作者及其单位:张杰(通信作者,上海医院病理科),孟凡青(南京大医院病理科)
近年来随着我国呼吸系统疾病临床及基础学科的迅速发展,我国在该领域的临床病理学和基础病理学研究方面均取得了较大进展,特别是在肺癌驱动基因检测及分子病理学研究方面做了卓有成效的工作,而且在某些方面已接近国际先进水平。代表了国内病理学最高水平的《中华病理学杂志》,10年来发表的各类呼吸系统病理学论文数量较10年前有明显增加,展现出我国在该领域研究现状及水平,以下就国内肺部肿瘤和肺非肿瘤性疾病两个方面的研究进展和现状进行简要的回顾和展望。
一、肺部肿瘤方面
从病理学角度来看,十年来肺癌领域最具影响力的事件有两件,其一是针对肺癌驱动基因的靶向治疗有了突破性进展;其二是肺腺癌的国际多学科新分类方案公布及推广应用。
1.肺癌个体化治疗与驱动基因的检测:过去很长一段时间内,非小细胞肺癌(NSCLC)化疗的疗效基本不受组织学类型的影响。因此初期的病理形态学分类仅需要将肺癌分为小细胞肺癌和NSCLC两类。JMDB临床研究(药物培美曲赛的全球一线注册临床研究)结果首次揭示了将NSCLC分为鳞癌和非鳞癌的必要性,证明培美曲塞是晚期NSCLC非鳞癌患者的最佳选择。抗血管生成药物贝伐珠单抗临床应用同样要准确区分鳞癌与非鳞癌患者,但这些仅标志着肺癌向个体化治疗迈出了一小步。2004年Lynch等和Paez等研究发现,表皮生长因子受体(EGFR)酪氨酸激酶抑制剂(TKI)吉非替尼对NSCLC中EGFR基因突变病例的靶向治疗有效率近乎100%,而对EGFR野生型病例的治疗基本无效。随后的IPASS研究(药物吉菲替尼的泛亚太研究)提示:亚洲女性、肺腺癌、非吸烟者为良好疗效的主要临床指征。分析其原因,上述疗效反应良好者约90%发生在外显子19和21基因突变的患者。因此,EGFR基因突变检测对治疗方案的选择,特别在应用EGFR-TKI时具有重要价值,从此吹响了肺癌驱动基因靶向诊断和靶向治疗的号角,也标志着肺癌向个体化治疗迈出了一大步。国内病理学者2007年开始发文研究EGFR基因突变的检测及临床病理意义。直至2011年国内诸多病理学者发表多篇相关研究论文表明国人肺腺癌患者EGFR平均突变率是37%;其中腺癌突变率高于鳞癌;非吸烟患者突变率高于吸烟患者;女性患者突变率高于男性。突变位点主要分布于外显子19和21;其他还有外显子20和18。针对国内EGFR基因突变检测开展范围不断扩大,《中华病理学杂志》于2011年刊出“中国非小细胞肺癌患者表皮生长因子受体基因突变检测专家共识”,共识提出对于肺腺癌患者更应当优先考虑进行EGFR基因突变检测,并提出了对进行EGFR基因突变检测实验室的基本要求、检测标本的类型、标本的质量控制、检测常用方法、检测结果的重复验证及检测报告内容等都作出了详细规定和描述,对各地开展EGFR基因突变检测起到重要的指导作用。曾瑄等对NSCLC中表皮生长因子家族EGFR和HER2基因扩增及基因拷贝数关系研究表明,EGFR或HER2基因扩增在NSCLC中的发生率较低,但基因拷贝数增加是较常发生的事件。EGFR与HER2异常有相关性,而且EGFR和HER2二聚体是肺癌常见的异源二聚体形式。梁智勇等进一步对NSCLC组织EGFR基因突变与基因拷贝数关系研究表明,EGFR基因突变与EGFR基因高拷贝数主要存在于腺癌,EGFR基因突变与EGFR基因拷贝数之间有显著的相关性。高洁等研究证实KRAS突变的NSCLC患者比野生型患者预后更差。