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形态学的生物学基础:也谈“星空现象与淋巴瘤”的遐想

caiqianyilang 华夏病理 1001 评论

[摘要] 首先很有幸拜读了【关注儿童】老师关于淋巴瘤形态学中星空现象的博文。由于对形态学及背后生物学的好奇,在本人多年前学习淋巴瘤诊断的过程中,对“星空现象”有一些浅浅的研究和感悟,在此与大家分享和交流。

形态学的生物学基础:也谈“星空现象与淋巴瘤”的遐想

“星空现象”是什么?生理情况下的“星空现象”

所谓的“星空现象”如【关注儿童】老师所介绍的那样,是由于巨噬细胞吞噬细胞残碎和核碎片而产生的,这种巨噬细胞也称为“可着色小体巨噬细胞”。在此需要补充和埋下伏笔的是,这些巨噬细胞吞噬的主要是凋亡/死亡的细胞碎片;事实上,巨噬细胞吞噬活细胞的能力并非很强,如果见到频繁可见的吞噬活细胞的现象可能意味着是一种病理性的吞噬如:噬血细胞综合征。

生理情况下,在淋巴造血组织中,“星空现象”主要见于生发中心,副皮质区偶有见到但十分不显著,在套区和脾脏边缘区是见不到“星空现象”的。为什么“星空现象”主要见于生发中心,为什么呈现如此的“拓扑”结构呢?这得从淋巴结中B细胞分化发育谈起。

B细胞在骨髓中分化成为Naive B细胞之后需要循环归巢到次级淋巴器官包括淋巴结。进入次级淋巴器官的生发中心后需要历经一系列的生物学事件,从而增加免疫球蛋白基因的多样性,继而产生高达百万种含有不同免疫球蛋白基因序列的克隆进行储备。这个过程主要发生在生发中心,由滤泡树突细胞构成网络,在滤泡辅助T细胞帮助下完成。这个过程中也会产生一些免疫球蛋白亲和力很低的“无能”的B细胞,由于产生的免疫球蛋白亲和力低,不能形成与抗原良好互动的膜型免疫球蛋白即(B细胞受体),所以缺乏B细胞受体这一生存信号,进而发生凋亡死亡,继而被巨噬细胞吞噬。由于在生发中心中,需要利用免疫球蛋白亲和力导致的生存信号强弱,去进行淘汰或者克隆选择,所以在此阶段B细胞的抗凋亡蛋白表达很低如BCL2,这使得免疫球蛋白亲和力导致的生存信号强弱作为唯一的淘汰标准。而这个发育阶段对应的解剖结构就是生发中心。所以日常诊断过程中,可以用BCL2识别正常/肿瘤性的生发中心结构。由于套区边缘区主要为克隆储备的记忆B细胞或者Naive B细胞,而副皮质区含有很多浆细胞,这些细胞都是长期存活的,故而表达BCL2等抗凋亡蛋白。

所以从以上的解释可以看出,“星空现象”与凋亡、抗凋亡蛋白的表达有着密切的关联。即抗凋亡蛋白表达越高,细胞长期存活,就很少有被吞噬的碎片,也就很少见“星空现象”

“星空现象”与Burkitt淋巴瘤,淋巴母细胞淋巴瘤/白血病

常言道,too young too simple。对肿瘤来说也是这样。大凡幼稚的肿瘤,往往有着一个很强的驱动基因异常,且遗传背景十分简单。

由于肿瘤遗传性的异质性复杂性,目前人类可以通过遗传学修饰造模诱导发生的肿瘤屈指可数,其中Burkitt淋巴瘤,淋巴母细胞淋巴瘤/白血病为比较有代表性的两种。将骨髓中幼稚的B细胞中MYC基因与免疫球蛋白重链基因融合,这时幼稚的B细胞则不进入次级淋巴器官,而是停滞在幼稚B细胞阶段形成肿瘤,即淋巴母细胞淋巴瘤/白血病。而如果在MYC基因异常的基础上,再活化PI3K信号通路,这种B细胞可以进一步的进入淋巴结生发中心分化发育,最终形成Burkitt淋巴瘤。所以对于这两种肿瘤来说,MYC的基因的失调控是他们共同的驱动因素,而其他的基因异常并不是特别多见,也非特别重要。

