Periostální osteosarkom - osobní zkušenost s pěti případy

Popisováno je pět případů periostálního osteosarkomu dětí a mladých dospělých ve věku 9 - 23 let (průměr 15 let) uložených čtyřikrát ve femuru a jednou v tibii; velikost byla 6 - 18 cm (průměr 7 cm). Sledování čtyř nemocných v intervalu 11 - 73 měsíců ukázalo u 9leté dívky za 15 měsíců metastázu do pánve s následnou rychlou generalizací do plic a úmrtím a u 15letého chlapce zjistilo za 13 měsíců metastázu do humeru; v prvním případě nádor prorůstal do dřeňové dutiny a u obou byla aplikována chemoterapie. Nepřehlédnutelná podobnost nádorů spočívala jednak ve strukturální kompozici dominujících chondromatózních partií a blandního málobuněčného mezenchymálního stromatu, jednak ve způsobu produkce delikátní osteoidní matrix. Na rozdíl od evidentních atypií osteoblastů konvenčního osteosarkomu zde nenápadná depozita osteoidu ukládalo zdánlivě nevinné, myxoidní stroma mimo chrupavčité oblasti. Inverzní exprese SATB2 a S100 proteinu resp. D2-40 ozřejmila nejen pravou histogenetickou orientaci nádorů, ale umožnila odlišit i rozdílnou diferenciaci těžce kalcifikovaných, obdobně vypadajících extracelulárních hmot. Molekulární analýza čtyř případů neprokázala mutaci genů izocitrát dehydrogenázy 1 a 2. Vzácný periostální osteosarkom, zejména když prorůstá do dřeňové dutiny, je bez ohledu na unikátní low-grade morfologii podobně agresívní jako konvenční (chondroplastický) osteosarkom a nutno jej intenzívně léčit.

Klíčová slova:
periostální osteosarkom - chondroplastický osteosarkom - SATB2 - izocitrát dehydrogenáza

Konvenční/centrální osteosarkom (OS) je nejčastější, a pro specializovaného patologa, diagnosticky relativně nenáročný nádor kostí dětí a mladistvých; obojí však zdaleka neplatí pro vzácné juxtakortikálně uložené OS jako jsou parosteální a periostální varianta. Obě tyto nezvyklé léze se vedle typického umístění na povrchu kosti vyznačují charakteristickou morfologií a biologií, které se od konvenčního OS významně liší a jsou i důvodem rozdílných léčebných přístupů. Na rozdíl od výrazně osteoplastického parosteálního OS s určující molekulární aberací (amplifikace genu MDM2) a napodobujícího paradoxně spíše benigní procesy - např. fibrózní dysplázii, periostální OS (POS), naopak dojem a priori osteoplastického tumoru na první pohled nevzbuzuje. V tomto raritním kostním sarkomu totiž naprosto převládá produkce chondroidní matrix a tvorba osteoidu je natolik nenápadná, že svádí k mylné interpretaci primárně chondrogenní neoplázie. Náročnost rozpoznání a diferenciální diagnostiky POS dokládají i literární fakta poukazující i na to, že nepanuje absolutní shoda na definici této jednotky. Někteří totiž principielně vůbec nepřipouštějí možnost sekundárního šíření do dřeňové dutiny u tohoto tumoru; pro jiné není toto striktní diagnostické vymezení podmínkou, ale naopak citlivým prognostickým a prediktivním parametrem (1,3-5,9-12). Zkoumání molekulárního pozadí navíc ukázalo, že pro spolehlivější rozlišení diagnosticky obecně mnohdy problematického chondroplastického OS může být užitečný průkaz mutace genů izocitrát dehydrogenázy (IDH1/2), která je přítomna ve většině primárních benigních i maligních chondromatózních nádorů (2,7). Předkládáme vlastní zkušenost s pěti případy geneticky analyzovaných POS s důrazem kladeným především na jemné morfologické detaily, které však jsou podle nás pro tuto ojedinělou lézi příznačné.

MATERIÁL A METODY

Materiál byl fixován v 10% formolu a zalit do parafínu (FFPE); pro barvení hematoxylinem eozinem a molekulární analýzu byly krájeny řezy silné 2 mm, pro imunohistochemické vyšetření (IHC) řezy silné 4 mm. IHC bylo prováděno elektronicky nastaveným protokolem v automatu BenchMark ULTRA, VENTANA/Roche. K vizualizaci reakce byl použit diaminobenzidin tetrahydrochlorid, k dobarvení jader metylénová modř. Použity byly protilátky S100 protein (Dako, polyklonální, předředěno), D2-40 (Dako; monoklonální, předředěno) a SATB2 (Sigma-Aldrich, polyklonální, ředění 1:100).

