一种改良的使用micro-CT扫描的肿瘤终末期小鼠血管造影方法
魏 艳,王淑敏,张皓婉,徐小燕
Animprovedangiographymethodforxenograftscanningbymicro-CT
WeiYan,WangShumin,ZhangHaowan,XuXiaoyan
DepartmentofPathophysiology,CollegeofBasicMedicalScience,ChinaMedicalUniversity,LiaoningShenyang110122,China.
【Abstract】 Objective:Toinvestigatethedistributionanddensityofbloodvesselsinthexenografttumormodelof,andseekanewinjectingmethodtoimprovetheperfusionefficiencyofcontrastagentinthetransplantednudemicetumor.Methods:EachmousewasanesthetizedandsubcutaneouslyinjectedwithHCT-116cellsuspensionintherightflank.Oncetumorformation,tumorlengthandshortdiameterweremeasuredperiodically.Whennudemicereachedendoflifecriteria,contrastagentwasinjectedbydifferentmethods.Then,micro-CTwasusedforcontrastimagingtoassessthedistributionoftumorbloodvesselsandcomparetheperfusedefficiencyviadifferentinjectedroutes.Results:Comparedwithmicetreatedviatailveininjectionandintraperitonealinjection,thenudemiceinjectedwithcontrastagentthroughinferiorvenacavaexhibitedhigherperfusedefficiency.Moreover,thismethodiseasytooperate,comparedwithtailveininjection.Conclusion:micro-CTafterinjectedcontrastagentviainferiorvenacava,thismethodcouldprovideevicanbeaneffectivemethodtostudybloodsupplyofend-stagetumormice.Inadditiondenceforobservingtheregulationoftumorcellsonbloodvessels.【Keywords】micro-CT,angiogenesis,tumor
ModernOncology2020,28(16):2745-2748
【摘要】 目的:探讨裸鼠移植瘤模型中血管的分布和密度,试图改进造影剂注射方法来提高肿瘤部位造影剂灌注效率。方法:每只鼠麻醉后,于右侧皮下注射HCT-116细胞悬液,成瘤后定期测量肿瘤长径和短径。待裸鼠肿瘤负荷达到生命终结标准,肿瘤重量超过体重的10%或者出现恶液质时,使用不同方法注射造影剂,应用微计算机断层扫描技术(micro-CT)进行造影,探究肿瘤的血管分布,比较不同注射方法的造影效率。结果:经比较,麻醉后,经下腔静脉注射造影剂的裸鼠造影效率显著高于尾静脉注射与腹腔注射,并且与尾静脉注射相比,对操作者的要求明显降低。结论:经下腔静脉注射造影剂后使用micro-CT造影可成为研究肿瘤终末期小鼠血供的有效方法,为观察肿瘤细胞对血管的提供证据。【关键词】微计算机断层扫描技术;血管新生;肿瘤
