肿瘤防治研究  2016, Vol. 43 Issue (01): 15-19
本刊由国家卫生和计划生育委员会主管,湖北省卫生厅、中国抗癌协会、湖北省肿瘤医院主办。
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文章信息

刘九洋,袁静萍,李雁.
LIU Jiuyang, YUAN Jingping, LI Yan.
腹膜癌网膜标本中乳斑的形态学研究
Morphological Investigation of Omental Milky Spots in Peritoneal Carcinoma
肿瘤防治研究, 2016, 43(01): 15-19
Cancer Research on Prevention and Treatment, 2016, 43(01): 15-19
http://www.zlfzyj.com/CN/10.3971/j.issn.1000-8578.2016.01.004

文章历史

收稿日期: 2015-07-04
修回日期: 2015-08-03
腹膜癌网膜标本中乳斑的形态学研究
刘九洋1, 袁静萍2, 李雁1     
1. 430071 武汉,武汉大学中南医院肿瘤 科,肿瘤生物学行为湖北省重点实验室,湖北省肿瘤医学 临床研究中心;
2. 430061 武汉,武汉大学人民医院病理科
摘要: 目的 观察腹膜癌网膜标本中乳斑的形态学特征。方法 采用HE以及免疫组织化学SP法对腹膜癌组织进行染色,分析乳斑形态学特征,定量分析其细胞总数和细胞构成比例,比较不同类型腹膜癌中乳斑各特征参数的差异。 结果 乳斑的主要形态有四种:圆形、椭圆形、脂肪内不规则形和血管周环形;每个乳斑的周长中位数为2 752像素。免疫细胞是乳斑的主要细胞成分;免疫细胞的主要成分依次为:T淋巴细胞(46.1%)、B淋巴细胞(28.4%)、巨噬细胞(12.4%)和其他免疫细胞(13.1%);乳斑内血管丰富,微血管中位数为4个。间皮细胞排列疏松,中位数为5个,缺少间皮细胞覆盖的乳斑占38.1%。在胃癌和直肠癌患者大网膜中,乳斑免疫细胞总数、周长、微血管数、间皮细胞数、T细胞数、巨噬细胞数的差异无统计学意义(P>0.05),B细胞数的差异有统计学意义(P <0.001)。结论 乳斑是大网膜的初级免疫组织,也是腹膜癌发生发展的结构基础,分析其形态结构和细胞组成有助于深入认识腹膜癌的病理机制。
关键词: 腹膜癌    癌转移    网膜    乳斑    形态    
Morphological Investigation of Omental Milky Spots in Peritoneal Carcinoma
LIU Jiuyang1, YUAN Jingping2, LI Yan1     
1. Department of Oncology, Zhongnan Hospital of Wuhan University, Hubei Key Laboratory of Tumor Biological Behaviors Hubei Cancer Clinical Study Center, Wuhan 430071, China;
2. Department of Pathology, Renmin Hospital of Wuhan University, Wuhan 430061, China
AbstractObjective To analyze the morphological features of omental milky spots (MS) in peritoneal carcinoma. Methods Hematoxylin-eosin (HE) staining and immunohistochemistry (IHC) were used to analyze the omental MS in peritoneal carcinoma (PC) patients. We focused on the morphological features of MS and conducted quantitative analysis on their cells number and cellular constituent. Meanwhile, the differences of MS parameters were analyzed. Results Various shapes of MS were mainly round (14.5%), oval (18.0%), irregular form in the adipose (14.0%) and perivascular annulus (11.5%). The median perimeter of MS was 2 752 (range 817-7 753) computer-based pixels. The median value of immune cells in one MS was 141(43-650). Immune cells were the main component of MS, comprising T lymphocytes (46.1%), B lymphocytes (28.4%), macrophages (12.4%) and other immune cells (13.1%). Relatively high density of blood vessels in MS could be calculated by micro-vessel density (MVD) as 4(0-13). The median number of mesothelial cells loosely arranged in the surface layer was 5(0-51). The percentage of MS without surface mesothelial cells was 38.1%. The total number of immune cells, perimeter, MVD, the number of mesothelial cells, T lymphocytes and macrophages in omental MS were not significant different between rectal cancer patients and gastric cancer patients (P>0.05), while the number of B lymphocytes was significantly different (P<0.001). Conclusion Milky spots are the primary immune tissues of omentum and the structural bases for the development and progression of PC. Analyzing the morphology and cellular constituent promotes studying the pathomechanism of peritoneal carcinoma.
Key words: Peritoneal carcinoma(PC)    Cancer metastasis    Omentum    Milky spots(MS)    Morphology    
 0 引言

