudste en meest basale techniek is het verzamelen van sputum. Hierbij wordt gebruikgemaakt van spontaan afgeschilferde cellen. Bronchoscopische technieken omvatten bronchiale spoelingen, bronchiale borstelmonsters en broncho-alveolaire spoeling. Tenslotte kunnen naald aspiratietechnieken uitgevoerd worden via de borstwand met behulp van radiografie of met een bronchoscopie.
Geen van deze technieken is speciaal beter dan de andere. De keuze voor de techniek van celverzameling wordt gevormd door de persoonlijke voorkeur van de arts, de toestand van de patiënt, de plaats van de laesie en andere factoren. Hoewel er een substantiële overeenkomst is tussen de morfologie van cellen die verkregen zijn met verschillende technieken, zijn er belangrijke verschillen met betrekking tot celconservatie en het verwerken van monsters. Een voorbeeld hiervan is te zien bij de verschillen in gevoeligheid bij de lonkankeredetectie tussen recente sputumuitstrijken en vastzittend, gemengd sputum. Artefacten veroorzaakt door het mechanisch vermengen van de monsters zullen de detectiegevoeligheid verminderen bij kleincellig ongedifferentieerd carcinoom en adenocarcinoom. De mechanische vermenging verstoort celonderdelen en verwijdert mucine houdende vacuoles uit cellen, zodat de diagnose adenocarcinoom wordt bemoeilijkt. Fixatie beïnvloedt de nucleaire diameter en de kleurings intensiteit (kwaliteit) nucleaire chromatine. Kernen van kleincellig carcinoom bijvoorbeeld zijn groter en meer vesiculair bij monsters die verkregen zijn door borstelen of naald aspiratie dan bij sputummonsters. Steeds vaker worden op vloeistof gebaseerde methodes gebruikt voor het verzamelen en verwerken van monsters. Deze methodes zullen unieke artefacten opleveren, die begrepen moeten worden door de Cytologisch analisten en pathologen.
Gevoeligheid en specificiteit van respiratoire cytologie voor de diagnose maligniteit
Longkanker is een enorm gezondheidsprobleem in de Verenigde Staten en wereldwijd. In de Verenigde Staten alleen al vallen de huidige rokers en 45 miljoen gestopte rokers in de risicogroep. Goed identificeren van patiënten met de ziekte in beginstadium, is de belangrijkste stap in het terugbrengen van de mortaliteit bij deze ziekte. Als longcytologie gebruikt wordt voor diagnosedoeleinden, moet de nauwkeurigheid, inclusief gevoeligheid en specificiteit, goed in kaart gebracht worden (referentie kaders). Gevoeligheid beschrijft hoe vaak een cytologische methode nauwkeurig longkanker identificeert bij een patiënt als deze een tumor heeft. In het algemeen kan een duidelijke cytologische diagnose van kanker in ongeveer 50% van de sputummonsters en 65% van de bronchiale borstelmonsters, spoelingen of borstelmonsters gesteld worden. Fijne naald aspiratie, vooral als deze gedaan wordt door met behulp van Computer Tomografie (CT scan), heeft een hogere gevoeligheid van bijna 90%. De meest uitgebreide analyse van pulmonaire fijne-naald aspiratie werd gemeld als onderdeel van het Q-probe Quality Assurance Program van het College of American Pathologists. In dit onderzoek van 13.094 long fijne naald aspiraties bij 436 instituten, was de gevoeligheid van de fijne naald aspiratieprocedure 89%, met 96% specificiteit, 99% positieve voorspellingswaarde en 70% negatieve voorspellingswaarde. De vals positieve waarde was 0,8% en de vals negatieve waarde was 8%. Het probleem van vals negatieve cytologie verontrust pathologen, omdat de afwezigheid van abnormale cellen het gevolg kan zijn van een Sampling error (er worden geen abnormale cellen in het monster aangetroffen) of interpretatiefouten (abnormale cellen op het objectglaasje werden niet juist geïdentificeerd).
