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电子显微镜在肿瘤诊断中的应用

2011-04-08贺国丽谢瑶云杨舒盈

海南医学 2011年20期
关键词:光镜超微结构电镜

贺国丽,谢瑶云,杨舒盈

(海南省人民医院妇科,海南 海口 570311)

20世纪30年代,世界上第一台透射式电子显微镜诞生,实现了人们直接观察生物大分子结构的梦想。60年代电镜在人体病理组织和肿瘤的应用,使医学研究水平从细胞学提高到分子细胞学—超微结构。尽管在80年代后不断有新技术新方法用于肿瘤的诊断,使电镜面临严峻挑战,但临床研究和实践仍在继续表明,现代肿瘤诊断离不开电镜的帮助,超微病理是病理学的必要补充。

1 电镜诊断肿瘤的理论基础

1.1 电镜的高分辨能力 电镜能够清楚识别细胞和细胞间质中的超微结构,如细胞膜及其特有的化学结构;细胞质中的细胞器包含物、分泌颗粒、细胞核膜、核仁、染色质;间质中的外板、基板、纤维结合点、肌丝、肌原纤维等[1-3]。不同组织类型的细胞有其特征性的超微结构,即使是低分化肿瘤细胞仍会在很大程度上保留同源细胞的超微结构特点,电镜就是从这些特点上判断肿瘤细胞的组织类型和分化程度的。如鳞状细胞的张力原纤维、桥粒;腺上皮细胞的连接复合体、微绒毛;横纹肌细胞内的肌原纤维;平滑肌细胞的肌丝等。

1.2 肿瘤细胞的异常分化 肿瘤细胞在超微结构上与正常细胞有差异,主要表现在细胞器和超微结构分化不同步,鳞状细胞癌的细胞质中虽然有明显的张力原纤维,但细胞间桥极少且发育差[4];细胞外形和超微结构分化不同步,一些肿瘤细胞奇形怪状,大小不一,从外形上根本无法判断组织学类型,但在超微结构下可以显示组织分化的特点,如类似卵巢性腺肿瘤的宫颈腺癌[5];细胞的多向性分化,正常体细胞分化时只对特定方向的基因开放表达,故细胞分化呈单一性,而肿瘤细胞可出现两个以上分化方向,在超微结构上必然有反映,如宫颈和肺的腺鳞癌[6];异位性分化,一种组织类型的细胞在机体内有特定分布,但肿瘤细胞会出现例外,正常情况下宫颈、胸腺等组织中是看不到神经内分泌细胞的,但这些部位却能发生神经内分泌小细胞癌[1]。

2 电镜在肿瘤诊断和鉴别诊断中的作用

有经验的病理医师,通过光镜能对绝大部分肿瘤做出正确诊断,但对少数分化差、细胞异型性明显、来源不清的肿瘤必需借助电镜确立诊断[7]。

2.1 小圆细胞类肿瘤 包括恶性淋巴瘤、神经内分泌癌、无色素型黑色素瘤、未分化癌等,在光镜下瘤细胞均呈圆形、核大、染色深、胞质少,缺少分化特征,但电镜下,恶性淋巴瘤细胞质内多聚核糖体丰富,其他细胞器极少见,细胞外无基板,细胞间无连接;神经内分泌细胞癌细胞质内有致密核心的神经内分泌颗粒并大小不一;恶性黑色素瘤细胞表面有丰富而细长的微绒毛或树枝状突起,胞浆内有椭圆形、横向分布的黑色素小体,高尔基复合体发育好,细胞连接少且发育不良;未分化癌细胞内核糖体多,其他细胞器少,有细胞间原始连接[2,8-9]。Sasaki等[10]报道一例发生在松果体区、直径1 cm的肿块,常规病理显示为小细胞类型,超微结构显示有突触带和成对盘绕的细丝,此为松果体组织分化的证据。免疫组化和电镜在恶性小圆细胞肿瘤诊断上有互补作用,而电镜在一些病例更有帮助并提高诊断的准确性[11]。

2.2 软组织梭形细胞肿瘤 包括平滑肌肉瘤、纤维肉瘤、血管肉瘤、恶性间皮瘤等,正确分类对预后有重大意义。光镜下细胞均为梭形。电镜下,平滑肌肉瘤细胞核有齿状凹陷,胞质内有许多细丝、吞饮泡、致密小体,质膜内侧面有致密斑,外侧有基板;纤维肉瘤细胞质内有丰富的粗面内质网、高尔基复合体,细胞间有胶原纤维;血管肉瘤细胞质丰富,有吞饮小泡、棒状微管小体,细胞间有紧密连接,细胞外有基板;恶性间皮瘤以密集从状的细长微绒毛为特征性结构,直接插入胶原中的微绒毛更具诊断价值,细胞内张力丝和丰富的胞质内微丝亦有较大的诊断意义[8,12-13]。Gong等[13]在一例肝细针穿刺不能区别是间皮瘤或转移性低分化乳头状浆液腺癌的肿物细胞内,看到长、细、分支的微绒毛,从而诊断是一种少见间皮瘤亚型—高分化乳头状间皮瘤。Kim等[9]利用电镜诊断了一例26岁未育女性极罕见的变异性子宫肌瘤—绒毛状分割平滑肌瘤,保留了其生育功能。Parker等[14]通过电镜研究8例独特的奇异核平滑肌瘤后,认为它只是一种少见的平滑肌表型。Franchi等[12]对39例多形性躯体软组织肉瘤进行免疫组化和超微结构分析,结果区分出肌蛋白性肉瘤包括,13例平滑肌肉瘤、8例肌纤维肉瘤、1例横纹肌肉瘤;非肌蛋白性肉瘤包括,11例恶性纤维组织细胞瘤、4例黏液纤维肉瘤、2例脂肪肉瘤。

