Astrocytoma
Patofizjologia i mechanizm
Astrocytoma to najczęstszy glejak mózgu, wywodzący się z astrocytów, z etiologią głównie związaną z ekspozycją na promieniowanie jonizujące. Patofizjologia obejmuje nieprawidłową proliferację astrocytów, inwazję miąższu mózgu oraz niedotlenienie tkanek, co prowadzi do wzrostu ciśnienia wewnątrzczaszkowego (ICP). Kluczowe mutacje molekularne dotyczą genów IDH1/2, TP53, ATRX, BRAF (w tym fuzji KIAA1549:BRAF i mutacji V600E), a także delecji CDKN2A/B, które wpływają na szlaki sygnałowe MAPK, PI3K/AKT/mTOR i RAS/RAF/MEK/ERK. Mutacje IDH1/2 są istotne prognostycznie, wiążąc się z lepszym przeżyciem, natomiast astrocytoma IDH-wildtype wykazuje gorsze rokowanie, podobne do glejaka wielopostaciowego. Metylacja promotora MGMT koreluje z lepszą odpowiedzią na chemioterapię temozolomidem (TMZ). Wysoka aktywność PRMT5 i metylacja MGMT w astrocytoma stopnia 4 z mutacją IDH wiążą się z dłuższym przeżyciem wolnym od progresji (PFS).
- Patogeneza astrocytoma
- Mechanizmy molekularne w patogenezie astrocytoma
- Mutacje genetyczne w rozwoju astrocytoma
- Szlak MAPK w patogenezie astrocytoma
- Mutacje BRAF i ich rola w patogenezie
- Mutacje IDH i ich znaczenie w patogenezie
- Rola metylacji MGMT w patogenezie
- Ucieczka immunologiczna w astrocytoma
- Klasyfikacja molekularna astrocytoma
- Inne mechanizmy patogenetyczne
- Rola kinaz receptorowych w patogenezie
- Rola białka NF1 w patogenezie
- Rola mutacji BRAF V600E w patogenezie
- Rola szlaku PRMT5 w patogenezie
- Patogeneza specyficznych podtypów astrocytoma
- Patogeneza olbrzymiokomórkowego podwyściółkowego gwiaździaka (SEGA)
- Patogeneza gwiaździaka pilomyksoidalnego
- Patogeneza gwiaździaka gemistocytarnego
- Patogeneza wywołanej astrocytoma skoliozy
- Różnice między astrocytoma pediatrycznym i dorosłym
- Potencjalne cele terapeutyczne wynikające z patogenezy
Patogeneza astrocytoma
Astrocytoma to nowotwór wywodzący się z astrocytów – gwiaździstych komórek glejowych, które pełnią funkcje podporowe dla neuronów w ośrodkowym układzie nerwowym. Stanowi najczęstszą formę glejaków, stanowiąc około 60% wszystkich nowotworów mózgu. Etiologia astrocytoma pozostaje w dużej mierze niewyjaśniona, przy czym promieniowanie jonizujące jest jedynym dobrze udokumentowanym czynnikiem ryzyka1. Powiązania z innymi potencjalnymi czynnikami ryzyka, takimi jak pola elektromagnetyczne, urazy głowy czy narażenie zawodowe, nie zostały jeszcze potwierdzone przez przekonujące dowody naukowe12.
Mechanizmy molekularne w patogenezie astrocytoma
Patofizjologia astrocytoma obejmuje nieprawidłową proliferację astrocytów. Istnieje kilka mechanizmów odpowiedzialnych za miejscowe efekty astrocytoma, w tym bezpośrednia inwazja i konkurencja o tlen, prowadzące do niedotlenienia prawidłowego miąższu mózgu1. Mikrośrodowisko guza, obejmujące interakcje z innymi typami komórek, składnikami macierzy pozakomórkowej i naczyniami krwionośnymi, również wpływa na progresję guza3.
Regionalne efekty astrocytoma obejmują kompresję, inwazję i niszczenie miąższu mózgu. Niedotlenienie tętnicze i żylne, konkurencja o składniki odżywcze, uwalnianie produktów końcowych metabolizmu (np. wolnych rodników, zmienionych elektrolitów, neuroprzekaźników) oraz uwalnianie i rekrutacja mediatorów komórkowych (np. cytokin) zakłócają prawidłowe funkcjonowanie miąższu3. Podwyższone ciśnienie wewnątrzczaszkowe (ICP) wynikające z bezpośredniego efektu masy, zwiększonej objętości krwi lub zwiększonej objętości płynu mózgowo-rdzeniowego (CSF) może prowadzić do wtórnych następstw klinicznych3.
