骨肉瘤發病相關因素的研究進展

廖健宏，秦瓊

首都醫科大學1第八臨床醫學院2016級五年制臨床醫學系，2基礎醫學院生物化學與分子生物學系，北京 100069

骨肉瘤（osteosarcoma，OS）是青少年與兒童最常發生的原發性惡性骨腫瘤，以產生骨樣基質細胞為特征，在形態學很難區分腫瘤細胞與間充質[1]。世界衛生組織按照腫瘤發展程度對骨腫瘤進行生物學分類，將腫瘤分為良性、中性、惡性，不同的分類往往決定了患者的預后差異。OS可發生在不同年齡，常發生于20歲以下的青少年或兒童（0～14歲發生率約為3.2/1 000 000），男女比例約為1.4∶1[2-3]。目前針對OS的治療方式主要為手術治療、化療與放療。OS患者生存率因發生部位和疾病階段不同而有所差異，非轉移患者的生存率為65%～70%，而轉移患者（最常見的是肺實質和遠處的骨骼部位）的生存率僅為19%～30%[4-5]。OS病因至今未明，但很多影響OS發生的危險因素已得到證明。本文就近年來與OS發生相關的危險因素研究成果作一綜述，為OS的預防、診斷與治療進展提供理論思路。

1 影響OS發病的因素

OS通常發生在青少年的四肢長骨干骺處，在美國1958—2003年的11 961例OS病例數據中，發生在下肢長骨的比例達到了57.6%，其次為上肢長骨、骨盆、頭面部、下頜部、胸部、脊柱、下肢短骨與上肢短骨[6]。目前OS病因仍未明確，研究證實其發病與基因、年齡、性別、出生體重、Paget病、輻射與病毒感染等有一定關聯。

1.1 基因及染色體穩定性

原癌基因的過表達與抑癌基因的失活是腫瘤發生的根本原因。OS的發生與相關基因[原癌基因如CAK激酶組配因子1（menage a trois 1，MAT1）、c-myc、表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）等；抑癌基因如E3泛素蛋白連接酶1（HECT domain and ankyrin repeat containing E3 ubiquitin protein ligase 1，HACE1）、p53、磷酸酶和張力蛋白同源基因（phosphatase and tensin homolog，PTEN）等[7-12]及因子如血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）[13]、環氧合酶-2（cyclooxygenase-2，COX-2）[14]，以及相關信號通路如磷脂酰肌醇-3-羥激酶（phosphatidylinositol 3-hydroxy kinase，PI3K）/蛋白激酶 B（protein kinase B，PKB，又 稱 AKT）、WNT/β-catenin、NOTCH等][15-17]有著十分密切的關系。一些由基因改變引起的疾病如Li-Fraumeni綜合征[18-19]、家族性腺瘤息肉[20-21]、Werner綜合征[22-23]、Ⅰ型神經纖維瘤[24-25]、免疫缺陷伴腺苷脫氨酶缺乏癥[26]，常通過改變軟組織或成骨各成分含量等方式提高OS發生率。研究發現，流式細胞儀檢測的47例原發OS患者中，OS體細胞基因組為高度非整倍體，其中有45例非二倍體，8例四倍體，呈現高度遺傳異質性與復雜性[27]。小兒OS是小兒癌癥中基因結構變異率最高的腫瘤，包括TP53、視網膜細胞瘤基因1（RB transcriptional corepressor 1，RB1）、包含 WW域的氧化還原酶（WW domain containing oxidoreductase，WWOX）等抑癌基因存在于染色體的“脆弱區域”，該區域的突變率提高，拷貝數與結構發生變異使尋找驅動基因與有效的靶向治療變得十分困難[28-29]。多倍體與染色體不穩定性增加經常同時發生在腫瘤組織中，多倍體常常會增加染色體的不穩定性，可能導致放化療藥物的抵抗，從而影響OS患者的預后[29-30]。在轉移患者中突變積累與基因不穩定性更加明顯，轉移患者的平均非同義突變率（尤其是基因缺失如TP53與RUNX1）與結構變異率明顯高于非轉移患者，此外在外顯子區域的突變少于非同義突變，可能提示非同義突變在OS轉移中更為重要[31]。Phillips等[32]對1000只蘇格蘭獵犬模擬OS傳播情況，結果顯示遺傳可能性達到69%，提示OS具有遺傳風險，對于家族中有OS患者的青少年作為高危對象應及時診斷檢查。

