异柠檬酸脱氢酶基因状态对弥漫性胶质瘤手术策略的影响研究进展

冯哲斌，孔东生，冯世宇，余新光

解放军总医院第一医学中心神经外科医学部，北京 100853

弥漫性胶质瘤是最常见的颅内原发恶性肿瘤，具有高致残性和高复发性，严重影响患者的生活质量及预期寿命。在我国，该病年发病率为(5～ 8)/100 000，5 年生存率低[1]。弥漫性胶质瘤按WHO 分级可分为低级别胶质瘤和高级别胶质瘤，按组织学和分子分型可以分为少突胶质细胞瘤、星形细胞瘤和胶质母细胞瘤等。胶质母细胞瘤(glioblastoma multiforme，GBM) 是弥漫性胶质瘤最常见亚型，5 年生存率低于5%，中位生存时间约15 个月[2]。弥漫性胶质瘤主要治疗方案为手术切除基础上辅以放化疗、电场治疗、免疫治疗等。

异柠檬酸脱氢酶(isocitrate dehydrogenase，IDH)是三羧酸循环中的关键酶之一，主要作用为催化异柠檬酸氧化脱羧形成α-酮戊二酸，处于细胞能量代谢中心位置。目前发现弥漫性胶质瘤中存在两种异柠檬酸脱氢酶突变(IDH1 与IDH2)，超过90% 发生于IDH1，而约90% 的IDH1 突变发生于R132H 位点；IDH2 突变多发生于R172K 位点。70%～ 80%低级别胶质瘤存在IDH1 或IDH2突变，而高级别胶质瘤的IDH 突变率相对较低[3]。IDH 突变会导致D-2-HG 的积累，从而抑制双加氧酶，导致DNA 启动子甲基化和CpG 岛的启动子甲基化表型[4-5]。IDH 突变是弥漫性胶质瘤重要的预后指标，往往是患者延长生存期的有利因素，因此IDH 基因状态对弥漫性胶质瘤诊断、个体化治疗及预后具有重要意义。对于IDH 野生型(IDH wild type，IDHwt) 和突变型(IDH mutation type，IDHmut)胶质瘤，由于肿瘤生长特性不同，所以具体手术策略也不相同。本文就IDH 基因状态对不同分子病理类型的弥漫性胶质瘤手术策略的影响进行综述。

1 少突胶质细胞瘤WHO 2～ 3 级IDH 突变型

少突胶质细胞瘤(WHO 2～ 3 级)是一类同时存在IDH1/2 突变和染色体臂1p/19q 共缺失的胶质瘤(IDHmut-Codel)。最近一项来源于美国国家癌症数据库的大样本回顾性研究显示，在1 067 例具有IDHmut-Codel 分子特征的WHO 2～ 3 级少突胶质细胞瘤患者群体中，分别接受非手术治疗(活检)、次全切、全切的三组患者的总生存期有统计学差异，全切术后生存期最长，其次是次全切[6]。切除范围增大似乎能够延长总生存期，这种现象在WHO 3 级少突胶质细胞瘤组中更明显，说明对于少突胶质细胞瘤，全切较次全切更有优势。另一项国内多中心研究则表明，397 例WHO 2～ 3级少突胶质细胞瘤患者中，全切与次全切相比没有无进展生存期和总生存期的延长[7]。由于这两项研究并没有量化次全切组的切除程度，因此不能确定一定体积内的肿瘤残留是否影响预后，需要通过进一步细化切除程度研究少突胶质细胞瘤的最佳切除范围。Carstam 等[8]随访了77 例IDH 突变的WHO 2～ 3 级少突胶质细胞瘤患者，发现术后残余肿瘤体积小于5 mL 组(0.1～ 5.0 mL)与残余肿瘤体积大于5 mL 组相比，总生存期无统计学差异，提示较小的残余肿瘤体积不是少突胶质细胞瘤患者预后的独立预测因子。Kavouridis 等[9]分析了140 例WHO 2～ 3 级少突胶质细胞瘤患者的残余肿瘤体积与预后的关系，发现对于有术后肿瘤残留的患者，直到残余肿瘤体积达到15 mL 才显现出预后差异。为了更精确地探索少突胶质细胞瘤残余肿瘤体积临界值，作者进行了基于残余肿瘤体积的二分类分析，以1 mL 为单位逐次比较了残余肿瘤体积在0～ 30 mL 范围内时患者的预后，结果显示8 mL 似乎是一个明显的分界线，残余肿瘤体积小于8 mL 组与大于8 mL 总生存期有统计学差异。因此，少突胶质细胞瘤的预后对少量残余肿瘤似乎不是很敏感，可能由于放化疗对少突胶质细胞瘤效果较好，患者生存期长；另外，少突胶质细胞瘤的分子特性使其具有生长惰性和相对较差的浸润生长能力，导致患者通过手术的获益往往不够明显。因此，少突胶质细胞瘤手术策略应为着重保护神经功能，如果难以达到影像学范围全切，或全切导致神经功能损害风险较大，可允许有5～ 8 mL 肿瘤残余。

