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经肛门直肠注射大鼠原位大肠癌模型的构建

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・论著・ 2010年9月第7卷第26期 经肛门直肠注射大鼠原位大肠癌模型的构建 (1.山西医科大学,山西太原陈剑 ,武华 ,陈春华, 030001;2.山西医科大学第一医院普外科,山西太原030001; 3.江西省武宁县人民医院,江西武宁332300) [摘要】目的:寻找一种构建动物大肠癌模型成功率高、周期短的方法,为大肠癌实验研究提供可靠的动物模型。方 法:Wistar大鼠60只,随机分成三组,二甲基肼组23只,环磷酰胺组23只,对照组l4只。二甲基肼组在大鼠皮下注 射二甲基肼,8周后直肠黏膜下注射大肠癌细胞;对照组仅皮下注射二甲基肼8周;环磷酰胺组直肠黏膜下注射癌 细胞前24 h,腹腔内注射环磷酰胺。结果:直肠黏膜下注射癌细胞2周后,共52只大鼠完成实验,二甲基肼组有 10只(50.0%)大鼠直肠黏膜可见癌结节形成;环磷酰胺组6只(30.0%)大鼠形成癌结节;对照组有4只(33.3%)大鼠 直肠黏膜可见结节,其中,3只(25.0%)为不典型增生,1只(8.3%)为癌结节。二甲基肼组成功率较环磷酰胺组及对 照组高(均P<0.01),环磷酰胺组与对照组差异无统计学意义(P>0.05)。结论:在应用二甲基肼的基础上,直肠黏膜下 注射大肠癌细胞可成功诱发大鼠大肠癌,并优于免疫抑制为基础的方法。 【关键词】动物模型;大肠癌;大鼠;二甲基肼 【中图分类号】R一332 【文献标识码】A 【文章编号】1673—7210(2010)09(b)一026—03 The establishment of the rat model of orthotopic colorectal cancer by trans- anal rectal injection CHENJianl WU H ,CHEN Chunhd (1.Shanxi Medical University,Taiyuan 030001,China;2.Department of Generla Surgery,the First Hospital of Shanxi Medical University,Taiyuan 030001,China;3.The People"s Hospital of Wuning County,Jiangxi Province,Wuning 332300,China) 【Abstract】0bjective:To ifnd a high incidence and short—period method of establishing a cancer model and provide a re— liable animal model for experimental study of coloreetal cancer.Methods:60 Wistar rats were randomly divided into DMH group(n=23),Cycloph0sphamide group(n=23)and control group(n=1 2).Rats in DMH rgoup were injected subcutaneously with DMH,then injected submucosally with colorectal cancer cells into rectum 8 weeks later.Rats in control group were only injected subcutaneously with DMH for 8 weeks;rats in Cyclophosphamide group were injected with Cyclophos— phamide into peritoneal cavity,then injected submucosally with colorectla cancer cells into rectum 24 hours later.Results: After 2 weeks of injected submucosally with cancer cells,in DMH group,10 rats(50.0%)were found cancer nodules on their mucosa;in Cyclophosphamide group,6 rats(30.0%)were found cancer nodules on their mueosa;in control