针对采用何种技术方法检测EGFR突变的研究显示,Sanger测序法对临床样本的可扩增DNA浓度和肿瘤细胞含量要求较高;ARMS法比Sanger测序法对已知突变点检测更加快速和准确,更适合用于常规临床应用,特别是对小活检组织样本和细胞学标本而言。肺腺癌EGFR基因突变特异性抗体研究表明,E746-A750缺失和L858R两种EGFR突变特异性抗体在检测肺腺癌石蜡组织EGFR基因突变方面,免疫组织化学技术也有较高的敏感性和特异性,是一种经济、快捷和高效的EGFR突变筛选方法,如同时采用Q评分及ROC曲线评价检测结果将有更好的临床应用价值。棘皮动物微管相关样蛋白4(EML4)-间变性淋巴瘤激酶(ALK)融合基因(EML4-ALK)发现和临床应用,是肺癌个体化治疗另一创新点。2007年,Soda等经体外克隆性转化实验和体内基因重组试验及肺部选择性表达实验均证实,EML4-ALK融合基因是一种肺癌驱动基因。临床研究显示,ALK酪氨酸激酶抑制剂克唑替尼(crizotinib)对EML4-ALK融合基因阳性NSCLC患者的疗效显著,并已于2011年获得美国食品和药品管理局(FDA)批准用于治疗ALK阳性的局部晚期或转移性NSCLC患者。随后国内相继发表了有关EML4-ALK融合基因在中国人群发生情况的研究报道,综合报道结果,EML4-ALK融合基因阳性患者同国际其他报道相同,是多见于相对年轻和不吸烟的肺腺癌患者,而且ALK基因重排与EGFR野生型相关,与EGFR突变互斥。但由于检测方法和样本来源的不同,阳性率差异较大。在肺腺癌中,采用荧光原位杂交(FISH)方法报告结果是8.9%~11.3%;即时荧光PCR法:阳性率是7.6%(10/132);全自动免疫组织化学法:肺腺癌阳性率为7.2%。目前认为三种方法各有优点,但Roche/Ventana公司的抗ALK(D5F3)兔单克隆抗体和OptiViewDAB免疫组织化学检测试剂盒以及增强扩增试剂盒配合BenchMarkXT全自动切片染色机的全自动免疫组织化学法,其灵敏度高、特异性强、检测费用较低、检测时间较短且病理医师易于判读,可大规模筛查ALK阳性患者,逐步成为在临床上诊断ALK阳性NSCLC的重要技术。目前公认通过两种以上技术方法确认的阳性结果在临床上是更为准确和稳妥可行的。同EGFR检测推广应用一样,中华病理学杂志于2013年刊出“中国间变性淋巴瘤激酶(ALK)阳性非小细胞肺癌诊断专家共识(2013版)”,为EML4-ALK融合基因检测起到重要的指导作用。
2.肺腺癌的国际多学科新分类:近年来,国内肺癌发病逐年上升已是不争的事实。与十年前相比,肺癌发病的疾病谱在一些发达的中心城市发生了明显的变化。来自上海地区的研究报道显示,肺腺癌发病率明显增高,已替代肺鳞癌成为最常见肺癌类型,而且这一变化在女性更为突出。由于肺腺癌发病的增加,国内学者加强了对肺腺癌临床病理组织学研究及分析,如林冬梅等曾证实肺腺癌中的微乳头结构成分提示肿瘤具有高侵袭转移行为,是影响预后的重要因素,该病理形态的出现应提醒临床采取积极治疗措施并密切随访。罗东兰等分析了手术切除的348例肺原发腺癌病理切片,并重点对纯细支气管肺泡癌(BAC)、BAC形态为主伴有局灶浸润的病例、腺癌伴有BAC成分等3组病例进行了随访,其研究结果表明单纯的BAC、BAC形态为主伴有局灶浸润、腺癌伴有BAC形态的混合亚型具有独特的预后预测作用,该文在国内较早地提出了伴有BAC成分的腺癌有较好的预后作用。2011年国际肺癌研究学会(IASLC)、美国胸科学会(ATS)和欧洲呼吸学会(ERS)公布了肺腺癌的国际多学科新分类方案。新分类是以形态学为基础,同时整合了肿瘤学、影像学、胸外科学、分子生物学等多学科的最新研究进展,形成一个适合多学科、综合性的肺腺癌分类方案。