VEGF与星形细胞瘤血管生成和瘤周
脑水肿的相关性研究hc360慧聪网医疗器械行业频道2004-08-0220:43:41
[摘要]目的探讨星形细胞瘤的血管内皮细胞生长因子（VEGF）表达与血管生成和瘤周脑水肿（PTBE）及病理分级的关系。方法术前进行MRI检查且经手术病理证实的34例星形细胞瘤患者。在MRI计算星形细胞瘤的瘤体体积和瘤周脑水肿体积，从瘤周脑水肿与肿瘤本身的体积之比获得水肿指数（EI），估价脑水肿的程度。采用免疫组化方法（SP法）检测34例星形细胞瘤VEGF表达；Ⅷ因子相关抗原单克隆抗体免疫组织化学（SP法）染色显示微血管，测量微血管密度（MVD）表示肿瘤血管生成。结果VEGF表达与脑星形细胞瘤的血管生成、瘤周脑水肿均呈显著正相关（r＝0.77，P<0.001；r＝0.336，P＝0.05）；高级别星形细胞瘤VEGF、MVD、EI分别显著高于低级别星形细胞瘤（t＝7.08，3.37，2.74；P＝0.0l，0.011，0.025）。结论VEGF可能通过参与星形细胞瘤血管生成和脑水肿发生，对胶质瘤的恶性演进起促进作用；MRI瘤周脑水肿征象能间接反映星形细胞瘤的肿瘤血管形成和预测星形细胞瘤的恶性程度。
[关键词]星形细胞瘤；磁共振成像；血管内皮细胞生长因子；血管生成；瘤周水肿
本文通过对34例星形细胞瘤血管内皮细胞生长因子（vascularendothelialgrowthfactor，VEGF）和微血管密度（mmrovesseldensity，MVD）研究，探讨星形细胞瘤血管内皮细胞生长因子与肿瘤血管生成、肿瘤体积、瘤周水肿及病理分级的关系，为临床术前评估肿瘤良恶性程度及治疗方案的制定提供可靠的影像学依据。
1材料与方法
1.1临床资料顺序收集术前进行MRI检查且经手术病理证实的34例星形细胞瘤患者，其中男18例，女16例；年龄10-73岁，平均38.4l岁。术前均未行放疗及化疗，病理按WHO神经系统肿瘤分类（2000）对星形细胞瘤分级，Ⅰ-Ⅱ级（低级别）26例，Ⅲ-Ⅳ级（高级别）8例。磁共振检查日期距离手术时间为l-34天，平均9.46天。
1.2常规磁共振检查所有病例均用1.5T（GESignaCV／i，NV／i）磁共振扫描仪进行检查，常规MR检查序列包括平扫矢状位FSETlWI定位，轴位SET1WI，FSET2WI，快速液体衰减反转恢复序列（fluiedattenuationinversionrecovery，FastFLAIR）。按0.1mmol／kg注人造影剂钆喷替酸葡甲胺（Gd-DTPA）行增强轴位、冠状位和矢状位SET1WI扫描。
SETlWI序列扫描参数：TR／TE＝600／11ms，FOV24cm×24cm，MatriX×256×224，NEX＝2，Bandwidth12.5kHz。层厚6mm，间距2mm，共扫描16层。FSET2WI序列TR／TE＝3500／85ms，其他参数同SET1WI。FastFLAIR序列参数：TR／TE＝9000／120ms，反转时间（timeofinversion，TI）＝2200ms，NEX＝l，Matri×256×192，其余参数同SET1WI序列。增强后冠状位和矢状位扫描以病灶的轴位像为中心定位，层厚5mm，间距lmm。余同轴位。
l.3水肿指数（edemaindex，EI）测量参照Inamura等[1]估计瘤周脑水肿的方法，所有患者术前常规行MRI检查，测量朋T1W平扫或增强层面测量肿瘤最大直径和与其垂直的径线长度以及冠状位或矢状位瘤体的最大高度，三者乘积即为瘤体体积。同样方法在T2WI测算出水肿（包括瘤体）体积，则EI=水肿体积／瘤体体积。
1.4标本来源肿瘤标本均系常规外检取材，10％中性福尔马林固定，石蜡包埋，3μm厚连续切片备用，并做HE染色确定诊断。
1.5微血管密度测量微血管密度测量采用链菌素-生物素-过氧化酶连接法（streptavidin-biotin-peroxidase，SP法）进行免疫组化染色。SP试剂盒，DAB（3，3二氨基联苯胺．3，3-di-minobenzidinetertrahydrochloride，DAB）显色试剂盒，兔抗入第八因子相关抗原（factorⅧrelatedantigen，FⅧ-RA）单克隆抗体。采用HPIAS-2000高清晰度彩色病理图文分析系统测量MVD，方法按照Weidner[2]方法，双盲法阅片，先在低倍镜下选择血管密集区域，然后在200倍视野下，每张切片选择3个血管着色最密集区域计数微血管数量，内皮细胞及微小血管均予计数，取均值即作为该例肿瘤的MVD值。
