- Introduction
- Materiały i metody
- Populacja pacjentów
- Kryteria włączenia i wyłączenia
- Procedura chirurgiczna
- Histopatologia
- Przedoperacyjne przyjmowanie AEDs
- Postoperative Course
- Analiza statystyczna
- Wyniki
- 5-ALA Induced Fluorescence and Histopathological Diagnosis
- 5-ALA Induced Fluorescence and Histological Parameters
- 5-ALA Induced Fluorescence and AEDs
- Postoperative Course
- Dyskusja
- Literatura bieżąca: 5-ALA Fluorescencja w LGG
- Current Study: 5-ALA Fluorescence in LGG
- 5-ALA Fluorescence and Histopathology
- 5-ALA Fluorescence and AEDs
- Przyszłe kierunki
- Wnioski
- Ograniczenia
- Oświadczenie etyczne
- Wkład autorów
- Funding
- Oświadczenie o konflikcie interesów
- Podziękowania
Introduction
Glejaki są najczęstszymi guzami wewnątrzczaszkowymi stanowiącymi około 70% wszystkich pierwotnych guzów mózgu (1, 2). Wiadomo, że całkowita resekcja brutto koreluje z poprawą przeżycia wolnego od progresji choroby i przeżycia całkowitego u pacjentów z glejakami niskiego stopnia (LGG) (3-6). Dlatego maksymalna bezpieczna resekcja LGGs jest obecnie uważana za zalecane leczenie pierwotne w celu opóźnienia potencjalnej transformacji złośliwej (7, 8). Jednak taka maksymalnie bezpieczna resekcja jest osiągana tylko w mniejszości LGGs z powodu ich naciekającego wzrostu i nieokreślonych granic (9).
Surgery wykorzystujące fluorescencję kwasu 5-aminolewulinowego (ALA) indukowaną protoporfiryną IX (PpIX) zostały wprowadzone do dziedziny neurochirurgii w celu poprawy śródoperacyjnej wizualizacji guza (10). W ostatnich dwóch dekadach takie resekcje kierowane fluorescencją były szczególnie stosowane do optymalizacji operacji glejaków o wysokim stopniu złośliwości (HGG) (11). W tym sensie, chirurgia prowadzona za pomocą fluorescencji 5-ALA skutkuje znacząco wyższą częstością całkowitych resekcji i wydłużeniem czasu przeżycia wolnego od progresji w HGG (12-17). W ostatnich latach 5-ALA była również coraz częściej badana podczas operacji radiologicznie podejrzanych LGGs (3, 7, 11, 13, 18-21). Według danych z tych pierwszych badań klinicznych, fluorescencja indukowana 5-ALA jest silnym markerem pozwalającym na identyfikację potencjalnych regionów transformacji złośliwej (ogniska anaplastyczne) podczas operacji podejrzanych LGG, a tym samym na uniknięcie niedorozwoju histopatologicznego. Jednak większość czystych LGG nie może być uwidoczniona przez widoczną fluorescencję zgodnie z aktualną literaturą (3, 7, 11, 13, 18, 19, 21, 22).
Dokładne mechanizmy akumulacji PpIX i tym samym obecności lub braku widocznej fluorescencji indukowanej 5-ALA w glejakach są nadal niejasne. Podejrzewano, że wpływ na widoczną fluorescencję 5-ALA może mieć wiele różnych czynników, takich jak zwiększony metabolizm i up-regulacja enzymów produkujących porfirynę (23), zmniejszony metabolizm żelaza w komórkach nowotworowych (24) oraz zmniejszenie aktywności enzymu ferrochelataza, który przekształca fluoryzujący PpIX w hem (25). Ostatnio w badaniach in-vitro wykazano, że leki przeciwpadaczkowe (AED) powodują uszkodzenie błony mitochondrialnej i tym samym prowadzą do zahamowania syntezy PpIX w komórkach glejaka (26). Obecnie AEDs są często podawane chorym na LGG przed zabiegiem operacyjnym. Postawiliśmy hipotezę, że podawanie AEDs może wpływać na obecność widocznej fluorescencji w LGGs podczas resekcji chirurgicznej.
Celem niniejszej pracy było zatem zbadanie roli fluorescencji indukowanej 5-ALA w chirurgii LGG oraz analiza wpływu AEDs na obecność widocznej fluorescencji.
Materiały i metody
Populacja pacjentów
Rekrutowano pacjentów, którzy przeszli resekcję nowo zdiagnozowanego podejrzenia LGG w Instytucie Neurochirurgii Burdenko po podaniu 5-ALA pomiędzy marcem 2014 a marcem 2016 roku. Do naszego badania ostatecznie włączono łącznie 27 pacjentów z potwierdzonym histopatologicznie LGG. Nasza kohorta badawcza obejmowała 19 mężczyzn i 8 kobiet z medianą wieku 33 lat (zakres: 18-66 lat). Na podstawie analizy histopatologicznej rozpoznano 14 astrocytoma diffuse, 6 oligodendroglioma, 4 pilocytic astrocytoma, 2 gemistocytic astrocytoma i jeden desmoplastic infantile ganglioglioma. Zastosowanie 5-ALA podczas operacji było możliwe u wszystkich 27 pacjentów. U żadnego z naszych pacjentów nie wystąpiły istotne działania niepożądane związane z zastosowaniem 5-ALA. Od wszystkich pacjentów uzyskano świadomą zgodę na zabieg chirurgiczny i podanie 5-ALA. Badanie zostało zatwierdzone przez lokalną komisję etyczną Narodowego Centrum Badań Medycznych Neurochirurgii im. N. N. Burdenki (Moskwa, Rosja).