针对Burkitt淋巴瘤来说,MYC断裂-重排是其最为标致性的特征,而鲜有其他遗传学异常。从诊断标准上来看,Burkitt淋巴瘤绝对不能表达BCL2蛋白,如果表达则需要考虑其他的诊断。大家知道MYC基因是促进增殖(其实MYC是促进增殖也促进凋亡的双刃剑)的,所以Burkitt淋巴瘤是人类肿瘤中增殖速度最快的肿瘤,同时由于缺乏表达抗凋亡BCL2蛋白,所以它的凋亡速度也是一流的(KI-67 100%),即处于高速的增殖/凋亡循环,产生的凋亡碎片不断的被吞噬,最终形成广泛的“星空现象”。

针对淋巴母细胞淋巴瘤/白血病,尚有一些抗凋亡蛋白的表达,所以尽管增殖速度也很快,Ki-67高达90%,所以“星空现象”并不广泛,只是可以看到局灶性的星空。

综上:星空现象其实反应的是凋亡增殖的综合状态。

“星空现象”与弥漫性大B细胞淋巴瘤,高级别滤泡性淋巴瘤

弥漫性大B细胞淋巴瘤,高级别滤泡性淋巴瘤与Burkitt淋巴瘤不同,他们的遗传性异常非常复杂,或多或少都会存在抗凋亡信号通路的激活,所以尽管会发生MYC基因重排,MYC蛋白高表达,但是“星空现象”并不显著或常见。

早期文献报道的MYC重排的高级别B细胞肿瘤的特征为:”星空现象“、高Ki-67。但是根据本人的研究数据来看,“星空“与MYC重排的发生、MYC蛋白的表达无统计学意义的关联,但是与Ki-67指数成正相关,与BCL2蛋白的表达成负相关。这再次证明,”星空现象“是增殖与凋亡的综合反应。

“星空现象”与不能分类的高级别B淋巴瘤即灰区淋巴瘤

上面提到了,如果一个形态是Burkitt样的B细胞肿瘤,甚至含有MYC重排,只要BCL2强阳性为什么不诊断Burkitt淋巴瘤?又该如何诊断呢?答案是应该诊断不能分类的高级别B淋巴瘤具有介于DLBCL和BL特征即灰区淋巴瘤。

有趣的是,在我本人手上的38例能分类的高级别B淋巴瘤中,哪怕其他方面再符合Burkitt淋巴瘤,只要BCL2蛋白阳性,那么它的“星空现象“都不会特别显著。

在此,插播一句也再次埋下伏笔,WHO之所以这样规定并非强词夺理,因为单一的BCL2否定Burkitt淋巴瘤的诊断。那是因为,Burkitt淋巴瘤本质上是一个生物学的定义,而非形态学定义,生物学的定义中就规定了Burkitt淋巴瘤是高增殖,高速凋亡,鲜有抗凋亡蛋白表达的肿瘤。这样做的目的在于是得Burkitt淋巴瘤的异质性非常低,筛选出这一组及其高危,但是又极为有希望治愈的的肿瘤。对!没有看错,Burkitt淋巴瘤作为高增殖的肿瘤,它的预后也是很好的!

“星空现象”与其他淋巴瘤和非淋巴造血系统肿瘤

根据以上的分析,在其他肿瘤中只要肿瘤处于高增殖、高凋亡状态,就会出现星空,比如多形性或者母细胞样的套细胞淋巴瘤,浆母细胞性性淋巴瘤,低分化癌,高度恶性的间叶来源肿瘤,和恶性黑色素瘤。根据我们的经验,很多T、NK/T细胞肿瘤增殖也十分高,但是很少见到星空,究其原因还是他们的抗凋亡途径太强大了,只增殖不凋亡,所以治疗难度很大。

“星空现象”与疗效/预后

肿瘤之所以成为肿瘤,主要表现为增殖加快,和凋亡受阻,这在不同肿瘤中侧重有所不同。如上述的Burkitt淋巴瘤,全部表现为高增殖,但是凋亡可以正常进行;而高度恶性的弥漫性大B细胞淋巴瘤或者灰区淋巴瘤等不光增殖活性很高而且凋亡受阻。