Mutacje genetyczne w rozwoju astrocytoma
Zrozumienie molekularnych i komórkowych mechanizmów leżących u podstaw rozwoju astrocytoma jest niezbędne dla postępu w diagnostyce i podejściach terapeutycznych4. Mutacje genetyczne i zaburzenia szlaków sygnałowych, takich jak szlaki PI3K/AKT/mTOR i MAPK, są często zaangażowane w niekontrolowany wzrost i przeżycie tych komórek45. Mutacje te mogą prowadzić do zakłócenia normalnych procesów komórkowych, w tym regulacji cyklu komórkowego, apoptozy i różnicowania4.
Badania biologiczne wykazały, że mutacje w określonych szlakach molekularnych, takich jak szlaki p53-MDM2-p21 i p16-p15-CDK4-CDK6-RB, są związane z rozwojem i progresją astrocytoma6. Zaktualizowane kryteria podkreślają status mutacji IDH jako głównej zmiany molekularnej używanej do stratyfikacji glejaków typu dorosłego, ponieważ mutacje w jednym z genów (IDH1 lub IDH2) wpływają na progresję choroby, mają znaczenie prognostyczne (mutacja IDH1/2 jest związana z lepszym przeżyciem) i kierują decyzjami terapeutycznymi67.
Szlak MAPK w patogenezie astrocytoma
Wszystkie typy astrocytoma mają bezpośredni związek z niektórymi onkogennymi szlakami sygnałowymi8. Najczęstszym szlakiem jest kaskada MAPK, w tym RasRafERK, która jest nadmiernie aktywowana wraz z aktywacją EGFR/AKT/PTEN/mTOR i PDGFR8. Przełomowe badania wykazały, że mutacje BRAF, w tym KIAA1549:BRAF i BRAF V600E, są odpowiedzialne za progresję astrocytoma89. Dodatkowo, na progresję nowotworu wpływają mutacje w niektórych genach supresorowych, takich jak mutanty Tp53/ATRX i MGMT8.
Szlak MAPK, odpowiedzialny za różne procesy w mózgu, w tym tworzenie pamięci, percepcję bólu, indukowanie neurogenezy korowej oraz wzrost śródmózgowia i móżdżku, odpowiada za zmiany w pochodzeniu molekularnym10. Transkrypcja ERK jest niezbędna dla wzrostu, a ich hiperaktywacja jest kluczowym elementem w powstawaniu i rozprzestrzenianiu się nowotworu10. Najważniejszy szlak kaskady sygnałowej wśród szlaków transdukcji sygnału MAPK, szlak Ras/Ras/MAPK (MEK)/ERK, jest niezbędny dla przeżycia i wzrostu komórek nowotworowych10.
Szlak kinazy białkowej aktywowanej mitogenami (MAPK)/kinazy regulowanej sygnałem zewnątrzkomórkowym prowadzi do astrocytoma10. W szczególności, ten szlak sygnałowy może być zmieniony u większości pacjentów z astrocytoma10. Na przykład, aktywacja p38 MAPK jest uważana za potencjalny czynnik onkogenny, który promuje wzrost guza mózgu i oporność na chemioterapię w komórkach glejaka poprzez promowanie inwazji i przerzutów guza oraz jest pozytywnie związana ze stopniem zaawansowania guza10.
Mutacje BRAF i ich rola w patogenezie
Liczne anomalie genetyczne, zwłaszcza fuzje genów między KIAA1549 a BRAF, zostały wykazane jako przyczyna dysregulacji szlaku MAPK11. Kilka zdarzeń fosforylacji i istotnych elementów sygnałowych szlaku MAPK odgrywa ważną rolę w procesie karcynogenezy11. Rak u ludzi zazwyczaj wykazuje zmianę szlaku RASRAFMEKERKMAPK (RASMAPK) w wyniku nieprawidłowej aktywacji kinazy receptora tyrozynowego lub mutacji zyskujących funkcję, głównie w genach RAS lub RAF11.
Protoonkogen BRAF powoduje najczęstsze zaburzenie genomowe; nowotwory z duplikacją BRAF wykazały zwiększony poziom mRNA BRAF i docelowego genu CCND1 w porównaniu do guzów bez duplikacji11. Zmiana w BRAF (V600E) jest prawdopodobnie związana z regionem pozamóżdżkowym i progresją guzów międzymózgowia11.
