骨巨细胞瘤的生物行为评价研究进展

陶海波，飞勇，李鹍，丁莹莹，刘一帆

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骨巨细胞瘤的生物行为评价研究进展

陶海波，飞勇，李鹍，丁莹莹，刘一帆

骨巨细胞瘤组织学及生物行为较复杂，侵袭力较强，具有较高的局部复发率，甚至发生远处转移如肺转移。因此准确评价其生物行为对其临床诊疗尤为重要，影像学、分子生物学及组织细胞学的发展为骨巨细胞瘤的生物行为提供了全面评价体系。本文对骨巨细胞瘤生物行为评价的研究进展进行综述。

骨巨细胞瘤;分子生物学;组织细胞化学;综述

陶海波，飞勇，李鹍，等．骨巨细胞瘤的生物行为评价研究进展［J］．中国全科医学，2015，18(36):4517－4520．［www．chinagp．net］

Tao HB，Fei Y，Li K，et al．Research progress on the evaluation of biological behavior of giant cell tumor of bone［J］．Chinese General Practice，2015，18(36):4517－4520．

2013年世界卫生组织对骨肿瘤进行重新分类时，将骨巨细胞瘤(giant cell tumor of bone，GCTB)分为普通GCTB和恶性GCTB［1］。前者为良性GCTB，其组织学及生物行为均较复杂，侵袭力较强，临床表现为明显的溶骨性骨质破坏，具有较高的局部复发率，甚至发生远处转移如肺转移。目前，对于GCTB不断有影像学、分子生物学及组织细胞学研究成果出现，不仅为判断GCTB生物行为提供新的参考指标，还为其治疗提供新的途径。本文就近年来GCTB生物行为评价的相关研究的现状进行系统性综述。

1影像学分级与GCTB生物行为

1940年Jaffe等［2］根据骨巨细胞的基质细胞异形性，将其分为Ⅰ～Ⅲ级，但在随后的临床、影像学和病理对比分析中发现，骨巨细胞的细胞学形态与其生物行为不一致，许多病理表现为Ⅰ级的GCTB也会发生肺转移。因此在20世纪80年代以后将GCTB在组织学上分为非侵袭性GCTB和侵袭性GCTB，Enneking肿瘤分期系统［3］和Campanacci等［4］的X线分级均对预测GCTB侵袭性有一定价值。影像学表现骨包壳是否完整、有无骨外软组织肿块是评价GCTB生物行为的关键［5］。众所周知，X线成像具有分辨率低、病灶重叠及受评价者主观因素影响等特点，因此病灶观察有限，也致使Campanacci等［4］的X线分级对GCTB的评价有局限性。随着CT及磁共振成像(MRI)技术日新月异的发展，CT具有更好的密度分辨率和避免前后重叠的优点;MRI具有任意层面扫描和良好的软组织分辨率的特点，不仅可以更好地显示肿瘤内部特征及肿瘤和周围组织结构的关系，而且还可进一步揭示病变的血流动力学特征、细胞代谢情况，从而使其有助于评价肿瘤内血管及微循环灌注情况和肿瘤细胞活性。丁晓毅［6］提出，GCTB简单CT及MRI影像学表现，较X线更能精确呈现病灶的骨皮质破坏、软组织肿块，MRI还能更清楚显示病灶周围水肿状况，更能准确地对GCTB生物行为进行评价，但对手术方法的选择及术后复发率的预测作用有限。由于目前手术仍是治疗GCTB的主要方式，研究表明，囊内刮除术可最大限度保留宿主骨组织，术后肢体功能较好，但存在刮除不彻底、复发风险较高的可能，边缘切除虽可降低术后局部复发率，但需要牺牲肿瘤邻近关节［7］。术式的选择依赖影像学分级标准、是否发生病理性骨折、骨皮质破坏程度、软组织侵袭程度、肿瘤体积以及关节软骨下骨破坏程度等。由此可见，确定GCTB的治疗方案需要精确的影像学对病变进行术前评估。基于CT三维重建技术的数字化三维观察测量评估系统综合以上多种因素创建了HC GCTB评分系统［8］。HC GCTB评分系统包括对肿瘤与关节面距离的估算与评分，GCTB分值越高，复发的可能性越大，因为HC GCTB评分系统包括了对肿瘤体积的评估，而肿瘤体积正是选择重建方案的重要因素。动态增强磁共振成像(DCE－MRI)的发展也为GCTB的生物行为评价提供一定基础，文献报道，复发组中时间信号曲线为速升－速降型，良性组中为速升－下降型，复发组较良性组廓清快［9］。因此，充分应用影像学技术的发展，建立精确影像学分级评价GCTB的生物行为是非常必要的。

