乳腺导管上皮不典型增生细胞核DNA含量与细胞形态的相关研究
作者：魏艳华
单位：安徽医科大学第一附属医院病理科，合肥 230022
关键词：乳腺肿瘤；病理学；DNA，肿瘤；分析；图像解释；计算机辅助
安徽医科大学学报990305
摘要 目的 研究乳腺导管上皮不典型增生细胞核DNA含量与细胞形态学参数的关系。方法 应用图像分析系统对17例正常乳腺、36例乳腺导管上皮不典型增生及45例浸润性导管癌细胞DNA含量及形态参数进行测量。结果 在正常组、不典型增生组及癌组，细胞核DNA含量、DNA指数、核面积、核周长、核平均直径以及形状因子差异均有显著性(P<0.05)。细胞核DNA含量与核面积呈正相关(rs=0.54，P<0.01)。结论 对乳腺导管上皮细胞核DNA含量及形态学分析有助于乳腺癌的早期诊断和鉴别诊断。
, http://www.100md.com
自由词 不典型增生
中国图书资料分类法分类号 R737.9
Correlation of DNA content with cytomorphological
parameters in atypical intraductal hyperplasia of breast
Wei Yanhua
(Dept of Pathology,First Affiliated Hospital of Auhui Medical University ,Hefei 230022)
Abstract Objective To study the relationship between DNA content and cytomorphometric parameters in atypical intraductal hyperplasia of breast. Methods For the purpose of detecting the morphometric parameters and content of cell nuclei, 17 cases of normal breast tissues, 36 cases of atypical intraductal hyperplasia and 45 cases of infiltrating ductal carcinoma were measured by image analysis system (JDIAS-A). Results There were significant differences in the nuclear DNA content, DNA index, nuclear area, perimeter, mean diammeter and form factors (P<0.05). There was significantly positive correlation between DNA in the nucldar DNA contents and nuclear area (rs=0.54,P<0.01). Conclusion Aanalysis of nuclear DNA and morphometric parameters in intraductal epithlial may be useful in the early and identified diagnosis of breast carcinomas.
, 百拇医药
MeSH breast neoplasms/pathology; DNA, neoplasm/analysis; image interpretation, computer-assisted
Free words atypical hyperplasia
乳腺癌是女性常见恶性肿瘤，其发生与乳腺导管上皮不典型增生有密切关系，在日常病理诊断中，由于各种因素的影响难以作出准确判断。许多研究表明，肿瘤细胞DNA含量和核形态变化对恶性肿瘤的诊断和预后有重要意义。本研究应用图像分析技术(JDLAS-A)测量乳腺导管上皮增生及乳腺癌细胞内DNA含量和核形态计量参数的关系，以期阐明乳腺异型增生与乳腺癌的关系及其在诊断和鉴别诊断中的作用。
1 材料与方法
1.1 材料 收集我院1990～1995年间乳腺活切及手术标本，按《诊断病理学》〔1〕乳腺疾病分类原则复查切片，其中乳腺癌45例，乳腺导管上皮不典型增生36例，正常乳腺组织17例，所有患者均为女性。标本用10%福尔马林固定，石蜡包埋，4μm连续切片，分别作HE染色及Feulgen染色。
, http://www.100md.com
1.2 Feulgen染色方法 ①切片脱蜡至水，②5mol.L-1盐酸室温水解1 h(20℃)，③Schiff液浸60 min(20℃)，④5g.L-1偏重亚硫酸钠，2×1min，⑤蒸馏水洗，⑥脱水，透明，封片。
染色结果：细胞核DNA呈紫红色。
1.2 DNA含量及核形态计量参数的测定 应用上海交大IAS—A型图像分析系统对Feulgen染色切片作细胞核原位定量测定，切片放大400倍(40×10)，每例随机检测100～200个肿瘤细胞和50个以上淋巴细胞，经图像分割后，以淋巴细胞DNA含量的平均值作为正常2倍体(2 C)细胞DNA的标准值，将正常导管上皮、增生导管上皮及癌细胞核DNA平均积分光密度值作为DNA相对含量，除以淋巴细胞核DNA平均积分光密度值，得出肿瘤细胞DNA指数(DNA index)。以不同DNA含量细胞的百分率为纵坐标，DNA不同含量为横坐标，绘制DNA分布直方图(图1)。用HE切片测量细胞核的形态计量学参数，包括DNA倍体、核面积(An)、核周长(Pn)、核平均直径和形状因子(Form Factor, FF)。形状因子按下式计算：FF=An/(Pn2/4π)。
