腦膠質瘤的MRI影像表現及其與IL-17、IL-24、VEGF、GFAP的相關性研究

尚 彬，范潤金，張 淵，云德波，宋旭東，羅 波，王 林

(南充市中心醫院神經外科/川北醫學院第二臨床醫學院，四川 南充637000)

腦膠質瘤是顱內中樞神經系統星形膠質細胞分化而來的高度惡性腫瘤，發病率占顱內腫瘤的10%～20%，其生長迅猛、致死率極高，患者往往出現頭痛、嘔吐、精神異常等癥狀[1-2]。目前腦膠質瘤的治療主要以手術為主，放療及化療為輔，但預后不佳，有研究顯示腦膠質瘤的5年病死率僅次于胰腺癌、肺癌，居腫瘤病死率的第3位[3]。最新研究顯示，促炎因子白細胞介素-17(interleukin-17，IL-17)、白細胞介素-24(interleukin-24,IL-24)與腦膠質瘤的發生、發展關系密切；血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)具有活性強、特異性高的特點，能夠加速腦膠質瘤血管內皮細胞生長；膠質纖維酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein，GFAP)為顱內膠質瘤的標志蛋白，因此，IL-17、IL-24、VEGF、GFAP表達的差異對于腦膠質瘤的診斷及預后至關重要[4-5]。近年來，MRI廣泛應用于臨床，已經成為診斷腦膠質瘤的主要手段，MRI顯示的腦膠質瘤內信號改變、瘤周水腫、強化程度等情況對膠質瘤的生物學活性具有一定診斷價值，但腦膠質瘤的MRI影像表現及其與腦膠質瘤中IL-17、IL-24、VEGF、GFAP陽性表達是否具有相關性尚不明確。本研究回顧性分析經手術病理證實為腦膠質瘤患者的臨床資料，旨在探討腦膠質瘤MRI影像表現與IL-17、IL-24、VEGF、GFAP陽性表達的相關性，進而提高腦膠質瘤的診斷水平，加深對腦膠質瘤生物行為的認識。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

回顧性分析2011年1月至2019年1月我院神經外科收治的68例腦膠質瘤患者的臨床資料，將其納入研究組，對照組為79例因腦出血行開顱手術患者。研究組患者中，男36例，女32例；年齡23～76歲，平均(46.3±5.2)歲；病程1個月至6年，平均(2.6±1.1)年。對照組患者中，男39例，女40例；年齡28～79歲，平均(47.9±4.9)歲；病程1.5個月至6年，平均(2.4±0.9)年。2組患者在年齡、性別、病程上比較，差異無統計學意義(P>0.05)。研究組納入標準：①術前未經任何放化療或靶向藥物治療；②經病理證實為腦膠質瘤；③MRI平掃及增強檢查資料、免疫組織化學分析資料完整。研究組排除標準：①合并顱內或其他部位腫瘤；②參與其他研究(通過病例系統及電話回訪獲得)；③有肝、腎功能異?；驅Ρ葎┻^敏史。對照組納入標準：①首次腦外傷出血且需行皮瓣減壓術；②無顱內腫瘤或者精神疾病史；③臨床資料、MRI平掃及增強掃描資料、完整相關免疫組織化學分析資料完整。對照組排除標準：①術中未取正常腦組織行HE染色及免疫組化SP法檢測；②伴有嚴重心、肝、腎功能異常；③伴有傳染病、意識不清或精神障礙。本研究獲得我院醫學倫理委員會批準。

1.2 MRI掃描

采用德國Siemens公司1.5 T磁共振掃描儀，掃描序列包括T1WI、T2WI、T1WI增強掃描，軸位、橫斷位及冠狀位掃描。掃描參數T1WI:TE 15 ms、TR 450 ms；T2WI:TE 130 ms、TR 5 500 ms；視野(FOV)32 cm，矩陣512×512，間距1.5 mm，層厚5 mm，激勵次數(NEX)為2。T1WI增強掃描采取釓噴酸葡胺，以0.2 mL/kg計算，流速4 mL/s，然后注射20 mL生理鹽水，注射對比劑后15 s采集圖像，分別于軸位、橫斷位及冠狀位連續采集100個動態增強圖像。增強參數為重復時間2 500 ms，回波時間25 ms。

