摘要
当食管下段粘膜发现杯状细胞时,可诊断为Barrett食管。然而,这些细胞的分布是斑块状的,它们可能不是肠化生的最早标志。Cdx2是一种转录因子,其在正常组织中的表达仅限于肠型上皮。它在有或无肠化生的柱状食管中的分布很少有研究。我们评估了90例经内镜诊断为短段巴雷特食管的患者的下段食管活检中Cdx2的表达,包括45例连续出现肠化生(杯状细胞存在于苏木精伊红和/或阿利新蓝染色中)和45例连续无杯状细胞的患者。25例胃中无肠化生的心脏型粘膜标本作为对照。所有肠化生病例均显示Cdx2在杯状细胞及邻近非杯状柱状细胞中有阳性反应。发育不良灶在本组5例中均为Cdx2阳性。在无杯状细胞组,17例(38%)Cdx2由柱状细胞局灶表达。所有对照组均为Cdx2阴性。 Strips of Alcian blue-positive nongoblet columnar cells (‘columnar blues’) were observed in 11 (24%) of the cases without intestinal metaplasia. All these foci were Cdx2 negative. In conclusion, Cdx2 is a highly sensitive marker for Barrett's esophagus. It is also expressed in a significant minority of cases of columnar-lined esophagus without goblet cells, suggesting that it may detect intestinal phenotypic modifications in the absence of goblet cells. Accordingly, Cdx2 immunostaining could help identify patients with Barrett's metaplasia in cases where no goblet cells are visible in biopsies from the columnar-lined esophagus. Finally, lack of Cdx2 expression in the ‘columnar blues’ suggests that these cells are not diagnostic of intestinal metaplasia.
主要
Barrett食管是食管腺癌的癌前病变。1,2,3.其特征为食管远端鳞状上皮的柱状变化,可在内镜下识别,并通过活检证实为肠(特化)化生。4虽然特化的柱状上皮由杯状细胞和柱状非杯状细胞组成,但只有柱状非杯状细胞被认为是Barrett食管的标志。4,5,6,7在过去的20年里,食道腺癌的发病率迅速上升,促使人们努力鉴别巴雷特食管患者。8,9,10目前,内窥镜和活组织检查是诊断这种疾病的金标准。然而,标准上消化道内镜诊断Barrett食管的敏感性和阳性预测值分别为82和34%。11这是继发于柱状排列的食道内肠化生的斑块状和花叶状分布。4,11,12因此,当杯状细胞不明显或有挤压伪影的小活检送去检查时,诊断可能被遗漏。此外,最近有研究表明,在反流-化生-发育不良-腺癌序列中,杯状细胞的发育先于柱状“心脏型”化生细胞的发育。13,14因此,能够在杯状细胞缺失的情况下检测肠道分化的标记物的可用性可能具有临床重要性。
尾端相关Cdx2基因编码一种肠道特异性转录因子,属于同源盒基因家族,据报道可调节肠上皮细胞的增殖和分化。15,16,17,18,19Cdx2在成人非肿瘤组织中的表达仅限于正常的肠上皮细胞、正常的胰腺上皮细胞以及胃和食管肠上皮化生。20.,21,22,23,24,25,26,27在胃肠道中,Cdx2在正常小肠和大肠上皮细胞(包括吸收细胞、杯状细胞、内分泌细胞和Paneth细胞)的细胞核中广泛强表达;在胰腺上皮细胞中,其表达呈局灶性和斑片状。22,24,27正常食管和胃上皮细胞Cdx2阴性。22,24,27相反,食管和胃肠化生细胞Cdx2阳性。20.,21,23,25,26进一步的研究将有助于证实或驳斥Cdx2作为肠道分化的敏感和特异性标记。
本研究的目的是评估Cdx2在有和没有肠上皮化生的柱状食管中的免疫反应性,并确定该标记在无杯状细胞的柱状食管中检测肠道分化的潜在效用。
材料和方法