, 百拇医药
1.3 统计学处理 各测量参数结果以
±s表示，统计方法用方差分析和相关分析。
2 结果
2.1 乳腺导管上皮不典型增生及癌中各形态参数的比数 见表1。
2.2 乳腺导管上皮不典型增生及癌中DNA分布状况比较 见表2。如表示正常乳腺导管上皮84%为2C，仅16%为3或4C,未发现5C及>5C的细胞，乳腺导管上皮不典型增生，细胞核倍体60%以上为2C，但随着不典型增生程度加重，3C或4C逐渐增多，在乳腺癌中53%为3C或4C；17.6%为5C；15.1%>5C，明显高于其它各组(P<0.05)。
2.3 细胞核DNA含量与核形态参数之间的关系 应用相关分析检测，结果显示DNA含量与核面积呈正相关(rs=0.54，P<0.01)，而与其它参数无关。
, 百拇医药
表1 乳腺导管上皮不典型增生(ATP)及癌中各形态参数的比较 组 别
n
DNA指数
核面积(μm2)
核周长(μm)
核平均直径(μm)
形状因子
正常组
17
1.05±0.08
15.91±2.21
16.23±2.17
, http://www.100md.com
4.41±0.39
0.73±0.03
轻中度ATP
20
1.13±0.17
23.75±2.78
20.96±1.95
5.01±0.33
0.75±0.04
重度ATP
16
1.21±0.26
, http://www.100md.com
32.57±5.15
24.72±2.02
6.77±0.61
0.77±0.02
癌组
45
2.22±0.73*
51.34±13.04*
30.46±3.97*
8.43±1.26*
0.78±0.05*
, http://www.100md.com
与其它各组相比： *P<0.05表2 乳腺导管上皮不典型增生及癌中DNA分布状况比较 组 别
n
2C
(%)
3C或4C
(%)
5C
(%)
>5C
(%)
正常组
17
, http://www.100md.com
84.0
16.0
0
0
轻中度ATP
20
67.7
30.8
1.5
0
重度ATP
16
60.3
, http://www.100md.com
34.5
4.1
1.1
癌组
145
4.3
53.0
17.6*
15.1*
与其它各组相比：*P<0.053 讨论
细胞形态是判断肿瘤及其分化程度的主要依据，特别是细胞核的变化，核内DNA含量与病理学特征及生物学行为有密切关系〔2〕，应用图像分析系统对乳腺正常上皮及乳腺良恶性病变细胞核的形态分析国外已有报道〔3，4〕。本研究应用图像分析系统检测DNA含量的变化，结果显示：正常乳腺组织→轻～中度不典型增生→重度不典型增生→癌，细胞核DNA含量依次增多，其差异具有显著性(P<0.05)。DNA倍体分布向异倍体方向偏移，仅在个别重度不典型增生细胞和癌细胞中可见到异倍体。提示从正常乳腺上皮发展成为乳腺癌的过程中，随着不典型增生出现及程度增加，细胞异型性增大，这与常规病理诊断粗略估计核形态变化来判定细胞异型性以及乳腺癌发生发展过程的细胞动力学是一致的。Clark等〔5〕研究发现乳腺癌中51%为2倍体，49%为异倍体。宫丽平等〔6〕观察到从正常乳腺上皮到Ⅰ～Ⅱ级乳腺腺病和癌的发展过程中，DNA含量和异倍体率逐渐增高，与本研究结果基本一致。
, 百拇医药
肿瘤细胞核形态变化能反映细胞的分化程度、生物学行为和预后〔7〕。本研究对细胞核形态测量结果表明，在正常乳腺上皮经不典型增生发展为癌的过程中，随着DNA含量的逐渐增多，细胞核的面积、核周长、核平均直径以及形状因子等参数逐渐增高，各参数以乳腺癌最高，而且明显高于其它各组，结果还显示细胞DNA含量与核面积密切相关。提示：细胞核的大小是反映肿瘤细胞DNA含量的一个重要形态学参数，在乳腺上皮癌变过程中，不仅组织结构发生变化，各形态参数也逐渐增高，当DNA含量达到一定程度时，细胞发生恶变，乳腺导管上皮重度不典型增生是重要的“癌前”病变。检测不典型增生上皮DNA含量有助于鉴别重度不典型增生和癌，从而为乳腺癌的早期诊断提供重要的定量参数。
形状因子是反映核不规则程度的参数之一，其参数大小与细胞核的面积及周长有关，而与细胞大小无关。本研究发现形状因子在两两组内比较，除正常组及轻～中度不典型增生组与癌组外，差异不显著，其原因可能是：正常导管上皮(肌上皮、导管上皮)细胞混杂，核的形态不一致，随着不典型增生的加重，细胞核逐渐增大，变圆。在早期高分化乳腺癌时，细胞核大，深染，近圆形，癌细胞间无肌上皮细胞，因而形状因子数值更接近于1；但在差分化癌时，肿瘤细胞形态各异，核大，不规则，其形状因子数值减低。因此，单独用形状因子并不能完全反映正常乳腺上皮癌变过程中细胞核形态变化特点，需结合其它核形态参数综合分析。
, 百拇医药
乳腺导管上皮重度不典型增生与癌的区分是常规病理诊断中最棘手的问题，我们认为利用图像分析系统对病变细胞核DNA含量及形态参数综合分析，对乳腺癌的诊断和鉴别诊断具有重要意义。
作者简介：魏艳华，女，46岁，主管技师