2肿瘤增殖活性与GCTB生物行为

目前，肿瘤增殖活性研究是肿瘤细胞动力学研究领域的热点，判断肿瘤增殖活性的重要标准是检测增殖细胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen，PCNA)以及Ki－67的表达水平。PCNA可有效反映肿瘤细胞的代谢及肿瘤细胞DNA、RNA的合成情况，其过度表达可以反映肿瘤细胞的分化、浸润、转移、复发、预后等多个生物过程［10］。研究表明，PCNA可以准确反映肿瘤增殖活性，其表达水平越高，肿瘤增殖活性越强，相应的GCTB的侵袭性愈高，是判断GCTB生物行为的重要指标之一［11］。Ki－67是一种核蛋白，与核糖体RNA转录有关，是增殖性细胞核的标志物，也是检测肿瘤增殖活性的金标准之一，在病理报告中，Ki－67表达水平的高低与肿瘤分化程度、浸润、转移及预后密切相关。Ki－67表达水平决定着肿瘤增殖活性，能最快最准确地确定恶性肿瘤的增殖率。Ki－67表达水平越高，表明肿瘤细胞生长越迅速，肿瘤的恶性程度就越高。文献报道，GCTB的复发与Ki－67表达水平阳性表达的细胞数有关，Ki－67表达水平在GCTB中随着生物行为级别的增加而增高［12］。张佩佩等［13］研究表明，MRI分级与Ki－67表达水平有相关性，可作为GCTB的分级参考标准。细胞凋亡作为与细胞增殖相对应的细胞活动形式，在肿瘤的发生、发展和治疗及预后中均起着重要作用。目前国内外对于GCTB凋亡相关基因研究较多的是p53基因。p53基因是抑癌基因，主要有野生型及突变型两种类型。野生型p53基因编码的p53(野生型)可参与DNA的修复、调控细胞周期、诱导细胞凋亡等细胞周期过程，而在肿瘤的发生过程中p53基因容易发生突变，其因编码的p53(突变型)在肿瘤的发生和发展过程中起促进作用。文献报道，p53与GCTB的组织学分级、复发及转移有关，p53表达水平高者，肿瘤的侵袭性大、复发和转移的可能性高［11］。目前，国内外关于PCNA、Ki－67、p53与影像学间的相关性及用于评价GCTB生物行为的文献较少。

