CK20 Og CK5/6 Immunhistokjemisk Farging Av Uroteliale Neoplasmer: Et Perspektiv

Abstrakt

Cytokeratiner tilhører familien av mellomliggende filamenter. De uttrykkes på en svært spesifikk måte i epitelceller hvor de spiller en avgjørende rolle i cellens integritet og mekaniske stabilitet. Flere typer cytokeratiner har blitt beskrevet i normal så vel som neoplastisk urotel. I tilfelle av uroteliale neoplasmer er ekspresjon AV CK20 og CK5 / 6 vist i flere studier å ha diagnostiske og prognostiske implikasjoner. Således manifesterer lavgradig urotelkarsinom ck-uttrykk begrenset til paraplycellene, mens høyverdige svulster vanligvis har et uttrykk i hele tykkelsen av urotelet bortsett fra basallaget. CK5 / 6-uttrykk uttrykkes derimot i basalcellene i alle lavgradige og noen høyverdige uroteliale karsinomer. Diffus ck20-farging ledsaget av tap AV CK5 / 6-positivt basallag er vanligvis forbundet med aggressiv klinisk oppførsel. Dobbel farging av lysbildene for disse cytokeratinene kan lette riktig tolkning og korrelasjon.

1. Innledning

Cytokeratiner tilhører familien av 10 nm mellomliggende filament cytoskeleton tilstede i alle cellene. Mellomliggende filamentproteiner uttrykkes på en svært celletypespesifikk måte, og heri representerer keratiner den typiske mellomfilamentkategorien som er tilstede i epitelceller. Disse filamentene er en kompleks gruppe vannløselige polypeptider, som varierer i størrelse fra 40.000 Til 68.000 Mr. I epithelia, keratin filamenter kan buntes som tonofilamenter, flette kjernen, span gjennom cytoplasma, og feste til cytoplasmatiske plakk av de typiske epitelcelle-celle veikryss, desmosomer. Således spiller keratiner en viktig funksjonell rolle i integriteten og den mekaniske stabiliteten til både de enkelte epitelceller og epitelvevene og er en iboende del av kontinuumet av stabilitet fra enkeltcellen til vevdannelsen .

keratinproteinene kan deles inn i små sure type i og store basiske til nøytrale type II keratiner. En unik egenskap ved keratinene er at de, i motsetning til de andre mellomliggende filamentproteiner, bare kan utgjøre deres filamentøse stadium ved pardannelse av type i OG TYPE II (1 : 1) molekyler. Blant menneskelige keratiner omfatter den nylige konsensusnomenklaturen type i keratiner K9-K10, K12-K28 Og K31-K40 og TYPE II keratiner K1-K8 og K71–K86. I det menneskelige genomet er keratingenene gruppert på to forskjellige kromosomale steder: kromosom 17q21.2 (type i keratiner, unntatt K18) og kromosom 12Q13.13 (TYPE II keratiner og K18). Det er antatt at de to cytokeratin underfamilier oppsto gjennom genet duplisering og påfølgende divergens AV CK8 OG CK18 .

hver type epitelcelle uttrykker en karakteristisk kombinasjon av to til ti cytokeratin-isotyper. Således kan normale epitelceller in vivo eller in vitro identifiseres med hensyn til deres cytokeratin-isotypeprofil. De karakteristiske cytokeratinprofilene til de forskjellige normale epitelcelletypene har en tendens til å bli beholdt etter neoplastisk transformasjon, og denne funksjonen kan utnyttes i svulstdiagnose. Cytokeratinprofiler av epitelceller kan imidlertid også reflektere funksjonell differensiering, snarere enn opprinnelsesvev. Dermed uttrykker metaplastiske celler cytokeratinprofilegenskaper av deres morfologi i stedet for deres normale motstykke .