参考文献
1 刘彤华主编. 诊断病理学. 北京：人民卫生出版社， 1994：569
2 Hedley DW. Flow cytometry using parattin-embedded tissue: five years on. Cytometry, 1989;10(3):229～241
3 Bahr GF, Mikcl UV. The distribution of nuclear mass; volume and diamersion. Analyt Quant Cytol Histol, 1985;7(2):119～125
, http://www.100md.com
4 Sapi Z, Hendricks JB, Pharis PG et al. Tissue section image analysis of breast neoplasm. Anatomic Pathol, 1993;99(6):714～720
5 Clark GM, Mathieu MC, Owens MA et al. Prognostic significance of sphase fraction in good-risk, node-negative breast cancer patients. J Clin Oncol, 1992;10(3):428～432
6 宫丽平，刘翠平，苏 光等. 乳腺腺病及乳腺癌的核形态图像分析. 中国体视学与图像分析， 1998；3(1)：34～36
7 Fossa SD, Marton PF, Kundsen OS et al. Nuclear Feulgen DNA content and nuclear size in human breast carcinoma. Human Pathol, 1982;13(7):626～630
1999-03-03收稿，1999-04-24修回, 百拇医药
单位：安徽医科大学第一附属医院病理科，合肥 230022
关键词：乳腺肿瘤；病理学；DNA，肿瘤；分析；图像解释；计算机辅助
安徽医科大学学报990305
摘要 目的 研究乳腺导管上皮不典型增生细胞核DNA含量与细胞形态学参数的关系。方法 应用图像分析系统对17例正常乳腺、36例乳腺导管上皮不典型增生及45例浸润性导管癌细胞DNA含量及形态参数进行测量。结果 在正常组、不典型增生组及癌组，细胞核DNA含量、DNA指数、核面积、核周长、核平均直径以及形状因子差异均有显著性(P<0.05)。细胞核DNA含量与核面积呈正相关(rs=0.54，P<0.01)。结论 对乳腺导管上皮细胞核DNA含量及形态学分析有助于乳腺癌的早期诊断和鉴别诊断。
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自由词 不典型增生
中国图书资料分类法分类号 R737.9
Correlation of DNA content with cytomorphological
parameters in atypical intraductal hyperplasia of breast
Wei Yanhua
(Dept of Pathology,First Affiliated Hospital of Auhui Medical University ,Hefei 230022)
Abstract Objective To study the relationship between DNA content and cytomorphometric parameters in atypical intraductal hyperplasia of breast. Methods For the purpose of detecting the morphometric parameters and content of cell nuclei, 17 cases of normal breast tissues, 36 cases of atypical intraductal hyperplasia and 45 cases of infiltrating ductal carcinoma were measured by image analysis system (JDIAS-A). Results There were significant differences in the nuclear DNA content, DNA index, nuclear area, perimeter, mean diammeter and form factors (P<0.05). There was significantly positive correlation between DNA in the nucldar DNA contents and nuclear area (rs=0.54,P<0.01). Conclusion Aanalysis of nuclear DNA and morphometric parameters in intraductal epithlial may be useful in the early and identified diagnosis of breast carcinomas.