Kryteria włączenia i wyłączenia
Kryteriami włączenia do badania były wiek ≥18 lat, podejrzenie LGG na podstawie MRI, możliwa całkowita resekcja brutto (GTR) (tj., >90%) według przedoperacyjnej oceny chirurgicznej, brak jakiejkolwiek znanej historii choroby wątroby lub objawów istotnej dysfunkcji wątroby oraz skala Karnofsky’ego ≥70. Kryteriami wykluczającymi podanie 5-ALA były: nadwrażliwość na światło w wywiadzie, porfiria w rodzinie, ciąża i karmienie piersią. Tylko pacjenci z rozpoznaniem LGG po operacji pozostali w końcowej kohorcie badania.
Procedura chirurgiczna
Pacjentom podawano doustnie 25 mg/kg masy ciała 5-ALA („Alasence” NIOPIK, Moskwa, Rosja) rozpuszczonego w 100 ml wody ~3 h przed operacją. W zależności od lokalizacji guza wykonywano śródoperacyjny neuromonitoring za pomocą czuciowych/motorycznych potencjałów wywołanych i/lub bezpośredniej stymulacji (Viking Select, Nicolet; n = 21 chorych) oraz operację na czczo (n = 2 chorych). Używano zmodyfikowanego mikroskopu neurochirurgicznego (Carl Zeiss OPMI Pentero, Niemcy) wyposażonego we fluorescencyjny moduł światła UV 400 nm i odpowiednie filtry. Mikrochirurgiczne usunięcie guza przeprowadzono głównie przy użyciu standardowej mikroskopii w świetle białym, w większości przypadków z pomocą neuronawigacji (n = 20 chorych). Podczas operacji mikroskop był wielokrotnie przełączany na fioletowo-niebieskie światło wzbudzające, aby uwidocznić potencjalną fluorescencję.
Intensywność fluorescencji została oceniona wizualnie przez chirurga i określona jako „słaba”, gdy tylko niewielka część guza wykazuje różową fluorescencję, a jego większa część w ogóle nie fluoryzuje, „umiarkowana”, gdy ponad połowa guza ujawnia różową fluorescencję i „jasna”, gdy główna część guza wygląda jasnoczerwono. Fluorescencja wspomagana spektroskopią została oceniona ilościowo u 12 pacjentów. Poziom fluorescencji wahał się od 0 wartości do 15 jednostek arbitralnych (po normalizacji danych) w odniesieniu do nieuszkodzonego mózgu. Specjalnie nie podkreślaliśmy roli spektroskopii, ponieważ była ona wykonywana tylko u niektórych pacjentów. Ponadto, określono również wewnątrztumoralną jednorodność fluorescencji każdego guza. W tym sensie fluorescencja rozproszona była definiowana jako jednorodne świecenie całego guza. W przeciwieństwie do tego, ogniskowa fluorescencja była definiowana jako określony obszar fluorescencji w obrębie inaczej nie fluoryzującego guza. W trakcie operacji, próbki tkanki z fluoryzujących i/lub niefluoryzujących obszarów w obrębie guza i/lub zakładanej granicy guza były następnie pobierane do analizy histopatologicznej. W celu uniknięcia potencjalnej fototoksyczności związanej z 5-ALA, wszyscy pacjenci byli chronieni przed silnymi źródłami światła przez co najmniej 24 h po podaniu leku.
Histopatologia
Wszystkie utrwalone w formalinie, zatopione w parafinie próbki tkanek zostały przetworzone do barwienia hematoksyliną i eozyną (H & E). Diagnoza guza została ustalona przez doświadczonego neuropatologa zgodnie z aktualnymi kryteriami histopatologicznymi Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) (27). W naszym badaniu gęstość komórek i wskaźnik proliferacji (indeks znakowania Ki-67) badano w każdej z pobranych próbek tkanki.
Przedoperacyjne przyjmowanie AEDs
Ponieważ głównym celem naszego badania było zbadanie potencjalnego wpływu AEDs na fluorescencję indukowaną 5-ALA, udokumentowaliśmy u każdego pacjenta, czy AEDs były podawane przed operacją (tak lub nie). Pacjentom podawano średnie dawki AED: kwas walproinowy (do 1,5 mg na dobę), lewetyracetam (800 mg na dobę). Nie badaliśmy każdego leku osobno, ponieważ ogólna seria nie była duża.
Postoperative Course
Stan neurologiczny każdego pacjenta był badany przed i po operacji w celu wykrycia potencjalnego pooperacyjnego pogorszenia objawów neurologicznych. Dodatkowo, zakres resekcji był oceniany na podstawie wyników wczesnego (do 72 h po operacji) pooperacyjnego MRI: (1) GTR była obecna, jeśli usunięto co najmniej 90% masy guza, (2) resekcja subtotalna, jeśli resekowano ponad 50% masy guza i (3) resekcja częściowa, jeśli usunięto <50% guza.
Analiza statystyczna
Opracowanie danych wykonano przy użyciu oprogramowania R do obliczeń statystycznych (wersja 3.4.4). Zmienne ciągłe były porównywane w grupach przy użyciu testu U Manna-Whitneya. Do analizy zależności między zmiennymi kategorycznymi zastosowano dokładny test Fishera. Analizę regresji logistycznej przeprowadzono w celu uwzględnienia czynników zakłócających przy badaniu wpływu AED na fluorescencję. Wyniki uznano za istotne statystycznie przy p < 0,05.
