孔祥溢 關 健 劉 陽 楊 義 李永寧 馬文斌 王任直
腦膜瘤是顱內僅次于膠質瘤的第2 常見的腫瘤,起源于蛛網(wǎng)膜帽狀細胞。根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)CNS 分類,惡性腦膜瘤是腦膜瘤中的一類,呈高侵襲性和高血管生成性,對傳統(tǒng)的治療方法如手術、放療、化療等均不敏感。與良性腦膜瘤不同,惡性腦膜瘤組織細胞呈現(xiàn)明顯的非典型性和間變性,顯示出更復雜的核型和侵襲性特點。雖然有研究發(fā)現(xiàn)某些染色體的變異與腦膜瘤的惡性程度有關,但其中以特異性基因變異為基礎的分子生物學機制仍不甚明了。惡性腦膜瘤以高侵襲性、迅速復發(fā)性、局部浸潤性、非典型的組織學表型及高有絲分裂指數(shù)為突出特點。潛在的預后因素包括手術切除程度、是否接受一般放療或立體定向放療、Ki -67/MIB -1 標記指數(shù)、P53 過表達、S 期瘤細胞比例、端粒酶活性及眾多的基因表達譜。近來,越來越多的預后因素和信號轉導通路中的分子標志物被廣泛研究,本文予以綜述,以幫助探索惡性腦膜瘤的分子靶向治療新方法。
WHO 將腦膜瘤分為良性(Ⅰ級)、不典型性(Ⅱ級)和間變性(Ⅲ級),分別占所有腦膜瘤的80%、15% ~20%和1% ~3%[1]。其中WHO Ⅱ、Ⅲ級腦膜瘤又被稱為惡性腦膜瘤。良性腦膜瘤除了可有22 號染色體的丟失外,一般很少有染色體異常。而惡性腦膜瘤則表現(xiàn)出更多的基因異常,如1p、10q、14q 等的丟失。Mawrin 等[2]研究發(fā)現(xiàn),惡性腦膜瘤的遺傳學特征是1q、9q、12q、15q、17q 和20q 的復制,其中間變性腦膜瘤尚有染色體17q23 的大量擴增。
染色體1p 的缺失是惡性腦膜瘤中第2 常見的染色體異常,且??商崾据^高的復發(fā)率[3]。有研究者統(tǒng)計1p 正常的腦膜瘤中僅4.3%復發(fā),故1p 缺失可能是惡性腦膜瘤的潛在預后因素。Simon 等提出1p、10q 和9p 的雜合性丟失(loss of heterozygosity,LOH)亦與復發(fā)關系密切。14q 或9p 的丟失在間變性腦膜瘤(Ⅲ級)中較常見,往往提示預后不良。其中,9p 的異常往往伴隨p14ARF (編碼p14)、CDKN2B/p15ARF(編碼p15)和CDKN2A/p16INKa(編碼p16)的突變或缺失,提示預后不良[2]。
惡性腦膜瘤的發(fā)生常伴隨某些細胞信號轉導通路的改變。如端粒酶的激活不僅在惡性腦膜瘤中非常常見,而且與較高的復發(fā)率有密切關系[1,4]。間變性腦膜瘤的特征性分子遺傳學表現(xiàn)為p16INK4a、p15INK4b 和p14ARF 的聯(lián)合缺失或突變,這些異常會直接影響視網(wǎng)膜母細胞瘤蛋白(pRB)依賴性和p53 依賴性信號通路的正常運作[1,5]。Choy 等[1]提出Hedgehog 信號通路靶基因如IGF2 和SPP1 等的異常激活強烈提示惡性腦膜瘤的高侵襲性。HES1(Hairy -enhancer of split)的表達幾乎出現(xiàn)在所有腦膜瘤細胞,可提高Notch1 和Notch2 信號通路的活性。而鋸齒狀配體TLE2 和TLE3 作為輔阻遏物分裂家族中的groucho/transducin 樣增強子,可調控HES1 的活性。研究發(fā)現(xiàn),在惡性腦膜瘤患者,該配體的表達特異性失調[1,6]。這提示TLE3/HES1 可能是惡性腦膜瘤侵襲性的重要提示因素。其他異常的信號通路包括Wnt 通路、PI3K/Akt 通路等。Perry 等[7]發(fā)現(xiàn)惡性腦膜瘤細胞中常有Wnt 信號通路的關閉和β-連環(huán)蛋白向細胞核移位的增加。Mawrin 等[8]指出惡性腦膜瘤侵襲性生長的特點與PI3K/Akt 信號通路的激活有關,并且常伴隨磷酸化Akt 的高水平表達。
惡性腦膜瘤以高侵襲性、迅速復發(fā)性、局部浸潤性、非典型的組織學外觀及高有絲分裂指數(shù)為突出特點[9]。潛在的預后因素包括手術切除程度、是否接受一般放療或立體定向放療、Ki-67/MIB -1 標記指數(shù)、P53 過表達、S 期瘤細胞比例、端粒酶活性及眾多的基因表達譜。在眾多研究中,腫瘤直徑和切除程度與預后的關系最明確。對于完全切除的患者,腦膜瘤的10 年復發(fā)率為10% ~30%,而部分切除患者的10年復發(fā)率則高達61%[10,11]。在一項以199 位高級別腦膜瘤患者為樣本的多中心回顧性研究中,對Ⅱ級腦膜瘤的分析提示對于年齡60 歲患者,接受SimpsonⅠ級切除手術治療的總體生存期明顯延長。而年齡60 歲或者接受放射治療的Ⅲ級腦膜瘤患者,如果接受全切除術,其總生存期也獲得延長[12]??梢?,手術切除范圍是影響惡性腦膜瘤患者預后的最重要因素,提示應在保證安全的前提下盡大范圍地切除腫物,以降低其術后復發(fā)率和病死率[13,14]。然而,對于Ⅲ級腦膜瘤患者,因其常在短時間內多灶性復發(fā),反復手術切除尚有爭議。