3血管生成调节因子、微血管密度与GCTB生物行为

近年来肿瘤新生血管成为研究热点，GCTB中含有丰富的新生血管，有学者通过电镜观察GCTB时发现肿瘤周边有丰富的新生毛细血管芽，而肿瘤中心血管则粗大、有盲端或为无血管区，进一步行组织学检查发现，周边富含新生血管的组织病理恶性程度较中心区域高［14］。说明血管新生与GCTB的侵袭程度相关，更能反映其生物行为。而肿瘤血管的生长是由多种促血管生成因子及抗血管生成因子调节的，通过研究各种因子在GCTB中的表达及与各项临床、病理指标的联系，便可以为GCTB的研究提供新的思路。血管内皮生长因子(VEGF)与肿瘤组织中血管密切相关，可促进血管内皮细胞增殖，并且增加微血管的通透性，促进纤维蛋白沉积和血浆蛋白外渗，并诱导内皮细胞合成大量蛋白水解酶，这一系列过程有利于内皮细胞的迁移和新生血管的生成。文献报道，VEGF的表达水平能反映GCTB新生血管状况，与GCTB的生物行为密切相关［15］。基质金属蛋白酶(MMPs)是一种锌离子依赖性的水解细胞外基质的蛋白水解酶家族。研究表明，MMPs是重要的血管生成调节因子，可以降解毛细血管内皮下基底膜和细胞外基质，使顶细胞向周围迁移并增殖，最终形成新生血管和基底膜，MMP－2、MMP－9、MMP－14均能直接调节血管新生，其中MMP－9促进血管新生作用最强［16］。有学者研究表明，GCTB的MMP－9促进肿瘤新生血管的形成，影响肿瘤的预后［17］。文献报道，MMP－9不仅有降解肿瘤细胞外基质促进血管新生的作用，还可以激活VEGF和其他血管形成因子途径促进肿瘤血管新生［18］。同时，肿瘤组织早期产生的VEGF还可诱导血管内皮细胞产生MMPs［19］，这表明在GCTB新生血管过程中MMPs和VEGF具有协同作用。CD147是免疫球蛋白超家族的跨膜糖蛋白，通过细胞－细胞及细胞－间质黏附作用参与机体多种生理过程，除诱导成纤维细胞产生MMPs外，肿瘤细胞还能将CD147以旁分泌的形式作用于内皮细胞，诱导MMPs的产生。提示肿瘤细胞产生的CD147通过调节内皮细胞产生的MMPs诱导肿瘤血管新生，并降解细胞外基质中的各种蛋白来调节肿瘤细胞的各种生物行为如侵袭和转移等［20］。文献报道，GCTB中的CD147和MMPs表达水平与肿瘤分级和预后相关，提示，CD147和MMPs也可以作为评估GCTB预后的重要参考指标［21］。微血管密度被公认为是反映肿瘤组织内部微循环状态的重要指标，在对肺癌、肾癌、膀胱癌、胃癌等的研究中发现，肿瘤血管新生和微血管密度与肿瘤的进展和预后有着密切的关系［22－23］。文献报道，VEGF的表达水平及微血管密度和GCTB的膨胀程度、肿瘤的软组织肿块形成有关［24］。随着磁共振灌注的发展与应用，文献报道，肿瘤灌注率和肿瘤微血管密度有关，GCTB的血管化程度高低和肿瘤的生长有关［6］，从而说明影像学可以反映肿瘤的血管化程度;GCTB中有丰富的血管，亦有研究证实，GCTB的微血管密度与肿瘤的生物行为和预后有相关性，复发组的GCTB微血管密度高于未复发组，提示GCTB的瘤组织内丰富的新生血管与其术后复发有关［25］。因此，VEGF、微血管密度与影像学相结合可成为预测GCTB生物行为的方法，为治疗提供一定的参考价值。

4组织细胞学与GCTB生物行为

GCTB主要由3种细胞组成:单核基质细胞、多核巨细胞和单核细胞。单核基质细胞是GCTB的肿瘤细胞;多核巨细胞是GCTB的特征性细胞成分，其形成机制、表型和功能特性上均与破骨细胞非常类似。研究发现，肿瘤细胞单核基质细胞通过核因子(NF)－кB信号转导通路、NF－кB受体活化因子/NF－кB受体活化因子配体/骨保护素(RANK－RANKL－OPG)轴等来影响多核巨细胞的破骨活动，导致骨质吸收破坏［26－27］。NF－кB是真核细胞中参与机体免疫、炎性反应、细胞分化有关的基因转录过程的一组转录因子，与肿瘤的发生、发展密切相关。研究表明，NF－кB转录途径的激活和溶骨性骨质破坏有关［28］。NF－кB的表达水平增高使破骨样巨细胞的生成与活化增加，导致GCTB的骨质破坏活动更为显著。RANKL是肿瘤坏死因子受体配体超家族成员，GCTB单核基质细胞表达RANKL与外周血及骨髓中的破骨细胞前体细胞表面的RANK相结合后，诱导其分化形成多核巨细胞。骨保护素(OPG)是由成骨细胞分化过程中产生的破骨细胞抑制因子，是RANKL的非功能性受体，通过竞争性抑制RANKL，可以阻止RANKL结合破骨细胞前体细胞表面的RANK，从而抑制前体破骨细胞的存活、分化与融合，抑制成熟破骨细胞的功能并诱导其凋亡［29］。成骨细胞和骨髓基质细胞在生理状态下表达一定量的RANKL，促进破骨细胞的分化和骨吸收，同时又分泌相应数量的OPG，防止骨过度吸收，因此RANKL /OPG的比例协调是维持局部骨形成和骨吸收平衡的关键。研究表明，绝大多数GCTB表达RANKL，然而OPG的表达较少，提示RANKL的表达水平上调、OPG的表达水平下调和GCTB的骨质破坏程度相关，GCTB的NF－кB、RANKL表达水平增高与MRI表现的骨质破坏、软组织肿块相关［30］。由于GCTB的骨质破坏是由破骨细胞样多核巨细胞来介导，双膦酸盐抑制破骨细胞样多核巨细胞的骨破坏作用，具有减缓骨质进一步进展破坏或复发的作用。文献报道，术后使用双膦酸盐类药物者较不使用该药物者复发率显著降低［31］。在GCTB中梭形基质细胞可通过表达RANKL诱导单核细胞融合成多核巨细胞，使用RANKL抑制剂单克隆抗体狄迪诺塞麦(denosumab)对GCTB治疗，目前收到显著疗效［30，32］。

