人胃肠道肿瘤肝转移动物模型研究进展

江苏医药 1999年第8期第25卷 综述

作者：汪芳裕　朱人敏

单位：南京军区南京总医院消化科(210002)

　　胃肠道肿瘤的发病率及病死率均位于前列，近期统计资料表明，我国死亡率最高的恶性肿瘤在男性和女性均为胃癌，结直肠癌也位居第五^［1］。临床研究表明，胃肠道癌肿向肝脏等处广泛转移是其致死的主要原因之一，因而对胃癌及大肠癌转移机制及其防治对策的研究是当前的重要任务。人类肿瘤动物(主要是先天性无胸腺小鼠athymicmice,即裸鼠)移植模型是肿瘤学研究的重要方法，转移模型的研究更是目前的热点之一^［2］。本文就胃肠道肿瘤肝转移模型的研究进展综述如下。

　　一、人胃肠道肿瘤裸鼠移植模型研究状况

　　1969年Rygaard和Povlsen^［3］将人类恶性肿瘤移植到裸鼠体内，首次成功地建立了人类肿瘤裸鼠皮下移植模型，以后许多学者相继建立了黑色素瘤、结肠癌、胃癌、肺癌及肾癌等裸鼠皮下移植模型^［4，5］，由于移植瘤在形态学、生物学及生物化学特性等方面与人体来源的肿瘤相似，所以这种模型已成为人类肿瘤研究的常用方法。然而，皮下移植模型罕见转移，其原因是移植瘤在裸鼠皮下生长时被纤维包膜包绕，干扰了肿瘤血管的生成、阻碍其生长和血行转移^［6］。因此，80年代以后人们开始研究新的模型。

　　正如经尾静脉注射瘤细胞可产生肺转移一样，经门静脉注入胃癌或结肠癌细胞也可以产生肝转移，但这种模型仅能代表胃肠道癌肿肝转移的最后阶段，因而被称之为实验性肝转移(Experimental liver metastasis)模型^［7］。事实上，能够从原发病灶脱离进入血循环的癌细胞只是少数，而最后能够在“靶器官”生长形成转移灶的则更是微乎其微，将放射标记的肿瘤细胞注入动物血管中，进入血循环内24小时后，能够存活的瘤细胞仅1%，而最后抵达这一部位产生继发灶的不到0.1%。在肿癌细胞转移的每一阶段均可能遭到机体免疫机能的杀灭，故有学者将癌细胞从原发部位向靶器官转移的过程称为“毁灭性旅程”^［8］。由此可见，直接将癌细胞注射到门静脉，虽然可以使其在肝脏形成转移灶，但不能代表胃肠道肿瘤肝转移的宏观过程。

　　1984年Kozlowski等^［9］首次提出研究人类肿瘤肝脏转移的最佳模式为脾脏内移植瘤细胞，这种模型很快广泛应用于消化道肿瘤肝转移的研究，人结肠癌、胃癌及胰腺癌等肝转移模型先后建立^{［10，11］}。Yasumura等^［12］还对这种模型进行了连续的动态观察，将1×10⁷个人胃癌细胞注入裸鼠脾脏后，4天即可检出镜下微小转移灶，7天可检出肉眼可见转移灶，以后逐渐发生腹水，30～40天动物衰竭而死亡。若用LacZ基因转染胃癌细胞，再建立这种模型，则注射瘤细胞1小时后即可在肝脏血管或肝窦检出LacZ基因阳性的细胞，提示胃癌细胞在原位生长之前 就经血行转移到肝脏。有作者认为，经脾脏注射的瘤细胞必须逃逸大量的宿主免疫细胞的杀伤，方可转移至肝脏，故这种模型可用来研究宿主免疫机能与癌细胞的关系，包括高转移潜能的癌细胞系的筛选及肿瘤的免疫治疗等。可惜这种模型肝转移灶数目可多达60个以上，有的可达300个，^［13］，且转移灶可出现于原位癌灶急剧增长之前，事实上，多数瘤细胞在注射后迅速经脾窦由门静脉直接进入肝脏，这显然与临床上胃癌或结肠癌由局部生长到肝脏转移的动态发展过程不同，因而也不是胃肠道癌肿肝转移的理想模型。

　　临床观察表明，肿瘤的转移常常有器官特异性，而不是随机分布，例如，胃癌或大肠癌通常转移到肝脏，某些瘤细胞(高转移潜能)对某些器官有特殊的生长倾向，由此提出了“种子与土壤学说”(seed and soil )^［14］，实验研究证实了这一点，即要建立高转移的动物模型，除了选用高转移潜能的肿瘤细胞株外，还必须将细胞移植到相应的器官环境(organ environment)。80年代末期，人们开始探索原位移植模型(orthotopic implant model,简称原位模型 )，即将肿瘤移植到裸鼠体内相应的器官部位，肿瘤在原位生长到一定的阶段后可出现肝转移。