2. Cytokeratin Ekspresjon I Urotel Under Embryologisk Utvikling

cytokeratiner er den første mellomliggende filamenttypen som vises under embryogenese, og alle celler på et eller annet stadium av fosterutvikling er cytokeratin positive. De første cytokeratin-isotypene som skal uttrykkes er ck8 + CK18-paret. Under embryologisk epitel-mesenkymal transformasjon går cytokeratinuttrykk tapt av visse linjer av celler, som enten forblir cytokeratin-negative og utvikler seg til bindevev eller senere re-express cytokeratiner av sekundær epitel. Embryologisk utvikling av urinblæren er fra cloaca, en hindgutstruktur, som er et vanlig kammer for gastrointestinal og urinavfall. I 4. -7. uke med utvikling er cloaca delt av urorektal septum i to deler: bakre anorektal kanal og fremre urogenitale sinus. Den øvre delen av urogenitale sinus danner urinblæren .

under den tidlige utviklingen av blæren forvandles foringsepitelet gradvis fra enkelt endodermalt epitel til flerlags urotelialforing. Som mønsteret til endodermalforingen i GI-kanalen, er den utviklende urotelforingen i utgangspunktet diffust positiv FOR CK20 i alle lag. Under påfølgende modning av urotelet utvikles et basallag som kan påvises ved ck5 og CK13 positivitet. Videre modning av urotel innebærer tap AV CK20 i nesten alle lag unntatt paraplycellene. Dermed synes det å være tre forskjellige faser av urotelial utvikling. Den første fasen er preget av mangel på basale celler og ck20-uttrykk i alle lag. Den andre fasen bestemmes av utseendet til basallaget, men ck20-uttrykksmønsteret er fortsatt diffust. I tredje og siste trinn er det modning AV ck20-uttrykksmønsteret som er preget AV CK20 bare i paraplylaget. Basallaget er godt utviklet og kan demonstreres VED ck5/6 eller ck13 immunostholdende .

3. Cytokeratinuttrykk I Normalt Urotel

urinblæren er omgitt av urotel som er spesialisert til å fungere som en barriere mot urin og for å imøtekomme endringer i intraluminalvolumet. Urothelium vises som et flerlags epitel, med tre cellesoner: (1) et basalcellelag bestående av celler i kontakt med og orientert vinkelrett på planet av kjellermembranen; (2) mellomcellesonen består av 2-5 cellelag; (3) en luminal eller overfladisk cellelaget består av sent mellomliggende celler og store, ofte binucleated,» paraply » celler med apikale overflaten mot lumen. Paraplycellene er preget av en zonula occludens type cellekryss og ved tilstedeværelse av spesialiserte plakk av den asymmetriske enhetsmembranen i den apikale cellemembranen og i intracellulære fusiform vesikler . Dette utseendet skyldes tilstedeværelsen av rikelig uroplakin i cellemembranen .

i det normale voksne urotelet uttrykkes CK7, CK8, CK18 og CK19 gjennom alle urotelcellelag, CK5 uttrykkes basalt, OG CK20 er assosiert med paraplyceller (Figur 1).

(a)

(b)

(a)
(b))

Figur 1

(A) Normalt urotel som avslører flere lag med celler, inkludert basalcelle, mellomliggende celler og paraplyceller. (B) Immunhistokjemisk flekk som avslører normalt fargemønster av urotelet. Paraplycellene er dekorert AV ck20 (magenta). De mellomliggende cellene er unstained. Basalceller er dekorert MED ck5 / 6 flekker (brun).

DET kan også være NOEN FÅ CK20-positive celler i mellomcellelaget av noen normale prøver .

4. Cytokeratin Ekspresjon I Papillær Urotelial Neoplasi

Neoplastisk transformasjon av urotelceller gir opphav til urotelial karsinom, den vanligste formen for blærekreft i de fleste land. Mange pasienter til stede med overfladiske svulster som er enten ikke-invasiv (pTa) eller invadere lamina propria bare (pT1). Mens tilbakefall er vanlig (50-70%), kan sykdommen vanligvis kontrolleres ved lokal behandling. Likevel utvikler 10-15% av pasientene med overfladisk sykdom til slutt muskelinvasiv og metastatisk sykdom. En økning i klasse, preget av tap av differensiering, og tilstedeværelsen av dysplastiske endringer er begge determinanter av dårlig prognose. I tillegg viser noen uroteliale karsinomer basal / squamous differensiering, som har vært assosiert med dårligere prognose .

det immunhistokjemiske fargemønsteret for cytokeratin20 og CK5/6 varierer med typen og arten av urotelial neoplasma. For eksempel avslører papillære uroteliale neoplasmer av begrenset malignt potensial (PUNLMP) samt lavgradige papillære karsinomer CK20 begrenset til paraplycellene og CK5/6-farging begrenset til basallaget, identisk med fordelingen av disse keratinene i det normale urotelet (Figur 2).