Fuzja KIAA1549:BRAF jest najczęściej spotykana w gwiaździakach pilocytycznych móżdżku i linii środkowej, ale występuje z niższą częstotliwością w guzach nadnamiotowych (półkulowych)12. Obecność fuzji BRAF::KIAA1549 jest związana z lepszym wynikiem klinicznym (przeżycie wolne od progresji [PFS] i przeżycie całkowite [OS]) u pacjentów z gwiaździakiem pilocytycznym12.
Mutacje IDH i ich znaczenie w patogenezie
W ciągu ostatnich 15 lat nastąpił istotny postęp w zrozumieniu tej choroby, głównie dzięki znaczącym postępom w możliwości badania jej genetycznych i biologicznych podstaw13. Mutacja IDH1 jest fundamentalną cechą, która charakteryzuje podgrupę astrocytoma z mutacją genu o nazwie dehydrogenaza izocytrynianowa 1 (IDH1)13. Ten gen jest zaangażowany w dostarczanie energii do komórek1314. Jego mutacja prowadzi do produkcji substancji chemicznej zwanej 2-HG, która z czasem gromadzi się wewnątrz normalnych astrocytów i prowadzi je na manowce, powodując astrocytoma1314. Ta mutacja jest kluczowa, ponieważ charakteryzuje prawie 100% astrocytoma niskiego stopnia i jest związana ze znacznie lepszym rokowaniem13.
Mutacje w IDH1 lub IDH2 katalizują odwracalną oksydacyjną dekarboksylację izocytrynianu do α-ketoglutaranu (α-KG) w cyklu kwasu trikarboksylowego (TCA)15. Mutacje prowadzą do produkcji i gromadzenia się 2-hydroksyglutaranu (2-HG): 2-HG hamuje funkcję enzymatyczną dioksygenaz zależnych od α-ketoglutaranu (KG), które są zaangażowane w demetylację DNA15. 2-HG powoduje dysregulację epigenetyczną, która może prowadzić do rozwoju guza15.
Gwiaździaki rozproszone (stopień II) to najwcześniejsze stadium naciekających guzów astrocytowych16. Nie rozpoznano przedrakowego stadium tego guza16. Wysoki odsetek gwiaździaków rozproszonych i anaplastycznych wykazuje charakterystyczną mutację w kodonie 132 jednej kopii genu IDH, przy czym najczęstsza mutacja powoduje podstawienie histydyny za argininę i nabytą zdolność enzymu do katalizowania zależnej od fosforanu dinukleotydu nikotynamidu i adeniny (NADPH) redukcji alfa-ketoglutaranu do R(-)-2-hydroksyglutaranu (2HG)16. Gromadzenie się 2HG wykazano u osób z dziedzicznym błędem w metabolizmie 2HG, chorobą, która jest również związana ze zwiększonym występowaniem glejaków16.
Rola metylacji MGMT w patogenezie
Wyciszenie MGMT dotyczy enzymu O6-metyloguanino-DNA metylotransferazy (MGMT), który jest zaangażowany w naprawę DNA po tym, jak zostało ono uszkodzone przez chemioterapeutyki, chroniąc w ten sposób guz przed działaniem tych leków13. Niektóre astrocytoma mają ten enzym wyłączony, a w rezultacie reagują znacznie lepiej na chemioterapię z użyciem temozolomidu (TMZ)1317.
Metylacja promotora metyloguanino-metylotransferazy (MGMT) wycisza ekspresję genu15. Ważną zmianą epigenetyczną w glejaku wielopostaciowym i innych glejakach jest wyciszenie genu O6-metyloguanino-DNA metylotransferazy (MGMT) poprzez hipermetylację jego promotora18.
Ucieczka immunologiczna w astrocytoma
Ucieczka immunologiczna oznacza, że guzy uciekają przed patrolującym układem odpornościowym, który normalnie niszczy wszystko, co jest rozpoznawane jako nieprawidłowe19. Astrocytoma należą do guzów o najbardziej rozwiniętej zdolności do ucieczki przed tym nadzorem19. Robią to poprzez aktywację wielu genów, które mogą wyłączyć układ immunologiczny19. Istnieje konsensus, że przeciwdziałanie tej ucieczce immunologicznej przyniesie istotne korzyści terapeutyczne19.