Sughrue 等[15]發(fā)現(xiàn)無論切除程度如何,對于海綿竇腦膜瘤(cavernous sinus meningiomas,CSM),手術切除同立體定向放療(stereo - tactic radiosurgery,SRS)的聯(lián)合應用比單純手術治療可更明顯得改善預后,降低術后復發(fā)率。Sughrue 等[15]在一項樣本量為2065 的CSM 預后分析中發(fā)現(xiàn),僅接受SRS 的CSM 患者復發(fā)率為3.2%,而僅接受手術治療(不論切除程度如何)的復發(fā)率為大約為11%。Hug 等研究報道正規(guī)、大劑量的放射治療可顯著改善惡性腦膜瘤的局部復發(fā)率。這更加證明放療在惡性腦膜瘤治療中的重要性。
Ki-67/MIB -1 標記指數(shù)的增高同樣也與腦膜瘤級別及復發(fā)風險密切相關。平均Ki -67/MIB -1標記指數(shù)在Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級腦膜瘤中的表達比例分別約為3%、8%和17%[16,17]。Yang 等[17]認為Ki -67/MIB-1 標記指數(shù)>4%的腦膜瘤具有較高的復發(fā)風險。Maillo 等對105 例腦膜瘤患者分析,發(fā)現(xiàn)如果腫瘤細胞中有超過1.8%處于細胞分裂周期中的S期,則其很有可能具有高侵襲性和低腫瘤無進展期。Leuenroth 等進一步發(fā)現(xiàn)端粒酶活性及hTERT mRNA在間變性、惡性和復發(fā)性腦膜瘤中表達上調,而在良性腦膜瘤中則表達很低或缺失。一項對446 例接受完整手術切除治療的腦膜瘤患者進行活檢的研究發(fā)現(xiàn),在27 例復發(fā)性腦膜瘤中有26 例hTERT 蛋白表達陽性。核hTERT 標記指數(shù)在非復發(fā)性腦膜瘤的表達比例為3%,在復發(fā)性腦膜瘤中為16.3%[18]。
在過去人們認為,表皮生長因子(EGFR)的過表達可以造成腫瘤細胞的生長優(yōu)勢,而近來研究表明EGFR 的高免疫反應性在非典型性腦膜瘤患者中提示較長的生存期?;谶@一發(fā)現(xiàn),Smith 等[19]認為EGFR 低水平表達的惡性腦膜瘤患者,尚存在其他刺激瘤細胞增殖的機制。一組來自Wernicke 的數(shù)據(jù)顯示在良性和非典型性腦膜瘤中EGFR 表達水平明顯高于間變性腦膜瘤[20]。綜合來看,EGFR 的低表達或缺失提示腦膜瘤的惡性程度較高和預后不良[19,20]。然而,其他生長因子如PDGF-BB 和TGF-α 等的表達水平則與腫瘤的惡性程度呈正相關[1,7,21]。
SEMA3A(Semaphorin3A)是腫瘤血管生成的負調控因子。微血管密度(MVD)是衡量腫瘤血管生成的重要指標之一[22]。較高的MVD 往往和較短的腫瘤患者總體生存期和無復發(fā)期關系密切[22,23]。此外,VEGF/SEMA3A 比例升高往往提示惡性腦膜瘤的復發(fā)率、擴增指數(shù)和組織病理學級別均較高[22]。
對于惡性腦膜瘤,傳統(tǒng)的手術切除、放療、化療等治療方法往往療效不顯著,而近來分子靶向治療為惡性腦膜瘤的治療提供了新思路。
1.生長因子:血小板衍生生長因子受體(platelet-derived growth factor receptors,PDGFR)可驅動多種腫瘤細胞的增殖。研究發(fā)現(xiàn),惡性腦膜瘤高水平表達PDGF-AA、PDGF-BB 和PDGF -β 受體,這提示自分泌信號回路可能是腦膜瘤細胞不斷增殖和生長的分子生物學機制。這些受體的高水平表達在非典型性和惡性腦膜瘤患者中尤為突出。
有研究發(fā)現(xiàn)在惡性腦膜瘤細胞中,PDGF -BB 的增多可刺激其增殖并激活MAP 激酶和c -fos 蛋白,而此類腫瘤細胞的增殖可被PDGF -BB 抗體抑制。而Wen 等[24]在一項Ⅱ期臨床研究中證實,PDGF -α/PDGF-β 受體抑制劑甲磺酸伊馬替尼對于抑制惡性腦膜瘤生長的效果并不明顯甚至沒有影像學方面的改變。一項最近的體外研究顯示,甲磺酸伊馬替尼與蛋白酶抑制劑那非那韋的聯(lián)合應用在抑制腫瘤細胞增殖和促進凋亡方面表現(xiàn)出協(xié)同效應[25]。伊馬替尼與羥基脲的聯(lián)用效應近來也在Ⅱ期臨床試驗中深入研究。其他近來被廣泛研究的PDGFR 抑制物尚有坦度替尼、達沙替尼、尼羅替、舒尼替尼和CHIR 265。其中,坦度替尼可阻滯PDGFR -β;舒尼替尼則不僅阻滯PDGFR-α/β,還可阻滯血管內皮生長因子受體(VEGFR)、c-kit;CHIR 265 則特異性抑制VEGFR、c-kit和Raf。由于這類藥物常常作用于多個分子靶點,因此推測其治療效果比單一靶點藥物顯著。
VEGF 可促進腫瘤血管生成,研究表明Ⅲ級腦膜瘤中VEGF 的表達量是良性腦膜瘤的10 倍,而抑制VEGF 或競爭性結合VEGFR 可明顯抑制惡性腦膜瘤的發(fā)展[1,3]。貝伐單抗作為一種VEGF 抗體,其在腦惡性腫瘤中的應用可明確改善預后[26]。Puchner等[27]發(fā)現(xiàn)腦膜瘤患者應用貝伐單抗15 個月后,其平均腫瘤體積減小約22%,而VEGF/VEGFR 抑制劑亦能減輕瘤周水腫,進而降低病死率。
