銀鯽精母細胞型精原細胞瘤的病理學觀察

任文萍 邱 堃 李莉娟 吳志新 袁軍法

(1. 華中農業(yè)大學水產學院, 武漢 430070; 2. 武漢市第一醫(yī)院病理科, 武漢 430022;3. 湖北省水生動物病害防控工程技術中心, 武漢 430070)

腫瘤是機體在各種致瘤因素作用下, 局部組織的細胞基因調控失常, 導致克隆性異常增生而形成的局部腫塊, 是當前人類健康的主要威脅之一[1]。良性腫瘤對器官、組織只有擠壓和阻塞作用, 易被清除干凈, 一般不轉移、不復發(fā)。惡性腫瘤能破壞組織、器官的結構和功能, 引起壞死、出血及感染等, 并通過血液及淋巴系統(tǒng)轉移形成轉移灶, 導致多臟器的損害[2]。與高等脊椎動物類似, 魚類也發(fā)現(xiàn)了多種腫瘤。盡管魚類腫瘤在養(yǎng)殖中的危害較輕, 但作為腫瘤研究的工具, 已成為人類腫瘤的發(fā)生、發(fā)展等機理研究以及抗癌藥物篩選不可或缺的模型。魚類腫瘤還作為環(huán)境指示物在致癌物鑒定等領域發(fā)揮重要作用。

至今, 已記錄的魚類腫瘤包括174例, 分屬于35種, 包括乳頭狀腫瘤、神經胚胎瘤、腎胚胎瘤、黑色素瘤、纖維瘤、性腺腫瘤等, 其中皮膚瘤報道最多, 而性腺腫瘤較少[3—5]。魚類性腺腫瘤的報道僅有12例, 分別發(fā)生在鯉科、肺魚科、太陽魚科和鮨科等4科7種[3—6]。魚類性腺腫瘤主要有以下三類: 一是自發(fā)性的性腺基質腫瘤, 如支持細胞腫瘤,僅在鯉科魚類中發(fā)現(xiàn)[6]; 二是間質細胞性腺腫瘤, 如平滑肌瘤和纖維肌瘤, 在黃鱸、大口黑鱸和非洲肺魚等魚中發(fā)現(xiàn)[7—9]; 三是生殖細胞腫瘤, 如典型精原細胞瘤和精母細胞型精原細胞瘤, 已在鯉科、肺魚科魚類中發(fā)現(xiàn)[6,10,11]。

精原細胞瘤也稱生殖細胞癌, 在生殖細胞腫瘤中約占60%, 高發(fā)于雄性動物[4]。典型精原細胞瘤原發(fā)于生殖腺, 在睪丸處較常見, 也可見于后腹膜、前列腺、肺、胸腺、外耳道等部位。精母細胞型精原細胞瘤約占生殖細胞腫瘤的4%—7%, 常發(fā)于年齡較大的雄性, 一般不發(fā)生轉移, 但具有淋巴細胞浸潤的精母細胞型精原細胞瘤較罕見[12]。本病的病因尚不明確, 可能與遺傳、隱睪、內分泌、外傷有關, 此外病毒性疾病和細菌性感染也可間接引發(fā)性腺腫瘤。魚類的精原細胞瘤分別在金魚和鱸中發(fā)現(xiàn), 并已建立斑馬魚模型[13—15],但精母細胞型精原細胞瘤魚類模型尚未建立。

本研究報道了一例銀鯽(Carassius gibelio)自發(fā)性精母細胞型精原細胞瘤, 詳細描述了其病理特征及其主要細胞類型, 系在低等脊椎動物中首次發(fā)現(xiàn)具有淋巴細胞浸潤的精母細胞型精原細胞瘤, 豐富了魚類性腺腫瘤的研究資料, 也為構建人類精母細胞型精原細胞瘤動物模型提供了依據。

1 材料與方法

1.1 材料

銀鯽采集自某湖泊, 經充氧運輸至實驗室, 用于實驗教學。解剖過程中發(fā)現(xiàn)一例患腫瘤的銀鯽,分離腫瘤組織后用于后續(xù)的分析。

1.2 組織切片制備及HE染色

將摘除的腫瘤組織, 切成0.5 cm×0.5 cm小塊,4%多聚甲醛固定24h。石蠟包埋后, 連續(xù)切片(制備組織3 μm切片)。烘干后依次經乙醇梯度脫水、二甲苯透明, HE染色封片[16]。按相同方法取健康鯽的精巢制片, 在OLYMPUS CX21顯微鏡下觀察并拍照。