Klasyfikacja molekularna astrocytoma
Klasyfikacja molekularna może pomóc w wyznaczeniu granic między rozproszonymi naciekającymi astrocytoma na odrębne grupy patogenetyczne i prognostyczne, co może pomóc w określeniu indywidualnych strategii terapeutycznych20. Niedawne postępy w genetyce molekularnej ujawniły, że histopatologicznie zdiagnozowane astrocytoma mogą składać się z dwóch genetycznie różnych grup guzów20. Większość rozproszonychz naciekających astrocytoma niezależnie od stopnia WHO ma jednoczesne mutacje IDH1 lub IDH2, TP53 i ATRX20.
Te astrocytoma bez mutacji IDH mają tendencję do posiadania odmiennego genotypu i złego rokowania porównywalnego z tym w przypadku glejaka wielopostaciowego20. Średnie przeżycie pacjentów z mutacją TP53 z lub bez mutacji IDH1/2 było znacznie krótsze niż w przypadku pacjentów z utratą 1p/19q z lub bez mutacji IDH1/221. Analiza wieloczynnikowa z korektą na wiek i leczenie potwierdziła te wyniki i ujawniła, że mutacja TP53 jest istotnym markerem prognostycznym krótszego przeżycia, a utrata 1p/19q dłuższego przeżycia, podczas gdy mutacje IDH1/2 nie są prognostyczne21.
Rola mutacji ATRX w patogenezie
Poza mutacjami IDH, genetyczne linie guzów astrocytarnych i oligodendroglialnych rozchodzą się22. Jeden podzbiór glejaków z mutacją IDH1 rozwija mutacje TP53 i utratę ATRX22. Te guzy ewoluują w kierunku DA, AA i glejaka wielopostaciowego22. Mutacje IDH mogą uczynić komórki nowotworowe mniej zdolnymi do życia poprzez zwiększenie ich podatności na uszkodzenia oksydacyjne22. Mutacje TP53 są powszechne w rozproszonym gwiaździaku, anaplastycznym gwiaździaku i wtórnym glejaku wielopostaciowym i pomagają odróżnić glejak od gliozy22.
Mutacje ATRX zgłoszono w dużej części dorosłych gwiaździaków stopnia II i III, oligoastrocytoma i wtórnych glejaków wielopostaciowych23. Utrata genu supresorowego guza PTEN na 10q w wyniku delecji 10q lub całego chromosomu 10 jest najczęstszą nieprawidłowością genetyczną w glejaku wielopostaciowym, występującą w większości tych guzów i rzadziej w gwiaździakach stopnia II i III23. Nadekspresja EGFR na 7p występuje w 40% glejaków wielopostaciowych i rzadziej w gwiaździakach niższego stopnia i zapewnia potencjalny cel dla inhibitorów EGFR23.
Rola delecji CDKN2A/B w patogenezie
Homozygotyczna delecja CDKN2A/B jest główną cechą astrocytoma wysokiego stopnia24. Ponadto odkryto ogólnogenomowy wzorzec zmian liczby kopii DNA (CNA), który jest skorelowany z przeżyciem pacjenta i odpowiedzią na leczenie24. Ten wzorzec identyfikuje wśród pacjentów z astrocytoma niższego stopnia podtyp, w którym genotyp CNA jest skorelowany z fenotypem przeżycia wynoszącym około jednego roku24.
Homozygotyczna delecja CDKN2A/B w gwiaździaku rozproszonym z mutacją IDH ma niekorzystne rokowanie25. Gwiaździaki IDH-mutant z homozygotyczną delecją CDKN2A/B i/lub posiadające oznaki dużej ilości nieprawidłowych naczyń krwionośnych (proliferacja mikronaczyniowa) i martwicy (obszary martwej tkanki) są klasyfikowane jako stopień 426.
Inne mechanizmy patogenetyczne
Rola kinaz receptorowych w patogenezie
Oprócz rzadkich wariantów fuzji BRAF opisanych powyżej (z rosnącą listą partnerów 5′), zaobserwowano powtarzające się aberracje wpływające na kinazy receptorowe rodziny FGFR1 i NTRK27. Co ciekawe, spektrum zmian szlaku MAPK nie jest równe we wszystkich lokalizacjach anatomicznych27. Fuzja KIAA1549:BRAF jest niezwykle powszechna w móżdżku (występuje w około 90% przypadków), ale nieco mniej w regionie nadnamiotowym (chociaż nadal jest bardzo powszechna)27.
