膀胱肿瘤动物模型研究进展

对犬自发性膀胱 移行细胞癌 进
行了深入和广泛的研究 ,他们研究了 102 只患自发性 膀胱癌的宠物犬 , 并将其与人类的膀胱癌进行对比发 现 :两者除了在性别、 膀胱内具体发生位置有差异外 , 在其他多个方面有较大的相似 : ( 1) 在所有肿瘤类 型 中占有的比例 ; ( 2) 发生的年龄阶段 ; ( 3 ) 危险因子 ( 芳 香化合物、 环境因素等 ) ; (4) 组织病理学特征 ; (5) 临 床表现 ; (6) 肿瘤的转移 ; (7) 对单一化疗药物的治疗
作者单位 : 400016 重庆医科大学检验系
国外医学临床生物化学与检验学分册 2004 年 9 月第 25 卷第 5 期 Clin Biochem & Lab Med Foreign Med Sci ,September 2004 ,Vol 25 ,No. 5
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细胞癌 , 而另两组无肿瘤发生 。在分子水平上 ,DMA 诱导产生的膀胱肿瘤有较低的 H2ras 基因突变 , 而无 p53 、 K 2ras 基因的突变。DMA 的致癌效应与氧化 应 激作用有关和 / 或细胞周期调节蛋白 p27 kip 1 、 细胞周 期蛋白 D1 的改变有关 。 该类模型一般耗时短 、 方法简便、 易于掌握、 重复 性好。在使用化学致癌剂致癌时 ,要注意各类化学致 癌剂对动物膀胱致癌 特点 , 如 亚硝胺类 的致癌特 点 是 : ( 1) 致癌性强 , 小剂量多次给药可致癌 ; ( 2 ) 对多种 动物能致癌 ; ( 3 ) 具有不同结构的亚硝胺有明显的器 官亲和性 ,如二丁基亚硝胺能使大鼠产生膀胱癌 。 移植性膀胱肿瘤动物模型 它是指将动物或人体膀胱肿瘤移植同种或异种 动物连续传代而培养出的模型 。动物移植性肿瘤是 筛选抗肿瘤新药中最常用的模型 。这一模型又分为 以下两类 :同种移植性肿瘤模型和人体肿瘤的异种移 植性肿瘤模型。 1. 同种移植性肿瘤模型 :即利用已建立的同种同 系膀胱癌细胞株进行同种动物种植所建立的模型 ,在 同种或同品系动物中 连续移植 , 长期保 留供实验 之 用 , 实验周期一般均较短 。已建立的鼠类膀胱癌细胞 株有 MB T22 � B49 、 B TT2739 及 W YH929 等 。 李凌等 [ 5 ]将 B TT2739 接种于同系小鼠膀胱壁内 及后腿皮下 , 然后观察肿瘤细胞生长、 浸润与微转移 。 原位接种肿瘤细胞后 1 周 , 下腹 部可扪及肿大的 膀 胱 ,2 周时下腹肿块更明显 , 大多数动物 3 周时死亡 。 解剖时显示肿大的膀胱 ( 1. 2cm × 1. 0cm × 0. 8cm) ,膀 胱壁增厚 ,但表面光滑 。肾脏包膜下及实质内大量肿 瘤细胞浸润 , 肾门淋巴结肿大。还可见肾 � 肠等器官 的肿瘤转移 ; 皮下接种肿瘤细胞后接种部位肿瘤迅速 增大 ,1 周时直径可达 1. 0cm 并出现引流区域淋巴结 转移 、 肿大。4 周时肿瘤直径达 2. 5cm 。肺和肝表面 及切面可见大量转移的肿瘤细胞及较大的转移结节 。 晚期肾和脾可见少量肿瘤细胞散在浸润 。皮下接种 的小鼠其生存期比膀胱原位接种长 。 经尿道进行细胞悬液的膀胱接种构建同种移植 性膀胱癌模型的研究中 ,证实肿瘤发生率与细胞接种 量有一定的关系 , 同时又受到其他因素的影响 , 如电 烙器损伤和用稀酸或稀碱处理膀胱表面可以提高肿 瘤发生率。 Gunt her J H 等 [ 6 ]提出了一种改进方法 , 为 提高肿瘤细胞的生存能力 , 用右旋美托咪啶作为其溶 剂 , 在细胞悬液行膀胱灌注后 , 设法有效延长细胞在 膀胱内滞留 的时间 , 从而使 肿瘤发生率 达到 100 % , 且当细胞接种量在一定范围内肿瘤发生率不受影响 , 所有小鼠最终都产生浸润性膀胱癌 , 且有部分发生肺 部转移 。 2. 人体肿瘤的异种移植性肿瘤模型 : 即用已建立