(a)

(b)

(c)

(a)
(b)
(c))

Figur 2

(a) lavgradig papillært urotelialt karsinom. (B) Immunhistokjemisk flekk som viser ck20 (magenta) uttrykket begrenset til paraplycellene og et godt formet basallag avbildet AV CK5 / 6-farging (brun). (c) Lavgradig urotelkarsinom med farging av basale celler, men mangler paraplyceller.

høyverdig urotelial karsinom, derimot, har en tendens til å ha diffus immunoreaktivitet FOR CK20 som involverer paraplycellene, så vel som mellomlaget. I tillegg kan basallaget demonstreres VED ck5 / 6 positivitet (Figur 3).

(a)

(b)

(c)

(a)
(b)
(c))

Figur 3

(a) høyverdig papillært urotelialt karsinom. (B) høyverdig papillært urotelialt karsinom med diffus fulltykkelsesfarging FOR CK20 og tilstedeværelse av basallag som demonstrert VED ck5 / 6-farging. (c) Høyverdig urotelial karsinom som avslører diffus tilstedeværelse av basale celler og fulltykkelsesfarging FOR CK20.

høyere grad papillær urotelkarsinom, derimot, avslører CK20 uttrykk i hele tykkelsen av urotelet med fravær av basal lag og negativ farging FOR CK5 / 6(Figur 4).

(a)

(b)

(c)

(a)
(b)
(c))

Figur 4

(a) Høyverdig urotelial karsinom med delvis tap av basale celler, men diffus farging FOR CK20. (b) høyverdig urotelial karsinom med nesten fullstendig tap av basale celler. (c) høyverdig papillært urotelialt karsinom som avslører diffus immunhistokjemisk farging FOR CK20 og fullstendig fravær av basal lag uten farging FOR CK5 / 6.

dette mønsteret med diffus FULLTYKKELSE CK20-farging i fravær av basal lagfarging er også en funksjon som oppstår i høyverdige uroteliale karsinomer med lamina propria eller muskelinvasjon(Figur 5).

(a)

(b)

(a)
(b)

Figur 5

(a) Høyverdig urotelial karsinom med tidlig invasjon som viser sterk ck20 cytoplasmatisk farging og fravær av basale celler. (B) høyverdig urotelial karsinom med omfattende invasjon. Karsinomcellene er diffust positive FOR CK20, men basallaget er fraværende.

det har blitt foreslått at mønsteret AV ck20-farging er et nyttig supplement til morfologi ved diagnosen urotelial karsinom. DET har også blitt foreslått AT CK20-uttrykk kan forutsi malignt potensial i lavgradige uroteliale svulster, og DERFOR KAN CK20 være nyttig for å definere behandlingsstrategier for pasienter med disse svulstene. CK20-ekspresjonen ble beholdt av de fleste rene uroteliale karsinomer, og beholdt det normale overfladiske lokaliseringsmønsteret i noen godt differensierte papillære svulster eller viste en heterogen eller ensartet positiv reaksjon gjennom alle cellelagene. Deler av karsinom med squamous differensiering avslører en reduksjon AV CK20-uttrykk. Disse områdene reagerer imidlertid positivt FOR CK5 / 6(Figur 6(a) og 6 (b)) i et mønster som er forskjellig fra basalfordelingen av basallaget .

(a)

(b)

(c)

(d)

(a)
(b)
(c)
(d))

Figur 6

(a) Høyverdig urotelial karsinom med fokal plateepitel differensiering. (B) Immunhistokjemisk farging demonstrere sterk CK5 / 6 flekker i området av plateepitel differensiering. Den resterende delen av karsinom flekker FOR CK20. (c) høyverdig urotelial karsinom med basosquamous morfologiske egenskaper. (D) Immunhistokjemisk farging i basosquamous karsinom med sterk immunostaining FOR CK5 / 6 og fullstendig fravær AV ck20 positivitet.

i noen tilfeller kan hele karsinom vise basoskvamiske egenskaper. Disse tilfellene viser sterk reaktivitet FOR CK5 / 6 med liten eller ingen positivitet FOR CK20(Figur 6(c) og 6 (d)).

