Mikroskopische Analyse von Sputum

Die mikroskopische Untersuchung von nativen und fixierten gefärbten Sputumpräparaten ermöglicht eine detaillierte Untersuchung seiner zellulären Zusammensetzung und spiegelt in gewissem Maße die Art des pathologischen Prozesses in Lunge und Bronchien sowie seine Aktivität wider. Außerdem können verschiedene faserige und kristalline Formationen identifiziert werden, die ebenfalls einen wichtigen diagnostischen Wert haben, und schließlich eine grobe Beurteilung des Zustands der mikrobiellen Flora der Atemwege (Bakterioskopie).

Für die Mikroskopie werden native und gefärbte Sputumpräparate verwendet. Zur Untersuchung der mikrobiellen Flora (Bakterioskopie) werden Sputumausstriche üblicherweise nach Romanovsky-Giemsa und Gram gefärbt, zur Identifizierung von Mycobacterium tuberculosis nach Ziehl-Neelsen.

Zelluläre Elemente und elastische Fasern

Von den zellulären Elementen, die im Auswurf von Patienten mit Lungenentzündung nachgewiesen werden können, sind Epithelzellen, Alveolarmakrophagen, Leukozyten und Erythrozyten von diagnostischem Wert.

Epithelzellen. Plattenepithel aus der Mundhöhle, dem Nasopharynx, den Stimmbändern und der Epiglottis hat keinen diagnostischen Wert, obwohl der Nachweis einer großen Anzahl von Plattenepithelzellen in der Regel auf die geringe Qualität der an das Labor gelieferten Sputumprobe hinweist, die eine erhebliche Beimischung von Speichel enthält.

Bei Patienten mit Lungenentzündung gilt Sputum als zur Untersuchung geeignet, wenn unter schwacher Vergrößerung die Anzahl der Epithelzellen im Sichtfeld 10 nicht überschreitet. Eine größere Anzahl von Epithelzellen weist auf ein inakzeptables Überwiegen von oropharyngealen Inhalten in der biologischen Probe hin.

Alveolarmakrophagen, die auch in geringen Mengen in jedem Sputum vorkommen, sind große Zellen retikulohistiozytären Ursprungs mit einem exzentrisch gelegenen großen Kern und zahlreichen Einschlüssen im Zytoplasma. Diese Einschlüsse können aus winzigen Staubpartikeln (Staubzellen) bestehen, die von Makrophagen, Leukozyten usw. absorbiert werden. Die Anzahl der Alveolarmakrophagen nimmt bei entzündlichen Prozessen im Lungenparenchym und den Atemwegen, einschließlich Lungenentzündung, zu.

Säulenförmige Flimmerepithelzellen säumen die Schleimhaut von Kehlkopf, Luftröhre und Bronchien. Sie sehen aus wie längliche Zellen, die an einem Ende verbreitert sind, wo sich der Zellkern und die Flimmerhärchen befinden. Säulenförmige Flimmerepithelzellen finden sich in jedem Auswurf, ihre Zunahme weist jedoch auf eine Schädigung der Schleimhaut der Bronchien und der Luftröhre hin (akute und chronische Bronchitis, Bronchiektasie, Tracheitis, Laryngitis).

Leukozyten in geringer Menge (2-5 im Sichtfeld) finden sich in jedem Auswurf. Bei Entzündungen des Lungengewebes oder der Schleimhaut der Bronchien und der Luftröhre, insbesondere bei eitrigen Prozessen (Gangrän, Lungenabszess, Bronchiektasien), steigt ihre Zahl deutlich an.

Bei der Färbung von Sputumpräparaten nach Romanovsky-Giemsa ist es möglich, einzelne Leukozyten zu differenzieren, was manchmal einen wichtigen diagnostischen Wert hat. So nimmt bei einer ausgeprägten Entzündung des Lungengewebes oder der Bronchialschleimhaut sowohl die Gesamtzahl der neutrophilen Leukozyten als auch die Zahl ihrer degenerativen Formen mit Kernfragmentierung und Zerstörung des Zytoplasmas zu.

Eine Zunahme der Zahl degenerativer Leukozytenformen ist das wichtigste Anzeichen für die Aktivität des Entzündungsprozesses und einen schwereren Krankheitsverlauf.