1.2 年齡與性別

盡管OS可發生在任何年齡，但其存在一定規律，10～19歲的男性更易患OS。根據2018年美國監測、流行病學和最終結果（Surveillance，Epidemiology，and End Result，SEER）數據庫的調查，OS與尤文肉瘤最常見于青少年與兒童，小于20歲的人群發病率明顯高于其他年齡段。同時OS的發生呈現明顯的雙峰分布，第一個高峰10～19歲可能與青春期骨骼突增有關[33]；第二個發病高峰出現在大于65歲，常與OS轉移和Paget病有關[34-35]（圖1）。在發病高峰中，男性比女性更容易患OS[36]。同時，SEER的數據也顯示不論任何人種，男性的發病率與病死率均明顯高于女性，這或許與青少年時期男性骨骼的平均生長速度快于女性有關。不僅如此，女性的預后生存時間明顯長于男性，并且復發率更低[37]。大量證據證明對化療敏感的腫瘤中，青少年預后較兒童差，而其中差距主要表現在男性青少年。研究發現中性粒細胞數的差別使同樣劑量的阿霉素在男性體內清除更快，可能部分解釋了藥物對男性與女性OS患者生存率產生的不同影響[38-39]。OS發病率呈現雙峰現象以及存在性別差異的具體原因尚未明了，有研究認為可能與年輕患者有相對標準化的診療而缺乏針對老年患者的診療規范有關[40-43]。一項針對高齡患者的研究結果顯示對50歲以上患者進行手術切除和化療有利于延長患者的生存時間[44]。因此對高風險人群進行早期篩查能盡早發現疾病并采取規范化診療措施以改善患者預后。

圖1 OS發病年齡段比例

1.3 身高與出生體重

盡管出生體重與OS之間的關系在之前的一些研究中被否定[45-46]，但最近越來越多的證據說明出生體重及身高與OS的發生存在聯系。一項涉及2796個病例的薈萃分析發現高出生體重增加了骨腫瘤發生的比值比（odds ratio，OR）值，其中OS的OR值達到了1.22[47]。另一項研究發現兒童和青年OS患者的平均身高大約在相應年齡段人群的60%處，比該年齡段的中位身高高2～3 cm[48]。在患有OS的患者中，類似的關聯已得到充分證明。Arora等[48]對千余例樣本進行了統計學分析，發現較高身高（51%～89%）與非常高身高（≥90%）以及出生體重（＞4046 g）對OS的發生有重要意義[49]。出生體重增加還與診斷時出現轉移的可能性增加相關，每增加200 g出生體重使轉移率達到1.11倍[50]。

1.4 激素

激素異常可導致疾病的發生，已經有大量證據證明性激素是調節骨發育與代謝的主要因子[51-52]。OS男性高峰（15～19歲）明顯晚于女性高峰（10～14歲）[53]，這種年齡高峰的差異可能代表了不同性別之間生長高峰的激素差異。另一項研究證實甲狀旁腺激素在OS組織中過表達激活下游的環磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）、細胞外調節蛋白激酶1/2（extracellular regulated protein kinases 1/2，ERK1/2）以及形成甲狀旁腺激素/甲狀旁腺激素受體1（parathyroid hormone/parathyroid hormone receptor 1，PTH/PTHR1）復合物，共同誘導Runt相關轉錄因子2（Runt-related transcription factor 2，RUNX2）的轉錄表達，最終使細胞運動與增殖能力增加，且分化減弱，從而刺激了OS的發展[54]。同時另一項藥物實驗也證實了PTHR1的低表達能夠減少OS細胞的侵襲、黏附、增殖和遷移[55]。

1.5 其他因素

患其他腫瘤及治療過程中接受輻射、化學制劑，病毒感染等其他因素也被證實與OS的發生發展相關。研究發現＜20歲的患視網膜母細胞瘤與Ewing肉瘤的患者常會繼發OS，前者繼發的第二腫瘤中有1/3為OS，其發生率與照射量和烷化劑使用呈正相關，而與年齡呈負相關，當每次照射量小于10 Gy時骨腫瘤的發生率增高則不明顯[56-58]。也有相關病例報告髓母細胞瘤、生殖細胞瘤與間變性星形細胞瘤放療后出現OS的并發癥[59-60]。氟是眾多化工產品的重要原料之一，特別是在口腔健康方面，而長期暴露于氟化物中與多種疾病的發生相關[61-62]。Bassin等[63]曾提出飲用含氟的水與OS發生相關，不過在隨后的研究中，氟是否與OS的發生相關仍存在不同意見。另外，很多病毒被證實促進了腫瘤的發生。EB病毒與人類免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV）患者的平滑肌肉瘤發生有關，提高了患OS的概率[64-65]。

2 小結

OS雖較為罕見，但其發展速度快，易在體內轉移，在患者治療與隨訪過程中發生轉移的患者也達到了30%～40%[66]，使OS患者很難獲得根本的治療。20世紀70年代新輔助化療的臨床應用雖顯著改善了患者的生存率，但由于化療藥物的嚴重耐藥性與交叉耐藥，以至于近30年生存率沒有明顯的改善。近年來，隨著基因芯片與蛋白芯片的逐漸發展，人們對OS的發生機制、病理改變、生理機制以及生物學通路有了進一步認識，揭示如PI3KAKT-雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，MTOR）、WNT/β-catenin、NOTCH 等相關通路在OS中的病理改變，為早期診斷與靶向治療提供理論基礎。同時新思路的提出也將帶來新的治療方法，如斑疹傷寒病毒A1-R[67-68]被發現可恢復OS細胞正常。

作為兒童與青少年最常見的惡性骨腫瘤，OS的發生往往是多因素作用的結果，如Paget病與家族性腺息肉，提示其之間相互存在某些共同的發病機制尚需進一步探索研究。關于OS的發病因素研究并非只是探索疾病發生的原因，更是在于如何讓兒童與青少年能夠避免或預防OS的發生與發展。