喀痰の顕微鏡分析

染色された痰の標本および固定された痰の顕微鏡検査により、細胞組成の詳細な研究が可能になり、肺と気管支の病理学的プロセスの性質、その活動をある程度反映し、重要な診断価値を持つさまざまな繊維状および結晶状の形成を識別し、最終的に呼吸器の微生物叢の状態を大まかに評価することができます (細菌検査)。

顕微鏡検査では、生検喀痰標本と染色喀痰標本を用います。微生物叢の研究（細菌検査）では、喀痰塗抹標本は通常、ロマノフスキー・ギムザ染色、グラム染色、そして結核菌の同定にはジール・ニールゼン染色で染色されます。

細胞要素と弾性繊維

肺炎患者の痰で検出される細胞成分のうち、上皮細胞、肺胞マクロファージ、白血球、赤血球には診断的価値があります。

上皮細胞。口腔、鼻咽頭、声帯、喉頭蓋から採取した扁平上皮細胞は診断的価値はありませんが、多数の扁平上皮細胞が検出される場合は、通常、検査室に持ち込まれた痰サンプルの品質が低く、唾液がかなり混入していることを示します。

肺炎患者の場合、低倍率の顕微鏡下で視野内の上皮細胞数が10個を超えない場合、喀痰は検査に適しているとみなされます。上皮細胞数が多い場合は、生物学的サンプルにおいて口腔咽頭内容物が許容できないほど優位であることを示します。

肺胞マクロファージは、あらゆる喀痰中に少量存在し、網状組織球由来の大型細胞で、偏在する大きな核と細胞質内に多数の封入体を有しています。これらの封入体は、マクロファージや白血球などによって吸収された微細な塵粒子（塵細胞）で構成されている場合があります。肺胞マクロファージの数は、肺炎など、肺実質および呼吸器系における炎症過程において増加します。

円柱繊毛上皮細胞は、喉頭、気管、気管支の粘膜を覆っています。円柱繊毛上皮細胞は、一端が広がった細長い細胞のような外観をしており、その一端には核と繊毛が存在します。円柱繊毛上皮細胞はあらゆる痰中に存在しますが、その増加は気管支と気管の粘膜の損傷（急性および慢性気管支炎、気管支拡張症、気管炎、喉頭炎）を示しています。

痰の中には少量の白血球（視野内に2～5個）が存在します。肺組織や気管支・気管粘膜の炎症、特に化膿性疾患（壊疽、肺膿瘍、気管支拡張症）の場合は、白血球数が大幅に増加します。

ロマノフスキー・ギムザ染色法を用いて喀痰標本を染色すると、個々の白血球を区別することが可能であり、これは時に重要な診断的価値を有する。例えば、肺組織または気管支粘膜の顕著な炎症では、好中球の総数と、核の断片化および細胞質の破壊を伴う変性型の白血球の数の両方が増加する。

変性した白血球の数の増加は、炎症プロセスの活動と病気のより重篤な経過の最も重要な兆候です。

赤血球。ほとんどすべての痰中に、赤血球が単独で存在します。肺炎患者の血管透過性障害、肺または気管支組織の破壊、肺循環のうっ血、肺梗塞などでは、赤血球が著しく増加することが観察されます。喀血の原因を問わず、喀血の場合には、喀血中に大量の赤血球が認められます。

弾性繊維。痰のもう一つの要素として、肺組織の破壊（肺膿瘍、結核、崩壊性肺癌など）の際に痰に現れる可塑性繊維について言及する必要があります。弾性繊維は、痰中に、両端が二分された細い二重輪郭のねじれた糸の形で現れます。重症肺炎患者の痰中に弾性繊維が現れることは、この疾患の合併症の一つである肺組織の膿瘍形成の発生を示しています。肺膿瘍が形成されると、場合によっては、対応するX線画像の変化よりもやや早く、痰中に弾性繊維が検出されることがあります。

大葉性肺炎、結核、放線菌症、線維性気管支炎などの場合には、痰の標本中に細いフィブリン繊維が見つかることがよくあります。

肺における活発な炎症プロセスの兆候は次のとおりです。

1. 痰の性質（粘液膿性または膿性）
2. 痰中の好中球数（変性型を含む）の増加。
3. 肺胞マクロファージ数の増加（視野内の複数の細胞の単一クラスターなどから）

痰の中に弾性繊維が現れるということは、肺組織の破壊と肺膿瘍の形成を示しています。

炎症や肺組織の破壊の存在と活動の程度に関する最終的な結論は、病気の臨床像と他の実験室および機器による研究方法の結果と比較した場合にのみ形成されます。

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微生物叢

一部の肺炎患者において、グラム染色喀痰塗抹標本の顕微鏡検査と微生物叢の検査（細菌検査）を行うことで、肺感染症の最も可能性の高い原因物質を概ね特定することができます。原因物質を迅速に診断するこの簡便な方法は精度が十分ではなく、他の喀痰検査法（微生物学的、免疫学的）と組み合わせてのみ使用する必要があります。染色喀痰塗抹標本の液浸顕微鏡検査は、緊急時の病原体選別や適切な抗菌薬の処方に非常に役立つ場合があります。しかし、特に喀痰の採取方法が適切でない場合、上気道や口腔内の微生物叢が気管支内容物に混入する可能性があることを念頭に置く必要があります。