紧随着新分类刚一出台,国内多位资深的病理学家经精心研读后,在多个全国性学术会议上积极进行解读及宣讲,并发表相关性文章,有力地推动了肺腺癌新分类在国内的临床诊断和研究中的应用和推广。有学者应用新分类对176例手术切除且术前未经任何治疗的Ⅰa期肺腺癌做回顾分析,结果表明:全部患者5年总生存率(OS)、无病生存率(DFS)分别为86.6%和74.6%,其中原位腺癌和微浸润腺癌5年OS和DFS均为100.0%;伏壁生长型浸润腺癌5年OS和DFS分别为100.0%和85.7%;腺泡为主浸润腺癌5年OS和DFS均为85.0%;乳头为主浸润腺癌5年OS和DFS分别为85.5%和65.6%;微乳头为主浸润腺癌5年OS和DFS分别为80%和40%;实性伴黏液为主浸润腺癌5年OS和DFS均为66.7%,证明新分类对中国肺腺癌患者有独立的预后价值并提示临床医师应对微乳头和实性伴黏液为主浸润腺癌患者加强治疗措施。刘标等根据肺腺癌新分类,评估不同组织学类型与EGFR、KRAS、EML4-ALK突变的相关性,证明肺腺癌新分类结合甲状腺转录因子-1(TTF-1)免疫标记有助于判断肺腺癌的分子学改变,TTF-1阳性的贴壁为主型、乳头为主型和微乳头为主型腺癌提示可能存在EGFR突变;而TTF-1阴性的浸润性黏液腺癌和胶样腺癌则可能存在KRAS突变,但对于判断EML4-ALK融合突变无明显优势。肺腺癌另一发病特点是随着常规体检的普及和超薄CT扫描技术的推广应用,使早期肺腺癌检出率明显提高。李娜医院2012年手术切除的2056例肺腺癌标本中,72%是Ⅰ期,其中Ⅰa期已达53%。丁粉干等应用不同肺腺癌分级评分系统,分析其对Ⅰ期肺腺癌预后评估的临床意义后认为,对Ⅰ期肺腺癌患者使用以肺腺癌新分类伴Sica分级评分系统,对预测肿瘤的复发转移方面比WHO新分类分级系统具有更明显的优势。
3.肺癌基础病理学研究:Caveolin-1(窖蛋白-1)是caveolea重要的结构蛋白,具有激酶抑制活性,可与存在于caveolea中的多种分子结合并调节其活性,对多条信号通路发挥调节作用。Caveolin-1高表达与多种肿瘤的转移及不良预后密切相关。国内多项研究显示,Caveolin-1蛋白表达与NSCLC的组织学类型和不同的分化程度无关,但与临床分期和淋巴结转移均相关,并且阳性率随TNM分期而上升,同时在伴有淋巴结转移者Caveolin-1蛋白阳性率要高于不伴有淋巴结转移者,证明Caveolin-1蛋白具有促进NSCLC进展和转移的活性。Wnt信号转导通路对肿瘤细胞的增殖以及去分化有重要意义。β连环素是Wnt信号转导通路和上皮钙黏素-连环素复合体的关键分子。Axin是Wnt信号转导通路的重要负性调节因子。有研究显示,β连环素的膜表达降低与NSCLC的低分化和淋巴结转移相关,Axin的表达与NSCLC的低分化和β连环素的细胞核蓄积负相关。细胞水平研究表明干扰β连环素表达后,p-ERK1/2的表达量明显减少,初步证实,β连环素与NSCLC吉非替尼耐药性相关,抑制Wnt通路活性可部分逆转NSCLC细胞对吉非替尼的耐药性。张四洋和邱雪杉通过对NSCLC组织和细胞中SOCS3和Pyk2蛋白表达分析发现,在细胞因子信号通路中起重要负反馈作用的SOCS3蛋白的表达与Pyk2的表达呈负相关,提示在NSCLC中SOCS3对Pyk2蛋白水平具有调节作用。肿瘤抑制基因家族(ASPP1和ASPP2)能特异性与p53结合,并有诱导p53阳性细胞凋亡功能。魏万里等发现ASPP1蛋白在肺癌中低表达,并可能与肺癌细胞的浸润和转移有关。