细胞角蛋白(Cytokeratin,CK)

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  细胞角蛋白(Cytokeratin,CK)是病理科免疫组化实验中最常用的一类分子标记物,主要用于上皮组织以及上皮来源肿瘤的诊断与鉴别鉴别。为此,我们将NordiQC网站的相关资料翻译介绍给大家。
  一、细胞角蛋白的特性
  细胞角蛋白属于中间丝蛋白,分子量分布在40~68kDa,根据等电点不同可将其分为20种不同的酸性细胞角蛋白(又称I型细胞角蛋白)和碱性细胞角蛋白(又称II型细胞角蛋白)。CK9~20共有12个成员属于I型CK,CK1~8共有8个成员属于II型CK。在组装中间丝过程中,特定的I型CK通常与特定的II型CK配对出现,形成异源二聚体。配对的II型CK的分子量通常比I型CK的分子量大7~9kDa。一种细胞中通常可包括2~10种不同的CK分子。几乎所有的上皮都表达CK
  细胞角蛋白是上皮分化的基本分子标记物,其组成可反映不同的细胞类型和不同的分化状态。除CK3与CK12仅在角膜中表达外,其它CK可表达在多种上皮细胞中。在少数非上皮细胞(如:肌成纤维细胞、蛛网膜细胞、平滑肌细胞、小血管内皮细胞)中也有CK表达。多数CK阳性的细胞,中间丝纤维蛋白疏松呈网状分布;而复层鳞状上皮,纤维排列成密集,与桥粒相连。
  1、正常组织
  1)单层上皮:所有单层上皮细胞都表达CK8(52.kDa)和CK18(45kDa)。低分子量CK仅在肝细胞、胰腺细胞、大多数内分泌细胞和肾近曲小管细胞表达,CK19(40kDa)在胃肠道上皮表达,CK7(54kDa)表达在胰胆管、肺泡、子宫内膜和肾集合管细胞。甲状腺滤泡细胞CK7阳性,但CK19阴性。CK20(46kDa)表达组织谱较窄,只在肠道和胃小凹上皮表达,以及皮肤分泌Merkel细胞中也有表达。
  2)复层上皮
  CK表达主要在有基底细胞或肌上皮细胞的上皮,如:肺泡、乳腺、唾液腺、汗腺与前列腺。基底细胞与肌上皮细胞通常表达CK5(58kDa)、CK14(50kDa)和CK17(46kDa),而内分泌性上皮细胞主要表达CK8、CK18、CK19和CK7。胎盘滋养层细胞表达CK8和CK18,局部也表达复层上皮的CK。
  3)间皮细胞
  与复层上皮类似,间皮细胞即可表达CK8、CK18、CK19和CK7,也可表达CK5、CK14和CK17(偶见)。
  4)移行上皮
  尿路上皮表达独特的CK类型,所有细胞层表达CK8、CK18、CK19和CK7,在表层伞状细胞(和部分中间细胞)还会特异性的表达CK20。CK5和CK13(54kDa)可表达在基底层和中间层细胞。
  5)鳞状上皮
  鳞状上皮的基底层细胞主要表达CK5和CK14(组成HMWCK分子),此外,除皮肤外的基底层细胞可以表达表达CK19。非角化粘膜上皮的中间层和表层细胞表达CK4(59kDa)和CK13,而角化鳞状上皮细胞则表达CK1(68kDa)和CK10(56.5kDa)。在皮肤的某些区域(如:掌趾部皮肤)会表达CK2e(e:表皮65.5kDa)和CK9(64kDa),上颚部表达CK2p。CK6(56kDa)和CK16(48kDa)可在正常非角化鳞状上皮和增生性上皮中表达。胸腺中的网状上皮既表达几种鳞状上皮CK,也表达单层上皮CK。
  6)非上皮细胞
  CK8和18在少部分间叶细胞如某些平滑肌细胞(尤其是血管壁和子宫肌层)、肌成纤维细胞、蛛网膜细胞、淋巴结成纤维网状细胞、极少部分内皮细胞以及脐带和胎儿心肌表达。某些内皮细胞也可表达CK7。
  7)CK与其它中间丝蛋白共表达
  一些正常细胞会有CK与其它中间丝蛋白共表达的现象,如CK与vimentin可共表达在多种中胚层来源的上皮(肾、女性生殖道、间皮)和甲状腺上皮;CK与GFAP可在一些肌上皮细胞共表达(唾液腺、汗腺、乳腺);CK与神经源性中间丝蛋白可在某些神经内分泌性肿瘤中共表达,但正常的神经内分泌细胞阴性;CK和Desmin在某些平滑肌细胞中共表达。
  8)非肿瘤性损伤上皮细胞
