骨肉瘤发病相关因素的研究进展

廖健宏，秦琼

首都医科大学1第八临床医学院2016级五年制临床医学系，2基础医学院生物化学与分子生物学系，北京 100069

骨肉瘤（osteosarcoma，OS）是青少年与儿童最常发生的原发性恶性骨肿瘤，以产生骨样基质细胞为特征，在形态学很难区分肿瘤细胞与间充质[1]。世界卫生组织按照肿瘤发展程度对骨肿瘤进行生物学分类，将肿瘤分为良性、中性、恶性，不同的分类往往决定了患者的预后差异。OS可发生在不同年龄，常发生于20岁以下的青少年或儿童（0～14岁发生率约为3.2/1 000 000），男女比例约为1.4∶1[2-3]。目前针对OS的治疗方式主要为手术治疗、化疗与放疗。OS患者生存率因发生部位和疾病阶段不同而有所差异，非转移患者的生存率为65%～70%，而转移患者（最常见的是肺实质和远处的骨骼部位）的生存率仅为19%～30%[4-5]。OS病因至今未明，但很多影响OS发生的危险因素已得到证明。本文就近年来与OS发生相关的危险因素研究成果作一综述，为OS的预防、诊断与治疗进展提供理论思路。

1 影响OS发病的因素

OS通常发生在青少年的四肢长骨干骺处，在美国1958—2003年的11 961例OS病例数据中，发生在下肢长骨的比例达到了57.6%，其次为上肢长骨、骨盆、头面部、下颌部、胸部、脊柱、下肢短骨与上肢短骨[6]。目前OS病因仍未明确，研究证实其发病与基因、年龄、性别、出生体重、Paget病、辐射与病毒感染等有一定关联。

1.1 基因及染色体稳定性

原癌基因的过表达与抑癌基因的失活是肿瘤发生的根本原因。OS的发生与相关基因[原癌基因如CAK激酶组配因子1（menage a trois 1，MAT1）、c-myc、表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR）等；抑癌基因如E3泛素蛋白连接酶1（HECT domain and ankyrin repeat containing E3 ubiquitin protein ligase 1，HACE1）、p53、磷酸酶和张力蛋白同源基因（phosphatase and tensin homolog，PTEN）等[7-12]及因子如血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）[13]、环氧合酶-2（cyclooxygenase-2，COX-2）[14]，以及相关信号通路如磷脂酰肌醇-3-羟激酶（phosphatidylinositol 3-hydroxy kinase，PI3K）/蛋白激酶 B（protein kinase B，PKB，又 称 AKT）、WNT/β-catenin、NOTCH等][15-17]有着十分密切的关系。一些由基因改变引起的疾病如Li-Fraumeni综合征[18-19]、家族性腺瘤息肉[20-21]、Werner综合征[22-23]、Ⅰ型神经纤维瘤[24-25]、免疫缺陷伴腺苷脱氨酶缺乏症[26]，常通过改变软组织或成骨各成分含量等方式提高OS发生率。研究发现，流式细胞仪检测的47例原发OS患者中，OS体细胞基因组为高度非整倍体，其中有45例非二倍体，8例四倍体，呈现高度遗传异质性与复杂性[27]。小儿OS是小儿癌症中基因结构变异率最高的肿瘤，包括TP53、视网膜细胞瘤基因1（RB transcriptional corepressor 1，RB1）、包含 WW域的氧化还原酶（WW domain containing oxidoreductase，WWOX）等抑癌基因存在于染色体的“脆弱区域”，该区域的突变率提高，拷贝数与结构发生变异使寻找驱动基因与有效的靶向治疗变得十分困难[28-29]。多倍体与染色体不稳定性增加经常同时发生在肿瘤组织中，多倍体常常会增加染色体的不稳定性，可能导致放化疗药物的抵抗，从而影响OS患者的预后[29-30]。在转移患者中突变积累与基因不稳定性更加明显，转移患者的平均非同义突变率（尤其是基因缺失如TP53与RUNX1）与结构变异率明显高于非转移患者，此外在外显子区域的突变少于非同义突变，可能提示非同义突变在OS转移中更为重要[31]。Phillips等[32]对1000只苏格兰猎犬模拟OS传播情况，结果显示遗传可能性达到69%，提示OS具有遗传风险，对于家族中有OS患者的青少年作为高危对象应及时诊断检查。

