腦膠質(zhì)瘤瘤體及瘤周MRS、ADC值與p53的相關性研究

安徽省立醫(yī)院南區(qū)影像中心(安徽 合肥 230000)

劉 暢 季學兵 王堂娟

腦膠質(zhì)瘤瘤體及瘤周MRS、ADC值與p53的相關性研究

安徽省立醫(yī)院南區(qū)影像中心(安徽 合肥 230000)

劉 暢 季學兵 王堂娟

目的探討腦膠質(zhì)瘤瘤體與瘤周水腫區(qū)的相關代謝物磁共振表觀彌散系數(shù)(ADC)值及氫質(zhì)子磁共振波譜(1H-MRS)物比值與p53基因突變表達的相關性及其應用價值。方法2011年9月至2015年12月收集腦膠質(zhì)瘤病人30例，術前均行常規(guī)MR掃描、1H-MRS及DWI掃描，術后對瘤體及瘤周組織進行p53基因突變表達的檢測；對比分析瘤體及瘤周感興趣區(qū)主要代謝產(chǎn)物N-乙酰天門冬氨酸(NAA)、膽堿(Cho)、肌酸(Cr)比值及ADC值與相應腫瘤組織p53基因突變表達的相關性。結(jié)果(1)膠質(zhì)瘤瘤體及瘤周Cho/NAA比值與p53基因突變表達呈正相關(r=0.621，P=0.012；r=0.421，P=0.022)；膠質(zhì)瘤瘤體Cho/Cr比值與p53基因突變表達呈正相關(r=0.901，P=0.019)；(2)膠質(zhì)瘤瘤周水腫區(qū)Cho/Cr比值與p53基因突變表達不相關(P=0.431)；瘤體及瘤周NAA/Cr比值與p53基因突變表達均不相關(P=0.912，P=0.742)。(3)膠質(zhì)瘤瘤體ADC值與p53基因突變表達呈負相關(r=-0.792，P=0.014)；瘤周ADC值與p53基因突變表達表達不相關(P=0.291)。結(jié)論DWI檢查及氫質(zhì)子磁共振波譜(1H-MRS)檢查均可以準確反應腦膠質(zhì)瘤p53基因突變表達的情況，其中Cho/NAA比值的診斷價值最高，應用這些指標可以準確的評價膠質(zhì)瘤惡性基因突變表達的生物學行為。

膠質(zhì)瘤；表觀彌散系數(shù)；氫質(zhì)子磁共振波譜；p53

膠質(zhì)瘤起源于神經(jīng)膠質(zhì)細胞，是最常見的原發(fā)性腦腫瘤，約占全部腦腫瘤的40%～50%，其治療與預后與其病理分級相關[1]，對膠質(zhì)瘤p53基因突變做出準確的評價尤為重要。在臨床工作中，常規(guī)磁共振成像為判斷腫瘤的良惡性及腫瘤分級提供了一定的幫助。目前利用氫質(zhì)子磁共振波譜技術可以測定腦組織和腫瘤組織的能量代謝、神經(jīng)元破壞、細胞膜增殖及壞死等信息，實現(xiàn)對病變的定性甚至是定量的診斷[2]。本研究旨在通過分析膠質(zhì)瘤瘤體及瘤周水腫區(qū)的1H-MRS代謝產(chǎn)物比值、ADC值與腫瘤細胞P53基因突變標記指數(shù)的相關性，探討使分子影像學指標成為無創(chuàng)、活體評價膠質(zhì)瘤瘤體P53基因突變表達的一項有力依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 一般資料收集2011年9月至2015年9月神經(jīng)外科擬膠質(zhì)瘤收診病人，術前均行MRI平掃+增強掃描、1H-MRS、DWI檢查。排除患者外傷、顱內(nèi)感染、膠質(zhì)瘤術后放化療病史、病變壞死、囊便完全等情況，入組病人共30例，其中男性17例，女性13例；年齡18～69歲，平均42.7歲。

