脑胶质瘤的MRI影像表现及其与IL-17、IL-24、VEGF、GFAP的相关性研究

尚 彬，范润金，张 渊，云德波，宋旭东，罗 波，王 林

(南充市中心医院神经外科/川北医学院第二临床医学院，四川 南充637000)

脑胶质瘤是颅内中枢神经系统星形胶质细胞分化而来的高度恶性肿瘤，发病率占颅内肿瘤的10%～20%，其生长迅猛、致死率极高，患者往往出现头痛、呕吐、精神异常等症状[1-2]。目前脑胶质瘤的治疗主要以手术为主，放疗及化疗为辅，但预后不佳，有研究显示脑胶质瘤的5年病死率仅次于胰腺癌、肺癌，居肿瘤病死率的第3位[3]。最新研究显示，促炎因子白细胞介素-17(interleukin-17，IL-17)、白细胞介素-24(interleukin-24,IL-24)与脑胶质瘤的发生、发展关系密切；血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)具有活性强、特异性高的特点，能够加速脑胶质瘤血管内皮细胞生长；胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein，GFAP)为颅内胶质瘤的标志蛋白，因此，IL-17、IL-24、VEGF、GFAP表达的差异对于脑胶质瘤的诊断及预后至关重要[4-5]。近年来，MRI广泛应用于临床，已经成为诊断脑胶质瘤的主要手段，MRI显示的脑胶质瘤内信号改变、瘤周水肿、强化程度等情况对胶质瘤的生物学活性具有一定诊断价值，但脑胶质瘤的MRI影像表现及其与脑胶质瘤中IL-17、IL-24、VEGF、GFAP阳性表达是否具有相关性尚不明确。本研究回顾性分析经手术病理证实为脑胶质瘤患者的临床资料，旨在探讨脑胶质瘤MRI影像表现与IL-17、IL-24、VEGF、GFAP阳性表达的相关性，进而提高脑胶质瘤的诊断水平，加深对脑胶质瘤生物行为的认识。

1 资料与方法

1.1 临床资料

回顾性分析2011年1月至2019年1月我院神经外科收治的68例脑胶质瘤患者的临床资料，将其纳入研究组，对照组为79例因脑出血行开颅手术患者。研究组患者中，男36例，女32例；年龄23～76岁，平均(46.3±5.2)岁；病程1个月至6年，平均(2.6±1.1)年。对照组患者中，男39例，女40例；年龄28～79岁，平均(47.9±4.9)岁；病程1.5个月至6年，平均(2.4±0.9)年。2组患者在年龄、性别、病程上比较，差异无统计学意义(P>0.05)。研究组纳入标准：①术前未经任何放化疗或靶向药物治疗；②经病理证实为脑胶质瘤；③MRI平扫及增强检查资料、免疫组织化学分析资料完整。研究组排除标准：①合并颅内或其他部位肿瘤；②参与其他研究(通过病例系统及电话回访获得)；③有肝、肾功能异常或对比剂过敏史。对照组纳入标准：①首次脑外伤出血且需行皮瓣减压术；②无颅内肿瘤或者精神疾病史；③临床资料、MRI平扫及增强扫描资料、完整相关免疫组织化学分析资料完整。对照组排除标准：①术中未取正常脑组织行HE染色及免疫组化SP法检测；②伴有严重心、肝、肾功能异常；③伴有传染病、意识不清或精神障碍。本研究获得我院医学伦理委员会批准。

1.2 MRI扫描

采用德国Siemens公司1.5 T磁共振扫描仪，扫描序列包括T1WI、T2WI、T1WI增强扫描，轴位、横断位及冠状位扫描。扫描参数T1WI:TE 15 ms、TR 450 ms；T2WI:TE 130 ms、TR 5 500 ms；视野(FOV)32 cm，矩阵512×512，间距1.5 mm，层厚5 mm，激励次数(NEX)为2。T1WI增强扫描采取钆喷酸葡胺，以0.2 mL/kg计算，流速4 mL/s，然后注射20 mL生理盐水，注射对比剂后15 s采集图像，分别于轴位、横断位及冠状位连续采集100个动态增强图像。增强参数为重复时间2 500 ms，回波时间25 ms。

