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病理在肺癌治疗中的关键角色|AME《肺癌》连载008

Published at: 2015年第1卷第S1期

关键词:

Author: Morgan R. Davidson 1 , Adi F. Gazdar 2 , Belinda E. Clarke 3

1 University of Queensland Thoracic Research Centre, The Prince Charles Hospital, QLD, Australia; Department of Anatomical Pathology, Royal Brisbane and Women’s Hospital, QLD, Australia

2 The Hamon Center for Therapeutic Oncology Research, University of Texas Southwestern Medical Center, Dallas, Texas, USA; Department of Pathology, University of Texas Southwestern Medical Center, Dallas, Texas, USA

3 University of Queensland Thoracic Research Centre, The Prince Charles Hospital, QLD, Australia; Department of Anatomical Pathology, The Prince Charles Hospital, QLD, Australia

 

引言

肺癌相关的死亡仍然是全球癌症死亡率最高的疾病之一(1)。在澳大利亚,2009年癌症占所有死亡病例的29.8%,仅次于循环系统疾病。气管、支气管和肺部恶性肿瘤是男性中癌症相关死亡的首要原因(20.1%),超过了女性中的乳腺癌(16.5%)(2)。目前,以治愈为目的的外科手术切除是肺癌的主要治疗手段,但绝大多数患者就诊时处于晚期,药物治疗成为唯一可用的治疗方法。确诊为肺癌的患者预后很差,5年总生存率仍低于15%(3-7)。这部分是由于缺乏相对有效的早期诊断方法,以及对晚期患者缺少治愈性手段。

然而,在过去的十年中,用于研究肺癌和其他癌症的高级的分子生物学技术得到了飞速发展,我们对肿瘤生物学复杂性的认识和兴趣也成倍增长。得到共识的是,肺癌是形态学、分子和遗传变异多种复杂联合作用的结果,最终导致产生具有癌症“标志性”表型的恶性肿块(8)。多分子转化的累积最终导致抑癌基因(TSG)和癌基因之间的不平衡,使得细胞具有恶性转化的潜能(9)。特别是体细胞在关键性癌基因上的突变是肺癌发生的潜在“驱动”事件,并引出“癌基因依赖(oncogene addiction)”(10,11)的概念。识别和分析这些“驱动”事件的特征,可以推动针对肺癌特定亚型的靶向治疗的发展。这些能够改善预后的进展,要求诊断和治疗的多学科规划,并且极大扩展了外科病理学家的作用,再不仅仅是明确恶性的诊断,还要基于肿瘤的组织学和分子谱系进行准确分类。由于大多数肺癌诊断是基于活检或细胞学标本,这些标本往往是通过日益先进的诊断程序而得到的,病理学家必须从这些小而有价值的组织样本中得到最大的诊断获益。

本综述对肺癌的组织学分类最新进展进行全面评述,并且指出在肺癌个体化治疗时代,外科病理学家所面临的挑战。

 

肺癌的分类

世界卫生组织(WHO)的分类适用于手术切除的肺和胸膜恶性肿瘤(12)。传统上,原发性肺癌被分为小细胞肺癌(SCLC)和非小细胞肺癌(NSCLC)。非小细胞肺癌约占所有原发性肺癌的80%,主要组织学类型是腺癌,鳞状细胞癌(SCC)和大细胞癌(13,14)。IASLC/ATS/ERS肺腺癌分类的最新修订版反映了组织学、发病机制(癌前病变)和临床行为的内容,该分类的细化使得可以在小活检和细胞学标本中诊断肺癌。

 

癌前病变

肺癌前病变的发展使得人们一直有兴趣研究早期检测的方法和增加对肿瘤生物学的了解。众所周知,肺癌是多种形态学、分子和遗传改变的复杂联合作用的结果。研究已经令人信服地证明了遗传学改变和形态上异常上皮区域的共定位,并有证据表明一系列关键性遗传改变通过增加异型性,使得肿瘤进展,最终导致浸润性肺癌(15-20)。

