骨巨细胞瘤组织周边生物学行为研究

王臻，郭征，李松建，孟国林

基础研究

骨巨细胞瘤组织周边生物学行为研究

王臻，郭征，李松建，孟国林

目的研究骨巨细胞瘤（GCT）肿瘤组织与其周边组织的关系，探讨手术后复发及良性GCT远隔转移的病理学基础。方法收集1998年至2005年第四军医大学西京医院手术切除的12例良性GCT瘤段标本，对GCT肿瘤组织及周边组织进行病理学研究。肿瘤部位：股骨远端6例、胫骨近端3例、胫骨远端1例、腓骨小头1例、髌骨1例。放射影像学Campanacci’s分级Ⅰ级2例，位于腓骨小头和髌骨；Ⅱ级2例；Ⅲ级8例，2例合并病理性骨折，3例病灶突入软组织内形成软组织内肿物。6例为复发的GCT。Enneking外科分期：ⅠA 5例、ⅠB 7例。光镜下观察GCT肿瘤与周围组织（包括皮质骨、松质骨、软骨、软组织、周边血管、瘤内血管）多个边界的关系。结果与皮质骨交接处可见9例肿瘤组织侵蚀皮质骨，以形成骨吸收陷窝的行为进行侵蚀；2例肿瘤组织呈现为“指状突起”的生长行为，深入到周围正常骨组织内。与松质骨交接处5例可见一层反应性硬化骨或编织骨存在，2例病灶外正常松质骨内有跳跃病灶存在。与软骨交接处肿瘤组织边界较整齐，全部标本的关节软骨面完整。与软组织交接处7例肿瘤组织突破骨性界限，4例可见两层正常的纤维组织间夹有肿瘤组织；9例肿瘤组织周围软组织内血管增多、扩张、血管壁增厚。与周边血管交接处1例肿瘤组织周围完整的骨壳外扩张的血管内有肿瘤组织存在；与瘤内血管交接处微动脉较微静脉厚，微静脉壁薄，2例可见血管平滑肌被多核巨细胞侵袭而变薄、不完整甚至血管壁破溃，多核巨细胞进入血管中。结论GCT肿瘤组织的边缘生物学行为与术后复发、转移密切相关，其特征性表现为手术治疗方法的选择提供了参考依据。

巨细胞瘤，骨；肿瘤转移；肿瘤复发，局部；生物学行为

骨巨细胞瘤（giant cell tumors，GCT）是常见的原发性骨肿瘤，其特殊的细胞生物学行为和局部侵袭性生长常导致局部复发。临床研究表明：（1）GCT具有侵蚀皮质骨、松质骨及周围软组织的能力和潜在的转移能力；（2）病灶内刮除+局部辅助治疗+植骨可明显降低术后复发率，较好地保留关节功能，但仍有10%～25%的复发率[1-4]；整块切除虽然能够在一定程度上降低复发率，但却破坏了关节的完整性，需进行复杂的关节重建术，并发症较多，且仍有一定的复发率[5-7]。对于GCT的复发原因，以往研究多集中在肿瘤细胞本身[8]，而对于GCT与其周边组织关系的研究较少。GCT肿瘤组织与其周围组织之间的关系应该包括：肿瘤与皮质骨、肿瘤与松质骨、肿瘤与软骨、肿瘤与软组织、肿瘤与周边血管、肿瘤与瘤内血管等；这些对应关系的研究可以反映GCT的周边生物学行为特征，然而在这一领域我们知道的还远远不够。

本研究收集1998年至2005年我科切除的12例良性GCT完整的肿瘤节段，对其病灶本身及周边组织进行病理组织学观察，目的是研究GCT周边生物学行为，探讨GCT手术后复发及良性GCT远隔转移的病理学基础，以期为GCT外科治疗方法的合理选择提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 一般资料

12例良性GCT患者的瘤段经手术切除获得，其中男5例，女7例；年龄15～50岁，平均年龄33.7岁。肿瘤部位：股骨远端6例、胫骨近端3例、胫骨远端1例、腓骨小头1例、髌骨1例。放射影像学Campanacci's分级[9]：Ⅰ级2例，位于腓骨小头和髌骨；Ⅱ级2例；Ⅲ级8例，2例合并病理性骨折，3例病灶突入软组织内形成软组织内肿物。6例为复发的GCT。病理学表现：均为良性GCT。Enneking的外科分期：ⅠA5例、ⅠB 7例。

