在神经系统肿瘤中，以胶质瘤最多见，次为脑膜瘤、神经鞘膜瘤和垂体腺瘤，再次为孤立性神经纤维瘤、神经纤维瘤病、丛状神经纤维瘤、节 细胞瘤、节 细胞神经母细胞瘤、神经母细胞瘤以及转移瘤等，其余各类肿瘤均属少见。这些肿瘤，一般情况下，应用H·E染色，在光镜下便可作出病理诊断。但是，有时对其细胞起源、细胞学类型、分化程度，特别是各肿瘤间的鉴别，诊断相当困难。近10多年以来，免疫细胞化学的兴起，尤其是PAP、ABC、ABPAP、免疫金银等灵敏性高的染色法，加上特异性很强的单克隆抗体的问世，使得常规石蜡切片可以被用作免疫细胞化学染色，从而开辟了免疫细胞化学在神经肿瘤领域里广泛应用的新途径，往日的一些难题有些已获得解决，有些正在深入研究并积累了经验。
肿瘤组织可产生多种多样的抗原，通过这些抗原成分可以识别各种肿瘤，迄今在石蜡切片上具有诊断价值的抗原已经有100多种，在神经肿瘤诊断和研究中具有重要价值的，有下述几种，它们可作为标记物供检测和研究应用。
在细胞骨架中有三种结构，即微管（microtubules,MT ）、微丝（microfilaments,MF）和直径介于上二者之间的中间丝（intermediate Filaments, IF）。各种细胞的IF都具有相同的结构和不溶于水的特性，但可根据其组织学分布、生物化学和免疫学特性，将其分为五种类型，即细胞角蛋白细丝（cytokeratin filaments, Ckfilaments）、波形细丝（Vimentin filaments）、结蛋白细丝（desmin fila－ments）、胶质细丝（glial filaments, GF）、神经细丝（neurofilaments NF），它们分别由细胞角蛋白（CK）、波形细丝蛋白、结蛋白、胶质细丝酸性蛋白和神经细丝蛋白构成。上述五型IF蛋白在组织学分布上具有一定的特性。这种特异性是各种组织在胚胎发育过程中获得并一直维持下来的，即使在肿瘤中瘤细胞仍能基本保持其起源细胞的IF类型，故IF蛋白的免疫组化定位有助于确定肿瘤组织的起源。对神经肿瘤具有诊断和鉴别诊断价值的主要有以下二种：
神经细丝酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein, GFAP）可从正常人脑及病人脑中分离获得，含有丰富的天门冬氨酸和谷氨酸，分子量47000道尔顿。早期，Emg与Bigbee报道，GFAP抗体在星形神经胶质细胞及其肿瘤内呈特异性地定位，其它胶质成分、神经元及其肿瘤均不着色。后来，人们发现，GFAP不仅在星形神经胶质细胞及其肿瘤中存在，还见于各类型的星形细胞、混合性胶质瘤、多形性胶质母细胞瘤、室管膜瘤、室管膜下巨细胞性星形细胞瘤、含胶质成分的髓母细胞瘤和神经鞘瘤等肿瘤中。目前，人们认为，GFAP在神经肿瘤诊断和研究中的价值在于：①GFAP能确定肿瘤的胶质性质，特别是星形胶质细胞的起源，能清楚显示在H·E染色下难以辨认的混合性胶质瘤中的星形胶质成分，确定原始神经肿瘤的胶质分化，以及与转移瘤、脑膜瘤的鉴别。②GFAP与星形细胞瘤的分化程度相关，可根据免疫组化着色的程度评价肿瘤的恶性程度和细胞分化程度，为临床提供治疗和预后的参考。
GFAP在星形细胞瘤显示两种染色类型，一种是泡浆和细胞突起的弥漫性着色，主要见于分化好的星形细胞瘤，例如，纤维性星形细胞瘤和肥胖细胞性星形细胞瘤；另一种是胶质网的着色，在分化好的和间变性星形细胞瘤以及多形性胶质母细胞瘤中都可见到。在分化好的星形细胞瘤，阳性细胞多且免疫组化染色深；在间变性星形细胞瘤，阳性细胞少且染色浅；在肥胖细胞性星形细胞中，胞浆丰富的大瘤细胞阳性，小瘤细胞阴性。
GFAP在少枝胶质细胞瘤、脉络丛乳头状瘤、松果体实质细胞瘤、脑膜瘤和脑膜肉瘤、颅咽管瘤、血管母细胞瘤及黑色素瘤等为阴性。在室管膜瘤的报道中，各家说法不一，有阳性也有阴性的报道。这种情况可能与室管膜上皮的类型不同有关。一种室管膜上皮是立方形，数量多，胞浆中有8～10nm的中间丝，与星形细胞的不同，GFAP阴性；另一种室管膜上皮是伸张状细胞，数量少，散在于立方形细胞之间，GFAP阳性染色。上述二种上皮可各自形成室管膜瘤，GFAP染色各异。