Wyniki
5-ALA Induced Fluorescence and Histopathological Diagnosis
Widoczną fluorescencję podczas zabiegu operacyjnego zaobserwowaliśmy w 14 (52%) z 27 przypadków, natomiast w pozostałych 13 przypadkach (48%) nie wykryto fluorescencji.
Zgodnie z rozpoznaniem histopatologicznym guza, wszystkie 4 astrocytoma pilocytic, wszystkie 2 astrocytoma gemistocytic i jedyny desmoplastic infantile ganglioglioma wykazywały widoczną fluorescencję. Ponadto, widoczną fluorescencję stwierdzono w 4 (29%) z 14 astrocytoma diffuse i 3 (50%) z 6 oligodendroglioma. Według jednorodności fluorescencji wewnątrzkomórkowej (n = 14 przypadków), 7 guzów miało „rozproszoną” widoczną fluorescencję, podczas gdy pozostałe 7 glejaków miało „ogniskowe” miejsca widocznej fluorescencji. Szczegóły dotyczące danych fluorescencji naszej kohorty przedstawiono w tabeli 1, a ilustrujące przypadki na rycinie 1.
Tabela 1. Charakterystyka fluorescencji śródoperacyjnej.
Rysunek 1. Przykładowy przypadek nr 16 (typ fluorescencji rozproszonej). Oligodendroglejak WHO stopnia II w prawym płacie czołowym. (A)-Przedoperacyjne obrazy FLAIR pokazują dużą hiperintensywną zmianę, (B)-Mikroskopia w świetle białym pokazuje dystalne nieprawidłowości korowe; (C)-Guz wykazuje umiarkowaną fluorescencję w fioletowo-niebieskim świetle wzbudzającym; (D)-Histologia ujawnia tkankę guza oligodendroglejaka WHO stopnia II. Uzyskano świadomą zgodę pacjenta na publikację danych, w tym obrazów.
5-ALA Induced Fluorescence and Histological Parameters
W sumie podczas operacji pobrano 80 próbek tkanek od 27 pacjentów (mediana: 3 próbki; zakres 1-12 próbek na pacjenta). Spośród nich, widoczną fluorescencję stwierdzono w 21 próbkach (26%), podczas gdy 59 próbek (74%) nie wykazywało widocznej fluorescencji. Gęstość komórek była znacząco wyższa w próbkach fluorescencyjnie dodatnich (2,180 mm2) niż w próbkach fluorescencyjnie ujemnych (1,510 mm2; p = 0.03). Dodatkowo wskaźnik proliferacji oceniany na podstawie wskaźnika znakowania Ki-67 był również istotnie wyższy w próbkach fluorescencyjnie dodatnich (2,52%) niż w próbkach fluorescencyjnie ujemnych (0,41%; p = 0,04).
5-ALA Induced Fluorescence and AEDs
Due to a prior history of preoperative seizures, 15 patients (56%) of our study cohort were taking AEDs before surgery (finlepsin, levetiracetam, trileptal, and/or valproid acid). Spośród 15 pacjentów przyjmujących przedoperacyjnie AED, 11 (73%) nie wykazywało widocznej fluorescencji podczas resekcji. Z kolei 10 (83%) z pozostałych 12 pacjentów bez wcześniejszego przyjmowania AED wykazywało widoczną fluorescencję. Tak więc, widoczna fluorescencja występowała istotnie częściej u pacjentów bez przyjmowania AEDs w porównaniu do pacjentów z przedoperacyjnym przyjmowaniem AEDs . AED okazały się być istotnym czynnikiem (p = 0,048) wpływającym na prawdopodobieństwo wystąpienia fluorescencji śródoperacyjnej po skorygowaniu o inne potencjalne czynniki zakłócające (astrocytoma/non-astrocytoma, lokalizacja czołowa, dawka deksametazonu) w modelu regresji logistycznej. Pozostałe czynniki uwzględnione w modelu nie wykazywały istotnego związku z fluorescencją (p > 0,05).
Postoperative Course
After surgery, 21 patients showed stable and four patients improved neurological symptoms. Natomiast pogorszenie objawów neurologicznych stwierdzono u pozostałych dwóch chorych. Według wczesnego pooperacyjnego MRI całkowitą resekcję brutto uzyskano u 16 chorych (59%), resekcję subtotalną u 8 chorych (30%), a częściową u trzech chorych (11%). Fluorescencja nie korelowała z zakresem resekcji.
Dyskusja
Wykorzystanie fluorescencji indukowanej 5-ALA staje się coraz bardziej popularne w celu maksymalizacji zakresu resekcji, szczególnie w HGG, a tym samym poprawy pooperacyjnego rokowania pacjentów. W tym sensie, chirurgia kierowana fluorescencją wykazała znaczącą poprawę wskaźnika całkowitych resekcji w HGG w porównaniu z samą mikrochirurgią, a ta innowacyjna technika również prawie podwoiła 6-miesięczne przeżycie wolne od progresji (16). Ostatnio widoczną fluorescencję PpIX stwierdzono również w innych zmianach w mózgu, takich jak oponiaki (19) i guzy przerzutowe (18, 28).