1.3 超薄切片制備與觀察

自摘除的腫瘤組織, 切成3 mm×3 mm小塊, 以戊二醛固定48h, 超薄切片由中國科學院武漢病毒研究所協(xié)助完成, 制備的切片在200 KV透射電鏡下(TECNAL, FEI)觀察并拍照。

2 結果

2.1 大體觀察

宏觀上, 魚體明顯消瘦, 腹部腫大, 觸摸有硬塊,鱗片和鰭均正常。解剖發(fā)現(xiàn)該魚體內腹腔后部緊鄰泄殖孔處有一被膜完整的實質腫塊, 呈淡黃色,大小為3 cm×2 cm×1.5 cm (圖1a)。腫塊橫切面堅實, 質地均勻。對腫塊的邊界檢查證實了它們的限制性, 未見向鄰近組織如腸壁、肝胰臟、脾臟、腎臟和鰾浸潤(圖1b)。

圖1 腫瘤組織在體觀察Fig. 1 Tumor tissue in the body

2.2 組織結構觀察

腫瘤組織經制備石蠟切片后HE染色, 顯微觀察顯示, 腫瘤組織表現(xiàn)擴張性生長和血管增生, 腫瘤間質組織彌漫排列, 腫瘤細胞排列較密, 幾乎充滿整個精小巢(圖2a)。瘤細胞大小不一, 主要包括大、中、小三種細胞類型, 形狀為圓形或橢圓形。細胞核位于中央, 核呈圓形或橢圓形, 可見小的核仁, 有的胞漿呈現(xiàn)空泡狀。部分區(qū)域有裂隙, 裂隙邊緣被覆腫瘤細胞(圖2b)。腫瘤間質組織呈高度細胞性和彌散性, 缺乏間質細胞, 主要由纖維成分組成, 其中小血管較為常見(圖2a、2b)。腫瘤組織中可見淋巴細胞浸潤, 表現(xiàn)為輕度的炎癥反應。對比正常的精巢結構(圖2c、2d), 其為多細胞巢, 結締組織伸入精巢內部形成許多隔膜, 具有明顯的小葉結構特征。

2.3 超微結構觀察

透射電鏡觀察顯示: 腫瘤組織中初級精母細胞(SC1)是主要的細胞類型, 次級精母細胞(SC2)比初級精母細胞(SC1)小, 但形態(tài)相似。精母細胞之間缺乏橋粒特征(圖3a—c)。該腫瘤組織最顯著的特征是大部分細胞停留在精母細胞階段(圖3a、3b),且精細胞凋亡(圖3c)。精細胞(SD)在精子發(fā)生完成之前釋放包含在巢中, 缺乏支撐細胞連接(圖3e、3f), 其中一些精細胞凋亡和變性(圖4a、4b)。間質組織含有很少的支撐細胞, 這些支撐細胞位于生精小葉的周邊, 與基膜接觸(圖4c)。間質組織中含有電子致密脂滴, 部分空泡化(圖4d)。另外細胞質含有大量的游離核糖體和少量的膜結合顆粒(圖4e)。基于發(fā)現(xiàn)未分化的生殖細胞和少量的有絲分裂(圖4d—f), 據此將該腫瘤病變分類為精母細胞型精原細胞瘤。

3 討論

2016年世界衛(wèi)生組織對人類和哺乳動物睪丸腫瘤進行了新分類, 根據臨床病例特點將睪丸腫瘤分為兩個亞型, 精母細胞腫瘤和精原細胞瘤[17]。精原細胞瘤主要發(fā)生在睪丸及性腺外, 伴隨其他生殖細胞腫瘤, 細胞類型單一且纖維性間質顯著; 精母細胞瘤主要發(fā)生于睪丸, 不伴隨其他類型的生殖細胞瘤, 細胞類型有大、中、小三種細胞且纖維性間質稀少。Masahito等[11]報道的人精母細胞瘤主要由大細胞、中等細胞、小細胞構成, 缺乏糖原及肉芽腫反應、間質少, 腫瘤細胞形態(tài)類似于初級精母細胞。在本研究中銀鯽的腫瘤組織中有含大量的未完全成型精細胞, 且存在精子的尾管結構, 排除了肝癌、腸癌等其他腫瘤的干擾, 證實為精原細胞瘤。超微結果觀察發(fā)現(xiàn), 腫瘤組織內的細胞主要包括大細胞、中等細胞和小細胞構成, 支撐細胞稀少,與人類和哺乳動物的精母細胞瘤一致, 因此將該性腺腫瘤定義為精母細胞型精原細胞瘤。