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的人膀胱癌细胞株种植于免疫缺陷动物体内所建立 的动物模型。将人类肿瘤组织或细胞直接接种于裸 鼠或严重联合免疫缺陷 ( severe combi ned imm unodefi2 ciency ,SCID) 小鼠 体内以及人 为降低动物 免疫能力 方法的应用 ,以进行免疫遗传等多方面研究的方法逐 渐成熟。将人体肿瘤移植于免疫缺陷动物 , 因能保持 其生物学性质 , 用于研究人体肿瘤对药物的敏感性有 较大的帮助 ,当前日益受到多方面的重视 。 李忠俊等 [ 7 ] 将人 T24 细胞悬液以 1 × 10 7/ ml 接 种于裸小鼠皮下 ,4 周左右成瘤率为 94. 4 % , 肿瘤体 积可达 1cm3 , 肝 、 肾等脏器大体检查及病理切片检查 均未见明确的转移灶形成 。SCID 小鼠的细胞免疫和 体液免疫功能缺陷 , 比裸鼠更适合于人类肿瘤生长 、 转移的研究。有研究者在 6 只同系繁殖的 SC ID 小鼠 肋下经皮下接种 2 × 10 7 KU27 细胞 , 同时采用裸鼠作 对照 ,14d 后所有的 SC ID 小鼠有瘤细胞生长 ,而 8 只 裸鼠有 5 只有瘤细胞生长 ,随后经组织学证实全部发 展成 为 移行 细 胞癌 , 腹腔 内 的 转移 见 于 其中 两 只 SCID 小鼠 , 该学者认为在研究人类泌尿系统恶性肿 瘤方面 ,作为在体内进行实验研究的动物 , SC ID 小鼠 比裸鼠更为理想。 移植性膀胱肿瘤动物模型优点是接种一定量瘤 细胞或一定体积的肿瘤组织块后 , 可以使一群动物带 有同样的肿瘤 , 生长速率较一致 , 个体差异较小 , 接种 存活率近 100 % 。但是移植 性膀胱肿瘤与 人体膀胱 肿瘤有显著不同点 :生长速度快、 增殖比率高、 体积倍 增时间短 , 特别是与人的实体瘤差别更大 。 转基因动物模型 凡是用实验方法将外源基因导入并整合在细胞 ( 包括生殖细胞 ) 染色体上 ,正确表达和按照孟德尔定 律传与后代的动物 , 称为转基因动物 。膀胱癌转基因 动物 模 型 的 建 立 目 前 有 两 种 策 略 : ( 1) 利 用 UP (uroplaine) Ⅱ基 因 或 细 胞角 蛋 白 19 ( C K219) 驱 动 SV40 的大 T 抗原在膀胱上皮特异性的表达 ; ( 2) 利 用 Cre/ loxP 系统建立动物模型 。 1. 利用 SV40 的大 T 抗原建立动物模型 :膀胱癌 通常表现为乳头状非浸润性和浸润性两种类型 ,中间 类型则相对较少 ,这两种类型的形态学和病程明显不 同。p53 和 Rb 等抑癌基因的表达减少或失活以及癌 基因如 c2myc 等的激活或过表达与侵入性膀胱移行 细胞癌 有着 密切 的关 系[ 8 ] 。 Grippo PJ 等 [ 9 ] 建立 了
SV40 大 T 抗原的浸润 性膀胱癌的转基因 鼠模型即
C K192TAg 转基 因鼠 , 且 将 SV40 的 表达置 于 C K19 基因的调控之下。转基因鼠通过显微注射法产生 , 获 得的转基因肿瘤进一步在同系的 FVB 非转基因鼠皮 下接种。C K192TAg 转基因鼠的 膀胱癌与人 类的浸 润性膀胱移行细胞癌极其相似 ,两者的发病机制都与
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反应 ; ( 8) TNM 分期 ; ( 9) 分子生物学特点等 。 自发性膀胱肿瘤模型与人类的膀胱肿瘤极为相 似 ,应用价值较高 ; 可用来研究环境因素 、 致癌因素以 及遗传因素在膀胱肿瘤发生中的作用 。但也存在一 些缺点 :制作复杂 、 费时 , 模型的重复性不一定能得到 保证 。 诱发性膀胱肿瘤模型 用化学致癌物 、 物理因素和生物因素均可在各类 动物中诱发膀胱肿瘤 。其中化学致癌物诱癌较为常 用。