腹膜癌(peritoneal carcinoma,PC)是在腹膜上发生发展的一类恶性肿瘤,95%以上的PC为继发性腹膜癌,其原发肿瘤多源自胃、结直肠和卵巢[1]。腹膜癌发生的最主要部位是大网膜[2],这与其特殊微环境乳斑(milky spots,MS)关系密切。乳斑是癌细胞选择性定植部位,其特殊形态利于腹腔游离癌细胞黏附、存活和增殖,形成微转移灶,促进PC发生发展。

本研究采用HE染色和免疫组织化学法,分析乳斑的形态学特征和细胞数量,进而分析乳斑内细胞成分(间皮细胞、巨噬细胞、T细胞、B细胞和血管内皮细胞)的组成比例和位置关系,以在组织学和细胞学水平认识乳斑,研究腹膜癌的病理机制。

1 资料与方法 1.1 临床资料

收集武汉大学中南医院肿瘤科2014年5月至11月确诊的腹膜癌患者病理标本20例,其中9例结直肠癌PC,4例原发性PC,3例胃癌PC,3例妇科肿瘤PC,1例阑尾黏液瘤PC;男性占40%(8/20),女性占60%(12/20),男女之比为1:1.5,平均年龄50岁(24~71岁)。选取其中1例胃癌PC和1例直肠癌PC标本制备病理切片,作为研究对象。研究病例均经患者知情同意和医院伦理委员会批准,有完整的临床病理记录。

1.2 方法 1.2.1 病理切片的制备

标本经3%多聚甲醛常温固定24 h,丙酮脱脂10 h,甲醛再固定24 h,于网膜硬化部位取材,石蜡包埋,制备病理切片。常规组织4 μm厚连续切片,60℃烤片2 h,二甲苯中脱蜡3次,每次5 min。无水乙醇浸泡5 min,然后再分别用95%乙醇浸泡2次,每次2 min,85%乙醇冲洗1次2 min,自来水冲洗5 min,蒸馏水冲洗3 min。切片置于0.01 mol/L柠檬酸盐缓冲液(pH6.0)中,微波98℃修复20 min。室温下冷却30 min,蒸馏水冲洗。

1.2.2 免疫组织化学检测方法

3%H2O2室温下孵育10 min,消除内源性过氧化物酶。每张切片用2%牛血清蛋白(BSA)37℃封闭30 min,防止抗原与抗体非特异性结合。倾去BSA,滴加一抗,37℃孵育2 h。TBS 冲洗3次,每次5 min,滴加相应二抗,37℃孵育15 min,用过氧化物酶标记的链霉素孵育15 min(福州迈新生物技术开发有限公司,中国)。用PBS冲洗3次,每次5 min。每张切片滴加新鲜配制的DAB溶液(丹麦DAKO公司)显色,显微镜下观察显色反应,显色适度时终止反应。自来水充分冲洗,苏木精对比染色,封片。阴性对照组的一抗用TBS替代。其中,免疫组织化学实验使用的一抗见表 1

表 1 免疫组织化学实验所用一抗 Table 1 Primary antibodies used for immunochemistry experiment
1.2.3 图像获取

图像采集系统为Olympus BX51荧光显微镜,配备Olympus DP72照相机(Olympus Optical Co.,Ltd.,Japan)。在显微镜明场下,分别于“10×”、“20×”、“40×”视野观察切片,识别免疫细胞集中区作为乳斑。

1.2.4 HE切片分析乳斑大小

在光学显微镜下(×400)观察HE切片,绘制乳斑边界,分析形态特征,计算不同形态的比例。采用Otsu阈值分割方法,通过计算机把乳斑HE图片转换成二值图像[3]图 1F),并读取每张图片中乳斑边界的像素值,作为描述其周长的参数。

The yellow frame was used to show the gross morphology of MS: (A) round,(B) oval,(C) irregular form in adipose tissues,(D) perivascular annulus,(E-F) using computer methods to convert HE images into binary images for calculating MS perimeter. The region in the read border indicated MS; (G) Proportions of MS shapes; H,I: Comparison of MS cells number and perimeter between GC and RC groups,respectively; A-F: ×400,scale bar=20 μm). HE: hematoxylin-eosin; MS: milky spots; GC: gastric cancer; RC: rectal cancer 图 1 HE染色分析乳斑细胞形态、数量和大小 Figure 1 Milky spots(MS) cells morphology,number and size analyzed by HE staining
1.2.5 IHC切片细胞定量方法

