成人H3K27M突變彌漫中線膠質瘤的臨床、影像學、病理學表現及治療與預后

王強，王漢東，潘灝，孫康健

世界衛生組織(World Health Organization,WHO)(2016)第四版修訂版中樞神經系統(central nervous system,CNS)腫瘤分類將分子基因突變納入膠質瘤的診斷，依據組蛋白H3K27M(a methionine substitution of lysine at residue 27 of histone H3)的突變引入一類新的膠質瘤亞型：彌漫中線膠質瘤(diffuse midline glioma,DMG)，伴有H3K27M突變，為WHO Ⅳ級。H3K27M突變DMG在臨床上以兒童發病為主，可見于成人，其中腦干、丘腦和脊髓為最常見的發病部位，總體預后不佳。東部戰區總醫院神經外科于2016年12月—2019年12月收治了11例經手術、病理檢查證實的H3K27M突變DMG患者。本研究對11例H3K27M突變DMG患者的臨床資料進行回顧性分析；探討其臨床、影像學表現、組織病理特征、治療方法及預后，以期提高對這一新類型膠質瘤的認識并改善患者的預后。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 同期共收治成人原發膠質瘤患者468例，其中累及中線部位(脊髓、腦干、丘腦、下丘腦、胼胝體)的患者92例，經基因檢測證實為H3K27M突變DMG的患者11例。其中男8例，女3例；年齡18～61歲，平均年齡(32±12)歲；術前有頭痛、惡心嘔吐等顱內壓增高癥狀者7例，肢體無力3例，視物模糊3例，口干、多飲、多尿1例，吞咽困難1例。11例H3K27M突變DMG患者的臨床資料見表1。

表1 本組H3K27M突變DMG患者的臨床資料及影像學表現

1.2 影像學表現 (1)部位：腫瘤均位于中線部位，丘腦6例(其中4例同時累及中腦)，腦干(延髓)3例，下丘腦1例，松果體區1例。(2)MRI信號表現：T1WI呈等信號6例、稍低信號3例、低信號2例，T2WI呈等信號7例、稍高信號1例、高信號3例；5例DWI表現為彌散受限；4例呈瘤內裂隙樣囊變，1例呈大囊改變；3例合并出血，3例無囊變、出血；增強掃描1例無強化、4例輕度強化、6例顯著強化，均為不均勻強化；所有腫瘤邊界不清，但未見瘤周水腫；5例腫瘤在動脈自旋標記(arterial spin labeling,ASL)上表達局域性高灌注；4例腫瘤區磁共振波譜(magnetic resonance spectrum,MRS)均表現為N-乙酰基天門冬氨酸(acetyl aspartic acid，NAA)峰明顯降低，膽堿(choline，Cho)峰升高。依據術后72 h內MRI復查評估腫瘤切除程度，高級別腫瘤依據強化區域，低級別腫瘤按照T2-FLAIR高信號區域確認切除程度；腫瘤切除程度≥70%為次全切除，切除程度<70%為部分切除。

1.3 治療方法 所有患者接受開顱手術治療。術后治療包括放射治療和(或)替莫唑胺(temozolomide，TMZ)化療。1例丘腦中腦腫瘤獲得全切除，1例丘腦中腦腫瘤次全切，其余均為部分切除。本組患者中無行活檢的患者。依據WHO 2016版中樞神經系統腫瘤分類標準進行病理學診斷。術后6例患者行Stupp方案同步放化療+輔助化療，2例患者單純采用TMZ化療，1例患者單純行放療，1例患者未接受放療及化療。

1.4 隨訪與預后評價 采用門診復診或電話詢問對患者進行隨訪，截止時間為2020年7月。從患者首次手術日期至腫瘤進展、死亡或隨訪結束日期，計算無進展生存期(progression-free survival,PFS)。從首次手術至死亡或隨訪結束日期計算總生存期(overall survival,OS)。分析同時期收治的具有分子病理的20例H3K27M野生型DMG(H3K27M野生型組)和37例異檸檬酸脫氫酶(isocitrate dehydrogenase,IDH)野生型非中線膠質母細胞瘤(glioblastoma,GBM)(野生型非中線組)患者的PFS和OS。