【中图分类号】R730.44 【文献标识码】A DOI:10.3969/j.issn.1672-4992.2020.16.003【文章编号】1672-4992-(2020)16-2745-04
血管新生在肿瘤的发生发展过程中起着不可或缺的作
1]
。当肿瘤直径超过2~3mm时,就必须生成血管来维持用[
2]
氧气和营养物质的输送[。与正常组织的血管相比,肿瘤的
3,4]
移[。因此,研究肿瘤的血管新生对肿瘤的诊断和治疗有5]极其重要的意义[。
目前研究肿瘤血管新生的方法主要是细胞、动物模型和分子生物学实验。micro-CT是研究血管灌注非常重要的工具,可以从整体来观察整个肿瘤的血管分布、血液灌注情况,
6,7]在研究肿瘤血管分布上具有独特的优势[。CT对血管的
血管在结构上有很大不同,表现为过多的孔隙,粗糙的表面,松散的细胞间连接,形成多层次内皮,使得肿瘤血管通透性有利于肿瘤细胞的血道转增强,易于氧气和营养的交换,
成像需借助于造影剂的注射和灌注,目前主要的注射方法是经尾静脉和经腹腔注射。而移植瘤裸鼠在终末期极度消瘦,
【收稿日期】 2019-12-24【修回日期】 2020-02-05
【基金项目】 国家自然科学基金面上项目(编号:81572777);辽宁
省“兴辽英才计划”项目(编号:XLYC1807223)
【作者单位】 中国医科大学基础医学院病理生理学教研室,辽宁
沈阳 110122
【作者简介】 魏艳(1992-),女,湖北十堰人,硕士,主要从事肿瘤
的基础研究。E-mail:1486834807@qq.com
【通讯作者】 徐小燕(1981-),女,黑龙江望奎人,博士,教授,主要
mail:xyxu@cmu.edu.cn从事肿瘤学研究工作。E-
呈严重的脱水状态,静脉活动性大,表浅静脉不清。经尾静脉注射造影剂的途径难度很大,对操作者要求很高,易形成血栓致裸鼠迅速死亡造成实验失败。经腹腔注射虽操作简便,但是循环入血的造影剂量很少,而肿瘤的血供较少,血管很细,经腹腔注射无法达到良好造影效果。我们探索出一种新的方法,裸鼠麻醉后,开腹,经下腔静脉注射造影剂,极大地提高了注射成功率,降低操作难度及因注射导致的裸鼠死亡率,为研究肿瘤终末期小鼠移植瘤血管分布提供方法和依据。
·2746·1 材料和方法1.1 细胞培养
魏 艳,等 一种改良的使用micro-CT扫描的肿瘤终末期小鼠血管造影方法
分离,置于micro-CT中进行扫描。扫描结束后,使用CT-An软件对移植瘤的血管网络进行三维重建,统计分析。1.4 免疫组化
移植瘤经4%多聚甲醛浸泡48h后,经梯度酒精脱水后,二甲苯透明,石蜡包埋,切片。石蜡切片经脱蜡水化后,浸入EDTA修复液中,高压修复3min,室温冷却后,加入血,CD31(Abcam,ab28364)以1∶200的稀释比清室温封闭2h
例4℃过夜孵育,内源性过氧化物酶抑制剂室温处理1h,羊抗兔二抗(Jackson,143146)以1∶200的稀释比例室温孵育1h。DAB显色2min,苏木素显色2min,盐酸酒精分化3s,水Nikon90i)拍照,放洗返蓝。脱水,封片。使用倒置显微镜(大倍数为100倍。1.5 统计学方法
采用Graphpad7.0对数据进行统计学分析。计量数据
珋以平均值±标准差(x±s)表示,数据经正态分布检验,符合正态分布。多组间均值比较采用单因素方差分析,检验水准0.05(双尾)。α=
2 结果
2.1 不同注射方法对移植瘤血管造影剂灌注效率的影响
我们选择体重与肿瘤大小相近裸鼠进行比较,每只鼠注射0.5ml碘帕醇,循环5min后将移植瘤置于CT中扫描。经腹腔和尾静脉注射的小鼠移植瘤的灌注效率明显低于经下腔静脉注射的小鼠,而且肿瘤的血管表现出复杂的扩张弯曲的形态,分布呈现明显的极性,即靠近胸肌的一侧血供丰富,靠近皮肤的一侧血管稀疏,在肿瘤的外围形成一个毛细血管网,再进一步分支进入肿瘤内部(图1)。三维重建后,经腹腔、尾静脉和下腔静脉注射小鼠肿瘤体积差异无统计学意义(P=0.2273);而下腔静脉注射小鼠毛细血管密度明P<显高于腹腔注射与尾静脉注射,差异有统计学意义(),见图2。表明下腔静脉注射显著提高小鼠造影剂灌0.001注率。