1.2 MR檢查

1.2.1 檢查順序：采用飛利浦3.0T磁共振成像系統(tǒng)，16通道相陣線圈。常規(guī)MRI平掃結(jié)束后，行DWI檢查；再行增強掃描，最后進行1H-MRS檢查。對比劑使用釓雙胺注射液。

1.2.2 常規(guī)掃描序列及參數(shù)：包括T 2WI(T 2WTSE,TRA,層厚5mm，間隔1mm。TR/TE 2178ms/80ms，體素0.68 mm×0.55mm，NSA1)；T1WI(3D-T1FFE,TRA,層厚5mm，間隔1mm，TR/TE 230ms/2.3ms，翻轉(zhuǎn)角1 0°，體素0.8 2 mm×0.65mm，NSA3)，掃描FOV為240mm×240mm。

1.2.3 DWI掃描序列及參數(shù)：采用單次激發(fā)自回波-回波平面成像序列。TR/TE 4200ms/72.3ms，層厚5mm，間距1mm，掃描FOV為240mm×240mm，矩陣192×192，梯度因子b選用0、1000s/mm2，NSA4。

1.2.41H-MRS掃描序列及參數(shù)：采用點分辨表面線圈法。掃描參數(shù)：TR/TE 2000ms/144ms，自動勻場，NSA4。根據(jù)常規(guī)增強圖像，選取病變最大直徑層面作為定位層面，選取感興趣區(qū)，避免來自頭皮、骨骼、脂肪、腦脊液、病灶出血等的干擾。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理1H-MRS選取多個感興趣區(qū)(RO I為15mm×15mm×15mm)放置于腫瘤實性部分(取腫瘤強化程度最大的區(qū)域)，計算出代謝物N-乙酰天門冬氨酸(NAA2.02ppm)、肌酸(Cr3.02)、膽堿(Cho3.22)等物質(zhì)代謝物參數(shù)值，并計算出Cho/ NAA、Cho/Cr、NAA/Cr比值，選取三組基線平穩(wěn)的ROI并計算平均值作為最終各代謝產(chǎn)物的相對值及比值。DWI選取相同層面的感興趣區(qū)，獲得ADC圖。

1.3 病理學檢查

1.3.1 標本獲取與組織學檢查：切取1個腫瘤實性部分及2-3個瘤周水腫帶行甲醛固定，石蠟包埋切片，常規(guī)HE染色并進行免疫組化法測定p53蛋白表達。

1.3.2 p53染色結(jié)果的判定：腫瘤細胞的細胞核褐黃色染色者為陽性細胞。每張切片均在高倍(200倍)顯微鏡下隨機選擇5個視野，計數(shù)每個視野下100個細胞，數(shù)出陽性細胞個數(shù)，以百分數(shù)表示p53基因陽性表達標記指數(shù)率(Label ing index, LI)，LI=(陽性細胞數(shù)計數(shù)/細胞總數(shù))×100%。

1.4 統(tǒng)計學分析采用SPSS13.0統(tǒng)計軟件包，對數(shù)據(jù)進行正態(tài)檢驗和方差齊性檢驗；膠質(zhì)瘤瘤體及瘤周1H-MRS各代謝物比值、ADC值及p53各指標間比較采用兩獨立樣本t檢驗；各波譜代謝物比值與p53標記的相關性采用pearson相關性檢驗；以P＜0.05為差異顯著。

2 結(jié) 果

2.1 膠質(zhì)瘤瘤體及瘤周p53蛋白染色結(jié)果具研究表明，p53在正常腦組織不表達或少量表達，本研究中30例膠質(zhì)瘤瘤周p53 LI 為(9.23±2.71)%，而膠質(zhì)瘤瘤體區(qū)p53 LI為(46.32±6.94)%(圖1-3)。