　　1986年Morikawa等^［15］首次将人结肠癌细胞移植到裸鼠盲肠浆膜下，建立结肠癌的原位模型，该模型肿瘤既可在原位生长，又可出现 肝脏转移，较之皮下模型更代表临床大肠癌的生长特点。随后，又有学者开始研究人胃癌的原位模型，Furukawa等^［16］进一步研究发现，胃癌组织块是较之细胞悬液更为理想的移植材料，细胞悬液因用消化酶处理 ，破坏了肿瘤原有的组织结构，而组织块法则保留了细胞与细胞间的相互联系，这种联系恰恰是肿瘤细胞完全表达其恶性特性所必需的，与细胞悬液经浆膜下注射相比，组织块移植模型原位成瘤率及肝转移率均明显提高，且晚期可出现 癌性腹水、恶病质及广泛转移等表现，其特点与临床病人颇为相似，因而这种模型是目前最为理想的原位模型。

　　二、各种肝转移模型的特点及其应用

　　如前所述，目前常用的人胃肠道肿瘤肝转移模型主要有三种，经门静脉注射癌细胞产生的实验性肝转移模型，这种模型可代表胃(肠)癌肝转移的最后阶段；经脾脏包膜下注射瘤细胞所产生的肝转移模型(简称脾内移植模型)，脾内移植模型能较好地反映癌细胞与宿主的免疫机能之间的关系；原位模型最符合临床胃(肠)癌的生长过程及特点，是研究胃肠道肿瘤生长、浸润及转移的发生机理和防治措施的最佳模型。研究人胃肠道肿瘤肝转移模型最常用的动物为裸小鼠。有些情况下为了手术操作方便，可选用裸大鼠非免疫缺陷动物皮下或原位肿瘤移植成功率低、且有自发消失的倾向，故主要用于建立实验性肝转移模型，并且均用于短期研究，而不用于长期传代，其中大白鼠模型见参考文献^［7］，大白兔模型及肝脏动脉插管治疗见参考文献^［17］。现将这三种模型的主要特点列于附表。

附表　人胃肠道肿瘤肝脏转移常用模型的比较

　　三、前景展望

　　人胃肠道肿瘤肝转移动物模型经过几十年的研究，先后历经实验性肝转移模型、脾脏内注射自发性肝转移模型，以及新近发展起来的原位移植裸鼠模型，后者已经在一定程度上能代表临床胃癌的特点，从而为人类胃癌的研究提供了一种理想的手段。晚近，人们已经开始用严联合免疫缺陷小鼠(Severe combined immunodeficiency mice,SCID mice)作为移植瘤的载体，不仅更易建立移植模型，而且还可将人类外周血淋巴细胞(huPBL)同时或先后植入SCID鼠体内，从而更加直接地推知各种抗癌治疗(特别是生物治疗)在人体的疗效^［18］。因此，SCID鼠模型的研究将有着更加广泛的应用价值。参考文献

　　［1］　李连弟，等.中华肿瘤杂志　1997；19：323.

　　［2］　高进.中华医院管理杂志　1997；77：649.

　　［3］　Rygaard J,Povlsen CO. Acta Pathol Microbiol Scand 1969;77:758.

　　［4］　Sharkey FE,Fogh J. Int J Cancer 1979;24:733.

　　［5］　Shinosato Y,et al. J Natl Cancer Inst 1976;56:1251.

　　［6］　Fidler IJ. Cancer Res 1990;50:6130.

　　［7］　Dingemans KP,et al.Int J Cancer 1994;57:433.

　　［8］　Liotta LA, et al. Cancer Res 1991;51(18suppl):5054.

　　［9］　Kozlowski J,et al.Cancer Res 1984;44:3522.

　　［10］　Bresalier RS,et al. Cancer Res 1995;55:2476.

　　［11］　Giavazzi R,et al.Cancer Res 1996;46:1928.

　　［12］　Yasumura S,et al.Cancer Res 1994;54:3808.

　　［13］　Rasi G,et al.Int J Cancer 1994;57:701.

　　［14］　Kohn EC, Liotta LA.Cancer Res 1995;55:1856.

　　［15］　Morikawa K,et al. Cancer Res 1988;48:6863.

　　［16］　Furukana T, et al. Cancer Res 1993;53:1204.

　　［17］　Okuda M, et al.Br J Cancer 1995;17:518.

　　［18］　Bogenmann E. Int J Cancer 1996;67:379.