Literatura bieżąca: 5-ALA Fluorescencja w LGG
Do tej pory wartość fluorescencji indukowanej 5-ALA w LGG była badana tylko w nielicznych badaniach. W tym sensie, Ishihara i wsp. po raz pierwszy opisali w 2007 roku zastosowanie 5-ALA w dwóch LGG i nie stwierdzili żadnej widocznej fluorescencji w wielokrotnie pobranych próbkach tkanek (29). Dodatkowo, Ruge i wsp. opublikowali w 2009 roku opis przypadku 9-letniej dziewczynki, u której wykonano resekcję fluorescencyjną pleomorficznego xanthoastrocytoma prawego płata skroniowego i wykryli widoczną fluorescencję guza (20). Ponadto Stockhammer i wsp. opublikowali w 2009 roku opis przypadku rozlanego astrocytoma WHO w stopniu II z umiarkowaną gęstością komórek, większą gęstością mikronaczyń i widoczną fluorescencją (30). Przypadki fluorescencji pilomyxoid astrocytoma i pilocytic astrocytoma zostały opublikowane odpowiednio przez Bernal Garcia i wsp. (31) oraz Choo i wsp. (32). Pierwszą serię pacjentów z LGG i 5-ALA opublikowali Widhalm i wsp. (33). W badaniu tym we wszystkich ośmiu glejakach o rozlanym naciekaniu w stopniu II wg WHO nie stwierdzono widocznej fluorescencji indukowanej 5-ALA podczas zabiegu operacyjnego. W kolejnym badaniu Ewelt i wsp. odnotowali w 2011 roku widoczną fluorescencję tylko w jednym (8%) z 13 LGGs podczas operacji (7). Trzy lata po pierwszej serii pacjentów, Widhalm i wsp. opublikowali w 2013 roku większą serię i stwierdzili widoczną fluorescencję w 4 (9%) z 33 LGGs (34). W innym badaniu Marbacher i wsp. w 8 (40%) z 20 LGGs stwierdzono widoczną fluorescencję (18). W 2015 roku Valdes stwierdził widoczną fluorescencję w 4 (33%) z 12 analizowanych LGGs (35). Wreszcie Jaber i wsp. stwierdzili w 2016 roku w największej dotychczas serii widoczną fluorescencję w 13 (16%) z 82 LGGs (36). Zatem zgodnie z aktualnym piśmiennictwem widoczna fluorescencja obserwowana jest tylko u mniejszości pacjentów z LGGs.
Current Study: 5-ALA Fluorescence in LGG
Pomimo tych innych badań dostępnych w aktualnej literaturze, nasze dane wykazały obecność widocznej fluorescencji w ponad połowie naszych przypadków podczas operacji. Jednym z możliwych wyjaśnień wyższego odsetka LGGs z widoczną fluorescencją w porównaniu z dotychczasowym piśmiennictwem może być fakt, że zastosowaliśmy nieco wyższą dawkę 5-ALA (25 mg/kg m.c.) w porównaniu z innymi badaniami (18, 33, 34). Jednakże Stummer i wsp. porównali różne dawki 5-ALA w chirurgii glejaka złośliwego (0,2, 2, 20 mg/kg) i doszli do wniosku, że zastosowanie dawek 5-ALA większych niż 20 mg/kg masy ciała prawdopodobnie nie spowoduje poprawy efektu fluorescencji (37). Innym wytłumaczeniem może być fakt, że do badania włączono również inne jednostki nowotworowe poza glejakami dyfuzyjnie naciekającymi, takie jak astrocytoma pilocytic czy jeden ganglioglioma. Nasze obiecujące wyniki muszą być jednak potwierdzone w niezależnych wieloośrodkowych badaniach obejmujących większą kohortę chorych na LGG.
Co ciekawe, obserwowaliśmy widoczną fluorescencję nie tylko w ogniskowych obszarach intratumoralnych, jak opisywano wcześniej (33, 34), ale także fluorescencję rozproszoną o jednorodnym świeceniu całego guza. Przypuszczamy, że obecność ogniskowej widocznej fluorescencji w LGG może reprezentować obszary potencjalnej przyszłej transformacji złośliwej. Co więcej, przyszłe badania powinny wyjaśnić, czy zakres resekcji może być zoptymalizowany szczególnie w LGG z rozproszonym wzorem fluorescencji.
5-ALA Fluorescence and Histopathology
W naszym badaniu zaobserwowaliśmy znacząco wyższe poziomy gęstości komórek i proliferacji w próbkach z widoczną fluorescencją w porównaniu z brakiem fluorescencji. Jest to zgodne z dwoma poprzednimi badaniami Widhalm et al (33, 34). Podobnie, Widhalm i wsp. stwierdzili znacząco wyższy wskaźnik mitotyczny, gęstość komórek i pleomorfizm jądrowy w próbkach fluoryzujących w porównaniu z próbkami niefluoryzującymi. Co więcej, indeks proliferacji oceniany przez MIB-1 LI był znacząco wyższy w próbkach z widoczną fluorescencją w porównaniu do próbek niefluorescencyjnych. W tym sensie, te wcześniejsze dane wskazują, że widoczna fluorescencja jest w stanie zidentyfikować ogniska anaplastyczne zgodnie z kryteriami histopatologicznymi WHO (33, 34). Ponieważ stwierdziliśmy również znacznie wyższą gęstość komórek i wskaźnik proliferacji w obszarach widocznej fluorescencji w serii LGG, uważamy, że 5-ALA może służyć jako wczesny marker trwającej transformacji złośliwej początkowego LGG. Przyszłe badania z wystarczającą ilością danych dotyczących obserwacji są potrzebne do wyjaśnienia tej ważnej kwestii.
