鼻咽癌3.0T MRI動(dòng)態(tài)增強(qiáng)參數(shù)與乏氧誘導(dǎo)因子-1α表達(dá)的相關(guān)性分析

彭德新 陳志萍 劉志良 劉 嵐 徐仁根

鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma，NPC)是頭頸部最常見的惡性腫瘤之一，以放化療為中心的綜合治療是NPC的標(biāo)準(zhǔn)治療方案。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，超過60%的首診NPC病例是進(jìn)展期腫瘤，預(yù)后不理想，5年生存率低，給患者、家庭、社會(huì)帶來了巨大的心理和經(jīng)濟(jì)壓力。NPC內(nèi)存在乏氧細(xì)胞，研究表明，乏氧是促進(jìn)腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移及放化療抵抗的重要原因[1]本研究通過MRI動(dòng)態(tài)增強(qiáng)(dynamic contrast enhancement MRI，DCE-MRI)相關(guān)參數(shù)值與乏氧誘導(dǎo)因子-1α(Hypoxia induciable facor-1α)表達(dá)的相關(guān)性，旨在探索無創(chuàng)、準(zhǔn)確的評(píng)估NPC乏氧狀態(tài)的方法，為臨床制定治療方案提供有價(jià)值的信息。

1 資料與方法

1.1 一般資料

17例病例均來自江西省腫瘤醫(yī)院頭頸部腫瘤放療二病區(qū)，2018年4月至2019年4月，男性10例，女性7例，年齡27～76歲，中位年齡56歲。

1.2 MRI掃描

1.3 HIF-1α檢測(cè)及結(jié)果判定

采用Envsion二步法，鼻咽鏡活檢組織標(biāo)本石蠟包埋、切片、脫水，3%過氧化氫室溫孵育10 min，蒸餾水沖洗3次共9 min，高壓鍋抗原修復(fù)，滴加一抗HIF-1α多克隆抗體(Immunoway，美國)37 ℃孵育4 h，pBS沖洗，滴加二抗工作液(福州邁新)，37 ℃孵育30 min，pBS沖洗，DBA染色15 min，沖洗，復(fù)染，脫水，透明，封片，鏡下觀察。對(duì)照組采用pBS代替HIF-1α多克隆抗體，其余操作流程一致。

高倍鏡(×400)下選取5個(gè)視野，以陽性表達(dá)細(xì)胞率與染色強(qiáng)度計(jì)分的乘積為最終結(jié)果。陽性細(xì)胞表達(dá)率判定：陽性細(xì)胞<10%記0分，10%～40%記1分，40%～70%記2分，70%～100%記3分。染色強(qiáng)度判定：無染色記0分，淡黃色記1分，棕黃色記2分，棕褐色記3分。陽性細(xì)胞表達(dá)率與染色強(qiáng)度乘積<2為陰性，>2為陽性。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

應(yīng)用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件，對(duì)DCE參數(shù)值與HIF-1α表達(dá)水平進(jìn)行相關(guān)性分析，采用非參數(shù)Spearman相關(guān)性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

17例NPC患者M(jìn)RI圖像質(zhì)量滿足診斷需求，動(dòng)態(tài)增強(qiáng)參數(shù)RE、MRE、ME、TTP、AUC值分別為(132.51±12.23)%、(149.89±17.81)%、(1199.49±383.53)、(134.26±61.18)s、(298820.54±112728)。HIF-1α積分最小值2分，最大值9分，中位值4分。非參數(shù)Spearman相關(guān)性檢驗(yàn)結(jié)果顯示RE、MRE、ME與HIF-1α呈正相關(guān)(γ=0.71、0.84、0.61，P<0.05)，AUC與HIF-1α呈負(fù)相關(guān)(γ=-0.62，P<0.05)，TTP與HIF-1α無相關(guān)性(P>0.05)，見表1。