2 星形细胞瘤WHO 2～ 3 级IDH 突变型

一类WHO 2～ 3 级星形细胞瘤的分子特征是具有IDH 突变但不伴有染色体臂1p/19q 共缺失(IDHmut-Noncodel)。Patel 等[10]的研究纳入2000 -2018 年的63 例IDHmut-Noncodel WHO 2～ 3 级星形细胞瘤患者，发现切除范围是影响这种星形细胞瘤患者总生存期的因素之一，即更大比例的肿瘤切除可以改善患者预后。这项研究的不足在于只分析了切除范围对患者总生存期的影响，受限于切除范围的计算方式[切除范围=(术前体积-术后体积)/术前体积]，仅凭切除范围不能为我们直观展现具体肿瘤体积，尤其对于术前体积较大的肿瘤。这可能会影响手术具体切除程度对患者获益的评估。Navarria 等[11]对54 例具有IDHmut-Noncodel 分子特征的WHO 2～ 3 级星形细胞瘤患者进行随访，提示切除范围和残余肿瘤体积均是影响患者无进展生存期与总生存期的重要指标，达到全切和更小的残余肿瘤体积有利于改善患者预后。此外，与少突胶质细胞瘤相比，残余肿瘤体积对这类星形细胞瘤患者总生存期的影响似乎更大。Wijnenga 等[12]对残余肿瘤体积与患者预后的关系进行了深入研究，228 例接受手术治疗的IDHmut-Noncodel WHO 2 级星形细胞瘤患者队列中，将残余肿瘤体积分为0 cm3、0.1～ 5.0 cm3、5.0～ 15 cm3和15 cm3以上四组，发现残余肿瘤体积0 cm3组较残余肿瘤体积0.1～ 5.0 cm3组的患者总生存期显著延长，而且随着残余肿瘤体积的增大，患者预后变差。进一步的二分类分析显示即使残余肿瘤体积达到25 cm3，患者的总生存期仍较对照组(残余肿瘤体积＞25 cm3)更长，提示对于这类星形细胞瘤患者，即使较少体积的减瘤手术也可改善患者预后。上述Kavouridis 等[9]的研究也证实了在具有IDHmut 分子特征的WHO 2～3 级星形细胞瘤患者群体中，残余肿瘤体积 0.1～5.0 cm3组的患者总生存期与残余肿瘤体积0 cm3组有统计学差异。综上，手术的减瘤作用对具有IDHmut-Noncodel 分子特征的WHO 2～ 3 级星形细胞瘤患者至关重要，残余肿瘤体积对患者总生存期影响特别大，即使是非常小的残余肿瘤体积(0.1～ 5.0 cm3)也会导致患者更差的预后，术中应尽可能避免任何程度的肿瘤残余。

