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编号:10226424
高能冲击波对裸鼠移植瘤生长及转移的影响
http://www.100md.com 《中国医学杂志》 1993年第7期
     作者:郭应禄 周利群

    单位:100034北京医科大学泌尿外科研究所

    关键词:高能冲击波;膀胱肿瘤;肿瘤转移

    中华医学杂志930711 摘要 以荷瘤裸鼠为实验对象,观察高能冲击波(HESW)作用后体内移植瘤的生长、组织学及超微结构的改变以及淋巴结和内脏的转移情况。结果证实了HESW对体内肿瘤亦存在细胞毒性作用,可作用于细胞膜、胞浆内细胞器及核染色质水平。其生长抑制作用是暂时性的。在工作电压恒定条件下,这种细胞毒性作用与冲击次数成正相关。对荷瘤裸鼠表浅淋巴结及内脏的组织学检查未发现转移灶的出现。其作用机制包括直接的机械性损伤作用及损伤肿瘤组织血运,间接抑制肿瘤生长。

    自1985年以来,国外开始开展高能冲击波(HESW)对体外和体内肿瘤细胞作用的研究。目前,在体外实验上获得了大致相同的结果,但就HESW是否可抑制体内肿瘤的生长尚无一致意见。多数文献报告,HESW可暂时性抑制体内肿瘤的生长〔1~5〕,但对其作用机制及是否促进体内肿瘤的转移所知甚少,尤其对HESW是否引起肿瘤扩散的问题,国内外仅见初步实验报道〔1,6〕,尚无明确结论。我们在体外实验〔7〕的基础上,通过对裸鼠移植瘤进行冲击研究,就这些问题进行了探讨。
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    材料及方法

    一、肿瘤细胞及动物

    膀胱肿瘤细胞系E-J细胞的标准培养等详见文献[8]。所用裸鼠为4~6周龄,重14~20g,雌性。无特殊致病原(SPF),24~28℃条件下饲养。鼠笼、饲料、饮水均定期经高压蒸汽消毒。

    二、碎石机工作条件及裸鼠称植瘤的建立

    使用Dornier HM3碎石机(德国 Dornier 公司生产),工作电压15kV,实验分对照组、实验Ⅰ组及实验Ⅱ组,冲击次数分别为0、400及800次,每组各7只裸鼠,水浴温度35~37℃,频率60次/分。裸鼠移植瘤以E-J细胞悬液0.2ml(含3.0×106细胞),接种于裸鼠右后肢皮下建立。

    三、冲击过程及冲击后移植瘤体积增加比
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    接种后第12天,裸鼠麻醉后固定于标本架上,移植瘤位于碎石机第2焦点,身体其余部位以铅板防护,水浴浸至颈部。对照鼠同样处理后置水池边缘内。冲击后,每间隔1~2天于超净台内测量瘤体三径1次,按公式长×宽×高×π/6计算瘤体积,并进而计算移植瘤体积增加比。

    体积增加比△V=(V2-V1)/(V1)×100%

    四、冲击后移植瘤组织学及超微结构变化

    包括形态、组织学(HE染色)及透射电镜观察。形态观察指每天定时观察移植瘤的大小、质地、颜色及出血坏死情况。透射电镜标本分别于冲击后24小时及28天后取材,分瘤体周边部及中心部,常规切片,上机观察。组织学标本常规HE染色,光镜下观察。

    五、冲击后裸鼠表浅淋巴结及内脏转移情况
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    冲击后4周的荷瘤裸鼠,处死后分别取其双侧腹股沟、腋窝淋巴结及双肾、肝脏及双肺标本,固定后每个淋巴结连续切片5次以上,每个脏器连续切片10次以上,HE染色,光镜下观察。

