关于肿瘤的数学模型

肿瘤是当今危害人们身体健康最主要的疾病之一,为了攻克肿瘤病这个堡垒,医学科学工作者孜孜不倦的探索着。近三十年来,人们对肿瘤生长的规律性的认识有了长足的进步,描述肿瘤生长过程的数学模型也取得了一定的成果。

KATOⅢ胃癌皮下异种移植CB17 SCID小鼠肿瘤模型的建立

目的建立CB17 SCID小鼠KATOⅢ胃癌皮下肿瘤模型,为胃癌的临床前研究提供更有效的动物模型。方法将KATOⅢ细胞接种至雌性CB17 SCID小鼠皮下,待肿瘤长至约200mm3时,取出肿瘤切成约30mm3小块后再次接种到雌性CB17 SCID小鼠皮下,观察肿瘤的生长情况,并研究肿瘤的组织病理学特征。结果该肿瘤模型成瘤率为100%,肿瘤生长情况良好,组织病理学检查完全符合胃癌细胞的形态学特征。结论通过肿瘤组织块异体移植的方法建立KATOⅢ胃癌皮下肿瘤模型可以缩短肿瘤的生长时间,为临床前胃癌的研究提供可靠的动物模型。

过表达转录因子21对肺癌细胞裸鼠成瘤的影响

目的探讨转录因子(TCF)21对肺癌细胞裸鼠成瘤的影响。方法选取人肺癌细胞SPC-A1,细胞转染TCF21过表达载体(过表达组)和空载体(空载体组),设置对照组,对照组中只加入转染试剂,培养48 h,Western印迹检测细胞中TCF21的表达水平。将过表达TCF21的肺癌细胞接种到裸鼠皮下,分别在5、10、15、20 d测量肿瘤的长径和短径,计算肿瘤体积并绘制肿瘤生长曲线。在20 d时,取出肿瘤,称量肿瘤重量,并计算瘤重抑瘤率,同时Western印迹检测肿瘤组织中B细胞淋巴瘤/白血病-2(Bcl-2)、活化的含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(Cleaved Caspase)-3、TCF21表达水平。结果过表达组肺癌细胞中TCF21水平明显高于对照组(P<0.01)。过表达组肿瘤生长与对照组相比明显受到抑制(P<0.01)。空载体组和过表达组的抑瘤率分别为(7.52±0.07)%和(72.24±0.61)%,且过表达组肿瘤重量明显低于对照组(P<0.01)。过表达组肿瘤组织中Cleaved Caspase-3、TCF21表达水平明显高于对照组,而Bcl-2水平明显低于对照组(均P<0.01)。结论 TCF21能够抑制肺癌细胞的裸鼠成瘤能力。