2.2 膠質(zhì)瘤瘤體及瘤周Cho/NAA、Cho/Cr、NAA/Cr比值、ADC值、p53標記差異性比較30例膠質(zhì)瘤瘤體區(qū)的代謝物波譜Cho/ NAA、Cho/Cr、NAA/Cr比值、ADC值、p53標記結(jié)果比較，差異均具有統(tǒng)計學意義(表1，圖4-5)。

2.3 膠質(zhì)瘤瘤體區(qū)Cho/NAA、Cho/Cr、NAA/Cr比值和ADC值與膠質(zhì)瘤瘤體區(qū)p53突變基因表達的相關性pearson相關性分析顯示(1)膠質(zhì)瘤瘤體及瘤周Cho/NAA比值與p53基因突變表達呈正相關(r=0.621，P=0.012；r=0.421，P=0.022)(圖6-7)；膠質(zhì)瘤瘤體Cho/Cr比值與p53基因突變表達呈正相關(r=0.901，P=0.019)(圖8)；(2)膠質(zhì)瘤瘤周水腫區(qū)Cho/ Cr比值與p53基因突變表達不相關(P=0.431)；瘤體及瘤周NAA/ Cr比值與p53基因突變均不相關(P=0.912，P=0.742)。(3)膠質(zhì)瘤瘤體ADC值與p53基因突變呈負相關(r=-0.792，P=0.014)(圖9)；瘤周ADC值與p53基因突變表達不相關(P=0.291)。

表1 膠質(zhì)瘤瘤體P53標記結(jié)果、波譜代謝物比值、ADC值比較

3 討 論

腫瘤的發(fā)生、發(fā)展是多因素、多基因、多階段綜合作用的結(jié)果，其中原癌基因與抑癌基因?qū)毎芷诩暗蛲鐾氛{(diào)節(jié)的失控是細胞癌變的主要原因。p53是目前公認與人類多數(shù)腫瘤密切相關的抑癌基因，分為野生型和突變型[3]，野生型p53是抑癌基因，而突變型卻參與致癌作用。在高度惡性腫瘤中p53基因突變的頻率很高，提示p53基因突變是腫瘤惡性進展的一個信號。野生型p53作用機制包括調(diào)控細胞周期，對于有DNA損傷的細胞，使細胞停滯于G1期而不能進入S期，促使DNA修復，或把逃過G1期的DNA損傷的細胞停滯于G2期而不能進入M期，誘導有DNA損傷的細胞凋亡，具有顯著的細胞周期負調(diào)控作用[4]；突變p53不能有效激活p53下游的DNA損傷應激反應 ，進而失去了腫瘤抑制功能，且突變型p53還具有獲得性功能，通過抑制p53的活性和誘導一些異?；虻谋磉_來促進腫瘤的發(fā)生[5]。突變后的p53基因，穩(wěn)定性增加，半衰期延長，能夠用免疫組化的方法檢測，所以一般認為免疫組化檢測組織中的p53蛋白與突變型p53基因是一致的[6]。

本實驗中膠質(zhì)瘤瘤體及瘤周突變型p53蛋白表達存在差異性，Wishchhusen認為腦膠質(zhì)瘤的進展與p53基因突變細胞的克隆性增殖及分化程度有關[7]，提示p53參與了腦膠質(zhì)瘤發(fā)生發(fā)展，是其預后不良的指標之一，另有學者報道p53與膠質(zhì)瘤復發(fā)和預后密切相關，可以作為判斷腫瘤發(fā)生、發(fā)展和預后的腫瘤標志物[8]。