1.2 研究方法

1例GCT患者行截肢术，11例行瘤段切除术，术中在距离肿瘤上极或下极3～5 cm处截骨，关节端进行离断，肿瘤表面保留0.5～1.0 cm肉眼下观察为正常的软组织；将完整切除的瘤段从正中冠状面剖开为2～3片，对每一个片状标本拍摄X线片，在X线片上按九宫格法分格编号，用于取材时记录标本所在部位（图1，2）。在不同切面观察病灶及病灶周边的大体病理变化，并在不同切面分别于病变与皮质骨、松质骨、软骨及软组织交界处切取标本，务必使所切标本跨带肿瘤组织和肉眼下正常组织。标本用10%中性福尔马林溶液固定，脱钙，石蜡包埋，切片厚度4 μm。HE染色，光镜下观察GCT肿瘤组织与周围组织（包括皮质骨、松质骨、软骨、软组织、周边血管以及瘤内血管）等多个边界的关系。血管平滑肌肌动蛋白α（smooth muscle actin α，SMAα）免疫组化染色采用链霉亲和素-生物素-过氧化酶（strept-avidin biotin-peroxidase complex，SABC）法（兔抗人SMAα购自Santa Cruze生物技术公司，SABC Kit购自武汉博士德公司），按说明书方法进行染色，观察肿瘤与血管交接处的生物学行为特征。

图1 良性骨巨细胞瘤的大体标本剖开图 图2良性骨巨细胞瘤大体片状标本在X线片上的九宫格图 将完整切除的瘤段从正中冠状面剖开为2～3片，对每一个片状标本拍摄X线片，在X线片上按九宫格法分格编号，用于取材时记录标本所在部位

2 结果

2.1 大体病理表现

肿瘤组织由灰白色、黄褐色到红褐色不等，质地软而脆，常见出血、坏死或大小不等的空腔，内含棕黄色或暗红色液体。肿瘤与皮质骨交接处可见皮质骨内壁有较多大小不等的凹陷，肿瘤组织与皮质骨界限多不清楚，有些部位皮质骨菲薄并且有微小的骨折。肿瘤与松质骨交接处有两种表现：（1）形成硬化的反应骨和小的间隔，共4例；（2）肿瘤组织与骨小梁间无反应带，瘤组织直接与骨质接触，此类表现有8例。7例肿瘤组织侵及至关节软骨的骨接合面，但关节软骨面完整，肿瘤组织与软骨界限清楚，接合松散，容易被分开。3例肿瘤组织向周围软组织生长，有假性包膜形成，包膜外可见炎性反应区。肿瘤病灶周围软组织内血管增多、扩张。

2.2 光镜下病理表现

多核巨细胞均匀散布于大量圆形、椭圆形或梭形单核间质细胞中，多核巨细胞核数从几个到十几个不等；单核间质细胞核与多核巨细胞核相似，均未见细胞学恶性特征。

（1）肿瘤与皮质骨交接处 9例肿瘤组织侵蚀皮质骨，此处多核巨细胞核数少于10个，细胞体积小，与骨组织紧密贴敷，以形成骨吸收陷窝的行为进行侵蚀（图3），在陷窝中的肿瘤边缘组织中多核巨细胞多见。2例肿瘤组织呈现为“指状突起”的生长行为，深入到周围正常骨组织内（图4）。

图3 骨巨细胞瘤多核巨细胞在皮质骨以形成骨吸收陷窝的行为进行侵蚀（HE染色，×200）图4肿瘤组织呈现为“指状突起”的生长行为，深入到周围正常骨组织内（HE染色，×200）图5正常松质骨内有跳跃病灶存在（HE染色，×200）图6肿瘤组织突破骨性界限，在与软组织交接处可见两层正常的纤维组织间夹有肿瘤组织（HE染色，×200）图7与肿瘤组织邻近的软组织中可见血管增多、扩张、血管壁增厚（HE染色，×200）图8骨巨细胞瘤肿瘤组织周围完整的骨壳外扩张的血管内有肿瘤细胞存在，瘤组织与血管壁的大部分接触紧密，形成较为固定的瘤栓，其中既有单核细胞，也有体积较小的多核巨细胞，分布在多根血管中（HE染色，×200）