间皮细胞、淋巴细胞染色结果显示细胞轮廓清晰,直接读取相应乳斑区的细胞数值,用中位数和范围表示。CD68染色的巨噬细胞形态不规则,为定量分析,采用Imagepro Plus 6.0[4]软件(IPP,Media Cybernetics,Inc.,USA)对乳斑区进行分色处理,棕色的巨噬细胞被标记为一种颜色,称为目标区域(areas of interesting,AOI),乳斑区其他细胞被标记为另一种颜色,分别计算两种颜色的吸光度值,巨噬细胞百分比=巨噬细胞区域的吸光度值/总体吸光度值×100%。参照Weidner等[5]报道的方法,计数微血管密度(microvessel density,MVD)。

1.3 统计学方法

使用SPSS21.0软件进行统计学分析,计算乳斑区各细胞成分的中位数,胃癌(gastric cancer,GC)组和直肠癌(rectal cancer,RC)组不同参数的比较使用两独立样本非参数检验(Mann-Whitney U检验),P <0.05为差异有统计学意义。

2 结果 2.1 HE染色结果 2.1.1 乳斑形态特征

HE染色共分析200个乳斑,其中GC组100个,RC组100个,发现乳斑形态学上可分为圆形(14.5%)、椭圆形(18.0%)、脂肪内不规则形(14.0%)、血管周环形(11.5%)、血管周聚集形(9.0%)、扇形(4.5%)、梭形(8.5%)和网膜缘弧形(5.5%)等,以前4种形态为主,依次见图 1A~1F。RC组乳斑多位于网膜边缘,但该现象在GC组不明显。乳斑内血管丰富,免疫细胞聚集成团成簇,排列紧密。

2.1.2 乳斑细胞总数和大小

GC组乳斑的细胞数为130(43~520)个,RC组为145(45~650)个,两者差异无统计学意义(P=0.187)。GC组乳斑周长为2545(1104~4836)像素,RC组为2783(817~7753)像素,见表 2图 1H、1I,两者差异无统计学意义(P=0.125)。

表 2 网膜乳斑形态参数的定量分析 Table 2 Quantitative analysis on morphological parameters of omental milky spots
2.2 IHC染色结果 2.2.1 间皮细胞

间皮细胞位于乳斑表层,覆盖在免疫细胞和血管的上层,与免疫细胞总数之比约为1:28,排列疏松,常形成细胞缺失区,即乳斑小孔(图 2E),是乳斑与腹腔联系的通道。GC组乳斑间皮细胞数为7(0~17)个,RC组为5(0~51)个,差异无统计学意义(P=0.793)。

A: Macrophages were diffusely distributed within MS; B,C: Lymphocytes were located intensively in particular position. The location of T lymphocytes was roughly complementary with B lymphocytes,as shown by the yellow frame; D: Black arrows indicated microvessels in MS,while red arrows indicated vessels diameter > 8 red blood cells; E: Red arrows indicated mesothelial cells stained by Calretinin. Triangular red arrows indicated the stomata of MS. Mesothelial cells were arranged loosely in E1,and compactly in E2; F: Different cellular components of MS between GC and RC patients; A1-D1: ×200,scale bar=50 μm; A2-E2: ×400,scale bar=20 μm; IHC: immunohistochemistry (A: macrophages; B: T lymphocytes; C: B lymphocytes; D: vascular endothelial cells; E: mesothelial cells) 图 2 网膜乳斑内不同细胞成分的免疫组织化学染色结果 Figure 2 网膜乳斑内不同细胞成分的免疫组织化学染色结果
2.2.2 巨噬细胞

乳斑中巨噬细胞呈弥散分布(图 2A),大小不一,形态不规则,不同乳斑内巨噬细胞的含量差异大,占所有免疫细胞的10%~40%。GC组巨噬细胞占所有免疫细胞的14.7%(0.6%~75.8%),RC组为10.7%(2.0%~56.0%),组间比较,差异无统计学意义(P=0.897)。

2.2.3 T淋巴细胞

T细胞聚集分布,细胞团位于乳斑局部,其余区域为CD3染色阴性的细胞(图 2B)。GC组乳斑内T细胞数为57(20~146)个,RC组为68(17~280)个,两组差异无统计学意义(P=0.102)。

2.2.4 B淋巴细胞

B细胞分布与T细胞类似,细胞团位于乳斑局部,大致与T细胞区域互补(图 2C)。GC组乳斑内B细胞数为21(7~100)个,RC组为66(7~220)个,两组差异有统计学意义(P<0.001)。