2.3 大细胞类肿瘤 包括分化差的鳞状细胞癌、腺癌、移行细胞癌等。鳞状细胞癌胞质中有少量张力原纤维,细胞间有少数发育不良的桥粒,癌巢周围有不完整的基板;腺癌细胞排列呈实体性,细胞间有微小腺腔,胞质内可见微囊,囊表面有微绒毛,连接复合体发育差且数量少,基板不完整;移行细胞癌细胞表面有大量微绒毛,细胞间隙宽阔,细胞连接除桥粒外还有紧密连接,胞质中间丝多并排列成束,细胞器少,溶酶体较多,细胞巢外周有基板但不完整或多层。这里桥粒和微绒毛会为诊断提供很大帮助[4]。Zee等[15]通过电镜下丰富致密的核心颗粒,使普遍误诊为腺癌的多形性胰腺内分泌肿瘤得以诊断。

2.4 癌和肉瘤 来源于上皮的癌细胞巢或索周围可见厚薄不一的基板,有细胞间连接;而来自间叶的肉瘤细胞外虽可见一层类似基板的结果,但无细胞间连接[2,16]。因此学者们一致认为,电镜下可见细胞连接时应考虑为癌,无细胞连接则诊断为肉瘤。

3 胸腹水的细胞学诊断

从胸腹膜脱落的间皮细胞具有类似腺癌细胞的形态特征,单靠细胞的形态诊断有困难,借助超微结构比较细胞器的差异可排除光镜的假阴性,有助于提高胸腹水细胞学诊断的准确性[17]。连接复合体、微绒毛的长度和形状、胞浆特有结果可提示组织类型。良性胸腹水中只存在炎症细胞和间皮细胞,光镜下间皮细胞呈片状,电镜下细胞间存在间隙,间皮细胞表面微绒毛细长、漂浮状、长度与直径比例大于15/1[18]。腹水中的胃印戒细胞为单个分布,细胞间缺乏上皮连接,细胞表面微绒毛少见,这与腺癌细胞不同[19]。

4 研究肿瘤起源

恶性肿瘤细胞形态学不常见或不典型时,诊断将是非常困难的,这时电镜能直接区别或大大缩小诊断范围,获得其他方法所不能提供的信息[20]。Mccluggage等[1]报道3例罕见的卵巢肿瘤—嗜铬细胞瘤,电镜观察到致密核神经内分泌颗粒,证实起源于卵巢的肾上腺外副神经节或单向分化畸胎瘤。Fan等[21]对一例光镜诊断转移性鳞癌或移行细胞癌的骶前区实性肿瘤,用电镜观察到细胞内丰富的线粒体由粗面内质网环绕,符合脊索瘤。Jackson等[4]在一例光镜显示为多形性未分化恶性肿瘤,根据电镜发现有长微绒毛的细胞内腔隙和多量发育良好的桥粒连接,确诊为低分化腺癌。Fukunaga等[3]对一例由90%肝样癌细胞和10%浆液性癌细胞组成的输卵管肿物,通过电镜观察到胞浆内丰富的核糖体、中量的线粒体、小梁状粗面内质网及偶见微胆管样结构和桥粒,诊断肿瘤起源于苗勒氏系统。

5 电镜的应用前景

电镜对于肿瘤的诊断并不优于光镜,一般也不用于判断肿瘤的良恶性,因为从细胞的超微结构上还没有哪一种结构足以区别肿瘤的良恶性,尤其是对高分化的肿瘤。80年代免疫组织化学技术引入病理诊断,因其特异性和敏感性不断提高,操作方法不断简便而广泛用于肿瘤的临床诊断。随着分子生物学技术的出现和发展,更使许多人认为免疫组化和分子生物学将会取代电镜,但临床事实证明,电镜不会退出肿瘤诊断的舞台,免疫组化和分子生物学技术不能解决所有的诊断问题,因为相当多的肿瘤并没有特异的抗原表达;同一种抗原可在多种肿瘤中表达;一部分肿瘤由于分化差或分子结构改变而不表达相关抗原;组织标本的固定和处理会影响抗原表达;抗原之间可以有交叉反应[10-22],这时会出现错误或不确定的结果,而且一种肿瘤几乎均要求同时做几种标记物的检测,费用更高。电镜根据细胞超微结构、核浆比例、细胞形状、细胞与相邻间质的关系,有时完全可以做出恶性的判断。在少数情况下,电镜能够进行恶性肿瘤的诊断,而且电镜观察到的细胞分化证据更为确切。曾有人报道了50例小圆细胞肿瘤的电镜诊断率,免疫组化是71%,免疫荧光为61%,电镜为89%,三者结合的诊断率95%。因此正如电镜没有也不可能取代光镜的作用一样,免疫组化和分子生物学也不可能取代电镜。

要想使电镜保持其无以替代的地位,发挥更大的作用,提高诊断水平,就必须从几个方面得到发展和提高。第一,改进和简化标本的制备过程,开发新的固定包埋材料。在保持特异性和敏感性的条件下,降低对标本的要求,以适应多种类型标本的检查(新鲜组织、甲醛固定组织、石蜡包埋组织、实体组织、液体标本、细胞标本);第二,观察者要有丰富的光镜诊断经验,同时还要熟悉组织超微结构及其病理,总结积累电镜下各种肿瘤的诊断标准和要点;第三,除了扩大常规电镜在临床肿瘤诊断中的应用,还应积极将新型电镜引入人体肿瘤的研究和诊断,拓展病理诊断的新领域。随着电镜方法学的发展,电镜诊断技术必将有更大的变化和提高。

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