Author's Accepted Manuscript

GASTROENTEROPANCREATIC NEUROENDOCRINE (CARCINOID) TUMORS IN CHILDREN Paul R.V. Johnson MBChB MD FRCS(Eng) FRCS (Edin) FRCS (Paed.Surg) FAAP

www.elsevier.com/locate/sempedsurg

PII: DOI: Reference:

S1055-8586(14)00009-2 http://dx.doi.org/10.1053/j.sempedsurg.2014.03.007 YSPSU50473

To appear in:

Seminars in Pediatric Surgery

Cite this article as: Paul R.V. Johnson MBChB MD FRCS(Eng) FRCS (Edin) FRCS (Paed.Surg) FAAP, GASTROENTEROPANCREATIC NEUROENDOCRINE (CARCINOID) TUMORS IN CHILDREN, Seminars in Pediatric Surgery, http://dx.doi.org/ 10.1053/j.sempedsurg.2014.03.007 This is a PDF file of an unedited manuscript that has been accepted for publication. As a service to our customers we are providing this early version of the manuscript. The manuscript will undergo copyediting, typesetting, and review of the resulting galley proof before it is published in its final citable form. Please note that during the production process errors may be discovered which could affect the content, and all legal disclaimers that apply to the journal pertain.

#6  GASTROENTEROPANCREATIC NEUROENDOCRINE (CARCINOID)  TUMORS IN CHILDREN  Paul R V Johnson   MBChB MD FRCS(Eng) FRCS (Edin) FRCS (Paed.Surg) FAAP  Professor of Pediatric Surgery, University of Oxford and Director of  the Oxford Islet Transplant Programme  Address for Correspondence:   Academic Pediatric Surgery Unit,  Nuffield Department of Surgical Sciences,  John Radcliffe Hospital,  Headley Way,  OXFORD  OX3 9RZ  UNITED KINGDOM  Abstract   

 

1

Neuroendocrine tumours (NETs) (previously termed carcinoids) are slow  growing tumors of the neuroendocrine system. They can occur anywhere within  the body but are most commonly found in the mid‐gut. This review is therefore,  confined to a discussion of gastroenteropancreatic NETS (GEP‐NETS).    GEP‐NETS may be asymptomatic and found incidentally (eg during  appendicectomy), or can present with symptoms either attributable to the site of  the primary tumor, or attributable to the secretion of serotonin and other  substances from metastatic carcinoid disease (carcinoid syndrome).  Symptoms  of carcinoid syndrome include facial flushing, diarrhea, wheezing, colicky  abdominal pain, and edema. Surgical resection offers the only curative treatment  for neuroendocrine tumours, although peptide hormone analogues can be used  to control carcinoid symptoms. Guidelines exist to determine when further  surgical resection is required when NETs (carcinoids) are found incidentally  during appendicetomy. A multi‐disciplinary approach is essential for the  management of all children with these rare and challenging tumors.    Keywords: Neuroendocrine tumor, Carcinoid, Pancreas, Appendix, GEP‐NET  Introduction  Neuroendocrine tumours (NETs) are slow growing tumors that arise from cells  within the neuroendocrine system. They are rare, with a reported overall  incidence of 2‐3 per 100,000 persons per year (1), and the incidence seems to be  increasing (2) (3) (4). The incidence of NETs varies amongst different ethnic  groups, with African‐Americans having the highest reported incidence of 6.5 per  100,000 per year (2). In children, NETs can occur anywhere within the body,   

2

including the lungs (5), bronchial tree (6), thymus (7), testis (8), and thyroid (5),  but are most commonly found within the gastrointestinal tract and the pancreas  (gastrenteropancreatic NETS or GEP‐NETs).  According to the Surveillance,  Epidemiology, and End Results (SEER) Programme in the United States (1, 3),  and the Norwegian Registry of Cancer (NRC) (2), GEP‐NETS comprise over 50%  of NETs in all patients, and up to 67% of all NETs in the United States in patients  of Afro‐Caribbean origin.  This overview is confined to a discussion of GEP‐NETs.    Terminology and Classification  There has been considerable confusion over recent years with regards the  nomenclature and classification of NETs.  Previously, NETs were referred to as  'carcinoids', a term first introduced in 1907 by the German pathologist Siegfried  Oberndorfer, to describe 'carcinoma‐like' tumours that were benign in behaviour  but that demonstrated the microscopic features of malignancy ('karzinoide') (9).  However, once it was realised that all NETs can become fully malignant, the term  'neuroendocrine tumors' was introduced to describe the common cell origin of  these anatomically varied tumors.  Unfortunately, the term carcinoid had become  well established and it is still often used interchangeably with the term NETs by  many clinicians. In 2000, the World Health Organisation (WHO) attempted to  clarify the term carcinoid, maintaining it for certain benign NETs in certain  locations (10).  Other groups (including many paediatric surgeons) confine the  term carcinoid to well‐differentiated NETs of the gastrointestinal tract.  More  recent guidelines on NETs however, have called for the cessation of the term  carcinoid tumor altogether, and for NETs to be classified by anatomical location,   