2.2.5 血管内皮细胞

微血管主要位于乳斑内层(图 2D),GC组乳斑MVD值为4(0~11)个,RC组该值为5(0~13)个,两组差异无统计学意义(P=0.358)。

2.2.6 总体参数

汇总以上实验结果,列出乳斑形态学参数表,见表 2图 2F。基于HE染色得出乳斑免疫细胞总数,IHC染色结果提示乳斑内免疫细胞成分为:T淋巴细胞占46.1%、B淋巴细胞占28.4%、巨噬细胞占12.4%,其他免疫细胞成分占13.1%。

3 讨论

腹膜癌是腹腔内肿瘤的区域性转移,最常见转移部位为大网膜。转移癌的形成需要癌细胞和肿瘤微环境协同作用[6, 7, 8]。网膜微环境存在初级免疫组织乳斑[9],“种子-土壤”学说[10]提示癌细胞自原发灶脱落成为腹腔游离癌细胞,保持侵袭性并游走,最终选择性种植于乳斑。乳斑内细胞成分与癌细胞存在紧密而动态变化的相互作用,不同细胞的数量比例和位置关系是腹膜癌发生发展的结构基础。

本研究以腹膜癌患者网膜组织的病理切片为研究对象,采用HE染色分析乳斑形态特征,结果发现其中以圆形和椭圆形乳斑为主,细胞数多在300以上,其他形态均不规则,细胞数较少。Gerber等[11]发现小鼠腹腔内注射肿瘤细胞后,乳斑淋巴细胞数不断减少,8天后仅有少量细胞散布在肿瘤微转移灶内。这提示圆形或椭圆形是乳斑的早期完整形态,早期乳斑可杀伤肿瘤细胞,抗肿瘤作用占主导,随着成熟肿瘤细胞不断凋亡,残留的肿瘤干细胞抵抗免疫杀伤,释放多种趋化因子并形成新生血管,实现免疫逃逸[12],仍能持续增殖、分化。早期乳斑数的减少提示腹膜癌进展,形成微转移灶,乳斑细胞数骤减,形态发生变化,或呈不规则形(如梭形),或出现细胞排列分散的现象(如血管周环形)。

免疫组织化学法研究乳斑细胞的位置关系,发现T细胞和B细胞均聚集成细胞簇,位置关系大致互补,提示乳斑早期发挥抗肿瘤作用时,具有区域性免疫增强的特点。乳斑巨噬细胞弥散分布在其内部以及与周围组织的交界处,而微血管也多位于乳斑内层。Krist等[13]在电子显微镜下观察发现,不成熟的巨噬细胞分布在乳斑中央,成熟型分布在表层。不同位置的巨噬细胞作用不同,如在缺氧区域的巨噬细胞能促进肿瘤血管形成,而在肿瘤-间质交界处则能促进癌细胞侵袭[14]。这也提示乳斑既可促进癌细胞侵袭,也可促进其增殖,是癌细胞选择性种植网膜乳斑的原因之一。乳斑内巨噬细胞的分型和作用机制尚需进一步研究。

胃肠道肿瘤是腹膜癌最常见的原发肿瘤[15, 16]。本实验研究对象为出现腹膜转移的胃癌和直肠癌患者,我们选取未见癌细胞转移的网膜区乳斑,在细胞水平对其定量分析,旨在获得肿瘤负荷状态下乳斑的基础数据。癌细胞侵袭后乳斑的相关研究有待进一步开展。Krist等[13]研究7例腹腔内无感染和肿瘤患者的网膜乳斑,其结果提示乳斑的细胞学组成中,巨噬细胞占67.9%,B细胞占10.1%,T细胞占10.2%,其余为肥大细胞。本实验纳入研究患者的网膜状态与之不同,采用免疫组织化学技术研究的乳斑数量更多,使用的单克隆抗体对白细胞表面抗原的识别更加精确。结果提示乳斑内层免疫细胞中位数为141个,其中T细胞占46.1%,B细胞占28.4%,巨噬细胞占12.4%。

总之,免疫组织化学法可以分别对各指标做定量分析,初步得出乳斑形态学特征、细胞组成比例和位置关系,但不能原位、同步获取多种信息的综合数据。量子点在肿瘤分子成像方面优势明显[17, 18],结合该方法深入研究乳斑特征有助于认识腹膜癌的形成过程,为腹膜癌分类分期提供依据,这是我们下一步的研究方向。

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腹膜癌网膜标本中乳斑的形态学研究
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