, 百拇医药
MeSH breast neoplasms/pathology; DNA, neoplasm/analysis; image interpretation, computer-assisted
Free words atypical hyperplasia
乳腺癌是女性常见恶性肿瘤，其发生与乳腺导管上皮不典型增生有密切关系，在日常病理诊断中，由于各种因素的影响难以作出准确判断。许多研究表明，肿瘤细胞DNA含量和核形态变化对恶性肿瘤的诊断和预后有重要意义。本研究应用图像分析技术(JDLAS-A)测量乳腺导管上皮增生及乳腺癌细胞内DNA含量和核形态计量参数的关系，以期阐明乳腺异型增生与乳腺癌的关系及其在诊断和鉴别诊断中的作用。
1 材料与方法
1.1 材料 收集我院1990～1995年间乳腺活切及手术标本，按《诊断病理学》〔1〕乳腺疾病分类原则复查切片，其中乳腺癌45例，乳腺导管上皮不典型增生36例，正常乳腺组织17例，所有患者均为女性。标本用10%福尔马林固定，石蜡包埋，4μm连续切片，分别作HE染色及Feulgen染色。
, http://www.100md.com
1.2 Feulgen染色方法 ①切片脱蜡至水，②5mol.L-1盐酸室温水解1 h(20℃)，③Schiff液浸60 min(20℃)，④5g.L-1偏重亚硫酸钠，2×1min，⑤蒸馏水洗，⑥脱水，透明，封片。
染色结果：细胞核DNA呈紫红色。
1.2 DNA含量及核形态计量参数的测定 应用上海交大IAS—A型图像分析系统对Feulgen染色切片作细胞核原位定量测定，切片放大400倍(40×10)，每例随机检测100～200个肿瘤细胞和50个以上淋巴细胞，经图像分割后，以淋巴细胞DNA含量的平均值作为正常2倍体(2 C)细胞DNA的标准值，将正常导管上皮、增生导管上皮及癌细胞核DNA平均积分光密度值作为DNA相对含量，除以淋巴细胞核DNA平均积分光密度值，得出肿瘤细胞DNA指数(DNA index)。以不同DNA含量细胞的百分率为纵坐标，DNA不同含量为横坐标，绘制DNA分布直方图(图1)。用HE切片测量细胞核的形态计量学参数，包括DNA倍体、核面积(An)、核周长(Pn)、核平均直径和形状因子(Form Factor, FF)。形状因子按下式计算：FF=An/(Pn2/4π)。
, 百拇医药
1.3 统计学处理 各测量参数结果以
±s表示，统计方法用方差分析和相关分析。2 结果
2.1 乳腺导管上皮不典型增生及癌中各形态参数的比数 见表1。
2.2 乳腺导管上皮不典型增生及癌中DNA分布状况比较 见表2。如表示正常乳腺导管上皮84%为2C，仅16%为3或4C,未发现5C及>5C的细胞，乳腺导管上皮不典型增生，细胞核倍体60%以上为2C，但随着不典型增生程度加重，3C或4C逐渐增多，在乳腺癌中53%为3C或4C；17.6%为5C；15.1%>5C，明显高于其它各组(P<0.05)。
2.3 细胞核DNA含量与核形态参数之间的关系 应用相关分析检测，结果显示DNA含量与核面积呈正相关(rs=0.54，P<0.01)，而与其它参数无关。
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表1 乳腺导管上皮不典型增生(ATP)及癌中各形态参数的比较 组 别
n
DNA指数
核面积(μm2)
核周长(μm)
核平均直径(μm)
形状因子
正常组
17
1.05±0.08
15.91±2.21
16.23±2.17
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4.41±0.39
0.73±0.03
轻中度ATP
20
1.13±0.17
23.75±2.78
20.96±1.95
5.01±0.33
0.75±0.04
重度ATP
16
1.21±0.26
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32.57±5.15
24.72±2.02
6.77±0.61
0.77±0.02
癌组
45
2.22±0.73*
51.34±13.04*
30.46±3.97*
8.43±1.26*
0.78±0.05*
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与其它各组相比： *P<0.05表2 乳腺导管上皮不典型增生及癌中DNA分布状况比较 组 别
n
2C
(%)
3C或4C
(%)
5C
(%)
>5C
(%)
正常组
17
, http://www.100md.com
84.0
16.0
0
0
轻中度ATP
20
67.7
30.8
1.5
0
重度ATP
16
60.3
, http://www.100md.com
34.5
4.1