HPPH光动力学治疗大鼠C6脑胶质瘤肿瘤生长实验研究的磁共振表现

目的:以不同剂量新型光敏剂HPPH光动力学疗法治疗大鼠C6脑胶质细胞瘤模型,通过磁共振平扫及增强扫描来测定各组肿瘤的大小,绘出生长曲线,选择最佳的治疗剂量并与传统HPD-PDT(血卟啉光动力学疗法)作对比,并以病理、电镜检查作验证。方法:建立大鼠C6脑胶质细胞瘤模型建立,设立对照组(肿瘤未治疗组、单注射HPPH 0.45mg/kg组、单注射HPD5mg/kg组、单波长667nm激光照射组、单波长630nm激光照射组),光动力学治疗组(HPPH-PDT各组(0.15、0.30、0.45mg/kg组)、HpD-PDT 5mg/kg组)。单注射HPPH 0.45mg/kg组、HPPH-PDT组和单注射HPD 5mg/kg组、HpD-PDT组自尾静脉推注入光敏剂,光动力学组注光敏剂18h后照激光。以波长667nm的半导体激光照射HPPH-PDT组和单667nm激光照射组肿瘤,功率密度200mW/cm2,每光斑照射20min,能量密度为240J/cm2;以波长630nm的半导体激光照射HpDPDT组及单630nm激光照射组肿瘤,功率密度200mW/cm2,每光斑照射20min,能量密度为240J/cm2。肉眼观察鼠行为变化,以磁共振平扫及增强扫描测量治疗前、治疗后第7、14天或对照组肿瘤生长第7、14、21天肿瘤体积,绘制肿瘤生长曲线,于PDT后14天或对照组肿瘤生长21天鼠脑,磁共振增强扫描测量后处死鼠,取脑组织作病理、电镜检查。结果:大鼠PDT治疗后,光动力学治疗组疗效较好的鼠,未出现异常表现,而对照组及光动力学治疗疗效较差组出现大鼠消瘦、萎靡或偏瘫、视盲。所有鼠均未出现皮肤红斑、水肿等光毒性反应。磁共振增强扫描测定肿瘤生长不同时间体积,并绘出肿瘤生长曲线。光动力学治疗前及治疗后14天肿瘤体积比(P14/P0),即肿瘤生长第21天与7天比(T21/T7),HPPH 0.15、0.30、0.45mg/kg-PDT组、HPD5mg/kg-PDT组值为4.43±4.80、0.37±0.25、0.71±0.42、8.31±1.56;对照组单注药HPPH 0.45mg/kg组、单注药HPD5mg/kg组、单激光667nm照射组、单激光630nm照射组、未治疗肿瘤组为17.01±0.36、16.66±0.31、18.37±0.47、17.66±0.04、20.24±1.75。T检验治疗组与对照组有显著及非常显著差别(P值<0.050、0.001),治疗组中HPPH各组疗效优于HPD5mg/kg-PDT组,T检验有显著差异(P值<0.050)HPPH-PDT组中HPPH 0.3mg/kg-PDT组、HPPH 0.45mg/kg-PDT组疗效接近,T检验无显著差别(P值>0.050),但明显优于HPPH0.15mg/kg-PDT组,T检验有显著差异,(P值<0.050)各对照组间无明显差异(P值>0.050)。病理检查正常脑组织仅见神经元细胞及胶质细胞;而接种C6胶质细胞瘤后大鼠脑可见大片密集成巢状生长,色深、大小不一、有核分裂的肿瘤细胞,随着肿瘤生长时间的增加,肿瘤细胞的密度加大。未光动力学治疗对照组的病理表现与上相同。光动力治疗后可见肿瘤细胞变性、色变淡、细胞密度减少,脑组织水肿及毛细血管扩张,程度与光敏剂HPPH的剂量有关,HPPH 0.15mg/kg-PDT较差一些、而HPPH 0.3mg/kg-PDT、HPPH 0.45mg/kg-PDT较明显、有的只有少量的肿瘤细胞,仅可见正常脑神经元细胞及胶质细胞,而HPD-PDT后的脑肿瘤细胞变性程度较HPPH-PDT更差一些,标本中仍可见较多的肿瘤细胞。电镜变化:大鼠正常脑可见神经元细胞及有髓鞘轴突及无鞘轴突。大鼠C6脑胶质细胞移植瘤未治疗对照组:均是活的肿瘤细胞,细胞体积大,细胞膜、核膜完整,核大,有核仁,有核切迹。大鼠C6脑胶质细胞移植瘤光动力学治疗组出现不同程度细胞凋亡及凋亡坏死的表现,核固缩,染色质边集的凋亡细胞,凋亡小体,细胞质空泡变性,线粒体空泡变性,细胞膜、核膜破裂。随着剂量增加,肿瘤细胞凋亡、坏死程度增加。HPPH 0.15mg/kg-PDT早期凋亡肿瘤细胞多见,有较多有活性肿瘤细胞;0.30mg/kg及0.45mg/kg HPPH-PDT组肿瘤凋亡及坏死程度增加。程度相似,但边缘脑组织有少许神经元固缩,程度0.45mg/kg HPPH-PDT组大于0.30mg/kg HPPH-PDT组。HPD-PDT组也是以早期凋亡肿瘤细胞多见,有较多有活性的肿瘤细胞,肿瘤的凋亡程度较HPPH 0.15mg/kg-PDT差。结论:磁共振增强扫描成像分析,能在无创情况下动态观察大鼠接种C6胶质瘤脑组织内肿瘤的生长情况,测量肿瘤肿块大小。HPPH-PDT能治疗大鼠脑C6胶质瘤,疗效优于HPD-PDT,HPPH 0.3mg/kg为HPPH-PDT最佳光敏剂剂量。