DWI的ADC值能夠反映組織水分子的運動情況，腫瘤水分子運動取決于腫瘤細胞結(jié)構(gòu)，腫瘤細胞密度越高，生長越旺盛，生物膜結(jié)構(gòu)對水分子擴散的限制作用越明顯[9]，ADC值縮?。欢鲋芗毎Y(jié)構(gòu)松散，ADC值增加。多位學者[10]研究報道了ADC值對于治療前膠質(zhì)瘤進行分級，本實驗中瘤周ADC值顯著高于瘤體ADC值，與p53標記指數(shù)的相關性進行研究，結(jié)果是膠質(zhì)瘤瘤體ADC值與p53呈負相關(r=-0.792，P=0.014)，膠質(zhì)瘤瘤周ADC值與p53不相關(P=0.291)。p53蛋白表達的增加，表明了瘤體腫瘤細胞數(shù)目增多，使水分子彌散受到限制；而瘤周水腫區(qū)主要是的產(chǎn)生以血管源性為主,是血腦屏障破壞的結(jié)果，部分惡性膠質(zhì)瘤易沿腦白質(zhì)神經(jīng)纖維束及血管周圍呈浸潤性生長，因此普遍認為惡性膠質(zhì)瘤瘤周水腫帶除單純血管源性水腫外還有腫瘤細胞浸潤，至于惡性膠質(zhì)瘤瘤周水腫帶的ADC值是否與p53相關，還有待今后大宗病例進一步研究。

MRS是人體組織在活體的情況下獲得的生化信息，是一種功能和分子成像技術，可以反映腫瘤細胞的活性及其代謝狀態(tài)[11]。主要包括以下幾種重要的代謝產(chǎn)物，即Cho、Cr、NAA。Cho參與細胞膜磷脂合成，反映細胞膜的轉(zhuǎn)換。腫瘤細胞浸潤，細胞膜合成加速，可使Cho峰升高，通常認為是惡性腫瘤的標志物[12]。NAA僅存在于神經(jīng)元內(nèi)，是神經(jīng)元存在活性的標志[13]，它在體內(nèi)的濃度反映神經(jīng)元的功能情況和神經(jīng)元細胞的完整性。一些研究表明NAA是腦滲透的調(diào)節(jié)物，這意味著NAA的變化是可逆的。Cr反映能量代謝，被認為是腦內(nèi)相對恒定的[14]，在大多數(shù)病理情況下不發(fā)生改變。

膠質(zhì)瘤病理分級是由細胞核的異型性、核分裂活躍、細胞密度增高、血管內(nèi)皮細胞增生和壞死決定的[15-16]，與p53相關性最高。隨著p53突變細胞的不斷增殖，這些細胞達到足以維持腫瘤高度惡性的表型，使腫瘤細胞從低度惡性向高度惡性轉(zhuǎn)化，代表惡性腫瘤的標志物的Cho與p53具有明顯的正相關性。本實驗的結(jié)果是瘤體區(qū)Cho/NAA、Cho/Cr比值與p53正相關，腫瘤區(qū)Cho值上升來源于腫瘤浸潤增殖，NAA降低來源于腫瘤細胞破壞所致的神經(jīng)元數(shù)量減少。Cho/NAA比值既無Cr值在病理環(huán)境中可能下降對結(jié)果的影響，也排除了單純膠質(zhì)增生或神經(jīng)元功能受損而不是腫瘤浸潤對結(jié)果的影響。瘤周Cho/Cr比值與p53不相關，這與Cho代謝物增加的原理符合，而且瘤周水腫區(qū)環(huán)境復雜，不能單純反映腫瘤細胞的增加。而膠質(zhì)瘤瘤體及瘤周NAA/Cr比值均與P53不相關，可能與NAA數(shù)目減少及功能的缺失均可表現(xiàn)為NAA下降，所以NAA下降在瘤體及水腫區(qū)沒有特異性；綜上，本實驗結(jié)果認為Cho/NAA比值是能夠較好反映膠質(zhì)瘤瘤體及瘤周p53的波譜代謝物指標。

