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编号:10220904
脑立体定向建立C6大鼠脑胶质瘤模型
http://www.100md.com 《河北医科大学学报》 2000年第4期
     作者:焦保华

    单位:焦保华(河北医科大学第二医院神经外科(石家庄 050000))

    关键词:神经胶质瘤;病理学;脑,肿瘤;肿瘤,实验性;尾状核;移植;接种;大鼠

    河北医科大学学报000406

    摘 要 目的 为脑胶质瘤的治疗研究提供实验基础,建立可靠的动物模型。方法 采用脑立体定向术,在SD大鼠脑尾状核接种C6细胞。术后观察大鼠的生存期,并采用MRI及病理学检查方法,动态观察肿瘤生长情况。结果 接种1周后,按不同时间行MRI、病理解剖学及GFAP、S-100免疫组织化学检查,均显示颅内肿瘤形成。结论 该方法建立的脑胶质瘤具有与人脑胶质瘤生长相似的特性,肿瘤形成时间短,生存期稳定,适合于脑胶质瘤实验治疗研究的需要。

    中图号 R739.41
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    ESTABLISHMENT OF C6 BRAIN GLIOMA MODEL BY STEREOTAXIC PROCEDURE IN RATS

    Jiao Baohua

    Dapartment of Neurosurgery,the Second Hospital

    of Hebei Medical University(Shijiazhuang 050000)

    ABSTRACT Objective To establish a dependable animal model as a laboratory foundation for treatment research in human glioma.Methods By stereotaxic procedure,SD rats were inoculated with C6 cells in their caudate nucleus. The tumor growth was dynamically observed. Results One week after inoculation the examinations such as MRI, patholoanatomy, GFAP and S-100 immunohistochemistry were performed on the rats at different time points.Conclusion The brain glioma established by this method in the rats had the same characters as human brain glioma.The tumor growth period was short and the subsisting period was stable.This model is suitable for laboratory and treatment study of brain gliomas.
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    MeSH glioma/pathol; brain,neoplasms;neoplasms, experimental;caudate nucleus/transpl;vaccination; rats

    脑胶质瘤的治疗是神经外科主要研究课题之一,而建立脑胶质瘤动物模型又是检验胶质瘤治疗方法的重要手段。目前国外普遍采用C6大鼠胶质瘤模型进行体内实验[1~3],但国内开展尚少。因此,本文采用脑立体定向术,将C6大鼠胶质瘤细胞接种在SD大鼠尾状核,形成典型的脑深部胶质瘤模型,并应用MRI及病理组织学方法动态观察肿瘤生长情况,为胶质瘤的研究提供实验基础。

    1 材料与方法

    1.1 材料

    1.1.1 接种细胞:C6大鼠脑胶质瘤细胞系由天津医科大学总院神经外科脑肿瘤研究室提供,在10 %胎牛血清DMEM培养液中传代生长。细胞于对数生长期时以0.25 %胰酶消化液处理,Hank液洗涤2次后制成细胞悬液待接种。
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    1.1.2 实验动物:纯种SD雄性大鼠,二级动物,鼠龄4~6周,体质量170~210 g,共20只,由中国医学科学院实验动物研究所提供。

    1.2 方法:选大鼠右侧脑尾状核为靶点,其坐标为大囟中点前 1.0 mm,矢状缝右旁开 3.0~3.5 mm,硬膜下 6.0 mm。接种方法:大鼠经2 %戊巴比妥钠(0.04 g/kg)腹腔注射麻醉后,固定于大鼠脑立体定向仪(上海产,江湾I型)头架上。手术暴露颅骨标志,按坐标定位,用牙科磨钻钻孔,孔径1.2 mm,深达硬脑膜。将微量注射器固定于立体定向仪,进针深度为硬膜下6 mm。按每只鼠1.5×106细胞悬液15 μl于10 min内注入靶区,留针5 min,使细胞充分沉积。缓慢拔针后用骨腊封闭骨孔,缝合皮肤。

    1.3 肿瘤生长观察指标:根据细胞接种后在体内生长的时间,分成1~4周时间组,每组5只,然后进行以下检查。

    1.3.1 大鼠脑MRI检查:MRI为美国GE公司产1.5 Tesla成像系统。应用76 mm表面线圈,冠状面和矢状面T1加权和T2加权扫描。鼠尾静脉注射造影剂GD-DTAP(0.2 ml/kg)后T1加权扫描。SE序列参数:TR/TE 500/20,FOV 8 cm×4 cm,距阵512×256。冠状面T2 W1采用FSE序列,参数为TR/TE 4 000/86,FOV:8 cm×4 cm,距阵512×256,层厚3 mm。每周1次,共检查3次。
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    1.3.2 病理解剖学检查:取各时间组大鼠全脑,固定后沿肿瘤中心做冠状切面,按水平方向测量每个肿瘤最大直径。