我们前瞻性地分析了连续45例经内镜识别的柱状食管组织学上表现为肠上皮化生(Barrett’s食管)的下食管活检,以及连续45例经内镜识别的柱状食管中未发现杯状细胞的患者的下食管活检。所有病例均为福尔马林固定石蜡包埋,随机取下食管活检,包含柱状上皮和鳞状上皮。这些数据来自90名有反流相关症状、经内镜诊断为短段Barrett食管(柱状排列的食管< 3cm)的患者。临床和内窥镜数据来自患者的医院图表和/或在必要时通过联系患者的医生。标本用苏木精-伊红和阿利新蓝(pH 2.5)染色,然后再细分为有杯状细胞和无杯状细胞的标本。无杯状细胞(柱状蓝细胞)特征的柱状细胞阳性阿利新蓝染色不被认为是肠化生。
对照组为25例胃贲门型粘膜,无肠化生活检标本。在所有病例中,胃食管交界处与鳞状柱交界处的位置一致。切片的制备和评估方法与研究标本相同。
对于Cdx2免疫组化,切片置于带正电的载玻片上,脱蜡并在Tris-buffer中进行高温抗原剥离,pH值9.5 (NUCLEAR Decloaker, BiocareMedical核桃溪,美国CA),使用电压力锅设置为118°4分钟。内源性过氧化物酶活性被过氧化氢猝灭。Cdx2结合的检测(克隆Cdx2-88;稀释1:25;Biogenex, San Ramon, CA, USA)使用Picture-Plus聚合物试剂盒(Zymed, South San Francisco, CA, USA)实现。用氨基乙基咔唑显色剂/底物对形成的配合物进行显色。切片用苏木精复染,脱水,清除,永久固定。以正常结肠黏膜为阳性对照。阴性对照中,一抗被丢弃。只有核染色被认为是阳性的。
结果
两组间无明显临床差异。45例显示杯状细胞的病例共162次活检(平均:3.6次/块,范围:1-5),男性32例,女性18例,平均年龄58岁(范围:19-85岁)。在没有杯状细胞的组中,共有153个活检(平均:3.4个活检每块,范围:1-5),取自29名男性和21名女性,平均年龄54岁(范围:20-79岁)。
45例Barrett食管均显示肠化生区核Cdx2阳性。杯状和非杯状柱状细胞染色强烈且清晰(图1).5例(11%)病灶为发育不良(低度4例,重度1例)。所有发育不良细胞对Cdx2 (图2).总的来说,这组22例病例中包括无杯状细胞的组织碎片;其中5例(23%)在阿利新蓝染色阴性或弱阳性的柱状细胞中局部表达Cdx2。
在无杯状细胞组,45例中17例(38%)灶性核Cdx2表达强度变化(图3).在大多数病例中,cdx2阳性细胞位于心脏或咽心型腺体表面或上部,相邻或距离鳞状柱连接较近。所有cdx2阳性柱状细胞Alcian blue染色阴性或弱阳性(图3).本组未见发育不良。对照组无Cdx2表达。
在无肠化生组的11例(24%)病例中,发现无杯状细胞的浅表阿利新蓝阳性柱状粘液细胞条带。这些病灶均未表达Cdx2 (图4).有肠化生的10例(22%)和无肠化生的16例(35%)在浅层和深层柱状细胞中观察到Cdx2的弥漫性细胞质或颗粒状核周反应性。如前所述,这种染色模式被忽略了。鳞状上皮一贯为Cdx2阴性。
讨论
我们的研究表明,肠道标记物Cdx2在食道肠化生中一致表达。此外,在内镜诊断为食管柱状排列的患者的活检中,未发现杯状细胞的情况下,发现其有反应性。人Cdx2是尾端相关同源盒基因家族的成员,激活肠道特异性基因转录,调节正常的肠道发育和分化,在诱导细胞向分化肠细胞表型和维持该表型方面发挥重要作用。15,16,17,18,19Cdx2在正常成人组织中的表达仅限于肠上皮和结肠上皮以及胰腺腺泡和导管细胞的子集。22,24,27在肿瘤中,它表现为小肠和大肠上皮肿瘤、食道、膀胱和卵巢黏液腺癌,以及胰胆管腺癌的一个子集。20.,21,22,24,25,26,27,28,29此外,Cdx2在胃肠化生和肠型胃腺癌中一致表达。20.,21,26,29据此,提示Cdx2可能参与了胃癌发生途径的肠道分化。20.
Barrett食管中Cdx2的反应性很少被评估。Eda等23研究了3例Barrett食管,均发现Cdx2表达。在一个更大的系列中,菲利普斯等25分析134例食管活检和切除标本,发现100%(72 / 72)肠化生切片的杯状和非杯状柱状细胞中Cdx2表达。我们的研究在杯状细胞组中得到了相同的结果,证实了该标记在检测柱状排列食管肠化生时的灵敏。在杯状细胞组中,有5个病例存在巴雷特氏相关的异型增生,所有病例都表达Cdx2。同样,在对菲利普斯的研究中等25在21例巴雷特氏相关异型增生或腺癌患者的38片玻片中,Cdx2均呈异质性表达。这一发现并不出乎意料,因为不典型增生和腺癌总是与柱状食管的肠上皮化生相关。1,2,3.
