復旦大學附屬腫瘤醫(yī)院病理科,復旦大學上海醫(yī)學院腫瘤學系,上海 200032
個體化治療對結(jié)直腸癌病理診斷和分期的新要求
盛偉琪
復旦大學附屬腫瘤醫(yī)院病理科,復旦大學上海醫(yī)學院腫瘤學系,上海 200032
結(jié)直腸腫瘤;病理診斷;分期;個體化治療
近年來,由于生活方式的改變,例如高蛋白、脂肪,少谷物、蔬果的不合理膳食,身體活動程度減少,超重等因素的影響,我國結(jié)直腸癌的發(fā)病率、死亡率逐年上升,尤其在北京、上海、天津等大型發(fā)達城市。最近20年中,上海結(jié)直腸的發(fā)病率以每年約4.2%的速度遞增,據(jù)上海市疾病預防和控制中心2011年報告,2009年上海市惡性腫瘤中,結(jié)直腸癌的發(fā)病率在男性和女性中均居第二位,死亡率居男性第四、女性第二位[1]。雖然多學科綜合治療手段的應用使得近60%的中晚期結(jié)直腸癌患者得到治愈,但仍然有40%~50%的患者出現(xiàn)復發(fā)、轉(zhuǎn)移,成為患者死亡的主要原因[2]。影響結(jié)直腸癌生存、治療策略選擇、患者隨訪管理的最主要因素是腫瘤分期。然而,同一分期的患者預后也存在差異,分期也不能預測患者對輔助治療的有效性。因此,根據(jù)結(jié)直腸癌患者個體的具體情況選擇恰當?shù)闹委熓侄危贫ê线m患者的個體化治療策略,成為當今結(jié)直腸癌診療的主要發(fā)展方向。個體化治療的發(fā)展,對病理診斷的模式也提出了新的要求,除了傳統(tǒng)的組織病理學診斷和病理分期外,病理診斷工作者還需要準確地評估手術切緣、尋找預后相關的組織學表現(xiàn)(如神經(jīng)、脈管侵犯)、檢測并評價與輔助治療療效相關的指標以及評價新輔助治療后的療效,并負責對這些檢查結(jié)果進行解釋。結(jié)直腸癌90%以上為源自結(jié)直腸黏膜上皮的腺癌[3],本文就結(jié)直腸腺癌術后病理診斷規(guī)范和個體化治療相關病理檢測和評估進行介紹。
1.1 組織病理學分級和類型
傳統(tǒng)型結(jié)直腸腺癌主要表現(xiàn)為腺管的形成,腫瘤細胞形成腺管的比例是組織學分級判斷的指標,組織學分級是獨立于腫瘤分期的預后指標[4]。過去,組織學分級根據(jù)腺管形成的比例分為高分化(腺管形成>95%)、中分化(腺管形成50%~95%)、低分化(腺管形成<50%)和未分化四級,復旦大學附屬腫瘤醫(yī)院病理科2012年診斷根治性結(jié)直腸癌1 379例,其中68.3%為中分化腺癌。但這種分級往往受到病理醫(yī)生主觀因素的影響,重復性不佳。研究表明,以腺管形成比例50%作為界值,分為低級別(≥50%腺管形成)和高級別(<50%腺管形成)腺癌,具有更高的可重復性以及和預后的相關性[5-6]。但基于腺管形成比例的組織學分級只適用于傳統(tǒng)型腺癌,不適用于特殊類型的結(jié)直腸腺癌。
在2010版世界衛(wèi)生組織消化系統(tǒng)腫瘤分類中列出的特殊類型結(jié)直腸癌包括以下幾種:黏液腺癌、印戒細胞癌、髓樣癌、鋸齒狀腺癌、篩狀粉刺型腺癌、微乳頭狀癌、腺鱗癌、梭形細胞癌、未分化癌和其他少見類型癌,其中以黏液腺癌、印戒細胞癌相對常見。
黏液腺癌是指腫瘤50%以上的成分由細胞外黏液組成,黏液湖中腫瘤細胞呈腺泡狀、巢狀或印戒細胞樣單個排列。如果黏液成分不足50%,可以診斷為“含黏液腺癌成分”。在黏液湖中,上皮成分的成熟程度決定了腫瘤的分化程度,但是黏液腺癌的組織學分級取決于腫瘤的微衛(wèi)星不穩(wěn)定(microsatellite instability,MSI)類型。大多數(shù)黏液腺癌呈高水平MSI(high levels of MSI,MSI-H),生物學行為較好,呈低級別腫瘤;而少部分微衛(wèi)星穩(wěn)定型(microsatellite stable,MSS)和低水平MSI(low levels of MSI,MSI-L)的黏液腺癌則侵襲性強,表現(xiàn)為高級別腺癌。