    附表 冲击后裸鼠移植瘤体积增加比(每组n=7) 体积增加比ΔV

    对照组

    实验Ⅰ组

    实验Ⅱ组

    组间P值

    ΔV1

    0.91±0.10

    0.67±0.22

    0.71±0.13
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    <0.05

    ΔV2

    0.33±0.09

    0.19±0.10

    0.07±0.05

    <0.001

    ΔV3

    0.26±0.10

    0.30±0.13

    0.25±0.10

    >0.05

    ΔV4
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    0.19±0.08

    0.24±0.09

    0.26±0.12

    >0.05

    ΔV5

    0.21±0.09

    0.25±0.08

    0.31±0.08

    >0.05

    ΔV6

    0.18±0.11

    0.33±0.12
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    0.22±0.10

    <0.05

    ΔV7

    0.16±0.05

    0.18±0.10

    0.10±0.06

    >0.05

    ΔV8

    0.17±0.11

    0.45±0.12

    0.49±0.06

    <0.001
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    ΔV9

    0.45±0.16

    0.10±0.03

    0.12±0.02

    <0.001

    ΔV10

    0.29±0.02

    0.23±0.03

    0.23±0.09

    >0.05

    ΔV11
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    0.37±0.08

    0.29±0.06

    0.43±0.07

    <0.01

    六、统计学方法

    各组间移植瘤体积增加比的比较采用单因素方差分析。

    结 果

    一、裸鼠移植瘤的体积增加比

    各组不同测量时间间隔的体积增加比见附表。△V1为冲击后当天~第3天体积增加比,△V2为第3~5天体积增加比,依此类推。测量至冲击后4周。方差分析结果表明,移植瘤接受冲击后5天内,两实验组移植瘤生长速度转对照组延缓,尤以实验Ⅱ组更显著。便冲击6天后,两实验组移植瘤已恢复原有的生长速度,与对照组相同。冲击4周后,各组肿瘤平均长径均达2.5cm左右,体积差异无显著意义。
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    二、冲击后裸鼠移植瘤的形态改变

    冲击前,移植瘤色淡红,界限清,质硬,无出血坏死及破溃。冲击后,实验组肿瘤表面可见多处瘀血斑及皮内出血点,以实验Ⅱ组更为明显,但均无破溃。这些瘀血斑点于冲击4天后完全消失。肿瘤周围肌肉组织亦可见有类似变化。冲击4周后,各组肿瘤均巨大,质软,侵犯整个右后股肌肉,色深红,有大小不等之暗红色区域,肿瘤切面中心部均有液化坏死处,这些改变各组间差异无显著意义。

    三、冲击后移植瘤的组织学改变

    冲击后24小时,对照组可见少量炎性细胞浸润于肿瘤细胞间,未见出血坏死灶。而两实验组则可见瘤血管破裂出血,局灶性变性坏死,胞核固缩、胞浆变性,伴多数炎细胞浸润,以中性粒细胞为主,上述改变以实验Ⅱ组为著。冲击4周后,对照组与实验组无明显差异,均可见多处出血及坏死灶,伴大量炎细胞浸润,坏死肿瘤细胞形态无特异性。

, 百拇医药     四、冲击后移植瘤超微结构的改变

    透射电镜观察,冲击24小时后实验组与对照组相比,可见有较多变性细胞;有些细胞胞膜破裂,胞浆外溢;有些胞间连接遭破坏,连接处两侧胞膜分离;有些胞膜表面微绒毛明显减少,胞浆内线粒体肿胀呈囊状,嵴变短,排列紊乱,数目减少且仅排列于周边部,基质稀薄,电子密度减低,颗粒减少,但胞浆内溶酶体数目增多,仍以实验Ⅱ组为著。冲击4周后,对照组与实验各组观察结果无明显差别,于肿瘤外周取材,很少见变性细胞,细胞形态及超微结构无明显异常。于肿瘤中心部位取材,可见多量变性坏死细胞及炎细胞浸润,坏死细胞形态无特异性。

    五、冲击后荷瘤裸鼠表浅淋巴结及内脏转移情况

    冲击4周后,各组所取表浅淋巴结构有不同程度的肿大,取材的所有肘器外表及剖面均未见癌转移结节。组织学检查各组淋巴结构未见肿瘤转移或浸润,淋巴窦内未见瘤栓,但可见淋巴细胞及窦上皮细胞增生。各组所取脏器亦未见转移灶,血管腔内未见瘤栓。
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    讨 论

