血道肿瘤转移动物模型
血道转移可见于许多器官,但最常见的是肺,其次是肝、脾。瘤细胞侵入血管后可随血流到达远隔器官继续生长形成转移瘤。动脉壁较厚,同时管内压力较高,故瘤细胞多经小静脉入血,少数亦可经过淋巴管人血。血道转移的运行途径与血栓栓塞过程相同,即侵入肺循环静脉的肿瘤细胞经右心到肺,在肺内形成转移瘤,例如骨肉瘤等的肺转移;侵入门静脉系统的肿瘤细胞首先形成肝内转移,例如胃、肠癌的肝转移等;侵入肺静脉的肿瘤细胞可经左心随主动脉血流到达全身各器官,常见转移脑、骨、肾及肾上腺等处。此外,侵入胸椎、腰椎、骨盆静脉的肿瘤细胞,也可以通过吻合支进入脊椎静脉丛(Batson脊椎静脉系统),例如前列腺癌就可通过此途径转移到脊椎,进而转移到脑,这时可不伴有肺的转移。事实上,能够从原发病灶脱离进入血循环的癌细胞只是少数,而最后能够在“靶器官”生长形成转移灶的则更是微乎其微,将放射标记的肿瘤细胞注入动物血管中,进入血循环内24h后,能够存活的瘤细胞仅1%,在肿瘤细胞转移的每一阶段均可能遭到机体免疫功能的杀灭,最后抵达这一部位产生继发灶的不到1‰。模仿癌细胞侵袭后运行的不同路径,目前主要建立了以下几种血道转移模型:
(1)尾静脉接种血道转移模型 这种方法建立的转移模型主要发生肺转移,后期可能伴随其他器官的转移。该模型特点是操作简单,转移快,根据瘤细胞的恶性度及转移潜能不同,其转移率稍有不同,但总的来说该模型转移率较高,常用来筛选抗肿瘤转移药物。接种时,先取指数生长期的瘤细胞常规制成悬液,一般稀释成1×10000000/ml细胞浓度,然后取0.1ml从尾静脉注射到实验动物体内,不同的瘤株和不同的细胞数都会影响模型的转移率,但较多人源肿瘤细胞株在免疫缺陷小鼠体内长期观察都能达到50%以上的转移率。小鼠816黑色素瘤细胞接种于C57BL/6小鼠尾静脉,3周时100%出现肺转移,由于黑色素的存在,易于肺转移结节的直接观察和计数。建立尾静脉直接接种肿瘤细胞血道转移模型需要注意的是,接种时细胞要充分混匀,缓慢注射,浓度不宜太高,以免引起梗阻造成动物死亡。有人用VX2细胞悬液(5×1000000细胞以上),经耳缘静脉接种于新西兰兔体内,3周后肺转移率可达100%,部分动物可伴有其他部位的转移,该模型的接种途径类似于小鼠尾静脉接种。
(2)脾内接种血道转移模型 正如经尾静脉注射瘤细胞可产生肺转移一样,脾内接种胃癌或结肠癌细胞可以产生肝转移,但这种模型仅能代表胃肠道癌肝转移的最后阶段,因而被称之为实验性肝转移模型,该模型是研究肝转移常用的模型。操作较为复杂,需要一系列的外科操作,首先取指数生长期的瘤细胞常规制成悬液备用,按40mg/kg体重的剂量经腹腔注射1%戊巴比妥钠0.15~0.20ml,麻醉成功后,俯卧位固定小鼠,于背侧中部、左侧腋中线与腋后线间取5mm切口进腹,显露脾脏并拉出切口外,用4号针头于脾脏下极进针,边退边缓慢注入细胞悬液0.1ml左右,细胞含量掌握在1×1000000个左右,可见注射部位的脾脏被膜变白及肿胀,拔出针头,按压针眼处片刻,切忌细胞悬液倒流回腹腔以免造成种植转移。查看无出血后,将脾脏放回原位,逐层关腹。为防止肿瘤的种植转移和并发脾脏肿瘤,也可以进行脾脏切除,在注射完细胞3~5min后切除脾脏,这样处理后,可避免腹腔种植性转移,模型效果较好。一般情况下,3~4周后较多肿瘤细胞系的肝转移率可达70%以上。
(3)心室接种血道转移模型 心室接种血路转移模型的主要靶器官是骨,已报道成功建立了人肺癌、乳腺癌、前列腺癌等裸小鼠心室接种骨转移模型。操作时,将裸小鼠仰卧固定在固定板上,用消毒液消毒皮肤,常规麻醉,在左侧第3~4肋间用左手摸到心搏处,右手用带有4号针头的注射器,选择心搏最强处穿刺,等看见回血后缓慢接种肿瘤细胞悬液0.1ml左右,细胞含量掌握在1×1000000左右。或者于胸骨左旁3mm第二肋间,与胸廓成45°夹角,对准正中进针,一般进针6mm,当针尖头有自动持续的鲜红色动脉血不断搏动地进入针芯即表明针尖进入了合适的位置,即左心室。肿瘤单细胞悬液控制在40~60min内注射完毕,不能过快。文献报道第二种实验方法效果较理想,值得注意的是:①肿瘤细胞悬液的细胞浓度要恰当,过高的细胞浓度常引起细胞聚成团块,导致心脏或血管的梗阻,从而导致实验小鼠死亡。②穿刺时不宜进针太深,视小鼠的大小而定,一般不超过6mm,过深的进针易引起胸腔或纵隔的种植性转移。③小鼠血液凝固较快,容易引起针头阻塞,所以每只裸小鼠应使用一个新的注射器。
(4)肌肉内移植血道转移模型的建立 肿瘤的生长需要大量的营养,除脾脏外,肌肉内的血供也比较丰富,可以为肿瘤的生长提供条件,另有学者认为,肌肉的运动也可以促进肿瘤细胞的生长、侵袭和转移。肌肉内移植常用部位位于动物的后肢大腿部肌肉内。相对脾内移植来说,肌肉内移植不需要外科手术,操作比较简单,成瘤后也便于观察和测量。除了常规注射细胞悬液外,还可以用穿刺针进行肿瘤组织块移植,多数观点认为:应用肿瘤组织块所建模型更有利于肿瘤生物学特性特别是浸润和转移特性的表达,该方法所建立的模型主要发生局部浸润和肺转移。
(5)皮下移植血道转移模型 皮下移植是建立血道转移模型最常用的方法,移植部位常常在背侧近腋部皮下。操作简单,便于观察,尤其是裸小鼠,天生无被毛,目前常用来进行肿瘤的异种移植,特别是人癌的裸小鼠移植更是给实验研究带来了方便。虽然皮下移植的肿瘤常因包被纤维膜(假包膜)而不易发生局部侵袭和转移,但一些瘤株还是能够发生转移,尤其是那些经过高转移筛选的瘤株。该模型主要发生肺转移,少数伴发肝、脾或淋巴结的转移,接种时可以是细胞悬液也可以是肿瘤组织块,前者优点是可以定量,后者优点是肿瘤生长和转移较好,如Lewis肺癌移植于C57BL/6小鼠皮下,3周左右肺转移可达100%。