癌细胞、异型增生细胞和正常细胞的核形态及DNA含量的比较分析

1、癌细胞、异型增生细胞和正常细胞的核形态及DNA含量的比较分析    摘要检测19例胃癌细胞（GCC）、癌旁异型增生细胞 （GDC）、正常胃粘膜细胞（NGC）和15例肝细胞癌细胞（HCC）、癌旁异型增生肝细胞（LDC ）、正常肝细胞（NHC）的核形态参数及DNA含量。结果显示， 7种细胞核形态计量参数在各 组之间，均有极显著性意义（P<0.01）;且回代正确率分别高达91.23%和88.89%。同 时，DNA含量平均值在各组之间的差异亦有极显著性意义（P<0.01）; NGC和NHC 组 常有位于二倍体的单峰型；GCC和HCC组的倍体分布分散，

2、呈多峰型；GDC和LDC组的倍体分布 介于NGC、NHC和GCC、HCC之间。提示细胞核的形态参数及DNA含量倍体分析是鉴别癌细胞、 异型增生细胞和正常细胞的一个很重要指标。关键词胃肿瘤；肝肿瘤；细胞核；DNA含量；形态计量学 Comparative Analysis of Nuclear Morphome tric Parameters and DNA Contentof Cells from Carcinoma, Dysplasia and Normal TissueAbstractNuclear morphometric parameters and DNA content in 19

3、cases of gastric carcinoma cells (GCCs), gastric dysplasia cells (GDCs), normal gastric cells (NGCs) and 15 cases of hepatocellular carcinoma cells (HCCs), live r dysplasia cells (LDCs), normal hepatocyte cells (NHCs) were measured. The resu lts showed that there was a significant difference in the

4、seven nuclear morphome tric parameters among the groups (P<0.01). The correct regressive rate of di scriminant analysis reached 91.23 % and 88.89 % respectively. At the same time, there was significant difference in the mean DNA content among the groups (P <0.01). In histograms, NGCs and NHCs

5、showed a single-peak type located at 2C, GCCs and HCCs showed lower multi-peaks which migrated to 4C , 5C or 6C . The di stribution of the ploidy of GDCs and LDCs were between that of NGCs and NHCs and GCCs and HCCs. It suggests that nuclear morphometric parameters and DNA content may be an importan

6、t index for differential diagnosis of carcinoma, dysplasia an d normal tissue. Key wordsgastric carcinoma;hepatic carcinoma;nuclear;DNA content;morphometry已有的研究发现，癌细胞和异型增生细胞的细胞核形态参数及DNA含量常有改变。随着计算 机图像分析技术在国内的广泛推广，应用图像分析仪测量细胞核DNA含量已用于癌和癌前病 变的诊断1。本研究旨在通过对肝癌和胃癌及其癌旁异型增生组织的细胞核形态 参 数及DNA含量和倍体的综合比较分析，探讨癌细胞

7、和异型增生细胞的核形态参数、DNA倍体的 分布及其相互联系，以供临床病理诊断参考。1材料与方法取1995年1996年同济医科大学附属同济医院19例胃癌和15例肝癌切除标本。每例除取癌组织外，还取癌旁组织和正常组织（距癌组织8 cm以上）。 19例胃癌HE染色标本中， 未分化腺癌2例，低分化腺癌13例，高分化腺癌4例。15例肝细胞癌HE染色标本中，诊断为低 分化肝细胞癌6例，分化型肝细胞癌1例，其余均诊断为肝细胞癌。癌旁为大结节性肝硬变 11例，混合性肝硬化1例，只有门脉区纤维化而无肝硬变3例。标本用福尔马林液固定，石蜡包埋，作厚度为4 m的若干连续切片。除常规HE染色供病理 诊断外，另行Feu