Erythrozyten. Einzelne Erythrozyten finden sich in fast jedem Auswurf. Ihr signifikanter Anstieg wird bei eingeschränkter Gefäßpermeabilität bei Patienten mit Lungenentzündung, bei Zerstörung von Lungen- oder Bronchialgewebe, Stauung des Lungenkreislaufs, Lungeninfarkt usw. beobachtet. Bei Hämoptyse jeglicher Genese finden sich Erythrozyten in großen Mengen im Auswurf.

Elastische Fasern. Ein weiteres Element des Sputums sind plastische Fasern, die bei der Zerstörung von Lungengewebe (Lungenabszess, Tuberkulose, zerfallender Lungenkrebs usw.) im Sputum auftreten. Elastische Fasern liegen im Sputum in Form dünner, doppelkonturierter, verdrillter Fäden mit dichotomen Enden vor. Das Auftreten elastischer Fasern im Sputum bei Patienten mit schwerer Lungenentzündung weist auf eine der Komplikationen der Erkrankung hin – die Abszessbildung im Lungengewebe. In manchen Fällen, wenn sich ein Lungenabszess bildet, können elastische Fasern im Sputum sogar etwas früher nachgewiesen werden als die entsprechenden radiologischen Veränderungen.

Bei Lobärpneumonie, Tuberkulose, Aktinomykose und fibrinöser Bronchitis lassen sich in Sputumpräparaten häufig dünne Fibrinfasern nachweisen.

Anzeichen eines aktiven Entzündungsprozesses in der Lunge sind:

1. die Art des Auswurfs (schleimig-eitrig oder eitrig);
2. eine Zunahme der Anzahl von Neutrophilen im Auswurf, einschließlich ihrer degenerativen Formen;
3. eine Zunahme der Anzahl der Alveolarmakrophagen (von einzelnen Clustern mehrerer Zellen im Sichtfeld und mehr);

Das Auftreten elastischer Fasern im Auswurf weist auf die Zerstörung des Lungengewebes und die Bildung eines Lungenabszesses hin.

Endgültige Schlussfolgerungen über das Vorhandensein und den Grad der Aktivität von Entzündungen und Zerstörungen des Lungengewebes können nur gezogen werden, wenn sie mit dem klinischen Bild der Krankheit und den Ergebnissen anderer Labor- und Instrumentenforschungsmethoden verglichen werden.

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Mikrobielle Flora

Die Mikroskopie von Gram-gefärbten Sputumausstrichen und die Untersuchung der mikrobiellen Flora (Bakterioskopie) bei einigen Patienten mit Lungenentzündung ermöglichen die ungefähre Bestimmung des wahrscheinlichsten Erregers der Lungeninfektion. Diese einfache Methode zur Expressdiagnostik des Erregers ist nicht genau genug und sollte nur in Kombination mit anderen (mikrobiologischen, immunologischen) Methoden der Sputumuntersuchung angewendet werden. Die Immersionsmikroskopie gefärbter Sputumausstriche ist manchmal sehr nützlich für die Notfallauswahl und Verschreibung einer geeigneten antibakteriellen Therapie. Man sollte jedoch die Möglichkeit einer Ansiedlung der Bronchialinhalte mit Mikroflora der oberen Atemwege und der Mundhöhle berücksichtigen, insbesondere bei falscher Sputumentnahme.

Daher gilt Sputum nur dann als für weitere Untersuchungen (Bakterioskopie und mikrobiologische Untersuchung) geeignet, wenn es die folgenden Bedingungen erfüllt:

• Durch Gram-Färbung lässt sich eine große Anzahl Neutrophilen im Sputum erkennen (mehr als 25 im Sichtfeld bei geringer Vergrößerung des Mikroskops);
• die Anzahl der Epithelzellen, die für den Inhalt des Oropharynx charakteristischer sind, überschreitet 10 nicht;
• Das Präparat enthält überwiegend Mikroorganismen eines morphologischen Typs.