表1 17例NPC 3.0T DCE-MRI參數(shù)值與HIF-1α表達(dá)相關(guān)性分析

3 討論

乏氧狀態(tài)是實(shí)體腫瘤普遍存在的1種現(xiàn)象，乏氧細(xì)胞通過某些內(nèi)源性基因表達(dá)的變化以適應(yīng)缺氧微環(huán)境[2]。研究表明，HIF-1α是乏氧細(xì)胞啟動(dòng)一系列適應(yīng)及保護(hù)機(jī)制的關(guān)鍵細(xì)胞因子，在整個(gè)過程中起到重要的樞紐作用，促進(jìn)腫瘤周圍侵犯、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移及放化療抵抗，嚴(yán)重影響預(yù)后[3]。NPC是以放化療為主要治療方法的腫瘤，特別隨著精準(zhǔn)放療的應(yīng)用，合理準(zhǔn)確的勾畫靶區(qū)及相應(yīng)部位的放射劑量，直接關(guān)系到療效及預(yù)后情況。NPC乏氧細(xì)胞對(duì)放射線的耐受劑量是非乏氧腫瘤細(xì)胞的3倍以上[4]。孟云等[5]研究表明，HIF-1α陽性組無瘤生存率、總生存率、局控率低于陰性組，遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移發(fā)生率明顯高于陰性組。因此準(zhǔn)確評(píng)估NPC的乏氧狀態(tài)對(duì)制定個(gè)體化的放療方案、實(shí)施精準(zhǔn)放療有重要意義。

3.1 HIF-1α的生物學(xué)特性

HIF-α亞基和HIF-1β亞基構(gòu)成HIF-1異二聚體，HIF-α是HIF-1的主要功能亞基，HIF-1α亞基的表達(dá)水平及活性決定了HIF-1的功能狀態(tài)。研究表明，HIF-α對(duì)氧敏感度高，乏氧微環(huán)境能夠激發(fā)轉(zhuǎn)錄及蛋白水平的調(diào)節(jié)。HIF-α正常氧分壓條件下快速降解，而在乏氧狀態(tài)下蛋白表達(dá)增多、降解減少、穩(wěn)定性增高，啟動(dòng)一系列基因表達(dá)過程，包括上調(diào)血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)、促紅細(xì)胞生成素(erythropoietin，EPO)表達(dá)及無氧代謝相關(guān)因子的表達(dá)等，參與腫瘤的生長代謝、浸潤轉(zhuǎn)移等過程[6]。

3.2 DCE-MRI在NPC中的應(yīng)用

DCE-MRI是1種無創(chuàng)、快速、直接反映組織血流動(dòng)力學(xué)狀態(tài)的功能影像技術(shù)，能夠生成時(shí)間信號(hào)曲線(time-intensity curve，TIC)及量化的參數(shù)值，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于臨床診斷，以實(shí)體腫瘤領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛且具代表性，能夠提供反映腫瘤血管生成、滲透性、氧合狀態(tài)的量化生物學(xué)指標(biāo)，廣泛用于腫瘤的定性診斷、預(yù)后評(píng)估、療效評(píng)價(jià)等方面，已廣泛成熟應(yīng)用于NPC診斷、療效評(píng)估、放療后纖維化與復(fù)發(fā)鑒別等[7]。DCE參數(shù)值與腫瘤組織灌注和細(xì)胞密度切關(guān)系。DCE早期強(qiáng)化主要反映微循環(huán)灌注情況，強(qiáng)化程度與單位體積內(nèi)血管數(shù)量密切相關(guān)，后期增強(qiáng)主要取決于腫瘤血管對(duì)造影劑的通透性及血管外細(xì)胞外間隙的大小。研究證實(shí)，NPC早期強(qiáng)化程度與微血管密度(microvescular density，MVD)呈明顯正相關(guān)性[8]。早期腫瘤體積較小，腫瘤細(xì)胞主要依賴周圍組織的營養(yǎng)擴(kuò)散來汲取養(yǎng)分以維持緩慢生長，隨著腫瘤細(xì)胞不斷分裂增殖、體積增大，逐漸形成不成熟的新生血管及毛細(xì)血管網(wǎng)，血管基底膜不完整，內(nèi)皮細(xì)胞間隙大，血管滲透性高，對(duì)基質(zhì)形成破壞作用導(dǎo)致基質(zhì)疏松，容易發(fā)生鄰近侵犯及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。此外，DCE后期強(qiáng)化還與腫瘤組織的氧合狀態(tài)有關(guān)，乏氧狀態(tài)組織強(qiáng)化程度低于常氧狀態(tài)[9]。

NPC是1種具有侵襲性的惡性腫瘤，發(fā)展過程伴隨腫瘤血管生成，DCE-MRI能夠反映腫瘤血管生成及血流動(dòng)力學(xué)信息。由于NPC位置深在且固定，壞死囊變少見，有利于開展DCE-MRI掃描及ROI的勾畫，早期應(yīng)用方面主要用于影像和病理對(duì)照研究、TNM分期研究，后來應(yīng)用于放化療效的評(píng)價(jià)、淋巴結(jié)及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移、生存期等的相關(guān)性研究。近年來，隨著研究的逐漸深入，DCE-MRI與相關(guān)細(xì)胞因子、蛋白表達(dá)水平的相關(guān)性研究已見報(bào)道，包括MVD、VEGF、HIF-1α等[10]，結(jié)果證實(shí)DCE參數(shù)值與后者之間存在相關(guān)性，可用于指導(dǎo)臨床治療、預(yù)后評(píng)估等。