8、lgen染色作细胞核形态参数及DNA含量测定。1.3核形、DNA倍体测量方法用HPIAS-1000型高清晰度彩色全自动分析系统2，测量Feuglen染色切片中细胞 核各种形态变量参数及DNA相对含量（倍体值）。图像由光镜选择视野，经摄像机传入图像 分析系统内，由其对细胞核自动分割和测量，每张切片选择34个视野，无选择地计数5010 0个细胞，同时每张切片测量2030个淋巴细胞的DNA含量作为二倍体（2C）参照，计算机自 动计算出各切片中细胞核的形态参数及DNA含量相对倍体值。 用Statistical Analysis System(SAS)统计软件包对测量数据分别进行方差分析及多 元判别分析

9、。2结果2.1.1胃组织中细胞核的形态测量：胃癌细胞、癌旁异型增生细胞和正常胃粘膜细 胞7种形态变量参数的分析结果见表1。对细胞核异型性的7种形态参数进行多元判别分析时 ，结果将细胞核的面积、周长、平均直径、形态因子和凹凸度列入判别函数，这几个变量 的组合能将各病变及正常组分开，其回代正确率达91.23%(表2)。2.1.2 肝组织中细胞核的形态测理:肝癌,癌旁异型增生细胞和正常肝细胞7种形态变量参数的分析结果见表3.反应细胞核异型性的7种形态进行多元判别分析时,结果将细胞核的面积,击长,平均直径,形态因子和凹凸度被列入判别函数,这向个变量的组合能将各病变及正常组分开,其回代正确率达88.89

10、%(表4).2.2 细胞核的DNA含量及倍体分析在胃、肝两种组织中各组细胞核DNA含量测量结果分别为：NGC组 1.07±0.23、GDC 组1.56±0.28、GCC组2.57±0.64； NHC组为1.12±0.20、LDC组为1.43±0.31、HC C组为2.45±0.72。由此可见细胞核DNA的含量均呈逐渐增大的趋势，三者之间的差异具有 极显著性意义（P<0.01）。细胞核DNA倍体分析显示， NGC/NHC 组DNA含量的均值低，波动范围最小，其倍体分布直方 图主要为单峰型，位于2C区或其附近，相当于细胞周期的S/G

11、1期。GCC/HCC组的DNA含量的均 值及波动范围明显高于其他组，4C以下的细胞都明显减少，众数峰右移，大多数位于4C、5C 和6C区，呈多低峰型，有的病例广泛弥散分布而无明显峰值出现，呈示了肿瘤细胞增生的不 一致性。GDC/LDC组DNA含量介于癌细胞和正常细胞之间，大多数细胞位于4C或附近，2C区的 细胞数明显减少，6C以上的细胞一般很少。但有5例GDC和4例LDC，其直方图上可见5C的非整 倍体细胞明显增多，有的近似GCC或HCC的直方图，但其病理组织学表现仍是属于异型增生。 因而，异型增生的细胞应引起诊断学上足够的重视，其进一步发展极可能演变为癌。表1胃癌、癌旁异型增生和正常胃粘膜细

12、胞核各形态变量参数的测量（±s） 组别 面积(m2) 周长(m)  平均直径(m) 长轴(m)  短轴(m) 形状因子(m)  凹凸度(m) GCC 25.58±5.15* 20.66±2.90* 2.84±0.28*  3.68±0.78* 2.32±0.38*  0.76±0.11*  1.1 2±0.34 GDC 15.29±2.66* 14.48±1.99* 2.20±0.19* 2.85±0.66

13、* 1.79±0.27* 0.81±0.11*  1.07±0.22 NGC 10.25±2.10* 10.14±1.52* 1.80±0.18* 2.31± 0.54* 1.46±0.24*  0.88±0.09*  1.09±0.19 #各参数不同组别之间进行比较* P<0.01 ；与GCC组比较 P<0.01, 与GDC组比较表219例胃癌、癌旁异型增生和正常胃粘膜细胞核形态参数的多元回归判别分 析 组 别回代组别 胃

14、癌 癌旁异型增生 正常胃粘膜 合计 胃 癌 16 3 0 19 癌旁异型增生 1 18 0 19  正常胃粘膜 0 1 18 19 表3肝癌、癌旁异型增生和正常肝细胞核各形态变量参数的测量（±s ） 组别 面积(m2) 周长(m)  平均直径(m) 长轴(m)  短轴(m) 形状因子(m)  凹凸度(m) HCC 38.78±10.20*  27.65±6.90* 3.49±0.40*  4.62±1.20* 2.88±0.50* 0.68±0.

