脑胶质瘤病理诊断与鉴别诊断

脑胶质瘤病理诊断与鉴别诊断

超微结构观察对核电站脑肿瘤的识别和诊断有重要价值。关于透射电镜和扫描电镜之间的比较研究很少。本研究对人脑原发性胶质瘤的瘤细胞和间质的超微形态特征及其鉴别诊断意义进行了探讨。1免疫组化染色1.1标本来源所有材料取自我校附属西南医院和新桥医院1987~1996年间脑外科手术切除的新鲜标本,共68例胶质瘤。肿瘤类型依据2000年版WHO神经系统肿瘤分类法进行,其中星形细胞瘤9例,间变性星形细胞瘤22例,胶质母细胞18例,少突胶质细胞瘤3例,间变性少突胶质细胞瘤4例和少突-星形细胞肿瘤12例。另有上皮型和纤维母细胞型脑膜瘤6例。所有胶质瘤均进行过胶质纤维酸性蛋白(GFAP)、S-100蛋白、vimentin、vonWillibrand因子(vWF)、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)及其受体(FGFR)、血管内皮生长因子(VEGF)免疫组化染色。本组胶质瘤病例中男性44例,女性24例,平均年龄36.4岁。肿瘤位于大脑半球者57例,位于左丘脑、侧脑室、IV脑室、脑干各2例,位于小脑3例。6例脑膜瘤均位于大脑表面与硬膜或大脑镰相连。术中取材或冰冻切片时取材。用于透射电镜制样的组织切成1mm×1mm×1mm大小,2.5%戊二醛固定4~8h,1%锇酸后固定,梯度丙酮脱水,环氧树脂618常规包埋。半薄切片定位后行超薄切片,醋酸铀-柠檬酸铅双染色,透射电镜观察,在上述取材同时将组织用4℃、pH7.4PBS洗涤3次,切成约1mm×1mm×5mm大小,2.5%戊二醛固定4~8h。二甲基亚砜冰冻割断,系列酒精脱水,醋酸异戊酯置换,CO2临界点干燥,离子溅射镀膜,扫描电镜观察。2结果2.1星细胞肿瘤的超微结构观察2.1.1间变性星形细胞瘤形态相关指标各型星形细胞肿瘤瘤细胞共同特点是核内染色质较均匀地分布,常染色质为主;胞浆及胞突内含有多少不等的中间丝(胶质细丝);以毛细胞型和肥胖型瘤细胞为多。缺乏细胞连接,细胞外亦无胶原和高电子密度的基质。纤维型星形细胞瘤(7例)胞核较规则,胞突多而长,其中胶质细丝多,平行或交织排列;部分瘤细胞可见微管。原浆型星形细胞瘤(1例)瘤细胞胞体较圆,核近乎圆形,核仁不明显;胞突细而短,其中胶质细丝少而稀疏或不易见,细胞器以核糖体、糖原、线粒体为主,亦可见少量微管、初级溶酶体。毛细胞型星形细胞瘤(2例)瘤细胞核呈细梭形,异染色质丰富,核仁少见,胞突见明显成束的胶质细丝(图1)。光镜下所见的Rosenthal纤维由密集的细径状物围绕不规则的嗜锇性团块组成,外有或无不完整的质膜包绕。肥胖细胞型星形细胞瘤(2例)瘤细胞核相对较小,偏位,核仁不明显,胞体部分的胞质中含有大量平行排列的胶质细丝,其它细胞器相对较少,主要为线粒体和粗面内质网,胞突明显。间变性星形细胞瘤的各型瘤细胞分别与上述相似,但核内染色质分布不均,常染色质丰富,核形状不规则,可见核小管、核内假包涵体形成,易见核仁。在有的病例可见核内细丝性包涵体和环孔板层小体。胶质母细胞瘤之瘤细胞核大而不规则,核膜内陷呈锯齿或指突状,易见多核,巨核、怪异核瘤细胞,核内包涵体及核小管形成更易见,异染色质多且分布不均,并可见染色质间颗粒(图2),核仁突出、呈网状、杆状或多个核仁。