2.干擾素- α 的應用:Laurendeau 等[4]研究發(fā)現(xiàn),重組干擾素-α 可在體外抑制腦膜瘤的生長,并指出干擾素-α 是治療復發(fā)性惡性腦膜瘤的有效藥物。在一項早期的臨床試驗中,復發(fā)腦膜瘤、不可切除腦膜瘤和惡性腦膜瘤患者接受干擾素-α -2B 的治療,6 例中有4 例保持腫塊體積不增大,1 例出現(xiàn)瘤體輕度縮小。尚有研究顯示應用干擾素-α 的12 例惡性腦膜瘤患者中有9 例將腫瘤無進展期延長到8年以上;他們肯定了PET 掃描在決定干擾素-α 使用劑量和評估長期療效方面的作用。
3.激素受體:早年有研究顯示孕激素受體(PR)雖僅存在于少部分腦膜瘤細胞中,但其陽性是提示預后良好的可靠因素。PR 的表達水平與腦膜瘤級別、復發(fā)率、細胞有絲分裂指數(shù)呈明顯負相關。但也有學者發(fā)現(xiàn),PR 陽性與腦膜瘤高發(fā)生率有關,尤其是男性患者。該發(fā)現(xiàn)啟示PR 拮抗劑可作為惡性腦膜瘤的治療藥物進行開發(fā)。然而,PR 拮抗劑米非司酮(RU-486)的臨床應用并未帶來更好的治療效果。這可能是因為隨著腦膜瘤惡性程度和增殖指數(shù)的提高,其PR 表達量減少所致[28]。
雌激素受體在惡性腦膜瘤中的作用和利用價值近來也被廣泛探索。一項給予難治性腦膜瘤患者以雌激素受體拮抗劑他莫昔芬治療的研究顯示,該藥物僅對少數(shù)患者起作用,且不明顯。因此,雌激素受體可能不是惡性腦膜瘤的理想治療靶點,因為在腦膜瘤細胞表面,其表達量非常少,而且雌激素拮抗藥物的應用并沒有使惡性腦膜瘤患者明顯受益。
由于生長激素(GH)與肢端肥大癥發(fā)生率間的密切關系,近來GH 對于腫瘤發(fā)生的作用被廣泛研究。聚乙二醇化GH 類似物培維索孟,作為GH 受體的競爭性抑制劑,已被證明能夠抑制裸鼠腦膜瘤移植瘤的生長。然而,培維索孟是否也能在人體產(chǎn)生類似的療效尚不清楚。
有研究者統(tǒng)計,約有90%的腦膜瘤患者生長抑素受體陽性,尤其是腦膜瘤sst2A 亞型。然而,對生長抑素在腦膜瘤患者應用的研究相當復雜,學術界意見尚不統(tǒng)一,它們在腦膜瘤病因中的潛在作用更有爭議。Arena 等在體外實驗中證實生長抑素可抑制腦膜瘤細胞的增殖和生長,但也有研究者發(fā)現(xiàn)其促進腦膜瘤細胞擴增。雖然有證據(jù)提示奧曲肽可抑制人體腦膜瘤進展,但該結論由于缺乏足夠深入的研究尚難以較好地解釋。在一項試驗性研究中,16 名有復發(fā)性腦膜瘤的患者接受了注射生長抑素緩釋劑的治療,結果為6 個月的無進展生存率(PFS6)達到44%,這在目前所有復發(fā)性腦膜瘤類似治療方略中是比例最高的,而且?guī)缀跷匆姴涣挤磻E寥痣?SOM230)是一種新的生長抑素類似物,與奧曲肽相比,具有更高的親和力(亞型1、3、5)和更寬的受體譜(亞型1、2、3、5)。目前NCT 正在開展一項關于帕瑞肽的多中心Ⅱ期臨床試驗,調查并隨訪復發(fā)性或進展性腦膜瘤患者,以進一步明確帕瑞肽的療效,該研究預計會在2014 年底完成[29]。
絕大部分腦膜瘤呈良性,進展緩慢,然而惡性腦膜瘤作為其中的一類具有高度侵襲性和傳統(tǒng)治療方法效果差的特點。因此,基于最新研究結論提示的預后因素,尋找新的靶向治療方法迫在眉睫。這不僅有助于更準確地評價預后,而且對選擇最優(yōu)化的治療方案大有裨益。傳統(tǒng)的預后因素如腫瘤直徑、手術切除范圍、年齡、腫瘤級別等已經(jīng)被廣泛認識,而與惡性腦膜瘤預后相關的分子水平的異常則需要進一步闡明,這包括染色體變異,基因突變、缺失或擴增以及細胞信號轉導通路的異常調節(jié)等。另外,針對多種相關生長因子受體的分子靶向治療在惡性腦膜瘤現(xiàn)代治療領域有著廣闊的前景,也應引起足夠的重視。
1 Choy W,Kim W,Nagasawa D,et al. The molecular genetics and tumor pathogenesis of meningiomas and the future directions of meningioma treatments[J]. Neurosurg Focus,2011,30(5):E6
2 Mawrin C,Perry A. Pathological classification and molecular genetics of meningiomas[J]. J Neurooncol,2010,99(3):379 -391
3 Lamszus K. Meningioma pathology,genetics,and biology[J]. J Neuropathol Exp Neurol,2004,63(4):275 -286
4 Laurendeau I,F(xiàn)errer M,Garrido D,et al. Gene expression profiling of the hedgehog signaling pathway in human meningiomas[J]. Mol Med,2010,16(7 -8):262 -270
5 Riemenschneider MJ,Perry A,Reifenberger G. Histological classification and molecular genetics of meningiomas[J]. Lancet Neurol,2006,5(12):1045 -1054