圖1 顯示腫瘤細胞密集，細胞大小不等，核濃染，細胞異型性顯著，核分裂象易見（×200）。圖2 瘤體區(qū)細胞密集，p53染色呈棕褐色（×200）。圖3 瘤周水腫區(qū)的腫瘤細胞密度較瘤體區(qū)低（×200）。圖4 腫瘤及瘤周T1W增強橫斷位定位圖，掃描野包含腫瘤區(qū)、瘤周水腫區(qū)及正常組織參照區(qū)；瘤周水腫區(qū)波譜代謝圖顯示NAA峰及Cr峰下降幅度低于腫瘤區(qū)，Cho峰上升，幅度低于腫瘤區(qū)；腫瘤區(qū)波譜代謝圖顯示NAA峰及Cr峰下降明顯，Cho峰上升明顯。圖5 ADC圖顯示腫瘤實體區(qū)呈等信號，腫瘤水腫區(qū)呈高信號。圖6 膠質(zhì)瘤瘤體區(qū)Cho/NAA比值與P53基因突變表達呈正相關（r=0.621，P=0.012）。圖7 膠質(zhì)瘤瘤周Cho/ NAA比值與P53基因突變表達呈正相關（r=0.421，P=0.022）。圖8 膠質(zhì)瘤瘤體區(qū)Cho/Cr比值與P53基因突變表達呈正相關（r=0.901，P=0.019）。圖9 膠質(zhì)瘤瘤體區(qū)ADC值與P53基因突變呈負相關（r=-0.792，P=0.014）。

本實驗顯示1H-MRS及DWI均能有效反映腦膠質(zhì)瘤p53突變基因表達的強弱，特別是瘤體區(qū)及瘤周Cho/NAA比值的診斷效能最高，結(jié)合瘤體區(qū)ADC值可在腦膠質(zhì)瘤的臨床診斷及判斷預后方面發(fā)揮巨大作用。

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(本文編輯: 汪兵)

The Correlation of1H-MRS, ADC Value and Mutation of p53 Gene in Brain Gliomas and Peritumoral Edema Region

LIU Chang, JI Xue-bin, WANG Tang-juan. Department of Radiology, Hospitalof Anhui Provincial, Hefei 230000, Anhui Province, China

ObjectiveTo investigate the correlation of1H-MRS, ADC value With mutation of p53 gene in brain gliomas and peritumoral edema region, which could improve application values.MethodsBetween September 2011 and December 2015, the MR scanning,1H-MRS, and DW I were conventionally performed before the operations in 30 patients With gliomas diagnosed by the postoperative pathological exam ination. Postoperative mutation of p53 gene was detected in parenchyma region. N-acetyl aspartic acid (NAA), choline (Cho), creatine (Cr), which were main metabolic products in the glioma parenchyma and peritumoral edema region, The correlativity of Cho/NAA、Cho/Cr、NAA/Cr and ADC With P53 expression in tumor was analyzed.Results(1) The Cho/NAA ratio was positively correlated With the mutation of p53 gene in brain gliomas and peritumoral edema region (r=0.621, P=0.012, r=0.421, P=0.022), the Cho/ Cr ratio was positively correlated With the mutation of p53 gene in brain gliomas(r=0.901, P=0.019). (2)The Cho/Cr ratio was not correlated With the mutation of p53 gene in peritumoral edema region(P=0.431). The NAA/Cr ratio was not correlated With the mutation of p53 gene (P=0.912,P=0.742) in brain gliomas and peritumoral edema region. (3)The ADC values was negatively correlated With mutation of p53 gene(r=-0.792, P=0.014). The ADC values was not correlated With mutation of p53 gene(P=0.291) in peritumoral edema region.ConclusionDW I examination and1H-MRS can effectively show the mutation of p53 gene in the glioma, especially Cho/NAA ratio is highest, these indicators could exactly evaluate mutation of p53 gene forglioma.

Glioma; Apparent Diffusion Coefficient; Magnetic Resonance Spectroscopy; p53

R445.2；R739.41

A

10.3969/j.i s s n.1672-5131.2016.11.009

季學兵

2016-09-21