弥漫性星形细胞和少突胶质细胞肿瘤（6）

胶质母细胞瘤，IDH突变型

【定义】 IDH突变型胶质母细胞瘤是一种以星形胶质细胞分化为主的高级别胶质瘤；以核异型性、细胞多形性（大多数病例）、活跃的核分裂象和典型的扩散生长模式以及微血管增生和/或坏死为特征；IDH1或IDH2基因有突变。该肿瘤约占所有胶质母细胞瘤的10%。从弥漫性星形细胞瘤（WHO II级）或间变性星形细胞瘤（WHO III级）恶性进展而来的胶质母细胞瘤几乎总是伴有IDH突变，因此又称为“继发性胶质母细胞瘤，IDH突变”。该肿瘤在形态学上与IDH野生型胶质母细胞瘤没有区别，只是坏死程度较轻。该肿瘤好发于年轻患者（诊断时平均年龄为45岁），多位于额叶，预后明显好于IDH野生型胶质母细胞瘤。

【ICD-0编码】9445/3

【分级】IDH突变型胶质母细胞瘤在组织学上相当于WHO IV级。其预后明显好于IDH野生型胶质母细胞瘤；然而，WHO的分级反映了疾病的自然病程，而不是对治疗的反应。因此，由于大多数患者最终死于高级别疾病，因此被指定为WHO IV级。

【流行病学】①发生率：在发现IDH1突变作为分子标记之前，继发性胶质母细胞瘤的诊断是基于临床观察（即神经影像学和/或先前低级或间变性星形细胞瘤的组织学证据）。在瑞士的一项基于人群的研究中，使用临床标准和组织病理学证据，所有诊断的胶质母细胞瘤中只有5%是继发性的。同样，另一项研究显示，392例胶质母细胞瘤中有19例（5%）先前有组织学证实的低级别胶质瘤。当使用IDH1突变作为遗传标记时，继发性胶质母细胞瘤占所有胶质母细胞瘤的9%，在基于医院的研究中占病例的6～13%。②年龄分布：在人群水平上，继发性胶质母细胞瘤明显比原发性胶质母细胞瘤（平均62岁）更年轻（平均45岁）。相应地，IDH突变胶质母细胞瘤患者的平均年龄为48岁，明显小于缺乏IDH1突变的胶质母细胞瘤患者的平均年龄（61岁）。几项基于医院的研究也表明，IDH突变型胶质母细胞瘤患者明显比IDH野生型胶质母细胞瘤患者年轻。③性别分布：一项基于人群的IDH突变胶质母细胞瘤研究发现，男女比例明显低于IDH野生型胶质母细胞瘤患者。在一项多中心研究中，618例胶质母细胞瘤中有49例（7.9%）携带IDH1突变，男女比例为0.96:1，而IDH野生型胶质母细胞瘤的男女比例为1.63:1。

【部位】尽管IDH野生型胶质母细胞瘤显示出广泛的解剖分布，但明显好发于额叶，特别是在侧脑室嘴侧延伸周围的区域。这类似于WHO II级IDH突变型弥漫性星形细胞瘤和IDH突变型和1p/19q共缺失少突胶质细胞瘤的好发部位，这种现象支持这些胶质细胞瘤由不同的常见前体细胞群发展而来的假设。

【临床特征】①临床病史：临床诊断为继发性胶质母细胞瘤患者的临床病史平均为16.8个月，明显长于原发性胶质母细胞瘤患者的临床病史（9.3个月）。相应地，携带IDH1突变的继发性胶质母细胞瘤患者的平均临床病史（15.2个月）比原发性IDH野生型胶质母细胞瘤患者（3.9个月）长得多。②症状：因为IDH突变型胶质母细胞瘤好发于额叶，可能以行为和神经认知改变为主，尽管局灶性神经功能缺损（偏瘫和失语）也经常发生。由于弥漫性星形细胞瘤或间变性星形细胞瘤的进展缓慢，与原发性IDH野生型胶质母细胞瘤患者相比，肿瘤相关性水肿的范围较小，颅内压症状的发展速度可能较慢。

【影像学】与IDH野生型胶质母细胞瘤不同，通常没有大面积的中央坏死。与IDH野生型胶质母细胞瘤相比，IDH突变型胶质母细胞瘤在MRI上更常表现为肿瘤成分不增强，诊断时体积较大，水肿程度较轻，囊性和弥漫性成分的患病率增加。