常用的化学致癌物有亚硝胺化合物 ,如 12甲基亚 硝基脲 (12met hyl212nit rosourea ,MNU) 、 N2丁基2N2( 42 ) ( ) 羟丁基 亚硝胺 BBN ; 硝基呋喃基化合物 , 如 N2[ 42 ( 52硝基222呋喃基) 222噻唑基 ] 甲酰胺 ( FAN F T) ;芳香 胺类等 ; 此外 还有 22乙 酰氨基 芴 (22AA F) 、 糖精 等 。 这些化学致癌物诱癌机理不尽相同 , 早已证实 M NU 是直接的膀胱致癌物 ,芳香胺是通过引起基因突变而 导致膀胱癌。 刘红耀等 [ 3 ]以 MNU 为诱癌剂 ,对大白鼠进行少 量多次膀胱灌注 , 即每 次 2mg/ 只 , 每 2 周 1 次 , 共 4 次 ,对其诱发的膀胱肿瘤产生过程中不同时期进行动 态观察。结果发现第八周 10/ 10 只大鼠出现膀胱癌 , 主要为表浅 膀胱癌 , 第十周 6/ 10 只大 鼠为浸 润癌 。 MNU 诱发的肿瘤发生 、 发展经历了从单纯增生 → 乳 头状 、 结节状良性增生 → 乳头状肿瘤 → 非浸润癌 → 浸 润癌这样一个典型病理过程 。证明了 M NU 膀胱灌 注具有膀胱特异性 , 该法诱导的膀胱肿瘤组织学形态 及病理 特征 与人 膀胱 肿瘤 十分 相似 。二甲 基砷 酸 (dime t hylarsinic acid ,DMA ) 是砷在大多数哺乳动物 体内的主要代谢产物 , 有学者 [ 4 ] 选择 144 只雄性 10 周龄的 F344 大鼠 , 随机分成 4 组 , 每组口服不同浓度 的 DMA ( 0 , 12. 5 , 50 和 200mg/ L ) 。从实验 的第 97 周开始有大鼠出现肿瘤 , 在第 100 周时 ,50mg/ L 组的 31 只大鼠中有 8 只发生肿瘤 , 200mg/ L 组有 12 只发 生肿瘤 ,所产生的肿瘤具有膀胱特异性 , 主要为移行
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综述
膀胱肿瘤动物模型研究进展
胡宏波 综述 罗春丽 审校
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【摘要】 膀胱癌是我国泌尿系统最常见的恶 性肿瘤 。建 立成熟稳 定的动 物模型 在膀胱癌 病变
机理前瞻性研究及进行抗癌药的药理研究中占据十 分重要 的地位 。现 对膀胱 肿瘤动物 模型的 建立 方法 、 模型特点及其应用方面进行综述 。 【关键词】 膀胱肿瘤 ; 动物模型 ; 转基因 ; 移行细胞癌 ; 裸鼠
膀胱癌是我国泌尿系统最常见的恶性肿瘤 , 且有 逐年增高的趋势 。在美国 , 其发 病率仅次 于前列 腺 癌 , 居泌尿系统 肿瘤的 第二位 , 据估计 在 2001 年 有 54 300新 发病 例 被诊 断 , 且 12 400 例患 者 死 于 该 病 。建立理想的膀胱肿瘤动物模型 , 对进一步了解 膀胱肿瘤的发病机理 , 从而对其进行有效预防 、 提高 治愈率将起到非常关键的作用 , 尤其在抗癌药物的药 理研究中更为重要。现就膀胱肿瘤动物模型的建立 方法、 模型特点及相关应用等方面进行综述 。 理想的膀胱 肿瘤动 物模型 应该具备 下列特 征 : (1) 诱导的肿瘤具有膀胱特异性 , 对其他组织器官毒 副作用尽可能小 ; ( 2 ) 相对短的诱癌期 ; ( 3 ) 动物易获 得价廉 、 容易饲养与操作简便 ; (4) 肿瘤的恶性程度 、 转移特性、 组织学特点和生物化学特性与人类膀胱癌 相似 ,且能模拟人膀胱癌基因的变化 ; ( 5) 可重复性 ; (6) 对药物和制剂的治疗反应与人膀胱癌相似 。 膀胱肿瘤动物模型可以区分为下面 4 类 。 自发性膀胱肿瘤模型 实验动物种群中自然发生或通过遗传育种培养 而保留下来的的一类肿瘤称之为自发性肿瘤 。其发 病率可随实验动物的种属 、 品系及类型的不同而各有 差异。 Knapp DW 等