E d i t o r i a l
Le l a v a g e broncho-alv )laire : n o u v e l l e t e c h n i q u e d ' i n v e s t i g a t i o n
D. ANTHOINE Nancy (France)
Alveolar washing: a new technique of investigation in pneumology
RI~SUMt2
Le lavage broncho-alv6olaire repr6sente une m6thode d'exploration r6cente du poumon profond.
Par l'6tude des populations cellulaires il apporte d6j~t des renseignements int6ressants pour le diagnostic et la surveil- lance de certaines affections respiratoires diffuses (sarcoidose, fibroses pulmonaires, pneumopathies immuno-allergiques).
I1 permet de d6couvrir dans le liquide un certain nombre d'616ments figur6s (cellulaires, min6raux, parasitaires). Les progr~s des 6tudes biochimiques du lavage apportent encore un int6r6t suppl6mentaire.
S U M M A R Y
The broncho-alveolar lavage is a new investigation o[ the ~ deep lung >>.
I t contributes to alveolar cells study and produces attractive indications [or diagnosis and surveillance o / s o m e di[- /use lung diseases (sarcoidosis ; [ibrosis ; chronic hypersensitivity pneumonitis).
It is possible to f i n d some representative components in the alveolar fluid (cells, minerals, parasites).
The advancement o] biochemical studies will contribute to an additional interest.
Le pr6c6dent num6ro de Pneumologie de la Revue
<< Acta Endoscopica >> a 6t6 consacr6 h la biopsie pulmonaire transbronchique perfibroscopique, techni- que qui est maintenant entr6e dans la routine et pra- tiqu6e volontiers dans les cas de pneumopathies diffuses (granulomatoses, fibroses, pneumopathies opportunistes (cf. le n ~ 4, tome VIII, 1978 d'<< Acta Endoscopica >>). 11 nous a paru, dans la suite logi- que, de consacrer ce pr6sent num6ro au lavage bronchiolo-alv6olaire, technique introduite en France par l'6cole lilloise, qui vient en quelque sorte compl6ter la pr6c6dente, voire la pr6c6der.
Examen facile h r6aliser, bien support6 dans l'en- semble par le malade, elle permet une exploration de plus en plus complete du <~ poumon profond >>, c'est- h-dire des ph6nom~nes qui se passent en p6riph6rie,
l'6tage alv~olaire.
SA TECHNIQUE
Elle est simple. Elle n'exige qu'un mat6riel habi- tuel de fibroscopie. Elle consiste h injecter dans un territoire segmentaire (lobe moyen par exemple), de fagon tr~s douce et progressive, 250 ml de solut6 chlorur6 sodique habituel h 9 p. 1 000, par fractions de 50 ml, h l'aide d'une grosse seringue branch6e sur le canal lat6ral du fibroscope et ~t les r6cup6rer aussit6t par siphonnage ou aspiration douce (pression d'aspiration de l'ordre de 70 mmHg).
Habituellement on r6cup~re 40 ~ 80 % du liquide inject6 (soit 100 ~t 200 ml), mais parfois moins chez un sujet bronchospastique ou emphys6mateux. Cet examen est parfaitement to16r6 par le malade. On peut parfois noter le soir une r6action f6brile transi- toire. Le liquide restant est r6absorb6 par le syst~me
Tir6s h part : D. ANTHOINE, Centre Hospitalier R6gio- nal de Nancy, Centre Paul Spillmann, 54690 Lay-Saint- Christophe (France).
Mots-cls : bronchopathies diffuses, bronchologie, lavage broncho-alv6olaire.
Key-words : alveolar washing, bronchology, lung diffuse respiratory diseases.
lymphatique pulmonaire. I1 est prudent de pratiquer un clich6 thoracique 24 ~ 48 heures apr~s le lavage.