    1.3.3 组织学检查:①HE染色常规病理检查;②GFAP和S-100蛋白免疫组织化学检查。ABC法染色,一抗为兔抗大鼠抗体(美国Dako公司提供),浓度分别为1∶500,1∶400。每批标本均设阴性及阳性对照,阴性对照不加一抗。胞浆中出现棕黑色或棕色视为阳性细胞。

    2 结 果

    2.1 一般情况及存活期观察:20只大鼠脑内接种C6胶质瘤细胞的成功率为100 %。接种鼠自接种第3 d自行觅食、饮水较正常鼠减少,体质量下降,反应迟钝,术后8~14 d出现进行性左侧偏瘫,5只鼠出现眶周出血,眼球外突。21~28 d时动物多萎靡,并发生死亡:2周组死亡1只,3周组死亡2只,4周组死亡2只,其余2只处于频死状态。
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    2.2 MRI影像学变化:接种术后1周MRI检查5只肿瘤已形成,表现为较淡的长T1长T2信号,中线结构轻度移位,强化后边缘不清楚,肿瘤体积1.2 mm×1.5 mm×1.5 mm~1.2 mm×1.5 mm×1.8 mm。2周观察4只鼠肿瘤均已显著增大(1只死亡),呈明显的长T1长T2信号,中线结构明显移位,左侧侧脑室扩大,肿瘤平均体积为1.6 mm×1.7 mm×1.9 mm大小。3~4周组中观察6只,可见肿瘤体积增大,平均1.7 mm×1.8 mm×1.9 mm,向多个层面发展,肿瘤中心部有出血、坏死表现,3只鼠脑室明显扩大,强化后扫描,肿瘤有明显强化(图1A,B,C)。

    图1 大鼠接种C6胶质瘤细胞后1周(1A)、2周(1B)、3周(1C)时,肿瘤形成的MRI冠状扫描图像
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    Figure 1 Coronal plane MRI image of tumor evolution in 1week(1A),2week(1B) and 3week(1C) after C6 glioma cells inoculation in rat

    2.3 肿瘤生长与接种时间:病理解剖可见,各时间组大鼠右尾状核区均有团块状肿瘤形成,瘤体随年龄延长明显增大,并向周围脑组织浸润性生长。1周组瘤体直径平均3.0 mm,2周组瘤体直径平均5.0 mm,3、4周组瘤体直径平均>6.5 mm,肿瘤中心有出血坏死(图2A,B,C)。

    图2 大鼠接种C6胶质瘤细胞后1周(1A)、2周(1B)、3周(1C)时,肿瘤形成的病理标本

    Figure 2 Pathological specimen of tumor evolution in 1week(1A),2week(1B) and 3week(1C) after C6 glioma cells inoculation in rat
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    2.4 病理组织学检查:HE染色可见生长活跃的胶质瘤细胞呈假栅栏状排列,密集成群,并向正常脑组织浸润生长。脑组织与肿瘤交界处虽能见到少量肿瘤细胞侵入脑实质,但界限仍较明显。肿瘤中心有囊变、坏死和肿瘤血管生成。肿瘤细胞GFAP和S-100蛋白免疫组织化学检查均呈阳性表达。

    3 讨 论

    为了研究脑胶质瘤的生物学特性,人们相继建立了各种各样的脑胶质瘤动物模型,并广泛进行了胶质瘤的实验性治疗、分化诱导试验和癌基因/抗癌基因的表达等研究。肿瘤移植模型是目前建立最多、研究最广泛的胶质瘤模型,按动物间关系学可分为2种:1种是同种移植模型,另1种是异种移植模型[1~7]。最原始的方法是把肿瘤组织切碎,然后经管型针植入到动物脑内,无法进行定量研究。把立体定向用于脑胶质瘤动物模型的建立,使肿瘤细胞能定位、定量地植入,便于对照研究[1]

