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林志雄談小兒神經(jīng)外科(六)

兒童腦腫瘤，占與癌癥相關的兒童死因的第二位，其中腦膠質瘤占小兒腦腫瘤約56.4%，髓母細胞瘤和其他胚胎性腫瘤占25.7%、顱咽管瘤4%、松果體瘤1.3%、腦膜瘤1.2%、其余11%為其他腫瘤。小兒腦膠質瘤可包括中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)的所有膠質細胞來源的膠質瘤。由于小兒腦腫瘤的定位對患者的整體預后起著極為重要的作用，故小兒腦膠質瘤可根據(jù)其解剖部位分為以下幾組：幕上膠質瘤、腦干膠質瘤和小腦膠質瘤。成年腦腫瘤發(fā)生率每年增長1-2%，但在兒童中未見報道。盡管某些遺傳性癌癥綜合征賦予兒童產(chǎn)生各種膠質瘤的遺傳易感性，但是小兒腦膠質瘤的發(fā)生發(fā)展也遵循較為普遍的腫瘤發(fā)病觀點：腫瘤是多種遺傳因素的累積共同作用的結果，癌基因的活化與抑癌基因的失活是其重要因素;原癌基因通過異常擴增、突變或重排等方式轉變成癌基因，癌基因編碼的產(chǎn)物--癌蛋白通過多種機制促進腫瘤生長;癌基因常為“顯性”等位基因中一個位點的突變可被激活。抑癌基因也是細胞正?；?，它編碼的蛋白能控制細胞進入增殖周期.當其通過突變或缺失等方式失活后，可導致進入增殖周期的細胞數(shù)量失控，細胞增殖過多而形成腫瘤;抑癌基因常為“隱性”，等位基因的兩個位點均失活才導致整個基因失活。

小兒腦膠質瘤與發(fā)生于成年人的腦膠質瘤迥然不同,盡管它們之間在病理上難以區(qū)別，在WHO中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤分類中同屬一類，但是小兒腦膠質瘤的發(fā)生發(fā)展具有其特征性的分子生物學表現(xiàn)。

一、兒童低級別星形細胞瘤的分子生物學特征

毛細胞型星形細胞瘤為3歲以上兒童常見的腦腫瘤，其年齡修正發(fā)病率為0.8人/每年每10萬兒童。在兒童中，約三分之二的毛細胞型星形細胞瘤發(fā)生于小腦。毛細胞型星形細胞瘤發(fā)生發(fā)展具有某些遺傳易感性，調查表明約15%的常染色體顯性遺傳性神經(jīng)纖維瘤病1型(NF1)的患者易發(fā)生毛細胞型星形細胞瘤，特別是視神經(jīng)和視交叉的毛細胞型星形細胞瘤，以及彌漫性星形細胞瘤;相反，多達三分之一的視束毛細胞型星形細胞瘤病患患有NF1。NF1基因產(chǎn)物在生理狀態(tài)下是有利于星形細胞的增長，它可通過有絲分裂原激活蛋白激酶(MAPK)信號通路對神經(jīng)細胞的分化進行調控;相反地，神經(jīng)纖維瘤蛋白表達缺失可導致Ras活性的增加和星形膠質細胞增生。有趣的是，MAPK信號也出現(xiàn)在幾乎所有散發(fā)的毛細胞型星形細胞瘤。此外,對NF1基因相關毛細胞型星形細胞瘤與散發(fā)毛細胞型星形細胞瘤的基因表達圖譜進行分析顯示，兩者的MAPK信號通路的靶基因發(fā)生相似的激活，即激活的MAPK通路與散發(fā)性和遺傳性星形膠質細胞瘤發(fā)生有關。研究也發(fā)現(xiàn)在KRA綜合癥中活化基因突變可導致一小部分散發(fā)性毛細胞型星形細胞瘤的MAPK信號的激活。在迄今為止發(fā)現(xiàn)的毛細胞型星形細胞瘤頻繁的基因事件中，可以確認BRAF是兒童毛細胞型星形細胞瘤發(fā)病過程中重要的致癌基因。該年齡組超過半數(shù)的毛細胞型星形細胞瘤存在BRAF基因的復制，和涉及BRAF激酶結構域及非特征基因KIAA1549的5'端融合轉錄的持續(xù)表達,約6%的其他腫瘤顯示在BRAF外顯子15熱點密碼子600上存在激活突變。之前對160多例毛細胞型星形細胞瘤和彌漫性星形細胞瘤中的DNA拷貝數(shù)的變化進行研究，結果顯示絕大多數(shù)核型正常。這些研究發(fā)現(xiàn)常見的畸變涉及染色體5和染色體7的三體畸變或獲得7q。