Le liquide doit ~tre pr61ev6 sur des tubes sp6ciaux centrifuger, en mati~re plastique, num6rot6s, d'une contenance d'au moins 50 ml, ceci afin de ne pas alt6rer les cellules vivantes ainsi recueillies, notam- ment les macrophages, et doit &re imm6diatement
<~ techniqu6 ~ (dans les deux heures). A d6faut, le liquide peut 6tre conserv6 quelques heures au r6fri- g6rateur. Cet examen ne peut donc 6tre valablement effectu6 qu'au voisinage d'un laboratoire parfaite- ment 6quip6.
Le premier tube est habituellement 61imin6, car correspondant au lavage bronchique ; le liquide des tubes 2, 3, 4 et 5 mousse fr6quemment, ce qui tra- duit sa richesse en surfactant, donc son caract~re alv6olaire.
L ' E T U D E D U L I Q U I D E R E C U E I L L I
Elle consiste en l'6tude, quantitative et qualitative, des cellules en suspension dans le liquide provenant de la partie toute distale de l'arbre a6rien; des composants biochimiques dilu6s dans le liquide, issus des parois broncho-alv6olaires ; ainsi que la recher- che d'616ments figur6s anormaux pr6sents dans le liquide de lavage : 616ments cellulaires, bact6riens et min6raux.
E t u d e des ~lOments cellulaires
D~s que possible on pratique au laboratoire une centrifugation douce du liquide qui a pour but d'iso- ler les cellules du surnageant. Ces cellules vivantes sont ensuite num6r6es.
Leur nombre peut varier d'un patient ~t l'au- tre: il est en moyenne de 15 h 18 000 000 de cel- lules. 11 augmente chez les sujets soumis ~ une agression bronchique chronique, notamment chez les fumeurs. Le nombre des cellules peut alors &re multipli6 par 3 ~t 4, pouvant m~me atteindre 100 000 000 d'616ments (Voisin).
- - La coloration des cellules par la technique de May-Grfinwald-Giemsa permet de les identifier:
Habituellement, on ne trouve que deux types de cellules :
- - 80 ~ 85 % de macrophages alvdolaires et 10 15 % de lymphocytes. Chez le fumeur, respective- ment 95 et 5 %. Les cellules bronchiques et les poly- nucl6aires neutrophiles ou 6osinophiles n'existent qu'en pourcentage tr6s faible (< 2 h 3 %).
Ces cellules peuvent atre l'objet d'6tudes compl6- mentaires, r6alisables seulement dans quelques labo- ratoires tr6s sp6cialisds.
9 Etude morphologique des macrophages alv6o- laires au microscope 61ectronique, 6tude de leur 6qui- pement enzymatique, 6tude de leurs capacit6s fonctionnelles: adh6rence au verre, phagocytose, pouvoir bact6ricide.
9 Etude cyto-immunologique des lymphocytes par la technique des rosettes E ou E.A.C. et des im- munoglobulines de surface. Ceux-ci se r6partissent habituellement en lymphocytes T (environ 50 %) et B (environ 15 %) ; et en cellules dites <~ nulles 7>.
9 Etude fonctionnelle: recherche des cellules r6actives par les mitog~nes : P . H . A . p . e .
E t u d e b i o c h i m i q u e du l i q u i d e
II s'agit l& aussi d'une recherche complexe, "h ses d6buts. Le liquide de lavage renferme en dilution de tr~s nombreux composants provenant de la muqueuse bronchique distale et des alv6oles : prot6ines, albu- mine, mucine, glycoprot6ines, immunoglobulines, lipides, enzymes, 61ectrolytes.
R e c h e r c h e des ~ l ~ m e n t s figurOs a n o r m a u x On peut enfin identifier dans le liquide:
-- soit des cellules anormales n6oplasiques (cas des cancers distaux et des cancers alv6olaires),
-- soit des 616ments bact6riens, fongiques ou pa- rasitaires (B.K. pneumocystis carinii),
- - soit des particules min6rales, apr6s 6tude par diffraction aux rayons X ou par microsonde 61ectro- nique (fibres d'amiante p.e.),
- - soit par des corps X dans les macrophages, aprOs 6tude au microscope 61ectronique (cas des histiocytoses X).