5-ALA Fluorescence and AEDs
Nowadays, it is common practice for patients with LGG to have medical treatment of epileptic seizures (38-40). Hefti i wsp. wykazali w badaniu in-vitro, że synteza PpIX była zmniejszona nawet o 45% w komórkach glejaka pod wpływem fenytoiny, ale nie lewetiracetamu (26). W naszym badaniu stwierdziliśmy, że widoczna fluorescencja występowała istotnie częściej u pacjentów bez przyjmowania AEDs w porównaniu z pacjentami przyjmującymi przedoperacyjnie AEDs (r = 0,56; p = 0,045). Spośród 15 pacjentów z przedoperacyjnym przyjmowaniem AED, 11 (73%) nie wykazywało widocznej fluorescencji podczas resekcji. Natomiast 10 (83%) z pozostałych 12 pacjentów bez wcześniejszego przyjmowania AED wykazywało widoczną fluorescencję. Mechanizmy leżące u podstaw obserwowanego wpływu AEDs na widoczną fluorescencję są jak dotąd niejasne. Wpływ AEDs na aktywność dehydrazy kwasu 5-aminolewulinowego i syntetazy uroporfirynogenu I w erytrocytach chłopca z padaczką z niedoborem witaminy B6, któremu podawano kwas walproinowy i karbamazepinę, opisali również Haust i wsp. z University of Western Ontario w Kanadzie w 1989 roku (41). Jedną z możliwych hipotez może być wpływ AEDs na enzymy syntezy PpIX w mitochondriach komórek glejaka, co skutkuje obecnością lub brakiem fluorescencji w LGG. W kolejnym badaniu na liniach komórkowych glejaka stwierdzono, że AED (fenytoina/walproiniany) i deksametazon mogą hamować syntezę PpIX (10). Dokładne mechanizmy wpływu AEDs na widoczną fluorescencję muszą zostać wyjaśnione w przyszłych badaniach.
Przyszłe kierunki
W przyszłości nasze pierwsze obserwacje powinny zostać potwierdzone w dalszych niezależnych badaniach z udziałem dużej kohorty pacjentów. Takie większe badania dają również możliwość odrębnej analizy wpływu różnych rodzajów AED. Co więcej, wpływ AED powinien być również badany w HGG. W przypadku braku wizualnej fluorescencji, ilościowe metody detekcji mogą być przydatne do lepszej wizualizacji tkanki LGG. W tym sensie mikroskopia konfokalna jest również potężnym narzędziem do wizualizacji komórkowej fluorescencji guza indukowanej 5-ALA w obrębie LGGs i na granicy mózg-guz (21). Jednakże, jak dotąd brakuje przekonujących danych z mikroskopii konfokalnej u dużej kohorty pacjentów z LGG. Inną metodą jest spektroskopowa analiza akumulacji PpIX przy użyciu specyficznych sond. Dzięki temu podejściu Valdes i wsp. stwierdzili, że akumulacja PpIX może być wykrywana ilościowo, pomimo słabej dokładności diagnostycznej fluorescencji wizualnej w LGG (35, 42). W związku z tym to obiecujące podejście wymaga dalszych badań w przyszłych badaniach.
Wnioski
W niniejszym badaniu badaliśmy rolę 5-ALA w LGGs oraz wpływ leków przeciwpadaczkowych na fluorescencję śródoperacyjną. Według naszych danych, w naszej serii LGGs zaobserwowaliśmy znacznie wyższy wskaźnik widocznej fluorescencji (52%) w porównaniu z dotychczasowym piśmiennictwem. Ponadto, w obszarach widocznej fluorescencji odnotowano zwiększoną gęstość komórek i proliferację. Tak więc, fluorescencja wywołana przez 5-ALA może poprawić śródoperacyjną wizualizację podgrupy LGGs i może być użytecznym markerem dla optymalnego wykrywania heterogenności histopatologicznej podczas operacji LGGs. Ponadto, według naszych wstępnych danych, przedoperacyjne przyjmowanie AEDs wydaje się zmniejszać obecność widocznej fluorescencji w takich guzach, a zatem kwestia ta powinna być brana pod uwagę w warunkach klinicznych. Dalsze, niezależne wieloośrodkowe badania obejmujące większą kohortę pacjentów z LGG są wymagane w celu potwierdzenia obiecujących danych z obecnego badania.
Ograniczenia
Rozumiemy, że analiza czynników wpływających na fluorescencję powinna być wieloaspektowa. Aby to osiągnąć, zastosowaliśmy model regresji logistycznej. AED okazał się być istotnym czynnikiem wpływającym na prawdopodobieństwo wystąpienia fluorescencji śródoperacyjnej, po uwzględnieniu innych potencjalnych czynników zakłócających (astrocytoma/non-astrocytoma, lokalizacja czołowa, dawka deksametazonu, mutacja IDH1) w modelu regresji logistycznej. Gęstość komórek i indeks Ki67 wykazano tylko u chorych z licznymi biopsjami (10 chorych). Stwierdzono, że gęstość komórek i indeks Ki67 były wyższe w próbkach biopsyjnych pobranych ze strefy fluoryzującej w porównaniu do niefluoryzującej. U pozostałych 17 pacjentów gęstość komórek była niewielka, a indeks Ki67 wynosił głównie 4-5%. Ponieważ jest to retrospektywna analiza obejmująca 27 pacjentów, nie planowaliśmy badania gęstości komórek i indeksu Ki67. Niestety, nie mamy kompletnego zestawu danych dla Ki67 i gęstości komórek, aby włączyć je do modelu regresji logistycznej.