l.6VEGF免疫组化检测采用SP法进行。SP试剂盒，DAB显色试剂盒。VEGF免疫组化数据处理方法：首先在低倍（40×）视野下扫描整个组织切片，找到染色清晰、背景对照良好的热点（hotspot），然后在200倍视野下随机选择视野存盘。最后采用HPIAS-2000型彩色病理图文分析系统免疫组织化学分析程序对VEGF染色进行积分光密度分析，每个切片随机选取3个视野进行定量分析。
1.7统计学分析用SPSS10.0软件对资料进行处理，所有计量资料以均数上标准差表示，不同组别之间的参数比较采用非配对t检验，相关分析采用Pearson法，以P<0.05作为显著性检验的标准。
2结果
2.1VEGF与肿瘤体积经Pearson相关分析处理，34例星形细胞瘤VEGF表达水平与其对应的肿瘤体积不相关（r＝0.22，P＝0.22），并且高级别星形细胞瘤VEGF表达显著高于低级别星形细胞瘤（t＝7.08，P<0.01）。
2.2VEGF表达与MVD经Pearson相关分析处理，34例星形细胞瘤VEGF表达水平与其对应的MVD呈显著正相关（r＝0.77，P<0.001）。
2.3VEGF表达与EI本实验34例星形细胞瘤的EI与其对立的VEGF表达水平经Pearson相关分析处理呈明显正相关（r＝0.336，P＝0.05），并且高级别星形细胞瘤EI显著高于低级别星形细胞瘤的EI（t＝2.74，P＝0.025）。
2.4MVD与肿瘤体积经Pearson相关分析处理，34例垦形细胞瘤MVD表达水平与其对应的肿瘤体积不相关（r＝0.063，P＝0.724），并且高级别星形细胞瘤MVD表达显著高于低级别星形细胞瘤（t＝3.37，P＝0.011）。
2.5MVD与EI本组34例星形细胞瘤的MVD与EI经Pearson相关分析处理呈明显正相关关系（r=0.402,p=0.019）。
3讨论
3.1VEGF表达与肿瘤血管生成的关系肿瘤血管生成是一个受基因调控、细胞因子等复杂因素作用的过程。肿瘤细胞分泌的某些生长因子构成了肿瘤的发生、演进及血管生成微环境元素，其中VEGF在脑肿瘤的血管形成过程中最为重要[3，4]。从正常牛垂体滤泡细胞中分离出一种对体外培养的内皮细胞具有选择性促分裂作用的蛋白，为血管内皮生长因子（VEGF）[5]。1983年Senger等[6]用层析法发现分子量为34-42kD的活性肝素结合蛋白，由于此蛋白具有促进
腹水积累的作用，故称之为血管通透性因子（vascularpermeabilityfactor，VPF）。由于正常垂体中的VEGF与肿瘤源性VPF编码基因和氨基酸结构极相似，同属血小板衍生生长因子（platelet-derivedgrowthfactor，PDGF）家族，故合称为VEGF／VPF。人类VEGF以四种亚型存在--VEGFl21、VEGFl65、VEGFl89、VEGF206，其中两个较小的单体VEGFl21、VEGFl65大量分泌，而VEGFl65表达最显著[7]。VEGF／VPF是高度特异性的血管内皮细胞有丝分裂素，有着双重功能：一是直接刺激血管内皮细胞增殖并诱导新生血管形成；二是使血管通透性增加。
Bruce和Criscuolo[8]首先证实胶质瘤细胞合成与分泌VEGF。肿瘤血管生成具有一定的组织侵蚀性，肿瘤细胞可沿新生成血管开启的组织裂隙向外侵袭，侵蚀周围组织，伴随血管内皮细胞增生的大量微血管生成是恶性胶质瘤的标志，故血管生成被作为胶质瘤恶性度分级的标准之一。本研究结果显示，VEGF表达水平与其对应的MVD呈显著正相关（r＝0.77，P<0.001），并且高级别星形细胞瘤VEGF表达显著高于低级别星形细胞瘤（t＝7.08，P<0.01）。
VEGF主要分布在高恶性胶质瘤细胞和血管内皮细胞，定位于胞浆，低恶性胶质瘤表达相对较低。结合VEGF具有的特异性强刺激血管内皮增殖及血管生成的生物学功能，认为VEGF基因可能是人
脑胶质瘤血管生成的重要调节基因，VEGF参与脑胶质瘤的血管生成和侵袭发展过程[3，4，9]。
3.2VEGF表达与EI瘤周水肿是胶质瘤常见的表现，其严重程度与肿瘤的恶性度相关，发生机制尚未完全阐明。Pronin等[10]认为，胶质瘤瘤周水肿主要为血管源性水肿，水肿始于血脑屏障破坏区。肿瘤内