To nylig publiserte studier har gitt ytterligere bevis for den kliniske betydningen av ulike mønstre av immunostholdende FOR CK20 og CK5/6. I en av disse studiene ble tumorprøver fra 222 pasienter med urotelial karsinom i øvre tarmkanalen som ble behandlet med radikal nefroureterektomi analysert for ekspresjon av syv basale / luminale immunhistokjemiske markører (CK5, EGFR, CD44, CK20, p63, GATA3 og FOXA). VED Å bruke CK5 og CK20 definerte de fire undertyper av uroteliale karsinomer i øvre tarmkanalen:(I)Utelukkende CK20 positiv OG CK5 negativ (CK20+/CK5−)(ii)Utelukkende CK5 positiv og CK20 negativ (CK20−/CK5+)(iii)begge markører positive (CK20+/CK5+)(iv)begge markører negative (CK20−/CK5−)

i multivariat cox regresjonsanalyse, ck20+/CK5− subtype var en uavhengig negativ prognostisk Markør MED EN 3,83 GANGER ØKT risiko FOR KREFTSPESIFIKK DØD SAMMENLIGNET MED DE TRE andre undertyper .

i en annen studie ble immunhistokjemisk farging for CK5/6 og CK20 rapportert å være korrelert med prognosen for tidlig urotelial karsinom. I tillegg ble genuttrykksprofilene for undergrupper av ikke-muskelinvasivt papillært høyverdig urotelialt karsinom (UTUC) klassifisert etter CK5/6 og ck20 ekspresjonsnivåer studert og korrelert med kliniske utfall. Disse undergruppene inkluderte CK5 / 6-high / CK20-low, CK5 / 6-high / CK20-high og CK5 / 6-low / CK20-high. Sistnevnte gruppe preget av lav ekspresjon AV CK5 / 6 og høy ekspresjon AV CK20 var prediktiv for dårligere prognose av ikke-muskelinvasive papillære høygradige uroteliale karsinomer. Transkripsjonsanalyse viste 308 differensielt uttrykte gener på tvers av undergruppene. Funksjonelle analyser av genene identifiserte celleadhesjon som en felles prosess differensielt beriket i denne undergruppen sammenlignet med de andre, noe som kunne forklare sin høyrisikofenotype. Sent celle syklus/spredning signaturer ble også beriket i denne undergruppen . Således ser det ut til at uroteliale tumorer karakterisert ved diffus farging FOR CK20 i fravær av påviselig basallag representerer den mest aggressive subtype av papillær urotelkarsinom.

Cytokeratin 5/6 er tilstede i den normale keratiniserende epidermis og squamous mucosal epitel, så vel som i basale celler eller myoepiteliale celler i bryst, spyttkjertler og prostata . I prostata-og brystbiopsier dekorerer CK5 / 6 basalcellelaget og er dermed nyttig i diagnosen invasivt karsinom, sistnevnte er uten basale celler. Arkitekturen til urotel er forskjellig fra epitelet i prostata eller mammary ductal, med det resultat at tilstedeværelsen eller fraværet av basale celler ikke kan brukes til å stratifisere uroteliale neoplasmer i godartede eller ondartede typer. Imidlertid kan fraværet av basale celler i uroteliale neoplasmer indikere dårlig prognose. Dermed kan et høyverdig urotelkarsinom med et bevart basallag oppføre seg mindre aggressivt sammenlignet med en annen høyverdig svulst der basallaget har gått tapt. I vårt laboratorium bruker vi dobbel farging for disse cytokeratiner som er svært nyttig i riktig tolkning av disse flekkene.

et lignende fargemønster kan også ses ved urotelial karsinom in situ . Disse lesjonene er vanligvis sterkt reaktive for CK20 og kan eller ikke beholde DET CK5 / 6-positive basalcellelaget. Klamrende type urotelkarsinom in situ og pagetoid forlengelse av karsinomceller kan også gjenkjennes ved positiv ck20-farging (Figur 7).

(a)

(b)

(c)

(a)
(b)
(c))

Figur 7

(a) Urotelial karsinom in situ med sterk fulltykkelse immunostaende FOR CK20 med et tydelig basalcellelag positivt FOR CK5/6. (B) En annen urotelial carcinoma in situ med sterk flekker FOR CK20 og fravær av basal lag. (c) Pagetoid forlengelse av urotelial karsinom demonstrert ved sterk cytoplasmatisk farging FOR CK20 i en bakgrunn av flere lag av basale celler reaktive FOR CK5 / 6.

i et mindretall av tilfellene kan carcinoma in situ være reaktivt for CK5 / 6 som indikerer en basaloid differensiering .