Oświadczenie etyczne
Badanie to zostało przeprowadzone przez lokalny komitet Narodowego Centrum Badań Medycznych Neurochirurgii im. N. N. Burdenki (Moskwa, Rosja) za pisemną świadomą zgodą wszystkich uczestników. Wszyscy badani wyrazili pisemną świadomą zgodę zgodnie z Deklaracją Helsińską. Protokół został zatwierdzony przez lokalny komitet Narodowego Centrum Badań Medycznych Neurochirurgii im. N. N. Burdenki (Moskwa, Rosja).
Wkład autorów
SG, GW, i AP zaprojektowali badanie. LS, VJ i MR zebrali dane. TS, VL, GP i AR opracowali szczegóły techniczne. MG i DC przeanalizowali dane i napisali pracę przy współudziale wszystkich autorów. AS i AP zredagowali tekst. KC przeanalizował dane i napisał artykuł z wkładem wszystkich autorów.
Funding
Zgłaszane badanie było finansowane przez RFBR zgodnie z projektami badawczymi nr 17-00-00158, nr.17-00-00159,
Oświadczenie o konflikcie interesów
Autorzy oświadczają, że badania zostały przeprowadzone przy braku jakichkolwiek komercyjnych lub finansowych relacji, które mogłyby być interpretowane jako potencjalny konflikt interesów.
Podziękowania
Chcemy podziękować za pomoc udzieloną przez naszych kolegów: Danilov G. V., MD, Ph.D., N. N. Burdenko Scientific Research Neurosurgery Institute, Moscow, Russia za wsparcie statystyczne.
1. DeAngelis LM. Brain tumors. N Engl J Med. (2001) 344:114-23. doi: 10.1056/NEJM200101113440207
CrossRef Full Text | Google Scholar
2. Ostrom QT, Bauchet L, Davis FG, Deltour I, Fisher JL, Langer CE, et al. Epidemiologia glejaka u dorosłych: przegląd „stanu nauki”. Neuro Oncol. (2014) 16:896-913.doi: 10.1093/neuonc/nou087
CrossRef Full Text | Google Scholar
3. McGirt MJ, Chaichana KL, Attenello FJ, Weingart JD, Than K, Burger PC, et al. Extend of surgical resection is independently associated with survival in patients with hemispheric infiltraiting low-grade gliomas. Neurosurgery. (2008) 63:700-8. doi: 10.1227/01.NEU.0000325729.41085.73
CrossRef Full Text | Google Scholar
4. Sanai N, Berger MS. Zakres resekcji glejaka i jego wpływ na wynik pacjenta. Neurosurgery. (2008) 62:753-66. doi: 10.1227/01.neu.0000318159.21731.cf
CrossRef Full Text | Google Scholar
5. Schomas DA, Laack NNI, Rao RD, Meyer FB, Shaw EG, O’Neill BP, et al. Intracranial low-grade gliomas in adults: 30-year experience with long-term follow-up at Mayo clinic. Neuro Oncol. (2009) 11:437-45. doi: 10.1215/15228517-2008-102
CrossRef Full Text | Google Scholar
6. Smith JS, Chang EF, Lamborn KR, Chang SM, Prados MD, Cha S, et al. Rola zakresu resekcji w długoterminowym wyniku glejaków półkulowych niskiego stopnia. J Clin Oncol. (2008) 26:1338-45. doi: 10.1200/JCO.2007.13.9337
CrossRef Full Text | Google Scholar
7. Ewelt C, Floeth FW, Felsberg J, Steiger HJ, Sabel M, Langen K-J, et al. Finding the anaplastic focus in diffuse gliomas: the value of Gd-DTPA enhanced MRI, FET-PET, and intraoperative, ALA-derived tissue fluorescence. Clin Neurol Neurosurg. (2011) 113:541-7. doi: 10.1016/j.clineuro.2011.03.008
CrossRef Full Text | Google Scholar
8. Soffietti R, Baumert BG, Bello L, Von Deimling A, Duffau H, Frénay M, et al. Guidelines on management of low-grade gliomas: report of an EFNS-EANO* task force. Eur J Neurol. (2010) 17:1124-33. doi: 10.1111/j.1468-1331.2010.03151.x
CrossRef Full Text | Google Scholar
9. Opoku-Darko M, Lang ST, Artindale J, Cairncross JG, Sevick RJ, Kelly JJP. Surgical management of incidentally discovered diffusely infiltrating low-grade glioma. J Neurosurg. (2018) 129:19-26. doi: 10.3171/2017.3.JNS17159
CrossRef Full Text | Google Scholar