2.2 肿瘤组织中的血管分布情况
免疫组化结果示(图3),肿瘤靠近胸肌的一侧CD31染色深,管腔数量较多,且呈现不规则形状。远离胸肌一侧,CD31染色浅,数量也明显低于胸肌侧。肿瘤中心则呈现大片液化坏死区,血管分布极少。免疫组化实验结果与CT扫描结果一致。进一步证实经下腔静脉注射造影剂的可行性。
人结直肠癌细胞系HCT-116购自中国科学院典型培养物保藏委员会,将HCT-116置于含10%胎牛血清(CLARK)的RPMI1640培养液(Hyclone)中,37℃,体积分数为5%COCT-116细胞消化,离心后,重2条件培养。将H
6
10/100μl细胞悬液。悬,计数,将数量调至3×
1.2 动物分组
采用6周龄BALB/c-nu雄鼠,SPF级饲养,购自辽宁长生生物技术股份有限公司[许可证号:SCXK(辽)2015-]。饲养条件为温度(23±1)℃,相对湿度(55±5)%,0001压力差≤10Pa,每日光照和避光各12h,自由摄食饮水。注射前经异氟烷(4%,5L)诱导麻醉,将裸鼠于操作板固定,面罩吸入维持(1%~2%,2L)。用酒精棉将裸鼠右侧腋下皮肤消毒,于腋中线与肋弓交点处向腋窝进针约0.5cm注射100μl细胞悬液。待裸鼠清醒后,将其放回笼具中。一周后,观察裸鼠成瘤情况,用游标卡尺测量每只鼠瘤体长径和1/2×长径×短径2计算肿瘤体积,每短径,使用公式:体积=三天测量一次,统计肿瘤体积。1.3 micro-CT扫描及三维重建
裸鼠成瘤28天后,裸鼠已出现消瘦、脱水等恶病质体征,因此,成瘤实验终止。我们使用micro-CT(skyscan1276,Bruker)对移植瘤进行扫描,评估不同注射方法对造影剂灌注的作用。将裸鼠分为三组:尾静脉组(n=5),腹腔组(n=5)和下腔静脉组(n=5)。每只裸鼠经1%戊巴比妥钠(50mg/kg)腹腔注射后,待裸鼠疼痛反射消失。尾静脉组将裸鼠用尾静脉注射装置固定后,选择左侧尾静脉,从中下三分之一处以针头与尾部成15°角进针,回抽见暗红色血液后,推注0.5ml碘帕醇。腹腔注射组将裸鼠抓取固定后,在下腹部离腹白线约0.5cm处将针刺入皮下,然后使针头与腹部成30°角刺入腹腔,回抽无血后,推注0.5ml碘帕醇。下腔静脉组将裸鼠仰卧固定于操作板上,沿腹中线剪开皮肤及皮下组织,提起腹膜并剪开,将结肠和网膜上翻至一侧,暴露下腔静脉,用弯镊将下腔静脉周围筋膜分离开,挑起静脉,穿丝线备用。从离左、右髂总静脉汇合处约0.5cm处以针头与静脉成15°角进针,刺破血管后,水平进针,回抽见暗红色血液后,推注0.5ml碘帕醇。将针头用丝线结扎固定,防止针头脱in后,将移植瘤落,引起出血。注射完成,待造影剂循环5m
图1 三种注射方法的移植瘤micro-CT扫描图像A:腹腔注射组;B:尾静脉注射组;C:下腔静脉注射组。
Fig.1 Thetransplantedtumorsbythreeinjectedmethodswerescannedbymicro-CTA:Intraperitonealinjectiongroup,B:Tailveininjectiongroup,C:Inferiorvenacavainjectiongroup.
现代肿瘤医学 2020年08月 第28卷第16期 MODERNONCOLOGY,Aug2020,VOL28,No16··2747
图2 CT-An三维重建显示三种注射方法对肿瘤体积(A)和血管密度(B)的影响
Fig.2 CT-Anthree-dimensionalreconstructionshowstheeffectofthreeinjectedmethodsontumorvolume(A)andvasculardensity(B)
图3 CD31在移植瘤不同部位的表达(免疫组化染色×100)
A:近胸肌侧;B:近皮肤侧;C:肿瘤。
Fig.3 ExpressionofCD31indifferentpartoftransplantedtumor(IHC×100)
A:Nearthepectoralismuscle,B:Neartheskin,C:Thecenteroftumor.