基于荷瘤小鼠模型及生物信息学探讨燥湿解毒复方对胰腺癌的影响

目的探讨燥湿解毒复方对小鼠胰腺癌细胞株皮下荷瘤生长的影响,并借助生物信息学判断该燥湿解毒复方治疗胰腺癌的潜在作用机制。方法构建C57BL/6小鼠胰腺癌细胞株皮下荷瘤模型,将40只皮下荷瘤的小鼠随机分为高剂量给药组[27.82 g生药/(kg·d)],中等剂量给药组[13.91 g生药/(kg·d)],低剂量给药组[6.96 g生药/(kg·d)]以及正常对照组(给予磷酸盐缓冲液),每天灌胃1次,共21天。实验过程中观测小鼠体质量变化以及荷瘤体积变化并绘制肿瘤生长曲线,实验结束后测量各组瘤体质量并计算抑瘤率。利用BATMAN-TCM、STRING、GEPIA 2数据库判断该燥湿解毒复方针对胰腺癌的潜在治疗靶点及相关生物学通路,探索靶点分子对胰腺癌患者生存期的影响。结果高剂量给药组和中等剂量给药组的小鼠肿瘤生长曲线较为平稳,低剂量给药组和对照组小鼠的肿瘤生长曲线则相对陡直。实验结束后测量发现高剂量给药组及中等剂量给药组小鼠瘤体质量分别为(0.16±0.08)g及(0.18±0.06)g,明显低于对照组小鼠瘤体质量(P<0.05)。高剂量给药组、中等剂量给药组及低剂量给药组抑瘤率分别为50.00%、43.75%和28.12%(P<0.05)。基于生物信息学分析燥湿解毒复方针对胰腺癌的潜在治疗靶点包括淀粉样前体蛋白(amyloid beta precursor protein,APP)、Polo样激酶1(Polo like kinase 1,PLK1)、过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisome proliferator activated receptor gamma,PPARG)、碳酸酐酶2(carbonic anhydrase 2,CA2)、表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR)、维甲酸受体β(retinoic acid receptor beta,RARB)、神经降压素受体1(neurotensin receptor 1,NTSR1)和胸苷酸合成酶(thymidylate synthetase,TYMS)。这些靶点蛋白在人体内参与调节骨吸收、细胞对维生素A的反应、星形胶质细胞活化、对超氧阴离子的正向调节、苏氨酸磷酸化的调节、肝细胞再生、一碳代谢过程、RNA聚合酶Ⅱ对pri-miRNA转录的调控、柱状上皮细胞的发育等生物学过程。进一步分析发现,EGFR和PLK1的表达水平与胰腺癌患者的预后存在相关性。结论根据小鼠胰腺癌细胞株皮下荷瘤模型及生物信息学结果,该燥湿解毒复方能抑制胰腺癌生长。