肺鳞状细胞癌,典型的来自大的、近中央气道的支气管上皮,通过一系列浸润前肿瘤性病变,从鳞状上皮化生到鳞状上皮不典型增生(轻度,中度和重度),最后形成原位癌(CIS)而进展(12,21)(图1A-C)。多种分子改变推动了这一多阶段进展,包括3p21(一个早期事件)、9p21、8p22 – 24、5q22和17p的杂合性丢失、端粒酶活性的异常调节(deregulation)、 p53突变、细胞增殖( cyclin D1和E)和凋亡(Bcl -2 )的异常调节(Wistuba and Gazdar 2006; Lantuejoul et al. 2009综述)(22,23)。

图1 鳞状细胞癌前病变的进展,通过轻(A),中和重度阶段(B)到原位癌(C)。

 

相反,肺腺癌主要为周围型肿瘤,被认为起源于肺泡或支气管上皮细胞(肺泡细胞或Clara细胞)(22)。IASLC/ATS/ERS新分类规定浸润前腺癌病变包括非典型腺瘤样增生(AAH)和原位腺癌(AIS)(21)(图2)。这些病变的分子改变并没有像对应的鳞状上皮癌变中那样得到很好的了解,但已经认识到,不吸烟者通过表皮生长因子受体(EGFR)信号通路的改变,而吸烟者通过v-Kiras2基尔斯滕大鼠肉瘤病毒癌基因(KRAS)信号通路的改变而发生进展(Wistuba 和 Gazdar 2006综述)(22)。这反映了一个事实,即AIS是一种浸润前病变,完整切除后5年生存率达100%(24-30)。

图2 不典型腺瘤样增生(A)和原位腺癌(B)有类似的组织学特征,根据病变大小,以5毫米为界限进行区分。

 

对于肺的其他肿瘤而言,还不清楚癌前病变导致浸润性肿瘤的发展过程。弥漫性特发性肺神经内分泌细胞增生(DIPNECH)被认为是类癌的一种癌前病变(12,21,22,31)。这是一种罕见的末端气道的病变,组织学特征为神经内分泌细胞呈单细胞、小结节状或线状弥漫增生,局限于气道腔上皮或形成腔外微小瘤,可伴有纤维化(12,22)。肺其他神经内分泌肿瘤还没有发现明确的癌前病变。然而,已经发现小细胞肺癌的邻近支气管上皮出现遗传性改变,即使其形态上是正常的(22,32)。因此认为,SCLC绕过了传统的多阶段癌前顺序,直接起源于没有或仅有最轻微异型性的上皮细胞(22,32)。

 

为什么要对非小细胞肺癌进行分类?

非小细胞肺癌的具体亚型显示对不同的化疗药物有不同反应。肺腺癌的关键原癌“驱动”事件包括KRAS和EGFR的互相排斥性激活突变(33)。EGFR激活突变(外显子18-21)导致表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂(EGFR - TKI),如吉非替尼和厄洛替尼的后续研发,彻底改变了这些突变肿瘤患者的治疗(33-36)。值得注意的是,KRAS突变几乎只出现在吸烟者的腺癌组织中,而EGFR突变与不吸烟、腺癌、女性、亚裔有关,吸烟状况可能是最强的EGFR-TKI反应的临床预测因素(37-40)。发生于不吸烟者和吸烟者的肺癌存在较多临床病理学及分子差异,这一特点支持目前的理论,即它们均为一种独特的疾病(Sun et al., 2007综述)(40)。

一定比例的肺腺癌出现涉及ALK基因(编码一种酪氨酸激酶)和一些配体(通常是EML4)的易位,导致癌基因ALK蛋白的过度表达(41-44)。对于分别有EGFR突变和ALK易位的患者,目前推荐EGFR-TKIs(吉非替尼和厄洛替尼)和ALK-TKIs(克唑替尼)作为一线治疗方案(45)。LASIC联合美国病理学家协会(CAP)和分子病理学协会(AMP),发表了关于EGFR突变和ALK易位的检测指南,其建议所有肺腺癌,无需考虑其临床特征,都应该进行EGFR突变和ALK易位的确证性分子检测(46)。非小细胞肺癌中其他潜在的驱动性“事件”包括KRAS、BRAF、HER2和FGFR1的突变(33,47-52)。许多这些基因的靶向抑制剂正处于临床开发的各个阶段,有可能在未来进行靶向治疗,但这将需要在非小细胞肺癌患者的诊断检查中进行额外的分子检测。