图1.52 这些磁共振成像显示了5年时间内额颞叶IDH1突变型弥漫性星形细胞瘤（左）向IDH1突变型继发性胶质母细胞瘤（右）的典型进展。注意没有中央坏死。

【肉眼检查】像所有胶质母细胞瘤一样，IDH突变型胶质母细胞瘤广泛浸润脑实质，没有清晰的肉眼边界。然而，作为IDH野生型胶质母细胞瘤特征的中央坏死或出血的大面积黄色区域通常是不存在的。

【显微镜检查】IDH突变型胶质母细胞瘤的组织学特征与IDH野生型胶质母细胞瘤相似。然而，形态学研究揭示了两个显著的差异。在50%的IDH突变型胶质母细胞瘤中观察到缺血和/或坏死区域，明显少于IDH野生型胶质母细胞瘤（90%），而局灶性少突胶质细胞瘤样成分在IDH突变型胶质母细胞瘤中比在IDH野生型胶质母细胞瘤中更常见（54% vs 20%）。在一项对618例患者的大型研究中，IDH1突变型胶质母细胞瘤中具有更大比例的少突胶质细胞形态的肿瘤细胞。

【免疫表型】IDH1 R132H（少突胶质细胞瘤、星形细胞瘤和IDH突变型胶质母细胞瘤中最常见的IDH1突变）的存在可以使用基因产物R132H突变IDH1的抗体进行免疫组织化学检测。胶质母细胞瘤中的阳性是IDH突变胶质母细胞瘤的标志，但阴性可能是由于一种不太常见的IDH1突变或IDH2突变的存在。免疫反应缺乏也可能表明存在原发性IDH野生型胶质母细胞瘤。ATRX基因突变通常与IDH1/2突变和TP53突变共同出现在WHO II级或III级弥漫性星形细胞瘤和IDH突变型胶质母细胞瘤中。ATRX突变导致表达缺失，这可以通过免疫组织化学来证实。免疫组化p53过度表达频繁，反映了TP53突变的高频率（存在于绝大多数病例中）。EGFR的过度表达是不常见的；EGFR扩增是IDH野生型胶质母细胞瘤的标志。GFAP的表达一直存在，尽管表达水平不一。

图1 使用R132H-突变IDH1抗体的胶质母细胞瘤免疫组织化学染色：可见肿瘤细胞胞质强阳性表达和脉管系统阴性表达。

【细胞起源】尽管IDH突变型胶质母细胞瘤和IDH野生型胶质母细胞瘤具有相似的组织学特征，但它们似乎来源于不同的前体细胞。继发性胶质母细胞瘤、星形细胞瘤和少突胶质细胞瘤具有IDH突变，好发于额叶，并且被假设源自位于（或迁移至）额叶的前体细胞。相比之下，IDH野生型胶质母细胞瘤的分布更为广泛。支持这一假设的其他证据包括观察到IDH突变型和IDH野生型胶质母细胞瘤在不同年龄的患者中发展，具有不同的性别分布，并且具有显著不同的临床结果。他们的干细胞也可能不同；在一项研究中，原发性胶质母细胞瘤中CD133阳性细胞的相对含量明显高于继发性胶质母细胞瘤，CD133的表达仅与原发性胶质母细胞瘤中神经球的形成（neurosphere formation）有关。

