胶质瘤GFAP、S-100、Vimentin的表达及其与肿瘤恶性程度关系的研究
【摘要】 目的 探讨星形胶质瘤中GFAP、S-100、Vimentin的表达情况及这三种蛋白的表达与肿瘤恶性程度的关系。方法 采用HE染色和S-P法对276例星形细胞瘤中GFAP、S-100、Vimentin的表达情况进行临床病理分析。结果 GFAP在星形细胞瘤中，S-100多显全细胞型阳性;GFAP、Vimentin主要呈胞浆胞突型阳性;纤维型和原浆型星形细胞瘤中GFAP、S-100明显阳性，Vimentin反应较弱;在毛细胞型和肥胖型星形细胞瘤中三种肿瘤标志物染色呈强阳性，且随着星形细胞瘤恶性程度的增高，GFAP、S-100强度减弱，而Vimentin反应强度增强，GFAP、S-100、Vimentin的表达与星形细胞瘤的恶性程度有显著相关性。结论 GFAP、S-100、Vimentin可以作为星形细胞瘤恶性程度的标志物。
关键词 胶质瘤 GFAP S-100 Vimentin 免疫组化
【文献标识码】 A 【文章编号】 1726-7587(2003)11-0967-03
, http://www.100md.com
The relevance of GFAP，S-100and Vimentin to
histological grade in human glioma
Zhang Kun，Wang Yajie，Liu Xiaoqian，et al.
Neurosurgery Department，Beijing Chui Yangliu Hospital，Beijing100022.
【Abstract】 Objective To examine the expression of GFAP，S-100and Vimentin in glioma，to discuss the value of GFAP，S-100and Vimentin in histological grade.Methods HE and SP immunohistochemical staining techˉnique was used to detect the expression of GFAP，S-100and Vimentin in276human glioma.Results S-100proˉtein presents whole cell staining;GFAP and Vimentin protein present intense perikaryo-staining and cell processes staining in the astrocytomas.GFAP and S-100protein present strong positive，while Vimentin protein presents weak positive in the fibrillary and protoplasmic astrocytomas.In the pilocytic and gemistocytic astroytomas，the three markers all present strong positive，and along with the increase of astrocytomas degree，the intensity of GFAP and S-100proˉtein decreases，while the intensity of Vimentin protein increases.There is definite correlation between the quantity of the markers and the malignancy degree in the astrocytomas.Conclusion GFAP，S-100Vimentin can be the markers for the malignancy degree in the astrocytomas.
, http://www.100md.com
Key words glioma GFAP S-100 vimentin immunohistochemistry
星形胶质细胞瘤是中枢神经系统最常见的恶性肿瘤之一，它多呈复发和逐渐恶性进展的趋势，预后不良，故其一直是神经外科治疗的重点和难点，在治疗过程中，正确的诊断和判断其分化程度往往是治疗的关键。经研究发现，某些特定蛋白的表达可能与肿瘤良恶程度及预后有相关性，通过对其免疫组化染色的结果分析，可以更准确地反映送检肿瘤的性质[1] 。本研究通过对276例人脑星形胶质瘤中GFAP、S-100和Vimentin的免疫组化染色检测，对其表达情况与肿瘤的恶性程度进行了对比分析。