并进一步研究显示,ASPP1基因启动子的甲基化状态在肺癌组织中明显高于相应癌旁组织,提示ASPP1甲基化在NSCLC中是一个频发事件且具有显著肿瘤特异性。韦立新等研究发现,表达粒细胞集落刺激因子(G-CSF)的NSCLC组织(大细胞癌最常见)分化差,异型性明显,恶性度高,易发生广泛坏死和淋巴结转移、预后差。孟宇宏等研究显示过度表达蛋白酶激活受体1(PAR-1)与肺癌侵袭和转移具有相关性,并证明通过正义和反义PAR-1基因能够分别上调和下调PAR-1的表达水平,提示抑制PAR-1的表达可能是一种治疗肺癌的途径。研究证实NSCLC中,白细胞介素7(IL-7)及其受体(IL-7R)通过调控c-fos/c-Jun的表达及活性进一步调控cyclinD1促进肿瘤细胞生长,调控VEGF-D促进淋巴管形成。有学者研究表明,TPX2作为一种受细胞周期严格调控的核增殖相关蛋白,其过表达极可能是肺鳞癌发展过程中的早期事件,TPX2蛋白表达能促进支气管上皮癌变和肺鳞癌进展,而且是肺鳞癌淋巴道转移的危险因素。周冬梅等研究表明,微管相关蛋白-2在肺小细胞癌中的阳性率为95.8%(230/240),其敏感性(99.1%)及准确性(95.4%)明显高于突触素(58.3%,42.5%)、嗜铬粒素A(39.9%,42.5%)及CD56(91.5%,87.9%),是敏感性及准确性高的神经内分泌标志抗体,值得在肺小细胞癌诊断中推广应用。
二、肺非肿瘤性疾病
与肺肿瘤相比,肺非肿瘤性疾病的种类则更为繁多,据不完全统计约200余种。肺非肿瘤性病变病因多、分类相对复杂。大体上可分为间质性肺病和感染及相关间质性肺病。
1.间质性肺病:2002年美国胸科学会及欧洲呼吸学会首次提出特发性间质性肺炎(IIP)分类,即不明原因的间质性肺炎,包括普通型间质性肺炎(UIP)、非特异性间质性肺炎(NSIP)、脱屑性间质性肺炎(DIP)、呼吸性细支气管炎伴间质性肺病(RBILD/RB)、淋巴细胞性间质性肺炎(LIP)、隐源性机化性间质性肺炎(COP/OP)、弥漫性肺泡损伤(AIP/DAD)7个组织学类型。随后的几年中,国内易祥华等多位学者,对特发性间质性肺炎的病理诊断进行了较为详细的介绍和解读。IIP各型的诊断除临床和影像学资料外,明确诊断依赖于电视辅助胸腔镜手术/开胸肺活检。UIP的病理特点是病变进展不一致,间质的炎性改变、纤维化和蜂窝变均可见;对糖皮质激素反应差,预后差。NSIP的病理特点是肺间质不同程度的炎性改变和纤维化;对激素有较好的反应和较好的预后。DIP的病理特点是弥漫性的肺泡巨噬细胞聚集,均匀分布;其治疗和预后都较UIP好。RBILD/RB的病理变化与DIP类似,不同点在于本病相对局限在呼吸性细支气管及其周围的气腔,其内见大量含色素的巨噬细胞聚集,远端气腔不受累,并有明显的呼吸性细支气管炎;对激素有明显效果,预后较好。AIP/DAD病理形态为DAD的机化期改变,少数肺泡腔内有透明膜。COP/OP主要病理变化是呼吸性细支气管及以下的小气道及肺泡腔内的机化性肺炎改变,病变表现单一,时相一致;2/3患者对激素有较好反应。LIP病理学上主要表现为淋巴细胞、浆细胞和组织细胞在肺间质、特别是肺泡间质的弥漫浸润,伴有Ⅱ型肺泡上皮的增生和肺泡腔内巨噬细胞的增加,常沿淋巴管分布具有生发中心的淋巴滤泡形成。那加等对5例UIP进行了病理形态学观察。除了特发性间质性肺炎外还存在大量的其他间质性肺病。冯瑞娥等对过敏性肺炎进行了病理学研究,她们观察到亚急性和慢性患者的诊断依据有以下3点:(1)富细胞性间质性肺炎,肺间质中见较多淋巴细胞、浆细胞浸润,病变常常以细支气管为中心。