3.3 DCE-MRI參數(shù)值與HIF-1α的相關(guān)性

DCE-MRI參數(shù)值反映腫瘤血流灌注和對(duì)比劑在血管外細(xì)胞外聚積、廓清的情況，乏氧狀態(tài)下的腫瘤組織在血管生成、間質(zhì)成分、氧合狀態(tài)等方面發(fā)生改變，對(duì)DCE參數(shù)值產(chǎn)生影響[11]。RE、MRE、ME是反映腫瘤組織的強(qiáng)化程度的量化指標(biāo)，分別對(duì)應(yīng)與動(dòng)態(tài)掃描第一期蒙片的強(qiáng)化增量，RE是強(qiáng)化程度平均值百分比，MRE是最大強(qiáng)化程度百分比，ME是最大強(qiáng)化值及強(qiáng)化峰值，故MRE值一定大于RE，同一ROI的MRE和ME在動(dòng)態(tài)掃描的同一期相出現(xiàn)，兩者具有很好的一致性。由于腫瘤早期強(qiáng)化主要反映血流灌注，后期強(qiáng)化反映血管通透性及血管外細(xì)胞外間隙大小。本組病例中，12例(70.6%)強(qiáng)化峰值出現(xiàn)在早期(動(dòng)態(tài)掃描第3-6期)，后期強(qiáng)化均勻減退，HIF-1α呈相對(duì)低表達(dá)(積分為2、3、4分)，反映腫瘤強(qiáng)化峰值期相主要與血流灌注有關(guān)，因?yàn)槟[瘤組織內(nèi)部存在豐富的毛細(xì)血管網(wǎng)，瘤體較小內(nèi)部乏氧狀態(tài)不顯著，對(duì)比劑能夠比較均勻的滲透和廓清，與HIF-1α積分較低表現(xiàn)比較一致。另5例(29.4%)出現(xiàn)在后期(動(dòng)態(tài)掃描第8～10期)，內(nèi)部出現(xiàn)相對(duì)低強(qiáng)化區(qū)，HIF-1α呈相對(duì)高表達(dá)(積分為6、9分)，反映腫瘤異質(zhì)性顯著，內(nèi)部出現(xiàn)明顯乏氧區(qū)，影響對(duì)比劑的滲透和廓清，乏氧區(qū)也因氧合不足、微循環(huán)血供較差而呈現(xiàn)較弱強(qiáng)化，與既往報(bào)道相符合[12]。TTP也是反映血流灌注的指標(biāo)，指達(dá)到強(qiáng)化峰值所需要的時(shí)間，反映單位體積內(nèi)血管的數(shù)量與完整性，TTP越長反映出組織血管含量少、完整性交好，HIF-1α高表達(dá)，放化療抵抗作用強(qiáng)。但本組病例結(jié)果TTP與HIF-1α表達(dá)無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，考慮到可能與樣本量偏少、偏倚有關(guān)，今后需要加大樣本繼續(xù)研究。AUC是反映組織的對(duì)比劑總攝取量的指標(biāo)，不包括毛細(xì)血管床的對(duì)比劑含量，因此與血管通透性、血管網(wǎng)細(xì)胞外間隙的水平、對(duì)比劑廓清有關(guān)系。本組病例中，AUC與HIF-1α表達(dá)呈負(fù)相關(guān)且有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，反映出乏氧狀態(tài)下，毛細(xì)血管滲透性減低、血管外細(xì)胞外間隙較小、對(duì)比劑廓清較慢。研究證實(shí)，DCE-MRI定量關(guān)注參數(shù)血管外細(xì)胞外間隙百分比Ktrans、Ve與HIF-1α表達(dá)呈負(fù)相關(guān)性[13]，進(jìn)一步證實(shí)本研究結(jié)論的可靠性。

本研究初步證實(shí)DCE-MRI參數(shù)值與HIF-1α表達(dá)存在一定程度的相關(guān)性，但尚存在一些不足之處，如受工作條件限制只能獲得半定量參數(shù)而不是定量參數(shù)，樣本量偏少，可能對(duì)結(jié)果存在一定影響，需在今后的研究中不斷深入研究分析，以期獲得更加穩(wěn)定客觀的結(jié)果。