Rola białka NF1 w patogenezie
Białko NF1, zwane neurofibrominą, działa w szlaku kinazy aktywowanej mitogenami (MAP) jako białko aktywujące GTPazę dla RAS, ułatwiając dezaktywację RAS28. Wspólna rearanżacja fuzji: górne czarne pole reprezentuje 7q34 na długim ramieniu chromosomu 728. Zarówno KIAA1549, jak i BRAF odczytują w kierunku centromeru (cent)28. Fragment o długości około 2 MB jest duplikowany i wstawiany w punkcie przerwania, tworząc duplikację tandemową i fuzję między końcem 5′ KIAA1549 a końcem 3′ genu BRAF, który koduje domenę kinazy28. W ten sposób gen fuzyjny koduje domenę kinazy BRAF wraz z N-końcową częścią KIAA1549, zastępując domenę regulacyjną BRAF28.
Rola mutacji BRAF V600E w patogenezie
Aktywujące pojedyncze warianty nukleotydowe w BRAF, najczęściej BRAF V600E, występują w podzbiorze glejaków pediatrycznych i guzów glejowo-neuronalnych w szerokim spektrum histologii, w tym gwiaździak pleomorficzny, gwiaździak pilocytyczny, ganglioglioma, desmoplastyczny dziecięcy ganglioglioma/gwiaździak i inne12.
Większość guzów WHO stopnia II IDH-wt/H3-wt u dzieci i młodzieży ma łagodny przebieg kliniczny i rzadką progresję anaplastyczną29. Większość guzów wykazuje mutację BRAFV600E, alterację FGFR lub rearanżację MYB lub MYBL129.
Rola szlaku PRMT5 w patogenezie
Dysregulacja dehydrogenazy izocytrynianowej (IDH) i następująca produkcja 2-hydroksyglutaranu (2HG) może zmieniać ekspresję białek epigenetycznych w astrocytoma stopnia 430. Mechanizm wzajemnych oddziaływań między IDH, metylacją promotora O-6-metyloguanino-DNA metylotransferazy (MGMT) i aktywnością białek metylotransferazy protein-5 (PRMT5) a progresją guza nigdy nie został opisany30.
Zarówno astrocytoma stopnia 4 z mutacją IDH WHO (n = 22, 64,7%), jak i glejaki wielopostaciowe typu dzikiego IDH (n = 12, 35,3%) miały podwyższoną ekspresję genu PRMT5 z wyjątkiem jednego przypadku30. Istniała statystycznie istotna zależność między metylacją promotora MGMT a IDH w astrocytoma G4 (wartość p = 0,006)30. W szczególności guzy z mutacją IDH, które miały podwyższoną aktywność PRMT5 i metylację promotora MGMT, i które otrzymały tylko TMZ, wykazały dłuższy PFS30.
Związek między PRMT5, promotorem MGMT i IDH nie jest trójkierunkowy31. Jednak nagromadzenie D2-hydroksyglutaranu (2-HG), które częściowo aktywuje dioksygenazę zależną od 2-OG, może nie wpływać na ich aktywność31. W glejaku wielopostaciowym typu dzikiego IDH szlak 2HG-2OG jest zwykle nieaktywny, co prowadzi do podwyższenia PRMT531. Dlatego użycie inhibitora PRMT5 w astrocytoma G4 może pomóc w regresji guza31.
Patogeneza specyficznych podtypów astrocytoma
Patogeneza olbrzymiokomórkowego podwyściółkowego gwiaździaka (SEGA)
Olbrzymiokomórkowe podwyściółkowe gwiaździaki (SEGA) są wolno rosnącymi łagodnymi guzami wewnątrzkomorowymi, których patogeneza jest przedmiotem debaty32. Niedawne badania wykazały, że geny kompleksu stwardnienia guzowatego (TSC) 1 i TSC2 są powiązane ze szlakiem sygnałowym kinazy mTOR32. Istnieje wyraźna rola dla genów TSC1 i TSC2 w patogenezie SEGA, o czym świadczy utrata ekspresji białka i obecność mutacji32. Silna ekspresja białek sygnałowych w dalszej części szlaku mTOR wskazuje na aktywację szlaku mTOR w tych guzach, sugerując, że białka w tym szlaku mogą mieć potencjał, aby służyć jako cele terapeutyczne u tych pacjentów32.
