林志雄谈小儿神经外科(六)

儿童脑肿瘤，占与癌症相关的儿童死因的第二位，其中脑胶质瘤占小儿脑肿瘤约56.4%，髓母细胞瘤和其他胚胎性肿瘤占25.7%、颅咽管瘤4%、松果体瘤1.3%、脑膜瘤1.2%、其余11%为其他肿瘤。小儿脑胶质瘤可包括中枢神经系统(CNS)的所有胶质细胞来源的胶质瘤。由于小儿脑肿瘤的定位对患者的整体预后起着极为重要的作用，故小儿脑胶质瘤可根据其解剖部位分为以下几组：幕上胶质瘤、脑干胶质瘤和小脑胶质瘤。成年脑肿瘤发生率每年增长1-2%，但在儿童中未见报道。尽管某些遗传性癌症综合征赋予儿童产生各种胶质瘤的遗传易感性，但是小儿脑胶质瘤的发生发展也遵循较为普遍的肿瘤发病观点：肿瘤是多种遗传因素的累积共同作用的结果，癌基因的活化与抑癌基因的失活是其重要因素;原癌基因通过异常扩增、突变或重排等方式转变成癌基因，癌基因编码的产物--癌蛋白通过多种机制促进肿瘤生长;癌基因常为“显性”等位基因中一个位点的突变可被激活。抑癌基因也是细胞正常基因，它编码的蛋白能控制细胞进入增殖周期.当其通过突变或缺失等方式失活后，可导致进入增殖周期的细胞数量失控，细胞增殖过多而形成肿瘤;抑癌基因常为“隐性”，等位基因的两个位点均失活才导致整个基因失活。

小儿脑胶质瘤与发生于成年人的脑胶质瘤迥然不同,尽管它们之间在病理上难以区别，在WHO中枢神经系统肿瘤分类中同属一类，但是小儿脑胶质瘤的发生发展具有其特征性的分子生物学表现。

一、儿童低级别星形细胞瘤的分子生物学特征

毛细胞型星形细胞瘤为3岁以上儿童常见的脑肿瘤，其年龄修正发病率为0.8人/每年每10万儿童。在儿童中，约三分之二的毛细胞型星形细胞瘤发生于小脑。毛细胞型星形细胞瘤发生发展具有某些遗传易感性，调查表明约15%的常染色体显性遗传性神经纤维瘤病1型(NF1)的患者易发生毛细胞型星形细胞瘤，特别是视神经和视交叉的毛细胞型星形细胞瘤，以及弥漫性星形细胞瘤;相反，多达三分之一的视束毛细胞型星形细胞瘤病患患有NF1。NF1基因产物在生理状态下是有利于星形细胞的增长，它可通过有丝分裂原激活蛋白激酶(MAPK)信号通路对神经细胞的分化进行调控;相反地，神经纤维瘤蛋白表达缺失可导致Ras活性的增加和星形胶质细胞增生。有趣的是，MAPK信号也出现在几乎所有散发的毛细胞型星形细胞瘤。此外,对NF1基因相关毛细胞型星形细胞瘤与散发毛细胞型星形细胞瘤的基因表达图谱进行分析显示，两者的MAPK信号通路的靶基因发生相似的激活，即激活的MAPK通路与散发性和遗传性星形胶质细胞瘤发生有关。研究也发现在KRA综合症中活化基因突变可导致一小部分散发性毛细胞型星形细胞瘤的MAPK信号的激活。在迄今为止发现的毛细胞型星形细胞瘤频繁的基因事件中，可以确认BRAF是儿童毛细胞型星形细胞瘤发病过程中重要的致癌基因。该年龄组超过半数的毛细胞型星形细胞瘤存在BRAF基因的复制，和涉及BRAF激酶结构域及非特征基因KIAA1549的5'端融合转录的持续表达,约6%的其他肿瘤显示在BRAF外显子15热点密码子600上存在激活突变。之前对160多例毛细胞型星形细胞瘤和弥漫性星形细胞瘤中的DNA拷贝数的变化进行研究，结果显示绝大多数核型正常。这些研究发现常见的畸变涉及染色体5和染色体7的三体畸变或获得7q。