S E S I N D I C A T I O N S E T S E S R E S U L T A T S Le lavage alv6olaire peut &re pratiqu6 facilement.
I1 n'a pour seules contre-indications que l'insuffisance respiratoire s6v6re et l'infection broncho-pulmonaire aigu~.
Cet examen compl6mentaire est indiqu6 avant tout dans les affections respiratoires diffuses comme la sarcoidose, les pneumopathies immuno-allergiques et les fibroses interstitielles, off il apporte des infor- mations int6ressantes aussi bien sur le plan du diag- nostic que sur celui de l'6volutivit6 de la maladie, spontan6e ou sous traitement.
Dans ce cas de processus diffus, le lieu de lavage a peu d'importance. Les caract6ristiques du liquide recueilli sont homog6nes et varient peu selon les territoires pulmonaires explor6s. Par contre, si l'affection respiratoire est localis6e (pneumopathie syst6matis6e, tumeur p6riph6rique), il est essentiel de laver le territoire pathologique, d'ofi la n6cessit6 de rep6rer parfaitement la position du fibroscope sous amplificateur de brillance.
En pratique, pour l'instant, on s'attache essentiel- lement aux variations des populations cellulaires du liquide de lavage.
L'6tude des lymphocytes est la plus impor- tante : une augmentation de leur nombre, en parti- culier des T lymphocytes, plus ou moins importante,
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est observ6e dans diff6rentes affections respiratoires, en particulier dans la sarcoidose et dans les alv6o- lites allergiques extrins/~ques, c'est-~t-dire dans les maladies pulmonaires ?~ support immunologique ofa il existe une hypersensibilit6 vis-b.-vis d'un allerg~ne intrins6que ou extrins~que.
Pour Voisin et coll., le pourcentage des lympho- cytes peut aller de 20 ~t 50 % dans la sarcoidose de stade I, de 12 5. 45 % dans la sarcoidose de stade II et de 40 5~ 75 % dans les alv6olites extrin- sbques.
Dans ces maladies, la r6action lymphocytaire peut s'estomper ou s'att6nuer lors d'une 6volution r6gres- sive spontan6e ou sous traitement cortisonique. Le lavage alv6olaire repr6sente aussi un bon examen de surveillance de la sarcoidose (Perrin- Fayolle).
- - La recherche des polynucl6aires neutrophiles : leur pr6sence dans le liquide de lavage alv6olaire doit 6tre consid6r6e comme pathologique. Si le taux est sup6rieur h 5 %, il traduit :
9 soit l'existence d'une infection broncho-pulmo- naire de nature bact6rienne,
9 soit l'installation d'une fibrose interstitielle dif- fuse, ofa, pour Voisin et coll., le taux de polynu- cl6aires neutrophiles peut atteindre 30 %.
-- La mise en 6vidence de polynucl6aires 6osino- philes, surtout dans le premier 6chantillon du liquide
de lavage, traduit un conflit allergo-immunologique de type imm6diat, dont r6aginique.
On observe cette 6osinophilie dans l'asthme, les infiltrats labiles, les parasitoses pulmonaires. Voisin cite dans ces affections des taux de polynucl6aires 6osinophiles allant de 6 7t 35 %.
E N C O N C L U S I O N
Le lavage broncho-alv6olaire repr6sente une nat- thode d'exploration toute r6cente des territoires alv6olaires, c'est-~t-dire du << poumon profond >>.
If apporte d6jh par son 6tude des populations cel- Iulaires, des renseignements int6ressants pour le diag- nostic et la surveillance d'un certain nombre d'af- fections respiratoires diffuses (sarcoidose; fibroses pulmonaires ; pneumopathies immuno-allergiques).
II est d'un appoint non n6gligeable dans le diag- nostic d'autres affections par la possibilit6 de d6- couvrir dans le liquide certains 616ments figur6s : cellulaires, min6raux, parasitaires.
