胶质瘤已经成为脑内最常见的原发性恶性肿瘤,由于胶质瘤恶性程度高,瘤组织内血管丰富,导致胶质瘤生长迅速,易于侵袭和复发,预后较差。本课题组前期依据胶质瘤微血管的密度、形态以及其随胶质瘤演进在瘤组织内的三维分布提出了肿瘤微血管构筑表型(T-MAP)及其异质性(T-MAPH)的概念。T-MAP为胶质瘤的组织学和形态学上重要的特征,我们依据T-MAP将胶质瘤的血管形态分为八种血管类型,但八种血管形态的发生机制和临床病理学意义尚未阐明。在三羧酸循环中,IDH(Isocitrate dehydrogenase soluble)为其限速酶之一,IDH1是IDH的异构酶,在胶质瘤中IDH1的突变率较高,多发生在Ⅱ-Ⅲ级的胶质瘤病人和复发的胶质母细胞病人之中,已有研究证实在胶质瘤中,存在IDH1突变的病人预后较好,但其具体机制仍未解释清楚,同时IDH1突变对胶质瘤血管形态的影响仍然未知。Ⅳ型胶原蛋白(COL4)作为血管基底膜的重要构成部分,对血管的形态有着重要的作用,有文献报道称在IDH1突变的小鼠体内,由于Ⅳ型胶原蛋白不成熟导致血管不连续,可能影响血管的稳定性和血管形态,但目前该机制在人胶质瘤样本中是否存在未知。本课题研究了T-MAP血管形态的临床病理特点,明确了IDH1突变对血管形态的作用,初步探讨在IDH1突变通过COL4对胶质瘤血管形态的影响的机制。方法和结果如下:1.通过基因检测和免疫组织化学染色分析本科室314例胶质瘤病人IDH1突变的临床病理特征。(1)预后分析发现在Ⅱ-Ⅲ级胶质瘤病人中IDH1突变的胶质瘤预后较好,并且在复发病人中,IDH1突变可延长复发时间,通过进行临床特征分析发现IDH1突变的病人主要发生在20岁以上的病人中,在20岁以下的病人未见,IDH1突变的胶质瘤好发于额叶。(2)免疫组化染色分析发现IDH1突变蛋白表达在胶质瘤细胞,正常的胶质细胞、肿瘤内的血管内皮细胞以及血管周细胞不表达。2.通过免疫组化染色对T-MAP中的八种血管进行分析(1)通过免疫组化染色分析发现假肉瘤型血管主要以血管周细胞增生为主,蛇形屏障型血管主要由血管内皮细胞和血管周细胞的增生为主;厚壁退变型血管为Ⅳ型胶原蛋白(COL4)增生为主;肾小球型血管由数个薄壁血管构成;假菊形团型血管类似薄壁蜕变型血管,但外周可见菊形团样排列的肿瘤细胞。(2)在八种血管类型中,假肉瘤型血管、厚壁退变型血管、蛇形屏障型血管、肾小球型血管、假菊形团型血管发生率随肿瘤级别的增高而增高。(3)不同血管形态在肿瘤中存在的部位不同。假肉瘤型血管和肾小球型的血管多见于肿瘤区域内;蛇形屏障型的血管多见于肿瘤区域和肿瘤坏死区域及瘤周区域;厚壁退变型血管和假菊形团型血管多见于肿瘤坏死区域。(4)预后分析发现,胶质瘤内存在假肉瘤型、蛇形屏障型、厚壁退变型、肾小球型、假菊形团样型血管的患者Ki-67表达的较高,预后较差。依据预后情况将胶质瘤内T-MAP血管分为两种类型T-MAP-A型(假肉瘤型、蛇形屏障型、厚壁退变型、肾小球型、假菊形团样型),T-MAP-B型(薄壁血窦型、梭型无腔型、树枝状型),预后分析证实T-MAP-A型的血管预后较差。(5)通过分析T-MAP两组血管在IDH1突变型和IDH1野生型的比例,发现IDH1突变组以T-MAP-B型血管为主,提示IDH1可能影响血管形态的发生。3.通过免疫组化、免疫荧光、细胞转染、肿瘤细胞和内皮细胞共培养、Q-PCR等方法发现IDH1突变的病例存在血管COL4不连续现象.并且COL4表达增强。(1)通过免疫组化和免疫荧光在Ⅱ-Ⅲ级的IDH1突变的胶质瘤病例中发现血管内COL4表达不连续。(2)免疫组化分析发现IDH1突变的胶质瘤血管壁COL4表达更高。(3)体外实验证明,IDH1突变促进血管内皮细胞COL4的基因表达。(4)体外实验证明,IDH1突变不通过激活mTOR信号通路促进血管生成。综上所述,T-MAP的血管形态分型在肿瘤级别和肿瘤部位上存在明显的差异,并且T-MAP的血管形态在胶质瘤中与预后密切相关,IDH1突变与肿瘤血管形态密切相关,并且IDH1突变可以导致血管COL4的不连续和COL4的表达增高,本研究结果为基于T-MAP的胶质瘤病理诊断,预后判断提供了重要的依据,是IDH1突变预后较好的潜在机制。