1.5 統計學方法 采用SPSS25.0軟件進行數據統計分析。使用χ2檢驗或雙尾Fisher精確檢驗對組間分類變量(如遺傳變異和臨床病理特征)進行比較分析。兩組間連續變量的比較采用t檢驗。通過Kaplan-Meier方法繪制生存曲線，GraphPad Prism5軟件作圖，并通過對數秩檢驗進行分析。以P<0.05為差異具有統計學意義。

2 結 果

2.1 H3K27M突變組、野生型組及IDH野生型非中線組患者的臨床資料比較 H3K27M突變組患者的年齡明顯小于H3K27M野生型組和IDH野生型非中線組患者，差異有統計學意義(P=0.004，P<0.001)。H3K27M突變組與H3K27M野生型組患者性別的差異無統計學意義(P=0.474)。H3K27M突變組患者中無胼胝體腫瘤患者，同時亦沒有發生于脊髓的H3K27M突變DMG患者。H3K27M突變DMG可發生于任何年齡，老年人中亦可發生。其發生率占同期DMG的11.9%(11/92例)，占同期CNS膠質瘤的2.4%(11/468例)。見表2。

表2 H3K27M突變組、野生型組及IDH野生型非中線組患者臨床資料比較(例，%)

續表

2.2 病理學特征 術后組織學病理診斷為低級別膠質瘤(未具體指明)1例、彌漫性星形細胞瘤(Ⅱ級)3例、肥胖型星形細胞瘤(Ⅱ級)1例、間變性星形細胞瘤(Ⅲ級)1例、高級別腫瘤(未具體指明)2例、GBM(Ⅳ級)3例(表3)。免疫組化示2例患者H3K27M蛋白染色呈陰性，但分子病理檢測為H3F3A基因c.83A>T(即p.K27M)突變；其余9例患者均為H3K27M蛋白染色呈陽性～強陽性表達(圖1、2)，同時分子病理檢測為H3K27M突變陽性。所有患者均為IDH野生型、端粒酶逆轉錄酶啟動子(telomerase reverse transcriptase promoter, TERTp)野生型、O6-甲基鳥嘌呤-DNA甲基轉移酶啟動子(O6-methylguanine-DNA methyltransferase promoter,MGMTp)甲基化陰性，其中2例患者存在染色體1p/19q共缺失、3例患者TP53突變、1例患者BRAF V600E突變。

表3 本組H3K27M突變DMG患者的組織病理、分子病理檢測結果

2.3 隨訪結果 見圖3。本組患者中有1例患者失訪；所有患者均出現病情進展，截止隨訪時僅1例患者存活。Kaplan-Meier分析顯示，本組患者的中位PFS為10個月(95%CI7.2～12.8個月)，中位OS為12個月(95%CI8.5～15.5個月)。同期20例獲得隨訪的H3K27M野生型DMG患者中，70%的患者出現進展，50%的患者死亡；中位PFS為11個月(95%CI4.5～17.5個月)，中位OS為15個月。同期37例獲得隨訪的IDH野生型非中線GBM患者中，有91.2%的患者出現進展，67.5%的患者死亡；中位PFS為8個月(95%CI6.4～9.6個月)，中位OS為14個月(95%CI10.7～17.3個月)。3組患者間的PFS及OS的差異均無統計學意義(log-rankP=0.324，P=0.303)。

3 討 論

H3K27M突變DMG是WHO 2016第4版修訂版中樞神經系統腫瘤分類中新定義的腫瘤實體，被定義為“具有中樞性星形膠質細胞分化并且H3F3A(H3.3)或HIST1H3B/C(H3.1)的K27M突變的浸潤中線的高級別神經膠質瘤”[1]；其最常見的位置是腦干、丘腦和脊髓，2年生存率<10%。

H3K27M突變DMG主要發生于兒童，既往研究報道的多為兒童DIPG，但在成人神經膠質瘤中也有報道。Meyronet等[2]分析了21例成人H3K27M突變DMG患者，中位年齡為32歲，最大者為82歲。本組H3K27M突變DMG患者的平均年齡為32歲，中位年齡為29歲(18～61歲)，與先前文獻報道的基本一致。由于該病可發生于任何年齡者，老年人亦可發生；因此，對于發生于中線部位的彌漫性膠質瘤，診斷時不應受患者年齡的限制，都需要考慮H3K27M突變DMG的可能，以避免漏診。從腫瘤部位來看，H3K27M突變DMG在脊髓、丘腦、腦干膠質瘤中的發生率分別為46%(10/15例)、50%～66%(10/20例，10/15例)和37.5%～53%(3/8例，15/28例)[3-6]。本研究的患者中H3K27M突變在丘腦、腦干膠質瘤中的發生率分別為50%(6/12例)和60%(3/5例)；雖然病例數量較少，但發生率同文獻報道的基本一致。