DNA byla izolována z tkáňových řezů pomocí Qiagen QIAamp® DNA FFPE-kitu (Qiagen). Mutace v genech IDH1 (kodon 132) a IDH2 (kodony 140 a 172) byly analyzované pomocí PCR s primery překrývajícími cílené oblasti genů (IDH1: Fw 5´ GAGTGGATGGGTAAAACCTATC 3´, Re 5´ CATGCAAAATCACATTATTGC 3´; IDH2: 172 kodón - Fw 5´ GAGCCCATCATCTGCAAAAAC 3´, Re 5´ GGTGCCCAGGTCAGAGGATC 3´, 140 kodón - Fw 5´ CTGCAGTGGGACCACTATTATCTC 3´, Re 5´ GTGGGATGTTTTTGCAGATGATG 3´).

Po vyčištění PCR produktů purifikačním kitem (Bioline, London, UK) byla uskutečněná sekvenační reakce s BigDye Terminator v1.1 sekvenačním kitem (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA) a automatická analýza pomocí 3100 xl genetického analyzátoru (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA).

VLASTNÍ POZOROVÁNÍ

Klinický průběh

Soubor pěti pozorování POS tvořili čtyři muži a jedna žena ve věku 9 - 23 let (průměr 15 let). Tumor byl čtyřikrát lokalizován ve femuru a jednou v tibii a velikost dosahovala 6 - 18 cm (průměr 8 cm). Radiologický obraz hodnocený vždy onkologickým kostním specialistou (Z.M. a A.Š.) ve všech případech dokumentoval poměrně rozsáhlý proces uložený na povrchu kosti s periostální reakcí a se značnou expanzí do okolních měkkých tkání. Dvakrát byla patrná evidentní destrukce kortikální kosti a extenzívní propagace do dřeňové dutiny doprovázená u jednoho případu dislokovanou zlomeninou (obr. 1). Při probatorní biopsii onkoortoped dokonce u třech nemocných diagnózu POS na histologické průvodce preferoval. Ošetřování pacientů na čtyřech různých pracovištích a desetiletý odstup mezi prvním a posledním případem ovlivnily terapeutické přístupy; jednou byla provedena prostá amputace bez další léčby, jednou amputace s následnou chemoterapií (CHT) a třikrát předcházela neoadjuvantní CHT doplněná jednou amputací a dvakrát blokovou resekcí s aloštěpem. Další sledování bylo dostupné u čtyř nemocných v intervalu 11 - 73 měsíců. To ukázalo u 9leté dívky za 15 měsíců metastázu do pánve s následnou rychlou generalizací do plic a úmrtím (primární tumor femuru zde částečně prorůstal do dřeňové dutiny a po neoadjuvantní CHT byl řešen blokovou resekcí). U 15letého chlapce byla zjištěna za 13 měsíců metastáza do humeru obdobné histologie a byla opět ošetřena blokovou resekcí s další sérií CHT; po 62 měsících je hoch bez známek recidivy (primární tumor femuru neprorůstal do dřeňové dutiny, po blokové resekci následovala adjuvantní CHT). Zbylí dva nemocní žijí a jsou bez dalších projevů onemocnění.

Morfologie, imunohistochemie a molekulární genetika

Histologický obraz byl ve všech případech překvapivě velmi podobný a principielně odlišný od chondroplastického konvenčního OS. Naprosto převládající chrupavčitá extracelulární matrix odpovídala spektru G2-3 chondrosarkomu a tvořila vždy více než 80 % celkového objemu nádoru (obr. 2). Přechod od okolní nádorové tkáně byl vesměs ostře ohraničen, což vzdáleně připomínalo organoidní uspořádání dediferencovaného chondrosarkomu (ChS); její morfologický vzhled byl však rozdílný a svým způsobem charakteristický. Velmi nenápadné, málo buněčné, prosáklé až myxoidní mezenchymální nádorové stroma zde bylo tvořené malými oválnými buňkami bez atypií, jen s ojedinělou pravidelnou mitotickou aktivitou (obr. 3). Teprve při pečlivém pozorování, a někdy až po rozsáhlém zpracování tkáně, se v těchto partiích podařilo zastihnout nenápadná obláčkovitá depozita osteoidu (obr. 4). Tyto oblasti, nacházející se až na jedinou výjimku mimo převažující chrupavčitou součást nádorů, byly však někdy intenzívně mineralizovány a potom bylo až nemožné je odlišit od mnohdy rozsáhle kalcifikované chondroidní matrix (obr. 5). Bezpečným vodítkem zde pak bylo imunohistochemické vyšetření s inverzní expresí antigenů S100 proteinu resp. D2-40 a SATB2 ve sporných úsecích rozdílných extracelulárních hmot (obr. 6). Vlastní mezenchymální nádorové stroma pak vždy beze zbytku postrádalo chondroidní fenotyp; naopak zde byla průkazná pozitivita SATB2 často i mimo osteoblasty osteoidních depozit. Celkové strukturální uspořádání, formování osteoidní matrix a absence evidentních maligních cytologických/jaderných znaků (vyjma chrupavky) se pak vymykaly typickému projevu jak dediferencovaného ChS tak chondroplastického konvenčního OS.