对于最有可能受益于特定的分子靶向治疗的病人而言,分子生物标志物不仅可以被用来发现他们,还可以帮助预测对药物的治疗反应。初步研究表明,培美曲塞主要的酶靶标——胸苷酸合成酶(TS)在小细胞肺癌和鳞癌中高表达,而在腺癌中低表达(53-55)。在临床试验中发现,与腺癌中的疗效相比,培美曲塞在小细胞肺癌和鳞状细胞癌中的疗效降低,可能是由于TS水平较高(56)所致。因此有人建议,TS表达水平可能用于预测培美曲塞的疗效(55)。同样,初步研究表明,在预测铂类为基础的化疗的临床反应时,ERCC1蛋白的表达可能是一个有用的生物标志物(57,58)。尽管它们在个体化靶向治疗肺癌患者中有潜在价值,但多数仍处于研发的早期阶段。

肿瘤组织学本身可能预测对治疗的反应。已报道应用血管内皮生长因子(VEGF)抑制剂贝伐单抗的治疗,在SCC患者中可发生危及生命的肺出血(59)。因此从接受该药物或培美曲塞治疗的患者中,需排除显示鳞状分化的肿瘤患者。

 

鳞状细胞癌

在最近的几十年里,全球范围内鳞状细胞癌在非小细胞肺癌中的比例有所下降,目前的报告估计约占33%(13)。这种变化部分是因为吸烟行为的改变。经典的SCC是中央型肺肿瘤(图3A),然而外周型也不少(30)。鳞状分化的形态学特征包括细胞间桥、单个细胞角化和角化珠形成(14)(图3B-D)。目前世界卫生组织的分类包括乳头状型、透明细胞型、小细胞型和基底细胞样亚型SCC(12)。除了基底细胞样鳞状细胞癌,其余亚型并没有明确的临床或预后价值。

图3 鳞状细胞癌是一种典型的中央性,常形成空洞的恶性肿瘤(A),高分化肿瘤显示角化珠形成(B),高倍镜下可见个别细胞角化和细胞间桥(C),但在低分化病例中不太明显(D)。

 

一些文献提出了SCC分类的补充方法。 Maeshima等人[2006]发现与那些大的(>6个细胞)或小的(2-5细胞)的浸润性肿瘤细胞巢相比,单个细胞浸润的肿瘤预后较差(60)。最近Travis的综述[2011 ]建议取消小细胞型的描述,因为其会与真正的小细胞肺癌相混淆,并指出小细胞亚型与基底细胞亚型存在重叠(61)。将来SCC的分型需要有意义的临床病理协作,以建立相应的关于治疗反应和预后的预测参数。

 

腺癌

腺癌现在是所有肺癌的主要组织学亚型,特别在非吸烟,女性和亚洲患者中是最常见的肺肿瘤(62,63)。它们主要起源于外周肺组织(图4A),组织学特征是出现腺体分化和/或产生粘液(12,21)。在2011年,IASLC/ATS/ERS经过协作努力,提出了手术切除肺腺癌的一种新的分类(21)。值得注意的是,细支气管肺泡癌(BAC)这一含义混乱的术语被放弃。分类引入了AIS(以前指的BAC)和微小浸润性腺癌(MIA)术语,如果完全切除,两者的5年生存率接近100%(24-30)。MIA被定义为一种贴壁为主型的肿瘤,直径小于3厘米,浸润性成分不超过5毫米(21)。组织学上,这些病变可为非粘液性或很少黏液,有特征性的影像学表现(21)。

图4 典型的腺癌是外周性病变,( A)显示了组织学异质性。结构模式包括贴壁型(B);腺泡型(C);乳头型(D);微乳头状型(D,E)和实性型(F);需要记录主要模式,次要模式按照百分比进行记录,如图(G),乳头型70%,实性型20%,腺泡型10%。

 