部分细胞内细胞器丰富,以粗面内质网,滑面内质网、线粒体,Golgi氏器、游离核糖体为主,亦可见髓鞘样结构;部分细胞较原始,胞浆少,细胞器不发达。细胞浆内胶质细丝很稀少、短小或缺乏,胞突少而短,多数胞突内缺乏胶质细丝。但电镜下瘤巨细胞内有丰富的胶质细丝分布(图3)。星形细胞肿瘤的间质中血管呈不同程度的增生,随恶性程度增高而愈加明显。内皮细胞增生、肥大表面可见指状突起基底膜增厚或呈现多层基底膜。有些毛细胞血管腔被内皮细胞阻塞,或无明显管腔而呈双层内皮细胞形成的原始血管,胞浆内包含单个红细胞。厚壁血管的内皮细胞外见多层核形细胞,其胞浆中含大量粗面内质面,Golgi氏器,细胞之间可见均质状细胞外基质或基底膜样物质。血管外的星形细胞突起明显,包绕不全或呈紊乱的复层,这些胶质膜内含数目不等的胶质细丝。这些微血管壁中的细胞内未见明显肌丝。2.1.2组织病理学检测瘤细胞胞膜皱折不平,有多少不一的胞突,这些胞突相互交织在一起。纤维型瘤细胞稀少,胞体间见大量粗细不一的胞突及纤维成分,有时难以分辨它们的所属细胞。原浆型瘤细胞胞体外有毛刺状或星芒状短突起,间质内见较多的细纤维成分,有时胞体部胞膜及胞突部见有大小不等的圆球形结构突起(泡状凸起)。毛细胞型细胞相对平行或纵横交织排列,两极胞突伸入纤维内;突起之间有时可见少数扁平的圆盘状小体。胶质母细胞瘤中瘤细胞密度大,瘤细胞大小不等,直径最大达31.9μm;胞膜表达不光滑皱折明显(图4)。瘤细胞胞突少,长短不一,但主要为较短小突起;瘤巨细胞缺乏突起。可见瘤细胞图,外有薄层膜状物覆盖。间质易见厚壁血管,管腔内面凹凸不平。瘤细胞与血管壁关系密切,有些瘤细胞突伸入血管壁内。2.2间变性少突胶质细胞瘤的形态表现透射电镜下,少突胶质细胞肿瘤瘤细胞较圆,核位于细胞中央,染色质均匀,易见核周间隙扩张,核仁少见。胞质电子密度低,细胞器不及星形细胞瘤细胞丰富,可见少量线粒体、粗面内质网及游离核糖体缺乏胶质细丝,细胞突起不明显。在细胞密集区,可见相邻细胞胞膜紧贴,但无明显细胞连接。间变性少突胶质细胞瘤与上述不同之处表现为瘤细胞核不甚规则,可见双核、多核瘤细胞,核内见假包涵体,核仁较易见。在上述少突胶质细胞肿瘤细胞之间,可见多少不等的含有明显胶质细丝的突起,这些突起部分可见与偶见的星形细胞相连。即使在定位时的典型少突胶质细胞瘤区亦可见到星形细胞成分。间质血管超微形态与星形细胞肿瘤相似。扫描电镜下,瘤细胞胞体呈圆球形,胞膜表面较平整,胞突不明显,细胞外纤维成分稀少;间质血管呈分枝状,有的区域将瘤细胞分隔成分叶状。2.3间质及细胞间质透射电镜观察见,上皮型脑膜瘤(3例)瘤细胞核内染色质均匀,核仁不易见;胞膜极不规则,见有很多指状突起,这些突起相互嵌合或咬合,细胞间可见桥粒连接。核周胞浆内可见散在分布或平行排列的中间丝。间质中可见少量胶原原纤维束。纤维母细胞型脑膜瘤(3例)瘤细胞核呈细长形;胞质内粗面内质网及线粒体较上皮型脑膜瘤少,胞突少;其它特点与后者相似。细胞间亦可见明显的桥粒连接。间质中有较多的胶原原纤维。扫描电镜观察可见,上皮型脑膜瘤内瘤细胞胞体表面较光滑,细胞之间缺乏纤维成分。