1.3 病理診斷與免疫組織化學分析

將2組腦組織標本固定于10%中性甲醛內，石蠟包埋及4 μm連續切片，行HE染色及免疫組化SP染色檢測IL-17、IL-24、VEGF、GFAP的表達情況，試劑盒購自武漢博士德有限公司，并嚴格按照試劑盒說明書進操作。HE染色切片置于二甲苯中脫蠟及乙醇中水化，后加入PBS沖洗5 min、3%過氧化氫孵育30 min，PBS沖洗后置于高溫下抗原修復20 min，室溫冷卻，加入山羊血清封閉后再分別加入IL-17、IL-24、VEGF、GFAP一抗置于4 ℃過夜后復溫，加入過氧化物酶標記的生物學二抗及DAB顯色后封片，光鏡下觀察。IL-17、IL-24呈棕黃色或棕褐色顆粒，表達于細胞質；VEGF呈棕黃色顆粒，表達于細胞質；GFAP呈棕黃色顆粒，表達于細胞質和細胞膜。

1.4 觀察指標

分析MRI影像中腦膠質瘤分級、病變部位、腫瘤最大截面、MRI信號表現、腫瘤內出血、強化形式、DWI表現及瘤周水腫程度并記錄數據。先由2名主治醫師(工作9年、15年)共同閱片，如結論不一致，再由第3名高年資主任醫師(工作30年)獨立閱片分析，經三者討論一致得出最后結果。腦膠質瘤分型參照WHO分型[6]：Ⅰ級和Ⅱ級腦膠質瘤細胞生長較緩慢，為低級別腦膠質瘤，Ⅲ級和Ⅳ級腦膠質瘤細胞生長較為快速，為高級別腦膠質瘤。通過最大截面測量的直徑及其垂直經線定義腫瘤形態及大小。周圍水腫測量為橫斷位的最長直徑a、垂直線的腫瘤直徑b和冠狀位最大高度c，計算腦膠質瘤的病變體積及腦膠質瘤周圍水腫；病變體積(V)=3/4π×abc，水腫指數=(腦膠質瘤周圍水腫+腦膠質瘤病變體積)/腦膠質瘤病變體積，水腫指數為1時為無水腫，1～1.4為輕度水腫，1.5～2.9為中度水腫，≥3為重度水腫[7]。

高倍鏡視野下(×400)隨機取5個視野(每個視野計數100個腫瘤細胞)，計算IL-17、IL-24、VEGF、GFAP陽性細胞表達，陽性表達為陽性細胞率×染色強度>4，其中陽性細胞率<10%為0分，10%～<26%為1分，26%～<51%為2分，51%～75%為3分，>75%為4分；染色強度：無染色強度為0分，淡黃色為1分，棕黃色為2分，棕色或棕褐色為3分[5]。

1.5 統計學方法

采用SPSS 20.0軟件進行數據處理及統計分析，組間IL-17、IL-24、VEGF、GFAP表達的差異性采取χ2檢驗，應用Speraman等級相關分析IL-17、IL-24、VEGF、GFAP表達與腦膠質瘤分級、MRI表現的關系，P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 腦膠質瘤MRI影像學檢查結果

68例腦膠質瘤患者中，65例(95.59%)腦膠質瘤位于大腦半球，其中23例位于額葉，14例單獨發生于額葉，9例不同程度侵及鄰近腦實質；32例發生于顳葉，24例單獨發生于顳葉，8例發生于側腦室或于側腦室內獨立成瘤灶改變；6例發生于頂葉；4例發生于枕葉。3例(4.41%)腦膠質瘤位于小腦半球。66例(97.06%)患者MRI影像表現為T1WI低、T2WI混雜信號伴周圍中—重度水腫改變，2例(2.94%)患者表現為T1WI稍高、T2WI混雜信號。31例(45.58%)患者腫瘤內出血，37例(54.42%)未見出血。2例患者(2.94%)表現為輕度水腫，2例(2.94%)表現為中度水腫，64例(94.12%)表現為重度水腫。44例(64.71%)患者腦膠質瘤內見流空血管影；其余無此表現。66例(97.06%)患者DWI呈彌散受限改變，2例(2.94%)無彌散受限；增強掃描后均勻強化59例(86.76%)，不均勻9例(13.24%)；59例(86.76%)呈花環狀或花瓣狀明顯強化，環壁部分呈柵欄狀，9例(13.24%)呈輕度結節狀強化(圖1)。