1.3 病理诊断与免疫组织化学分析

将2组脑组织标本固定于10%中性甲醛内，石蜡包埋及4 μm连续切片，行HE染色及免疫组化SP染色检测IL-17、IL-24、VEGF、GFAP的表达情况，试剂盒购自武汉博士德有限公司，并严格按照试剂盒说明书进操作。HE染色切片置于二甲苯中脱蜡及乙醇中水化，后加入PBS冲洗5 min、3%过氧化氢孵育30 min，PBS冲洗后置于高温下抗原修复20 min，室温冷却，加入山羊血清封闭后再分别加入IL-17、IL-24、VEGF、GFAP一抗置于4 ℃过夜后复温，加入过氧化物酶标记的生物学二抗及DAB显色后封片，光镜下观察。IL-17、IL-24呈棕黄色或棕褐色颗粒，表达于细胞质；VEGF呈棕黄色颗粒，表达于细胞质；GFAP呈棕黄色颗粒，表达于细胞质和细胞膜。

1.4 观察指标

分析MRI影像中脑胶质瘤分级、病变部位、肿瘤最大截面、MRI信号表现、肿瘤内出血、强化形式、DWI表现及瘤周水肿程度并记录数据。先由2名主治医师(工作9年、15年)共同阅片，如结论不一致，再由第3名高年资主任医师(工作30年)独立阅片分析，经三者讨论一致得出最后结果。脑胶质瘤分型参照WHO分型[6]：Ⅰ级和Ⅱ级脑胶质瘤细胞生长较缓慢，为低级别脑胶质瘤，Ⅲ级和Ⅳ级脑胶质瘤细胞生长较为快速，为高级别脑胶质瘤。通过最大截面测量的直径及其垂直经线定义肿瘤形态及大小。周围水肿测量为横断位的最长直径a、垂直线的肿瘤直径b和冠状位最大高度c，计算脑胶质瘤的病变体积及脑胶质瘤周围水肿；病变体积(V)=3/4π×abc，水肿指数=(脑胶质瘤周围水肿+脑胶质瘤病变体积)/脑胶质瘤病变体积，水肿指数为1时为无水肿，1～1.4为轻度水肿，1.5～2.9为中度水肿，≥3为重度水肿[7]。

高倍镜视野下(×400)随机取5个视野(每个视野计数100个肿瘤细胞)，计算IL-17、IL-24、VEGF、GFAP阳性细胞表达，阳性表达为阳性细胞率×染色强度>4，其中阳性细胞率<10%为0分，10%～<26%为1分，26%～<51%为2分，51%～75%为3分，>75%为4分；染色强度：无染色强度为0分，淡黄色为1分，棕黄色为2分，棕色或棕褐色为3分[5]。

1.5 统计学方法

采用SPSS 20.0软件进行数据处理及统计分析，组间IL-17、IL-24、VEGF、GFAP表达的差异性采取χ2检验，应用Speraman等级相关分析IL-17、IL-24、VEGF、GFAP表达与脑胶质瘤分级、MRI表现的关系，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 脑胶质瘤MRI影像学检查结果

68例脑胶质瘤患者中，65例(95.59%)脑胶质瘤位于大脑半球，其中23例位于额叶，14例单独发生于额叶，9例不同程度侵及邻近脑实质；32例发生于颞叶，24例单独发生于颞叶，8例发生于侧脑室或于侧脑室内独立成瘤灶改变；6例发生于顶叶；4例发生于枕叶。3例(4.41%)脑胶质瘤位于小脑半球。66例(97.06%)患者MRI影像表现为T1WI低、T2WI混杂信号伴周围中—重度水肿改变，2例(2.94%)患者表现为T1WI稍高、T2WI混杂信号。31例(45.58%)患者肿瘤内出血，37例(54.42%)未见出血。2例患者(2.94%)表现为轻度水肿，2例(2.94%)表现为中度水肿，64例(94.12%)表现为重度水肿。44例(64.71%)患者脑胶质瘤内见流空血管影；其余无此表现。66例(97.06%)患者DWI呈弥散受限改变，2例(2.94%)无弥散受限；增强扫描后均匀强化59例(86.76%)，不均匀9例(13.24%)；59例(86.76%)呈花环状或花瓣状明显强化，环壁部分呈栅栏状，9例(13.24%)呈轻度结节状强化(图1)。