1 材料与方法
1.1 材料 哈尔滨医科大学附属第一临床医学院神经外科1990～2000年手术切除星形胶质瘤石蜡包埋标本276例，男153例，女123例，年龄5～76岁，平均年龄(45.94±17.98)岁。按1993年WHO中枢神经系统肿瘤分类法 [2] ，Ⅰ级星形细胞瘤76例，Ⅱ级星形细胞瘤108例，Ⅲ级星形细胞瘤52例，Ⅳ级星细胞瘤40例。
, http://www.100md.com
1.2 方法 组织经10%福尔马林固定，石蜡包埋，5μm连续切片，切片脱蜡至水，常规HE染色，免疫组化染色按S-P试剂盒说明书严格操作，苏木素复染，脱水透明，DAB-H 2 O 2 显微镜控制下显色。阴性对照以磷酸盐缓冲液替代一抗。以肿瘤细胞胞浆胞核染色强度高于背景非特异染色为阳性。染色强度根据染色阳性细胞的百分率分为4级:随机计数10个高倍视野的瘤细胞，细胞不着色，与背景一致为(-)，阳性细胞占1%～25%为(+)，阳性细胞占25%～50%为(++)，阳性细胞占50%以上为(+++)。
1.3 统计学处理 所有资料采用SPSS统计软件进行统计，χ 2 检验。
2 结果
在星形细胞瘤中，S-100多显全细胞型阳性;GFAP、Vimentin主要呈胞浆胞突型阳性;纤维型和原浆型星形细胞瘤中GFAP、S-100明显阳性，Vimentin反应较弱;在毛细胞型和肥胖型星形细胞瘤中三种肿瘤标志物染色呈强阳性。
, 百拇医药
2.1 GFAP的表达与星形细胞瘤病理级别的关系 276例星形细胞瘤中，GFAP阳性240例，占86.96%，且GFAP免疫组化染色强度随着星形细胞瘤病理级别的增高而减少。见表1。
表1 GFAP在276例星形细胞瘤中的染色结果略
2.2 S-100的表达与星形细胞瘤病理级别的关系 276例星形细胞瘤中，S-100阳性253例，占91.67%，且S-100免疫组化染色强度随着星形细胞瘤病理级别的增高而减少。见表2。
表2 S-100在276例星形细胞瘤中的染色结果略
2.3 Vimentin的表达与星形细胞瘤病理级别的关系 276 例星形细胞瘤中，Vimentin阳性196例，占71.01%，且GFAP免疫组化染色强度随着星形细胞瘤病理级别的增高而减少。见表3。
, 百拇医药
表3 Vimentin在276例星形细胞瘤中的染色结果略
3 讨论
应用于中枢神经系统肿瘤的免疫组化标记物较多，本文以GFAP、S-100和Vimentin作为标记物，对276例星形胶质瘤进行了免疫组化染色，染色结果与多数文献一致。GFAP是星形胶质细胞浆中8～10nm的中间丝，分子量为50kD，是构成胶质细胞的重要骨架成分，常常出现在核周和胞浆中。它首先由英国人在1971年从多发性硬化病患者的白质硬化斑块(plaques)中分离获得，是中间纤维丝蛋白 家族中的重要成员 [3]，它作为胶质纤维的特异标记物，可用于颅内肿瘤中胶质起源肿瘤的确定。Fiks [4] 等通过对56例毛发型星形细胞瘤和11例神经节神经胶质瘤的免疫组化分析证实GFAP与该类型肿瘤的预后有显著相关性。改变GFAP基因及其表达状态对星形细胞及其来源的肿瘤的生物学特性有重要影响。当把白鼠的GFAP基因敲除后，GFAP阳性的星形细胞会表达nestin蛋白(祖细胞标志物)，使细胞生长密度增加，提示GFAP表达的丧失能使细胞呈现恶性表型，上调GFAP基因的表达可以促进胶质瘤的分化，诱导瘤细胞凋亡 [5] 。Lawrence [6] 等总结了GFAP在诊断星形细胞瘤时的价值，强调原发与转移性颅内肿瘤鉴别诊断有困难时，GFAP阳性有重要参考意义。本研究显示，星形胶质细胞瘤中，在瘤细胞分化较差的区域，核分裂相多见，细胞密度大，GFAP呈弱阳性或不着色，GFAP染色程度与细胞分化程度一致。
, 百拇医药
S-100蛋白主要集中在中枢神经系统的星形胶质细胞及相应的肿瘤细胞内，S-100蛋白分子由α亚基和β亚基组成，其分子量为21000，生物半衰期22h，因能100%溶解于pH值为7的饱和硫酸铵溶液中而得名。Wiesma [7] 等认为，脑脊液中的S-100蛋白与年龄有关，随着年龄的增加而增高，可能跟胶质细胞的凋亡、髓鞘的脱失以及脑脊液代谢变化有关，但血浆中的S-100蛋白浓度与年龄、性别无确切关系。目前，临床已经使用S-100蛋白单克隆抗体对临床标本进行检测，鉴别肿瘤起源，提高了胶质瘤诊断正确性。S-100蛋白的分布较为广泛，特异性不强，目前主要用于中枢神经系统肿瘤的鉴别诊断。Camby [8] 对95例星形细胞瘤中S-100蛋白的表达情况进行分析，结果显示S-100蛋白各亚型在星形细胞瘤均有表达，且其表达与肿瘤恶性程度呈负相关，本文的研究结果支持这一观点。