したがって、痰は、以下の条件を満たす場合にのみ、さらなる検査（細菌検査および微生物学的検査）に適しているとみなされます。

• グラム染色により、痰の中に多数の好中球が存在することが明らかになります（顕微鏡の低倍率で視野内に 25 個以上）。
• 中咽頭の内容物の特徴である上皮細胞の数は 10 を超えない。
• この製剤には、ある形態型の微生物が主に含まれている。

喀痰塗抹標本をグラム染色すると、グラム陽性菌である肺炎球菌、連鎖球菌、ブドウ球菌、そしてグラム陰性菌群（クレブシエラ菌、ファイファー桿菌、大腸菌など）を非常に正確に同定できる場合があります。この場合、グラム陽性菌は青色、グラム陰性菌は赤色に染色されます。

肺炎の細菌病原体

グラム陽性	グラム陰性菌
肺炎球菌、肺炎球菌。 連鎖球菌 化膿連鎖球菌、緑色連鎖球菌。 ブドウ球菌：黄色ブドウ球菌、溶血性ブドウ球菌。	クレブシエラ・ニューモニエ インフルエンザ菌（ファイファー桿菌） インフルエンザ菌 緑膿菌 レジオネラ肺友病 大腸菌

喀痰の予備的な細菌検査は、肺炎の原因菌を検証する最も簡便な方法であり、最適な抗生物質療法を選択する上で非常に重要です。例えば、グラム染色塗抹標本でグラム陽性双球菌（肺炎球菌）またはブドウ球菌が検出された場合、抗生物質耐性微生物の選択と拡散のリスクを高める広域スペクトル抗生物質ではなく、肺炎球菌またはブドウ球菌に有効な標的療法が処方される場合があります。一方、塗抹標本でグラム陰性菌叢が検出された場合、肺炎の原因菌がグラム陰性腸内細菌（クレブシエラ属、大腸菌など）である可能性が示唆され、適切な標的療法の実施が求められます。

確かに、肺感染症の原因菌について、顕微鏡検査で大まかな結論を導き出せるのは、喀痰中の細菌が10 ⁶～ 10 ^{7 mc/ml以上の濃度で有意に増加しているという場合のみです（LL Vishnyakova）。低濃度の微生物（103} mc/ml未満）は、随伴する微生物叢の特徴です。微生物菌体の濃度が10 ^{4 mc/ml}から10 ⁶ mc/mlまで変動したとしても、その微生物が肺感染症の発生に病因的役割を果たしていることを否定するものではありませんし、証明するものでもありません。

また、「非定型」細胞内病原体（マイコプラズマ、レジオネラ、クラミジア、リケッチア）はグラム染色では染色されないことにも留意する必要があります。このような場合、喀痰塗抹標本において多数の好中球と極めて少数の微生物細胞の分離が検出されると、「非定型」感染の存在が疑われることがあります。

残念ながら、細菌鏡検査法は一般的に感度と特異度が低いです。鮮明に観察できる肺炎球菌であっても、非予測値は50%に満たない程度です。つまり、この方法では半数の症例で偽陽性の結果が出ます。これにはいくつかの理由がありますが、その一つは、患者の約3分の1が入院前に既に抗生物質を投与されており、喀痰細菌鏡検査の有効性が大幅に低下することです。さらに、塗抹標本中に「典型的な」細菌性病原体（例えば肺炎球菌）がかなり高濃度で検出された陽性検査結果の場合でも、「非定型」細胞内病原体（マイコプラズマ、クラミジア、レジオネラ）との混合感染の可能性を完全に排除することはできません。

グラム染色による喀痰塗抹標本の細菌検査は、肺炎の原因菌の特定に役立つ場合もありますが、一般的に予測値は非常に低いです。「非定型」細胞内病原体（マイコプラズマ、レジオネラ、クラミジア、リケッチア）はグラム染色されないため、細菌検査では全く特定できません。

真菌性肺感染症の肺炎患者における顕微鏡的診断の可能性について言及する価値があります。広域スペクトル抗生物質による長期治療を受けている患者にとって最も関連性の高いのは、喀痰標本または染色標本の顕微鏡検査中に、酵母様細胞および分岐菌糸の形態でカンジダ・アルビカンスが検出されることです。これは、抗生物質治療の影響下で気管支内容物の微生物叢に生じた変化を示しており、治療の大幅な修正が必要となります。

肺炎患者の中には、既存の肺損傷と結核を区別しなければならない場合があります。この目的のために、ツィール・ニールゼン染色法による喀痰塗抹標本が用いられます。この染色法では、結核性抗酸菌を特定できる場合もありますが、この検査で陰性の結果が出ても、患者が結核に感染していないことを意味するわけではありません。ツィール・ニールゼン染色法による喀痰の染色では、結核性抗酸菌は赤く染まり、喀痰の他の成分は青く染まります。結核性抗酸菌は、細く、まっすぐ、またはわずかに湾曲した桿体で、長さは様々で、個々に肥厚しています。標本中に、結核性抗酸菌が集団で、または単独で存在します。標本中に結核性抗酸菌が1個でも検出されれば、診断上の価値があります。