3 讨论
8,9]
血管新生是肿瘤新生血管形成的关键因素[。血管新生包括血管内皮细胞的激活,细胞外基质的降解,细胞在基质中迁移、增殖,内皮细胞组建为中空管道,管道最终吻合成
[10]
新的毛细血管。1893年Virchow就已发现部分人类肿瘤高度血管化这一现象
[11]
本研究选用裸鼠注射肿瘤细胞,注射造影剂后对瘤体进
icro-CT扫描的方法探究肿瘤血管分布的规律。此方行m
法既可追踪血管生成的过程,也可模拟患者体内复杂的环
7,19]
境[。但是,伴随肿瘤的增长,裸鼠在肿瘤进展至终末期
。20世纪60年代,Greenblatt等人
时,呈现出消瘦、脱水和恶病质等体征,导致表浅静脉不清晰且活动性大,尾静脉注射难度大大增强,且极易形成血栓致裸鼠死亡,使实验失败。同时,也有研究者使用腹腔注射造影剂的方法,但是瘤体的血供较少,血管较细,需多次注射大量造影剂才能循环至肿瘤部位,所以,腹腔注射也不适用于终末期裸鼠。鉴于这些方法的局限性,我们试图探索一种高效简便的方法进行造影剂注射。下腔静脉是最大的一条静脉干,在第五腰椎体的右前方由左、右髂总静脉汇合而成,沿腹主动脉右侧上升,走行较直,后面与腰椎体相接,位置固定,易于穿刺。而且碘帕醇的黏滞度较高,增大了液体流动阻力,注射器压力过大易引起梗塞或其他不良反应。与尾静脉相比,下腔静脉管径较粗,降低注射点压力,减弱不良反应。为探索一种高效简便的方法,我们采用经尾静脉、腹腔、下腔静脉进行造影剂注射,比较不同注射方法的灌注效率,操作难度,试图探索最佳的操作模式,为探究合理的肿瘤血管新生的动物模型提供依据和可行性。本研究结果显示,经下腔静脉注射造影剂的成功率及肿瘤的造影剂灌注效率高于经尾静脉和腹腔注射,由注射致裸鼠死亡率和操作难度也低于经尾静脉和腹腔注射。
综上所述,本研究建立了一个高效简便可行的研究肿瘤血管新生的动物模型及操作方法,既可模拟体内肿瘤生长环境,也可追踪肿瘤血管形成过程,解决了终末期小鼠注射困难的局限性,值得进一步推广应用。
12]
。1971提出肿瘤可能产生某些促进血管生成物质的假说[
年,Folkman提出所有肿瘤生长都依赖血管新生的假说,将血
13,14]
管新生作为理论提出并探讨其治疗意义[。肿瘤的血管
新生是肿瘤生长转移中最基本的因素。由于肿瘤组织血管生成生长因子持续高水平释放,肿瘤新生血管生长迅速,且呈持续性。肿瘤血管的结构与正常血管有很大差异,呈现出复杂性的扩张、弯曲的血管,细胞间连接松散,孔隙过多,缺乏支撑细胞,使得肿瘤血管容易渗漏。因此,研究肿瘤的血管新生对肿瘤的诊断,对靶向药物的研发具有重要作[15-17]
。用
目前研究肿瘤血管新生的方法主要是临床样本,动物模
型,细胞和分子生物学实验。就血管新生而言,临床样本只能观察到特定时间节点的肿瘤的血管分布状态,患者依从性较差,无法追踪血管生成的动态过程。而且肿瘤患者个体差异大,因素复杂,无法针对某一特定因素进行研究。对于细胞实验,二维的细胞培养无法形成立体的血管系统,三维细胞培养模型虽然能够模拟内皮细胞到血管的形成,但是因素单一,无法模拟肿瘤复杂的微环境。分子生物学实验更适合探索血管新生的机制,却无法展示血管呈现的形态和过程。而动物模型既能动态观察肿瘤周围血管的形成、延
18]伸和重塑过程,又能模拟肿瘤在体内的微环境[。因此,建
立合理的动物模型对研究肿瘤血管新生具有重要意义。
·2748·魏 漫,等 lncRNAH19靶向miR-106a-5p乳腺癌细胞放射敏感性的分子机制
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(编校:徐萌)
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魏 漫,张 颖
MolecularmechanismoflncRNAH19regulatingradiosensitivityofbreastcancercellsbytargetingmiR-106a-5p
WeiMan,ZhangYing
OncologyDepartment,ChongqingBishanPeople'sHospital,Chongqing402760,China.
【Abstract】 Objective:TostudytheeffectsoflncRNAH19onproliferation,apoptosisandradiosensitivityofbreast,andtoexploreitsmechanism.Methods:qRT-PCRwasusedtodetecttheexpressionofH19cancercellMCF-7andmiR-106a-5pinMCF-7cells.si-NCgroup(transfectedsi-con),si-H19group(transfectedsi-H19),si-H19+anti-miR-NCgroup(co-transfectedsi-H19andanti-miR-NC),si-H19+anti-miR-106a-5pgroup(co-transfectedsi-H19andanti-miR-106a-5p),weretransfectedintoMCF-7cellswithliposome,
【收稿日期】 2019-02-23
【作者单位】 重庆市壁山区人民医院(重庆医科大学附属第一医院壁山医院)肿瘤科,重庆 402760
【作者简介】 魏漫(1972-),女,重庆人,副主任医师,主要从事肿瘤科临床工作。E-mail:287395792@qq.com【通讯作者】 张颖(1982-),女,重庆人,副主任医师,主要从事肿瘤科临床工作。E-mail:7536908@qq.com
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