Vergelijkbare onderzoeken hebben de relatieve gevoeligheid van bronchiale spoeling/borstelmonsters met bronchiale biopsie beoordeeld. Naryshkin beschreef 224 gevallen waarbij 75% geheel op een lijn lagen. Bij de rest was de biopsie en cytologie diagnostisch in relatief gelijke verhoudingen, wat de schrijvers tot de conlusie bracht dat een specifieke diagnose vaker verkregen werd door de combinatie van cytologie en histologie (biopsie), dan van slechts één van deze methodes. Het vraagstuk van specificiteit bevat twee elementen: hoe vaak is, als een diagnose van maligniteit wordt gepresenteerd, maligniteit aanwezig en hoe succesvol is cytologie in het voorspellen van klassieke histologische vormen van maligniteit. Het vermijden van vals positieve diagnoses, vereist een juiste interpretatie van de nucleaire morfologische kenmerken die conventioneel maligniteit voorspellen. In grote reeksen, varieert de gerapporteerde vals-positieve waarde als gevolg van atypische vormen van metaplasie en reactieve en reparatieve veranderingen van 0 tot 2%.
Een kritiek aspect van specificiteit houdt verband met de samenhang tussen verschillende soorten monsters van de ademhalingswegen. Vergelijkingen kunnen gemaakt worden tussen sputum, bronchiale cytologische monsters, fijne naald aspiratie en histologische materialen. In een groot onderzoek van Johnson werd de voorspelling van het histologische type primaire longkanker uit sputum en bronchiaal materiaal vergeleken met de histologische diagnose. De concordantiegraad was 85% bij plaveiselcelcarcinoom, 79% bij adenocarcinoom, 30% bij adenosquameus carcinoom, 30% bij grootcellig carcinoom en 93% bij kleincellig carcinoom. Zoals al eerder vermeld, is de variabiliteit bij de monsterafname uit verschillende gebieden binnen een tumor verantwoordelijk voor het grootste gedeelte van de slechte samenhang tussen cytologische en histologische diagnoses. Gelukkig is er een relatief hoge correlatie tussen de histologische en cytologische diagnose van kleincellig ongedifferentieerd carcinoom, omdat dit belangrijk is voor de behandelingsmethode.
Normale cytologie van de ademhalingswegen
Het ademhalingskanaal staat in verbinding met de buitenlucht via de mond-keelholte. Hierdoor kan een verscheidenheid aan stoffen van buiten (bijv. stuifmeel, ijzerhoudende deeltjes) en orale besmettingen (bijv. candida, actinomycetes) gevonden worden in het ademhalingsmonster. Candida, Actinomycetes) kan worden aangetroffen in het respiratoire specimen.
Cellen die normaal gesproken in het ademhalingsmonster gevonden worden, omvatten cilindrische epitheelcellen met en zonder trilharen, macrofagen, epitheelcellen van de terminale bronchiolen, en inflammatoire cellen. Het aantal en de hoeveelheid cellen zal verschillen, afhankelijk van het soort monster en de onderliggende ziekte.
Epitheelcellen kunnen aanzienlijke reactieve verandering vertonen als antwoord op infectieletsel, bestraling of chemotherapie. Cytomegalie, nucleaire vergroting en chromatineverandering moeten dus in de context van de voorgeschiedenis van de patiënt geïnterpreteerd worden.
Infecties die het ademhalingskanaal aantasten
Allerlei soorten organismen kunnen het ademhalingskanaal aantasten, maar cytologisch onderzoek is het best bruikbaar voor organismen die cytomorfologische verandering teweeg kunnen brengen (bijv. virale inclusies), of organismen die visueel herkend kunnen worden (bijv. fungale hyfen). De afbeeldingen die in dit hoofdstuk volgen, tonen de meest gangbare soorten organismen. Wat betreft virale infecties gaat het hier onder andere over het herpes simplex-virus en het cytomegalovirus, die beide karakteristieke intranucleaire inclusies veroorzaken; bij cytomegalovirus worden intracytoplasmische inclusies gevonden.