根據(jù)WHO為兒童和成人腫瘤統(tǒng)一制定的中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤分類，由于病理特點和診斷標準，毛細胞型星形細胞瘤通常呈現(xiàn)一種不同比例的雙極細胞與含有羅森塔爾纖維及囊泡和PAS陽性顆粒的多極細胞的雙相模式。胞核具有高染色和多形性的外觀，有絲分裂很少見。毛細胞型星形細胞的軟腦膜浸潤，是一個惡變的征兆而不是惡性的標志。類似于其他星形膠質細胞瘤，毛細胞型星形細胞“膠質纖維酸性蛋白”染色呈陽性(GFAP)，波形蛋白的表達，S-100蛋白，微管相關蛋白2(MAP2)，及αB-晶體也經(jīng)常被觀察到。然而在兒童星形細胞瘤，這些抗原較GFAP缺乏特異性，它們在大多數(shù)其他膠質細胞瘤和許多非膠質腫瘤中也表達。毛細胞型星形細胞瘤的增殖相關抗原Ki-67標記指數(shù)(MIB-1)通常范圍從0%至3.9%(平均1.1%)。彌漫性星形細胞瘤在兒童中發(fā)生率較毛細胞型星形細胞瘤低6-7倍，這些腫瘤可位于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的任何位置，而常見(約三分之一)是位于額葉和顳葉，罕見于小腦。癲癇是常見的癥狀，有時還有一些細微的體征，例如，感覺運動改變或言語困難。額葉腫瘤經(jīng)常會改變患者的行為或人格。彌漫性星形細胞瘤惡性進展僅在約10%的兒童中被觀察到，而在成年人這一概率為60-70%。BRAF基因復制則僅見于少數(shù)彌漫性星形細胞瘤(約15%)。TP53的突變是其他健康成人低級別星形細胞瘤中常見的分子基因改變，但在兒童中并非如此。MGMT后天沉默的發(fā)生率，是成人彌漫性星形細胞瘤中的另一常見事件，目前尚不能確定在兒童腦膠質瘤患者中也發(fā)揮作用。

目前的一些研究也已經(jīng)確認MAPK和PI3K/AKT信號是星形細胞瘤中重要的致癌途徑。如前所述，兒童星形細胞瘤亞型的WHO分級顯示了MAPK和/或PI3K/Akt信號的激活。有趣的是，MAPK和PI3K/AKT信號聯(lián)合激活的腫瘤多是惡性度高的典型腫瘤，據(jù)推測應有一個上游或EGFR水平的激活區(qū)，這類腫瘤表達的基因特征類似于一個神經(jīng)干細胞表型，并且預后差。高級別星形細胞瘤是與MAPK和PI3K的信號激活不相關的另一亞型，可能與起源于星形膠質細胞前體不相同。更重要的是，兩個亞型成熟體的基因表達特征并不重疊。在低級別星形細胞瘤，MAPK信號激活,而不伴隨PI3K/Akt通路(表皮生長因子受體下游)的激活似乎是大部分腫瘤主要的分子特征。

在約1/3腫瘤發(fā)生中，Tp53蛋白的變異和蓄積(無功能)是常見的在兒童和成人膠質瘤發(fā)生頻率相同的基因變異。在患兒中，p53的高表達與低生存率顯著相關,相對于高級別星形細胞瘤來說，p53突變幾乎很少發(fā)生在低年級星形細胞腫瘤。成人膠質母細胞瘤中，約有85%的腫瘤的p16基因變異，藉此從功能上使RB途徑失活。相較而言，只有不到25%小兒膠質瘤觀察到Rb腫瘤抑制途徑的失活。