a：T1WI軸位平掃；b：T2WI軸位平掃；c：T2WI抑水橫斷位平掃；d：DWI軸位掃描；e：T1WI增強軸位掃描；f：T1WI增強冠狀位掃描

2.2 IL-17、IL-24、VEGF、GFAP陽性表達情況比較

研究組IL-17、VEGF陽性表達率高于對照組，IL-24、GFAP陽性表達率低于對照組，差異均有統計學意義(P<0.05)，見表1。

表1 患者IL-17、IL-24、VEGF、GFAP陽性表達情況比較[例(%)]

2.3 IL-17、IL-24、VEGF、GFAP表達與MRI影像學表現的相關性分析

Speraman等級相關分析顯示，IL-24、GFAP陽性表達率隨腦膠質瘤分級升高呈下降趨勢，呈顯著負相關(r=-0.711、-0.577，P<0.05)；IL-17、VEGF陽性表達率隨腦膠質瘤分級升高呈上升趨勢，以Ⅳ型膠質瘤表達最高，呈顯著正相關(r=0.670、0.614，P<0.05)；MRI的病灶部位、腫瘤最大截面、MRI信號表現、腫瘤內出血、強化形式、DWI表現及瘤周水腫程度均與IL-17、IL-24、VEGF、GFAP無相關性(P>0.05)，見表2。

3 討論

腦膠質瘤為成年人顱內最常見腫瘤之一，2016年WHO在中樞神經系統腫瘤分類標準中指出膠質瘤侵襲性強、促進瘤周血管生成能力強且預后極差，且首次將分子表達及基因檢測納入膠質瘤的分級標準中[8]，體現了影像表現及分子表達對于診斷膠質瘤的重要性[9-10]。顱內膠質瘤主要呈浸潤性生長，無明顯邊界，手術切除后復發率極高，病理檢查顯示，Ⅰ、Ⅱ級膠質瘤細胞呈浸潤生長，可破壞周圍血腦屏障及增加血管通透性，故瘤周水腫明顯；Ⅲ、Ⅳ級膠質瘤瘤周浸潤明顯，即使切除后仍殘存明顯水腫。有研究顯示，Ⅳ級膠質瘤可呈浸潤性、膨脹性生長，惡性程度極高[11]。最新研究顯示，膠質瘤的特征性分子表達對膠質瘤靶向治療、預后評估等有重要的意義[12-13]。近年來，MRI成為顱內腫瘤的主要篩查手段，具有無創、快捷的特點，既往對于膠質瘤影像研究主要停留于影像表現，而對于不同病理級別的膠質瘤影像表現及其與IL-17、IL-24、VEGF、GFAP表達的相關性研究尚不明確。