Molekulární analýza čtyř případů neprokázala mutaci genu IDH1 (R132H) resp. IDH2 (R140Q; R172K).

DISKUZE

Osteosarkom a chondrosarkom představují dva nejčastější primární maligní nádory kostí s rozdílným věkovým mediánem výskytu; přesto jak u konvenčního, tak u některých vzácnějších variant OS (např. parosteální OS) se jejich věkové rozložení značně překrývá. Na druhou stranu produkce nádorové chrupavčité matrix není omezena výlučně na primárně maligní chondrogenní tumory, ale může být rozsáhle zastoupena i např. v konvenčním (chondroplastickém), parosteálním či periostálním OS, což může významně ztěžovat přesné histogenetické zařazení léze především v malé probatorní biopsii. Je tedy pochopitelné, že konkrétně posledně jmenovaný POS byl historicky dlouho vnímán jako a priori chondrogenní nádor splývající s mimořádně vzácným periostálním ChS. Přesné rozlišení OS a ChS pak má terapeutický a prognostický význam; OS je obecně citlivější na chemoterapii a oproti ChS má principielně horší prognózu.

V diagnostice kostních nádorů má nezaměnitelnou úlohu radiologický obraz, přesněji řečeno úzká spolupráce patologa s kompetentním radiologem resp. specializovaným ortopedem. Exaktní interpretace nálezů zobrazovacích metod (RTG, CT, MRI) je zde klíčová např. v posouzení agresivity léze, přesného umístění a intimní topografie sousedících struktur; leckteré projevy jsou totiž v očích expertů pro mnohé léze až překvapivě určující. Morfologický dojem vnímaný v kontextu radiologických změn se pak může stát i pro POS téměř patognomonickým.

Literatura se dosti rozchází v několika důležitých aspektech týkajících se POS - např. radiologicko-makroskopickou definicí, popisovanými terapeutickými přístupy a biologickým chováním; morfologický projev je pak většinou jednotně dokumentován jako výrazně chondroplastický OS bez bližších určujících / „specifických“ histologických rysů (1,3-5,9-12). Lze např. jasně vyčíst, že prorůstá-li léze do dřeňové dutiny, je to pro některé znak principielně vylučující diagnózu POS; naopak jiní takto agresívní způsob růstu uvádějí a vnímají jej jako nepříznivý prognostický rys vyžadující vedle široké resekce i chemoterapii (1,3-5,10). Její efekt se však zdá nejistý; většina nemocných takto pokročilému procesu bohužel stejně podlehla. Čistě juxtakortikální uložení tumoru je naopak příslibem indolentního chování s dokládaným pěti resp. desetiletým přežitím kolem 80 % případů (1,4,11). U jednoho z našich pozorování paradoxně došlo v krátké době k histohomologní metastáze nádoru, který byl lokalizován striktně periostálně a byl zajištěn chemoterapií.

V našem malém souboru pěti případů POS jsme si povšimli nápadné mikroskopické podobnosti lišící se od běžných osteoplastických resp. chondroplastických kostních sarkomů, kterou však publikované zkušenosti výslovně nezmiňují. Zaujala nás neobvyklá strukturální/organoidní úprava a charakter produkce chondroidní, ale především osteoidní matrix. Vlastní mezenchymální, velmi blandně vyhlížející stroma bylo málo buněčné, prosáklé až myxoidní a společně s dominantní chondroidní složkou vytvářelo geografickou kompozici vzdáleně připomínající dediferencovaný ChS (kde však spíše menšinové chondromatózní součásti vévodí high-grade sarkom různých podob). Až na jedinou výjimku produkce osteoidu a chrupavky topograficky nesouvisela, jak je tomu běžně např. u chondroplastického konvenčního OSA. Naopak, delikátní depozita osteoidu byla omezena na relativně nevinné stroma, kde je bylo potřeba pečlivě hledat; obraz úplně odlišný od konvečního OSA, kde vesměs přesvědčivou kostěnou matrix ukládají buněčné shluky evidentně atypických osteoblastů. Lze říci, že na první pohled žádný z tumorů nevypadal jako typický OSA a stromální hypocelulární partie naopak mylně vzbuzovaly dojem myxoidní transformace převládající primárně chondroplastické neoplázie. Častá a někdy výrazná kalcifikace/mineralizace chondroidních i osteoidních hmot navíc nepříjemně stírala jejich morfologickou odlišnost. V obou těchto situacích imunohistochemické vyšetření usnadnilo rozeznat dvojakost matrikální diferenciace (pozn. - empirie s protilátkou SATB2 na vlastním materiálu nás přesvědčila, že primárně chondrogenní nádory kostí reagují vždy negativně).