結核菌の顕微鏡的検出の効率を高めるために、いくつかの追加方法が用いられます。最も一般的なのは、いわゆる浮上法です。この方法では、均質化した痰をトルエン、キシレン、またはガソリンと振盪し、浮上した液滴に結核菌を捕捉します。痰が沈降した後、上層をピペットでスライドガラスに塗布します。その後、標本を固定し、ジール・ニールゼン染色法に従って染色します。結核菌を集積する方法（電気泳動法）や顕微鏡検査（発光顕微鏡法）もあります。

痰の顕微鏡検査（分析）により、粘液、細胞成分、繊維および結晶の形成、真菌、細菌、寄生虫を検出できます。

細胞

• 肺胞マクロファージは網状組織球由来の細胞です。気管支肺系の慢性期および急性期の治癒過程において、喀痰中に多数のマクロファージが検出されます。ヘモジデリン（「心臓欠陥細胞」）を含む肺胞マクロファージは、肺梗塞、出血、および肺循環のうっ血において検出されます。脂肪滴を伴うマクロファージは、気管支および細気管支における閉塞過程の兆候です。
• 黄色腫細胞（脂肪マクロファージ）は、肺の膿瘍、放線菌症、エキノコックス症で見られます。
• 円柱繊毛上皮細胞は、喉頭、気管、気管支の粘膜の細胞であり、気管支炎、気管支喘息、肺の悪性腫瘍に見られます。
• 扁平上皮は唾液が痰に混入した際に検出されますが、診断的価値はありません。
• 白血球はあらゆる痰中に様々な量で存在します。粘液膿性痰および膿性痰には、好中球が多数含まれています。気管支喘息、好酸球性肺炎、回虫性肺病変、肺梗塞などの症例では、痰中に好酸球が多く含まれています。結核や肺がんの症例でも、痰中に好酸球が出現することがあります。リンパ球は百日咳や、頻度は低いものの結核で大量に存在します。
• 赤血球。喀痰中に赤血球が1個だけ検出されたとしても、診断的価値はありません。喀痰中に新鮮な血液が含まれている場合は、変化していない赤血球が検出されますが、呼吸器系に長時間滞留していた血液が喀痰とともに排出された場合は、浸出赤血球が検出されます。
• 悪性腫瘍細胞は悪性腫瘍の中に見つかります。

繊維

• 弾性繊維は、上皮層の破壊と弾性繊維の放出を伴う肺組織の崩壊中に現れ、結核、膿瘍、包虫症、肺の腫瘍で見られます。
• サンゴ状の繊維は、海綿状結核などの慢性肺疾患で発見されます。
• 石灰化した弾性線維は、カルシウム塩に浸み込んだ弾性線維です。喀痰中に石灰化した弾性線維が検出されることは、結核性石化の崩壊の特徴です。

螺旋、結晶

• カーシュマン螺旋は、気管支の痙攣状態と気管支内に粘液が存在する場合に形成されます。咳をする際に粘性の高い粘液が大きな気管支の内腔に送り込まれ、螺旋状にねじれます。カーシュマン螺旋は、気管支喘息、気管支炎、気管支を圧迫する肺腫瘍で発生します。
• シャルコー・ライデン結晶は好酸球の分解産物です。通常、好酸球を含む痰中に出現し、気管支喘息、アレルギー疾患、肺における好酸球浸潤、肺吸虫症の特徴的な所見です。
• コレステロール結晶は、膿瘍、肺エキノコックス症、肺の腫瘍に現れます。
• ヘマトイジン結晶は肺膿瘍および壊疽の特徴です。
• 放線菌ドルーゼンは肺放線菌症で発見されます。
• エキノコックスの要素は肺エキノコックス症に現れます。
• ディートリッヒプラグは、不快な臭いを伴う黄灰色の塊です。デトリタス、細菌、脂肪酸、脂肪滴で構成されており、肺膿瘍や気管支拡張症の特徴です。
• エールリッヒ四分子は、石灰化したデトリタス、石灰化した弾性線維、コレステロール結晶、結核菌の4つの要素から構成されています。これは、石灰化した一次結核病変の崩壊中に出現します。

気管支肺系の真菌感染症では、菌糸と出芽真菌細胞が現れます。

ニューモシスチス肺炎ではニューモシスチス菌が現れます。

肺のコクシジオイデス症では真菌の球状体が検出されます。

回虫症では回虫の幼虫が検出されます。

糞線虫症ではウナギムシの幼虫が見つかります。

肺吸虫症の際には肺吸虫の卵が検出されます。

気管支喘息の痰に含まれる成分。気管支喘息では、通常、少量の粘液性の痰が排出されます。肉眼的には、クルシュマン螺旋が観察されます。顕微鏡検査では、好酸球、円筒状上皮、シャルコー・ライデン結晶が典型的に認められます。