印戒細胞癌是指50%以上腫瘤細胞的細胞質(zhì)內(nèi)富含黏液、胞核偏位或貼邊的結(jié)直腸癌,往往呈彌漫浸潤性生長。如果印戒細胞癌比例不足50%,則診斷為“含印戒細胞癌成分”。結(jié)直腸印戒細胞癌不如胃常見,不足結(jié)直腸癌的1%[7]。同胃一樣,結(jié)直腸印戒細胞癌是高度侵襲性腫瘤,預后比傳統(tǒng)型腺癌差[7]。但部分印戒細胞癌具有MSI-H表型,生物學行為呈低級別[3]。
其他特殊類型腺癌比較少見,分別具有不同的分子表型,其中髓樣癌大多表現(xiàn)為MSI-H,盡管腫瘤細胞呈片狀排列,鮮有腺管形成,但預后較好[8]。
1.2 結(jié)直腸癌病理分期
盡管尚需完善,但首先由法國人Pierre Denoix提出,后經(jīng)美國癌癥聯(lián)合委員會(American Joint Committee on Cancer,AJCC)和國際抗癌聯(lián)盟(Union for International Cancer Control,UICC)逐步建立,并于1968年正式出版第1版的《腫瘤TNM分期系統(tǒng)》。該系統(tǒng)目前仍是國際上最為通用的腫瘤分期系統(tǒng),是目前對于惡性腫瘤進行分期的標準方法,是目前最能預測預后、指導治療的腫瘤分期系統(tǒng)[9]。通過顯微鏡下檢查手術切除標本中腫瘤組織的浸潤深度(T)、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移(N)和遠處轉(zhuǎn)移(M)狀況決定腫瘤分期。就結(jié)直腸腺癌T分期而言,T1(浸潤黏膜下層)、T2(浸潤固有肌層)和T3(穿透肌層浸潤漿膜下層或無腹膜覆蓋的結(jié)直腸旁組織)相對比較容易判斷,但是對于T4的理解可能存在偏差或不確定。當手術標本取材不當、不完整時,可能遺漏“漿膜侵犯”;當腫瘤所在部位沒有臟層腹膜覆蓋時,“漿膜面”和由手術切除形成的平整或不平整的“環(huán)切緣”難以區(qū)別,T3的腫瘤可能因手術不當造成環(huán)切緣陽性而誤認為T4a(漿膜面浸潤),而T4的腫瘤環(huán)切緣陰性誤判為T3。其次,當腫瘤與鄰近器官或組織粘連伴有炎癥,甚至形成膿腫或纖維化時,局部結(jié)構(gòu)不清可能誤診為T4b。另外,對于“臟層腹膜侵犯”的判斷,病理醫(yī)生之間可能存在意見不一致,尤其當腫瘤細胞鄰近漿膜而后者伴有炎癥或增生時,不一致性更加顯著。因此,美國病理醫(yī)師協(xié)會(College of American Pathologists,CAP)只將以下兩種情況列為“漿膜侵犯”,一為腫瘤細胞出現(xiàn)在漿膜面伴炎癥反應、間皮增生和(或)糜爛,二是漿膜面出現(xiàn)游離腫瘤細胞伴下方臟層腹膜潰瘍時[10]。
淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的判斷對大多數(shù)病理醫(yī)生來說并非難事,但對于在腸壁旁纖維脂肪組織中出現(xiàn)的和腫塊不延續(xù)的腫瘤細胞團,且沒有殘留淋巴結(jié)結(jié)構(gòu)時,淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和癌結(jié)節(jié)的區(qū)分意見不一。第5版TNM分期規(guī)定3 mm大小以上的結(jié)節(jié)記為淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移,3 mm以下則劃歸非連續(xù)性浸潤(T3)。第6版則無論大小,將邊緣平整、圓形的結(jié)節(jié)都記為淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移,將形狀不規(guī)則的結(jié)節(jié)劃歸T分期或靜脈侵犯。研究表明,無論非連續(xù)性浸潤、靜脈侵犯伴血管外播散還是淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移后完全性結(jié)構(gòu)消失都能形成“腫瘤種植”(tumor deposit),均導致無病生存和總生存時間的減少,與預后相關[11-12]。因此,現(xiàn)行的第7版TNM分期規(guī)定,當無區(qū)域性淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移時,無論形狀、大小,將出現(xiàn)腫瘤種植歸為N1c,提示需要進行術后輔助治療,腫瘤種植不影響T分期[9]。