神经细丝（neurofilaments, NF）分布于神经原细胞体和轴突、树突，副交感神经节 ，肾上腺内外嗜铬组织等，因此，节 神经瘤、肾上腺内或外神经母细胞瘤、小脑神经母细胞瘤、副节 神经瘤均呈NF阳性反应，并且，分化较好的肿瘤的NF阳性瘤细胞数量要比分化差的多，在儿童的未分化神经母细胞瘤常呈弱阳性反应。NF免疫细胞化学染色有助于神经系统肿瘤的鉴别诊断和预后估计，特别在骨转移性神经母细胞瘤与原发性淋巴瘤及尤文氏瘤鉴别诊断中，前者阳性而后二者均为阴性，甚有作用。
烯醇化酶是糖酵解过程中催化2—磷酸甘油酸与磷酸烯醇式丙酮酸互相转化的水解酶。已知烯醇化酶有多个同工酶，它们是三个基因位点的产物，由α、β和γ三种免疫学上不同的亚单位所组成的二聚体，αα、ββ和γγ三种为纯合的烯醇化酶，还有αγ和αβ二种杂合的烯醇化酶。神经烯酶化醇主要是γγ型，其次是αγ型。以前认为只存在于神经元，故命名为神经元特异性烯醇酶（neuron-specific enolase, NSE），出已证明，除神经元外，它们亦存在于神经纤维和神经内分泌细胞（APUD细胞），表现为细胞浆阳性染色。在星形胶质细胞瘤、脑室管膜瘤、少枝胶质细胞瘤、脑膜瘤和雪旺氏细胞瘤中，NSE染色为阴性。
对NSE的保存，福尔马林固定的组织免疫组化反应较弱，而苦味酸、多聚甲醛溶液反应良好。
1965年，Moor从牛脑浸液中分离出一种高度酸性钙结合蛋白，富含苯丙氨酸，分子量21kD，它在中性饱和硫酸铵溶液中100%溶解而命名为S—100蛋白（S—100protein）。早期，人们认为S—100蛋白是一种神经系统特异性蛋白，存在于胶质细胞和雪旺氏细胞以及它们的肿瘤中，后来的研究工作证明S—100蛋白也存在于一些非神经源性的正常细胞和肿瘤中。在福尔马林固定、石蜡包埋组织中，S—100蛋白保存良好，可用兔抗牛S—100蛋白抗血清进行染色，阳性细胞表现为胞浆或同时伴有细胞核弥漫性着色。S—100蛋白染色强度与瘤细胞的分化程度关系不大。
在中枢神经系统，S—100蛋白广泛分布于星形细胞、少枝胶质细胞、室管膜细胞及其起源的肿瘤中。连锦英等对122例颅内肿瘤作了S—100蛋白和GFAP分布的研究，发现S—100蛋白在各类型星形细胞瘤、混合性胶质瘤全部阳性，大多数少枝胶质细胞瘤、多形性胶质母细胞瘤和室管膜瘤阳性，绝大多数髓母细胞瘤中可见少量S—100蛋白阳性细胞。在部分脑膜瘤、颅咽管瘤、听神经瘤、血管母细胞瘤等亦可见S—100蛋白阳性。S—100蛋白有助于脉络从乳头状癌与转移性乳头状癌的区别，前者S—100蛋白阳性，后者为阴性。
在周围神经系统，S—100蛋白广泛分布于神经嵴起源的雪旺氏细胞及其肿瘤中。在神经鞘肿瘤和各种神经纤维瘤中，良性神经鞘瘤S—100蛋白含量最高，阳性细胞多，染色也强，An－toni A区的瘤细胞中S—100蛋白呈均匀地分布于胞浆和核内，而Antoni B区的瘤细胞排列疏松，S—100蛋白染色不规则，纤维化区缺乏S—100蛋白；神经纤维瘤中可见S—100蛋白阳性和阴性两种细胞，显示它们的来源可能不同，前者可能是雪旺氏细胞，后者可能是来源于神经周膜和神经内膜细胞。大部分神经源性肉瘤含有S—100蛋白，显示来自于雪旺氏细胞。这些肿瘤对S—100蛋白的反应一般比良性者弱，而且，在高度间变的肿瘤，由于瘤细胞的反向分化，常丧失合成S—100蛋白的能力。
在神经肿瘤诊断和研究中，除上述三种常用标记物外，还有一些标记物可供选择或配合应用：①谷氨酰胺合成酶（glutamine synthetase, GS），其组织中分布与GFAP相同；②髓鞘碱性蛋白（myelin basic protein, MBP），用于少枝胶质细胞、雪旺氏细胞及其肿瘤检测，特别对恶性神经鞘瘤诊断有意义；③髓鞘相关糖蛋白（myelin associated glycoprotein,MAG），可用于少枝胶质细胞、雪旺氏细胞及其肿瘤检测，但与多种肿瘤出现交叉反应；④少枝胶质细胞表面抗原，共有4个亚型，O1和O2出现在少枝胶质细胞及其肿瘤不成熟或分化低时，O3和O4出现于成熟或分化高时，等。
对某种类型的肿瘤来说，不是所有的这种肿瘤都表达相同的抗原；同样，对某一个肿瘤来说，也不是所有的肿瘤都有一样的抗原，因此，在神经肿瘤诊断上，二种以上标记物的联合应用比用单一标记物更为可靠。