Guzy korowe, podwyściółkowe guzki (SEN) i SEGA to główne zmiany neuropatologiczne u pacjentów z TSC33. SEN są uważane za zmiany prekursorowe dla SEGA33. Są to zwykle małe zmiany widoczne u ponad 90% pacjentów z TSC w strefach podwyściółkowych komór bocznych mózgu33. W licznych badaniach udokumentowano, że niezwapniałe SEN mogą powoli przekształcać się w SEGA33. Jednak dokładny moment tej transformacji nie jest w pełni określony33.
Patogeneza transformacji SEN w SEGA nie jest jeszcze w pełni zrozumiała33. Koncepcja, że SEGA rozwijają się z SEN, jest szeroko akceptowana, ale mechanizmy leżące u podstaw ich postępującego wzrostu są nadal nieznane33. Jedna z hipotez mówi, że może to być związane z lokalizacją SEN, ponieważ SEGA najczęściej powstają w rowku jądra ogoniastego-wzgórzowym przylegającym do otworu Monroe33. Zwiększony przepływ czynników odżywczych przez otwór Monroe może przyspieszyć wzrost SEN i jego transformację w SEGA33. Jednak SEGA mogą również rosnąć w innych lokalizacjach, zwłaszcza w trzeciej komorze33.
Molekularne tło wzrostu SEGA jest również niepewne33. Kilka badań wykazało inaktywację drugiego uderzenia TSC1 lub TSC2 w SEGA, sugerując, że jeden z współczynników rozwoju SEGA to całkowita utrata funkcjonalnego kompleksu tuberino-hamartinowego i następująca aktywacja mTORC133. Obecnie istnieje coraz więcej dowodów na to, że transformacja SEN w SEGA może być dodatkowo wywołana przez nadregulację genów związanych ze szlakiem MAPK33.
Patogeneza gwiaździaka pilomyksoidalnego
Gwiaździak pilomyksoidalny (PMA) to niedawno opisana jednostka nowotworu astrocytarnego, która nie została uwzględniona w aktualnej (2000) klasyfikacji Światowej Organizacji Zdrowia (WHO)34. Ta jednostka zwykle powstaje w podwzgórzu lub skrzyżowaniu wzrokowym niemowlęcia lub małego dziecka, a średni wiek występowania wynosi od 10 do 18 miesięcy (zakres 2-84 miesiące)34. Histologicznie, istotne cechy PMA to raczej monotonne, małe, wrzecionowate dwubiegunowe komórki z układem naczyniocentrycznym w uderzająco śluzowym tle34. Materiał tła śluzowego jest pozytywny dla barwienia błękitem alcjańskim, ale negatywny dla PAS34. Cechy te są dobrze zilustrowane w naszym przypadku34. Atypowe figury mitotyczne i istotny pleomorfizm jądrowy nie powinny być obserwowane34.
Naczyniocentryczny układ komórek guza to kolejna pułapka, ponieważ sugerowałoby to wyściółczaka34. Jednak te układy są bardziej nieregularne i włókniste niż rozetki okołonaczyniowe w wyściółczakach34. Przed uznaniem PMA za oddzielną jednostkę, guzy te były często uważane i leczone jako wariant gwiaździaka pilocytycznego34. Jednak PMA ma cechy histologiczne, które są dość unikalne i różne od gwiaździaków pilocytycznych34. Co najważniejsze, PMA zachowuje się w bardziej agresywny sposób niż gwiaździaki pilocytyczne34. Specyficzna kombinacja wieku, lokalizacji i cech histologicznych w PMA jest pomocna w rozróżnieniu między tymi dwoma jednostkami34. Warto podkreślić znaczenie rozróżnienia między tymi dwoma, ponieważ rokowanie i leczenie każdego guza są różne34.
Patogeneza gwiaździaka gemistocytarnego
Gwiaździak gemistocytarny to rodzaj glejaka charakteryzujący się obecnością astrocytów podobnych do gemistocytów i jest klasyfikowany jako gwiaździak rozproszony z mutacją IDH według najnowszej klasyfikacji guzów ośrodkowego układu nerwowego (OUN) Światowej Organizacji Zdrowia (WHO)35. Te guzy są uważane za stopień II i podkreślają znaczenie mutacji dehydrogenazy izocytrynianowej (IDH) w patogenezie i rokowaniu glejaków35. Większość gwiaździaków gemistocytarnych wykazuje mutacje w genach IDH1 lub IDH2, które odgrywają kluczową rolę w szlaku metabolicznym guza35. Najczęstsza mutacja znajduje się w genie IDH1 w pozycji R13235. Obecność mutacji IDH jest związana z charakterystyczną sygnaturą metaboliczną (zmniejszone poziomy -ketoglutaranu) i wpływa na zachowanie guza i rokowanie35.