Beim Färben eines Sputumausstrichs nach Gram ist es manchmal möglich, grampositive Pneumokokken, Streptokokken, Staphylokokken und eine Gruppe gramnegativer Bakterien - Klebsiella, Pfeiffer-Bazillus, Escherichia coli usw. - recht gut zu identifizieren. In diesem Fall färben sich grampositive Bakterien blau und gramnegative Bakterien rot.

Bakterielle Erreger einer Lungenentzündung

Grampositiv	Gramnegativ
Pneumokokken Streptococcus pneumoniae. Streptokokken Streptococcus pyogenes, Streptococcus viridans. Staphylokokken: Staphylococcus aureus, Staphylococcus haemolyticus.	Klebsiella pneumoniae Haemophilus influenzae (Pfeiffer-Bazillus) Haemophilius influenzae Pseudomonas aeruginosa Legionellen-Pneumophilie Escherichia coli

Die vorläufige Bakterioskopie des Sputums ist die einfachste Methode zum Nachweis des Erregers einer Lungenentzündung und von besonderer Bedeutung für die Wahl der optimalen Antibiotikatherapie. Werden beispielsweise in gramgefärbten Ausstrichen grampositive Diplokokken (Pneumokokken) oder Staphylokokken nachgewiesen, kann anstelle von Breitbandantibiotika, die das Risiko der Selektion und Verbreitung antibiotikaresistenter Mikroorganismen erhöhen, eine zielgerichtete Therapie gegen Pneumokokken oder Staphylokokken verordnet werden. In anderen Fällen kann der Nachweis gramnegativer Flora im Ausstrich darauf hinweisen, dass der Erreger der Lungenentzündung gramnegative Enterobakterien (Klebsiella, Escherichia coli usw.) sind, was die Verschreibung einer geeigneten zielgerichteten Therapie erforderlich macht.

Zwar kann eine grobe Schlussfolgerung über den wahrscheinlichen Erreger einer Lungeninfektion durch Mikroskopie nur auf der Grundlage einer signifikanten Zunahme von Bakterien im Auswurf bei einer Konzentration von 10 ⁶ - 10 ⁷ mc/ml und mehr gezogen werden (LL Vishnyakova). Niedrige Konzentrationen von Mikroorganismen (< 10 ^{3 mc/ml) sind charakteristisch für die begleitende Mikroflora. Wenn die Konzentration mikrobieller Körper zwischen 104} und 10 ⁶ mc/ml schwankt, schließt dies die ätiologische Rolle dieses Mikroorganismus beim Auftreten einer Lungeninfektion nicht aus, beweist sie aber auch nicht.

Es sollte auch daran erinnert werden, dass „atypische“ intrazelluläre Pathogene (Mykoplasmen, Legionellen, Chlamydien, Rickettsien) keine Gram-Färbung aufweisen. In diesen Fällen kann der Verdacht auf das Vorliegen einer „atypischen“ Infektion entstehen, wenn in Sputumausstrichen eine Dissoziation zwischen einer großen Zahl Neutrophilen und einer extrem kleinen Zahl mikrobieller Zellen festgestellt wird.

Leider weist die Bakterioskopie im Allgemeinen eine eher geringe Sensitivität und Spezifität auf. Der nichtprädiktive Wert erreicht selbst für gut visualisierte Pneumokokken kaum 50 %. Das bedeutet, dass die Methode in der Hälfte der Fälle falsch-positive Ergebnisse liefert. Dies hat mehrere Gründe, unter anderem, dass etwa ein Drittel der Patienten bereits vor der Aufnahme ins Krankenhaus Antibiotika erhalten haben, was die Wirksamkeit der Sputumbakterioskopie deutlich reduziert. Zudem kann selbst bei positiven Testergebnissen, die auf eine relativ hohe Konzentration „typischer“ bakterieller Erreger im Abstrich (z. B. Pneumokokken) hinweisen, das Vorliegen einer Koinfektion mit „atypischen“ intrazellulären Erregern (Mykoplasmen, Chlamydien, Legionellen) nicht vollständig ausgeschlossen werden.

Die Bakterioskopie von mit Gram gefärbten Sputumausstrichen hilft in einigen Fällen, den Erreger einer Lungenentzündung nachzuweisen, hat jedoch im Allgemeinen einen sehr geringen prädiktiven Wert. „Atypische“ intrazelluläre Erreger (Mykoplasmen, Legionellen, Chlamydien, Rickettsien) werden durch die Bakterioskopie überhaupt nicht nachgewiesen, da sie nicht mit Gram gefärbt werden.