根据WHO为儿童和成人肿瘤统一制定的中枢神经系统肿瘤分类，由于病理特点和诊断标准，毛细胞型星形细胞瘤通常呈现一种不同比例的双极细胞与含有罗森塔尔纤维及囊泡和PAS阳性颗粒的多极细胞的双相模式。胞核具有高染色和多形性的外观，有丝分裂很少见。毛细胞型星形细胞的软脑膜浸润，是一个恶变的征兆而不是恶性的标志。类似于其他星形胶质细胞瘤，毛细胞型星形细胞“胶质纤维酸性蛋白”染色呈阳性(GFAP)，波形蛋白的表达，S-100蛋白，微管相关蛋白2(MAP2)，及αB-晶体也经常被观察到。然而在儿童星形细胞瘤，这些抗原较GFAP缺乏特异性，它们在大多数其他胶质细胞瘤和许多非胶质肿瘤中也表达。毛细胞型星形细胞瘤的增殖相关抗原Ki-67标记指数(MIB-1)通常范围从0%至3.9%(平均1.1%)。弥漫性星形细胞瘤在儿童中发生率较毛细胞型星形细胞瘤低6-7倍，这些肿瘤可位于中枢神经系统的任何位置，而常见(约三分之一)是位于额叶和颞叶，罕见于小脑。癫痫是常见的症状，有时还有一些细微的体征，例如，感觉运动改变或言语困难。额叶肿瘤经常会改变患者的行为或人格。弥漫性星形细胞瘤恶性进展仅在约10%的儿童中被观察到，而在成年人这一概率为60-70%。BRAF基因复制则仅见于少数弥漫性星形细胞瘤(约15%)。TP53的突变是其他健康成人低级别星形细胞瘤中常见的分子基因改变，但在儿童中并非如此。MGMT后天沉默的发生率，是成人弥漫性星形细胞瘤中的另一常见事件，目前尚不能确定在儿童脑胶质瘤患者中也发挥作用。

目前的一些研究也已经确认MAPK和PI3K/AKT信号是星形细胞瘤中重要的致癌途径。如前所述，儿童星形细胞瘤亚型的WHO分级显示了MAPK和/或PI3K/Akt信号的激活。有趣的是，MAPK和PI3K/AKT信号联合激活的肿瘤多是恶性度高的典型肿瘤，据推测应有一个上游或EGFR水平的激活区，这类肿瘤表达的基因特征类似于一个神经干细胞表型，并且预后差。高级别星形细胞瘤是与MAPK和PI3K的信号激活不相关的另一亚型，可能与起源于星形胶质细胞前体不相同。更重要的是，两个亚型成熟体的基因表达特征并不重叠。在低级别星形细胞瘤，MAPK信号激活,而不伴随PI3K/Akt通路(表皮生长因子受体下游)的激活似乎是大部分肿瘤主要的分子特征。

在约1/3肿瘤发生中，Tp53蛋白的变异和蓄积(无功能)是常见的在儿童和成人胶质瘤发生频率相同的基因变异。在患儿中，p53的高表达与低生存率显著相关,相对于高级别星形细胞瘤来说，p53突变几乎很少发生在低年级星形细胞肿瘤。成人胶质母细胞瘤中，约有85%的肿瘤的p16基因变异，藉此从功能上使RB途径失活。相较而言，只有不到25%小儿胶质瘤观察到Rb肿瘤抑制途径的失活。

