幕上IDH突變型低級別膠質(zhì)瘤MRI特征與病理相關(guān)研究

張勁松 尚磊 葉菁 張廣文 趙永波 王彥剛 (第四軍醫(yī)大學(xué): 西京醫(yī)院放射科; 統(tǒng)計學(xué)教研室; 病理學(xué)教研室; 西京醫(yī)院神經(jīng)外科, 陜西 西安 700)

幕上IDH突變型低級別膠質(zhì)瘤MRI特征與病理相關(guān)研究

張勁松1尚磊2葉菁3張廣文1趙永波1王彥剛4*
(第四軍醫(yī)大學(xué):1西京醫(yī)院放射科;2統(tǒng)計學(xué)教研室;3病理學(xué)教研室;4西京醫(yī)院神經(jīng)外科, 陜西 西安 710032)

目的分析對比幕上異檸檬酸脫氫酶(IDH)突變型及野生型低級別膠質(zhì)瘤的影像學(xué)特征，并與病理相關(guān)指標(biāo)進行統(tǒng)計及相關(guān)性分析。方法手術(shù)及病理證實82例低級別膠質(zhì)瘤(WHOⅡ級)，其中IDH突變型39例，IDH1野生型43例，術(shù)前行核磁共振影像(MRI)增強掃描61例，按照無強化、輕度強化、中度強化、重度強化分別進行統(tǒng)計，并與增殖細(xì)胞核抗原Ki-67(Ki-67)標(biāo)記 指數(shù)、鈣黏蛋白(CD34)CD34及1號染色體短臂/19號染色體長臂(1p/19q)雜合性聯(lián)合缺失(co-deleiton)情況進行統(tǒng)計及相關(guān)性分析。結(jié)果IDH突變低級別膠質(zhì)瘤好發(fā)于右側(cè)額葉，其次為右側(cè)顳葉和左側(cè)顳葉，IDH野生型低級別膠質(zhì)瘤好發(fā)于左側(cè)額葉，其次為左側(cè)顳葉和右側(cè)顳葉，經(jīng)Fisher's Exact Test檢驗，二者間有統(tǒng)計學(xué)差異(P<0.05)。腫瘤IDH是否突變導(dǎo)致的腫瘤強化程度、Ki-67、CD34及1p/19q聯(lián)合缺失差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。腫瘤強化程度與Ki-67指標(biāo)呈正相關(guān)性(Spearman秩相關(guān)分析)，與CD34和1p/19q聯(lián)合缺失，無統(tǒng)計學(xué)意義的相關(guān)性。結(jié)論IDH1突變低級別膠質(zhì)瘤具有顯著的好發(fā)部位，以右側(cè)額葉為主，右側(cè)顳葉其次，低級別膠質(zhì)瘤無論IDH是否突變其常規(guī)增強MRI表現(xiàn)無明顯差異。

核磁共振增強掃描; 膠質(zhì)瘤; 異檸檬酸脫氫酶

2008年，Parsons等[1]發(fā)現(xiàn)異檸檬酸脫氫酶(isocitrate dehydrogenase, IDH)突變與腦膠質(zhì)瘤的診斷、治療及預(yù)后判斷有著非常重要的意義。隨后研究發(fā)現(xiàn)，IDH突變膠質(zhì)瘤的預(yù)后明顯好于IDH野生型膠質(zhì)瘤，IDH1可能成為新的化療靶點[2]。因此，如何術(shù)前診斷膠質(zhì)瘤是否發(fā)生IDH1突變具有重要的臨床意義。近來，有作者通過基于體素的癥狀性病灶圖(voxel based symptomatic lesion map, VLSM)分析處理方法發(fā)現(xiàn)TP53突變的低級別膠質(zhì)瘤特異性地發(fā)生在右側(cè)顳極及左側(cè)顳島葉[3]。那么， IDH突變的膠質(zhì)瘤是否也具有自己的定位特點呢？此外，現(xiàn)有研究表明，IDH突變能夠通過增加低氧誘導(dǎo)因子-1α(hypoxia-inducible factor-1α, HIF-1α)水平及活性增加血管生成，后者是否會導(dǎo)致其影像增強表現(xiàn)出一定的特殊性？另外，IDH1突變與腫瘤分級和預(yù)后相關(guān)，是否也與Ki-67增殖指數(shù)相關(guān)呢？為此，本文對此進行了相關(guān)研究。