10. Lawrence JE, Steele CJ, Rovin RA, Belton RJ, Winn RJ. Dexamethasone alone and in combination with desipramine, phenytoin, valproic acid or levetiracetam interferes with 5-ALA-mediated PpIX production and cellular retention in glioblastoma cells. J Neurooncol. (2016) 127:15-21. doi: 10.1007/s11060-015-2012-x
CrossRef Full Text | Google Scholar
11. Stummer W, Molina ES. Obrazowanie fluorescencyjne/agenty w resekcji guza. Neurosurg Clin. (2017) 28:569-83. doi: 10.1016/j.nec.2017.05.009
CrossRef Full Text | Google Scholar
12. Nabavi A, Thurm H, Zountsas B, Pietsch T, Lanfermann H, Pichlmeier U, et al. Five-aminolevulenic acid for fluorescence-guided resection of recurrent malignant gliomas. Neurosurgery. (2009) 65:1070-7. doi: 10.1227/01.NEU.0000360128.03597.C7
CrossRef Full Text | Google Scholar
13. Pichlmeier U, Bink A, Schackert G, Stummer W. Resection and survival in glioblastoma multiforme: an RTOG recursive partitioning analysis of ALA study patients. Neuro Oncol. (2008) 10:1025-34. doi: 10.1215/15228517-2008-052
CrossRef Full Text | Google Scholar
14. Roberts DW, Valdés PA, Harris BT, Hartov A, Fan X, Ji S, et al. Glioblastoma multiforme treatment with clinical trials for surgical resection (aminolevulinic acid). Neurosurg Clin. (2012) 23:371-7. doi: 10.1016/j.nec.2012.04.001
CrossRef Full Text | Google Scholar
15. Roberts DW, Valdés PA, Harris BT, Fontaine KM, Hartov A, Fan X, et al. Coregistered fluorescence-enhanced tumor resection of malignant glioma: relationships between δ-aminolevulinic acid-induced protoporphyrin IX fluorescence, magnetic resonance imaging enhancement, and neuropathological parameters. J Neurosurg. (2011) 114:595-603. doi: 10.3171/2010.2.JNS091322
CrossRef Full Text | Google Scholar
16. Stummer W, Pichlmeier U, Meinel T, Wiestler OD, Zanella F, Reulen H-J. Fluorescence-guided surgery with 5-aminolevulinic acid for resection of malignant glioma: a randomised controlled multicentre phase III trial. Lancet Oncol. (2006) 7:392-401. doi: 10.1016/S1470-2045(06)70665-9
CrossRef Full Text | Google Scholar
17. Stummer W, Reulen H-J, Meinel T, Pichlmeier U, Schumacher W, Tonn J-C, et al. Extend of resection and survival in glioblastoma multiforme. Neurosurgery. (2008) 62:564-76. doi: 10.1227/01.neu.0000317304.31579.17
CrossRef Full Text | Google Scholar
18. Marbacher S, Klinger E, Schwyzer L, Fischer I, Nevzati E, Diepers M, et al. Use of fluorescence to guide resection or biopsy of primary brain tumors and brain metastases. Neurosurg Focus. (2014) 36:E10. doi: 10.3171/2013.12.FOCUS13464
CrossRef Full Text | Google Scholar
19. Potapov AA, Goryaynov SA, Okhlopkov VA, Shishkina L V, Loschenov VB, Savelieva TA, et al. Laserowa biospektroskopia i nawigacja fluorescencji 5-ALA jako pomocne narzędzie w resekcji oponiaka. Neurosurg Rev. (2016) 39:437-47. doi: 10.1007/s10143-015-0697-0
CrossRef Full Text | Google Scholar
20. Ruge JR, Liu J. Use of 5-aminolevulinic acid for visualization and resection of a benign pediatric brain tumor: case report. J Neurosurg Pediatr. (2009) 4:484-6. doi: 10.3171/2009.6.PEDS08428
CrossRef Full Text | Google Scholar
21. Sanai N, Snyder LA, Honea NJ, Coons SW, Eschbacher JM, Smith KA, et al. Intraoperative confocal microscopy in the visualization of 5-aminolevulinic acid fluorescence in low-grade gliomas. J Neurosurg. (2011) 115:740-8. doi: 10.3171/2011.6.JNS11252
CrossRef Full Text | Google Scholar
22. Zhang C, Boop FA, Ruge J. The use of 5-aminolevulinic acid in resection of pediatric brain tumors: a critical review. J Neurooncol. (2018) 141: 567-73. doi: 10.1007/s11060-018-03004-y
CrossRef Full Text | Google Scholar
23. Peng Q, Warloe T, Berg K, Moan J, Kongshaug M, Giercksky K-E, et al. 5-Aminolevulinic acid-based photodynamic therapy. Cancer. (1997) 79:2282-308.