腫瘤分期是影響結(jié)直腸癌患者生存的最主要因素,也是目前臨床輔助治療應用的主要判斷依據(jù)。但是同一分期的不同患者預后存在差異,分期也不能預測輔助治療的療效,由于輔助化療存在不良反應,治療費用高也會對患者的生活質(zhì)量產(chǎn)生影響,因此需要分析除了分期以外影響預后的因素和預測化療獲益的指標,篩選需要進一步治療并能從中獲益的結(jié)直腸癌患者,予以輔助治療,降低復發(fā)轉(zhuǎn)移,提高療效。
2.1 環(huán)切緣(circumferential resection margin,CRM)
CRM是指結(jié)直腸癌手術切除標本上沒有腹膜覆蓋的表面。根據(jù)解剖學特點,除了部分上段直腸外,整個中下段直腸表面均為CRM。CRM是評價直腸癌手術質(zhì)量、與直腸癌局部復發(fā)相關的重要指標,對新輔助治療后手術切除標本進行CRM評估作為預后指標的價值更大。第7版TNM分期對直腸癌全系膜切除標本CRM陰性的定義為“距離腫瘤邊緣>1 mm”。Bernstein等[13]隨訪了3 196例直腸癌根治術后患者,發(fā)現(xiàn)CRM在0~2 mm之間的患者5年復發(fā)率為23.7%,5年遠處轉(zhuǎn)移率為43.9%,5年生存率為44.5%,而CRM>2 mm的患者相應5年復發(fā)率、轉(zhuǎn)移率和生存率分別為8.9%、21.7%和66.7%,差別具有統(tǒng)計學意義。因此,CRM陽性的患者需要接受術后局部放療。
CRM受累的模式多種,包括腫瘤連續(xù)性直接浸潤、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、腫瘤種植和脈管侵犯等。大體檢查手術標本時,需要仔細觀察腫瘤所在部位的表面是否完整、光滑,若有表現(xiàn)為蟲蝕狀、固有肌層暴露等CRM受累高度可疑病例,必須多取材制片,顯微鏡下觀察確定切緣性質(zhì)。
2.2 神經(jīng)周侵犯(perineural invasion,PNI)
作為惡性腫瘤較為常見的組織病理學表現(xiàn),PNI在頭頸部、前列腺、胰腺腫瘤中的預后價值已經(jīng)被廣泛接受,也是異質(zhì)性較大的Ⅱ期結(jié)直腸癌公認的高危因素之一。復旦大學附屬腫瘤醫(yī)院對173例直腸癌根治術病例回顧性研究發(fā)現(xiàn),PNI陽性患者5年局部復發(fā)率是陰性組織的2.9倍[14],PNI陽性也是直腸癌術后局部復發(fā)的重要因素。過去認為,只有腫瘤細胞浸潤至神經(jīng)外膜、神經(jīng)束膜或神經(jīng)內(nèi)膜的任意一層才能診斷神經(jīng)侵犯,但Liebig等[15]研究發(fā)現(xiàn),神經(jīng)周侵犯具有相同的意義,PNI陽性和陰性患者5年無病生存率和總生存率差異有統(tǒng)計學意義,前者PNI陰性的患者5年總生存率達72%,而陽性患者只有25%。廣義的PNI陽性有兩種表現(xiàn):腫瘤細胞圍繞神經(jīng)周圍至少1/3周,未浸潤至神經(jīng)內(nèi);或腫瘤細胞浸潤至神經(jīng)外膜、束膜和內(nèi)膜任意一層。過去由于對PNI的認識不足,實際工作中不予重視,漏診率很高,復旦大學附屬腫瘤醫(yī)院回顧性分析發(fā)現(xiàn)漏診率高達69%[14],可能和過去PNI定義不統(tǒng)一,某些特殊類型腫瘤出現(xiàn)較多炎癥細胞和大片黏液湖,腫瘤細胞浸潤神經(jīng)組織不易被辨認有關。
2.3 淋巴結(jié)檢出數(shù)目