Erwähnenswert ist die Möglichkeit der mikroskopischen Diagnostik bei Patienten mit Lungenentzündung oder Pilzinfektion. Am relevantesten für Patienten unter Langzeitbehandlung mit Breitbandantibiotika ist der Nachweis von Candida albicans in Form hefeähnlicher Zellen und verzweigtem Myzel bei der Mikroskopie nativer oder gefärbter Sputumpräparate. Sie weisen auf eine Veränderung der Mikroflora des Tracheobronchialinhalts hin, die unter dem Einfluss einer Antibiotikabehandlung auftritt und eine signifikante Korrektur der Therapie erfordert.

In manchen Fällen müssen Patienten mit Lungenentzündung zwischen bestehenden Lungenschäden und Tuberkulose unterscheiden. Zu diesem Zweck wird die Sputumfärbung nach Ziehl-Neelsen verwendet, die in manchen Fällen den Nachweis von Tuberkulose-Mykobakterien ermöglicht, obwohl ein negatives Ergebnis einer solchen Untersuchung nicht bedeutet, dass der Patient keine Tuberkulose hat. Bei der Sputumfärbung nach Ziehl-Neelsen werden Tuberkulose-Mykobakterien rot und alle anderen Bestandteile des Sputums blau gefärbt. Tuberkulose-Mykobakterien haben das Aussehen von dünnen, geraden oder leicht gebogenen Stäbchen unterschiedlicher Länge mit einzelnen Verdickungen. Sie kommen im Präparat in Gruppen oder einzeln vor. Schon der Nachweis einzelner Tuberkulose-Mykobakterien im Präparat ist von diagnostischem Wert.

Um die Effizienz des mikroskopischen Nachweises von Tuberkulose-Mykobakterien zu erhöhen, werden verschiedene zusätzliche Methoden eingesetzt. Die gebräuchlichste davon ist die sogenannte Flotationsmethode, bei der homogenisierter Auswurf mit Toluol, Xylol oder Benzin geschüttelt wird, wobei die aufschwimmenden Tropfen die Mykobakterien einfangen. Nachdem sich der Auswurf abgesetzt hat, wird die obere Schicht mit einer Pipette auf einen Objektträger aufgetragen. Anschließend wird das Präparat fixiert und nach Ziehl-Neelsen gefärbt. Es gibt auch andere Methoden der Akkumulation (Elektrophorese) und Mikroskopie von Tuberkulosebakterien (Lumineszenzmikroskopie).

Durch die mikroskopische Untersuchung (Analyse) des Auswurfs können Schleim, Zellbestandteile, faserige und kristalline Formationen, Pilze, Bakterien und Parasiten nachgewiesen werden.

Zellen

• Alveolarmakrophagen sind Zellen retikulohistiozytären Ursprungs. Eine große Anzahl von Makrophagen im Sputum wird bei chronischen Prozessen und im Stadium der Abheilung akuter Prozesse im bronchopulmonalen System nachgewiesen. Hämosiderinhaltige Alveolarmakrophagen („Herzdefektzellen“) werden bei Lungeninfarkt, Blutung und Stauung im Lungenkreislauf nachgewiesen. Makrophagen mit Lipidtröpfchen sind ein Zeichen für einen obstruktiven Prozess in den Bronchien und Bronchiolen.
• Xanthomatöse Zellen (Fettmakrophagen) kommen bei Abszessen, Aktinomykose und Echinokokkose der Lunge vor.
• Säulenförmige Flimmerepithelzellen sind Zellen der Schleimhaut des Kehlkopfes, der Luftröhre und der Bronchien; sie kommen bei Bronchitis, Tracheitis, Asthma bronchiale und bösartigen Neubildungen der Lunge vor.
• Plattenepithel wird erkannt, wenn Speichel in den Auswurf gelangt und hat keinen diagnostischen Wert.
• Leukozyten sind in jedem Auswurf in unterschiedlicher Menge vorhanden. Eine große Anzahl neutrophiler Granulozyten findet sich in schleimig-eitrigem und eitrigem Auswurf. Bei Asthma bronchiale, eosinophiler Pneumonie, helminthischen Lungenläsionen und Lungeninfarkt ist der Auswurf reich an Eosinophilen. Bei Tuberkulose und Lungenkrebs können Eosinophile im Auswurf auftreten. Lymphozyten kommen in großen Mengen bei Keuchhusten und seltener bei Tuberkulose vor.
• Rote Blutkörperchen. Der Nachweis einzelner roter Blutkörperchen im Auswurf hat keinen diagnostischen Wert. Befindet sich frisches Blut im Auswurf, werden unveränderte rote Blutkörperchen nachgewiesen. Wird jedoch Blut, das sich lange Zeit in den Atemwegen befunden hat, mit dem Auswurf freigesetzt, werden ausgewaschene rote Blutkörperchen nachgewiesen.
• Bösartige Tumorzellen kommen in bösartigen Neubildungen vor.