3 星形细胞瘤WHO 2～ 3 级IDH 野生型

一部分WHO 2～ 3 级星形细胞瘤的分子特征为IDHwt。综合21 例研究的Meta 分析显示，在具有IDHwt 的星形细胞瘤胶质瘤群体中，切除范围是延长患者无进展生存期和总生存期的独立预测因子[13]。国内复旦大学华山医院一项对于94 例IDHwt 星形细胞瘤胶质瘤患者的研究显示，在预后预测的多元线性回归模型中，达到全切、更高的肿瘤切除百分比、更小的残余肿瘤体积是延长总生存期和无进展生存期的独立预测因子[14]。根据切除范围和残余肿瘤体积的阈值进行二分类分析，观察总生存期和无进展生存期的组间差异，发现切除范围为97.0%(无进展生存期为93%)或最大残余肿瘤体积为3.0 cm3(无进展生存期为4.0 cm3)是延长患者总生存期的必要条件。然而，进一步将端粒酶逆转录酶启动子突变纳入分组标准，结果显示残余肿瘤体积2.0 cm3是IDHwt 伴端粒酶逆转录酶启动子突变组患者的总生存期有显著差异的阈值，而对于IDHwt 不伴端粒酶逆转录酶启动子突变组患者，则没有这一阈值，提示这类患者适合更彻底的手术切除。中枢神经系统肿瘤分类分子信息及实践方法联盟-非WHO 官方组织(cIMPACT-NOW)建议，携带表皮生长因子受体扩增，和(或)整个7 号染色体和整个10 号染色体缺失(+7/-10)，和(或)TERT 启动子突变的WHO 2～ 3 级IDHwt 星形细胞瘤应视为GBM，WHO 4 级[15-16]。而基于上述诊断标准，Berzero 等[17]发现在517 例“WHO 2～ 3 级IDHwt 星形细胞瘤”中，只有47 例是真正意义上的IDHwt 星形细胞瘤，并且EGFR扩增、+7/-10 染色体改变、TERT 启动子突变、H3基因改变以及WHO 分级、切除范围均是影响患者预后的独立因素。更大的切除范围是患者较好预后的有利因素，这些预后的影响因素可能有复杂的相互作用[18]。对瘤周组织进行多次切片发现，相较于IDHmut 胶质瘤，IDHwt 胶质瘤往往具有更显著的浸润生长特性，在影像学边缘外2 cm 亦可观察到浸润生长的胶质瘤细胞[19]。综上，IDHwt星形细胞瘤具有较强的异质性，需要纳入多种分子标志物进一步研究切除范围对患者预后的具体影响。加之此类胶质瘤侵袭性较显著，IDHwt星形细胞瘤的手术治疗需要尽可能追求影像学范围全切，在保护神经功能的前提下，可以在影像学范围的基础上扩大切除。

4 胶质母细胞瘤WHO 4 级IDH 野生型

胶质母细胞瘤具有IDHwt 的分子特征，组织学上存在明显坏死和微血管增生。GBM 在MRI 增强扫描中通常呈不规则强化，强化灶周围常伴T2/flair 异常高信号。一般将强化灶范围视为GBM 影像学范围。Kow 等[20]在一项对57 例GBM患者的回顾性研究中发现，对于GBM 的强化灶，尽管非全切组的中位残余肿瘤体积只有1.1 cm3，但全切组较非全切组有更好的预后，提示手术治疗需要对增强病灶彻底切除。首都医科大学一项多中心研究也表明，248 例GBM 患者中，完全切除增强病灶可以延长患者总生存期[21]。Kow 等还发现，切除范围74%是一个明显的界限，即相比更小范围的切除，当切除约3/4 肿瘤时患者才可以从手术治疗中获益(中位总生存期 18.3 个月vs11.6 个月)。而Laigle-Donadey 等[22]比较了老年GBM 患者接受活检(51 例)和手术治疗(50 例)的预后，发现二者的总生存期虽无统计学差异，但手术组患者的无进展生存期显著长于活检组，手术组患者的生活质量也高于活检组，且手术没有带来额外神经功能损伤风险。因此对于GBM 患者，即使术前评估为不能完全切除增强病灶，也应优先选择手术切除而非单纯活检，术中应尽可能多地切除增强病灶(切除范围大于74%)以改善患者预后。GBM 的FLAIR 高信号区域已被证实存在瘤细胞浸润[23]。然而，最近一项回顾性多中心研究表明，FLAIR 高信号区域的切除与GBM 患者生存不相关[24]。Vivas-Buitrago 等[25]在101 例接受手术治疗的GBM 患者中发现，在完全切除增强病灶的基础上，切除20%～ 50% FLAIR 高信号区域可以延长总生存期，切除20%～ 40% FLAIR 高信号区域可以延长无进展生存期，而当FLAIR 高信号区域的切除程度进一步扩大时，患者不再有总生存期和无进展生存期的延长，提示切除FLAIR 高信号区域对GBM 患者的预后改善有限。综上，GBM 患者的手术策略应为增强病灶的彻底切除。在保护神经功能的前提下，可以适当切除部分FLAIR 高信号区域。