6 Baia GS,Stifani S,Kimura ET,et al. Notch activation is associated with tetraploidy and enhanced chromosomal instability in meningiomas[J]. Neoplasia,2008,10(6):604 -612
7 Perry A,Gutmann DH,Reifenberger G. Molecular pathogenesis of meningiomas[J]. J Neurooncol,2004,70(2):183 -202
8 Mawrin C,Sasse T,Kirches E,et al. Different activation of mitogen-activated protein kinase and Akt signaling is associated with aggressive phenotype of human meningiomas[J]. Clin Cancer Res,2005,11(11):4074 -4082
9 Loussouarn D,Brunon J,Avet-Loiseau H,et al. Prognostic value of HER2 expression in meningiomas:an immunohistochemical and fluorescence in situ hybridization study[J]. Hum Pathol,2006,37(4):415 -421
10 Alexandru D,Glantz MJ,Kim L,et al. Pulmonary metastases in patients with recurrent,treatment -resistant meningioma:prognosis and identification by111Indium - octreotide imaging[J]. Cancer,2011,117(19):4506 -4511
11 Ohta M,Iwaki T,Kitamoto T,et al. MIB1 staining index and scoring of histologic features in meningioma. Indicators for the prediction of biologic potential and postoperative management[J]. Cancer,1994,74(12):3176 -3189
12 Durand A,Labrousse F,Jouvet A,et al. WHO grade Ⅱand Ⅲmeningiomas:a study of prognostic factors[J]. J Neurooncol,2009,95(3):367 -375
13 Marcus HJ,Price SJ,Wilby M,et al. Radiotherapy as an adjuvant in the management of intracranial meningiomas:are we practising evidence-based medicine?[J]. Br J Neurosurg,2008,22(4):520 -528
14 Pasquier D,Bijmolt S,Veninga T,et al. Atypical and malignant meningioma:outcome and prognostic factors in 119 irradiated patients. A multicenter,retrospective study of the Rare Cancer Network[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys,2008,71(5):1388 -1393
15 Sughrue ME,Rutkowski MJ,Aranda D,et al. Factors affecting outcome following treatment of patients with cavernous sinus meningiomas[J]. J Neurosurg,2010,113(5):1087 -1092
16 Abry E,Thomassen IO,Salvesen OO,et al. The significance of Ki-67/MIB-1 labeling index in human meningiomas:a literature study[J]. Pathol Res Pract,2010,206(12):810 -815
17 Yang SY,Park CK,Park SH,et al. Atypical and anaplastic meningiomas:prognostic implications of clinicopathological features[J]. J Neurol Neurosurg Psychiatry,2008,79(5):574 -580
