STAT5B表达量与间变胶质瘤癫痫的相关性研究

冯恩山　梁庭毓　王芳

[摘要] 目的 找出与间变胶质瘤癫痫起病相关的基因改變。 方法 从The Cancer Genome Atlas（TCGA）网站下载胶质瘤全基因组测序数据库，其中包含间变胶质瘤243例，其中119例是以癫痫症状起病，其他124例是以非癫痫症状起病，运用非配对t检验来筛选癫痫起病组和非癫痫起病组的差异基因，中国脑胶质瘤基因组图谱计划（CGGA）作为验证，Kaplan-Meier 曲线被用来检测预后的分布结果。 结果 在TCGA中，本研究发现在间变胶质瘤中，以癫痫起病的患者预后要好于非癫痫起病的患者（P = 0.04）。在癫痫起病组和非癫痫起病组，902个基因表达量有差别，将902个基因带入DAVID网站（https：//david.ncifcrf.gov）进行分析，调控多种细胞组织生长通路在这两组差别最大，主要是7个基因（STAT5B、AFG3L2、FTO、APP、GDF5、MBD5、PIK3CA），在中国脑胶质瘤基因组图谱（CGGA）进行验证，只有STAT5B是有意义的，但是STAT5B不能够预测患者预后。 结论 间变胶质瘤中，有术前癫痫的患者的生存期明显好于无术前癫痫的患者。STAT5B高表达的患者不容易发生术前癫痫。STAT5B在肿瘤中表达量决定患者是否以癫痫起病。

[关键词] 间变胶质瘤；癫痫；预后；STAT5B

[中图分类号] R730.264 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2018）07（b）-0087-04

Relationship between expression of STAT5B and seizure occurrence in anaplastic gliomas

FENG Enshan1 LIANG Tingyu1 WANG Fang1 TANG Kai2

1.Department of Neurosurgery， Beijing Ditan Hospital， Capital Medical University， Beijing 100000， China； 2.Department of Neurosurgery， Beijing Tiantan Hospital， Capital Medical University， Beijing 100050， China

[Abstract] Objective To identify the genes associated with the onset of seizure caused by anaplastic gliomas. Methods TCGA RNA-seq set from TCGA website was downloaded， there were 243 anaplastic glioma samples， the initial symptom of 119 cases was seizure and the initial symptom of 124 ones was not seizure. t test was performed to select differential genes between two groups. CGGA RNA-seq set was used for validation. The prognosis results were attained from Kaplan-Meier curves. Results In TCGA RNA-seq set， prognosis of patients with seizure was better than those without seizure（P = 0.04）. 902 genes whose expression were discriminating between two groups. Through DAVID analysis of 902 genes， it showed that the pathway of regulation of multicellular organism growth including seven genes （STAT5B， AFG3L2， FTO， APP， GDF5， MBD5， PIK3CA） was different. simplify gene number， CGGA RNA-seq set was used for reducing gene number. Then STAT5B was left. But it could not affect prognosis of anaplastic gliomas. Conclusion In anaplastic gliomas， patients with seizure have better prognosis than those without seizure. The higher STAT5B expression， the lower frequency of seizure. The expression of STAT5B may be one of factors influencing seizure occurrence.

[Key words] Anaplastic gliomas； Seizure； Prognosis； STAT5B

胶质瘤是颅内最为常见的原发性恶性肿瘤，约占颅内肿瘤的46%，根据2007年世界卫生组织（WHO）的分类标准，脑胶质瘤分为Ⅰ～Ⅳ级，随着级别的增加，肿瘤的恶性程度增加[1]。普遍认为间变胶质瘤（WHO Ⅲ）是介于低级别胶质瘤（WHOⅡ）和胶质母细胞瘤（GBM，WHOⅣ）之间的病理类型[2]。在美国相关报道的统计结果中，GBM占恶性胶质瘤的60%～70%，间变星形胶质瘤占10%～15%，剩下的间变少突和少突星形约占10%[3-4]。但是在中国，间变胶质瘤的比例要高于此前报道[5]。