Fungale infecties, meestal vastgesteld door cytologie, omvatten : Aspergillus sp, Candida sp, Cryptococcus neoformans, Histoplasma capsulatum, Mucomycosis en Blastomycose dermatiditis.
Voornaamste morfologische kenmerken van longkanker
De grenzen van de morfologische kenmerken van de belangrijkste soorten longkanker zijn vaak onduidelijk, omdat er gecombineerde soorten tumoren kunnen voorkomen en dit kan diagnostische problemen opleveren. Bijvoorbeeld, niet-kleincellig carcinoom wordt in 5 tot 10% van de gevallen gezien in combinatie met kleincellig carcinoom. De niet-kleincellige component kan een plaveiselcelcarcinoom zijn, een adenocarcinoom of grootcellig carcinoom, individueel of in combinatie.
Plaveiselcelcarcinoom
In klassieke gevallen zijn de cellen van het plaveiselcelcarcinoom gerangschikt in groepen (cohesieve lagen); ze kunnen ook los liggen in een achtergrond van necrose. Ze kunnen een spectrum aan vormen en grootten vertonen. Cellen kunnen klein en dyskeratotisch zijn, alleen iets groter dan een metaplastische cel, en zelf vele malen de diameter hebben van een normale bronchiale epitheelcel. Vreemde vormen, zoals de vorm van een tadpole, fibers, ghost cells en keratineparels van tumorcellen, kunnen worden waargenomen in keratiniserende vormen van longkanker.
Cytoplasmische kenmerken worden gebruikt om vast te stellen of squameuze differentiatie aanwezig is. Deze bevatten een scherpe grens, oranje of diep basofiele kleuring van cytoplasmische keratine, en filamenten van keratine die de buitendiameter van de cel omringen.
Nucleaire kenmerken identificeren de cel als maligne. De kern is vergroot en kan diepe groeven , scherpe hoeken of scheuren vertonen. De nucleaire envelop is onregelmatig in dikte. De chromatine kan onregelmatig geklonterd zijn of zo dicht dat de kern ondoorzichtig is. Nucleoli, indien aanwezig, zijn op typische wijze multipel en zijn onregelmatig gevormd.
Benigne aandoeningen kunnen plaveiselcelcarcinoom van de long nabootsen. Als het metaplastisch epithelium geïrriteerd is door chemotherapie, bestraling of door inflammatoire omstandigheden (bijv. Aspergillus infectie, longinfarctie) kunnen de metaplastische cellen lijken op neoplastische cellen. Slecht gedifferentieerd plaveiselcelcarcinoom kan moeilijk te onderscheiden zijn van andere slecht gedifferentieerde kankersoorten, van de long, of van gemetastaseerde maligniteiten elders uit het lichaam.
Adenocarcinoom
Adenocarcinomen ontstaan voornamelijk in de perifere gedeelten van de long. Adenocarcinoom is opvallend omdat het nu de op een na meest voorkomende maligniteit onder vrouwen vormt. Het meest voorkomende morfologische type adenocarcinoom is acinair adenocarcinoom. Deze maligniteit vormt glandulaire structuren die afhankelijk van de mate van differentiatie, driedimensionale structuren vormen die een centraal glandulair lumen kunnen hebben. In slecht gedifferentieerde tumoren kunnen deze eigenschappen afwezig zijn, en de diagnose zal vastgesteld worden op basis van de cytoplasmische kenmerken. Adenocarcinomen hebben overvloedig cytoplasma, dat er gevacuoliseerd of blazig uit kan zien. De cytoplasmische grens is minder scherp bepaald dan bij plaveiselcelcarcinoom, omdat er minder cytoplasmische keratine is.
De kernen van adenocarcinomen zijn typisch rond, en kunnen relatief gelijk van grootte en vorm zijn in vergelijking met plaveiselcelcarcinomen. De chromatine is blaasvormig, en nucleoli, indien aanwezig, zijn meestal gecentreerd in de kern.