HPPH光动力学治疗鼠G422脑胶质瘤的实验研究

目的:通过对鼠G422脑胶质瘤脑及腋部皮下移植瘤模型HPPH光动力学治疗,从肉眼、肿瘤生长曲线、病理、观察各剂量组疗效,并与对照组及HpD作对比,寻找HPPH-PDT治疗鼠G422脑胶质瘤合适的HPPH剂量。方法:建立鼠G422脑胶质瘤脑及腋部皮下移植瘤模型,设立空白对照组、单注射HPPH 0.45 mg/kg组、单注射HpD组、单665 nm激光照射组、单630 nm激光照射组、HPPH-PDT各组(0.15 mg/kg、0.3 mg/kg、0.45 mg/kg组)、HpD-PDT 5 mg/kg组。单注射HPPH组、HPPH-PDT组和单注射HpD组、HpD-PDT组自尾静脉推注入光敏剂,24小时后以波长665 nm的半导体激光照射HPPH-PDT组和单665 nm激光照射组肿瘤,功率密度200 mW/cm2,每光斑照射17 min,能量密度为204 J/cm2;功率密度100 mW/cm2,每光斑照射34min,能量密度为204 J/cm2;以波长630 nm的半导体激光照射HpD-PDT组及单630 nm激光照射组肿瘤,功率密度200 mW/cm2,每光斑照射20 min,能量密度为240 J/cm2。肉眼观察肿瘤外形变化,测量(治疗前、3、5、7、9 d)肿瘤体积,于PDT后9 d处死鼠,取肿瘤、肿瘤边缘、正常脑组织,作病理检查。结果:可见未经光动力治疗对照组肿瘤迅速生长,第9天体积平均长至治疗前的4.86～5.97倍,HPPH-PDT 0.3 mg/kg、0.45 mg/kg组与治疗前体积平均比是0.94及0.97倍,HPPH-PDT 0.15 mg/kg组是1.09倍、HpD-PDT组是1.6倍,光动力学组肿瘤的生长速度明显低于对照组,P值<0.05,有统计学差别,HPPH-PDT各组优于HpD-PDT组。HPPH-PDT 0.3 mg/kg、0.45 mg/kg组抑瘤效果优于HPPH-PDT 0.15 mg/kg组、HpD-PDT组(P值<0.05,有统计学差别)。HPPH-PDT 0.3 mg/kg、0.45 mg/kg组抑瘤效果相似。在同样能量密度时高功率密度组第9天疗效较低能量密度稍好,但无统计学差别。故由抑瘤效果层面分析HPPH-PDT对鼠G422脑胶质瘤有抑制作用,并与HPPH剂量相关,适宜的剂量为0.3 mg/kg;HPPH-PDT对鼠G422脑胶质瘤的抑瘤作用较HpD-PDT强。从病理观察鼠G422脑胶质瘤脑及皮下移植瘤各剂量HPPH-PDT组及HpD-PDT治疗组,治疗9 d后仅个别标本肿瘤组织及细胞已消失,大部分肿瘤组织明显变性坏死,但深部仍有带活性肿瘤细胞,与对照组成巢状生长大片活性肿瘤细胞有明显差别。且坏死程度,HPPH-PDT组明显优于HpD-PDT组,0.3 mg/kg、0.45 mg/kgHPPH-PDT组优于0.15 mg/kg HPPH-PDT组,0.3 mg/kg、0.45 mg/kg HPPH-PDT组两组程度相似,故0.3mg/kg是较合适的HPPH-PDT光敏剂剂量。结论:从抑瘤效果、病理分析,HPPH-PDT对鼠G422脑胶质瘤生长有抑制作用,抑瘤效果与HPPH剂量有关,适宜的剂量为0.3 mg/kg;HPPH-PDT对鼠G422脑胶质瘤抑瘤效果较HpD-PDT强。

枸杞多糖对放射治疗增敏效应的研究

当前国内外研究放射增敏剂的种类已经很多,主要是硝基咪唑类亲电子化合物,但其对神经系统毒性很大,限制了在临床上使用。至今尚无一种理想的放射增敏剂。 本文采用对机体无毒性作用的中药枸杞主要成份枸杞多糖做为放射增敏剂进行了动物实验与临床观察,取得初步效果。