癫痫是许多胶质瘤患者的常见症状[6-7]，如果控制不好，膠质瘤引起的癫痫会对患者的生存质量产生很大的影响[8-9]。现有的抗癫痫药物均有一定的副作用[10]。而超过1/3的间变胶质瘤患者是以癫痫起病的[11]，且药物控制不好。现在许多研究已经报道了低级别胶质瘤发生发展的规律和机制，但是很少有研究者关注间变胶质瘤及其癫痫起病的相关机制，为了将来能够更好地控制间变胶质瘤引起的癫痫发作，且能够从基因层面解释间变胶质瘤相关癫痫发生发展的原因以及机制，本研究依托于两个独立的数据库，进行大数据分析后发现信号转导和转录激活因子5b（STAT5B）与间变胶质瘤相关癫痫发生有关。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本研究的样本来自两个独立的数据库：243例患者来自TCGA测序数据库，37例患者来自CGGA测序数据库，根据患者术前是否有癫痫发作分成癫痫组与非癫痫组。TCGA测序数据库为发现数据库，共243例患者，其中119例患者术前有癫痫发作史，CGGA测序数据库为验证数据库，共37例患者，其中17例患者术前有癫痫发作史。是否发生癫痫的判定根据患者的入院时的病史。患者的生存期（overall survival，OS）是患者手术到患者死亡或者最后一次随访的时间，243例来自TCGA测序数据库的患者信息详见表1。本研究经首都医科大学附属北京天坛医院以及首都医科大学附属北京地坛医院伦理委员会的审核批准。纳入标准：①年龄>18岁；②病理确诊为间变胶质瘤（WHO Ⅲ级）；③患者签署知情同意书；④有详细的随访信息。排除标准：①无明确的病理结果；②无随访信息。

1.2 观察指标

本研究主要观察指标为STAT5B的表达量与间变胶质瘤是否以癫痫起病，次要观察指标为患者预后以及年龄、性别、异柠檬酸脱氢酶1（isocitrate dehydrogenase 1，IDH1）状态。

1.2 统计学方法

采用Graphpad软件中的Kaplan-Meier曲线功能来分析不同分组之间预后的差别。SPSS 17.0用来进行生存表格的制作。非配对t检验来筛选癫痫起病组和非癫痫起病组的差异基因。差异有统计学意义的基因在DAVID网站（https：//david.ncifcrf.gov）进行分析。以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组预后比较

本研究把TCGA当作发现数据库，其中包含间变胶质瘤243例，其中119例是以癫痫症状起病，其他的124例是以非癫痫症状起病，以癫痫症状起病的间变胶质瘤患者生存期要明显好于非癫痫症状起病的患者（P = 0.04）（图1）。癫痫组患者6、12、24、36个月生存率高于非癫痫组患者，但只有24、36个月比较差异有统计学意义（P < 0.05）（表2）。

2.2 STAT5B表达量与间变胶质瘤癫痫发生的关系

为了从基因水平上探索间变胶质瘤癫痫产生的原因以及癫痫组与非癫痫组生存期不同的原因，本研究依托TCGA测序数据库，其中119例患者以癫痫症状起病，另外124例患者以非癫痫症状起病，运用非配对t检验来筛选癫痫起病组和非癫痫起病组的差异基因，以P < 0.05为标准，902个基因符合条件。将902个基因带入DAVID网站（https：//david.ncifcrf.gov）进行分析（图2）。按照P值大小排序，调节多细胞器官生长相关通路是最有意义的，其中STAT5B、AFG3L2、FTO、APP、GDF5、MBD5、PIK3CA 7个基因是最包含在这通路上的基因（表3），为了精简基因数量，本研究将来自CGGA数据库的31例间变胶质瘤患者根据起病状态进行分组，验证以上7个基因，最后发现STAT5B是在两个数据库都有意义的基因（P < 0.05）（图3）。但是在TCGA测序数据库中STAT5B不能区分患者预后（P > 0.05）（图4）。