Adenocarcinoom kan ontstaan uit het terminale broncholaire epitheel. Deze tumoren, ook wel bekend als bronchio-alveolair carcinoom, hebben specifieke klinische en morfologische eigenschappen.
Morfologisch gezien, zijn de cellen opvallend in hun gelijkvormigheid. Ronde cellen, ongeveer de grootte van een longmacrofaag, zijn gerangschikt in een bloemblaadjespatroon. De nucleaire chromatine is wit, bijna helder, en cellen hebben een prominent, rond, centraal gelegen nucleolus. Longinfarct kan reactieve veranderingen veroorzaken onder de terminale bronchiolaire cellen, die verkeerd geïnterpreteerd kunnen worden als bronchio-alveolair carcinoom.
Grootcellig ongedifferentieerd carcinoom
Cellen van een grootcellig ongedifferentieerd carcinoom missen eigenschappen van squameuze of glandulaire differentiatie en ze zijn “groot”. Ze zijn vaak reusachtig, veelvormig en ze hebben duidelijk maligne nucleaire eigenschappen. Cellen kunnen veelkernig zijn, de chromatine is grof geklonterd en er kunnen macronucleoli aanwezig zijn. Losse cellen overheersen zodanig dat de differentiële diagnose andere maligniteiten bevat, zoals melanoom en grootcellig lymfoom.
Kleincellig ongedifferentieerd carcinoom
De diameter van cellen van kleincellig ongedifferentieerd carcinoom, is ongeveer 1,5 tot 2 keer de diameter van een kleine lymfocyt. De kleine cellen zijn rond of wortelvormig. Bij een kleine vergroting lijken tumorcellen cytoplasma te missen, maar bij een grotere vergroting kan een klein randje cytoplasma worden gezien in goed geconserveerde cellen. Cellen kunnen los voorkomen, in een lineaire rangschikking in respiratoir mucus, of in licht cohesieve clusters. Een sleuteleigenschap is de moulding van tumorcellen om elkaar heen, het resultaat van het snelle groeitempo van de tumor in de begrensde ruimte van de submucosa. Andere diagnostische eigenschappen die belangrijk zijn voor de cytologisch analist en patholoog, zijn het karakteristieke “zout en peper” chromatine, necrose van individuele tumorcellen in een celcluster, en weinig cytoplasma. Kleincellig carcinoom omvat gevallen die een grotere celgrootte hebben met een diameter van ongeveer 3 keer de diameter van een lymfocyt. Deze komen overeen met die gevallen die beschouwd worden als het tussenliggende subtype van kleincellig carcinoom, zoals gedefinieerd werd door de wereldgezondheidsorganisatie in 1981. Het kan moeilijk zijn om deze tumoren te onderscheiden van slecht gedifferentieerde kleincellige carcinomen. Een speciaal probleem is het zogenaamde grote celtype van het neuroendocriene carcinoom, dat erg lijkt op grootcellig carcinoom.
De differentiële diagnose van kleincellig carcinoom bestaat uit extra celhyperplasie, verdikt slijm, lymfocyten en andere kleine-celtumoren. Verreweg het meest voorkomende probleem is reservecel hyperplasie. Reservecellen liggen normaal gesproken langs het basaal menbraan (lamina basalis) van het epitheel, waar ze dienst doen als voorlopers voor bronchiale epitheelcellen. Irritatie van de luchtwegen stimuleert de proliferatie van reservecellen. Reservecellen kunnen aan de hand van bepaalde eigenschappen correct worden geïdentificeerd. Ze zijn ongeveer net zo groot als een kleine lymfocyt met dichte chromatine zonder het “zout-en peper” kenmerk en micronucleoli van kleincellig carcinoom. Reservecellen zijn bijna altijd stevig geklonterd, en cellen in het cluster handhaven de celgrenzen zonder de extreme nucleaire moulding die kleincellig carcinoom kenmerkt.