探索血脑屏障向血脑肿瘤屏障的转化:P-糖蛋白和CD146在胶质瘤分级中的潜在作用

【字体: 时间:2025年10月03日 来源:Fluids and Barriers of the CNS 6.2

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  本研究聚焦成人型弥漫性胶质瘤中血管内皮细胞表型转化机制,通过免疫组化及形态计量学分析发现P-gp(血脑屏障功能标志物)与CD146(血管生成/间质转化标志物)呈现等级依赖性表达逆转:低级别胶质瘤保留P-gp+的BBB表型,而高级别肿瘤中CD146+内皮细胞显著增加。该双标记策略为BBB-BBTB转化过程提供新型组织学评价体系,对胶质瘤血管靶向治疗及分级诊断具有重要临床意义。

  
在神经肿瘤学研究领域,成人型弥漫性胶质瘤始终是最具挑战性的颅内恶性肿瘤之一。尽管随着2021年WHO中枢神经系统肿瘤分类标准的更新,基于IDH突变和1p/19q共缺失等分子特征的分类体系已显著提升诊断精度,但这类肿瘤的预后差异依然显著——从胶质母细胞瘤(IDH野生型)中位生存期仅15-18个月,到少突胶质细胞瘤(IDH突变型)患者可存活超过17年。这种巨大的生存差异背后,除了肿瘤细胞自身的分子特征外,肿瘤微环境特别是血管系统的重塑过程发挥着关键作用。
传统观点认为,血脑屏障(Blood-Brain Barrier, BBB)在高级别胶质瘤中会逐步瓦解成血脑肿瘤屏障(Blood-Brain Tumor Barrier, BBTB),但这种转变过程中内皮细胞的表型演化始终缺乏系统性的形态学证据。更值得注意的是,肿瘤血管不仅通过新生血管形成,还通过血管共择(vascular co-option)机制招募既有血管,形成高度异质性的微血管模式,其中微血管增生(Microvascular Proliferations, MVP)更是高级别胶质瘤的典型特征。这些血管改变不仅影响肿瘤的生长和侵袭,更通过改变药物渗透性导致化疗耐药,成为治疗失败的重要原因。
针对这一科学问题,Mora等研究团队在《Fluids and Barriers of the CNS》发表了创新性研究成果。研究人员巧妙地选取了两个功能互补的生物标志物:P-糖蛋白(P-glycoprotein, P-gp)作为BBB功能成熟的标志物(一种重要的药物外排转运蛋白),以及CD146(又称MCAM)作为血管生成和间质转化的标志物(一种促进肿瘤干细胞特性和化疗耐药性的粘附分子)。通过双标记策略,研究团队试图揭示胶质瘤血管从BBB表型向BBTB表型转变的分子图谱,并探讨其与肿瘤分级的相关性。
研究团队采用免疫组织化学染色结合数字化形态计量分析技术,对22例成人型弥漫性胶质瘤手术标本(包括胶质母细胞瘤、星形细胞瘤4级和3级、少突胶质细胞瘤3级和2级)进行了系统分析。所有病例均来自意大利巴里大学医院神经外科2021-2023年间的手术样本,诊断严格遵循WHO CNS5标准。通过半自动化图像处理流程(使用Adobe Photoshop和ImageJ软件),研究人员定量评估了P-gp和CD146在三个关键部位的表达:血管内皮细胞、血管壁增厚区域(MVP)和血管外肿瘤组织。
P-gp表达呈现等级依赖性递减模式
研究结果显示,P-gp表达与胶质瘤恶性程度呈负相关。在少突胶质细胞瘤2级(OLIG-2)中,非增殖性血管内皮细胞呈现强烈的P-gp表达(面积分数2.96±0.11%),这与完整的BBB表型一致。然而随着肿瘤级别升高,P-gp表达逐步递减:在胶质母细胞瘤(GB)中,增殖性血管内皮几乎完全缺失P-gp表达(0.56±0.27%),仅在44.4%病例的非增殖性血管中保留部分表达。特别值得注意的是,在胶质母细胞瘤的增厚血管壁区域,P-gp阳性细胞反而显著聚集(0.27±0.11%),提示多药耐药肿瘤细胞(MDR-CCs)在血管周区域的富集现象。
CD146表达与肿瘤恶性程度正相关
与P-gp相反,CD146表达随肿瘤级别升高而显著增加。在胶质母细胞瘤中,CD146在内皮细胞的表达达到峰值(0.93±0.26%),同时66.6%的病例显示肿瘤细胞阳性,包括具gemistocytic形态的肿瘤细胞和多核巨细胞。少突胶质细胞瘤2级则完全缺乏CD146表达,3级病例呈现中等水平表达(0.70±0.36%)。在星形细胞瘤4级中,CD146阳性细胞在MVP血管壁区域显著富集(0.12±0.07%),表明该标志物与间质表型转化的密切关联。
双标记分析揭示表型转化 continuum
最引人注目的发现来自P-gp和CD146的对比分析:在少突胶质细胞瘤2级中,高P-gp/low CD146模式代表成熟的BBB表型;而在胶质母细胞瘤中,low P-gp/高CD146模式标志着完全向BBTB表型的转化。星形细胞瘤3级则呈现中间状态,表明内皮表型转变是一个渐进过程。在血管外肿瘤区域,高级别胶质瘤同时存在P-gp+(耐药相关)和CD146+(干细胞特性相关)两种细胞亚群,提示肿瘤内功能异质性的共存模式。
这项研究首次系统描绘了胶质瘤血管内皮表型转化的形态学图谱,证实P-gp和CD146可作为BBB-BBTB转变的互补标志物。从临床意义来看,这种双标记策略不仅为胶质瘤分级提供了新的辅助诊断依据,更重要的是为靶向肿瘤血管的治疗策略提供了新思路——针对保留BBB功能的区域可能需要采用增强药物穿透性的策略,而针对已转化为BBTB的区域则可考虑抗血管生成或靶向CD146的治疗方法。此外,研究结果还提示血管周niche中不同细胞亚群的共存现象可能成为治疗耐药的重要机制,这为联合治疗策略的设计提供了理论基础。
尽管本研究存在样本量有限、回顾性设计等局限性,但其开创性的双标记分析方法和提出的"血管表型连续谱"概念为神经肿瘤学研究提供了新范式。未来研究可进一步整合MGMT甲基化、EGFR扩增等分子标记,建立多参数预测模型,推动胶质瘤诊疗向精准医学时代迈进。
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