5 星形细胞瘤WHO 4 级IDH 突变型

WHO 4 级星形细胞瘤具有IDHmut 特征，曾被称为“继发性胶质母细胞瘤”。与GBM 类似，WHO 4 级星形细胞瘤在MRI 增强扫描中往往有不规则强化，增强病变周围有T2/Flair 异常高信号。Beiko 等[26]对比研究了128 例WHO 2 级IDHmut星形细胞瘤患者与207 例GBM 患者，以总生存期为观察的终点事件，发现对于WHO 4 级星形细胞瘤患者，完全切除增强病变的患者组中位生存期为19.6 个月，而未完全切除增强病变的患者组的中位生存期为10.7 个月。增强病变的彻底切除与延长星形细胞瘤患者的总生存期相关，并且随着肿瘤切除百分比的增大，患者的预后逐步得到改善。Beiko 等还首次报道了在切除增强病变的基础上，完全切除非增强病变是IDH 突变型恶性星形细胞瘤中的独立预测因子。对于T2/Flair 高信号区域，星形细胞瘤的处理策略与GBM 略有不同，而与WHO 3～ 4 级IDHmut 星形细胞瘤有些相似，即需要尽可能减少残余肿瘤体积，做到肿瘤的彻底切除。Hong 等[27]将113 例IDHmut 星形细胞瘤患者纳入研究，分别分析增强病变的切除范围、T2/Flair 高信号区域的切除范围与患者总生存期的关系，发现切除99.96% 增强病变和切除85.64%的T2/Flair 高信号区域是改善患者预后的有利因素。加州大学的一项队列研究显示，对于具有IDHmut 分子特征的WHO 4 级星形细胞瘤患者，T2/Flair 高信号区域残余肿瘤体积小于5.4 mL 组的中位总生存期较对照组显著延长(中位总生存期37.3 个月vs16.5 个月)[28]。因此，对于具有IDHmut分子特征的WHO 4 级星形细胞瘤，应在彻底切除增强部分病变的前提下，继续切除T2/Flair 高信号区域以改善患者预后。

6 结语

随着近年来对IDH 等分子认识水平的提高，分子病理对胶质瘤手术策略的影响愈发显著。WHO 2～ 3 级胶质瘤中，对于IDH 突变的星形细胞瘤，需要对肿瘤进行彻底切除以尽可能减少残余肿瘤体积；而少突胶质细胞瘤则可在手术导致神经功能损伤风险较大时，选择较保守的切除方案；IDH 野生型胶质瘤因其不良的分子分型也需要尽可能全切甚至超范围切除。WHO 4 级胶质瘤中，影像学上T1 增强部分病变的切除是所有WHO 4 级胶质瘤手术目标；对于GBM，T2/Flair高信号区域的切除对改善患者预后的效果有限，而WHO 4 级星形细胞瘤切除T2/Flair 高信号区域可显著延长患者生存期。术中MRI 辅助可提高胶质瘤手术效果，多模态导航下辅助切除则会大大提高肿瘤全切的比例。

对于绝大多数胶质瘤，手术切除是最有效、最重要的治疗方法。肿瘤位置、肿瘤分级、KPS评分和患者年龄，特别是IDH 基因等分子特征，均是影响手术策略的重要因素。手术计划需要个体化制定[29]。未来研究需要在以下几方面深入探讨：(1) IDH 突变与其他分子标志物的相互作用对手术策略的影响，包括MGMT 启动子甲基化、TERT 启动子突变、细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂2A/B 基因的改变等[30-31]；(2) 随着免疫治疗等新兴术后辅助治疗的蓬勃发展[32-33]，胶质瘤手术策略能否与这些治疗方案有机结合还亟待探索；(3) IDH 突变的检测方法主要有免疫组织化学染色法和直接测序法，虽已广泛应用于临床，但不能做到术中快速检测[34]。因此几乎所有IDH 与手术策略关系的研究都是回顾性的。目前IDH 术前、术中检测手段有限，针对肿瘤影像学特征可以初步预测IDH 等分子亚型[35]；此外，基于影像的机器学习[36]、MRS[37]、质谱分析[38]等手段可以帮助神经外科医师术前或术中判断IDH 状态，从而规划最合适的手术策略。但上述几种方法目前均未能广泛普及于临床，因此探索IDH 即时检测方法的重要性也愈发突出。(4)如何定义脑胶质瘤真正边界的认识也在不断探索中。胶质瘤，尤其是具有IDHwt 分子特征的胶质瘤的真正边界可能不仅是MRI 所示范围[19,23]。因此，超出MRI 异常信号范围的肿瘤切除，即唤醒下功能脑图捕捉肿瘤边界以外的正常脑功能(如语言功能，运动功能，高级脑功能等)，并将功能区作为边界的超范围全切策略值得尝试[39]。总之，未来以IDH 为代表的分子病理与多模态辅助下的肿瘤精准切除对胶质瘤的个体化手术治疗有很大指导意义。

致谢感谢晋微副主任医师对本文写作思路的指导。

作者贡献冯哲斌：论文选题，总体框架构思，文献查阅、初稿撰写及修订；孔东生：全文审读及修订；冯世宇：全文审读及修订；余新光：写作框架指导。

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