（2）肿瘤与松质骨交接处 5例可见一层反应性硬化骨或编织骨存在，其中1例有“指状突起”生长行为，2例肿瘤组织外正常松质骨内有跳跃病灶存在（图5）。

（3）肿瘤与软骨交接处 肿瘤组织边界较整齐，全部标本关节软骨面完整。交界处瘤组织内可见较多红细胞及含铁血红素，血管增多、扩张不明显。

（4）肿瘤与软组织交接处 7例肿瘤组织突破骨性界限，4例可见两层正常纤维组织间夹有肿瘤组织（图6）。9例肿瘤组织的周围软组织内血管增多、扩张，血管壁增厚（图7）。

（5）肿瘤与周边血管交接处 1例肿瘤组织周围完整的骨壳外扩张的血管内有肿瘤细胞存在，瘤组织与血管壁的大部分接触紧密，形成较为固定的瘤栓，其中既有单核细胞，也有体积较小的多核巨细胞，分布在多根血管中（图8）；2例可见血管平滑肌被多核巨细胞侵袭导致变薄、不完整甚至血管壁破溃，多核巨细胞进入血管中（图9）。

（6）肿瘤与瘤内血管交接处 SMAα免疫组织化学染色结果显示，肿瘤内周边部位微血管密度高，微动脉较微静脉厚，微静脉壁薄（图10）。在肿瘤组织中还发现活跃的多核巨细胞在血管周边的“吞噬”侵袭行为（图11）。

图9 多核巨细胞侵袭血管壁，进入血管中（血管内皮免疫组化染色，×200）图10肿瘤内周边部位微血管密度高，微动脉较为静脉厚，微静脉壁薄（SMAα免疫组化染色，×200）图11多核巨细胞在血管周边的“吞噬”侵袭行为（HE染色，×200）

3 讨论

在本研究中，对GCT周边生物学行为的观察范围包括有肿瘤的骨、软骨边缘以及肿瘤之中血管壁与肿瘤的关系，同时也涉及到骨边界外的软组织和外周血管。这些部位都可以认为是肿瘤的生物学边缘，而GCT肿瘤组织的边缘病理学行为是影响手术治疗效果的重要因素[10]。

本研究结果显示，肿瘤组织与软骨交界处边界较为清楚，结合松散，易于被彻底刮除；肿瘤组织也极少直接侵袭软骨组织进入关节腔。这也可能是术后复发较少始于此处的一个原因。与皮质骨、松质骨及软组织交界处肿瘤不易被彻底刮除，尤其是与皮质骨交界处，肿瘤组织呈指状突起伸入皮质骨内，是囊内切除的死角，局部辅助治疗也难以彻底杀灭瘤组织，较易导致复发；多数肿瘤与松质骨交界处可见一层反应性硬化骨或编织骨存在，病灶于此处也可形成指状突起；与松质骨、软组织交界处瘤组织可形成跳跃病灶，使囊内切除术后松质骨及软组织内复发病灶的出现成为可能。因此，术中一旦发现病灶已穿破皮质骨，应将此处的软组织作扩大切除。术前CT、MRI检查可以较清楚地显示原发病灶周边的界限，骨性边界是否完整，病变是否突破骨性边界进入软组织内；而对于松质骨内大的跳跃病灶，术前CT、MRI检查也有诊断价值。因此，GCT患者术前的CT、MRI检查对选择囊内切除抑或是边界扩大切除有重要的指导意义。

与皮质骨、松质骨交界处多核巨细胞体积小、核数少，可在骨表面形成小凹陷，显示出较多破骨细胞的活跃特征。瘤组织周边与软组织交界处的血管增多、扩张、管壁增厚最为明显；其次是与皮质骨交界处和松质骨交界处；与软骨交界处血管增多、扩张均不明显，瘤组织内可见较多红细胞及含铁血黄素，提示此处血运较差，瘤组织增殖能力低下，可能是术后复发较少始于此处的另一个原因。而病灶内或其周围血管中有瘤组织存在，则说明无论其组织学表现如何，GCT都不同程度地具有潜在转移的病理学基础[11]。