3

clinical syndrome, and degree of tumor differentiation (11) (12). The term  carcinoid would then be used solely in the context of the 'carcinoid syndrome'  (see below).   In 2010, an updated WHO Classification was introduced (WHO 2010) (13) with  some fundamental differences from the WHO 2000 Classification (10) (11). WHO  2010 takes into account the fact that all NETs can become malignant and  classifies NETs according to grade and stage, and simply uses the terms  neurendocrine tumor and neuroendocrine carcinoma (see Figure 1).      Pathology  NETs are an example of a 'small blue cell tumor'.  All NETs demonstrate positive  reactions to markers of neuroendocrine tissue, including neuron‐specific  enolase, synaptophysin, and chromgranin (14) (15) (16). GEP‐NETs vary in other  histological features according to their anatomical location. Midgut NETs are  characterised by positive silver staining (argentaffin positive), whereas foregut  and hindgut NETs are argentaffin negative. Under elecron microscopy, some  NETs are found to have numerous neurosecretory granules containing different  substances including serotonin, histamine, corticotropin, dopamine, and  kallikrein (14) (15). Indeed, NETs were previously referred to as APUDomas  because they often demonstrated Amine Precursor Uptake and Decarboxylation  to produce active amines such as serotonin and catecholamines. Release of these  substances (especially serotonin) into the systemic circulation is responsible for  the clinical features of carcinoid syndrome (see below).  

 

4

Previously, the embryological origin of NETs was believed to be from cells  migrating in from the neural crest. However, this is no longer believed to be the  case. Indeed, it is now postulated that the origin of NETs in the gut and pancreas  is from pluripotential progenitor cells that develop a neuroendocrine phenotype  (12).  As stated above, both the 2000 and 2010 WHO 2010 classifications of NETs  distinguish NETs based on their degree of differentiation (10)(13). The 2000  WHO system included the 3 groups: well‐differentiated neuroendocrine tumors,  well‐differentiated (low grade) neuroendocrine carcinomas, and poorly  differentiated (high grade) neuroendocrine carcinomas (10).  The WHO 2010  Classification includes a three‐tier tumor grading system that is based on mitotic  count or Ki‐67 index (17) (Ki67 antigen is a nuclear protein expressed by  proliferating cells). G1 is defined as a mitotic count of 20 mitoses /  10 HPF AND / OR ki‐67 index of >20% (13).  Staging is either by the WHO TNM  system or by the ENETS TNM system depending on the anatomical location (18)  (19).    Aetiology  The precise etiology of GEP‐NETs is unclear. The majority are sporadic, but some  are associated with specific inherited familial syndromes including Multiple 

 

5

Endocrine Neoplasia (MEN) 1, MEN 2, von Hippel‐Lindau, neurofibromatosis  type 1, tuberous sclerosis, and Carney complex (20) (21).  In addition to the genetic mutations identified with the familial syndromes  above, a number of novel genetic mutations have been identified in association  with pancreatic NETs (18). One in six well‐differentiated pancreatic NETs have  mutations in the mTOR pathway genes (including TSC2, PTEN, and PUK3CA (19).  In addition, about 40% of pancreatic NETs are associated with mutations in the  ATRX and DAXX genes that are part of a recently discovered cancer pathway  (22). These genetic mutations are distinct from those previously identified in  pancreatic adenocarcinoma.     Clinical Presentation  Depending on whether or not they secrete serotonin and the other substances  described above, GEP‐NETs are classified clinically as being either functioning or  non‐functioning.  Functioning GEP‐NETs present with symptoms and signs  specific to the substances they produce (eg pancreatic insulinomas etc). The  classic clinical presentation associated with functioning GEP‐NETs, particularly  those of the midgut, is termed carcinoid syndrome (see below).  Non‐functioning  GEP‐NETs on the other hand, can be either asymptomatic and found incidentally  (eg during appendicectomy), or symptomatic due to local effects of the primary  tumor. Both the local and systemic effects of GEP‐NETs can vary according to the  anatomical site of the tumor.    