根据以上结果，本研究在TCGA和CGGA两个测序数据库中都发现STAT5B在癫痫组中表达量较低，本研究预测STAT5B是间变胶质瘤患者是否以癫痫起病的决定因素之一。

3 讨论

癫痫是胶质瘤患者常见的症状之一，其对患者的日常生活产生严重的影响。胶质瘤引起癫痫的原因十分复杂，其中一个重要的原因与肿瘤周围的不同生化和形态学的改变是密切相关。另外，膨胀性生长的肿瘤组织可以对瘤周组织造成压迫，这种压迫性所造成的继发损伤在癫痫的发生中也起到关键性的作用。同时肿瘤也可以释放一些特殊的化学物质，这些化学物质的形成可以改变肿瘤周围环境，从而诱发癫痫症状的产生[12]。众所周知，膨胀性生长的低级别胶质瘤要比浸润性生长的恶性胶质瘤对瘤周组织的压迫明显，因此胶质瘤相关癫痫更容易发生在低级别胶质瘤[13]。正因为如此，现在关于胶质瘤相关癫痫的研究大多局限在低级别胶质瘤。有团队分析了508例低级别胶质瘤患者，发现年龄<8岁的患者和肿瘤皮层累及的患者更容易发生术前癫痫[14]。另外分析了311例中国低级别脑胶质瘤患者，结果发现IDH1突变的患者更容易以癫痫起病[15]。有些团队研究证明IDH1突变的产物D-2-hydroxyglutarate（D2HG）可以提高神经元的兴奋性，进一步引起癫痫的发生[16]。也有些研究者依托芯片和测序数据库进行研究，提出RINT1是与低级别胶质瘤相关癫痫发生相关的基因[17]。

有一小部分研究是关于间变胶质瘤的，国内团队回顾性分析了198例间变胶质瘤后，得出与术前有癫痫发生的间变胶质瘤患者相比，无术前癫痫发生的患者更容易获得较长的生存期，这与笔者本项研究结果是相符的[14]。同时经过多因素的分析后，肿瘤额叶累及，左半球累及，Ki67的蛋白表达量以及EGFR扩增与间变胶质瘤相关癫痫的发生有关[14]。但是没有文献报道过与间变胶质瘤相关癫痫发生有关的mRNA，这正是本研究的价值。本研究依托TCGA及CGGA数据库，对间变胶质瘤相关癫痫发生有关的基因分析发现，STAT5B在癫痫组表达量较低。STAT5B是STAT家族的成员，它受到细胞因子和生长因子的刺激后，可以被受体相关激酶磷酸化。STAT5B作为一个转录因子在许多肿瘤中都有研究，尤其是JAK-STAT信号通路的关键位点[18]，许多抗肿瘤药物都把STAT5B当成治疗的靶点[19-20]。总体来说，STAT5B是作为一个癌基因而发挥作用的。

本研究發现，在间变胶质瘤中，术前有癫痫发作的患者STAT5B表达量较低，而术前无癫痫发作的患者STAT5B表达量较高。STAT5B可以作为预测间变胶质瘤患者是否癫痫起病的决定因素之一。而且，癫痫起病的间变胶质瘤生存期比无癫痫组明显增加，STAT5B从这个角度也可以预测患者生存期。另外，STAT5B作为癌基因，其低表达的肿瘤恶性程度更低，低恶性程度的肿瘤更容易呈膨胀性生长，对周围组织压迫也更明显，肿瘤周围环境变化明显，更易引起癫痫的发生。

综上所述，本研究发现了一个新型的分子标志物STAT5B，其表达量与间变胶质瘤癫痫发生率呈负相关，本研究认为STAT5B未来可以作为癫痫诊断和治疗的靶点来进行研究。这与精准诊断和精准治疗的模式是相符的。

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（收稿日期：2017-12-18 本文編辑：苏 畅）