对于手术切除的浸润性腺癌,新的IASLC/ATS/ERS分类引入了一些重要变化以反映其异质性。因为绝大多数病例显示混合性组织学模式,分类推荐记录主要的组织学模式(贴壁型、腺泡型、乳头状型、微乳头状型或实性型(图4B-F),病理报告中列出的其他次要成分以5%的增量进行记录(21)(图4G)。该分类第一次引入了微乳头状结构,因为多个研究报告指出,如果早期肺腺癌出现该种成分,则预后不良(21,61,64-66)。透明细胞型和印戒细胞型不再属于腺癌的组织学亚型,而是被认为在许多肺癌亚型中的细胞学变异型,仍然可以报道它们的存在(21,61)。肺腺癌的这种报告规则允许列入可能具有预后价值(例如,微乳头)和导致肺腺癌结构分级的微小成分(21,61,67)。

IASLC/ATS/ERS分类规定了四种腺癌亚型:浸润性粘液腺癌(前身为粘液性BAC),胶样腺癌,胎儿型(低级别或高级别)和肠型腺癌(21)。浸润性粘液腺癌被划分为一种腺癌亚型,因为这些肿瘤与KRAS突变强相关,缺乏TTF-1的表达,且常为多中心性(21,61),因此与非黏液型腺癌不同。和非粘液型腺癌一样的是,粘液腺癌可以显示不同比例的贴壁生长、腺泡型、乳头型或微乳头结构模式,富含粘液(2,61)。

一些研究采用了新的IASLC/ATS/ERS分类,初步结果表明,推荐的病理亚型可能有助于风险分层和确定临床预后不佳的患者。如前所述,AIS和MIA与极好的预后相关(24-30,64,68-70)。以乳头型和腺泡型模式为主要的组织学亚型预后居中,而浸润性粘液腺癌或胶样腺癌,或存在显著的实性或微乳头状生长者预后较差(64,68,69)。

 

大细胞癌

LCC约占所有肺癌的3%(71-73),其本质上是一种排除性诊断,肿瘤没有诊断为腺癌、鳞状细胞癌或小细胞癌的形态特征(12,61)。往往是大的,部分坏死的肿瘤(图5A),癌细胞为大的多角形,有泡状核和突出的核仁(12)(图5B),成片或成巢分布。虽然目前的WHO分类完全是基于组织学表现,事实上经过超微结构(电镜)、免疫表型(IHC)或分子特征检测(61)后,许多这些未分化的肿瘤显示有腺,鳞癌或NED的证据。最近Travis的综述[2011]提出,LCC的诊断标准应保持不变,但如果在常规形态之外,肿瘤显示有鳞癌或腺癌分化的证据(61),就应该在病理报告中注明。

图5 大细胞癌通常是大而部分坏死(A)的病变,大的多边形细胞成片排列,无明显结构和组织分化的证据(B)。

 

由于LCC是一种排除性诊断,只能基于手术切除标本对肿瘤整体进行组织学评估,排除局灶分化后才能作出诊断。因此,不能在小活检或细胞学标本中作出LCC的诊断,按照新的IASLC/ATS/ERS建议,这些病例应被归为非小细胞肺癌,非特指类型(见下文)(21,61)。2004年的WHO分类确定的LCC亚型包括大细胞神经内分泌癌(LCNEC),基底细胞样癌,淋巴上皮瘤样癌,透明细胞癌和具有横纹肌样表型的LCC(12)。 LCNEC将在下面进一步详细讨论。

 

神经内分泌肿瘤

神经内分泌肿瘤约占所有肺癌的20%~25%(74,75),形成一组具有共同的形态学、分子、免疫组织化学(IHC)和超微结构特点的肿瘤,从而与其他肺部肿瘤相区别(12)。2004年WHO分类将肺神经内分泌肿瘤分为四类:SCLC、LCNEC、典型类癌(TC)和不典型类癌(AC)(12)。组织学上,这些肿瘤展示出不同程度的神经内分泌形态,包括器官样巢团、栅栏状、小梁生长和花环样结构。是否出现坏死和核分裂比例是区别这四种神经内分泌肿瘤的主要组织学特征(12)。

 

小细胞肺癌

小细胞肺癌是一种高度侵袭性的神经内分泌恶性肿瘤,约占所有肺癌的12%~14%(71,76)。绝大多数患者在诊断时就已有转移性疾病,所以很少选择手术切除。其生存率依然令人失望,其5年生存率只有5%~8%(74,76)。