(2)散在上皮样细胞肉芽肿结节和(或)间质中多核巨细胞,其肉芽肿病变的特征为不伴有干酪样坏死,上皮样细胞排列松散,多核巨细胞相对少见,大约一半的病变中没有多核巨细胞。(3)约2/3的患者,可伴有细支气管和肺泡腔内的机化。刁小莉等观察了慢性过敏性肺泡炎的5例开胸肺活检和2例肺移植患者的手术标本,进一步证实了在过敏性肺炎的诊断中必须要临床-放射-病理三结合。肺是结缔组织病、血管炎常见累及部位,有些疾病可以是肺为首发病变器官,如结节病、Wegener肉芽肿病/肺肉芽肿病伴多血管炎。金木兰和刘鸿瑞对结节病和结核的流行病学、病因学、临床表现、组织病理学、诊断与鉴别诊断及治疗预后进行了系统总结,提出结节病诊断的最佳选择仍是临床-放射-病理学诊断。冯瑞娥等总结了3例Churg-Strauss综合征的肺部病理学特征。该病是以哮喘、周围血嗜酸性粒细胞升高和血管炎三联征为特点的多系统损伤性病变,累及肺时须与Wegener肉芽肿、嗜酸性粒细胞肺泡炎、过敏性支气管肺霉菌性疾病、寄生虫及霉菌感染、霍奇金淋巴瘤和药物相关性血管炎鉴别。近年来,职业暴露导致的矽肺、石墨肺、焊工肺、硬金属尘肺等肺损害病例迅速增多,这类病变主要组织学改变是异物沉积和肺局灶或弥漫的纤维化,也可表现为机化性肺炎、脱屑性间质性肺炎、巨细胞间质性肺炎等。冯瑞娥等报道了1例肺硅酸盐沉着症。孟芝兰等报道了39例肺泡蛋白沉积症,典型的肺泡蛋白沉积症可通过肺活检或支气管肺泡灌洗液标本诊断,镜下为均质嗜伊红性细颗粒状蛋白性物质并有针状裂隙,蛋白性物质D-PAS阳性,D-黏卡阴性。
2.感染及相关间质性肺病:感染仍然是威胁人民健康的常见原因,一些致病性强的病毒如腺病毒、单纯疱疹病毒、巨细胞病毒、流感病毒、轮状病毒及甲型H1N1流感病毒等。在机体免疫力低下的情况可导致病毒性肺炎,其常见的病理改变为肺水肿、肺坏死,间质性肺炎如DAD感染后期可引发肺纤维化,此外SARS感染后肺也可纤维化。段雪晶等收集了8例甲型H1N1型流感病例,观察到弥漫性肺泡损伤、肺出血和晚期的肺纤维化是甲型H1N1型重症流感死亡患者肺部的主要病理学改变。结核感染仍然是我国的常见病,结核的主要病理改变为坏死性肉芽肿,因为个体差异及临床用药等因素的影响,常形成不典型肉芽肿性病变,需要和肺非感染性肉芽肿鉴别,特别是结节病。徐美林等应用即时荧光PCR技术检测了22例结节病患者活检标本中特异性结核分枝杆菌复合物IS6110DNA片段,结果11例为阳性,进一步测序也证实其与结核分枝杆菌基因序列完全一致,进而提出结核分枝杆菌可能是结节病的重要病因之一。但该结果尚需更多的实验研究来验证。真菌感染常以肺单发或多发性占位性病变而活检,肺真菌感染以曲霉菌、隐球菌多见,组织学以坏死性肉芽肿性炎症多见,也可形成其他病理改变,如机化性肺炎、肺实质坏死等。张亮等报道采用PCR方法可提高卡式肺孢子菌的检出率。易祥华等对原发性隐球菌病进行了HE形态、特殊染色和电镜的研究。总之,与肺肿瘤相比,对感染和间质性肺病的病理诊断的重视程度还有待加强,对间质性肺病研究报道还缺乏系统性,报道篇幅也较少等。由于此类病变的均一性、特异性差,不同病程及不同个体组织学差异大,导致诊断特别困难,但临床对病理诊断的期待却越来越高,这就需要病理医师保持足够的热情和执着严谨的态度来研究这一领域。
三、今后的展望
随着2015版WHO胸部肿瘤组织学分型公布,预计传统肺癌特别是NSCLC组织病理学分类及分型今后十年将不会有更多的改变(小细胞癌组织学研究仍有一定空间)。现已证实肺腺癌不同组织亚型有独立的预后价值,病理学家应