 

6

Carcinoid syndrome  The symptoms of carcinoid syndrome include facial flushing, diarrhea, wheezing,  colicky abdominal pain, and edema. It occurs in up to 5% of all NETs and in about  20% of patients with well‐differentiated GEP‐NETs of the midgut. Carcinoid  syndrome associated with midgut GEP‐NETS usually occurs when the disease  has metastasised to the liver, whereas NETs in other anatomical locations (eg the  lung) do not have to have metastasised in order to produce it. This is because  serotonin released into the portal circulation is metabolised to inactive products  within the liver, whereas NETs that secrete directly into the systemic circulation  result in the full effects of the substance secreted. This also explains why GEP‐ NETs that have locally invaded the retroperitoneum, can also result in the  carcinoid syndrome, as in that situation the venous drainage bypasses the liver.   Carcinoid syndrome is less frequently seen in patients with primary GEP‐NETSs  in other anatomical sites, and indeed rectal NETs are very rarely associated with  the carcinoid syndrome (11). The cluster of symptoms and signs of carcinoid  syndrome described above can be accompanied by right upper quadrant pain  resulting from the local pressure of the hepatic metastases.   'Carcinoid crisis' is an acute and severe form of carcinoid syndrome usually  triggered by anaesthetic induction or manual handling / manipulation of a  functional NET tumor (23). Carcinoid crisis is extremely rare in children.    Pancreatic NETs 

 

7

Pancreatic NETs (PNETs ‐ to be distinguished from the same acronym for  primitive neuroectodermal tumors) represent about a third of all GEP‐NETs.  They are frequently multi‐focal. The majority (up to 60%) of PNETs are non‐ functioning (24). Non‐functioning PNETs can be large and often present late.  Indeed, about 50% of non‐functioning PNETs have metastasised by the time of  clinical presentation (11). Symptoms may be due to the local effects of the  pancreatic mass and / or the hepatic metastases.   Both the nomenclature and clinical presentation of the most common  functioning PNETs depend on which pancreatic hormone is predominantly being  secreted (see Table 2). Diarrea and diabetes mellitus are two of the commonest  presenting features of all these tumors. Insulinomas are the commonest  functioning PNET tumor in children (as opposed to gastrinomas in adults). They  present with symptoms of hyperinsulinism. Depending on the age of the child,  clinical presentation includes sweating, weakness, unconsciousness, and  confusion. Symptoms are improved with feeding. Gastrinomas present with  diarrhoea and / or peptic ulceration (Zollinger‐Elison syndrome), whereas  glucagonomas present with weight loss, diabetes mellitus, diarrea, and necrolytic  migratory erythema. VIPomas present with profuse diarrea and marked  hypokalaemia. Finally, somatostatinomas present with weight loss, diarrea,  steatorrhea, and diabetes mellitus.  Rarer functioning PNETs include those secreting adrenocorticotropic hormone

(ACTH), corticotropin‐releasing hormone (CRH) parathyroid hormone‐related  peptide, growth hormone‐ releasing hormone (GHRH), gonadotropin‐releasing  hormone (CRH) and, calcitonin (GRF).     

8

Gastric NETs  Gastric NETs in childhood are very rare (25).  Three distinct types of gastric NET  are recognised overall, namely those associated with chronic atrophic gastritis  type A (CAG‐A), those associated with hypergastrinaemia and the Zollinger‐ Ellison syndrome, and those that are sporadic (16). CAG‐A NETs represent about  three quarters of gastric NETs in adults, but usually present after the fifth decade  of life. They are slow growing and tend to metastasise rarely. Gastric NETs  associated with the Zollinger‐Ellison syndrome are still rare, but are more  common in childhood than CAG‐As. They are primarily associated with MEN1  (16). Up to 25% of gastric NETS are sporadic. They are usually solitary and large,  and have frequently metastasised by the time of presentation.         Small Bowel NETs   In adult series, small bowel NETs represent about 30% of all small bowel  tumours. The ileum is the commonest site for small bowel NETs in both adults  and children (26) (27) (28). Small bowel NETs tend to be multi‐focal and  aggressive in nature. Most patients present with local lymphatic spread, and  many present with distant metastases. Carcinoid syndrome is commonly  associated with these lesions.    

 

9

Appenidceal NETs  Appendiceal NETs are the commonest type of GEP‐NETs encountered in the  paediatric age group (29) (30) (31).  They represent 16% of malignant NETs in  children in the SEER registry (27). Less than 10% of appendiceal NETs present  with symptoms, with the vast majority being found incidentally within  histological specimens following either emergency or interval appendicetomy  (16). About seventy five percent of appendiceal carcinoids are found within the  appendiceal tip with less than 10% being found in the base. It has been reported  that up to 0.7% of appendicetomy specimens in adults contain a GEP‐NET (32),  whereas this figure seems to be lower (0.08%) in children (30). Although the  majority of appendiceal NETs are non‐functioning, they can present with the  carcinoid syndrome.  Tumor size is highly predictive of outcome and helps  dictate whether additional surgery or adjuvant treatment is required following  the incidental finding of appendiceal NET (see below). There is also a theory that  appendiceal NETs can / do regress spontaneously with age (16).     Colonic and Rectal NETs  Although colonic and rectal NETs are also very rare in children, according to the  SEER database, they represent 34% of all solid tumours of the colon and  rectum(33). Colonic and rectal NETs rarely present with carcinoid syndrome,  and indeed colonic NETs usually contain glucagon and other substances rather  than serotonin. Approximately 50% of rectal NETs are found incidentally during  routine endocsopy, whereas colonic NETs often present with pain, anorexia, and 