小细胞肺癌是一种上皮性恶性肿瘤,癌细胞很小(小于3个静息淋巴细胞的直径),具有鲜明的细胞学特征,包括细胞边界不清,胞浆少,核染色质细颗粒状,无明显核仁(图6A,也见于表1)(12)。常见挤压的人工假象(核染色质涂抹)和核铸型,但在其他恶性肿瘤中也可存在(例如,淋巴浸润中常见挤压的人工假象)。核分裂率高(≥11核分裂/10 HPF),且常有广泛坏死(12)。小细胞肺癌的组织学特征很明确,使得可以在小活检和细胞学标本中进行可靠诊断,对于有显著挤压假象的小样本来说,使用一组免疫组化标记如广谱细胞角蛋白、神经内分泌标记(嗜铬素、突触素和CD56)和/或TTF-1和Ki-67,可以证实所怀疑的SCLC(61,77)(图6B-D)。在细胞角蛋白阴性的病例中,重要的是要考虑和排除其他诊断,如淋巴瘤、慢性炎症、小圆细胞肿瘤或原始神经外胚层瘤(21,61,78)。

 

图6 针芯活检的小细胞肺癌(A,B)显示免疫组化染色阳性的突触素(C)和CD56(D)。

 

2004年WHO分类规定了两种亚型的SCLC:纯的和混合型(12)。混合型SCC的定义是在典型的SCLC中,含有任何NSCLC亚型特征的成分,最多为鳞状细胞癌、腺癌或LCC(12,61)。如果非小细胞性成分为腺癌或SCC时,并不需要非小细胞成分所占的比例。但是如果为小细胞和大细胞癌(SCLC-LC)混合,则大细胞成分必须超过10%(12,61)。

 

大细胞神经内分泌癌

LCNEC是另外一种高度侵袭性的神经内分泌恶性肿瘤,肿瘤细胞显示NSCLC的细胞学特征(表1),但具有神经内分泌结构(器官样瘤巢、栅栏状、小梁状和花环状结构),IHC染色至少有一种神经内分泌标记阳性(嗜铬素、突触素或CD56)(12)。和小细胞肺癌一样,这些肿瘤往往出现坏死,核分裂像多(≥11个/10 HPF)(12)。它们可能是纯的LCNEC或混合有其他类型的非小细胞肺癌(12)。

由于在不同类型肿瘤间存在重叠(61,77),LCNEC的诊断往往具有挑战性。特别是在细胞学样本中SCLC和LCNEC的鉴别尤其困难,因为核的大小有重叠,并且一些LCNEC的核仁并不明显。目前还没有免疫组化染色可鉴别SCLC和LCNEC,其鉴别仅仅是基于细胞学特征(如表1所详述的)。LCNEC与其他NSCLC肿瘤的鉴别是根据是否出现神经内分泌的形态,以及IHC染色至少有一种神经内分泌标记阳性(12)。然而,高达20%的非小细胞肺癌(腺癌、鳞状细胞癌和LCC )没有明显的神经内分泌形态,但神经内分泌标记的IHC染色阳性(12,61)。目前,这些肿瘤被划分为伴神经内分泌分化(NED)的非小细胞肺癌亚型(如,NSCLC-NN)(12)。无神经内分泌形态的NSCLC出现NED的IHC证据时,其临床意义尚不清楚,需要进一步研究。

 

类癌

类癌占肺肿瘤的1%~2%(74,75),是儿童最常见的肺肿瘤(79)。有两个亚型:典型类癌(TC)和不典型类癌(12)。两者都具有反映NED的形态学生长模式(器官样、小梁状、岛状、栅栏状、缎带状、花环样结构)(12)。鉴别TC和AC的诊断标准是核分裂像和是否出现坏死。TC为<2个/10 HPF,没有坏死。相反,AC显示坏死(通常为局灶性或点状)和/或2~10个核分裂/10 HPF(12)。

 

译者|岳君秋;校对者|邵明海

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doi:

10.3978/kysj.2014.1.1230
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