Google Scholar
24. Qian ZM, Chang YZ, Leung G, Du JR, Zhu L, Wang Q, et al. Ekspresja ferroportyny1, hefaestyn i ceruloplazminy w sercu szczura. Biochim Biophys Acta. (2007) 1772:527-32. doi: 10.1016/j.bbadis.2007.02.006
CrossRef Full Text | Google Scholar
25. Kondo M, Hirota N, Takaoka T, Kajiwara M. Heme-biosynthetic enzyme activities and porphyrin accumulation in normal liver and hepatoma cell lines of rat. Cell Biol Toxicol. (1993) 9:95-105. doi: 10.1007/BF00755143
CrossRef Full Text | Google Scholar
26. Hefti M, Albert I, Luginbuehl V. Fenytoina zmniejsza indukowaną kwasem 5-aminolewulinowym akumulację protoporfiryny IX w komórkach glejaka złośliwego. J Neurooncol. (2012) 108:443-50. doi: 10.1007/s11060-012-0857-9
CrossRef Full Text | Google Scholar
27. Louis DN, Perry A, Reifenberger G, von Deimling A, Figarella-Branger D, Cavenee WK, et al. The 2016 World Health Organization classification of tumors of the central nervous system: a summary. Acta Neuropathol. (2016) 131:803-20. doi: 10.1007/s00401-016-1545-1
CrossRef Full Text | Google Scholar
28. Kamp MA, Fischer I, Bühner J, Turowski B, Frederick Cornelius J, Steiger H-J, et al. 5-ALA fluorescence of cerebral metastases and its impact for the local-in-brain progression. Oncotarget. (2016) 7:66776-89. doi: 10.18632/oncotarget.11488
CrossRef Full Text | Google Scholar
29. Ishihara R, Katayama Y, Watanabe T, Yoshino A, Fukushima T, Sakatani K. Quantitative spectroscopic analysis of 5-aminolevulinic acid-induced protoporphyrin IX fluorescence intensity in diffusely infiltrating astrocytomas. Neurol Med Chir. (2007) 47:53-7. doi: 10.2176/nmc.47.53
CrossRef Full Text | Google Scholar
30. Stockhammer F, Misch M, Horn P, Koch A, Fonyuy N, Plotkin M. Association of F18-fluoro-ethyl-tyrosin uptake and 5-aminolevulinic acid-induced fluorescence in gliomas. Acta Neurochir. (2009) 151:1377. doi: 10.1007/s00701-009-0462-7
CrossRef Full Text | Google Scholar
31. Bernal García LM, Cabezudo Artero JM, García Moreno R, Marcelo Zamorano MB, Mayoral Guisado C. Fluorescence guided resection with 5-aminolevulinic acid of a pilomyxoid astrocytoma of the third ventricle. Neurocirugia. (2017) 28:251-6. doi: 10.1016/j.neucir.2017.03.002
CrossRef Full Text | Google Scholar
32. Choo J, Takeuchi K, Nagata Y, Ohka F, Kishida Y, Watanabe T, et al. Neuroendoscopic cylinder surgery and 5-aminolevulinic acid photodynamic diagnosis of deep-seated intracranial lesions. World Neurosurg. (2018) 116:e35-41. doi: 10.1016/j.wneu.2018.03.112
CrossRef Full Text | Google Scholar
33. Widhalm G, Wolfsberger S, Minchev G, Woehrer A, Krssak M, Czech T, et al. 5-Aminolevulinic acid is a promising marker for detection of anaplastic foci in diffusely infiltrating gliomas with nonsignificant contrast enhancement. Cancer Interdiscip Int J Am Cancer Soc. (2010) 116:1545-52. doi: 10.1002/cncr.24903
CrossRef Full Text | Google Scholar
34. Widhalm G, Kiesel B, Woehrer A, Traub-Weidinger T, Preusser M, Marosi C, et al. 5-Aminolevulinic acid induced fluorescence is a powerful intraoperative marker for precise histopathological grading of gliomas with non-significant contrast-enhancement. PLoS ONE. (2013) 8:e76988. doi: 10.1371/journal.pone.0076988
CrossRef Full Text | Google Scholar
35. Valdés PA, Jacobs V, Harris BT, Wilson BC, Leblond F, Paulsen KD, et al. Quantitative fluorescence using 5-aminolevulinic acid-induced protoporphyrin IX biomarker as a surgical adjunct in low-grade glioma surgery. J Neurosurg. (2015) 123:771-80. doi: 10.3171/2014.12.JNS14391
CrossRef Full Text | Google Scholar
36. Jaber M, W?lfer J, Ewelt C, Holling M, Hasselblatt M, Niederstadt T, et al. The value of 5-aminolevulinic acid in low-grade gliomas and high-grade gliomas lacking glioblastoma imaging features. Neurosurgery. (2016) 78:401-11. doi: 10.1227/NEU.000000001020
CrossRef Full Text | Google Scholar
37. Stummer W, Stepp H, Wiestler OD, Pichlmeier U. Randomized, prospective double-blinded study comparing 3 different doses of 5-aminolevulinic acid for fluorescence-guided resections of malignant gliomas. Neurosurgery. (2017) 81:230-9. doi: 10.1093/neuros/nyx074
CrossRef Full Text | Google Scholar
38. Hirsch LJ. Napady u pacjentów poddawanych resekcji glejaków o niskim stopniu złośliwości. Epilepsy Curr. (2009) 9:98-100. doi: 10.1111/j.1535-7511.2009.01305.x
CrossRef Full Text | Google Scholar
39. Kurzwelly D, Herrlinger U, Simon M. Seizures in patients with low-grade gliomas – incidence, pathogenesis, surgical management, and pharmacotherapy. In: Schramm J, editor. Low-Grade Gliomas. Advances and Technical Standards in Neurosurgery, vol. 35. Vienna: Springer. pp. 81-111. doi: 10.1007/978-3-211-99481-8_4
CrossRef Full Text | Google Scholar
40. Rudà R, Bello L, Duffau H, Soffietti R. Seizures in low-grade gliomas: natural history, pathogenesis, and outcome after treatments. Neuro Oncol. (2012) 14(suppl 4):iv55-64. doi: 10.1093/neuonc/nos199.
CrossRef Full Text | Google Scholar
41. Haust HL, Poon HC, Carson R, VanDeWetering C, Peter F. Protoporfirynaemia i zmniejszona aktywność dehydrazy kwasu 5-aminolewulinowego i syntetazy uroporfirynogenu I w erytrocytach chłopca z niedoborem witaminy B6 z padaczką, któremu podawano kwas walproinowy i karbamazepinę. Clin Biochem. (1989) 22:201-11.
Google Scholar
42. Valdes PA, Leblond F, Paulsen KD, Kim A, Wilson BC, Conde OM, et al. Combined fluorescence and reflectance spectroscopy for in vivo quantification of cancer biomarkers in low-and high-grade glioma surgery. J Biomed Opt. (2011) 16:116007. doi: 10.1117/1.3646916
CrossRef Full Text | Google Scholar
.