group,4 rats(33-3%)were found nodules on their mucosa,3(25.0'7o)with atypical hyperplasia,1(8.3%)with cancer nodule.The sue— cess rate of DMH group was higher than that of Cyclophosphamide group and control group f <0.O1).No signiifcant differ- enee was shown between Cyclophosphamide group and control group fP>O.05).Conclusion:Based on the application of DMH,injecting submucoslaly with colorectla cancer cells into rectum can successfully induce colorectla cancer,this method is better than that of Cyclophosphamide group. 【Key words】Animal model;Colorectal cancer;Rat;1,2-dimethylhydrazine(DMI4) 大肠癌动物模型是大肠癌实验研究的基础。动物模型的 构建,不仅是研究肿瘤预防的重要基础,还可用于大肠癌发 1材料与方法 1.1材料 生、发展及治疗等方面的研究。利用二甲基肼(1,2一dimethy1. hydrazine.DMH)作为工具药诱导大鼠大肠癌,这种前致癌物 为结直肠癌动态和治疗性研究提供大量的动物模型 。如果 以应用二甲基肼为基础.增加其他致癌因素作用于大鼠可提 高大肠癌的诱发率,将有效缩短造模周期并节约成本。本实验 分别以二甲基肼诱导、环磷酰胺抑制免疫为基础,应用大肠癌 细胞肠黏膜下注射,以建立一种成功率高且可靠的大肠癌动 物模型。 [作者简介】陈剑(1980一),男,2008级在读硕士;研究方向:胃肠道肿瘤。 1.1.1主要试剂二甲基肼(购自Sigma公司)分子量:133.2;颜 色:灰白色,4 ̄C避光保存。SW480大肠癌细胞株(山西医科大 学生化教研室赠),环磷酰胺200mg/支(购自江苏恒瑞医药股 份有限公司)。 1.1.2动物4周龄Wistar大鼠60只,清洁级,近交系,雄性,购 自山西医科大学动物中心。随机分成三组:二甲基肼组23只, 环磷酰胺组23只,对照组14只,实验过程中出现死亡不计入 实验。 1.2方法及处理 【通讯作者1武华(1958一),男,硕士生导师,教授,主任医师;研究方向:胃 肠道肿瘤。 1.2.1细胞培养人大肠癌细胞株SW480采用含10%胎牛血清 的DMEM培养基培养,置37%、5%CO 培养箱内培养,取生长 26巾国医药导报CHINA MEDICAL HERALD 2010年9月第7卷第26期 ・论著・ 状态良好的细胞,用0.25%胰酶消化后收集,以胎盘蓝检测细 胞活性大于900/o以上,加适量不含血清的RPMI 1640营养液 配置成浓度为lxl0 个,m1的悬液备用。 1.2.2二甲基肼组将二甲基肼用生理盐水配成1%溶液,用4% NaOH溶液调成pH值为6.5~7.0,抽滤除菌,大鼠颈部皮下注 射,30 mg/kg,1次/周,每周测体重1次,据体重调整剂量,至第 8周末,按文献f51的方法取大肠癌细胞悬液0.2 ml注入背侧肛 表1大鼠大肠结节病理分型和诱导成功率(只) 三种造模方法总体成功率差异有高度统计学意义(x : 门缘上2 mm直肠黏膜下;对照组仅皮下注射二甲基肼8周。 123环磷酰胺组取环磷酰胺用生理盐水配成1o殇溶液,200mg/kg, 大鼠腹腔内注射,24 h后直肠黏膜下注射癌细胞,方法同二甲 基肼组。 三组大鼠术前皆禁饮食12 h,10%水合氯醛(0.3 ml:100 g) 腹腔内注射麻醉。 1.2A饲养条件及观察大鼠于室温,12 h光照条件下饲养,自 由饮水。癌细胞注射后继续饲养2周,观察实验期间大鼠的一 般生长情况,如体重变化、运动情况、腹部体征等,着重观察肛 门有无红肿、糜烂、结节、大便性状改变。 2周后处死大鼠,打开腹腔.观察有无腹水、粘连、脏器转 移等情况,切取整段结直肠用生理盐水冲洗干净,计算肿瘤结 节的数目、大小,测量瘤体横径。标本用10%甲醛溶液固定,石 蜡包埋,HE染色,连续切片,光镜观察。 1.3统计学处理 采用SPSS 17.0软件进行数据分析,× 检验比较组间、组 内造模成功率差别,样本总数<40例或理论频数<1时,用Fish. er精确概率法.P<0.05为差异有统计学意义。 