二、兒童高級別星形細胞瘤的分子生物學特征

高級別星形細胞瘤包括間變性星形細胞瘤和多形性膠質母細胞瘤。間變性星形細胞瘤發(fā)生率與彌漫性星形細胞瘤相當。間變性星形細胞瘤主要發(fā)生在大腦半球，但也可能發(fā)生在大腦深部中線結構，有時在后顱窩。臨床表現(xiàn)與彌漫性星形細胞瘤極為相似。間變性星形細胞瘤影像學表現(xiàn)通常為對比增強，然而，Ⅲ級星形細胞瘤亞群的造影劑攝取不足使它與II級病變難以區(qū)分。多形性膠質母細胞瘤在兒童的發(fā)生率較間變性星形細胞瘤高出1.5倍，但在兒童中發(fā)生率比成人低100倍。由于不常發(fā)生，在兒童中間變性星形細胞瘤和膠質母細胞瘤通常被概括為“高級別”膠質瘤，有時無法形成具體的數(shù)據(jù)分析。有人對10名間變性星形細胞瘤兒童進行研究發(fā)現(xiàn)，存活期的顯著縮短與染色體臂1q的獲得有關。在同一研究中，5q的獲得，6q、9q、12q和22q的缺失，被認為是兒童間變性星形細胞瘤的基因畸變特征。相較于高級別成人膠質瘤，其中微衛(wèi)星不穩(wěn)定性出現(xiàn)普遍缺失，大約25%的兒童間變性星形細胞瘤顯示微衛(wèi)星不穩(wěn)定表型將導致不同DNA錯配修復基因的突變。類似于成人的情況，在10q23上PTEN腫瘤抑制基因的基因突變在小兒間變性星形細胞瘤很少被觀察到。但是，如果存在，PTEN基因突變與不良的預后有關。小兒膠質母細胞瘤雖然在組織學上與成人膠質母細胞瘤難以區(qū)分，但是其分子學特征與成人有很大的不同，TP53突變在成人的繼發(fā)性膠質母細胞瘤中是一個標志性的分子生物學事件，而在兒童中卻是常發(fā)生在原發(fā)膠質母細胞瘤中，一項大型的小兒惡性膠質瘤隊列研究中，p53的免疫組織化學研究被確定為一個獨立的預后指標。表皮生長因子受體基因的異常擴增在成人膠質瘤中常見基因改變，其中包括成人原發(fā)性膠質母細胞瘤，但是在兒童腫瘤卻較少見(<10%)。然而，表皮生長因子受體免疫反應增強可見于80%兒童腫瘤，提示了此基因活化的不同機制。同樣，在成人原發(fā)性膠質母細胞瘤中可出現(xiàn)PTEN抑癌基因在10q23位點上的高頻突變，但在兒童膠質母細胞瘤中卻很少有這樣的突變。雖然多達80%的兒童膠質母細胞瘤的10q23上出現(xiàn)亨利氏袢，但是純合子缺失只出現(xiàn)在少數(shù)病例中(約8%)。如果發(fā)現(xiàn)有PTEN基因突變，則預示兒童腫瘤不良的預后。一項CGH研究比較了兒童與成人膠質母細胞瘤的不同分子生物學改變特征，發(fā)現(xiàn)兒童組的+1q，+3q，+16p，8q及17p較成人組頻繁。近來通過比較研究膠質母細胞瘤mRNA的表達譜在兒童和成人中的差異發(fā)現(xiàn)，兒童膠質母細胞瘤細胞分兩組亞群：一組與MAPK和AKT通路的活化有關，預后很差，而另一組未激活MAPK和AKT信號，預后較好，而后者與成人膠質母細胞瘤存活期較長患者的基因組指紋特征不同，在同一項研究中，YBX1過表達特異性出現(xiàn)于兒童膠質母細胞瘤，這預示這些腫瘤中表皮生長因子受體過表達的一個新的機制。