對象及方法

一、一般性資料

回顧性分析2012年11月至2015年9月住院并手術(shù)證實為幕上低級別膠質(zhì)瘤(均為WHOⅡ級)82例，全部在本院行IDH基因檢測，其中IDH突變病例39例，包括彌漫星形細(xì)胞瘤12例，少突膠質(zhì)瘤8例，少突星形細(xì)胞膠質(zhì)瘤19例；無IDH突變(野生型)病例43例，包括彌漫星形細(xì)胞瘤17例，少突膠質(zhì)瘤10例，少突星形細(xì)胞膠質(zhì)瘤16例。臨床表現(xiàn)主要為頭痛，部分表現(xiàn)為癲癇、惡心、嘔吐及肢體感覺活動障礙等癥狀。

二、影像學(xué)資料

患者術(shù)前全部行CT和/或MRI檢查，其中61例在本院行增強MRI(其它為外院資料無法回顧)，包括IDH突變組27例，IDH野生型組34例。增強MRI采用Trio Tim3.0T磁共振儀(Siemens公司)，掃描參數(shù)為：重復(fù)時間(repetition time, TR) 440 ms，回波時間(echo times, TE) 25 ms，視野(field of view, FOV)22 cm，矩陣256×256，層厚5 mm，層間距0 mm，釓噴酸葡胺(gadolinium-diethylenetriaminepentaacetic acid, Gd-DTPA) 對比劑 靜脈注射，劑量0.1 mmol/kg，注藥后即行 T1WI 矢、冠、軸位增強掃描。圖像分析：由兩名高年資影像科醫(yī)師分別評估病灶的大小、部位及強化程度，如果不一致時進行協(xié)商統(tǒng)一意見。其中，病灶大小只測量腫瘤實性部分最大徑，病灶強化程度的評判標(biāo)準(zhǔn)：選取腫瘤最大強化區(qū)域作為感興趣區(qū)(region of interest, ROI)進行測量，采用病灶增強后信號強度減去病灶增強前信號強度計算腫瘤信號強化程度(signal degree of contrast, SDC)，同時計算病灶增強前后圖像的背景噪聲差(noise of difference, ND)以校正計算誤差，最終將校正后的腫瘤信號強化程度按照計算值分為無強化(<10)、輕度強化(10～100)、中度強化(100～300)、重度強化(>300)進行分類統(tǒng)計。

三、病理學(xué)資料

所有膠質(zhì)瘤手術(shù)標(biāo)本，均采用10%中性福爾馬林固定，常規(guī)石蠟包埋和HE染色，病理診斷由兩名高資歷病理醫(yī)師完成。膠質(zhì)瘤的Ki-67標(biāo)記指數(shù)、CD34和IDH(R132H)免疫組化染色由羅氏全自動免疫組化機完成。采用熒光原位雜交技術(shù)檢測膠質(zhì)瘤1p/19q聯(lián)合缺失，探針為LSI 1p36 /LSI 1q25和LSI 19q13 /19p13 Dual Color Probe(美國Vysis公司)。此外，所有膠質(zhì)瘤IDH1/2基因突變情況，均采用測序方法進行。

四、統(tǒng)計分析

采用SPSS 19.0軟件及相應(yīng)統(tǒng)計學(xué)方法分析IDH突變型組與野生型組在發(fā)病年齡、性別、病灶大小、發(fā)病部位、強化程度以及各種病理學(xué)檢查指標(biāo)間的統(tǒng)計學(xué)差異。

結(jié) 果

一、發(fā)病年齡與性別因素

1.發(fā)病年齡：IDH突變組平均年齡(41.2±9.9)歲，IDH野生組平均(40.5±10.2)歲，經(jīng)組間t檢驗，t=0.303，P=0.762，兩組間無明顯統(tǒng)計學(xué)差異。

2.發(fā)病性別：IDH突變病例中男20例、女19例， IDH野生型病例中男30例、女13例，經(jīng)卡方檢驗，χ2=7.098，P=0.01，兩組間差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

