胶质瘤是临床上最常见在原发恶性脑肿瘤，其特点是增殖迅速、浸润明显及预后不良。恶性胶质瘤浸润性生长导致肿瘤边界不清，因此，手术完全切除肿瘤十分困难。近年来，利用荧光显影技术在术中分辨肿瘤边缘已经成为一种确定肿瘤切除范围安全有效的方法。其中5-氨基乙酰丙酸(5-aminolevulinicacid，5-ALA)是荧光引导技术中研究最多的荧光剂，目前已广泛应用于胶质瘤临床治疗。

        与传统显微手术相比，5-ALA诱导的荧光显影技术能显著提高病灶切除率，加快手术进度。但这种荧光显影技术在低级别胶质瘤的应用仍存在部分限制，例如低级别胶质瘤中荧光可视性较低、切除范围难以确定等。本文对5-ALA荧光引导手术在低级别胶质瘤的相关研究进展和临床应用现状展开综述。

1.5-ALA概述

        ALA是人体内血红蛋白的代谢前体，其转化为原卟啉Ⅸ(protoporphyrinⅨ，PpⅨ)的过程是由一系列酶促反应组成，同时还有几种转运体参与血红蛋白和PpⅨ生物合成和分解代谢。在血红蛋白生成过程中，首先是线粒体中甘氨酸和琥珀酰胆碱辅酶A在ALA合成酶作用下生成ALA，然后由寡肽转运体(oligopeptidetransporter，PEPT1/PEPT2)将ALA从细胞外间隙转运至靶细胞胞质。经过一系列酶促反应生成粪卟啉原Ⅲ(corproporphyrinogenⅢ，CPGⅢ)后，再由ATP结合蛋白家庭-6(ATPbindingcassette，sub-familyBmember6，ABCB6)负责将其导入线粒体。而ATP结合蛋白亚家族G2(ATP-bindingcassettesub-familyGmember2，ABCG2)则通过质膜转运PpⅨ，以维持其细胞内稳态。

        最后由亚铁螯合酶(ferrochelatase，FECH)将PpⅨ转化为血红蛋白。外源性5-ALA本身不具有光敏性，其进入体内后通过线粒体内代谢途径，转化为内源性光敏剂分子PpⅨ并逐渐堆积，而PpⅨ经适当波长光源照射后可激发出荧光。由于血-脑屏障存在，5-ALA通常不会进入正常脑组织，但却很容易进入血-脑屏障被破坏的肿瘤组织。

        口服5-ALA后2~6hPpⅨ在胶质瘤肿瘤细胞积累达到高峰，12h后在肿瘤细胞中消失，24h内将进入尿液，且不会有皮肤残留。通常胶质瘤病人在荧光引导手术前6h口服5-ALA后，术中在紫蓝光照射下(635nm为荧光峰值)，肿瘤核心区域会显现红色荧光，肿瘤边缘处呈现粉红色荧光或弱荧光，而正常脑组织则无荧光显影。术者可利用术中荧光显影来区分肿瘤与正常脑组织并确定肿瘤切除边界。

        然而，5-ALA引导的荧光显影在应用中也存在着一定局限性。与5-ALA在高级别胶质瘤术中激发的荧光强度相比，PpⅨ在低级别胶质瘤中被激发出的荧光强度较低。5-ALA在低级别肿瘤和肿瘤边缘位置的荧光物质积累较少，通常小于0.1μg/ml，而这也导致术中这些区域荧光强度较低，对术者区分肿瘤边界提供的帮助有限。5-ALA应用的局限性提示：其未来研究方向或许应侧重于提高PpⅨ在肿瘤组织内堆积，或在术中最大限度与其他成像方法结合，同时拓展其诱导的荧光在光动力等治疗方式的应用。

2.5-ALA在低级别胶质瘤的研究进展

        5-ALA虽已广泛应用于胶质瘤治疗，也取得很好效果，但对低级别胶质瘤治疗仍然存在着挑战。5-ALA荧光引导手术在低级别胶质瘤应用，可作为治疗低级别胶质瘤的一个重要突破点，近年相关研究也逐渐增多。

        2.15-ALA诱导荧光的调控机制

        当前虽已有很多PpⅨ在胶质瘤细胞累积的相关研究，但其机制尚未完全阐明。在胶质瘤细胞中ABCB6转运体表达水平明显上调，这与肿瘤恶性程度相关，这意味着更高级别肿瘤中CPGⅢ更多进入线粒体，为合成PpⅨ提供更多原料。同时钙三醇可提高5-ALA荧光成像质量，增强肉眼识别率，而且还可通过提高CPGⅢ氧化酶(coproporphyrinogen-Ⅲoxidase，CPOX)mRNA，增加光敏剂水平，从而增加肿瘤特异性。