  各种类型损伤的上皮细胞有些可出现类似于肿瘤细胞的表达。这种改变可能暗示细胞不成熟的CK表达模式,(例如肝病中肝细胞过度表达CK7),有时甚至观察不到形态学的改变。
  2、肿瘤组织
  一般而言,癌组织会表达或者至少部分表达其来源细胞的CK,因此CK的表达谱特征可反映出上皮来源及其分化状态,辅助肿瘤的诊断。腺癌通常表达CK8、CK18、CK19和CK7(经常也会出现),在结直肠部位的腺癌表达CK20,CK7阴性。尿路上皮癌和Merkel细胞癌保留了各自正常细胞的CK表达特征。鳞癌以CK5、CK6、CK14、CK16和CK17的表达为主。
  通常癌细胞会丢失其来源组织的一种或多种CK的表达,如:鳞癌有时CK13阴性。某些类型的癌转而表达特定的CK,如:甲状腺癌表达CK19;某些会重新表达胚胎期的表型,如:肝细胞癌表达CK19,以及鳞癌表达CK5还增加表达CK8、CK18、CK17和CK19。所以说CK表达复杂性增加是癌组织的特征,类似变化也发生在增生不良性组织中。值得注意的是起源于复层上皮的腺癌(如:乳腺癌),可以不表达基底细胞和肌上皮细胞特有的CK,而表达肌上皮去分化的表型。肿瘤放化疗后,CK表达模式的变化更为显著。
  非上皮性肿瘤通常CK阴性。不过一部分间叶源性肿瘤会有CK弱或局限阳性表达,主要是CK8、CK18和CK19,例如:平滑肌瘤、横纹肌肉瘤、恶黑、神经鞘瘤、尤文氏肉瘤、小细胞癌、部分恶性淋巴瘤(大细胞淋巴瘤)。上皮样肉瘤、脊索瘤和釉质瘤强表达CK8、CK18、CK19。滑模肉瘤与恶性间皮瘤常表达CK8和18,在上皮分化区还可能表达高分子量CK。
  细胞角蛋白(Cytokeratin,CK)是病理科免疫组化实验中最常用的一类分子标记物,主要用于上皮组织以及上皮来源肿瘤的诊断与鉴别鉴别。为此,我们将NordiQC网站的相关资料翻译介绍给大家。
  二、细胞角蛋白的特性
  细胞角蛋白属于中间丝蛋白,分子量分布在40~68kDa,根据等电点不同可将其分为20种不同的酸性细胞角蛋白(又称I型细胞角蛋白)和碱性细胞角蛋白(又称II型细胞角蛋白)。CK9~20共有12个成员属于I型CK,CK1~8共有8个成员属于II型CK。在组装中间丝过程中,特定的I型CK通常与特定的II型CK配对出现,形成异源二聚体。配对的II型CK的分子量通常比I型CK的分子量大7~9kDa。一种细胞中通常可包括2~10种不同的CK分子。几乎所有的上皮都表达CK
  细胞角蛋白是上皮分化的基本分子标记物,其组成可反映不同的细胞类型和不同的分化状态。除CK3与CK12仅在角膜中表达外,其它CK可表达在多种上皮细胞中。在少数非上皮细胞(如:肌成纤维细胞、蛛网膜细胞、平滑肌细胞、小血管内皮细胞)中也有CK表达。多数CK阳性的细胞,中间丝纤维蛋白疏松呈网状分布;而复层鳞状上皮,纤维排列成密集,与桥粒相连。
  1、正常组织
  1)单层上皮:所有单层上皮细胞都表达CK8(52.kDa)和CK18(45kDa)。低分子量CK仅在肝细胞、胰腺细胞、大多数内分泌细胞和肾近曲小管细胞表达,CK19(40kDa)在胃肠道上皮表达,CK7(54kDa)表达在胰胆管、肺泡、子宫内膜和肾集合管细胞。甲状腺滤泡细胞CK7阳性,但CK19阴性。CK20(46kDa)表达组织谱较窄,只在肠道和胃小凹上皮表达,以及皮肤分泌Merkel细胞中也有表达。
  2)复层上皮
  CK表达主要在有基底细胞或肌上皮细胞的上皮,如:肺泡、乳腺、唾液腺、汗腺与前列腺。基底细胞与肌上皮细胞通常表达CK5(58kDa)、CK14(50kDa)和CK17(46kDa),而内分泌性上皮细胞主要表达CK8、CK18、CK19和CK7。胎盘滋养层细胞表达CK8和CK18,局部也表达复层上皮的CK。
  3)间皮细胞
  与复层上皮类似,间皮细胞即可表达CK8、CK18、CK19和CK7,也可表达CK5、CK14和CK17(偶见)。
  4)移行上皮
  尿路上皮表达独特的CK类型,所有细胞层表达CK8、CK18、CK19和CK7,在表层伞状细胞(和部分中间细胞)还会特异性的表达CK20。CK5和CK13(54kDa)可表达在基底层和中间层细胞。