在TNM分期中,雖然N分期取決于轉(zhuǎn)移的淋巴結(jié)數(shù)量,但是淋巴結(jié)檢出總數(shù)同樣具有重要意義。Le Voyer等[16]分析了3 411例結(jié)直腸癌病例,發(fā)現(xiàn)淋巴結(jié)受累數(shù)目和總生存期相關,當受累淋巴結(jié)數(shù)量相同時,淋巴結(jié)檢出數(shù)目越多,生存時間越長;即使沒有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移,檢出淋巴結(jié)數(shù)量越多,總生存越好。AJCC和CAP都建議結(jié)直腸癌手術標本淋巴結(jié)檢出數(shù)目至少達到12個,尤其對于II期結(jié)直腸癌患者,淋巴結(jié)檢出數(shù)目不足12枚是N0病例的高危因素[9-10]。大多數(shù)病理醫(yī)生都能根據(jù)規(guī)范找到至少12枚淋巴結(jié)進行評估,當淋巴結(jié)檢出數(shù)不足12枚時,可以通過一些輔助方法提高檢出率,例如注射美蘭[17]。需要指出的是淋巴結(jié)檢出數(shù)量不僅僅與檢查的病理醫(yī)生相關,也和患者個體差異、標本長度、腸壁旁纖維脂肪組織的厚度、腫瘤大小等有關。經(jīng)新輔助放化療的手術標本的淋巴結(jié)數(shù)目可能顯著較少,建議病理醫(yī)生在仔細尋找后淋巴結(jié)數(shù)目仍達不到12枚時,應在病理報告中予以說明。
3.1 免疫表型
角蛋白(cytokeratin,CK)7、20和腸道特異性尾型同源盒轉(zhuǎn)錄因子2(caudal related homeodomain transcription 2,CDX2)是常用的結(jié)直腸腺癌免疫標志物,絕大多數(shù)結(jié)直腸癌表現(xiàn)為CK7-,CK20+,CDX2+,但約20%的結(jié)直腸腺癌呈CK7+/CK20-或CK7-/CK20表型。研究提示,CK20表達的減弱和缺失往往和MSI-H相關[18]。逾90%結(jié)直腸腺癌CDX2呈陽性表達,但是任何伴有腸分化的上皮性腫瘤都可以表達CDX2,因此CDX2并不是結(jié)直腸癌特異性標志物[19]。一些特殊類型的結(jié)直腸腺癌,免疫表型不同于傳統(tǒng)型腺癌,比如髓樣癌往往不表達CK20和CDX2,CK20表達的缺失與腫瘤MSI-H表型相一致[18]。
3.2 MSI和錯配修復蛋白的檢測
結(jié)直腸癌的發(fā)生、發(fā)展是一個多步驟、多階段、多基因參與的過程,除了25%具有獨特的分子遺傳學改變的遺傳性結(jié)直腸癌外,其余75%的散發(fā)性結(jié)直腸癌的發(fā)生機制較為復雜,目前至少有兩種導致結(jié)直腸癌發(fā)生的基因途徑得到廣泛認可,第一是染色體不穩(wěn)定性(chromosomal instability,CIN)以及癌基因和抑癌基因的變異,主要由APC、K-ras以及p53基因參與[20];第二是DNA錯配修復(mismatch repair,MMR)功能缺失導致的廣泛MSI[21]。約10%~15%散發(fā)性結(jié)直腸癌表現(xiàn)為MSI,并具有獨特的臨床病理特點,包括右半結(jié)腸癌、腫塊較大、腺管形成少等,與MMS型結(jié)直腸癌相比,MSI結(jié)直腸癌一般預后較好,但對氟尿嘧啶(5-FU)類化療藥物不敏感[22]。
微衛(wèi)星序列是重復單位1~6個核苷酸的DNA簡單重復序列,廣泛分布于染色體基因組。正常情況下,微衛(wèi)星DNA在人群中表現(xiàn)高度的個體特異性,并且突變率極低,穩(wěn)定性高。DNA錯配修復基因保證了DNA的高保真復制,若DNA錯配修復系統(tǒng)存在缺陷,DNA復制過程中,DNA多聚酶鏈滑現(xiàn)象得不到及時修正,便會出現(xiàn)微衛(wèi)星序列重復次數(shù)的增多或減少,這種現(xiàn)象被稱為MSI。MSI是DNA錯配修復系統(tǒng)異常的表現(xiàn)。1997年遺傳性費息肉病性結(jié)直腸癌(hereditary non-polyposis colorectal cancer,HNPCC)國際合作小組統(tǒng)一了基于PCR的MSI檢測位點(Bethesda panel),即2個單核苷酸重復序列BAT25、BAT26和3個雙核苷酸重復序列D2S123、D5S346、D17S250,并對MSI進行了定義:比較腫瘤和相匹配的正常組織DNA,5個位點中至少2個位點有重復序列長度變化者為MSI-H,只有 1個位點有長度變化者為MSI-L,無任何位點變化的為MSS。MSI-L的臨床意義存在爭議[23]。