2结果 2.1大鼠用药后的生长状况 注射二甲基肼后,大鼠未见明显异常反应;腹腔内注射环 磷酰胺,出现短暂不适,0.5 h后恢复;注射癌细胞后逐渐出现 活动量明显减少,精神萎靡,体重增长缓慢或停滞,毛发脱落, 失去光泽,进食减少,部分大鼠出现腹泻、排便困难等情况。 2.2取材后大体观察 实验结束取标本时,实验组可见大鼠直肠变硬,管腔变 小,黏膜粗糙、充血水肿,皱褶变粗而不规则,组织变脆,可见结 节状隆起,大小不等,色暗红,个别结节表面出血、坏死及或溃 疡。结节多见于癌细胞注射处,肿块多为单发,肿块周围血管 丰富,少数大鼠出现肠外组织浸润,未见远处转移灶,其中有2 只大鼠肿块穿透肠壁与周围组织形成粘连梗阻并少量腹水,4 只大鼠癌肿直径达1.0 cm。对照组4只大鼠降结肠可见结节形 成,均为多发。其余大鼠大肠黏膜欠光滑并充血水肿,皱褶不 规则,未见结节形成。 2.3 HE染色观察 大肠标本病理诊断有正常组织、不典型增生、腺癌,大肠 癌总诱导率为32.7%,肠壁内肿块占96.0%。结节光镜下可见 黏膜腺上皮拥挤增生或变浅消失,多呈高柱状排列。细胞核极 性消失或分裂,浓染,演变为癌细胞,并以单层或多层排列,腺 腔极不规则,局部有带蒂的间质突入腔内,弥漫于黏膜下层, 并向肌层浸润生长,为典型的腺癌改变。实验结束时52只大鼠 完成实验,共有19只在大肠壁上发现不同时期的结节,病理诊 断为腺癌共17只。实验组:侵入黏膜下层16只,其中穿透浆肌 层2只;对照组:不典型增生3只,原位腺癌1只。见表1。 6.024,P<0.01)。二甲基肼组与环磷酰胺组、二甲基肼组与对照 组相比,差异有高度统计学意义(均P<O.01),环磷酰胺组与对 照组差异无统计学意义(P>O.O5)。 3讨论 结直肠癌的发生及发展是一个多步骤、多阶段、多基因参 与的过程.是饮食、环境、遗传、疾病等多因素相互作用的结果鸣。 其主要造模方法可分为:DMH化学诱导法,肿瘤细胞种植法。 DMH是一种有效诱导结肠癌动物模型的致癌原 ,致癌作用确 切,且有诱发大肠癌的特异性,其本身无毒,通过肝脏转化后 转变成活性阳离子,并随胆汁排泄进入消化道,在结肠黏膜处 发挥间接致癌活性躅,促进大肠癌的发生。目前常用的化学致癌 物主要包括DMH、苏木素、氧化偶氮甲烷、二甲基联苯胺和黄 曲霉素等,主要通过皮下注射给药,其中有些药物在诱发大肠 癌的同时常可诱发其他部位的肿瘤 q。因此,DMH被更多地 应用于大肠癌模型的构建。 另一种造模方法:肿瘤细胞种植法。SW480细胞株为人结 肠高分化腺癌细胞株。直接在大鼠上种植其成瘤率偏低【l1】.而 它在裸鼠大肠癌模型的建立中使用最常见,且多见于皮下种 植或结肠浆膜下种植,条件要求较高,操作相对复杂。另外小 鼠寿命短,且免疫功能差,自然条件下易并发肺部感染死亡, 而无法完成相对需时较长的实验研究:而机体的免疫功能与 肿瘤的发生、发展有密切关系,当宿主免疫功能低下或受抑制 时,肿瘤发生率增高,而在肿瘤进行性生长时肿瘤患者的免疫 功能受抑制,二者互为因果旧。大鼠自然免疫系统较完善,所以 造模前应用环磷酰胺。它的主要毒副作用是免疫抑制,在作用 于肿瘤细胞的同时也杀伤正常组织细胞,特别是生长旺盛的血 液、淋巴组织细胞,而这些组织细胞是机体免疫防御系统的重 要组成部分,破坏了机体的免疫系统,肿瘤就会迅速发展 。 在选择模型动物时,与小鼠相比,大鼠价格便宜,环境要 求低,饲养简单,但自然条件下发生肿瘤是极少见的,如何克 服这一困难对于肿瘤的成功诱导很关键。本实验选取Wistar 大鼠作为模型动物及以DMH、环磷酰胺作为基础用药 阅读文 献可知:DMH用药量为20-40 arg/ks不等.注射方法选取的部 位不尽相同,有颈部皮下、腹部及背部皮下等;模型构建成功率 也不尽相同,为20%~70%不等,因此,找到一种方法简单、成功 率高、模型性质稳定的方法颇为重要。本实验应用经肛直肠黏 膜下注射,对大鼠机体影响小.从而减小了混杂因素的干扰.亦 符合大肠癌发生的结构基础。在大鼠皮下注射DMH 8周后,直 肠黏膜形成炎性水肿状态下肠黏膜屏障受到破坏时注射肿瘤 细胞,使肿瘤细胞更易定植于黏膜下,使造模成功率提高 。 在二甲基肼基础上种植癌细胞,两种促癌因素的作用下 更加符合肿瘤发生的多因素和多阶段性.从实验结果来看.此 方法不失为构建大肠癌模型的一种有效可行的造模方法:而 大鼠大肠癌模型对评估人类结肠癌非常有价值,存研究肿瘤 生物学和治疗中的重要性已经显现 ,但由于实验时问短 未 (F转第30贞) CHINA MEDICAL HERALD巾国基药导报27 ・论著・ 体机制尚待进一步明确。 2010年9月第7卷第26期 18%Is1。我国于2006年开始引进并检验这一筛查工具 国内 横断面调查研究显示中文版MoCA可行性好.具有极好的内 部一致性。