在无杯状细胞组中,24%的病例可见Alcian blue阳性浅柱状细胞条带;它们都为Cdx2阴性。一些作者认为,这些被称为“柱状蓝色”的细胞代表肠化生和巴雷特食管的一个指标。30.,31然而,其他研究质疑这一观点。7,32,33这些细胞中缺乏Cdx2的表达提示它们不能诊断柱状食管的肠化生。可以认为,“柱状蓝色”表示Cdx2在后期产生的肠化生的不完全或早期形式。然而,已有研究证明,Cdx2的表达构成了肠发育过程中非常早期的事件,因为它的存在对胚胎肠的增殖和分化是必要的。15,17,19
本研究最有趣的发现是在相当少数(38%)缺乏肠化生组织学或组织化学特征的病例中存在cdx2阳性柱状细胞。在22例(23%)肠化生组病例中,有5例(包括缺乏杯状细胞的组织样本)观察到相同特征。相比之下,我们所有的对照病例均为Cdx2阴性。这些结果证实了Phillips的发现等,25在没有明确组织学证据的肠化生的柱状排列食管中,有30%(62例中有20例)有Cdx2反应。虽然可以认为Cdx2在无杯状细胞的柱状食管中表达表明缺乏特异性,但我们同意Phillips的观点等25因为它反映了Cdx2在传统组织学和组织化学方法识别的形态学和组织化学变化之前检测早期肠道表型特征的能力。
既往研究表明Cdx2在胃肠化生的发生发展中起重要作用21,34以及胃细胞中肠道黏液蛋白基因MUC2的激活导致杯状细胞分化。35,36在柱状食道的非杯状细胞群中Cdx2的反应性可能是肠分化的早期事件,它的存在表明肠分化的分子机制是存在的,即使在这种分化缺乏组织学证据的情况下。25事实上,已经有人提出,柱状排列的食管反流腺癌序列的第一步是“心脏型”柱状非杯状上皮的发展,它可能发展为咽-心黏膜,没有恶性转化的风险,或发展为肠型上皮,有腺癌的风险。13,14从我们的研究中,我们不知道在没有杯状细胞的组中,有多少cdx2阳性的病例是这些细胞真正阴性的,有多少是由于采样不足导致病变诊断不足。然而,我们很容易推测,Cdx2免疫染色在无杯状细胞柱状排列的食道样本中检测肠道分化的能力,可能会提醒我们在患者中存在巴雷特化生,否则这些患者可能会被忽略。
在柱状排列的食道中,非杯状柱状细胞群的肠道分化已经用其他抗体证实。查维斯等37评估蔗糖酶-异戊二醛酶(SI)和二肽基肽酶(DPP)的免疫反应性,这是两种不被杯状细胞表达的肠细胞分化标记物。有杯状细胞的病例中SI阳性占67%,无杯状细胞的病例中SI阳性占同等比例,而有杯状细胞的病例中DPP阳性占50%,无杯状细胞的病例中DPP阳性占75%。他们还在食管腺癌中发现了这两种标记物的表达,并提示除了杯状细胞外,非杯状细胞可能参与了Barrett食管的恶性转化。37Griffel等38在29个柱状排列的食管样本中评估了Das1(一种与结肠而非空肠、回肠、胃或食管上皮细胞反应的小鼠单克隆抗体),发现10例(100%)肠化生病例中有10例(100%)有免疫表达,19例(26%)无杯状细胞病例中有5例(26%)有免疫表达。他们认为,柱状排列的食管向结肠细胞类型的表型变化先于常规组织学识别的形态学变化。38值得注意的是,SI、DPP和Das1呈膜质或细胞质染色模式,而Cdx2具有强而高质量的核定位特征,被认为更可靠,更容易解释。
综上所述,本研究表明Cdx2是食道肠道(Barrett’s)化生的一个高度敏感的标记物,在无杯状细胞的柱状排列食道中有相当少数的表达,提示Cdx2可能在无杯状细胞的情况下检测肠道表型的改变。因此,当柱状食管活检中未发现杯状细胞时,Cdx2免疫染色可用于鉴别Barrett化生患者。此外,我们的研究进一步证实,巴雷特氏相关的异型增生具有肠道表型,并提示“柱状蓝色细胞”不能诊断肠化生。
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确认
我们感谢S Younes和A Atamna的技术支持,感谢E Eshkol和A Ehrlich对本文的编辑。
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额外的信息
该研究以摘要形式发表在Mod Pathol 2004;17:116A上,部分发表在2004年3月6-12日于加拿大温哥华举行的美国和加拿大病理学学会年会上。
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Groisman, G., Amar, M. & Meir, A.肠标记物Cdx2在伴有和不伴有肠(Barrett’s)化生的柱状排列食管中的表达。国防部分册17, 1282 - 1288(2004)。https://doi.org/10.1038/modpathol.3800182
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- 巴雷特食管
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- Columnar-lined食道
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