波形蛋白(Vimentin)是所有细胞在发育过程中最早出现的一种中间丝蛋白，但在成熟过程中被其它一些特异中间丝蛋白所替代。在星形细胞瘤中，Vimentin蛋白的分布与GFAP类似。一般认为，Vimentin的出现表示该细胞尚处于未成熟阶段，细胞分化程度低 [9] 。一般情况下，GFAP与Vimentin共同表达于星形胶质细胞瘤中，但Vimentin作为标志物仅出现于神经管成熟过程中的某一阶段，而GFAP则是星形胶质细胞瘤特异性标志物。
, http://www.100md.com
本研究结果显示，GFAP作为神经胶质细胞的特异性标记物，它有助于星形胶质来源肿瘤的诊断、分级和恶性程度的评分，S-100和Vimentin可作为研究神经系统肿瘤的有用标记物。GFAP、S-100、Vimentin的表达与星形细胞瘤的病理级别相关，随着星形细胞瘤恶性度的增加，GFAP、S-100表达减弱，而Vimentin表达增强，本研究结果与文献所报一致，提示这三种蛋白的表达均可作为判别肿瘤恶性程度的有意义的指标。在临床治疗颅内肿瘤过程中，判断恶性程度是治疗的关键之一，对于一些组织学判断较为困难的肿瘤更为重要。为使颅内肿瘤尤其是胶质瘤的诊断及恶性度评估更准确，除结合临床资料和HE染色外，参考GFAP、S-100和Vimentin的免疫组化染色结果也具有指导意义。
参考文献
1 Taraszewska A，Matyja E.Immunohistochemical studies in diagnosis of the uncommon cases of tumours of the central nervous system.Folia Hisˉtochem Cytobiol，2002，40(2):207-208.
, 百拇医药
2 Kleihues P，Burger PC，Scheithauer BW.The newWHO classification of brain tumors.Brain Pathol，1993，3(3):155-268.
3 Rutka Ji，Murakami M，Dirks PB，et al.Role of glial filament in cells and tumors of glial origin;a review.J Neurosurg，1997，87:420-430.
4 Fiks T，Jesionek-Kupnicka D，Zakrzewski K，et al.Clinico-pathologiˉcal analysis of pilocytic astrocytomas and gangliogliomas.Pol J Pathol，2001，52(1-2):47-51.
, http://www.100md.com
5 Pekny M，Eliasson C，Chien CL，et al.GFAP-deficient astrocytes are capable
of stellation in vitro when cocultured with neurons and exhibit a reduced amount of intermediate filaments and an increased cell saturaˉtion density.Exp Cell Res，1998，239:332-343.
6 Lawrence FE，Rubin LJ.Contribution of immunohistochemical to diagˉ nositic problem of human cerebral tumors.J Histochemcytochem，1998，26:513-523.
, http://www.100md.com
7 Wiesman M，Missler U，Gottmann D，et al.Plasma S-100protein conˉcentration in healthy adults is age-and，sex-independent.Clic Che，1998，44(5):1056-1058.
8 Camby I，Nagy N，Lopes MB，et al.Supratentorial pilocytic astrocyˉtomas，astrocytomas，anaplastic astrocytomas and glioblastomas are charˉacterized by adifferential expression of S100proteins.Brain Pathol，1999，9(1):1-19.