MCI和正常人群最佳截断点为25,MCI和AD患 【参考文献】 [1】Petersen RC.Mild cognitive impairment as a diagnostic entity【J].J In— teN1 Med.20o4.256(3):183-194. [2]李焰生中国防治认知功能障碍专家共识m中华内科杂志2006 ̄45(2)d71—173. [3]吉小丽,管学能,刘伟彦.银杏叶制剂改善血管性痴呆患者认知功能的 研究们.中国实用神经疾病杂志,2008,1 1(11):1 14—1 15. 『4】严镭,王树声,杨秀塔.银杏叶制剂对老年痴呆病人早期认知功能的影 者的最佳截断点为15,初步确定MCI的MOCA分值范围为 15~24tgJ。对已经诊断为MCI的患者,MoCA分值能够协助提 示受检者是否存在6个月后即发展为痴呆的危险。因此,它 能预测认知功能障碍的发展趋向㈣ 银杏叶为银杏科植物银杏的干燥叶,中医主要用于治疗 响叫.中国老年学杂志,2002,22(3):175—177. [5】Petersen RC,Smith GE,Waring SC,et a1.Mild cognitive impaiment:r clinical characterization and outcome田.Arch NeuroL1999,56(3):303—308. [6】田金洲,时晶,张新卿,等.轻度认知损害临床研究指导原则(草案)【J】.中 西医结合学报,2008,6(1):9—14. 肺虚咳嗽、冠心病、心绞痛、高脂血症、脑血管病。近年来也逐 渐用于痴呆的治疗 。银杏叶含有黄酮、萜内酯、酚酸、聚异 戊烯醇等化学成分,其中黄酮类成分和萜内酯具有很强的药 理活性。药理研究表明,银杏黄酮和银杏内酯具有抗氧化活 性、抗自由基活性、改善微循环、降低血液黏度、增加脑血流 量、改善记忆力、减轻脑损伤、保护脑微血管平滑肌细胞、提 高神经可塑性、改善神经退行性疾病等多种药理作用ill-13】。 经颅多普勒(TCD)是一种无创性脑血管检测手段.通过 测定流速和血管阻力指数直接反映患者颅内血管血流动力 学的变化。TCD研究显示,MCI患者脑血流速度有明显的改 变,同时伴有广泛的脑动脉硬化和脑血管狭窄041。MCI患者 有程度不等的脑血流动力学紊乱。进而表现出选择性注意、 记忆和执行功能等认知过程的异常,因此由脑血流动力学紊 乱引发的认知功能损害,有可能是形成MCI的发病机制之一㈣。 本研究应用其对银杏叶片的临床干预效果进行观察,发 现治疗3个月后患者的视空间与执行能力、注意力、语言、延 迟记忆、定向力等评分均有明显提高,提示银杏叶片能改善 MCI患者的认知功能。TCD研究结果显示,MCI患者脑动脉 硬化的检出率非常高,可能是高血压、糖尿病、高血脂及高血 黏度等血管性危险因素。造成MCI患者广泛的脑动脉硬化: 而且MCI患者MCA和BA血流速度下降.提示患者存在局 部脑供血不足。应用银杏叶片后MCI患者的局部脑血流有 了明显的改善,其原因可能与银杏叶的多环节作用有关。具 (上接第27页) 能就癌肿进一步浸润、转移等问题做更进一 . ?研究。 【参考文献] fl1 Sesink AI Termont DS KIeibeuker JH,et a1.Red meat and colon cance1. [7】华扬.实用颈动脉与颅脑血管超声诊断学呻北京:科学出版社2002:55—58. 【8】Nasreddine ZS,Phillips NA,Brdirian V,et a1.The Montreal cognitive assessment(MoCA1:a brief screening tool for mild cognitive impairment 『JI.J Am Geriatr Soc,2005,53(4):695—699. f9】张立秀,刘雪琴.蒙特利尔认知评估量表中文版广州市老人院人群划 界分探讨fJ】.中国心理卫生杂志,2008,22(2):123—125. [101 Smith T,Gildeh N,Holmes C.The Montreal cognitive assessment:va— lidity and utility in a memory clinic setting[J1.Can J Psychiatry, 2007,52(5):329—332. 【1 1】Diamond BJ,Shiifett SC,Feiwel N,et a1.Ginkgo biloba extract:mech— anisms and clinical indications【J].Arch Phys Med Rehabil,2000,81 (5):668—678. 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