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        β-欖香烯的放療增敏作用與腫瘤血管形成的相關性研究

        2011-11-15 07:38:00李國權謝冰冰陳英海李小龍鄒麗娟
        實用癌癥雜志 2011年1期
        關鍵詞:香烯光密度免疫組化

        樊 輝 李國權 謝冰冰 陳英海 李小龍 鄒麗娟

        放射治療是抗腫瘤治療的主要治療方法之一,通過放療和增敏劑的聯(lián)合應用提高放療療效,是基礎和臨床研究的熱點。β-欖香烯是從姜科植物溫郁金中提取出來的抗癌新藥,是1種高效、低毒的廣譜抗腫瘤藥物,而且β-欖香烯的放療增敏作用已經(jīng)得到證實,但是放射增敏機制仍未完全闡明。我們通過探討β-欖香烯對移植瘤的放療增敏機制,是否與血管形成相關,從而為闡明增敏機制提供新的理論依據(jù)和實驗基礎。

        1 材料與方法

        1.1 材料

        1.1.1 細胞系和裸鼠 A549人肺腺癌細胞系購自中國醫(yī)學科學院細胞庫。6~8周齡的BALB/C-nu裸鼠購自大連醫(yī)科大學實驗動物中心,恒溫(24℃ ~26℃)飼養(yǎng)?;\具、墊料、飲水及飼料均作高壓和紫外線消毒處理。

        1.1.2 主要試劑 β-欖香烯注射液購于大連華立金港藥業(yè)有限公司。VEGF、CD34多克隆抗體、生物素標記山羊抗兔和山羊抗鼠IgG及SP染色試劑盒,均購自于北京中杉公司。

        1.2 方法

        1.2.1 細胞培養(yǎng) 細胞置于37℃、5%飽和濕度CO2培養(yǎng)箱中,用PRMI 1640完全培養(yǎng)液培養(yǎng),每2~3 d換液1次,定期傳代。

        1.2.2 移植瘤模型 取對數(shù)生長期細胞,應用無血清培養(yǎng)基配備細胞懸液,最終細胞濃度為1×107個/0.2 ml;裸鼠右下肢外側皮下注入0.2 ml瘤細胞懸液。應用游標卡尺由專人定期測量瘤體的長徑(a)及短徑(b),計算移植瘤體積(V=ab2/2[1])。

        1.2.3 照射方式 將荷瘤裸鼠裝入一有機玻璃盒內(nèi),接種腫瘤的后腿拉出用膠布固定。腫瘤部位位于照射野中央,距野邊緣均超過1 cm,全身其余部位均在野外。Varian 2 300C/D醫(yī)用直線加速器,6 MeV電子線,照射野4 cm×3 cm,劑量5 Gy,源皮距100 cm,照射部位上墊1.0 cm厚蠟塊。

        1.2.4 腫瘤生長延緩時間和計算增敏系數(shù) 待移植瘤體積達0.8~1.0 cm3時,將荷瘤裸鼠隨機分組:空白組(NaCl)、25 mg/kg藥物組、45 mg/kg藥物組、100 mg/kg藥物組、放療組(NaCl+放療)、25 mg/kg+放療組、45 mg/kg+放療組、100 mg/kg+放療組,每組5只。腹腔注射β-欖香烯,空白組注射同等體積生理鹽水。與放療聯(lián)合時,β-欖香烯于放療前1h腹腔注射。觀測移植瘤的體積倍增時間,絕對腫瘤生長延緩時間(AGD)=放療組體積倍增時間-空白組體積倍增時間。標準化腫瘤生長延緩時間(NGD)=聯(lián)合組體積倍增時間-藥物組體積倍增時間。增敏系數(shù)(EF)=NGD/AGD,EF>1提示有放射增敏效應[2]。

        1.2.5 移植瘤取材 再次將瘤體達到0.8~1.0 cm3的新裸鼠隨機分組,具體:空白組(NaCl);藥物組(最佳增敏劑量)、放療組、藥物+放療組。24 h后采用斷頸法處死裸鼠,立刻置于冰上,用無菌手術器具剝?nèi)∧[瘤組織,去除脂肪等非瘤組織,置于保存管里于液氮罐保存。

        1.2.6 石蠟切片制備及VEGF、CD34免疫組化染色新鮮腫瘤標本常規(guī)石蠟包埋,切成4 μm厚連續(xù)切片。采用SP法免疫組化染色,按照試劑盒說明書進行操作。采用IPP軟件(Image-Pro Plus 6.0)對VEGF的染色結果進行分析,選擇測量面積計算累積光密度及平均光密度[3]。參照 Weidner[4]微血管計數(shù)法標準,根據(jù)CD34染色陽性細胞,計數(shù)MVD平均數(shù)目。

        1.3 統(tǒng)計學分析

        應用SPSS 16.0統(tǒng)計分析軟件,采用單因素方差分析方法,P<0.05為有統(tǒng)計學意義。

        2 結果

        2.1 各組裸鼠移植瘤的體積倍增時間

        實驗前各組瘤體積差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。隔日檢測移植瘤體積變化,計算各組的體積倍增時間。由圖1可見,各藥物組與空白組(6.8±1.10)比較倍增時間均延長,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。藥物組間倍增時間比較,100 mg/kg組(17.2±1.92)最長,45 mg/kg 組(10.6 ± 1.14)次之,25 mg/kg組(9.0 ±0.71)最短,差異具有統(tǒng)計學意義(P <0.05)。放療組倍增時間(11.8 ±0.45)短于 100 mg/kg組,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01),長于 45 mg/kg組,兩者比較無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。