    可靠理想的胶质瘤动物模型应具备以下条件:①肿瘤细胞具有胶质瘤细胞和恶性细胞的生物特性,而且能在体外培养生长[2];②肿瘤形成时间应较短,能够测定肿瘤生长率,动物生存期稳定;③模型肿瘤应具有与人脑胶质瘤相似的生长特性,如能在脑实质内浸润性生长[1],有肿瘤血管及血脑屏障,无肿瘤包膜,不会在颅外种植等;④用于治疗模型须能够模拟人脑胶质瘤临床治疗过程;⑤用于制造模型的动物应较小且经济,便于开展大样本的动物实验研究,从而准确评价实验疗效。目前最理想的动物模型是基因转染模型,但诱发率低,操作复杂[4~6]。其次为裸鼠移植胶质瘤模型,但裸鼠价格昂贵,饲养困难,且裸鼠缺乏T淋巴细胞,用于模拟人脑胶质瘤的体内试验还有一定差距。因此,国外普遍采用C6鼠胶质细胞模型进行脑胶质瘤的实验研究[1~3]。本模型的制作在此基础上进行了改进,脑内肿瘤接种成功率100%。
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    C6细胞是经N-亚硝基甲脲(N-nitrosonethylurea)诱发的大鼠脑胶质瘤细胞,在各种大鼠中均有较好的组织相容性,无论是体外传代培养,还是建立模型的体内接种,均生长稳定,在大鼠脑内接种后肿瘤形成快,肿瘤成活率较高。其生物学特性与人脑胶质瘤较为接近,有浸润性生长和新生血管形成的特性,可模拟人脑胶质瘤临床治疗过程,具有胶质纤维酸性蛋白和S-100蛋白胶质瘤特异性标志,它们的阳性表达提示C6细胞具有胶质瘤细胞的特征[3]

    MRI可用于观察实验动物肿瘤的生长情况,客观的评价实验结果。本实验过程中采用MRI监测颅内移植肿瘤生长情况,并与病理检查对照,结果基本一致。实验中经MRI影像、病理解剖和病理组织学观察到,接种C6细胞1周时肿瘤已基本形成。随接种时间的延长而不断增大,逐渐产生压迫及高颅压症状。肿瘤在2~3周间生长速度最快,3周以后生长速度减慢,实验动物多在4周内肿瘤压迫致死。根据该模型生长特点,最佳治疗时机以接种后1~2周为宜。MRI扫描显示C6大鼠胶质瘤呈长T1及长T2信号,这是由于肿瘤细胞毒性水肿造成的。T1W1病灶为低信号,边缘模糊不清,反映了胶质瘤无包裹,呈浸润性生长的特点。T2W1显示肿瘤比T1W1敏感,但肿瘤和周围脑质水肿均表现为高信号,故显示的病灶范围比实际肿瘤大,不能用来测量肿瘤的体积。增强扫描肿瘤呈明显均一强化或环状强化,与肿瘤破坏血脑屏障引起造影剂外渗有关。肿瘤中心低信号无强化区,HE染色证实为坏死组织,这是由于肿瘤生长迅速,中心血供较差,发生缺血性坏死。增强扫描肿瘤边界清楚且与大体标本所见肿瘤大小一致,可用来测定肿瘤体积。
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    为了保持模型稳定性,作者注意了靶点定位的准确性,恰当的进针深度、足量的细胞接种和细胞的适当注射速度等诸多技术因素。C6细胞易沿接种针道向颅外生长是该肿瘤模型的主要不足。为此,曾有人采用取瘤细胞琼脂培养基注射法或永久型不锈钢针留置法,收到较好效果[3]。但上述方法复杂,材料要求较高,不便实施,为防止肿瘤沿针道向颅外生长,在现有条件下采取缓慢注射,让细胞充分沉集,适时留针,并以骨腊封闭骨孔等一系列措施,有效地防止了肿瘤颅外生长的发生。

    应用脑立体定向术建立脑胶质瘤模型不仅能确保模型成功率和标准化,而且便于进行肿瘤化疗、放疗和生物治疗的疗效观察,为探索脑胶质瘤的发病机理及实验性基因治疗向临床过度提供了1个有效的研究手段。(本文图见插见第4页)

    参考文献

    1.Morreale VM, Herman BH, Der-Minassian V, et al. A brain-tumor model utilizing stereotacic implantation of permanent cannula.J Neurosurg,1993,78(10):959
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    2.Ckicoine MR, Silbergeld DL. Invading C6 glioma cells maintaining tumorigenicity. J Neurosurg,1995,83(7):665

    3.Peterson DL, Sheoidan PI, Brown WE, et al. Animal models for brain tumors: historical perspectives and future directions. J Neurosurg, 1994,80(9):865

    4.Kobayashi N, Allen N, Clendenon NR, et al. An improved rat brain tumor model. J Neurosurg, 1980,53(9):808

    5.林松,吴建中,王忠诚,等.人类野生型p53基因对9L胶质肉瘤的抑制作用.中华神经外科杂志,1997,13(4):215

    6.幸兵,任祖渊,苏长保.一种新的大鼠脑胶质瘤动物模型的建立.中国医学科学院学报,1998,20(4):241

    7.Beutler AS, Banck MS,Wedekind D,et al. Tumor gene theraphy made easy:allogeneic major histocompatibility complex in the C6 rat glioma model.Hum Geng Ther,1999,10(1):95

    (1999-10-17 收稿)

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