Fasern

• Elastische Fasern entstehen beim Zerfall des Lungengewebes, der mit der Zerstörung der Epithelschicht und der Freisetzung elastischer Fasern einhergeht; sie kommen bei Tuberkulose, Abszessen, Echinokokkose und Neoplasien in der Lunge vor.
• Korallenförmige Fasern kommen bei chronischen Lungenerkrankungen wie der kavernösen Tuberkulose vor.
• Kalzifizierte elastische Fasern sind mit Calciumsalzen imprägnierte elastische Fasern. Ihr Nachweis im Sputum ist charakteristisch für den Zerfall einer tuberkulösen Versteinerung.

Spiralen, Kristalle

• Kurshman-Spiralen bilden sich bei spastischen Bronchien und Schleimbildung. Beim Hustenstoß wird zähflüssiger Schleim in das Lumen eines größeren Bronchus geschleudert und verdreht sich spiralförmig. Kurshman-Spiralen treten bei Asthma bronchiale, Bronchitis und Lungentumoren auf, die die Bronchien komprimieren.
• Charcot-Leyden-Kristalle sind Abbauprodukte von Eosinophilen. Sie treten meist in eosinophilem Sputum auf und sind charakteristisch für Asthma bronchiale, allergische Erkrankungen, eosinophile Infiltrate in der Lunge und Lungenegel.
• Cholesterinkristalle treten bei Abszessen, pulmonaler Echinokokkose und Neoplasien in der Lunge auf.
• Hämatoidinkristalle sind charakteristisch für Lungenabszesse und Gangrän.
• Bei der pulmonalen Aktinomykose kommen Aktinomyceten-Drusen vor.
• Bei der pulmonalen Echinokokkose treten Echinococcus-Elemente auf.
• Dietrich-Pfropfe sind gelblich-graue Klumpen mit unangenehmem Geruch. Sie bestehen aus Detritus, Bakterien, Fettsäuren und Fetttröpfchen. Sie sind charakteristisch für Lungenabszesse und Bronchiektasien.
• Die Ehrlich-Tetrade besteht aus vier Elementen: kalzifiziertem Detritus, kalzifizierten elastischen Fasern, Cholesterinkristallen und Tuberkulose-Mykobakterien. Sie entsteht beim Zerfall einer kalzifizierten primären Tuberkuloseläsion.

Bei Pilzinfektionen des bronchopulmonalen Systems treten Myzel und knospende Pilzzellen auf.

Bei einer Pneumocystis-Pneumonie treten Pneumocystis-Bakterien auf.

Pilzkügelchen werden bei einer Kokzidioidomykose der Lunge nachgewiesen.

Bei der Ascariasis werden Ascaris-Larven nachgewiesen.

Bei der Strongyloidose kommen Aalwurmlarven vor.

Bei einer Paragonimiasis werden Lungenegel-Eier nachgewiesen.

Elemente im Auswurf bei Asthma bronchiale. Bei Asthma bronchiale wird üblicherweise eine kleine Menge schleimigen, zähflüssigen Auswurfs abgesondert. Makroskopisch sind Curschmann-Spiralen erkennbar. Mikroskopisch sind typischerweise Eosinophile, Zylinderepithel und Charcot-Leyden-Kristalle zu erkennen.