三、兒童室管膜瘤的分子生物學特征

兒童室管膜瘤通常局限于第四腦室，而脊髓室管膜瘤在兒童中少見(2型神經(jīng)纖維瘤病患者除外)。發(fā)病高峰在4歲以下年齡組(5.2例/1,000,000)，男性通常為女性的兩倍。2型神經(jīng)纖維瘤病(NF2)患者一般發(fā)生脊髓室管膜瘤，而彌漫性星形細胞瘤與毛細胞型星形細胞瘤則較少見。約5%的2型神經(jīng)纖維瘤病與脊髓室管膜瘤發(fā)生有關，提示在22q12.2位點的NF2抑癌基因的作用。通過CGH技術進行細胞遺傳學研究可發(fā)現(xiàn)兒童室管膜瘤中存在眾多染色體異常，如一個22號染色體發(fā)生率約30-50%，包括22號染色體單體和22q缺失。已有報告顯示染色體不穩(wěn)定在年輕患者室管膜瘤的發(fā)生中是獨立事件。但是，隨著CGH辨析度的提高，有研究發(fā)現(xiàn)93%小兒室管膜瘤DNA拷貝數(shù)異常，在同一項研究中，也發(fā)現(xiàn)1q染色體的獲得和表皮生長因子受體的過表達可作為患者不良預后的新的分子標志物蛋白。此外，hTERT蛋白表達增加與不良預后有關。這一發(fā)現(xiàn)與同一時期進行的另一項65例兒童顱內室管膜瘤hTERT表達的研究結果完全一致。在這項研究中，hTERT蛋白表達包括在所有已知的病理臨床指標中是重要的單一指標。通過對一例間變型室管膜瘤數(shù)次復發(fā)的患者連續(xù)腫瘤樣本的研究證明這些腫瘤中存在與其他腦腫瘤類似的分子進程。此外，研究也確定了SHREW1是室管膜瘤發(fā)生腫瘤播散的候選基因。使用cDNA微點陣進行RNA的表達譜測繪可鑒定不同的室管膜瘤亞群和染色體22q上潛在候選基因。近，在6q25.3位點上被確認出室管膜瘤的一個潛在的提示良好預后的指標，其中大部分發(fā)生在兒童。在一項調查小樣本顱內腫瘤患兒的CGH隊列研究中，6p22-p和13q14.3-q的聯(lián)合缺失被確認是降低存活率的潛在預測因子。結合陣列CGH和基因表達對幕上和幕下及脊髓的室管膜瘤進行分析，研究人員推測，這些腫瘤是由相同的組織學的神經(jīng)膠質細胞源性干細胞在不同人群的發(fā)生。這些特征信號通路有助于臨床上對室管膜瘤不同亞群的鑒定，也有助于未來制定更有針對性的治療方法。

四、兒童膠質瘤的分子診斷學及小兒腦膠質瘤的新療法

遺憾的是，常規(guī)分子診斷尚未在小兒神經(jīng)病理學建立。不過，一些分子生物學指標的檢測也應該在小兒神經(jīng)病理學中獲得重視。比如，在使用替莫唑胺治療高級別星形細胞瘤前可以分析MGMT的甲基化狀態(tài)，以預測烷化劑化療的反應性，MGMT的啟動子甲基化可以很容易地被甲基化特異性聚合酶鏈反應(MSP)分析或亞硫酸氫鹽基因組測序所評估。此外，有很好的證據(jù)表明，ERK的磷酸化狀態(tài)可以作為星形細胞瘤的一個良好的MAPK的激活代用標記。因此，MAPK信號通路的激活應該是前瞻性的評估，以確定其在未來靶向治療中的潛在作用。在獨立的兩大組兒童室管膜瘤患者調查中，hTERT蛋白表達已經(jīng)被確認為一個預測標記物，表明通過免疫組化對hTERT表達進行鑒定的價值。

兒童腦膠質瘤的治療仍然是具有挑戰(zhàn)性，尤其是對預后差的高級別膠質瘤和存活率低于10%的腦干浸潤型膠質瘤更是如此。對腦膠質瘤患兒來說，常規(guī)的化療、放療反應常常是嚴重的，以及治療相關死亡率是一個顯著的問題。因此，迫切需要新的治療策略。替莫唑胺，是目前在成年膠質瘤患者輔助化療的金標準，但迄今并沒有在兒童患者中表現(xiàn)出令人信服的療效。然而，正如在成人患者中已被證明那樣，DNA修復基因MGMT的沉默導致了一小部分兒童患者生存期延長。近幾年，與兒童膠質瘤生長有關的分子生物學研究已取得了顯著進展，其中的關鍵蛋白可用于預后的判斷和靶向藥物的選擇，例如，EGFR,MAPK和AKT途徑的激活、PTEN基因的失活可以鑒別小兒高級別膠質瘤，而抗體或小分子化合物也可用于確定這些途徑。在小兒低級別星形細胞瘤中發(fā)現(xiàn)異常激活的MAPK信號通路，通過阻斷這一異常信號轉導通路可發(fā)揮抗腫瘤作用。其他有希望的新型化合物也在研究中，包括通過阻斷血管內皮生長因子的信號轉導通路的抗血管生成藥物，針對遺傳阻遏結構的組蛋白-脫乙酰酶抑制劑和誘導分化的化合物。此外，利用樹突狀細胞制成疫苗的免疫治療方法正在研究中，并在復發(fā)的高級別星形細胞瘤和膠質母細胞瘤的年輕患者身上證實其可行性。后，盡管至今未系統(tǒng)地研究生物制劑在兒童患者中的應用，但是也有生物制劑，如溶瘤病毒，正在被評估對腦膠質瘤治療的作用。若干新的靶向治療目前仍在臨床研究中進行評估，其中一些近已經(jīng)完成評估。

(參考文獻略)