Jako další možnost rozdílnosti histogenetické orientace chondrogenních a osteogenních tumorů se uvádí průkaz mutace genů IDH1/2, která se vedle gliomů a akutní myeloidní leukemie popisuje ve více než polovině chondromů (včetně Ollierovy nemoci a Maffuciho syndromu) a ChS (včetně dediferencovaného a juxtakortikálního) (2,7). Vzájemná incidence aberací IDH1 (R132H) resp. IDH2 (R172K; R140Q) v chondromatózních nádorech odpovídá asi 10:1 a v různých variantách OSA se prakticky nevyskytuje. Existují dosud ojedinělé práce dokumentující mutaci IDH2 (R172K) u třech konvenčních OSA resp. šestnácti (16/20; 80%) obrovskobuněčných kostních nádorů (6,8). Metodika sekvenování nové generace (next generation sequencing - NGS) může v brzké době ověřit specifitu tohoto testu a jeho využití v mezních případech diferenciální diagnostiky chondromatózních kostních nádorů. Čtyři naše vyšetřované nádory měly shodně wt IDH1/2 profil.

Literární zkušenosti někde připomínají též grading POS a to jak chondroplastické, tak i osteoplastické složky nádoru (1,10). Jakkoliv je grading ChS subjektivní, u našich případů dominoval stupeň G2 a pouze jednou jsme připustili G2-3. Náš pohled na grading osteogenní komponenty POS, popisovaný některými autory, se však liší. Společně s přesvědčením, že grade OSA obecně je determinován především typově (např. konvenční versus low-grade centrální či parosteální), rovněž u POS neshledáváme morfologický grading opodstatněným. Totiž, blandní vzhled mezenchymálních stromálních oblastí, charakter diskrétní produkce osteoidní matrix a organoidní integrace chrupavčitých struktur pokládáme za příznačné právě pro POS. Tento nepřehlédnutelný morfologický projev byl pak společný všem našim případům; nikde jsme nenalezli archetypální histologii chondroplastického (high-grade) konvenčního OSA. Lze spekulovat, zda některé publikované agresívní případy high-grade POS ve skutečnosti nebyly právě posledně zmíněným sarkomem, pouze juxtakortikálně uloženým.

Mikroskopická diferenciální diagnostika vedle již citovaného juxtakortikálního (high-grade) chondroplastického konvenčního OSA zahrnuje především periostální/juxtakortikální chondrom a ChS. Histologické obrazy obou těchto vzácných lézí se mohou značně překrývat a relativně spolehlivým (nikoliv absolutním) vodítkem je pouze věk a velikost. Lze říci, že léze větší než 3 cm u osoby nad 40 let bude nejpravděpodobněji ChS. Periostální ChS se na rozdíl od POS prakticky nikdy nechová agresívně vůči přilehlému skeletu; jen dostatečně reprezentativní materiál pak dovolí identifikovat diagnostické partie, které jsou pro POS charakteristické.

ZÁVĚR

Našich pět pozorování POS během deseti let tvořily pouze konzultační případy, což dokládá jeho vzácnost i v expertní praxi. Histologický obraz je však natolik osobitý, že při určité míře zkušeností a pečlivém prohlížení lze rozeznat rozdíl oproti „běžnému“ chondroplastickému OSA a dalším imitátorům. Při pochybnostech o histogenetické orientaci neurčité extracelulární matrix je efektivní imunohistochemické vyšetření (SATB2 S100 protein, D2-40 atd.) a přínosnou může být analýza mutace genů IDH1/2. Biologické chování POS, na rozdíl od low-grade centrálního či parosteálního OSA, zejména při agresívním růstu a šíření do dřeňové dutiny, se kvalitativně přibližuje konvenčnímu OSA se všemi klinicko-terapeutickými aspekty.

PODĚKOVÁNÍ

Autoři děkují prim. MUDr. Petrovi Mukenšnáblovi, Ph.D. za zhotovení kvalitní fotografie a Mgr. Vratislavu Šedivcovi za laboratorně technologickou a grafickou asistenci.

PROHLÁŠENÍ

Autor práce prohlašuje, že v souvislosti s tématem, vznikem a publikací tohoto článku není ve střetu zájmů a vznik ani publikace článku nebyly podpořeny žádnou farmaceutickou firmou. Toto prohlášení se týká i všech spoluautorů.

Adresa pro korespondenci:

Doc. MUDr. Zdeněk Kinkor, Ph.D.

Bioptická laboratoř s.r.o.,

Mikulášské nám. 4, 326 00 Plzeň

tel.: +420 737 220 449

e-mail: kinkor@medima.cz