二、儿童高级别星形细胞瘤的分子生物学特征

高级别星形细胞瘤包括间变性星形细胞瘤和多形性胶质母细胞瘤。间变性星形细胞瘤发生率与弥漫性星形细胞瘤相当。间变性星形细胞瘤主要发生在大脑半球，但也可能发生在大脑深部中线结构，有时在后颅窝。临床表现与弥漫性星形细胞瘤极为相似。间变性星形细胞瘤影像学表现通常为对比增强，然而，Ⅲ级星形细胞瘤亚群的造影剂摄取不足使它与II级病变难以区分。多形性胶质母细胞瘤在儿童的发生率较间变性星形细胞瘤高出1.5倍，但在儿童中发生率比成人低100倍。由于不常发生，在儿童中间变性星形细胞瘤和胶质母细胞瘤通常被概括为“高级别”胶质瘤，有时无法形成具体的数据分析。有人对10名间变性星形细胞瘤儿童进行研究发现，存活期的显著缩短与染色体臂1q的获得有关。在同一研究中，5q的获得，6q、9q、12q和22q的缺失，被认为是儿童间变性星形细胞瘤的基因畸变特征。相较于高级别成人胶质瘤，其中微卫星不稳定性出现普遍缺失，大约25%的儿童间变性星形细胞瘤显示微卫星不稳定表型将导致不同DNA错配修复基因的突变。类似于成人的情况，在10q23上PTEN肿瘤抑制基因的基因突变在小儿间变性星形细胞瘤很少被观察到。但是，如果存在，PTEN基因突变与不良的预后有关。小儿胶质母细胞瘤虽然在组织学上与成人胶质母细胞瘤难以区分，但是其分子学特征与成人有很大的不同，TP53突变在成人的继发性胶质母细胞瘤中是一个标志性的分子生物学事件，而在儿童中却是常发生在原发胶质母细胞瘤中，一项大型的小儿恶性胶质瘤队列研究中，p53的免疫组织化学研究被确定为一个独立的预后指标。表皮生长因子受体基因的异常扩增在成人胶质瘤中常见基因改变，其中包括成人原发性胶质母细胞瘤，但是在儿童肿瘤却较少见(<10%)。然而，表皮生长因子受体免疫反应增强可见于80%儿童肿瘤，提示了此基因活化的不同机制。同样，在成人原发性胶质母细胞瘤中可出现PTEN抑癌基因在10q23位点上的高频突变，但在儿童胶质母细胞瘤中却很少有这样的突变。虽然多达80%的儿童胶质母细胞瘤的10q23上出现亨利氏袢，但是纯合子缺失只出现在少数病例中(约8%)。如果发现有PTEN基因突变，则预示儿童肿瘤不良的预后。一项CGH研究比较了儿童与成人胶质母细胞瘤的不同分子生物学改变特征，发现儿童组的+1q，+3q，+16p，8q及17p较成人组频繁。近来通过比较研究胶质母细胞瘤mRNA的表达谱在儿童和成人中的差异发现，儿童胶质母细胞瘤细胞分两组亚群：一组与MAPK和AKT通路的活化有关，预后很差，而另一组未激活MAPK和AKT信号，预后较好，而后者与成人胶质母细胞瘤存活期较长患者的基因组指纹特征不同，在同一项研究中，YBX1过表达特异性出现于儿童胶质母细胞瘤，这预示这些肿瘤中表皮生长因子受体过表达的一个新的机制。