9 Dahl D，Ruegger DC，Bignami A.Vimentin，the57000molecular weight protein of fibroblast filaments，is the major cytoskeletal component in imˉmature glia.Eur J Cell Biol，1998，24(2):191-196.
作者单位:1 100022北京市垂杨柳医院神经外科
2 100050北京天坛医院检验科
3 150001哈尔滨医科大学第一临床医学院神经外科
(收稿日期:2003-09-29)
(编辑 刘娜), 百拇医药(张锟)
关键词 胶质瘤 GFAP S-100 Vimentin 免疫组化
【文献标识码】 A 【文章编号】 1726-7587(2003)11-0967-03
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The relevance of GFAP，S-100and Vimentin to
histological grade in human glioma
Zhang Kun，Wang Yajie，Liu Xiaoqian，et al.
Neurosurgery Department，Beijing Chui Yangliu Hospital，Beijing100022.
【Abstract】 Objective To examine the expression of GFAP，S-100and Vimentin in glioma，to discuss the value of GFAP，S-100and Vimentin in histological grade.Methods HE and SP immunohistochemical staining techˉnique was used to detect the expression of GFAP，S-100and Vimentin in276human glioma.Results S-100proˉtein presents whole cell staining;GFAP and Vimentin protein present intense perikaryo-staining and cell processes staining in the astrocytomas.GFAP and S-100protein present strong positive，while Vimentin protein presents weak positive in the fibrillary and protoplasmic astrocytomas.In the pilocytic and gemistocytic astroytomas，the three markers all present strong positive，and along with the increase of astrocytomas degree，the intensity of GFAP and S-100proˉtein decreases，while the intensity of Vimentin protein increases.There is definite correlation between the quantity of the markers and the malignancy degree in the astrocytomas.Conclusion GFAP，S-100Vimentin can be the markers for the malignancy degree in the astrocytomas.
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Key words glioma GFAP S-100 vimentin immunohistochemistry
星形胶质细胞瘤是中枢神经系统最常见的恶性肿瘤之一，它多呈复发和逐渐恶性进展的趋势，预后不良，故其一直是神经外科治疗的重点和难点，在治疗过程中，正确的诊断和判断其分化程度往往是治疗的关键。经研究发现，某些特定蛋白的表达可能与肿瘤良恶程度及预后有相关性，通过对其免疫组化染色的结果分析，可以更准确地反映送检肿瘤的性质[1] 。本研究通过对276例人脑星形胶质瘤中GFAP、S-100和Vimentin的免疫组化染色检测，对其表达情况与肿瘤的恶性程度进行了对比分析。
1 材料与方法
1.1 材料 哈尔滨医科大学附属第一临床医学院神经外科1990～2000年手术切除星形胶质瘤石蜡包埋标本276例，男153例，女123例，年龄5～76岁，平均年龄(45.94±17.98)岁。按1993年WHO中枢神经系统肿瘤分类法 [2] ，Ⅰ级星形细胞瘤76例，Ⅱ级星形细胞瘤108例，Ⅲ级星形细胞瘤52例，Ⅳ级星细胞瘤40例。