同已報道的魚類精原細胞瘤比較, 本研究描述的銀鯽精原細胞瘤具有不同發(fā)育階段的精母細胞,且可維持精子的正常發(fā)育階段, 與Nigrelli和Jakowska[18]和Masahito等[11]所描述的精母細胞型精原細胞瘤一致, 但這些腫瘤組織不具有淋巴細胞的浸潤。我們在本例精原細胞瘤組織中還觀察到較少的有絲分裂現(xiàn)象和稀少的支撐細胞, 并有少量的淋巴細胞浸潤, 這與Hubbard和Fletcher[10]中所描述的病理特征差別較大, 該精原細胞瘤由分化較好的大腫瘤細胞群組成, 有絲分裂率高, 沒有明顯的炎癥和壞死。Hawkins 等[19]和Smolowitz 等[13]描述的精原細胞瘤病理特征是具有被豐富的纖維結締組織分隔小葉模式, 精子細胞聚集, 具有低有絲分裂率的腫瘤細胞, 而本例精母型精原細胞瘤具有高度細胞性和彌散的結締組織, 缺乏明顯的小葉結構。

圖2 精母細胞型精原細胞瘤的組織結構(HE)Fig. 2 Histological structure of spermatocytic seminoma

根據世界衛(wèi)生組織的家畜生殖系統(tǒng)腫瘤國際組織學分類, 精原細胞瘤可分為內瘤型和彌漫型2種生長模式[20]。本例腫瘤的顯著特點為腫瘤細胞彌漫分布, 大小不一, 支持細胞少, 未侵入其他組織。腫瘤細胞的小葉排列和由淋巴細胞浸潤的基質成分, 表明本例精原細胞瘤為彌漫型。魚類的性腺腫瘤一般表現(xiàn)為低度惡性, 具有低度分化的腫瘤細胞,腫瘤組織有高度的胞核細胞和異核細胞, 有的案例腫瘤組織侵犯臨近組織, 有的案例腫瘤組織被完整的包膜包裹, 不浸潤臨近器官。在人類和其他哺乳動物中, 睪丸生殖細胞來源的多數(shù)精原細胞瘤也為低度惡性腫瘤, 如犬睪丸精原細胞瘤[21]。本研究報道的精母細胞型精原細胞瘤, 宏觀上具包膜包被、實質, 呈擴大性生長, 壓迫腸道和肝臟組織, 生殖腺可辨認, 推斷該精原細胞瘤起源于非正常位置。

魚類腫瘤作為腫瘤學研究的工具已取得較大進展。新月魚和劍尾魚的雜交一代自發(fā)產生的黑色素瘤已經成為研究腫瘤形成的重要模型[22]; 雙色雀鯛中由神經纖維瘤和色素細胞瘤組成的多發(fā)性神經纖維瘤疾病, 已作為人類罕見的多發(fā)性神經纖維瘤 1型疾病的研究模型[23], 且已經成功建立虹鱒肝細胞瘤和腎母細胞瘤模型、金魚肝腫瘤和神經鞘瘤模型、鲴乳頭狀瘤模型、白斑狗魚淋巴瘤模型等[24]。魚類精原細胞瘤與哺乳動物的精原細胞瘤在形態(tài)結構上具有一致性。Sirri等[6]的腫瘤免疫組化表型也證明了人類、哺乳動物和魚類性腺腫瘤的相似性。目前, 針對于精母型精原細胞瘤的研究較少, 本病例的發(fā)現(xiàn)為建立此腫瘤的魚類模型提供了參考。

盡管誘發(fā)腫瘤的因素復雜, 但環(huán)境因素是最為重要的誘因之一[3]。1975年, Gennady等[25]用N-2-氟乙烯乙酰胺、O-氨基偶氮甲苯、4-二甲氨基偶氮苯、二乙基亞硝胺和二甲基亞硝胺等成功誘導了水族箱中孔雀魚和斑馬魚的膽管瘤、肝腺瘤、膽管癌和肝細胞癌等, 證明了魚類是檢測致癌化合物和篩選環(huán)境致癌物質的合適模型。陳玉漢等[26]1966—1971年的流行病學調查顯示魚類精原細胞瘤五年平均檢出率為10.8%, 類似現(xiàn)象在西班牙塔古斯河、水庫和盆地中也觀察到[27,28]。而Down和Leatherland[29]發(fā)現(xiàn)魚類腫瘤在工業(yè)污染較嚴重或者是相對不受工業(yè)污染的地區(qū)都有存在。因此, 通過監(jiān)測水體內魚類的腫瘤檢出率, 能否作為環(huán)境致癌物的評估指標尚需更全面的調查。

圖3 精母細胞型精原細胞瘤的超微結構Fig. 3 Ultrastructure of spermatocytic seminoma

圖4 精母細胞型精原細胞瘤的超微結構Fig. 4 Ultrastructure of spermatocytic seminoma