Son int6r~t ne peut que s'affirmer dans l'avenir avec les progrbs des 6tudes biochimiques du liquide de lavage qui n'en sont actuellement qu'h la phase exploratoire.
The previous issue of P n e u m o l o g y of the << R e v u e Acta Endoscopica >> dealt with fiberoptic transbron- chial lung biopsy, a technique which is now routine- ly performed and regularly practiced in cases of diffuse lung diseases (granulomatosis, fibrosis, oppor- tunistic pneumopathies) (Cfr. n ~ 4, tome VIII, 1978 of <~ Acta Endoscopica >>). The next logic step we thought was to devote the following articles to al- veolobronchial washing ; this technique was intro- duced in France by the Group of Lille, and is completing the technique previously available or even precede it.
This examination is easy to carry out, is in general well tolerated by the patient, and it allows a com- prehensive exploration of << deep lung >>, i.e. processes
occuring at the alveolar level.
ITS T E C H N I Q U E
It is simple. A l l you need is the usual material for fiberoptics. It consists o] instilling into a broncho- pulmonary segment (middle lobe for example), in a careful and progressive way, 2 5 0 ml of normal saline, in fractions of 50 ml, by means of a large syringe connected to the lateral channel of the fiberscope and to recover the solution immediately by siphon- ning or soft aspiration (at a pressure of 70 mmHg).
Usually, one recovers 40 to 80 % of the instilled
fluid (100 to 200 ml), but sometimes less when the patient is bronchospastic or emphysematous. This procedure is well tolerated by the patient. Sometimes, towards evening, the patient is subject to a passing fever. The remaining fluid is absorbed by the lym- phatic drainage of lung. It is advised to take a chest X - R a y 24 to 48 hours after the washing.
The alveolar lavage aspirate must be collected in special numbered plastic tubes, resisting centrifugal motion, with a content of at least 50 ml, in order not to modify the so collected living cells, especially the macrophages, and must be immediately processed (within 2 hours). Otherwise, the liquid can be stored for a few hours in the [ridge. For these reasons, this examination can only be successfully carried out with good laboratory facilities at hand.
Usually, the first tube is discarded, as it relates to
<< bronchial washing >> ; the liquid of the 2nd, 3rd and 4th tubes often forms a foam which shows its richness in surfaetant, therefore its alveolar cha- racter.
STUDY OF T H E C O L L E C T E D LIQUID It consists in the qualitative and quantitative ana- lysis of :
- - the cells in suspension in the liquid originating
the biochemical components present in the liquid, originating from the alveolobronchial walls ;
as well as te detection of abnormal particles contained in the washing liquid : cells, bacteria and mineral particles.
Analysis of the cells
A s soon as possible, one proceeds to a soft centri- fugation of the liquid in order to separate cells and supernatant. Then, the living cells are numbered.
Their n u m b e r varies from patient to patient : it averages 15 to 18 000 000 of cells. Th& number increases in people suffering from chronic bronchitis, such as smokers. In this case, cell number can be multiplied by 3 or 4, sometimes reaching 100 000 000
- - T h e staining technique of May-Griinwald-
Giemsa allows the identification of the cells : Usually, there are only two types of cells : - - 80 to 85 % are alveolar macrophages and 10 to 15 % , lymphocytes. In smokers, respectively 95 and 5 % . Bronchial cells and polynuclear neutrophils or eosinophils are present in a very low percentage (< 2 or 3 % ) .
These cells can be examined by more refined techniques, but available in but a few highly specia- lized laboratories.
9 Ultrastructure analysis of alveolar macrophages examined by electronic microscope ; analysis of their enzymatic equipment ; analysis of their functional properties, i.e. : glass adhesion, phagocytosis, bacteri- cidal power.