1.2 年龄与性别

尽管OS可发生在任何年龄，但其存在一定规律，10～19岁的男性更易患OS。根据2018年美国监测、流行病学和最终结果（Surveillance，Epidemiology，and End Result，SEER）数据库的调查，OS与尤文肉瘤最常见于青少年与儿童，小于20岁的人群发病率明显高于其他年龄段。同时OS的发生呈现明显的双峰分布，第一个高峰10～19岁可能与青春期骨骼突增有关[33]；第二个发病高峰出现在大于65岁，常与OS转移和Paget病有关[34-35]（图1）。在发病高峰中，男性比女性更容易患OS[36]。同时，SEER的数据也显示不论任何人种，男性的发病率与病死率均明显高于女性，这或许与青少年时期男性骨骼的平均生长速度快于女性有关。不仅如此，女性的预后生存时间明显长于男性，并且复发率更低[37]。大量证据证明对化疗敏感的肿瘤中，青少年预后较儿童差，而其中差距主要表现在男性青少年。研究发现中性粒细胞数的差别使同样剂量的阿霉素在男性体内清除更快，可能部分解释了药物对男性与女性OS患者生存率产生的不同影响[38-39]。OS发病率呈现双峰现象以及存在性别差异的具体原因尚未明了，有研究认为可能与年轻患者有相对标准化的诊疗而缺乏针对老年患者的诊疗规范有关[40-43]。一项针对高龄患者的研究结果显示对50岁以上患者进行手术切除和化疗有利于延长患者的生存时间[44]。因此对高风险人群进行早期筛查能尽早发现疾病并采取规范化诊疗措施以改善患者预后。

图1 OS发病年龄段比例

1.3 身高与出生体重

尽管出生体重与OS之间的关系在之前的一些研究中被否定[45-46]，但最近越来越多的证据说明出生体重及身高与OS的发生存在联系。一项涉及2796个病例的荟萃分析发现高出生体重增加了骨肿瘤发生的比值比（odds ratio，OR）值，其中OS的OR值达到了1.22[47]。另一项研究发现儿童和青年OS患者的平均身高大约在相应年龄段人群的60%处，比该年龄段的中位身高高2～3 cm[48]。在患有OS的患者中，类似的关联已得到充分证明。Arora等[48]对千余例样本进行了统计学分析，发现较高身高（51%～89%）与非常高身高（≥90%）以及出生体重（＞4046 g）对OS的发生有重要意义[49]。出生体重增加还与诊断时出现转移的可能性增加相关，每增加200 g出生体重使转移率达到1.11倍[50]。

1.4 激素

激素异常可导致疾病的发生，已经有大量证据证明性激素是调节骨发育与代谢的主要因子[51-52]。OS男性高峰（15～19岁）明显晚于女性高峰（10～14岁）[53]，这种年龄高峰的差异可能代表了不同性别之间生长高峰的激素差异。另一项研究证实甲状旁腺激素在OS组织中过表达激活下游的环磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）、细胞外调节蛋白激酶1/2（extracellular regulated protein kinases 1/2，ERK1/2）以及形成甲状旁腺激素/甲状旁腺激素受体1（parathyroid hormone/parathyroid hormone receptor 1，PTH/PTHR1）复合物，共同诱导Runt相关转录因子2（Runt-related transcription factor 2，RUNX2）的转录表达，最终使细胞运动与增殖能力增加，且分化减弱，从而刺激了OS的发展[54]。同时另一项药物实验也证实了PTHR1的低表达能够减少OS细胞的侵袭、黏附、增殖和迁移[55]。

1.5 其他因素

患其他肿瘤及治疗过程中接受辐射、化学制剂，病毒感染等其他因素也被证实与OS的发生发展相关。研究发现＜20岁的患视网膜母细胞瘤与Ewing肉瘤的患者常会继发OS，前者继发的第二肿瘤中有1/3为OS，其发生率与照射量和烷化剂使用呈正相关，而与年龄呈负相关，当每次照射量小于10 Gy时骨肿瘤的发生率增高则不明显[56-58]。也有相关病例报告髓母细胞瘤、生殖细胞瘤与间变性星形细胞瘤放疗后出现OS的并发症[59-60]。氟是众多化工产品的重要原料之一，特别是在口腔健康方面，而长期暴露于氟化物中与多种疾病的发生相关[61-62]。Bassin等[63]曾提出饮用含氟的水与OS发生相关，不过在随后的研究中，氟是否与OS的发生相关仍存在不同意见。另外，很多病毒被证实促进了肿瘤的发生。EB病毒与人类免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV）患者的平滑肌肉瘤发生有关，提高了患OS的概率[64-65]。

2 小结

OS虽较为罕见，但其发展速度快，易在体内转移，在患者治疗与随访过程中发生转移的患者也达到了30%～40%[66]，使OS患者很难获得根本的治疗。20世纪70年代新辅助化疗的临床应用虽显著改善了患者的生存率，但由于化疗药物的严重耐药性与交叉耐药，以至于近30年生存率没有明显的改善。近年来，随着基因芯片与蛋白芯片的逐渐发展，人们对OS的发生机制、病理改变、生理机制以及生物学通路有了进一步认识，揭示如PI3KAKT-雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，MTOR）、WNT/β-catenin、NOTCH 等相关通路在OS中的病理改变，为早期诊断与靶向治疗提供理论基础。同时新思路的提出也将带来新的治疗方法，如斑疹伤寒病毒A1-R[67-68]被发现可恢复OS细胞正常。

作为儿童与青少年最常见的恶性骨肿瘤，OS的发生往往是多因素作用的结果，如Paget病与家族性腺息肉，提示其之间相互存在某些共同的发病机制尚需进一步探索研究。关于OS的发病因素研究并非只是探索疾病发生的原因，更是在于如何让儿童与青少年能够避免或预防OS的发生与发展。