15、17* 1. 31±0.80 LDC 26.88± 5.40* 20.43±3.10* 2.91±0.31*  3.36±0.50* 2.60±0.30* 0.82±0.12* 1.18±0 .40 NHC 21.73± 4.30* 17.50±2.00* 2.62±0.20*  2.88±0.30* 2.42±0.30* 0.90±0.08* 1.03±0.1 0#表415例肝癌、癌旁异型增生和正常肝细胞核形态参数的多元回归

16、判别分析 组 别回代组别 肝癌 癌旁异型增生 正常肝细胞 合计 肝 癌 12 3 0 15 癌旁异型增生 1 13 1 15 正常肝细胞 0 0 15 15 3讨论异型增生是一种极为重要的癌前病变，这已被大多数病理学家所接受。但异型增生和癌 的划分标准，目前仍存在着一定的主观性。单纯依靠形态学很难早期确定交界性病变及非典 型增生病变中的恶性潜能，而且形态学所采用的非典型增生的分级也不能充分反映病变的发 展阶段。因而探讨一个判断异型增生和癌的客观标准是十分重要的课题。本研究选用胃癌、 肝癌标本为例进行正常细胞、癌旁异型增生细胞、癌细胞的形态定量分析，拟在揭示癌、癌 前病变、正

17、常细胞之间的形态变量参数及DNA倍体之间的差别和相互关系，为临床病理诊断 区别癌和癌前病变提供参考。形态学测量结果显示， 在正常细胞向癌细胞演进的过程中，表示细胞结构异型性的形态参 数，如细胞核的面积、周长、平均直径、形状因子、凹凸度等在正常细胞、癌旁异型增生细 胞和癌细胞中，逐渐增大，经统计学分析均有显著性意义（P<0.01）,将其列入判别函 数， 进行多元判别分析，其回代正确率分别为91.23%和88.89%，似可以作为判断异型增生的形 态 定量指标，文献上也有类似的报道 3,4。而长轴、短轴可作为判断异型增生的参 考指标。DNA含量及倍体分析显示，正常细胞，无论是NGC还是NHC，

18、 它们的DNA含量在各病例之间虽 有一定的细微差别，但总体上来说还是比较一致的，其倍体分布直方图上均有一个位于2C的 峰值，有几例可见3C的细胞，这说明大部分细胞处于S/G1期。而癌细胞的DNA含量明显升高 ，其倍体分布直方图无位于2C的高峰，众数峰右移，大部分病例在4C、5C、6C处出现高峰， 有的甚至弥散分布。此外，在每例癌中均有大于5C的非整倍体细胞，这与其他组织的癌细胞 DNA倍体分析一致，可见非整倍体细胞为恶性肿瘤的一个重要标志5。异型增生细 胞DN A含量介于正常细胞和癌细胞之间，其倍体分布直方图上主要是2C-4C的细胞，有的病例可 见大于5C的非整倍体细胞。因而从倍体分析上亦可区

19、别正常、癌旁异型增生和癌细胞。GDC和GCC之间以及LDC和HCC之间究竟有何关系，目前尚不清楚。有研究表明，组织形态确定 为恶性病变前两年即可检测到DNA倍体的非整倍体6。许多研究还显示：在喉、食 管、口腔及外阴等粘膜上皮发生非典型增生病变时，DNA图像分析具有预测病变发展及确定 早期恶 变的意义7。 本文的研究结果为癌及癌前病变的判定，提出了一系列的形态定量 指标，较单纯根据经验作出的判断更为客观，而且重复性好。参考文1，李晴雪，宗永生. 显微分光光度计在癌前病变研究中的应用. 临床与实验病 理学杂志,1986,2(1):512，郑清平，杨仕林. 细胞图像分析仪的研制及其对细胞DNA含量测定的初探. 中 国组织化学与细胞化学杂志，1995,4(1):963，王国平，倪娟，邓仲端. 肝细胞癌的形态测量与DNA倍体分析. 同济医科大 学学