三、儿童室管膜瘤的分子生物学特征

儿童室管膜瘤通常局限于第四脑室，而脊髓室管膜瘤在儿童中少见(2型神经纤维瘤病患者除外)。发病高峰在4岁以下年龄组(5.2例/1,000,000)，男性通常为女性的两倍。2型神经纤维瘤病(NF2)患者一般发生脊髓室管膜瘤，而弥漫性星形细胞瘤与毛细胞型星形细胞瘤则较少见。约5%的2型神经纤维瘤病与脊髓室管膜瘤发生有关，提示在22q12.2位点的NF2抑癌基因的作用。通过CGH技术进行细胞遗传学研究可发现儿童室管膜瘤中存在众多染色体异常，如一个22号染色体发生率约30-50%，包括22号染色体单体和22q缺失。已有报告显示染色体不稳定在年轻患者室管膜瘤的发生中是独立事件。但是，随着CGH辨析度的提高，有研究发现93%小儿室管膜瘤DNA拷贝数异常，在同一项研究中，也发现1q染色体的获得和表皮生长因子受体的过表达可作为患者不良预后的新的分子标志物蛋白。此外，hTERT蛋白表达增加与不良预后有关。这一发现与同一时期进行的另一项65例儿童颅内室管膜瘤hTERT表达的研究结果完全一致。在这项研究中，hTERT蛋白表达包括在所有已知的病理临床指标中是重要的单一指标。通过对一例间变型室管膜瘤数次复发的患者连续肿瘤样本的研究证明这些肿瘤中存在与其他脑肿瘤类似的分子进程。此外，研究也确定了SHREW1是室管膜瘤发生肿瘤播散的候选基因。使用cDNA微点阵进行RNA的表达谱测绘可鉴定不同的室管膜瘤亚群和染色体22q上潜在候选基因。近，在6q25.3位点上被确认出室管膜瘤的一个潜在的提示良好预后的指标，其中大部分发生在儿童。在一项调查小样本颅内肿瘤患儿的CGH队列研究中，6p22-p和13q14.3-q的联合缺失被确认是降低存活率的潜在预测因子。结合阵列CGH和基因表达对幕上和幕下及脊髓的室管膜瘤进行分析，研究人员推测，这些肿瘤是由相同的组织学的神经胶质细胞源性干细胞在不同人群的发生。这些特征信号通路有助于临床上对室管膜瘤不同亚群的鉴定，也有助于未来制定更有针对性的治疗方法。

四、儿童胶质瘤的分子诊断学及小儿脑胶质瘤的新疗法

遗憾的是，常规分子诊断尚未在小儿神经病理学建立。不过，一些分子生物学指标的检测也应该在小儿神经病理学中获得重视。比如，在使用替莫唑胺治疗高级别星形细胞瘤前可以分析MGMT的甲基化状态，以预测烷化剂化疗的反应性，MGMT的启动子甲基化可以很容易地被甲基化特异性聚合酶链反应(MSP)分析或亚硫酸氢盐基因组测序所评估。此外，有很好的证据表明，ERK的磷酸化状态可以作为星形细胞瘤的一个良好的MAPK的激活代用标记。因此，MAPK信号通路的激活应该是前瞻性的评估，以确定其在未来靶向治疗中的潜在作用。在独立的两大组儿童室管膜瘤患者调查中，hTERT蛋白表达已经被确认为一个预测标记物，表明通过免疫组化对hTERT表达进行鉴定的价值。

儿童脑胶质瘤的治疗仍然是具有挑战性，尤其是对预后差的高级别胶质瘤和存活率低于10%的脑干浸润型胶质瘤更是如此。对脑胶质瘤患儿来说，常规的化疗、放疗反应常常是严重的，以及治疗相关死亡率是一个显著的问题。因此，迫切需要新的治疗策略。替莫唑胺，是目前在成年胶质瘤患者辅助化疗的金标准，但迄今并没有在儿童患者中表现出令人信服的疗效。然而，正如在成人患者中已被证明那样，DNA修复基因MGMT的沉默导致了一小部分儿童患者生存期延长。近几年，与儿童胶质瘤生长有关的分子生物学研究已取得了显著进展，其中的关键蛋白可用于预后的判断和靶向药物的选择，例如，EGFR,MAPK和AKT途径的激活、PTEN基因的失活可以鉴别小儿高级别胶质瘤，而抗体或小分子化合物也可用于确定这些途径。在小儿低级别星形细胞瘤中发现异常激活的MAPK信号通路，通过阻断这一异常信号转导通路可发挥抗肿瘤作用。其他有希望的新型化合物也在研究中，包括通过阻断血管内皮生长因子的信号转导通路的抗血管生成药物，针对遗传阻遏结构的组蛋白-脱乙酰酶抑制剂和诱导分化的化合物。此外，利用树突状细胞制成疫苗的免疫治疗方法正在研究中，并在复发的高级别星形细胞瘤和胶质母细胞瘤的年轻患者身上证实其可行性。后，尽管至今未系统地研究生物制剂在儿童患者中的应用，但是也有生物制剂，如溶瘤病毒，正在被评估对脑胶质瘤治疗的作用。若干新的靶向治疗目前仍在临床研究中进行评估，其中一些近已经完成评估。

(参考文献略)