一般来说,如果是不经治疗的情况下,高增殖机会代表着预后差。而加入了药物治疗的因素,情况可能会发生逆转。

一般来说,传统的化疗药物主要作用于分裂/增殖期的肿瘤细胞,对于非增殖期的细胞杀伤效果不敏感,放疗还有很多化疗药物也是通过诱导凋亡杀伤肿瘤。所以,如果简单的来理解,如果一个肿瘤增值速度越高,凋亡越快,则越容易被杀伤,所以疗效越好。这也是为什么Burkitt淋巴瘤,淋巴母细胞淋巴瘤/白血病虽然恶性程度很高,但是疗效如此之好,相当多的患者可以治愈。就算是弥漫性大B细胞淋巴瘤也有一半的患者可以治愈,而一些惰性低增殖的肿瘤如滤泡性淋巴瘤,慢性淋巴细胞白血病是无法根治的。而T细胞淋巴瘤,由于遗传背景太复杂,又处于细胞因子促增值抗凋亡网络中,治疗效果难上加难。

所以,“星空现象”本身与肿瘤的预后并无直接关系,而是取决于“星空现象”背后的肿瘤生物学(是否易于阻滞增殖,诱导凋亡)。

此外,“关注儿童”老师观察到的儿童与成人预后的差别也非常值得解释。

肿瘤的预后疗效,不光取决于肿瘤生物学本身,很大程度上取决于患者治疗的可持续性和依从性。以Burkitt淋巴瘤为例,它的治疗方案强调高强度高密度,短时程的化疗,在儿童患者,骨髓承受力较好往往能挺过很危险的骨髓抑制阶段,成人则不然,所以成人很少可以保质保量的完成化疗,造成了杀伤不足,所以疗效、预后大打折扣。

在我们建立的弥漫性大B细胞淋巴瘤预后系统中,成人病例中星空现象与预后负相关,但它不是一个独立的预后因子,它和Ki-67及BCL2有着显著的“交互”作用。儿童弥漫性大B细胞淋巴瘤中“星空现象”与预后无关,因为儿童/青少年的弥漫性大B细胞淋巴瘤是按照白血病或者Burkitt淋巴瘤采用高强度化疗,可能“抹去”的星空现象的不良预后现象。我们在一组外院会诊的样本中观察到“星空现象”与儿童弥漫性大B细胞淋巴瘤预后预后负相关,而这组患者接受的是成人的方案,这进一步证明了我们的观点。

启发与感想

上述内容只是围绕“星空现象”简单的展开,如果详细展开,每一个点都可以写成一篇文章了。一个形态学现象,背后可能蕴含着奥妙无穷的生物学机制,也为研究和写作提供了极好的素材。这也是我在入行初期,导师一直强调的“用显微镜发现疾病”的初衷所在。之所以选择学习研究血液肿瘤尤其是淋巴瘤,是因为也只有淋巴瘤可以做到形态学,免疫表型,遗传性/分子生物学,细胞起源/解剖定位的高度统一,理解和研究起来栩栩如生,非常动感。

病理理论上是一门桥梁的学科,贯穿于临床与基础学科,很多病理医生也大声疾呼,“病理让疾病明明白白”,实际上有些言过其实,因为种种原因,我们日常工作有太多的凑合和就事论事。我们不外乎是通过显微镜,将外科医生、影像科医生肉眼所见,放大到了微米的级别,离让疾病明明白白的初衷还很远。即便是现在时下时髦的分子病理学手段,也只是了解了肿瘤的静态的突变谱,做出关联性的判断,而远非让疾病明明白白(因果判断),何况同一疾病的转归尚且很大程度取决于患者本身的异质性。只有懂形态学,不歧视形态学,愿意探究形态学背后的生物学,才能在让疾病明明白白的道路上走的更远。

最后,近年的第二代测序揭开了各种肿瘤的遗传图谱,各种新型概念喧嚣直上,似乎测序了解突变,再找到药物就可以攻克肿瘤。其实,我们才刚刚解开生命之书的2%(外显子只占2%基因组序列),再者著名流行病学家诺贝尔奖得主Elliot Joslin曾经有言:基因给枪上膛,是生活方式扣动了扳机

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