 

10

weight loss (16). About 75% of colonic NETs are found in the right colon (16)  (33).    Diagnosis  Diagnosis is based on a combination of clinical presentation, detection of  circulating NET secretions, and a range of different imaging techniques (11).  Tissue diagnosis by histopathology then confirms the diagnosis. Children with a  family history of MEN1 or who are known to have a genetic predisposition to  developing GEP‐NETs, should be screened for possible tumors. There is however,  an ongoing debate concerning at what age screening should commence.     Biochemical Tests  Measuring the specific secretions produced by functioning GEP‐NETS helps make  the diagnosis of GEP‐NET in the first place, as well as being a useful way of  monitoring tumor progression and resolution following treatment (34). In  addition, there are a number of less‐specific substances that are produced by  many GEP‐NETs regardless of  their anatomical location and regardless of  whether they are clinically functional tumors. These include pancreatic  polypeptide which is produced by more than 30% of GEP‐NETs, and also  chromogranin A (CgA) (11) (35). However, care has to be taken to recognise that  CgA is also elevated in patients with atrophic gastritis, renal insufficiency, and  who are on treatment with proton pump inhibitors (36). 

 

11

  Imaging  Diagnostic imaging consists of a combination of routine and specialist  radiological and nuclear investigations (11) (36). Most NETs require a multi‐ modality approach for accurate localisation and staging. Cross‐sectional imaging  (CT and MRI) plays an important role in initial localisation, as does somatostatin  receptor scinitgraphy (SSRS). MIBG Scintigraphy can be useful in diagnosing  GEP‐NETs that do not take up somatostatin analogues. Gallium‐68 PET / CT is  recommended for locating an unknown primary and is the most sensitive  modality for assessing metastatic tumors. Flexible endoscopy enables  visualisation of some gastric and rectal tumors and can enable tissue samples to  be taken.  Capsule endoscopy has been used in some adults to visualise GEP‐ NETs in the small bowel, but precise localisation of tumors using this method can  be difficult (37). Endoscopic ultrasound can be useful for detecting pancreatic  GEP‐NETs, and intra‐operative ultrasound can help identify tumour extent and  the presence of multifocal disease at the time of surgery.    Management  Consensus guidelines exist for the management of many GEP‐NETs (11) (36). It  is therefore, important that children with these rare tumours are managed by  multi‐disciplinary teams with expertise in the diagnosis and treatment of NETs.  One of the problems however, is that most of the guidelines have been based on  NETs in adults, and some aspects (eg recommendations based on tumor size)   

12

need to be carefully considered in the context of a young child. For instance, a  2cm tumor in an child is proportionately larger and more significant than the  same sized tumor in an adult, and modified recommendations for children are  currently not widely available. However, the same principles of treatment apply  for children.    Surgical treatment  Complete surgical resection offers the only curative treatment for  neuroendocrine tumours. A detailed account of individual procedures for GEP‐ NETs in different locations is beyond the scope of this review. However, radical  resection may be required, and the tendency to multi‐focal disease must always  be taken into account in planning surgical treatment. When non‐resectable or  metastatic disease is present, surgery aimed at ablating or debulking the tumor  burden can significantly improve length of patient survival, and it can contribute  considerably to quality of life (36). The use of novel intraoperative techniques,  such as radio‐frequency ablation and cryotherapy, have further aided the  surgical treatment of advanced disease.    Surgical recommendations following incidental appendiceal NET identified post­ interval or emergency appendicectomy  As stated above, incidental GEP‐NETs identified within appendix specimens  following either emergency or interval appendicectomy, are the most common  NETs encountered by paediatric surgeons. One of the treatment dilemmas is   

13

when to consider additional surgical resection once an incidental appendiceal  NET has been diagnosed.  The recommendations currently adopted in most  centres, are based on the fact that well differentiated NETs 

Gastroenteropancreatic neuroendocrine (carcinoid) tumors in children.

Neuroendocrine tumors (NETs) (previously termed carcinoids) are slow-growing tumors of the neuroendocrine system. They can occur anywhere within the b...
520KB Sizes 4 Downloads 4 Views