脑胶质瘤围手术期分子标志物检测必要性

努尔艾合麦提江·牙力昆（综述），木依提·阿不里米提（审校）

（新疆医科大学第二附属医院神经外科，新疆 乌鲁木齐）

0 引言

胶质瘤(Glioma)虽然较其他肿瘤罕见，但大部分胶质细胞瘤为恶性，却是世界各地年轻人和儿童癌症相关死亡的主要原因之一，我国5 年病死率居于所有恶性肿瘤第三位[1]。即使采用放化疗联合手术切除对患者进行积极治疗，高级别胶质瘤也只有不到6%的[2]患者获得5 年生存率，3/4 的患者生存期低于2 年。手术切除作为胶质瘤的“杀手锏”，术中唤醒实施手术切除发展到单纯术中神经导航[3]并紧跟影像学的发展步伐，已开展到多模态神经导航技术(multimodal neural navigation technique)[4]以及联合术中荧光辅助成像等更多辅助手段使得手术切除高度精准化，病灶切除率甚至在“危险”区域已达到85%以上，不仅有效延长患者生存时间，功能恢复、生活质量亦得到有效改善[5]。然而90%的肿瘤在切除边缘处出现复发[6]，归根结底我们一直在解决“后患”，仍然无法彻底阻止胶质瘤的复发。有时甚至怀疑是否手术切除造成这种高复发率，是否还有其他辅助干预措施使得疗效更加完美。从微观角度思考，这不仅牵涉到肿瘤细胞自身的浸润、迁移、凋亡分子机制，更需要关注围手术期分子机制的改变如何影响不同生存期预后。

胶质瘤细胞挤压、浸润和破坏邻近边缘的正常脑组织细胞，严重干扰细胞正常代谢过程，进一步引发不同的分子应急机制。而手术切除病灶的同时不可避免损伤肿瘤边缘非功能区脑组织，皮层和实质切口、术中出血、脑叶被压缩以及电凝所致的热损伤等引起的手术性脑损伤(surgical brain injury,SBI)，同样引起正常脑组织和肿瘤细胞的生物分子代谢过程。研究报道[7]，中枢神经系统受手术创伤触发生理愈合和再生过程，这个过程可以被癌细胞“劫持”利用致使肿瘤复发。手术切除肿瘤组织边缘时，可造成血脑屏障的破坏、脑水肿、神经元死亡、星形胶质细胞增生，并诱导神经炎症反应、血管生成、多种生长因子和蛋白酶等产生并进一步在脑组织中发挥作用[8]。炎症反应和血管生成是公认的肿瘤促进过程，脑损伤后参与组织修复过程中的许多分子或许参与胶质瘤的生长、复发、迁移及凋亡过程[9]。脑组织修复过程中血管生成、炎症反应等产生生长因子、细胞因子以及转录因子，很可能会反过来激活或抵抗肿瘤的增殖、凋亡基因，这系列复杂的过程机制尚待进一步研究阐明。

为早期识别发生风险，预测短期和长期发展趋势，围手术期有效监测并尽可能应用神经保护干预措施来改善将是早期最有效措施之一，然而目前尚无实用的方式进行围手术期相关监测。因此研究重点转向了血液检测分子标志物。

1 胶质瘤诊断性分子标记物

2016 年世界卫生组织对中枢神经系统肿瘤的分类首次使用了除组织学外的分子参数来进行定义，从而为如何在分子学特征领域进行中枢神经系统肿瘤诊疗形成了一个崭新的概念[10]。这也鼓舞神经科学在分子学特征领域继续开展相关研究，寻找新的突破点，攻克浸润、迁移、耐药及复发相关机制。

