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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(guān)的兒童死因的第二位，其中腦膠質(zhì)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(zhì)瘤可包括中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)的所有膠質(zhì)細胞來源的膠質(zhì)瘤。由于小兒腦腫瘤的定位對患者的整體預(yù)后起著極為重要的作用，故小兒腦膠質(zhì)瘤可根據(jù)其解剖部位分為以下幾組：幕上膠質(zhì)瘤、腦干膠質(zhì)瘤和小腦膠質(zhì)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(zhì)瘤的遺傳易感性，但是小兒腦膠質(zhì)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(jié)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(zhuǎn)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常基因，它編碼的蛋白能控制細胞進入增殖周期.當(dāng)其通過突變或缺失等方式失活后，可導(dǎo)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(dǎo)致整個基因失活。

小兒腦膠質(zhì)瘤與發(fā)生于成年人的腦膠質(zhì)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(zhì)瘤的發(fā)生發(fā)展具有其特征性的分子生物學(xué)表現(xiàn)。

一、兒童低級別星形細胞瘤的分子生物學(xué)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(diào)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(diào)控;相反地，神經(jīng)纖維瘤蛋白表達缺失可導(dǎo)致Ras活性的增加和星形膠質(zhì)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(guān)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(zhì)細胞瘤發(fā)生有關(guān)。研究也發(fā)現(xiàn)在KRA綜合癥中活化基因突變可導(dǎo)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(fù)制，和涉及BRAF激酶結(jié)構(gòu)域及非特征基因KIAA1549的5'端融合轉(zhuǎn)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(jié)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(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)志。類似于其他星形膠質(zhì)細胞瘤，毛細胞型星形細胞“膠質(zhì)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(guān)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(zhì)細胞瘤和許多非膠質(zhì)腫瘤中也表達。毛細胞型星形細胞瘤的增殖相關(guān)抗原Ki-67標(biāo)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(fù)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(zhì)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(yīng)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(yù)后差。高級別星形細胞瘤是與MAPK和PI3K的信號激活不相關(guān)的另一亞型，可能與起源于星形膠質(zhì)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(zhì)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(guān),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(zhì)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(zhì)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(xué)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(zhì)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(dāng)。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(jié)構(gòu)，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(xué)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(zhì)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(zhì)母細胞瘤通常被概括為“高級別”膠質(zhì)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(guān)。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(zhì)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(dǎo)致不同DNA錯配修復(fù)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(yù)后有關(guān)。小兒膠質(zhì)母細胞瘤雖然在組織學(xué)上與成人膠質(zhì)母細胞瘤難以區(qū)分，但是其分子學(xué)特征與成人有很大的不同，TP53突變在成人的繼發(fā)性膠質(zhì)母細胞瘤中是一個標(biāo)志性的分子生物學(xué)事件，而在兒童中卻是常發(fā)生在原發(fā)膠質(zhì)母細胞瘤中，一項大型的小兒惡性膠質(zhì)瘤隊列研究中，p53的免疫組織化學(xué)研究被確定為一個獨立的預(yù)后指標(biāo)。表皮生長因子受體基因的異常擴增在成人膠質(zhì)瘤中常見基因改變，其中包括成人原發(fā)性膠質(zhì)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(yīng)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(zhì)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(zhì)母細胞瘤中卻很少有這樣的突變。雖然多達80%的兒童膠質(zhì)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(yù)示兒童腫瘤不良的預(yù)后。一項CGH研究比較了兒童與成人膠質(zhì)母細胞瘤的不同分子生物學(xué)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(zhì)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(zhì)母細胞瘤細胞分兩組亞群：一組與MAPK和AKT通路的活化有關(guān)，預(yù)后很差，而另一組未激活MAPK和AKT信號，預(yù)后較好，而后者與成人膠質(zhì)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(zhì)母細胞瘤，這預(yù)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(xué)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(guān)，提示在22q12.2位點的NF2抑癌基因的作用。通過CGH技術(shù)進行細胞遺傳學(xué)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(yù)后的新的分子標(biāo)志物蛋白。此外，hTERT蛋白表達增加與不良預(yù)后有關(guān)。這一發(fā)現(xiàn)與同一時期進行的另一項65例兒童顱內(nèi)室管膜瘤hTERT表達的研究結(jié)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(biāo)中是重要的單一指標(biāo)。通過對一例間變型室管膜瘤數(shù)次復(fù)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(yù)后的指標(biāo)，其中大部分發(fā)生在兒童。在一項調(diào)查小樣本顱內(nèi)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(yù)測因子。結(jié)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(xué)的神經(jīng)膠質(zhì)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(zhì)瘤的分子診斷學(xué)及小兒腦膠質(zhì)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(xué)建立。不過，一些分子生物學(xué)指標(biāo)的檢測也應(yīng)該在小兒神經(jīng)病理學(xué)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(yù)測烷化劑化療的反應(yīng)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(yīng)(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(biāo)記。因此，MAPK信號通路的激活應(yīng)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(diào)查中，hTERT蛋白表達已經(jīng)被確認為一個預(yù)測標(biāo)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(zhì)瘤的治療仍然是具有挑戰(zhàn)性，尤其是對預(yù)后差的高級別膠質(zhì)瘤和存活率低于10%的腦干浸潤型膠質(zhì)瘤更是如此。對腦膠質(zhì)瘤患兒來說，常規(guī)的化療、放療反應(yīng)常常是嚴重的，以及治療相關(guān)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(zhì)瘤患者輔助化療的金標(biāo)準(zhǔn)，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(fù)基因MGMT的沉默導(dǎo)致了一小部分兒童患者生存期延長。近幾年，與兒童膠質(zhì)瘤生長有關(guān)的分子生物學(xué)研究已取得了顯著進展，其中的關(guān)鍵蛋白可用于預(yù)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(zhì)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(zhuǎn)導(dǎo)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(nèi)皮生長因子的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的抗血管生成藥物，針對遺傳阻遏結(jié)構(gòu)的組蛋白-脫乙酰酶抑制劑和誘導(dǎo)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(fù)發(fā)的高級別星形細胞瘤和膠質(zhì)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(yīng)用，但是也有生物制劑，如溶瘤病毒，正在被評估對腦膠質(zhì)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)