18 Maes L,Lippens E,Kalala J P,et al. The hTERT-protein and Ki-67 labelling index in recurrent and non - recurrent meningiomas[J]. Cell Prolif,2005,38(1):3 -12
19 Smith JS,Lal A,Harmon-Smith M,et al. Association between absence of epidermal growth factor receptor immunoreactivity and poor prognosis in patients with atypical meningioma[J]. J Neurosurg,2007,106(6):1034 -1040
20 Wernicke AG,Dicker AP,Whiton M,et al. Assessment of Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR)expression in human meningioma[J]. Radiat Oncol,2010,5:46
21 Johnson MD,Okedli E,Woodard A,et al. Evidence for phosphatidylinositol 3 -kinase-Akt-p7S6K pathway activation and transduction of mitogenic signals by platelet-derived growth factor in meningioma cells[J]. J Neurosurg,2002,97(3):668 -675
22 Barresi V,Tuccari G. Increased ratio of vascular endothelial growth factor to semaphorin3A is a negative prognostic factor in human meningiomas[J]. Neuropathology,2010,30:537 -546
23 Barresi V,Vitarelli E,Cerasoli S. Semaphorin3A immunohistochemical expression in human meningiomas:correlation with the microvessel density[J]. Virchows Arch,2009,454(5):563 -571
24 Wen PY,Yung WK,Lamborn KR,et al. Phase II study of imatinib mesylate for recurrent meningiomas (North American Brain Tumor Consortium study 01 -08)[J]. Neuro Oncol,2009,11(6):853 -860
25 Gupta V,Samuleson CG,Su S,et al. Nelfinavir potentiation of imatinib cytotoxicity in meningioma cells via survivin inhibition[J]. Neurosurg Focus,2007,23(4):E9
26 Goutagny S,Raymond E,Sterkers O,et al. Radiographic regression of cranial meningioma in a NF2 patient treated by bevacizumab[J].Ann Oncol,2011,22(4):990 -991
27 Puchner MJ,Hans VH,Harati A,et al. Bevacizumab -induced regression of anaplastic meningioma[J]. Ann Oncol,2010,21(12):2445 -2446
28 Grunberg SM,Weiss MH,Russell CA,et al. Long-term administration of mifepristone (RU486):clinical tolerance during extended treatment of meningioma[J]. Cancer Invest,2006,24(8):727 -733
29 Bruns C,Lewis I,Briner U,et al. SOM230:a novel somatostatin peptidomimetic with broad somatotropin release inhibiting factor(SRIF)receptor binding and a unique antisecretory profile[J]. Eur J Endocrinol,2002,146(5):707 -716