二、病灶大小及發(fā)病部位

1.腫瘤病灶大小：IDH突變組(5.2±1.5)cm，IDH野生型組(5.0±1.7)cm，采用獨立樣本t檢驗，t=0.890，P=0.376，兩組間差別無統(tǒng)計學(xué)意義。

2.發(fā)病部位：IDH突變組中32例累及單個腦葉，7例累及2個及多個腦葉，以右側(cè)額葉和顳葉為主要發(fā)病部位；IDH野生型組中31例累及單個腦葉，12例累及2個及多個腦葉，以左側(cè)額葉和顳葉為主要發(fā)病部位。兩組間發(fā)病部位存在明顯統(tǒng)計學(xué)差異(表1，P=0.001)。本組病例頂枕葉發(fā)生率低，且多合并其它部位共同受累，IDH突變組病例未累及雙側(cè)枕葉。

三、病灶強化程度

兩組病灶的強化程度的統(tǒng)計結(jié)果見表2，經(jīng)卡方檢驗，χ2=6.599，P=0.086，兩組間無統(tǒng)計學(xué)差異。

表1 IDH突變組與IDH野生型組腫瘤發(fā)生部位的統(tǒng)計學(xué)差異(例, %)

Tab 1 Statistical difference of tumor locations between IDH+ and IDH- group(n, %)

GroupLocationsoftumorRFlobeRTlobeRPlobeROlobeLFlobeLTlobeLPlobeLOlobeTotal IDH+201320670048 41．7%a27．1%b4．2%0%12．5%c14．6%d0%0%100．0% IDH-891122123157 14．0%15．8%1．8%1．8%38．6%21．1%5．3%1．8%100．0% Total282231281931105 26．7%21．0%2．9%1．0%26．7%18．1%2．9%1．0%100．0%

Fisher's Exact Test, χ2= 20.669

aP<0.01,vsIDH-;bP<0.01,vsIDH-;cP<0.01,vsIDH-;dP<0.01,vsIDH-

Not: RF: right frontal; RT: right temperal; RP: right parietal; RO: right occipital; LF: left frontal; LT: left temperal; LP: left parietal; LO: left occipital; IDH+ means IDH1 mutation; IDH-means IDH1 wild-type.

表2 IDH突變組與IDH野生型組病灶MR強化程度比較(例)

Tab 2 Comparison of enhancement of tumors in contrast-enhanced MRI between IDH+ and IDH- group (n)

GroupDegreeofenhancement NoneSlightMediumSevereTotal IDH+group7146027 IDH-group15124334 Total222610361

Chi-Square Tests, χ2=6.599，P=0.086

IDH+ means IDH mutation; IDH-means IDH wild-type

四、病理學(xué)指標(biāo)間比較及與病灶強化程度的相關(guān)性分析

1.CD34表達(dá)：CD34是血管標(biāo)志物，可以觀察膠質(zhì)瘤中血管的數(shù)量。IDH突變組共檢測29例(29/39)，其中陽性10例，陰性19例；IDH野生型組檢測27例(27/43)，其中，陽性10例，陰性17例，采用卡方檢驗比較，χ2=0.040，P=0.842，其差別無統(tǒng)計學(xué)意義。

2.Ki-67指數(shù)：所有病例均進行檢測，IDH突變組平均值為8.1%±7.1%，IDH野生型組平均值為5.8%±4.2%，采用獨立樣本t檢驗，t=2.041，P=0.054，兩組間ki67指數(shù)無統(tǒng)計學(xué)差異。

3.1p/19q聯(lián)合缺失：IDH突變組檢測19例，其中有缺失14例，無缺失5例；IDH野生型組檢測11例，其中有缺失9例，無缺失2例，采用卡方檢驗比較，χ2=0.258，P=0.612，兩組無統(tǒng)計學(xué)差異。

4.病灶強化程度與病理指標(biāo)間的相關(guān)分析：Spearman秩相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，ki-67指數(shù)和增強程度間秩相關(guān)系數(shù)(rs=0.288,P=0.020)兩者間有正相關(guān)關(guān)系。經(jīng)Fisher's Exact Test檢驗比較CD34陽性組與陰性組間增強程度的差異，結(jié)果顯示χ2=1.899，P=0.636，兩者間差異無統(tǒng)計學(xué)意義。采用Mann-Whitney U檢驗，1p/19q聯(lián)合缺失與病灶強化程度的差異比較，結(jié)果顯示統(tǒng)計檢驗量40.5，P=0.895，即1p/19q聯(lián)合缺失所導(dǎo)致的病灶強化差異無統(tǒng)計學(xué)意義。