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1.2 方法 组织经10%福尔马林固定，石蜡包埋，5μm连续切片，切片脱蜡至水，常规HE染色，免疫组化染色按S-P试剂盒说明书严格操作，苏木素复染，脱水透明，DAB-H 2 O 2 显微镜控制下显色。阴性对照以磷酸盐缓冲液替代一抗。以肿瘤细胞胞浆胞核染色强度高于背景非特异染色为阳性。染色强度根据染色阳性细胞的百分率分为4级:随机计数10个高倍视野的瘤细胞，细胞不着色，与背景一致为(-)，阳性细胞占1%～25%为(+)，阳性细胞占25%～50%为(++)，阳性细胞占50%以上为(+++)。
1.3 统计学处理 所有资料采用SPSS统计软件进行统计，χ 2 检验。
2 结果
在星形细胞瘤中，S-100多显全细胞型阳性;GFAP、Vimentin主要呈胞浆胞突型阳性;纤维型和原浆型星形细胞瘤中GFAP、S-100明显阳性，Vimentin反应较弱;在毛细胞型和肥胖型星形细胞瘤中三种肿瘤标志物染色呈强阳性。
, 百拇医药
2.1 GFAP的表达与星形细胞瘤病理级别的关系 276例星形细胞瘤中，GFAP阳性240例，占86.96%，且GFAP免疫组化染色强度随着星形细胞瘤病理级别的增高而减少。见表1。
表1 GFAP在276例星形细胞瘤中的染色结果略
2.2 S-100的表达与星形细胞瘤病理级别的关系 276例星形细胞瘤中，S-100阳性253例，占91.67%，且S-100免疫组化染色强度随着星形细胞瘤病理级别的增高而减少。见表2。
表2 S-100在276例星形细胞瘤中的染色结果略
2.3 Vimentin的表达与星形细胞瘤病理级别的关系 276 例星形细胞瘤中，Vimentin阳性196例，占71.01%，且GFAP免疫组化染色强度随着星形细胞瘤病理级别的增高而减少。见表3。
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表3 Vimentin在276例星形细胞瘤中的染色结果略
3 讨论
应用于中枢神经系统肿瘤的免疫组化标记物较多，本文以GFAP、S-100和Vimentin作为标记物，对276例星形胶质瘤进行了免疫组化染色，染色结果与多数文献一致。GFAP是星形胶质细胞浆中8～10nm的中间丝，分子量为50kD，是构成胶质细胞的重要骨架成分，常常出现在核周和胞浆中。它首先由英国人在1971年从多发性硬化病患者的白质硬化斑块(plaques)中分离获得，是中间纤维丝蛋白 家族中的重要成员 [3]，它作为胶质纤维的特异标记物，可用于颅内肿瘤中胶质起源肿瘤的确定。Fiks [4] 等通过对56例毛发型星形细胞瘤和11例神经节神经胶质瘤的免疫组化分析证实GFAP与该类型肿瘤的预后有显著相关性。改变GFAP基因及其表达状态对星形细胞及其来源的肿瘤的生物学特性有重要影响。当把白鼠的GFAP基因敲除后，GFAP阳性的星形细胞会表达nestin蛋白(祖细胞标志物)，使细胞生长密度增加，提示GFAP表达的丧失能使细胞呈现恶性表型，上调GFAP基因的表达可以促进胶质瘤的分化，诱导瘤细胞凋亡 [5] 。Lawrence [6] 等总结了GFAP在诊断星形细胞瘤时的价值，强调原发与转移性颅内肿瘤鉴别诊断有困难时，GFAP阳性有重要参考意义。本研究显示，星形胶质细胞瘤中，在瘤细胞分化较差的区域，核分裂相多见，细胞密度大，GFAP呈弱阳性或不着色，GFAP染色程度与细胞分化程度一致。
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S-100蛋白主要集中在中枢神经系统的星形胶质细胞及相应的肿瘤细胞内，S-100蛋白分子由α亚基和β亚基组成，其分子量为21000，生物半衰期22h，因能100%溶解于pH值为7的饱和硫酸铵溶液中而得名。Wiesma [7] 等认为，脑脊液中的S-100蛋白与年龄有关，随着年龄的增加而增高，可能跟胶质细胞的凋亡、髓鞘的脱失以及脑脊液代谢变化有关，但血浆中的S-100蛋白浓度与年龄、性别无确切关系。目前，临床已经使用S-100蛋白单克隆抗体对临床标本进行检测，鉴别肿瘤起源，提高了胶质瘤诊断正确性。S-100蛋白的分布较为广泛，特异性不强，目前主要用于中枢神经系统肿瘤的鉴别诊断。Camby [8] 对95例星形细胞瘤中S-100蛋白的表达情况进行分析，结果显示S-100蛋白各亚型在星形细胞瘤均有表达，且其表达与肿瘤恶性程度呈负相关，本文的研究结果支持这一观点。
波形蛋白(Vimentin)是所有细胞在发育过程中最早出现的一种中间丝蛋白，但在成熟过程中被其它一些特异中间丝蛋白所替代。在星形细胞瘤中，Vimentin蛋白的分布与GFAP类似。一般认为，Vimentin的出现表示该细胞尚处于未成熟阶段，细胞分化程度低 [9] 。一般情况下，GFAP与Vimentin共同表达于星形胶质细胞瘤中，但Vimentin作为标志物仅出现于神经管成熟过程中的某一阶段，而GFAP则是星形胶质细胞瘤特异性标志物。