【遗传表达谱】①IDH突变：2008年首次报道了IDH突变，作者指出“IDH1的突变发生在很大比例的年轻患者和大多数继发性胶质母细胞瘤，并且与总生存率的增加有关”。在一项研究中，IDH1突变作为继发性而非原发性胶质母细胞瘤的遗传标记，存在385/407例（95%）临床诊断的病例。在这方面，IDH突变被认为是源自IDH突变型弥漫性星形细胞瘤或IDH突变型间变性星形细胞瘤的胶质母细胞瘤的决定性诊断分子标记，其比临床和/或组织病理学标准更客观。②IDH突变的时间：IDH突变是胶质母细胞瘤的早期事件，并在IDH突变型胶质母细胞瘤的过程中持续存在。对来自相同患者的多个活检的分析显示，没有在获得TP53突变后出现IDH1突变的病例。一个例外是Li-Fraumeni综合征患者的IDH1突变，由胚系TP53突变引起。在这种遗传性肿瘤综合征中，TP53突变被定义为最初的遗传改变，并显著影响随后获得的IDH1突变。R132C (CGT->TGT)突变在散发病例中不常见，是弥漫性星形细胞瘤、间变性星形细胞瘤和继发性胶质母细胞瘤中发现的唯一携带TP53胚系突变的IDH1突变。③IDH突变的类型：所有报道的IDH1突变都位于密码子132的第一或第二个碱基。最常见的是R132H（CGT—>CAT）突变（83～91%的星形胶质细胞和少突胶质细胞瘤）。其他突变很少见，包括R132C（CGT—> TGT；3.6～4.6%的病例)、R132G （0.6～3.8%）、R132S（0.82.5 %）和R132L（0.5～4.4%）。IDH2基因编码唯一与IDH1同源的人类蛋白质，它使用NADP+作为电子受体。IDH2突变都位于残基R172，它是IDH1中R132残基的类似物。它位于酶的活性位点，与异柠檬酸盐底物形成氢键。IDH2突变在IDH突变型胶质母细胞瘤中很少见，位于密码子172，其中R172K突变最为常见。④ATRX突变：ATRX基因的突变会导致表达缺失。在WHO II级IDH突变型弥漫性星形细胞瘤、WHO III级IDH突变型间变性星形细胞瘤和IDH突变型胶质母细胞瘤中，它们通常存在IDH和TP53突变。⑤其他基因改变：原发性和继发性胶质母细胞瘤的基因图谱显示，继发性胶质母细胞瘤的TP53突变频率（67%）明显高于原发性胶质母细胞瘤（11%）。EGFR过度表达多见于IDH野生型胶质母细胞瘤，在继发性胶质母细胞瘤中很少见。在一项研究中，49例胶质母细胞瘤中只有1例同时显示出TP53突变和EGFR过表达，这表明这些改变是互斥的事件，可以在胶质母细胞瘤的进化中定义两种不同的遗传途径。随后的研究提供了原发性和继发性胶质母细胞瘤通过不同的遗传途径发展的证据。继发性IDH突变型胶质母细胞瘤中更常见的改变包括TP53突变和19q缺失。⑥表达谱：超过90%的IDH突变型胶质母细胞瘤具有前神经（proneural）表达特征，大约30%的具有前神经特征的胶质母细胞瘤是IDH突变型。这些结果表明，IDH突变胶质母细胞瘤是一组相对同质的胶质瘤，其特征是前神经表达模式。IDH突变型弥漫性星形细胞瘤和IDH突变型和1p/19q共缺失少突胶质细胞瘤也具有典型的前神经标志，进一步支持了这些肿瘤共享共同神经祖细胞的假设。相反，IDH野生型胶质母细胞瘤是异质性的，有几个不同的表达模式。

【预后和预测因素】在H-J Scherer的开创性工作中，他在1940年写道:“从生物学和临床的角度来看，从星形细胞瘤发展来的继发性胶质母细胞瘤必须与'原发性’胶质母细胞瘤区分开来”。它们可能是文献中提到的大多数“临床持续时间长的胶质母细胞瘤”的原因。这一早期的观察得到了反复证实。在1980～1994年的一项基于人群的研究中，临床诊断为继发性胶质母细胞瘤患者的中位总生存期为7.8个月，明显长于原发性胶质母细胞瘤患者的中位总生存期（4.7个月）。同样，对接受手术和放疗的患者的分析显示，IDH突变型胶质母细胞瘤患者的平均总生存期为27.1个月，是IDH野生型胶质母细胞瘤患者的2.4倍（11.3个月）。在另一项研究中，接受放疗/化疗的IDH突变胶质母细胞瘤患者的总生存期为31个月，是IDH野生型胶质母细胞瘤患者的两倍。

胶质母细胞瘤，非特指型

【定义】一种以星形胶质细胞分化为主的高级别胶质瘤；以核异型性、细胞多形性（在大多数病例中）、核分裂活跃和典型的扩散生长模式以及微血管增生和/或坏死为特征；其中IDH突变状态尚未完全评估。