總之，在IDH突變組和野生組間，腫瘤強化程度與相關(guān)病理指標(biāo)間均無明顯統(tǒng)計學(xué)差異。

討 論

Parson等[1]最早證實，發(fā)生IDH突變的膠質(zhì)瘤患者與未發(fā)生突變的患者相比表現(xiàn)出不同的臨床特點及預(yù)后。Yan等[1]對惡性膠質(zhì)瘤患者的研究顯示：大于70%的WHO Ⅱ～Ⅲ級星形細(xì)胞瘤與少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤均發(fā)生 IDH突變，較野生型相比表現(xiàn)出更好的治療效果及預(yù)后。Houillier等[4]發(fā)現(xiàn)，1p/19q聯(lián)合缺失、IDH突變或者兩者均存在時，這些因素均可以作為影響替莫唑胺化療臨床反應(yīng)結(jié)果的獨立預(yù)測指標(biāo)，說明IDH突變是對臨床化療反應(yīng)的一個重要預(yù)測指標(biāo)。因此，目前研究傾向IDH突變是一種與膠質(zhì)瘤密切相關(guān)的癌基因，伴有IDH 基因突變的腫瘤具有獨特的遺傳學(xué)和臨床特點。本組病例共納入82例低級別膠質(zhì)瘤，其中IDH突變發(fā)生率約為47.6%，與Qi等[5]報道相似40%～50%，但低于歐美等國的發(fā)生率為50%～ 90%[6,7]，目前我們尚不清楚其中原因。本組IDH突變型與野生型間發(fā)病年齡無明顯差別，不同于Metellus等[8]報道的IDH野生型發(fā)病年齡相對偏大。但是，在發(fā)病性別方面，本組病例顯示IDH野生型組更好發(fā)于男性，且結(jié)果具有統(tǒng)計學(xué)意義。

Metellus[8]最早發(fā)現(xiàn)IDH野生型膠質(zhì)瘤好發(fā)于額顳島葉，并且腫瘤的體積相對較大。Qi等[9]進一步發(fā)現(xiàn)IDH突變型膠質(zhì)瘤很少發(fā)生于手術(shù)風(fēng)險高的區(qū)域如腦干或間腦，而主要發(fā)生于額顳葉相對容易手術(shù)切除的部位。 Sonoda[10]也證實IDH突變的間變性膠質(zhì)瘤僅發(fā)生于大腦皮層。從本組病例看，也具有一些類似的特點，如IDH突變的低級別膠質(zhì)瘤僅發(fā)生在大腦，為了便于對比，本組去除了一些發(fā)生在幕下的IDH野生型低級別膠質(zhì)瘤。此外，本組病例發(fā)現(xiàn)IDH突變與否會導(dǎo)致顯著的側(cè)別定位的差異，IDH突變型膠質(zhì)瘤好發(fā)于右側(cè)額顳葉，而IDH野生型膠質(zhì)瘤則好發(fā)于左側(cè)額顳葉，二者定位具有顯著性差異。

關(guān)于腫瘤強化特點：研究[9]發(fā)現(xiàn)IDH突變膠質(zhì)瘤傾向于單側(cè)生長、信號較均勻，強化相對較弱，相應(yīng)侵襲性較低。這種強化的差異在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中更加明顯[11]。本組病例均為低級別膠質(zhì)瘤(WHOⅡ級)，血腦屏障破壞相對較輕，因此強化程度相對較低。其中，IDH突變組主要表現(xiàn)為無或輕中度強化，IDH野生型雖然出現(xiàn)了3例重度強化，但大多數(shù)也只表現(xiàn)出無或輕度強化，兩組間并無統(tǒng)計學(xué)差異。此外，本研究發(fā)現(xiàn)病灶強化程度與ki-67指數(shù)呈正相關(guān)，這也再次證明通過增強掃描是可以在一定程度上反映膠質(zhì)瘤的良惡性程度的。同時，IDH突變可能與膠質(zhì)瘤細(xì)胞增殖活性相關(guān)，雖然本組病例ki-67指數(shù)在IDH突變組和無突變組間并無統(tǒng)計學(xué)差異，但結(jié)果已經(jīng)表現(xiàn)出IDH突變組為(8.1%±7.1%)高于IDH野生型組(5.8%±4.2%)的趨勢。為了進一步明確強化程度與腫瘤血管的關(guān)系，本組分析了CD34(反映血管增生指標(biāo))與腫瘤強化程度之間的關(guān)系，但是沒有發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計學(xué)差異，這一方面可能是由于低級別膠質(zhì)瘤的微血管增生程度本身不高，IDH突變產(chǎn)生的區(qū)別相對較小，另一方面，由于MR增強掃描主要反映腫瘤血腦屏障的破壞程度，無法顯示增生的腫瘤微小血管，因此更降低了病灶強化程度與CD34之間的相關(guān)性，進一步的研究可以采用MR灌注掃描等方法來顯示腫瘤新生微小血管。