9 C y t o i m m u n o l o g i c analysis of lymphocytes by the technique of rosettes E or E.A.C., and of sur- face immunoglobulins. These lymphocytes usually correspond to T-lymphocytes ( + - 5 0 % ) , B-lympho- cytes (+--15 % ) and into cells called ~ neutrals>
(+--- 35 % ) .
9 Functional analysis : determination of reactive cells by mitogens : P . H . A . f.e.
Biochemical analysis of the liquid
This complex approach is only at a beginning stage. The washing liquid contains under diluted forms m a n y components issued from distal bronchial mucosa and from alveoli : proteines, albumine, mu- cines, glycoproteines, immunoglobulins, lipids, enzy- mes, electrolytes.
Screening for abnormal particles
Finally, it's possible to determine in the liquid : - - neoplasic abnormal cells (in case of distal and alveolar malignant processes);
- - bacterial, fungal or parasitic elements (B.K., pneumocystis carinii) ;
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- - mineral particles by R X diffraction examina- tion or by electronic microprobe (asbestos fibers f.e.) ;
- - X bodies in macrophages, after electronic microscope analysis (histiocytosis X).
ITS INDICATIONS AND RESULTS The alveolar washing can be easily performed.
There are only two contraindications: severe respira- tory insufficiency and acute bronchopulmonary in- fection. This complementary examination is particu- larly indicated in di]fuse respiratory diseases, such as sarcoidosis, immuno-allergic pneumopathies and interstitial fibrosis, in which it provides useful infor- mation for arriving at the diagnosis as well as con- cerning the course of the disease, spontaneously o1"
under treatment.
When the process is di][use, the site where the washing is performed does not matter. The properties o[ the collected liquid are homogeneous and there will be little variation depending on the site explored.
On the other hand, in case of a localized process, it is essential to wash the diseased area, which makes it mandatory to local&e accurately the fiberscope by means of brillancy amplifier.
Practically, for the m o m e n t , one considers mainly various proportions of cell population contained in the washing liquid.
- - The analysis of the lymphocytes is the most important : an increase in number, mainly of the ]'-lymphocyte fraction occurs in several respiratory diseases, particularly sarcoidosis and in extrinsic allergic alveolitis, i.e. in h m g diseases with an i m m u - nological context characterized by hypersensitivity towards an intrinsic or extrinsic allergen.
According to Voisin and al., the percentage of lymphocytes can vary from 20 to 50 % in stage 1 sarcoidosis, from 12 to 45 % in stage 11 sarcoidosis and from 40 to 75 % in extrinsic alveolitis.
In these affections, the lymphocyte reaction can vanish or weaken in case of a spontaneous improve- ment, or as a result of corticotherapy. The alveolar washing provides also a reliable means for moni- toring of sarcoidosis (Perrin-Fayolle).
- - The detection of neutrophils : their presence in the washing liquid must be considered as patholo- gical. If the percentage is excess of 5 % , it means : 9 either a bacterial broncho-pulmonary infection, 9 or the onset of a diffuse interstitial fibroses, in which case the proportion of neutrophils can reach 30 % , according to Voisin and al.
The presence of eosinophils, especially in the first sample, indicates an immunoallergic process, thus involving reagines.
Acta Endoscopica
The washing is rich in eosinophils in asthma, labile infiltrates, and pulmonary parasitosis. In these a[[ections, Voisin reports that eosinophils can amount to 6 to 35 % .
C O N C L U S I O N
Alveolar washing represents a very recent method of exploration of alveolar tissue, i.e. in <~ deep lung >>.
By the examination of the cell population, it al- ready provides interesting in [ormation for arriving
at the diagnosis and for monitoring of several diffuse respiratory diseases (sarcoidosis, hmg fibrosis, im- munoallergic pneumopathy).
It is also very useful for arriving at the diagnosis of other diseases, by offering the opportunity to detect particles in the liquid : cellular, mineral, para- sitic.
This technique is bound to assume increasing im- portance in the future, thanks to advances in bio- chemical analysis of the washing liquid, still at the beginning.