血管增生、血管通透性增高和血脑屏障的破坏，为水肿液的漏出提供了解剖学基础。从组织学来看，肿瘤细胞或间质细胞可分泌一些可溶性血管生成因子如：PDGF、碱性成纤维细胞生长因子（basicfibroblastgrowthfactor，bFGF）、表皮生长因子（epidermalgrowthfactor，EGF）、VEGF等，其中以VEGF和bFGF作用最显著[11]。VEGF增加血管通透性的作用比组胺强l000倍[12]，这种作用在血管源性脑水肿形成过程中有重要意义。正是由于这些因子的作用，使得肿瘤新生血管具有结构不完整，管壁薄弱，仅排列一层内皮细胞；缺乏平滑肌，基底膜稀疏且易于泄漏；血管内皮窗孔、紧密连接增宽、胞饮泡增多等特点，使它们比正常成熟血管更容易被肿瘤细胞穿透，使血脑屏障受损、血管通透性增高，血浆和一些大分子物质可渗漏到细胞间隙中，并在肿瘤周围聚集，形成广泛的瘤周水肿。
Struger等[13]对22例
脑转移瘤组织进行免疫组织化学研究，结果2l例VEGF染色阳性，而术前MRI均显示有血管源性脑水肿，提示VEGF增加血管通透性作用与临床常见的脑肿瘤周围水肿有关。瘤体水肿能分离瘤组织，有利于与侵袭相关的细胞基质及黏附分子运动，从而促进肿瘤细胞向宿主组织侵袭；瘤周水肿致组织疏松，减少局部宿主结构的抵抗，亦有利于肿瘤的恶性生长，因此，瘤周水肿的严重程度与肿瘤的恶性度有关。在本研究中，星形细胞瘤的VEGF表达水平与EI显著正相关（r＝0.336，P＝0.05），且高级别星形细胞瘤VEGF表达水平、EI分别显著高于低级别星形细胞瘤（t=7.08，P<0.01；t＝2.74，P＝0.025）。表明VEGF增加血管通透性作用在人脑胶质瘤水肿发生和恶性演进中可能起重要作用[3，4，9]。
3.3MVD与肿瘤体积和EI的关系Folkman[14]于1971年首次提出实体肿瘤在没有血管生成的情况下，其直径将局限在2-3mm的假说，并首次提出肿瘤细胞能分泌一种称为肿瘤血管生成因子（tumorangiogenesisfactor，TAF）的可溶性物质，该物质可刺激内皮细胞的增生。此后，有关肿瘤血管生成的研究取得了很大进展。实体瘤的生长和转移依赖于血管的生成。
研究表明，实体肿瘤组织自发增长的肿瘤结节形成后即进入无血管生长期，此时肿瘤直径小于2-3mm，细胞数在106以内，故肿瘤的体积保持在微小状态。当实体肿瘤细胞数达到106时，即需要产生新生血管以适应肿瘤继续生长[15]。肿瘤血管生成是一个连续的过程，这一过程实际上是肿瘤与宿主相互作用的结果，一方面肿瘤刺激内皮细胞的增殖和迁徙，另一方面内皮细胞也通过自分泌及旁分泌功能刺激其自身、成纤维细胞甚至肿瘤细胞的增殖[16]。
Leon等[17]对人脑胶质瘤MVD进行了研究，发现恶性胶质瘤MVD值明显高于良性胶质瘤，并指出MVD是判别预后的一个较好的间接指标。本研究结果显示，随着星形细胞瘤病理级别的增加，MVD值逐渐增高，高级别星形细胞瘤MVD表达显著高于低级别星形细胞瘤（t＝3.37，P＝0.011），与Leon和Tynninen等[17，18]研究结果相同，提示血管生成可作为星形细胞瘤恶性度分级的指标之一。
本研究还显示随着瘤周水肿程度的加重，微血管密度值逐渐增高，MVD越高，瘤周水肿越明显（P＝0.019），说明MRI对星形细胞瘤瘤周水肿程度及范围的显示更接近肿瘤生物学行为，与文献报道相似[10]，同时进一步提示血管生成与瘤周水肿及肿瘤的恶性度之间有密切的关系。由于高恶性度星形细胞瘤的发生率和患者死亡率主要由肿瘤的血管化程度和瘤周水肿所决定，因此MRI所显示的肿瘤水肿范围可以较客观地反映星形细胞瘤的恶性程度，可作为预测星形细胞瘤恶性度及预后的一个重要征象。
本组34例星形细胞瘤的资料显示，虽然高级别星形细胞瘤MVD表达显著高于低级别星形细胞瘤（t＝3.37，P＝0.011），但星形细胞瘤MVD表达水平与其对应的肿瘤体积不相关（r＝0.063，P＝0.724），说明尽管肿瘤生长与MVD有关，但尚不能单纯以肿瘤大小来判定其恶性度。肿瘤的生长呈浸润性，无控性生长，肿瘤的生长有赖于血管的形成，即血管形成是肿瘤生长的主要条件，但不是充分条件，因为肿瘤出生长还有赖于肿瘤细胞自身的增殖活性和分化能力，另外因肿瘤恶性程度，生长部位，手术时机等诸多因素所决定的生长时间，也是决定肿瘤大小的因素。信息来源：