5. Embryologisk Urotelial Differensiering versus Dedifferensiering I Urotelial Neoplasi

den nære korrelasjonen mellom cytokeratin isotype uttrykksmønstre og epitel differensiering antyder at cytokeratiner er avgjørende for epitelvev struktur og / eller funksjon. Det har imidlertid vært vanskelig å fastslå hva de nøyaktige bidragene fra individer eller kombinasjoner av cytokeratin-isotyper er til normal og neoplastisk epitelcellefenotype og oppførsel. Endringene I ck20-immunolokalisering som indikerer en høyere risiko for tilbakefall av urotelial karsinom, reflekterer sannsynligvis en sekundær endring relatert til dysregulering av det uroteliale differensieringsprogrammet under karsinogenese, snarere enn å indikere AT CK20 er direkte involvert. Det kan spekuleres i at uttrykkene FOR CK20 OG CK5 / 6 i ulike uroteliale karsinomer har en tendens til å etterligne stadier av embryologisk utvikling og differensiering av urotel. Høy grad av urotelial karsinom (med eller uten invasjon) som er preget av diffus ck20-uttrykk uten noe basallag, kan således representere det tidlige stadiet av urotelial differensiering etter at urogenitale sinus skiller seg fra cloaca . I løpet av dette utviklingsstadiet manifesterer urothelium diffus ck20-farging, men mangler et basallag. I noen av de høyverdige uroteliale karsinomene er det jevn farging av ALLE lagene VED CK20, men det er også et godt formet basallag påviselig ved uttrykk FOR CK5 / 6. Dette kan være ekvivalent med mellomstadiet av embryonal urotelial differensiering. De veldifferensierte uroteliale karsinomene kjennetegnes av et modent MØNSTER AV CK20-uttrykk hvor uttrykket for det meste er begrenset til paraplycellene, mens veldefinert basalcellelag immunoreaktivt FOR CK5 / 6 også er tilstede (Figur 8 og 9).

Figur 8

(A) Tegneserie som viser stadier av differensiering under embryologisk utvikling av urotelet. I de tidlige stadiene beholder det utviklende urotelet CK20-uttrykk som normalt ses i cloaca. Under dette stadiet er det ikke noe basallag tilstede. (b) under utviklingen av urotel kan ikke basallaget påvises ved farging FOR CK5 / 6. (c) Sluttfasen av urotel differensiering med normal ekspresjon AV CK20 begrenset til paraply celler og tilstedeværelse av normal basal lag manifestere ekspresjon AV CK5 / 6.

Figur 9

(A) Tegneserie som viser immunhistokjemisk fargemønster i et lavverdig papillært urotelialt karsinom med CK20-uttrykk begrenset til paraplycellene og tilstedeværelsen av et veldefinert basallag som uttrykker CK5/6. (B) høyverdig urotelial karsinom avslører uttrykk FOR CK20 i alle lag av urotel unntatt basallaget som inneholder CK5/6. Dette kan representere et mellomstadium av dedifferentiering av svulsten. (c) i høyverdig urotelkarsinom kan basallaget være fraværende, men det diffuse ck20-mønsteret av farging opprettholdes. Disse funksjonene kan indikere ytterligere dedifferensiering av karsinom.

dette mønsteret kan være ekvivalent med det siste stadiet av urotelial utvikling og modning i intrauterin perioden.

oppsummert kan immunhistokjemisk farging av urotelkarsinom for CK20 og CK5 / 6 gi nyttig informasjon om arten av urotelkarsinom og dets kliniske oppførsel.

Datatilgjengelighet

Ingen data ble brukt til å støtte denne studien.

Interessekonflikter

forfatterne erklærer at de ikke har finansiering eller interessekonflikter å avsløre.

Bekreftelser

forfatterne vil gjerne anerkjenne verdifull hjelp og teknisk ekspertise fra følgende tilsyns-og teknisk stab i vårt immunhistokjemiske laboratorium i utførelsen av tofarget immunhistokjemisk farging: Ms Rajaa Al Abdulla, veileder; Ms Huda Ahmed Al Hijji, veileder; OG MS Zuhoor Ali, senior teknolog.