a：T1WI轴位平扫；b：T2WI轴位平扫；c：T2WI抑水横断位平扫；d：DWI轴位扫描；e：T1WI增强轴位扫描；f：T1WI增强冠状位扫描

2.2 IL-17、IL-24、VEGF、GFAP阳性表达情况比较

研究组IL-17、VEGF阳性表达率高于对照组，IL-24、GFAP阳性表达率低于对照组，差异均有统计学意义(P<0.05)，见表1。

表1 患者IL-17、IL-24、VEGF、GFAP阳性表达情况比较[例(%)]

2.3 IL-17、IL-24、VEGF、GFAP表达与MRI影像学表现的相关性分析

Speraman等级相关分析显示，IL-24、GFAP阳性表达率随脑胶质瘤分级升高呈下降趋势，呈显著负相关(r=-0.711、-0.577，P<0.05)；IL-17、VEGF阳性表达率随脑胶质瘤分级升高呈上升趋势，以Ⅳ型胶质瘤表达最高，呈显著正相关(r=0.670、0.614，P<0.05)；MRI的病灶部位、肿瘤最大截面、MRI信号表现、肿瘤内出血、强化形式、DWI表现及瘤周水肿程度均与IL-17、IL-24、VEGF、GFAP无相关性(P>0.05)，见表2。

3 讨论

脑胶质瘤为成年人颅内最常见肿瘤之一，2016年WHO在中枢神经系统肿瘤分类标准中指出胶质瘤侵袭性强、促进瘤周血管生成能力强且预后极差，且首次将分子表达及基因检测纳入胶质瘤的分级标准中[8]，体现了影像表现及分子表达对于诊断胶质瘤的重要性[9-10]。颅内胶质瘤主要呈浸润性生长，无明显边界，手术切除后复发率极高，病理检查显示，Ⅰ、Ⅱ级胶质瘤细胞呈浸润生长，可破坏周围血脑屏障及增加血管通透性，故瘤周水肿明显；Ⅲ、Ⅳ级胶质瘤瘤周浸润明显，即使切除后仍残存明显水肿。有研究显示，Ⅳ级胶质瘤可呈浸润性、膨胀性生长，恶性程度极高[11]。最新研究显示，胶质瘤的特征性分子表达对胶质瘤靶向治疗、预后评估等有重要的意义[12-13]。近年来，MRI成为颅内肿瘤的主要筛查手段，具有无创、快捷的特点，既往对于胶质瘤影像研究主要停留于影像表现，而对于不同病理级别的胶质瘤影像表现及其与IL-17、IL-24、VEGF、GFAP表达的相关性研究尚不明确。