确定IDH突变状态对所有胶质母细胞瘤都很重要；但是，如果无法进行全面检测（参见IDH野生型胶质母细胞瘤的遗传学参数），可以诊断为胶质母细胞瘤，非特指型，前提是可以排除巨细胞胶质母细胞瘤、胶质肉瘤和上皮样胶质母细胞瘤的组织学变异型。

【ICD-0编码】9440/3

【分级】胶质母细胞瘤非特指型及其变异型（如不能检测IDH突变状态的巨细胞胶质母细胞瘤）在组织学上符合WHO IV级。

弥漫性中线胶质瘤，H3 K27M突变型

【定义】一种浸润性中线高级别胶质瘤，以星形胶质细胞分化为主，H3F3A/-HIST1H3B/C有K27M突变。H3 K27M突变型弥漫性中线胶质瘤好发于儿童，但在成人中也可见，最常见的部位是脑干、丘脑和脊髓。脑干和脑桥的例子以前分别被称为脑干胶质瘤和弥漫性固有脑桥胶质瘤。在大多数病例中存在核分裂象活跃，但不是诊断所必需的；可见微血管增生和坏死。肿瘤细胞广泛浸润邻近和远处的脑结构。本病根据目前的治疗预后很差，2年生存率< 10%。

【ICD-0编码】9385/3

【流行病学】具体发生在中线结构的弥漫性胶质瘤的发病率数据尚不可用，因为大型脑肿瘤登记处尚未将这些作为一个独立的病种纳入进来。诊断为弥漫性中线神经胶质瘤的患者年龄中位数为5～11岁，脑桥肿瘤的平均发病时间（7岁）早于丘脑肿瘤（11岁）。没有明显的性别差异。

【部位】弥漫性中线胶质瘤通常发生在脑桥、丘脑或脊髓，偶有累及小脑的例子。

【临床特征】大多数弥漫性固有脑桥胶质瘤患者表现为脑干功能障碍或脑脊液阻塞，通常在短时间内（1～2个月）发展。典型的临床症状包括多发性颅神经病、长束征和共济失调的三联征。对于丘脑胶质瘤，常见的初始症状包括颅内压升高、运动无力/偏瘫和步态障碍。

【影像学】在磁共振成像上，弥漫性中线胶质瘤通常是T1低信号和T2高信号。可能出现造影增强、坏死和/或出血。典型的弥漫性固有脑桥胶质瘤表现为占据脑桥三分之二以上的巨大、可膨胀且不对称的脑干肿块。可能有外植体包裹基底动脉或伸入第四脑室。浸润到小脑脚、小脑半球、中脑和延髓是常见的。对比度增强很少涉及超过25%的肿瘤体积。

【扩散】两项基于尸检的大型研究发现，约40%的病例发生了弥漫性固有脑桥胶质瘤的软脑膜播散。弥漫性肿瘤侵犯脑干在弥漫性固有脑桥胶质瘤中很常见，25%扩散到上颈髓和丘脑。一些患者表现出远侧扩散到额叶或（很少）枕叶，与脑胶质瘤病形成一些表型重叠。没有报道以丘脑为中心的大系列弥漫性中线胶质瘤，但报道了一些脑胶质瘤病病例显示H3F3A K27M突变，表明丘脑型具有类似的弥漫性侵袭趋势。

【肉眼检查】肿瘤细胞对中枢神经系统实质的弥漫性浸润导致解剖结构的扭曲和扩大。在弥漫性脑桥胶质瘤中的典型表现是脑桥对称或非对称梭形增大。坏死或出血区域的肿瘤显示局部变色和软化。

图2：H3 K27M突变弥漫性中线胶质瘤的轴位切片显示脑桥扩张，出血和黄色变色区域提示坏死。

【显微镜检查】弥漫性中线胶质瘤浸润灰质和白质结构。肿瘤细胞通常很小，形态单一，但也可能很大，形态多样。它们通常具有星形胶质细胞形态，尽管少突胶质细胞形态也是公认的模式。约10%的DIPGs（弥漫性固有脑桥胶质瘤）缺乏核分裂象、微血管增生和坏死，因此在组织学上与WHO II级一致。其余病例为高级别，25%具有核分裂象，其余包含核分裂象以及坏死灶和微血管增生。然而，对于DIPG，分级不能预测遗传学经典病例的结果（见预后和预测因素）。