Shen等[12]对GCT进行微血管电镜观察发现：GCT周边有丰富的新生毛细血管芽，组织学检查周边的恶性程度高；肿瘤中心部血管粗大，有盲端和无血管区，组织学检查恶性程度较周边低，可能与肿瘤中心区微循环不足造成的缺血有关。肿瘤的中间区是周边和中心区的移行部位，其生物学特性介于二者之间。因此认为GCT的周边是肿瘤细胞生长最活跃的部位。庞健等[13]对GCT微血管密度研究的结果证实，肿瘤周边部组织更加能够反映GCT肿瘤组织的生物学行为。本项研究对GCT进行SMAα免疫组化染色，结果显示，肿瘤周边微血管密度及增殖指数均较中心高，提示周边部瘤组织血管丰富，是细胞高增殖的病理学基础；中心部增殖指数低，与该区域微血管密度低相一致。

本组12例标本中发现3例血管内有肿瘤细胞存在（包括肿瘤内和肿瘤外），而临床报告良性GCT发生肺转移的却只占2%[14]，说明血管内存在肿瘤细胞并不是良性GCT转移的充分条件，还受其他条件的制约；但肿瘤细胞的存在无疑是良性GCT转移的必要条件和证据，是GCT远隔转移的病理基础。我们还观察到多核巨细胞侵袭性破坏微静脉的血管壁，致使其破溃，之后多核巨细胞及单核基质细胞进入血管内。该类多核巨细胞体积小，核数一般小于10个，具有较强的侵袭性，同时因体积小而利于入血管。我们因而推测良性GCT中多核巨细胞的功能状态可能对GCT侵润微血管存在重要影响，其具体机制还有待于进一步的深入研究。

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（本文编辑 白朝晖）

Study on the oncobiological behavior at the peripheral tissues of bone giant cell tumor

WANG Zhen,GUO Zheng,LI Songjian,MENG Guolin.Orthopaedic Institute of PLA,Xijing Hospital of the Fourth Military Medical University,Xi'an,Shanxi 710032,China

Objective To explore the relations between giant cell tumor(GCT)tissues and their peripheral tissues,and to discuss the oncobiological basis of postoperative recurrence and remote metastasis of benign GCT which may provide information for the selection of GCT surgical therapy.Methods From 1998 to 2005,12 benign GCT specimen werecollected in Xijing HospitaloftheFourth Military MedicalUniversity. Oncopathology of the tumor focus and the peripheral tissues were analyzed.Tumor position:6 cases in distal femur,3 cases in proximal tibia,1 case in distal bibia,1 case in fibular capitulum and 1 case in patella.According to Campanacci's radiological image classification,2 cases at the fibular capitulum and patella were classified gradeⅠ,2 cases gradeⅡ,and 8 cases gradeⅢof which 2 cases were complicated with pathological fractures and tumors in 3 cases had invaded into soft tissues and formed neoplastic masses.Six cases were GCT recurrence.According to Enneking's surgical classification,5 cases were classⅠA and 7 cases wereⅠB. Borderlines among GCT tumors and their peripheral tissues(including cortical bone,cancellous bone,cartilage, soft tissues,peripheral vessels as well as vessels inside the tumor)were observed through light microscope. Results At the borderline between GCT and cortical bone,cortical bone erosion by GCT tissues could be found in 9 cases and cutting cones were formed.Tumor growth as digitationes invaded into normal bone tissues could be found in 2 cases.At the borderline between tumor and cancellous bone,reactive stiffened bone or woven bone could be found in 5 cases.There were 2 cases of skip tumor focuses in normal cancellous bone.To be connected to the cartilage,the borderlines of GCT tissue were well-arranged and the articular cartilage surfaces were in integrity.Tumor tissues had invaded osseous tissue limitation in 7 cases,and tumor tissues could be found between two layers of normal fibrous tissues at the borderline between tumor and soft tissues in 4 cases.The wall of blood vessels thickened,the vascular lumen expanded and the increased proliferation in 9 cases in the soft tissues around the tumor.In one case,GCT cells could be seen in expanded vessels outside the integrated bone shells surrounding the tumor.The wall of the arteriole was a little thicker than that of the veinule,and the wall of the veinule was thinner.Vascular smooth muscle was found invaded by mutil-nucleated cells in 2 cases made the wall of the veinule thinner,incomplete or even discontinued,and the muti-nucleated cells entered into the veinules.Conclusion Closely related to postoperative recurrence and metastasis,the distinctive representation of oncobiological behavior at the peripheral tissues of GCT can provide reference for the choice of surgical methods.

Giant cell tumor of bone;Neoplasm metastasis;Neoplasm recurrence,local;Biological behaviour

R738.1，R361

A

1674-666X(2012)01-0036-06

2011-10-19；

2011-11-09）