由于MSI檢測對組織的要求較高,通常要選擇含70%以上腫瘤細胞的組織提取DNA進行檢測,需要正常組織對照,檢測所需時間較長、費用較高。研究證實MSI與MMR功能改變呈正相關,MSI和MMR蛋白缺失是MMR基因發(fā)生異常的兩種表現(xiàn)型,通過MSI檢測可以反映MMR基因突變,亦可以檢測MMR蛋白表達的改變來反映MMR基因的改變,從而反映MSI的狀態(tài)。運用免疫組織化學方法聯(lián)合檢測4種MMR蛋白:MLH1、MSH2、PMS2及MSH6的表達可以間接反映MSI狀態(tài),也可以作為Ⅱ期結(jié)直腸癌運用5-FU類化療藥物的療效評估[22,24]。這4種蛋白廣泛存在于正常細胞,但在MSI腫瘤細胞中表達缺失,不同的表達模式可以間接反映潛在的遺傳或表觀遺傳學異常。
3.3 K-ras和BRAF基因突變的檢測
隨著表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor,EGFR)抑制劑西妥昔單抗和帕尼單抗在結(jié)直腸腺癌治療中的應用,結(jié)直腸腺癌治療步入了靶向治療時代,然而西妥昔單抗治療的效果受其下游基因K-ras狀態(tài)的影響[25]。K-ras是EGFR通路下游的重要癌基因,在細胞生長和血管生成等信號轉(zhuǎn)導通路中起重要的調(diào)控作用。當K-ras基因發(fā)生突變,可以不依賴于上游的EGFR發(fā)生自身磷酸化而處于持續(xù)激活狀態(tài),因此突變型K-ras基因的結(jié)直腸癌患者使用抗EGFR藥物治療無效[25-26]。此外,EGFR信號通路中其他下游基因,包括BRAF也可以影響抗EGFR靶向治療的療效[27]。因此,K-ras、BRAF等基因突變的檢測分析對結(jié)直腸腺癌治療方案的選擇,尤其是抗EGFR靶向藥物治療的選擇具有重要意義。K-ras突變檢測已納入中國版《國家綜合癌癥網(wǎng)絡(NCCN)結(jié)直腸癌臨床實踐指南》2011版。
結(jié)直腸腺癌K-ras突變率為30%~40%[28],已報道的點突變多大3000個,最常見的是2號外顯子第12和13位密碼子(85%~95%),其他位點包括3號外顯子的第61和146位密碼子,約5%。復旦大學附屬腫瘤醫(yī)院病理科檢測557例結(jié)直腸腺癌中K-ras基因2號外顯子突變,突變率為40.4%,常見位點為也是第12和13位密碼子,突變率分別為32.0%和8.3%[29]。國外研究報道,結(jié)直腸腺癌中BRAF基因突變率8%~15%[28],中國臺灣地區(qū)僅為3.8%[30],復旦大學附屬腫瘤醫(yī)院病理科檢測197例結(jié)直腸腺癌患者BRAF突變率為5.1%[28],與中國香港地區(qū)報道一致,提示中國結(jié)直腸癌患者經(jīng)BRAF突變途徑的發(fā)生率較低,突變熱點同樣位于第600位密碼子(V600E)[30]。
除了與抗EGFG靶向治療療效預測相關外,BRAF基因突變幾乎只發(fā)生于通過鋸齒狀途徑發(fā)生的散發(fā)型MSI結(jié)直腸腺癌,從未有出現(xiàn)于Lynch綜合征的報道,在70%~90%的MSI型散發(fā)型結(jié)直腸癌中發(fā)現(xiàn),突變的被激活的BRAF基因和DNA甲基化以及MLH1基因表觀遺傳沉默高度相關[31],因此在MSI腫瘤中檢測BRAF突變將有助于闡明腫瘤發(fā)生的機制。另外,BRAF突變對MSI型及直腸癌的預后判斷也有意義,野生型BRAF MSI-H腫瘤預后最好,BRAF突變的MSS腫瘤預后最差,野生型BRAF MSS腫瘤預后介于兩者之間[32]。
結(jié)直腸癌是一種具有明顯異質(zhì)性的惡性腫瘤,近年來其發(fā)病率和死亡率在我國逐年上升,分子靶向藥物的運用和個體化治療的快速發(fā)展,需要病理醫(yī)生在原有傳統(tǒng)病理檢查和診斷的基礎上為臨床療效預測、患者治療策略選擇和預后管理方案制定提供更加完整、全面的信息,免疫組織化學和分子病理學技術在現(xiàn)代病理診斷中的廣泛應用為滿足現(xiàn)代病理診斷提供了技術平臺,病理醫(yī)生應當及時更新知識,加強與臨床醫(yī)生的溝通,積極參與多學科綜合治療討論,符合個體化治療時代對病理醫(yī)生和診斷的新要求。
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