        经0.1μm三氧化二砷(arsenictrioxide，ATO)处理后，细胞内CPOXmRNA表达上调，可能与改善5-ALA诱导的胶质瘤细胞中PpⅨ积累密切相关。

        研究表明：胶质母细胞瘤中FECH表达下调，并且与胶质瘤病理级别呈现负相关;而这种血红蛋白合成限速酶降低，导致PpⅨ无法进一步转化为血红蛋白，进而在肿瘤细胞中出现大量PpⅨ堆积。

        最新研究认为：PEPT2作为PpⅨ合成途径中的上游分子，即低级别胶质瘤摄取5-ALA和5-ALA诱导PpⅨ荧光的关键分子，PEPT2蛋白在可见荧光显影的低级别胶质瘤表达，明显高于未见荧光显影的低级别胶质瘤，以此能够得到PEPT2过表达可影响5-ALA引导的低级别胶质瘤荧光强度。从这方面来看，PEPT2或可改善5-ALA荧光引导的低级别胶质瘤手术切除效果，也为进一步提高低级别胶质瘤外科疗效提供线索。

        另有研究表明：突变型异柠檬酸脱氢酶(isocitratedehydrogenase，IDH)通过提高FECH和血红蛋白加氧酶1(hemeoxygenase，HO1)活性，间接降低胶质瘤细胞外源5-ALA来源PpⅨ含量，这表示突变型IDH1/2胶质瘤的术中荧光阳性率，明显低于无突变型IDH1/2胶质瘤。以上研究结果表明：5-ALA诱导荧光强度的调控及代谢机制方面的研究，对其在低级别胶质瘤治疗具有重大潜在价值。

        2.25-ALA诱导荧光的临床应用

        既往5-ALA诱导荧光在胶质瘤治疗中，多集中于手术切除治疗中荧光显影辅助边界判定。而近年研究更多在于探索5-ALA在胶质瘤综合治疗的新应用。

        2.2.1术中融合多种成像技术：为更好确定低级别胶质瘤切除边界，将5-ALA诱导荧光显像与术中磁共振成像(intraoperativemagneticresonanceimaging，iMRI)、神经导航和术中超声检查等其他成像模式相结合是当前研究热点。研究强调5-ALA诱导荧光显像与iMRI之间的协同作用。由于术中视野有限，iMRI可帮助术者克服5-ALA荧光引导手术在手术切除深度和肿瘤残留方面的弱点，提高肿瘤全切除率。而在荧光强度低或不显影的低级别胶质瘤中，iMRI与荧光引导结合，也可能增加肿瘤切除范围。

        由于iMRI费用昂贵，目前尚无法广泛使用。荧光引导手术与其他术中成像技术结合，确有提高切除率等优势，但当前应将：如何进一步证明其有效性，如何提高这些技术的应用率作为重点研究方向。为提高5-ALA诱导荧光的敏感性与特异性，研究提出使用一种全自动术中光谱分析法来区分胶质瘤边缘，这种方法通过使用一种新引入的术中装置来分析荧光光谱，初步研究发现这在预测胶质瘤边缘准确性方面最高可达到77%。由此可见，继续研究5-ALA诱导荧光在胶质瘤的特异性和敏感性，对提高低级别胶质瘤手术切除率和预后具有重大意义。

        2.2.2荧光辅助定向活检诊断：除术中肿瘤切除边界的判定外，低级别胶质瘤病理诊断也是极其重要的诊疗环节。5-ALA荧光引导手术中进行组织病理学和立体定向活检可使手术时间延长，增加并发症发生率，然而有时术中病理对病人后续治疗具有一定指导作用。于是学者提出一种新的立体定向活检策略，即术中荧光显影模糊或无荧光显影(即胶质瘤级别较低)的情况下，才进行术中组织病理学立体定向活检。

        近期一项研究表明：5-ALA荧光辅助立体定向活检新策略对临床有益，且诊断率相对较高。但这种方法存在观察时间尚短、获得诊断性活检样本较少等缺点，存在二次手术或延误下一步治疗的风险。虽然存在一定不足，但这种活检新策略在提高立体定向活检和神经外科手术效率方面，仍有进一步研究的价值，甚至将来可应用于低级别胶质瘤病人诊断与治疗。

        2.2.3光动力治疗(photodynamictherapy，PDT)：在低级别胶质瘤治疗上，除手术切除之外，其他辅助治疗也有很多新研究。PDT是一种利用光敏剂和光在氧存在下诱导细胞毒性效应的治疗方式。5-ALA-PDT是一种治疗早期或浅表性癌症的新方法，与其他治疗方法相比，5-ALA-PDT具有特异性强、并发症发生率低等优点，已应用于胶质瘤治疗。而PEPT2可降低5-ALA神经毒性，从而降低5-ALA介导的PDT有效性。