Obecność mutacji IDH jest ogólnie związana z lepszym rokowaniem w porównaniu do glejaków typu dzikiego IDH36. Wskaźniki przeżycia całkowitego są lepsze u pacjentów z gwiaździakami z mutacją IDH, chociaż rokowanie może nadal różnić się w zależności od innych czynników genetycznych i klinicznych36. Zrozumienie tych cech jest niezbędne dla dokładnej diagnozy i zarządzania, w tym rozważań dotyczących interwencji chirurgicznej i terapii adjuwantowych36.
Patogeneza wywołanej astrocytoma skoliozy
Badanie przeprowadzone przez Spandidos-Publications wykazało, że gwiaździaki rdzenia kręgowego mogą powodować asymetryczne zniszczenie odpowiedniego segmentu rdzenia kręgowego, prowadząc do asymetrycznego zaniku i osłabienia mięśnia wielodzielnego unerwianego przez segment rdzenia kręgowego, powodując tym samym skoliozę, która jest wypukła w kierunku słabszej strony37. Ten mechanizm obejmuje asymetryczne porażenie dolnego neuronu mięśnia wielodzielnego37.
Gwiaździak rdzenia kręgowego to złośliwy guz występujący w rdzeniu kręgowym i powodujący uszkodzenie funkcji neurologicznej odpowiedniego segmentu rdzenia kręgowego; ma jednostronne pochodzenie, widoczne na MRI i charakteryzuje się wyraźną długością zajęcia rdzenia kręgowego37. W tym badaniu gwiaździaki z jednostronnymi początkowymi objawami były bardziej prawdopodobne do rozwinięcia skoliozy, a wnioskowana strona guza była zgodna z wypukłą stroną skoliozy37.
To potwierdza, że asymetryczna słabość mięśni przykręgosłupowych po jednej stronie jest przyczyną skoliozy, a przyczyną osłabienia mięśni jest porażenie dolnego neuronu ruchowego z powodu urazu rdzenia kręgowego38. Badanie wykazało, że istotą skoliozy spowodowanej gwiaździakiem jest porażenie dolnego neuronu głębokich mięśni przykręgosłupowych spowodowane urazem rdzenia kręgowego38. Podsumowując, gwiaździaki rdzenia kręgowego mogą powodować porażenie dolnego neuronu mięśni przykręgosłupowych wielodzielnych, które są unerwiane przez odpowiedni segment rdzenia kręgowego dotknięty guzem, powodując skoliozę, która jest wypukła w kierunku sparaliżowanej strony38. Skolioza wywołana gwiaździakiem jest rodzajem skoliozy z kilkoma różnicami w porównaniu do skoliozy idiopatycznej38.
Różnice między astrocytoma pediatrycznym i dorosłym
Istotne rozróżnienie występuje między pediatrycznymi i dorosłymi astrocytoma niskiego stopnia21. Pediatryczne astrocytoma niskiego stopnia wykazują znacznie różne zmiany molekularne, przebieg kliniczny i leczenie niż ich odpowiedniki u dorosłych21. Pediatryczne glejaki wysokiego stopnia są biologicznie odrębnymi od tych występujących u dorosłych12. Pediatryczne glejaki wysokiego stopnia można podzielić na odrębne podgrupy na podstawie wzorców epigenetycznych (metylacja DNA)12.
Przypadki z zmianami histonu K27 występują przeważnie w środkowym dzieciństwie (mediana wieku około 10 lat), są prawie wyłącznie w linii środkowej (wzgórze, pień mózgu i rdzeń kręgowy) i wiążą się z bardzo złym rokowaniem39. Klasyfikacja WHO z 2021 roku grupuje te nowotwory w jedną jednostkę: rozproszony glejak linii środkowej, z alteracją H3 K2739. Jednak istnieją kliniczne i biologiczne różnice między przypadkami z wariantami H3.3 i H3.139. Rokowanie dla pacjentów z H3.3 K27M jest szczególnie złe, z medianą przeżycia krótszą niż 1 rok; wskaźnik przeżycia 2-letniego wynosi mniej niż 5%39.