图3  H3 K27M突变型弥漫性中线胶质瘤：肿瘤细胞渗透并陷入正常的大脑成分（A）。高级别形态特征伴局灶坏死（B）。

【免疫表型】几乎所有的肿瘤细胞都表达NCAM1、S100和OLIG2，但是GFAP在这些肿瘤中表达不一。MAP2表达常见，Syn可呈局灶阳性，但CgA和NeuN不是典型的表达。H3F3A K27M突变可以通过使用突变特异性抗体的免疫组织化学来检测。可能存在核p53阳性，提示存在潜在的TP53突变（约50%的病例存在突变）。在大约10～15%的病例中，ATRX突变导致核ATRX表达的缺失。

图4  K27M突变H3的肿瘤细胞核强阳性表达，脉管系统阴性表达。

【细胞起源】中线部位，尤其是脑桥和丘脑出现的弥漫性胶质瘤的共同（表观）遗传特征表明其具有明显的发育起源。对人类脑干中神经前体细胞时空分布的检查表明，在脑桥腹侧有一个表达nestin和OLIG2的神经前体样细胞群，这被认为是弥漫性脑桥胶质瘤的可能起源细胞。然而，弥漫性中线胶质瘤的确切起源细胞仍然未知。

【遗传表达谱】①突变谱：测序研究已经在来自脑桥（80%的病例）、丘脑（50%的病例）和脊髓（60%的病例）的高级别胶质瘤中鉴定出组蛋白编码基因H3F3A、HIST1H3B和HIST1H3C中K27位的重现性杂合性突变。在大脑中，这些突变只发生在弥漫性中线胶质瘤中。影响H3.3（由H3F3A编码）的K27M突变的流行程度大约是组蛋白变体H3.1（发生在HIST1H3B或HIST1H3C）中相同突变的三倍。K27M取代（第27位赖氨酸被甲硫氨酸取代）导致H3K27me3降低，这被认为是由于抑制了PRC2活性。除了组蛋白变体H3.3和H3.1中的特异性突变，染色质调控还被不同范围的染色质readers和writers中的额外非重现性突变所靶向，例如混合谱系白血病（MLL）、赖氨酸特异性去甲基化酶和色域解旋酶DNA结合蛋白家族的成员。典型癌症途径中的其他突变通常针对受体酪氨酸激酶/RAS/PI3K途径（例如PDGFRA、PIK3CA、PIK3R1或PTEN的突变；发生在-50%的病例中）、p53途径（例如TP53、PPM1D、CHEK2或ATM中的突变；发生在～70%的病例中），并且在较小程度上发生在视网膜母细胞瘤蛋白途径中。靶向FGFR1的激活突变或融合在一小部分丘脑高级别胶质瘤中被特异性识别。相比之下，编码骨形态发生蛋白受体ACVR1的基因ACVR1的重现性突变在DIPGs的一个亚组（～20%）中被检测到，并且似乎与H3.1突变相关。②结构变化：弥漫性中线胶质瘤中检测到的高水平局灶性扩增包括PDGFRA（多达50%的弥漫性固有脑桥胶质瘤）、MYC/ MYCN（多达35%）、CDK4/6或CCND1-3（20%）、ID2（10%）和MET（7%）扩增，而CDKN2A/B纯合性缺失或RB1或NF1的缺失仅发生在<5%的病例中。涉及酪氨酸激酶受体基因FGFR1的融合发生在丘脑弥漫性胶质瘤中，4%的脑桥胶质瘤携带神经营养因子受体（NTRK）融合基因。常见的染色体改变包括染色体1q和2号染色体单拷贝增加。此外，可能有多达20%的脑桥胶质瘤几乎没有拷贝数变化。

【遗传易感性】很少Li-Fraumeni综合征或1型神经纤维瘤病患者表现为中线浸润性神经胶质瘤，但这些肿瘤没有已知的特异性遗传易感性。

【预后和预测因素】对于弥漫性中线胶质瘤，携带H3 K27M突变者预后通常比野生型病例更差。在丘脑弥漫性中线胶质瘤中，无论组蛋白基因状态如何，高级别组织学与短暂的总生存期相关。脑桥出现典型临床和影像学特征的肿瘤似乎不是这种情况，但是< 10%的患者存活超过2年。

···未完待续···