纤维母细胞型脑膜瘤瘤细胞呈圆柱状或分枝状(图5),互相排列紧密,胞膜表面较光滑,无星形细胞瘤细胞表面的那种皱折。细胞突起粗大,细胞外可见少量带状的纤维成分。3星形细胞肿瘤的超微结构及形态特征颅内原发性肿瘤的超微结构国内外都有一些报道,它在脑肿瘤诊断、鉴别诊断及确定新型脑肿瘤的特性(例如在多形黄色星形细胞瘤的诊断)等方面起了很大的推动作用。但透射电镜和扫描电镜的对比观察尚不多,尤其是后者在鉴别诊断上的意义观点不一,结果亦不尽相同。尽管免疫组化技术在肿瘤诊断和鉴别诊断上使用已日益广泛和普及,但在脑肿瘤诊断上仍存在一些困难,例如低分化的胶质瘤GFAP可能呈弱阳性或阴性,而vimentin表达可很强,甚至有作者报道还可表达细胞角蛋白(cytokeratin);特别是当这种胶质瘤发生于脑皮质浅面并侵及脑膜甚至颅骨时,与脑膜肿瘤的鉴别便显得重要而困难。不同类型和分化程度的胶质瘤在生物学特性上亦有较大差异。毛细胞型星形细胞瘤的预后一般良好,而其它类型的星形细胞肿瘤常相对较差。少突胶质细胞瘤的形态和生物学行为亦不同于星形细胞肿瘤。因此,认识这些不同组织学类型的胶质瘤在超微结构上的差别,是很有意义的。本组材料显示,胶质瘤细胞和间质的超微形态特点在一定程度上能反映胶质瘤的类型和分化程度。星形细胞肿瘤瘤细胞浆及其突起内可见多少不等的胶质细丝,而这些胶质细丝的量和分布在不同细胞类型的星形细胞肿瘤又有所不同,其中肥胖细胞型和毛细胞型瘤细胞最具有特征,前者含量最丰富,胶质瘤较完整,后者可见不同时期的Rosenthal纤维(RFs)形成。RFs被认为是由退变的星形细胞转变而来,本研究结果也支持其形成是胶质细丝聚集、围绕退变产物所致。光镜下所见RFs据成分分析含有GFAP、泛化素(ubiquitin)及αB-crystattin,我们在以往的研究中也发现其中心部既不含GFAP亦不含vimentin,而周边部呈GFAP阳性,vimentin亦有阴性。在间变性星形细胞瘤和胶质母细胞瘤,瘤细胞胞浆及突起的超微形态除低分化细胞的一般特点外,主要是胶质细胞少或缺乏。间质中血管内皮、周细胞、胶质瘤的改变亦具一定特征性。本结果还显示了核内细丝、环孔极层小体等一些少见结构,它们的出现往往与分化程度低相关。本研究还从超微结构水平证明即使是“纯”少突胶质细胞肿瘤中也或多或少地存在有星形细胞成分(反应性或肿瘤性),说明混合性少突一星形胶质细胞瘤的发生率实际上是很高的。本组材料观察结果表明,在星形细胞源性肿瘤,无论其分化程度如何,瘤细胞表面均有不同程度的皱折;细胞有多少大小不等粗细不一的胞突。分化越好,突起越多,且细而长,间质纤维成分越丰富。而少突胶质细胞源性肿瘤之瘤细胞胞体较圆,胞膜较光滑,突起少或缺乏。这些特点与体外培养的胶质瘤细胞相似。脑膜瘤瘤细胞的表面特征与上述则不同。脑膜瘤瘤细胞胞膜光滑,排列紧密,尤其是纤维母细胞型脑膜瘤瘤细胞呈饱满的圆柱状或伴有分枝但缺乏胞膜皱折,细胞间缺乏胞突围绕,此完全不同于胶质瘤细胞。当成极性胶质细胞瘤与脑膜瘤在光镜和免疫组化上鉴别困难时,上述特征是辅助诊断方法之一。胶质瘤间质内活跃的血管生成是该瘤特征之一,并与恶性程度相关。本研究也显示了这一特点,并与我们所进行的几种血管生成因子(bF