本研究MRI与术后病理结果显示，胶质瘤主要位于大脑半球的颞叶，可于脑室内独立成瘤；肿瘤多呈T1WI低、T2WI混杂信号伴周围中—重度水肿，DWI呈弥散受限改变,且恶性程度越高，弥散受限越明显，与术后病理结果较为一致；增强扫描后呈花环状或花瓣状明显强化，环壁部分呈栅栏状，少数呈结节状强化，提示胶质瘤呈浸润性、膨胀性生长。而统计分析胶质瘤组织中IL-17、IL-24、VEGF、GFAP阳性表达情况发现，IL-24、GFAP在Ⅰ级、Ⅱ级胶质瘤中表达最明显，VEGF、IL-17在Ⅲ级、Ⅳ级胶质瘤中表达最明显。分析原因可能是由于脑胶质瘤患者星形胶质细胞大量增殖，从而影响促炎因子、周围血管生成因子等的表达，进而促进脑胶质瘤发展。其中IL-24具有双重作用，当肿瘤组织处于生长初期，其主要为炎症因子，当肿瘤迅速生长并侵犯周围细胞组织，IL-24又能抑制肿瘤血管形成来阻碍胶质瘤细胞浸润及转移[14]。Ⅰ级、Ⅱ级胶质瘤处于肿瘤生长初期，向周围缓慢生长，胶质细胞缓慢增殖，因此IL-24表达明显，这与其MRI表现亦较为一致，表现为胶质瘤与周围正常脑组织分界不清，DWI呈弥散受限改变，但增强后强化不明显，说明此阶段胶质瘤向周围缓慢浸润生长。GFAP为胶质瘤的标志蛋白，其异常表达与细胞增殖过程中低氧状态密切相关[15]，而在Ⅰ级、Ⅱ级胶质瘤胶质细胞增生阶段，周围细胞处于低氧状态，因此Ⅰ级、Ⅱ级胶质瘤中GFAP表达明显，与其MRI表现较为一致，表现为肿瘤不均匀强化，主要与肿瘤细胞缺氧坏死有关。VEGF、IL-17在Ⅲ级、Ⅳ级胶质瘤中表达最明显，其中IL-17是由CD4+T细胞产生的促炎因子，具有较强的生物学活性，能够招募中性粒细胞，促进细胞增殖、炎症因子释放[16]；VEGF属于血小板生长因子家族成员，在肿瘤血管生成、发展过程中起着重要作用，一方面VEGF刺激血管内皮细胞增殖产生蛋白水解酶、间质胶原酶、组织因子，从而促进血管生长，另一方面VEGF能够增加血管通透性，使血浆蛋白、纤维蛋白原外渗而引起肿瘤的间质水肿，为肿瘤浸润和转移提供重要条件[17]，以上情况与Ⅲ级、Ⅳ级胶质瘤的病理分级较一致；Ⅲ级、Ⅳ级胶质瘤生长快速，与Ⅰ级、Ⅱ级胶质瘤比较，其肿瘤细胞增殖更为活跃，因此Ⅲ级、Ⅳ级胶质瘤中GFAP、IL-24表达相对较活跃，与其MRI表现较为一致。Ⅲ级胶质瘤通常瘤体较大，瘤周中—重度水肿，增强后多呈花环状或花瓣状，环壁部分呈栅栏状，少数呈结节状强化并伴有瘤周多发细小血管生长，此与VEGF、IL-17病理机制较为一致。IL-17、IL-24、VEGF、GFAP是反映脑胶质瘤恶性程度的重要生物学指标，且两者具有一定的相关性。

本研究尚存在一定的局限性：①本研究为回顾性分析，纳入病例存在一定偏倚；②本研究从胶质瘤MRI表现及其与IL-17、IL-24、VEGF、GFAP阳性表达相关性出发，但回顾性分析未能将MRI影像表现与IL-17、IL-24、VEGF、GFAP具体表达临界数值进一步关联，此研究方向将成为胶质瘤影像表现与分子机制研究的重要契合点；③未能有效地将胶质瘤的IL-17、IL-24、VEGF、GFAP表达与预后结合，这也将成为下一步的研究重点；④通过人为主观观察脑胶质瘤患者的MRI影像表现，无法避免抽样误差；⑤纳入病例数较少、特征分子较单一、多种参数联合运用还不够深入，尚需大样本资料支持。

综上所述，脑胶质瘤的MRI表现为瘤体大、累及脑叶多、形态不规则，信号不均匀，水肿和占位征象明显，结合此特点可诊断脑胶质瘤；肿瘤组织中IL-17、IL-24、VEGF、GFAP能够反映脑胶质瘤分级程度，为鉴别脑胶质瘤和其他颅内肿瘤提供可靠、简便的客观依据，为胶质瘤的个性化诊治提供重要依据。