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神经可塑性在弥漫性低级别胶质瘤中的应用:诊断前脑肿瘤相互作用的逆向建模有助于更好地预测治疗后恢复

期刊:current neurology and neuroscience reportsDOI:10.1007/s11910-024-01402-6

本文档属于类型b,即一篇综述文章。以下是对该文档的学术报告:

作者及机构
本文的主要作者是Hugues Duffau,来自法国蒙彼利埃大学医学中心的Gui de Chauliac医院神经外科部门,同时也是法国国家健康与医学研究院(INSERM)U1191团队“中枢神经系统可塑性、干细胞与低级别胶质瘤”的成员。文章发表于2025年的《Current Neurology and Neuroscience Reports》期刊。

主题
本文的主题是低级别胶质瘤(Low-Grade Glioma, LGG)的神经可塑性及其在治疗中的应用。文章回顾了低级别胶质瘤与大脑网络之间的动态相互作用,并提出了通过回溯建模来优化个性化治疗策略的新概念。

主要观点及论据
1. 低级别胶质瘤的生物学特性与治疗挑战
低级别胶质瘤是一种原发性脑肿瘤,虽然生长缓慢,但会不断在大脑实质内扩散,并沿着白质(White Matter, WM)束迁移。如果不及时治疗,肿瘤可能发生恶性转化(Malignant Transformation, MT),导致功能恶化和死亡。低级别胶质瘤的治疗具有挑战性,因为肿瘤行为和其对大脑网络的重塑存在显著的个体差异。目前的治疗指南主要基于肿瘤的遗传学特征,但这仅反映了肿瘤在某一时刻的静态信息,无法全面反映肿瘤的既往进展及其与大脑的长期相互作用。

  1. 回溯建模的必要性
    文章提出,为了更好地预测治疗后的恢复情况,需要在诊断时对低级别胶质瘤的既往进展进行回溯建模。这种建模应考虑肿瘤的微观和宏观参数,包括肿瘤的生长动力学、迁移与增殖模式、代谢特征、肿瘤内部的异质性,以及肿瘤与周围脑通路的关系。此外,还需要分析神经网络在肿瘤生长过程中的重新配置模式。通过这种建模,可以更全面地理解肿瘤与神经系统之间的动态相互作用,从而优化个性化治疗策略。

  2. 肿瘤体积与生长速率的重要性
    低级别胶质瘤的体积与恶性转化风险及总体生存率显著相关。然而,目前的指南并未将肿瘤体积的客观三维计算作为标准。肿瘤体积是多年肿瘤进展的最终结果,反映了肿瘤的起始时间。此外,肿瘤直径扩展速度(Velocity Diameter Expansion, VDE)也是一个关键参数,它可以帮助估算肿瘤的起始时间,并预测肿瘤的未来进展。VDE与大脑的补偿潜力相关,因为缓慢生长的肿瘤为神经网络的重新配置提供了更多时间。

  3. 肿瘤迁移与增殖模式的影响
    低级别胶质瘤的迁移与增殖模式对治疗决策有重要影响。以增殖为主的肿瘤通常具有较高的神经认知系统弹性,即使肿瘤体积较大,仍能有效补偿功能。而以迁移为主的肿瘤则可能导致一定程度的认知功能恶化,尤其是在涉及重要白质束的情况下。通过结合神经心理学评分和扩散张量成像(Diffusion Tensor Imaging, DTI)等技术,可以更好地评估肿瘤与中枢神经系统的既往相互作用。

  4. 神经网络的重塑与功能恢复
    低级别胶质瘤的生长会引发神经网络的重新配置,这种重塑模式因肿瘤位置和分子特征而异。例如,岛叶低级别胶质瘤的缓慢生长可能导致对侧同源区域的结构和功能重新分配。术前神经网络的重塑模式可以预测术后行为恢复情况。因此,更好地理解神经网络的重塑机制有助于预测治疗后的功能恢复。

  5. 个体化治疗策略的优化
    文章强调,低级别胶质瘤的治疗策略应基于对肿瘤与大脑相互作用的全面理解,而不是仅依赖于某一时刻的肿瘤生物学特征。通过回溯建模,可以更好地预测肿瘤的未来进展,并制定个性化的治疗计划。例如,对于以迁移为主的肿瘤,可能需要推迟放疗以保留神经可塑性潜力;而对于以增殖为主的肿瘤,则可以考虑进行最大限度的手术切除。

  6. 神经可塑性的分子基础
    在超微结构水平上,神经可塑性的分子和细胞过程涉及神经元结构的改变,如树突重塑和轴突发芽。低级别胶质瘤细胞通过肿瘤微管(Tumor Microtubes, TMs)与神经元形成双向相互作用,这种相互作用不仅影响肿瘤的进展,还驱动神经网络的重新配置。因此,分子参数可能在大规模神经连接性水平上影响肿瘤诱导的神经可塑性。

文章的意义与价值
本文通过回顾低级别胶质瘤与大脑网络之间的动态相互作用,提出了通过回溯建模来优化个性化治疗策略的新概念。文章强调了肿瘤体积、生长速率、迁移与增殖模式等参数在治疗决策中的重要性,并探讨了神经网络重塑与功能恢复之间的关系。这些观点为低级别胶质瘤的治疗提供了新的思路,具有重要的科学价值和临床应用价值。

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