  5)鳞状上皮
  鳞状上皮的基底层细胞主要表达CK5和CK14(组成HMWCK分子),此外,除皮肤外的基底层细胞可以表达表达CK19。非角化粘膜上皮的中间层和表层细胞表达CK4(59kDa)和CK13,而角化鳞状上皮细胞则表达CK1(68kDa)和CK10(56.5kDa)。在皮肤的某些区域(如:掌趾部皮肤)会表达CK2e(e:表皮65.5kDa)和CK9(64kDa),上颚部表达CK2p。CK6(56kDa)和CK16(48kDa)可在正常非角化鳞状上皮和增生性上皮中表达。胸腺中的网状上皮既表达几种鳞状上皮CK,也表达单层上皮CK。
  6)非上皮细胞
  CK8和18在少部分间叶细胞如某些平滑肌细胞(尤其是血管壁和子宫肌层)、肌成纤维细胞、蛛网膜细胞、淋巴结成纤维网状细胞、极少部分内皮细胞以及脐带和胎儿心肌表达。某些内皮细胞也可表达CK7。
  7)CK与其它中间丝蛋白共表达
  一些正常细胞会有CK与其它中间丝蛋白共表达的现象,如CK与vimentin可共表达在多种中胚层来源的上皮(肾、女性生殖道、间皮)和甲状腺上皮;CK与GFAP可在一些肌上皮细胞共表达(唾液腺、汗腺、乳腺);CK与神经源性中间丝蛋白可在某些神经内分泌性肿瘤中共表达,但正常的神经内分泌细胞阴性;CK和Desmin在某些平滑肌细胞中共表达。
  8)非肿瘤性损伤上皮细胞
  各种类型损伤的上皮细胞有些可出现类似于肿瘤细胞的表达。这种改变可能暗示细胞不成熟的CK表达模式,(例如肝病中肝细胞过度表达CK7),有时甚至观察不到形态学的改变。
  2、肿瘤组织
  一般而言,癌组织会表达或者至少部分表达其来源细胞的CK,因此CK的表达谱特征可反映出上皮来源及其分化状态,辅助肿瘤的诊断。腺癌通常表达CK8、CK18、CK19和CK7(经常也会出现),在结直肠部位的腺癌表达CK20,CK7阴性。尿路上皮癌和Merkel细胞癌保留了各自正常细胞的CK表达特征。鳞癌以CK5、CK6、CK14、CK16和CK17的表达为主。
  通常癌细胞会丢失其来源组织的一种或多种CK的表达,如:鳞癌有时CK13阴性。某些类型的癌转而表达特定的CK,如:甲状腺癌表达CK19;某些会重新表达胚胎期的表型,如:肝细胞癌表达CK19,以及鳞癌表达CK5还增加表达CK8、CK18、CK17和CK19。所以说CK表达复杂性增加是癌组织的特征,类似变化也发生在增生不良性组织中。值得注意的是起源于复层上皮的腺癌(如:乳腺癌),可以不表达基底细胞和肌上皮细胞特有的CK,而表达肌上皮去分化的表型。肿瘤放化疗后,CK表达模式的变化更为显著。
  非上皮性肿瘤通常CK阴性。不过一部分间叶源性肿瘤会有CK弱或局限阳性表达,主要是CK8、CK18和CK19,例如:平滑肌瘤、横纹肌肉瘤、恶黑、神经鞘瘤、尤文氏肉瘤、小细胞癌、部分恶性淋巴瘤(大细胞淋巴瘤)。上皮样肉瘤、脊索瘤和釉质瘤强表达CK8、CK18、CK19。滑模肉瘤与恶性间皮瘤常表达CK8和18,在上皮分化区还可能表达高分子量CK。
  三、常用CK抗体
  由于CK是病理诊断用基本指标,实验室应常规备有广谱CK和低分子量CK。常规推荐碱性缓冲液热修复。
  1、CK广谱抗体
  常用的广谱CK,主要克隆是:AE1/AE3(AE1:CK9、10、13、14、15、16和19,AE3:CK1-8结合,MNF116(CK5、6、8、17、19)和KL1(CK2、5、6、8、10、18、19)。按照最佳指南(采用抗原热修复,不用酶消化)几个抗体的染色情况几乎一样,但存在微小差异:
  1)KL1克隆因对高分子CK亲和力相对较低,对尿路上皮与鳞状上皮来源的肿瘤染色稍浅;AE1/AE3可能因对低分子CK亲和力较低,腺癌染色较弱。
  2)若切片采用酶消化,AE1/AE3对高分子量CK染色会较弱,CK8表达会丢失。在固定时间较长的脑组织采用酶消化会与GFAP交叉反应。
  3)MNF116只有酶消化阳性表达好,酶消化视组织与固定时间不同而不同,与KL1和AE1/AE3相比无优势。