5展望

目前，对GCTB生物行为已进行大量的组织细胞学以及分子生物学的研究，并且已在临床治疗方面有所进展。随着磁共振功能成像在骨肿瘤中的应用进展，相信随着分子生物学的不断发展，基础和临床研究的深入，磁共振功能成像与组织细胞学、分子生物学相结合，可为GCTB生物行为提供有利的证据，也为其治疗方式的选择提供新的线索。

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检索策略:

文献检索主要基于中文的CNKI和英文的PubMed。

CNKI检索词及结果:主要应用中国学术期刊网络出版总库、中国博士学位论文全文数据库、中国优秀硕士学位论文全文数据库、中国重要会议论文全文数据库。检索词及结果如下:题名=骨巨细胞瘤AND(关键词=生物学OR关键词=预后OR关键词=复发OR关键词=MRIOR关键词=CT)，178条。题名=骨巨细胞瘤AND(题名=生物学OR题名=预后OR题名=复发OR题名=MRIOR题名=CT)，169条。

PubMed检索词及结果:(giant cell tumor of bone［Title］)AND(CT OR MRI OR biological behavior OR prognosis OR recurrence)，234条。(giant cell tumor of bone［Title］) AND(CT［Title］OR MRI［Title］OR biological behavior［Title］OR prognosis［Title］OR recurrence［Title］)，27条。

纳入原则:选取国内外近几年最新的文献，最终入选32条。

Research Progress on the Evaluation of Biological Behavior of Giant Cell Tumor of Bone

TAO Hai－bo，FEIYong，LIKun，et al．Department of Radiology，the Third Affiliated Hospital of Kunming Medical University(Yunnan Cancer Hospital＆Institute)，Kunming 650118，China

The histology and biological behavior of giant cell tumor of bone(GCTB)is characterized by inherent complexity，strong aggressivity，high local recurrence rate and even the possibility of distant metastasis such as pulmonary metastasis．Therefore，it isofgreat importance to provide precise evaluation of the biologicalbehavior for the clinical diagnosisand treatment．The progresses in imaging，molecular biology and histocytology enable to provide a comprehensive evaluation system for the biological behavior of GCTB．The research progress in the evaluation of biological behavior of GCTB were reviewed in this paper．

Giant cell tumor of bone;Molecular biology;Histocytochemistry;Review

R 730．262．3

A

10．3969/j．issn．1007－9572．2015．36．025

2015－08－11;

修回日期:2015－11－12)

(本文编辑:陈素芳)

650118云南省昆明市，昆明医科大学第三附属医院(云南省肿瘤医院)放射科

李鹍，650118云南省昆明市，昆明医科大学第三附属医院(云南省肿瘤医院)放射科;E－mail:ynimaging@126．com