        研究表明：5-ALA-PDT可降低肿瘤干细胞特异性表达，还可通过抑制PpⅨ外排转运体ABCG2，提高肿瘤干细胞对化疗药物顺铂的敏感性，并降低肿瘤干细胞致瘤性。5-ALA-PDT未来很可能成为低级别胶质瘤手术切除后的有效辅助治疗方法，从而改善病人预后。

        此外，5-ALA选择性在线粒体中积累PpⅨ，并在电离辐射照射下提升胶质瘤细胞线粒体内的氧化应激反应，从而促进肿瘤细胞死亡及凋亡，这揭示5-ALA具有作为线粒体靶向药物治疗肿瘤的潜力。除此之外，在低级别胶质瘤研究过程中，共聚焦激光内镜也进入研究视线。共聚焦激光内镜不仅能够在术中检测和分化单个肿瘤细胞，还可在细胞水平上定义肿瘤与正常组织之间的边界，通过保护相邻脑组织的正常功能，大幅度提高低级别胶质瘤手术切除的准确性，这也为低级别胶质瘤治疗提供一种新的选择。

        2.2.4其他方面：由于PpⅨ在低级别胶质瘤中累积较少，所以荧光性也相应较弱，有些甚至无法显影。前瞻性实验提示：荧光显影的低级别胶质瘤病人肿瘤恶化速度快，生存时间短，预后差，而其出现荧光显影可能是因为早期血管生成改变所致。在低级别胶质瘤中，可见荧光区域可能代表着潜在恶化区域，是肿瘤恶性程度的标志之一。

        可见荧光显影的低级别胶质瘤样本的细胞密度和增殖水平，明显高于无荧光显影样本，所以低级别胶质瘤的可见荧光显影，在一定程度上可作为术中独立判断不良预后的生物学指标，对病人术后采取积极的辅助治疗有指导作用。许多有癫痫症状的低级别胶质瘤病人，术前都会常规应用抗癫痫药物(antiepilepticdrugs，AED)。而AED会显著降低胶质瘤细胞中PpⅨ合成，这可能是因为AED对胶质瘤细胞线粒体中与PpⅨ合成有关的酶有影响，从而影响其在低级别胶质瘤的积聚，同时也有研究指出地塞米松也可能抑制PpⅨ合成。

        从这些研究结果来看，各类药物对PpⅨ影响，将对诱导荧光显影方面有一定帮助，从而更好确定肿瘤切除范围，提高肿瘤切除率，改善病人预后。研究表明：18F-FET-PET可作为切除术后确定肿瘤残余面积及术后辅助治疗规划的工具，由此18F-FET-PET或可与5-ALA诱导荧光显像联合使用，以更好确定肿瘤切除范围，可进一步研究并用于低级别胶质瘤治疗和术后预后评估。

3.前景与展望

        5-ALA对低级别胶质瘤的诊断、治疗及预后均具有重大意义。将5-ALA诱导荧光与现有各类辅助诊断、辅助治疗以及其他术中成像技术等充分结合，将是低级别胶质瘤综合诊疗的重要研究方向。而5-ALA在荧光代谢调控机制方面的研究，更是重中之重，若在这些方向取得新成果，那么在低级别胶质瘤诊疗上可能出现重大突破。

        5-ALA诱导荧光是胶质瘤治疗中一种十分有用的工具，可作为活分子标记物，在手术难度大的低级别胶质瘤治疗上也能够发挥强大作用。目前在这一方面的研究仍面临着重大挑战，例如：5-ALA作用机制仍未完全阐明，5-ALA-PDT尚处于试验阶段并未大面积普及，低级别胶质瘤荧光成像及描画肿瘤边缘的准确性等。

        要想解决这些问题，应在提高5-ALA肿瘤选择特异性和荧光特性，以及术中可视化技术发展等方面，进行更深入研究。因此，未来如何将现有疗法与5-ALA诱导荧光应用相结合，扩大5-ALA应用范围将是低级别胶质瘤治疗的进一步发展方向。5-ALA诱导荧光与术中诊断技术结合，对低级别胶质瘤恶性程度及病人预后有很大参考价值，具有重大研究意义。

        当前许多研究已开始将研究重点转向体内代谢机制，荧光显影调控，与其他术中辅助成像技术相融合以及新的诊断治疗方式应用等方面。从目前研究进展可看出，继续开展多学科合作、开发新技术等，并使5-ALA诱导荧光能够充分广泛应用于低级别胶质瘤临床治疗，是未来研究趋势，具有重大临床应用价值。

        来源：李玥,杨铭春,陈晓丰,等. 5-ALA荧光引导手术在低级别胶质瘤的研究进展[J]. 中国微侵袭神经外科杂志,2021,26(8):395-398.