        圖1 各實驗組的體積倍增時間

        2.2 增敏系數(shù)(EF)和最佳增敏劑量

        根據(jù)NGD和AGD計算增敏系數(shù),由于25 mg/kg組EF=0.84<1,提示該劑量沒有放療增敏作用。45 mg/kg組(EF=1.24)和 100 mg/kg組(EF=2.04)的EF值均>1,說明兩種劑量具有增敏作用。由圖1可見,100 mg/kg β-欖香烯的抑瘤能力超過了放療的抑瘤能力,說明該劑量抑瘤能力過強,因此不是理想的增敏劑量。45 mg/kg符合放射增敏劑量的要求。

        2.3 各組移植瘤VEGF免疫組化表達

        顯微鏡下觀察細胞質(zhì)染色呈棕黃色或棕褐色者為VEGF表達陽性。依據(jù)累積光密度及平均光密度結果分析各組VEGF的表達水平,見表1。累積光密度結果:藥物組VEGF表達水平略低于空白組,但是兩者差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05);放療組與空白組及藥物組比較,VEGF表達明顯增強,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01),聯(lián)合組與空白組、藥物組及放療組比較VEGF表達明顯減弱,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。各組平均光密度分析結果與累積光密度結果一致。

        表1 各組VEGF免疫組化染色結果的IPP圖像分析(s)

        表1 各組VEGF免疫組化染色結果的IPP圖像分析(s)

        ★為與空白組、藥物組比較,P<0.01;◆為與其它各組比較,P<0.01

        組別 樣本數(shù)(n)累積光密度 平均光密度(×10-2)空白組◆

        2.4 移植瘤CD34免疫組化表達

        參照Weidner微血管計數(shù)法標準,以細胞質(zhì)出現(xiàn)棕黃色著色為血管內(nèi)皮細胞陽性。CD34免疫組化結果見表2。藥物組的微血管個數(shù)表達略低于空白組,但兩者差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05);放療組與空白組及藥物組比較,微血管個數(shù)表達明顯增強,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01),聯(lián)合組與空白組、藥物組及放療組比較,微血管個數(shù)表達明顯減弱,差異有統(tǒng)計學意義(P <0.01)。

        表2 各組CD34免疫組化染色結果

        3 討論

        β-欖香烯是從中藥莪術中提取出來的具有抗癌活性的藥物,由于其高效,低毒,廣譜的特點越來越多的受到臨床治療的青睞?;A研究證明β-欖香烯對肺腺癌 A549[5]、小鼠移植瘤 U14[6]等多種細胞均具有放射增敏作用。放射增敏機制研究主要涉及到細胞周期、細胞凋亡及 DNA 雙鏈損傷修復等方面[7,8],而且主要是體外實驗。體內(nèi)實驗及在腫瘤血管形成機制方面研究甚少。

        VEGF是目前發(fā)現(xiàn)的活性和專屬性最強的血管生成因子[9],廣泛表達于腫瘤細胞,在腫瘤血管形成機制方面發(fā)揮至關重要的作用,所以我們選擇了VEGF做為研究的主要目標。VEGF的表達與腫瘤微血管密度(MVD)緊密相關[10],所以本實驗著重研究β-欖香烯的放療增敏機制與VEGF和MVD表達的相關性。

        本實驗的前期整體實驗發(fā)現(xiàn),45 mg/kg藥物組劑量本身的抑瘤能力較弱,而增敏系數(shù)(EF=1.24)較理想,所以選擇此劑量作為進一步研究的增敏劑量。從本實驗的結果也可看出:藥物組VEGF的免疫組化表達與空白組比較差異不大,無統(tǒng)計學意義。Moeller等[11]研究表明放療會誘導腫瘤HIF-1α表達上調(diào),從而促進其下游眾多分子(如VEGF等)的表達。本實驗結果也證明了這一點,VEGF免疫組化結果可看出放療組表達明顯增強,與空白對照組有明顯差異。而聯(lián)合組VEGF表達水平明顯低于其他各組。CD34各組表達與VEGF表達結果基本吻合。這說明了β-欖香烯和放療協(xié)同,通過抑制VEGF表達,改善腫瘤的血管形成情況,增強了腫瘤細胞的放射敏感性,其機制可能是通過下調(diào)VEGF表達改善了腫瘤的乏氧狀態(tài),值得進一步研究。

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        [2]Milas L,F(xiàn)ujii T,Hunter N,et al.Enhancement of tumor radioresponse in vivo by gemcitabine〔J〕.Clin Cancer Res,1999,59(1):107.

        [3]Wang CJ,Zhou ZG,Holmqvist A,et al.Survivin expression quantified by Image Pro-Plus compared with visual assessment〔J〕.Appl Immunohistochem Mol Morphol,2009,17(6):530.

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        [5]Jiang H,Ma SL,F(xiàn)eng JG.In vitro study of radiosensitization by β-elemene in A549 cell line from adenocarcinoma of lung〔J〕.C-G JCO,2009,8(1):12.

        [6]鄒麗娟,孫秀華,徐曉穎,等.欖香烯對小鼠移植瘤U14放療增敏的實驗研究〔J〕.中華放射醫(yī)學與防護雜志,2004,24(3):254.

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        [8]張 卓,鄒麗娟,田瑩瑩.β-欖香烯乳聯(lián)合照射對肺腺癌A549細胞凋亡及KU70基因表達的影響〔J〕.中國腫瘤臨床,2010,37(4):184.

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