  2、CK多亚型抗体
  克隆34bE12(CK1、5、10、14以及一个未知的CK):通常被用来检测高分子量CK。由于会与一个未知的CK结合,该抗体也会表达在一些单层上皮(乳腺、结肠、胆道、肾)。
  克隆D5/16B4(CK5、6):临床意义同CK5。
  克隆CAM5.2(CK8、7):酶消化染色结果更佳,需针对组织及固定时间进行调整。热修复会引起敏感性降低同时易出现交叉反应。Cam5.2与CK8/18的抗体相比无优势。
  3、CK分型特异性抗体
  低分子量CK:
  CK8/18:克隆C51针对CK8,克隆DC10针对CK18,常用于检测腺上皮。
  CK7:常用克隆OV-TL12/30
  CK19:克隆A53-B/A2.26,b170和BA17表现较好,克隆RCK108灵敏度稍欠缺。
  CK20:克隆Ks20.8,酶修复后在胆道和间皮中会有假阳性染色。
  高分子量(HMWCKs)CK:
  CK4:与克隆6B10相比,克隆215B8会与鳞状上皮基底层上的细胞、角化细胞反应,可能因为与一种变性的CK交叉反应。
  CK10:克隆DE-K10
  CK13:克隆DE-K13和KS-1A3。前者在冰冻切片中会与CK10、液态细胞基质结合,在FFPE组织切片中如果抗体过浓会与淋巴细胞反应。
  CK14:克隆LL002,通常比CK5和CK5/6的表达稍弱。
  CK17:克隆E3
  国际特设专家委员会推荐常用CK的阳性对照:
细胞角蛋白
  Pan-CK
  A、阑尾:几乎所有的柱状上皮细胞必须呈现中到强度胞质阳性。(可见典型的胞膜堆积型)。
  B、肝脏:绝大多数肝细胞至少显示弱到中等强度胞质阳性且呈胞膜堆积型(LLOD)。
  C、扁桃体:所有鳞状上皮细胞必须呈现中至强度胞质阳性,CK+的间质网状细胞呈弱到中度胞质阳性(LLOD)。
细胞角蛋白
  CK8and/orCK18
  低分子量细胞角蛋白
  A、阑尾:所有的柱状上皮细胞必须呈现中到强度胞质阳性(可见典型的胞膜堆积型)。
  B、肝脏:绝大多数肝细胞至少显示弱到中度胞质阳性且呈胞膜堆积型(LLOD)。
  C、扁桃体:散在的鳞状上皮细胞呈现中到强度胞质阳性(不同扁桃体的阳性鳞状上皮细胞数量有所不同),CK+的间质网状细胞呈弱到中度胞质阳性(LLOD)。
细胞角蛋白
  CK5and/orCK14
  高分子量细胞角蛋白
  A、扁桃体:几乎全层的所有鳞状上皮细胞必须呈现中至强度胞质阳性。
  B、胰腺:闰管内分散的柱状上皮细胞必须呈现弱到中度胞膜优势型染色(LLOD)。
  C、肝脏:必须阴性。
细胞角蛋白
  CK20
  A、阑尾:几乎所有表面上皮细胞必须呈中到强度胞质阳性,大多数底层陷窝上皮细胞至少呈现弱的胞质阳性(LLOD)。
  B、肝脏:必须阴性。
  C、扁桃体:必须阴性。
细胞角蛋白
  CK7
  A、肝脏:几乎所有胆管上皮细胞必须呈现中到强度胞质阳性。
  B、胰腺:几乎所有闰管上皮细胞必须呈现弱到中度胞质阳性(LLOD)。
  C、阑尾:一般均为阴性,散在的柱状上皮细胞和内皮细胞可呈现弱到中度胞质阳性。
  广谱CK:鳞状上皮(CK5和/或CK14)和腺上皮(CK8和/或CK18)必须检测。食道和肝脏的组合是最佳组合,非角化鳞状上皮全层都必须强阳性表达,而大部分的肝细胞至少中等强度膜堆积型染色。
  LMWCKs(CK8和/或CK18):首选组织肝脏,大多数肝细胞应至少中等强度膜染色。
  HMWCK(CK5和/或CK14):首选组织食道,鳞状上皮全层强阳性表达。
  CK7:首选组织肝脏和胰腺,肝脏的胆管细胞必须强阳性表达,同时肝细胞阴性;胰腺的闰管强阳性表达,腺泡细胞阴性。
  CK20:首选组织阑尾/结肠/直肠,大多数超过50%的的陷窝肠上皮细胞必须强阳性。
  CK19:首选组织阑尾/结肠/直肠,几乎所有腔面的腺上皮细胞胞质强阳性表达,陷窝底层细胞弱至中等强度阳性表达。
责任编辑: zh025
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