    目前,就HESW是否能抑制体内肿瘤的生长尚无完全一致的意见。多数学者报告HESW可暂时性地抑制体内肿瘤的生长,这种作用与HESW的剂量呈正相关,同时与移植瘤细胞的性质、接受冲击时体积的大小有关〔1~5〕。Oosterhof等5报告,HESW对小体积肿瘤的抑制作用较对大体积者明显,推测这与HESW的能量主要局限于焦点处有关,且一定次数HESW反复应用可增强这种作用。而少数学者则报告,HESW对体内肿瘤的生长无抑制作用〔6〕。本实验所得结果与多数学者的报告一致。

    裸鼠移植瘤接受冲击后,可见皮下淤血斑点,组织学检查示有局限性变性坏死灶和血管破裂处,电镜观察发现有较多变性细胞,这说明HESW对体内肿瘤具有细胞毒性作用。很多细胞胞浆突起及微绒毛减少,胞浆内线粒体肿胀,核染色体的变性,表明HESW对体内肿瘤也可作用于细胞膜、胞浆内细胞器及核染色质3个水平上。冲击后4周,实验组与对照组组织学及超微结构无明显区别,说明HESW的作用是暂时性的。而此时肿瘤自发坏死的细胞其组织学及超微结构与冲击24小时后坏死灶细胞相比无明显区别,表明HESW对肿瘤细胞的损伤作用是非特异性的。
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    移植瘤经冲击后,透射电镜示胞间连接受到破坏,胞膜分离,结合上述结果,提示HESW似有促进肿瘤好转的可能。而本实验对荷瘤裸鼠浅表淋巴结及内脏器官行连续切片观察,均未发现有转移灶及瘤栓出现。虽多数淋巴结有肿大,但非转移所致,而是由于淋巴细胞及淋巴窦上皮细胞的反应性增生引起,可能是裸鼠对异种肿瘤的免疫排斥反应所致。 们所用膀胱肿瘤细胞系E-J虽恶性度很高(G3),但属低转移癌系,在本实验条件下,未发现HESW可引起肿瘤扩散的证据。国外Gedolf等〔6〕曾报告应用高转移癌系R3327Matlylu诱发鼠移植瘤,冲击6天后(接种后20天)比较实验组与对照组淋巴结及肺转称情况,结果两组间无统计学差异,从而认为HESW不会促进肿瘤扩散。结合本组与Gedolf的实验结果,我们认为,HESW促进肿瘤转移的可能性是极小的,考虑到HESW的高能量、可聚焦、非侵袭性及正常组织对其敏感性低等特点,今后将HESW用于临床治疗肿瘤将是可行的。

    本实验结果也证实,HESW对体内肿瘤有直接的机械性损害作用。如一些学者所报告的,这是由于HESW所产生的脉冲性高压振荡或微气泡破裂所致。由于体内肿瘤是以组织块的形式存在,类似在凝血块或琼脂中〔9,10〕,而不是象体外实验那样肿瘤细胞处于悬液中,故产生的微气泡要少得多,因而体内肿瘤受同等剂量HESW作用后,其受损害程度要较体外实验中小得多,恢复正常生长能力的速度也快得多。冲击后肿瘤内有明显的出血灶。由于瘤组织血管的损伤使瘤组织缺血,从而间接抑制肿瘤的生长。这也是HESW的抑制机制之一。关于作用机制,Morgan等〔11〕曾报告,HESW所产生的微气泡的电离效应导致自由基氧化物的产生,从而杀伤肿瘤细胞,并证实这种电离效应与临床放射治疗肿瘤所致电离效应间存在等价关系。这一理论尚待进一步的实验研究证实。只有更深入地阐明其作用机制,才能为HESW应用于临床肿瘤的治疗提供充分的理论依据。
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    综上所述,我们认为,HESW对体内肿瘤亦具有细胞毒性作用;可作用于细胞膜、胞浆内细胞器及核染色质水平;其作用是暂时性的,肿瘤可很快恢复其原有的生长能力及形态特点;在一定工作电压条件下,其作用与冲击次数成正相关;其作用机制包括直接的机械性损害作用及损伤肿瘤血运,间接抑制肿瘤生长;HESW引起肿瘤扩散的可能性极小,又具备多种优点,预计可成为治疗肿瘤的新方法。

    参考文献

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    (收稿:1993-02-03 修回:1993-04-01), 百拇医药