IDH突變常并發(fā)1p/19q 聯(lián)合缺失[7,12]，1p/19q 聯(lián)合缺失也是預(yù)后較好的獨立因素。少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤合并IDH突變和1p/19q聯(lián)合缺失常累及額葉或島葉，并傾向表現(xiàn)出強化較弱、邊緣模糊的影像特點[13]。本組并未發(fā)現(xiàn)腫瘤強化程度與1p/19q 聯(lián)合缺失之間存在統(tǒng)計學(xué)差異，可能與檢測數(shù)量不足、腫瘤級別較低有關(guān)。

本文的局限性主要是由于回顧性研究，樣本可能存在偏倚，另外，樣本數(shù)還不夠大，部分檢查不全、數(shù)量偏少，結(jié)論尚需更多數(shù)據(jù)加以驗證。

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RelationshipbetweenMRimagingfeaturesandpathologicchangesinhumansupratentoriallowgradegliomaswithIDHmutation

ZHANGJinsong1,SHANGLei2,YEJing3,ZHANGGuangwen1,ZHAOYongbo1,WANGYangang4

1DepartmentofRadiology,XijingHospital;2DepartmentofHealthStatistics;3DepartmentofPathology;4DepartmentofNeurosurgery,XijingHospital,FourthMilitaryMedicalUniversity,Xi'an710032, China

ObjectiveThe imaging features and related pathological indicators between the Isocitrate dehydrogenase (IDH) mutation group and wild-type group in human superatentorial low grade gliomas are investigated.MethodsA total of 82 cases of gliomas (WHO grade Ⅱ) confirmed by surgery were involved, including 39 cases of IDH mutation and 43 cases of IDH wild type. Sixty-one cases of them were performed contrast enhanced MRI before operation. Degrees of tumors' enhancement including none, slight, medium and severe enhancement were recorded respectively and its relationship with pathological indicators such as proliferating cell nuclear antigen Ki-67(Ki-67), cadherin CD34 (CD34) and 1p/19q co-deletion by SPSS 19.0 software was analyzed.ResultsLow grade gliomas with IDH mutation likely occurred in right frontal lobe and then right and left temporal lobe, while IDH wild type group likely occurred in left frontal lobe and then left and right temporal lobe. There was significant difference between two groups by Fisher's Exact Test(P<0.05).There were no significant differences in enhancement degree, Ki-67, CD34 and the short arm of chromosome 1 /the long arm of chromosome 19 (1p/19q) co-deletion between IDH mutation group and IDH wild type group (P>0.05). There was positive correlation between degree of enhancement and Ki-67 index (rs=0.288,P=0.020, Spearman rank correlation analysis). There were no significant differences between enhancement degree and CD34 or 1p/19q co-deletion.ConclusionLow grade glioma with IDH mutation have marked tendency to occur in right frontal lobe and then temporal lobe. There is no significant difference in enhancement degree between IDH mutation group and IDH wild type group in low grade gliomas.

Contrast enhanced MR; Low grade glioma; IDH

1671-2897(2016)15-140-04

·論著·

R 739

A

陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計劃資助項目(2014JM4099)

張勁松，副教授、副主任醫(yī)師，E-mail: zhangjs@fmmu.edu.cn

*通訊作者： 王彥剛，副教授、副主任醫(yī)師，E-mail: yg-wang@163.com

2015-10-20；

2015-12-30)