A：術前MRI檢查示，病變呈T1WI等信號； B：T2WI等信號； C：T2 FLAIR稍高信號； D：ADC稍高信號； E：T1WI增強掃描呈不均勻輕度強化； F：ASL明顯高灌注； G：MRS，ROI置于腫瘤強化區，Cho峰明顯升高，NAA峰明顯降低，Cho/NAA為5.54； H：術后6個月MRI檢查，T2WI； I：T2 FLAIR，示腫瘤切除區域穩定，下方殘留腫瘤基本穩定； J：術后病理學檢查示，腫瘤細胞彌漫分布、排列較稀疏，細胞短梭形或橢圓形，胞漿豐富，核短梭形，有輕度異型性，符合低級別膠質瘤的組織學形態特征(×200，HE染色)； K：Ki-67免疫組化示約8%陽性； L：H3-K27M免疫組化示腫瘤細胞彌漫陽性表達圖1 H3K27M突變DMG患者(病例10)的影像及病理學檢查結果

A：術前MRI檢查，病變呈T1WI低信號； B：T2WI高信號； C：T2 FLAIR高信號； D：ADC稍高信號； E：T1WI增強掃描呈不均勻強化； F：ASL局部高灌注； G-H：MRS，ROI置于腫瘤強化區，Cho峰明顯升高，NAA峰明顯降低，Cho/NAA為6.79； I：術后MRI檢查，T1WI增強掃描示腫瘤全切； J：術后病理檢查示，腫瘤細胞彌漫分布，異型性明顯，考慮為GBM(WHO Ⅳ級)(×200，HE染色)； K：GFAP免疫組化強陽性表達； L：H3-K27M免疫組化示腫瘤細胞彌漫陽性表達圖2 左側丘腦中腦H3K27M突變DMG患者(病例6)的影像學及病理學檢查結果

A：H3K27M突變組與野生型組患者的PFS曲線； B：H3K27M突變組與IDH野生型非中線組患者的PFS曲線； C：H3K27M突變組與H3K27M野生型組患者的OS曲線； D：H3K27M突變組與IDH野生型非中線組患者的OS曲線圖3 Kaplan-Meier單因素分析生存曲線

從影像學表現來看，目前文獻報道H3K27M突變DMG沒有典型的影像學特征，與這些腫瘤中的組織學特征異質性相似，腫瘤具有多樣化的影像學表現，而且與組蛋白H3野生型彌漫性神經膠質瘤也沒有明顯區別。總結分析本組H3K27M突變DMG患者的影像學資料，其較常見的影像學表現為：(1)腫瘤在T2WI、DWI以等信號多見，部分為稍高信號，增強掃描多呈不均勻強化；(2)瘤內囊變以小灶狀囊變多見，瘤周無或輕度水腫；(3)不均勻高灌注，MRS上Cho升高、NAA降低，Cho/NAA比值多大于2。由此可見，H3K27M突變DMG的影像學表現多樣且無特異性，單獨依賴影像學檢查進行診斷并不準確。

H3K27M突變DMG的組織病理譜寬泛，以星形細胞分化為主，可表現為從WHO Ⅱ級的彌漫星形細胞瘤至WHO Ⅳ級的GBM中的任何一種形態，也可以是多種形態在不同區域同時存在；組織病理學級別對判斷患者的預后無明顯提示價值[7]。本組患者中，腫瘤的組織病理類型涵蓋了彌漫性星形細胞瘤(WHO Ⅱ級，3例)、肥胖型星形細胞瘤(WHO Ⅱ級，1例)、間變性星形細胞瘤(WHO Ⅲ級，1例)和GBM(WHO Ⅳ級，3例)，同時有1例患者為低級別膠質瘤、2例患者為高級別腫瘤，而沒有診斷出具體類型。這一結果與既往文獻報道的相符，同時也提示H3K27M突變DMG的診斷一定程度上要依賴H3K27M突變的檢測。