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本研究结果显示，GFAP作为神经胶质细胞的特异性标记物，它有助于星形胶质来源肿瘤的诊断、分级和恶性程度的评分，S-100和Vimentin可作为研究神经系统肿瘤的有用标记物。GFAP、S-100、Vimentin的表达与星形细胞瘤的病理级别相关，随着星形细胞瘤恶性度的增加，GFAP、S-100表达减弱，而Vimentin表达增强，本研究结果与文献所报一致，提示这三种蛋白的表达均可作为判别肿瘤恶性程度的有意义的指标。在临床治疗颅内肿瘤过程中，判断恶性程度是治疗的关键之一，对于一些组织学判断较为困难的肿瘤更为重要。为使颅内肿瘤尤其是胶质瘤的诊断及恶性度评估更准确，除结合临床资料和HE染色外，参考GFAP、S-100和Vimentin的免疫组化染色结果也具有指导意义。
参考文献
1 Taraszewska A，Matyja E.Immunohistochemical studies in diagnosis of the uncommon cases of tumours of the central nervous system.Folia Hisˉtochem Cytobiol，2002，40(2):207-208.
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2 Kleihues P，Burger PC，Scheithauer BW.The newWHO classification of brain tumors.Brain Pathol，1993，3(3):155-268.
3 Rutka Ji，Murakami M，Dirks PB，et al.Role of glial filament in cells and tumors of glial origin;a review.J Neurosurg，1997，87:420-430.
4 Fiks T，Jesionek-Kupnicka D，Zakrzewski K，et al.Clinico-pathologiˉcal analysis of pilocytic astrocytomas and gangliogliomas.Pol J Pathol，2001，52(1-2):47-51.
, http://www.100md.com
5 Pekny M，Eliasson C，Chien CL，et al.GFAP-deficient astrocytes are capable
of stellation in vitro when cocultured with neurons and exhibit a reduced amount of intermediate filaments and an increased cell saturaˉtion density.Exp Cell Res，1998，239:332-343.
6 Lawrence FE，Rubin LJ.Contribution of immunohistochemical to diagˉ nositic problem of human cerebral tumors.J Histochemcytochem，1998，26:513-523.
, http://www.100md.com
7 Wiesman M，Missler U，Gottmann D，et al.Plasma S-100protein conˉcentration in healthy adults is age-and，sex-independent.Clic Che，1998，44(5):1056-1058.
8 Camby I，Nagy N，Lopes MB，et al.Supratentorial pilocytic astrocyˉtomas，astrocytomas，anaplastic astrocytomas and glioblastomas are charˉacterized by adifferential expression of S100proteins.Brain Pathol，1999，9(1):1-19.
9 Dahl D，Ruegger DC，Bignami A.Vimentin，the57000molecular weight protein of fibroblast filaments，is the major cytoskeletal component in imˉmature glia.Eur J Cell Biol，1998，24(2):191-196.
作者单位:1 100022北京市垂杨柳医院神经外科
2 100050北京天坛医院检验科
3 150001哈尔滨医科大学第一临床医学院神经外科
(收稿日期:2003-09-29)
(编辑 刘娜), 百拇医药(张锟)