本研究MRI與術后病理結果顯示，膠質瘤主要位于大腦半球的顳葉，可于腦室內獨立成瘤；腫瘤多呈T1WI低、T2WI混雜信號伴周圍中—重度水腫，DWI呈彌散受限改變,且惡性程度越高，彌散受限越明顯，與術后病理結果較為一致；增強掃描后呈花環狀或花瓣狀明顯強化，環壁部分呈柵欄狀，少數呈結節狀強化，提示膠質瘤呈浸潤性、膨脹性生長。而統計分析膠質瘤組織中IL-17、IL-24、VEGF、GFAP陽性表達情況發現，IL-24、GFAP在Ⅰ級、Ⅱ級膠質瘤中表達最明顯，VEGF、IL-17在Ⅲ級、Ⅳ級膠質瘤中表達最明顯。分析原因可能是由于腦膠質瘤患者星形膠質細胞大量增殖，從而影響促炎因子、周圍血管生成因子等的表達，進而促進腦膠質瘤發展。其中IL-24具有雙重作用，當腫瘤組織處于生長初期，其主要為炎癥因子，當腫瘤迅速生長并侵犯周圍細胞組織，IL-24又能抑制腫瘤血管形成來阻礙膠質瘤細胞浸潤及轉移[14]。Ⅰ級、Ⅱ級膠質瘤處于腫瘤生長初期，向周圍緩慢生長，膠質細胞緩慢增殖，因此IL-24表達明顯，這與其MRI表現亦較為一致，表現為膠質瘤與周圍正常腦組織分界不清，DWI呈彌散受限改變，但增強后強化不明顯，說明此階段膠質瘤向周圍緩慢浸潤生長。GFAP為膠質瘤的標志蛋白，其異常表達與細胞增殖過程中低氧狀態密切相關[15]，而在Ⅰ級、Ⅱ級膠質瘤膠質細胞增生階段，周圍細胞處于低氧狀態，因此Ⅰ級、Ⅱ級膠質瘤中GFAP表達明顯，與其MRI表現較為一致，表現為腫瘤不均勻強化，主要與腫瘤細胞缺氧壞死有關。VEGF、IL-17在Ⅲ級、Ⅳ級膠質瘤中表達最明顯，其中IL-17是由CD4+T細胞產生的促炎因子，具有較強的生物學活性，能夠招募中性粒細胞，促進細胞增殖、炎癥因子釋放[16]；VEGF屬于血小板生長因子家族成員，在腫瘤血管生成、發展過程中起著重要作用，一方面VEGF刺激血管內皮細胞增殖產生蛋白水解酶、間質膠原酶、組織因子，從而促進血管生長，另一方面VEGF能夠增加血管通透性，使血漿蛋白、纖維蛋白原外滲而引起腫瘤的間質水腫，為腫瘤浸潤和轉移提供重要條件[17]，以上情況與Ⅲ級、Ⅳ級膠質瘤的病理分級較一致；Ⅲ級、Ⅳ級膠質瘤生長快速，與Ⅰ級、Ⅱ級膠質瘤比較，其腫瘤細胞增殖更為活躍，因此Ⅲ級、Ⅳ級膠質瘤中GFAP、IL-24表達相對較活躍，與其MRI表現較為一致。Ⅲ級膠質瘤通常瘤體較大，瘤周中—重度水腫，增強后多呈花環狀或花瓣狀，環壁部分呈柵欄狀，少數呈結節狀強化并伴有瘤周多發細小血管生長，此與VEGF、IL-17病理機制較為一致。IL-17、IL-24、VEGF、GFAP是反映腦膠質瘤惡性程度的重要生物學指標，且兩者具有一定的相關性。

本研究尚存在一定的局限性：①本研究為回顧性分析，納入病例存在一定偏倚；②本研究從膠質瘤MRI表現及其與IL-17、IL-24、VEGF、GFAP陽性表達相關性出發，但回顧性分析未能將MRI影像表現與IL-17、IL-24、VEGF、GFAP具體表達臨界數值進一步關聯，此研究方向將成為膠質瘤影像表現與分子機制研究的重要契合點；③未能有效地將膠質瘤的IL-17、IL-24、VEGF、GFAP表達與預后結合，這也將成為下一步的研究重點；④通過人為主觀觀察腦膠質瘤患者的MRI影像表現，無法避免抽樣誤差；⑤納入病例數較少、特征分子較單一、多種參數聯合運用還不夠深入，尚需大樣本資料支持。

綜上所述，腦膠質瘤的MRI表現為瘤體大、累及腦葉多、形態不規則，信號不均勻，水腫和占位征象明顯，結合此特點可診斷腦膠質瘤；腫瘤組織中IL-17、IL-24、VEGF、GFAP能夠反映腦膠質瘤分級程度，為鑒別腦膠質瘤和其他顱內腫瘤提供可靠、簡便的客觀依據，為膠質瘤的個性化診治提供重要依據。