1.1
癌组
145
4.3
53.0
17.6*
15.1*
与其它各组相比：*P<0.053 讨论
细胞形态是判断肿瘤及其分化程度的主要依据，特别是细胞核的变化，核内DNA含量与病理学特征及生物学行为有密切关系〔2〕，应用图像分析系统对乳腺正常上皮及乳腺良恶性病变细胞核的形态分析国外已有报道〔3，4〕。本研究应用图像分析系统检测DNA含量的变化，结果显示：正常乳腺组织→轻～中度不典型增生→重度不典型增生→癌，细胞核DNA含量依次增多，其差异具有显著性(P<0.05)。DNA倍体分布向异倍体方向偏移，仅在个别重度不典型增生细胞和癌细胞中可见到异倍体。提示从正常乳腺上皮发展成为乳腺癌的过程中，随着不典型增生出现及程度增加，细胞异型性增大，这与常规病理诊断粗略估计核形态变化来判定细胞异型性以及乳腺癌发生发展过程的细胞动力学是一致的。Clark等〔5〕研究发现乳腺癌中51%为2倍体，49%为异倍体。宫丽平等〔6〕观察到从正常乳腺上皮到Ⅰ～Ⅱ级乳腺腺病和癌的发展过程中，DNA含量和异倍体率逐渐增高，与本研究结果基本一致。
, 百拇医药
肿瘤细胞核形态变化能反映细胞的分化程度、生物学行为和预后〔7〕。本研究对细胞核形态测量结果表明，在正常乳腺上皮经不典型增生发展为癌的过程中，随着DNA含量的逐渐增多，细胞核的面积、核周长、核平均直径以及形状因子等参数逐渐增高，各参数以乳腺癌最高，而且明显高于其它各组，结果还显示细胞DNA含量与核面积密切相关。提示：细胞核的大小是反映肿瘤细胞DNA含量的一个重要形态学参数，在乳腺上皮癌变过程中，不仅组织结构发生变化，各形态参数也逐渐增高，当DNA含量达到一定程度时，细胞发生恶变，乳腺导管上皮重度不典型增生是重要的“癌前”病变。检测不典型增生上皮DNA含量有助于鉴别重度不典型增生和癌，从而为乳腺癌的早期诊断提供重要的定量参数。
形状因子是反映核不规则程度的参数之一，其参数大小与细胞核的面积及周长有关，而与细胞大小无关。本研究发现形状因子在两两组内比较，除正常组及轻～中度不典型增生组与癌组外，差异不显著，其原因可能是：正常导管上皮(肌上皮、导管上皮)细胞混杂，核的形态不一致，随着不典型增生的加重，细胞核逐渐增大，变圆。在早期高分化乳腺癌时，细胞核大，深染，近圆形，癌细胞间无肌上皮细胞，因而形状因子数值更接近于1；但在差分化癌时，肿瘤细胞形态各异，核大，不规则，其形状因子数值减低。因此，单独用形状因子并不能完全反映正常乳腺上皮癌变过程中细胞核形态变化特点，需结合其它核形态参数综合分析。
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乳腺导管上皮重度不典型增生与癌的区分是常规病理诊断中最棘手的问题，我们认为利用图像分析系统对病变细胞核DNA含量及形态参数综合分析，对乳腺癌的诊断和鉴别诊断具有重要意义。
作者简介：魏艳华，女，46岁，主管技师
参考文献
1 刘彤华主编. 诊断病理学. 北京：人民卫生出版社， 1994：569
2 Hedley DW. Flow cytometry using parattin-embedded tissue: five years on. Cytometry, 1989;10(3):229～241
3 Bahr GF, Mikcl UV. The distribution of nuclear mass; volume and diamersion. Analyt Quant Cytol Histol, 1985;7(2):119～125
, http://www.100md.com
4 Sapi Z, Hendricks JB, Pharis PG et al. Tissue section image analysis of breast neoplasm. Anatomic Pathol, 1993;99(6):714～720
5 Clark GM, Mathieu MC, Owens MA et al. Prognostic significance of sphase fraction in good-risk, node-negative breast cancer patients. J Clin Oncol, 1992;10(3):428～432
6 宫丽平，刘翠平，苏 光等. 乳腺腺病及乳腺癌的核形态图像分析. 中国体视学与图像分析， 1998；3(1)：34～36
7 Fossa SD, Marton PF, Kundsen OS et al. Nuclear Feulgen DNA content and nuclear size in human breast carcinoma. Human Pathol, 1982;13(7):626～630
1999-03-03收稿，1999-04-24修回, 百拇医药