Potencjalne cele terapeutyczne wynikające z patogenezy
Chociaż wewnętrzne szlaki sygnałowe ukierunkowane przez fitochemikalia w leczeniu nowotworów są nadal nieznane, wcześniejsze badania wykazały, że mogą one hamować zarówno szlaki sygnałowe STAT NFB, PIK/AKT, jak i MAPK oraz aktywować niektóre geny odpowiedzialne za aktywność supresorową guza w różnych modelach nowotworowych40. Dane sugerują, że wiele białek biologicznych, w tym regulatorowe cyklu komórkowego (cyklina B1, CDK1), apoptozy (białko Bax, Bcl2, kaspaza 3, kaspaza 9, 3 i ROS), białko supresorowe guza (p16, p21, p27, p38 i p53), sygnalizacja (pAkt, pmTOR, AMPK, PI3K/Akt, czynnik przerzutowy (MMP2 i MMP9) i receptor czynnika wzrostu (VEGF, VEGFR2) są jednocześnie ukierunkowane przez niektóre fitochemikalia, które ograniczają tworzenie guzów40.
Układ odpornościowy ma proces ograniczania wzrostu komórek nowotworowych41. Odkryliśmy, że w przypadku niektórych astrocytoma ten proces odpornościowy zostaje wyłączony41. Badacze są przekonani, że odkrycie sposobu ponownego włączenia odpowiedzi układu odpornościowego poprawi leczenie tych typów astrocytoma41.
W IDH-mutant glejakach z mutacją H3.3 K27M, leki celowane zdolne do tłumienia onkometabolitu 2-hydroksyglutaratu mogą być przyszłą terapią adjuwantową42.
Istnieje wiele trwających badań naukowych mających na celu poprawę wyników u dzieci i młodych dorosłych z guzami mózgu/rdzenia kręgowego – zrozumienie, dlaczego te guzy się rozwijają i jak odpowiednio je ukierunkować43.
Lepsze modele astrocytoma są wymagane do określenia roli specyficznych kombinacji mutacji w określonych typach komórek podczas patogenezy astrocytoma44. Tak więc, wpływ określonych mutacji genetycznych i typu komórek na fenotypy komórkowe i molekularne można określić in vitro i in vivo45. Mikrośrodowiskowy wpływ regionu mózgu lub wieku rozwojowego na gliomatogenezę można określić poprzez ortotopowe wstrzyknięcie komórek nGEM w różnych lokalizacjach lub u myszy w różnym wieku45.
| Podtyp Astrocytoma | Główne mutacje | Szlaki sygnałowe | Znaczenie prognostyczne |
|---|---|---|---|
| Astrocytoma IDH-mutant | IDH1/2, TP53, ATRX | Zaburzenia metabolizmu 2-HG | Lepsze rokowanie niż IDH-wildtype |
| Astrocytoma IDH-wildtype | EGFR, TERT, PTEN | RAS/MAPK, PIK3/AKT | Gorsze rokowanie, podobne do glioblastoma |
| Gwiaździak pilocytyczny | KIAA1549:BRAF (fuzja), BRAF V600E | MAPK | Przeważnie wolny wzrost, dobre rokowanie |
| Gwiaździak pilomyksoidalny | Podobne do gwiaździaka pilocytycznego | MAPK | Bardziej agresywny niż gwiaździak pilocytyczny |
| Gwiaździak gemistocytarny | IDH1 (R132), TP53 | Metaboliczne | Pośrednie rokowanie |
| SEGA (olbrzymiokomórkowy podwyściółkowy gwiaździak) | TSC1, TSC2 | mTOR, MAPK | Łagodny, wolny wzrost |
| Gwiaździak anaplastyczny | IDH1/2, TP53, ATRX, CDKN2A/B | PIK3/AKT/mTOR, MAPK | Gorsze niż stopień II, skłonność do progresji |
| Astrocytoma dziecięcy H3 K27-zmieniony | H3F3A, HIST1H3B | Epigenetyczne | Bardzo złe rokowanie, szczególnie H3.3 K27M |
Kolejne rozdziały
Zapraszamy do dalszego czytania naszego leksykonu.
Wybierz kolejny rozdział z menu poniżej, aby otworzyć nową podstronę kompedium wiedzy i uzyskać szczegółowe informację o leku, substancji lub chorobie.