GSCs 来源于神经干细胞(neural stem cells，NSCs)，具有自我更新、多系分化潜能和对常规化疗的抵抗力, 被认为是存在于肿瘤发生的起始段，更具有诱导血管生成、转移和自我调节治疗反应的潜力。并且由于肿瘤干细胞导致的DNA修复能力的增强，GSCs 可以从常规治疗压制中迅速自我恢复，这也导致胶质瘤患者产生抗药性并复发，造成了胶质瘤诊疗最棘手的问题——药物难治性复发。国内研究报道[11]，在胶质瘤患者术前外周血炎性细胞中性粒细胞/淋巴细胞比值(neutrophil /lymphocyte ratio，NLR)、衍生的NLR(dNLR)及血小板/淋巴细胞比值(platelet / lymphocyte ratio，PLR)升高，而淋巴细胞/单核细胞比值(lymphocyte / monocyte ratio，LMR)和后营养指数(post nutritional index，PNI)降低。并进一步发现，NLR+LMR 组合作为非侵袭性生物标志物对胶质瘤的诊断具有较高的敏感性和特异性，可用于胶质瘤与听神经瘤和脑膜瘤鉴别诊断，在HGG 与低级别胶质瘤的鉴别诊断中也有较高的价值，然而这些分子标志物更是参与术前炎症反应的重要标志物。另外，GSCs 还表现出CD15、CD36、CD44 和CD49f/整合素标记[12-14]，相关研究表明有可以通过针对这些表面标记特异性单克隆抗体来靶向GSCs。越来越多的证据表明，还有许多重要的信号转导途径参与了GSCs的形成转导机制，如Notch、Sonic Hh、Wnt/β-catenin Akt 和STAT3 信号通路[15,16]等。然而，由于这些信号通路及相关表达因子在NSCs 同样有表达，并且NSCs 与GSCs 之间存在大量的重叠的信号通路。因此，很难精确定位GSCs 相关信号通路及表面分子标志物，需要开展更多相关上下游调控因子信号通路实验研究进一步阐明。

2 胶质瘤围手术期脑损伤

硫酸软骨素蛋白多糖(chondroitin sulfate proteoglycans，CSPGs)存在于中枢神经系统细胞外基质，参与神经发育相关过程，更是胶质瘢痕的组成成分，可抑制轴突再生[17]。当脑组织损伤时，CSPGs 被神经胶质细胞反应性显著上调，在病灶周围形成“胶质瘢痕”，限制轴突的可塑性、再生、再髓鞘化。胶质母细胞瘤最具危害的特征是通过肿瘤细胞外基质介导的高度侵袭性，CSPGs 可在胶质瘤细胞外基质同样处于表达，形成非侵袭性细胞的囊膜，可直接抑制肿瘤的侵袭。糖基化的CSPGs 在胶质瘤通过促进非侵袭性肿瘤表型发挥“肿瘤组织者”的作用，可促进切除缘处初始离散性复发的形成[18]。另有研究总结了创伤后神经胶质瘤的诊断标准[19]，脑外伤引起继发性“二次损伤”形成创伤性脑损伤瘢痕，间隔一年后肿瘤组织在创伤性脑损伤瘢痕基础上发展。说明在损伤愈合过程中，肿瘤促进和肿瘤抑制活动之间存在一种平衡。

研究发现[20]，参与脑组织损伤修复过程的分子标记物IL-1b、IL-6、bFGF 等，同时也参与促进胶质瘤细胞的增殖、迁移和侵袭过程。当发生脑组织损伤时，由星形胶质细胞和胶质细胞分泌IL-6，另外巨噬细胞通过破坏的血脑屏障部位流动到达损伤部位被单核细胞激活并分泌IL-6。然而在正常情况下，它的表达是非常低的，损伤诱导神经胶质细胞产生大量IL-6。由免疫系统的外周细胞分泌，随血液流动，导致其在受伤部位的浓度显著增加。大量IL-6 增加血管通透性影响脑循环，并进一步更大范围破坏血脑屏障，还可加重脑水肿程度。说明胶质瘤发生发展过程与炎症反应存在密不可分的关系，不仅是胶质瘤本身，手术引起的脑损伤同样可以引发不同程度的炎症反应。因此，围手术期关注胶质瘤自身分子免疫代谢标志物的同时，检测手术性脑损伤相关炎症反应分子标志物至关重要。

3 展望

由于炎症和癌症之间的联系，抗炎治疗可以抑癌，也可以促癌，这取决于如何控制关键的靶向调控机制。另外通过抑制肿瘤生长的抗血管生成药物迄今为止也未能有效延长生存期，部分原因可能由于该效应诱导新的脑组织炎症反应进而促进癌症干细胞样表型、细胞侵袭或抵抗凋亡过程。因此，如何把握围手术期脑组织修复及促肿瘤复发向脑组织修复及抑制肿瘤活动发展至关重要，也是关键靶点。为此需要关注脑胶质瘤围手术期脑组织损伤炎症反应及血管生成分子表达物，早期重点监测并适当靶向干预使得患者围手术期早期良好康复的同时远期达到更低的复发率及更好的预后效果。理想的神经生物学标志物应具有与其他损伤标志物如心肌肌钙蛋白相似的特征。因此，“脑肌钙蛋白”应该具备中枢神经特异性，不仅易于在血液中检测，且成本较低，对胞质和细胞外蛋白水解活性具有抗性，甚至可以达到实时监测。另外还应该具有评估短期病情或预测长期预后的高敏感性和特异性。