需要指出的是，有研究報道非彌漫中線神經膠質瘤同樣具有H3K27M突變，包括室管膜瘤、毛細胞型星形細胞瘤、小兒彌漫性星形細胞瘤和神經節膠質瘤[8-11]。有研究報道，毛細胞型星形細胞瘤和神經節膠質瘤患者的存活期可長達10年[9,12]。因此，中樞神經系統腫瘤分類分子信息及實踐方法聯盟—非WHO官方組織(the Consortium to Inform Molecular and Practical Approaches to CNS Tumor Taxonomy—Not Official WHO, cIMPACTNOW)建議[13]，“彌漫中線神經膠質瘤，H3K27M突變”的診斷應當同時具備：彌漫性(即浸潤)、中線部位(如丘腦、腦干、脊髓等)、神經膠質瘤和H3K27M突變的腫瘤，不應應用于H3K27M突變的其他腫瘤，如毛細胞型星形細胞瘤、神經節細胞膠質瘤或彌漫性軟腦膜膠質神經元腫瘤等。本研究即是根據cIMPACTNOW最新推薦的診斷標準進行的病例回顧性分析。

目前可通過免疫組化及測序對H3K27M突變進行檢測。有研究報道，使用商品化K27M免疫組化試劑盒進行核染色來檢測，靈敏度和特異性可達100%[14-16]。但是在臨床實踐中對H3K27M免疫組化結果需要仔細評判，尤其要注意識別陽性腫瘤細胞的染色，并避免錯誤的認為巨噬細胞和/或小膠質細胞陽性的細胞質染色。本研究患者中有1例發生于脊髓的彌漫性星形細胞瘤免疫組化顯示H3K27M弱陽性，但是分子病理檢測無H3的突變；根據診斷標準，排除H3K27M突變DMG的診斷。此外，本組患者中有2例患者的免疫組化H3K27M蛋白染色呈陰性，但分子病理檢測為H3F3A基因c.83A>T(即p.K27M)突變，結合臨床、影像學表現及術中情況，診斷為H3K27M突變DMG。因此，雖然K27M免疫組化具有較高的靈敏度和特異性，但是仍建議有條件的單位進行測序檢測以明確診斷。

Korshunov等[17]研究顯示，成人H3K27M突變可伴隨TP53的過表達，而與IDH突變、EGFR擴增和MGMT啟動子區甲基化互斥，而TERT啟動子突變罕見。本組患者均未檢測到IDH1/2、TERTp、EGFR的突變，所有病例均為MGMTp非甲基化，這也預示H3K27M突變DMG對放療和TMZ化療的敏感性不佳，預后不良。本組患者中有3例患者出現TP53突變，1例患者出現BRAF V600E突變。

目前針對成人H3K27M突變DMG的治療尚無指南推薦，仍參照GBM的治療方式，采用以手術和同步及輔助放化療為主的綜合治療手段；由于腫瘤常累及幕下組織，腫瘤電場治療使用受限，預后依然很差。Meyronet等[2]研究報道的患者中位生存期為19.6個月；其他研究報道的成人H3K27M突變神經膠質瘤患者的中位OS分別為16.9個月[18]、10.4個月[3]和16個月[4]。本研究的H3K27M突變DMG患者的中位OS為12個月，IDH野生型非中線GBM患者的中位OS為14個月，兩組患者中位OS的差異無統計學意義；與既往文獻報道的相符[19]。由于H3K27M突變DMG患者多缺乏MGMT啟動子區甲基化，TMZ化療的效果有限。目前已經有組蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase，HDAC)抑制劑panobinostat、組蛋白脫甲基酶抑制劑[20]、多巴胺受體D2(DRD2)抑制劑ONC201等新的藥物用于H3K27M突變DMG的臨床試驗[21-22]，表現出一定的臨床和影像學反應；但其確切的治療效果仍有待臨床試驗進一步證實。

綜上所述，成人H3K27M突變DMG是一類發生于中樞神經系統中線部位的高度惡性腫瘤，成人各年齡段均可發生，缺乏典型臨床及影像學表現，H3K27M蛋白免疫組化檢測的靈敏度較高，但仍須通過H3基因突變檢測明確診斷，減少漏診和誤診。因H3K27M突變DMG缺乏IDH突變及MGMT啟動子區甲基化，對放療和TMZ化療不敏感，預后不良；故亟需研究有效的治療方案。