胃癌實驗動物模型研究進展

廖成文，許牧，黃文泉（江西中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院普外科，江西 南昌 330004）

胃癌是消化系統(tǒng)最常見的惡性腫瘤，其死亡率居惡性腫瘤首位［1］。探尋胃癌的生物學特性、發(fā)病及轉(zhuǎn)移機制已成為當今研究的熱點。動物模型的構(gòu)建能夠模擬胃癌在人體內(nèi)的發(fā)生發(fā)展及轉(zhuǎn)移等一系列生物學特性，因此理想的動物模型是研究胃癌的重要前提。自上世紀60年代人們首次用MNNG誘導大鼠自發(fā)形成胃癌以來，動物模型被廣泛應用于胃癌研究中?，F(xiàn)就胃癌模型的動物選擇、模型建立的方法及研究現(xiàn)狀做一綜述。

1 實驗動物的選擇

在實驗動物的選擇方面，應盡量選擇結(jié)構(gòu)、功能、代謝方面與人類相近的動物，以便最大程度模擬胃癌在人體內(nèi)的生物學行為。

1.1 非人靈長類動物

非人靈長類動物與人相似度較高，Liu等［2］利用誘導劑亞硝胺類致癌物質(zhì)乙基硝基亞硝基胍（ENNG）及幽門螺旋桿菌在恒河猴體內(nèi)構(gòu)建胃癌模型，其中在2～5年時間內(nèi)觀測到恒河猴胃黏膜腸上皮化生和上皮內(nèi)瘤變，且活檢標本顯示這組恒河猴腫瘤相關性基因發(fā)生了驚人的改變。實驗結(jié)果表明亞硝胺致癌物質(zhì)與幽門螺旋桿菌協(xié)同導致胃癌發(fā)生。盡管非人靈長類動物與人相似度較高，能夠建立理想的實驗模型，但其屬于稀有動物，來源少，且建模時間長、費用高，這些限制了非人靈長類動物在胃癌實驗中的大規(guī)模應用。

1.2 哺乳類動物

哺乳類動物如犬的胃囊容積與人胃相似，也可以建立理想的胃癌模型。上世紀60年代日本學者給犬喂飼ENNG成功構(gòu)建胃癌模型，盡管胃癌誘發(fā)率較高，但同時也誘發(fā)較多的小腸平滑肌肉瘤，犬常因肉瘤而死亡。Mei等［3］用36只兔子構(gòu)建胃癌腹膜轉(zhuǎn)移模型，在構(gòu)建胃癌模型方面，哺乳動物有著其特有的優(yōu)勢，其體型較大且血流供應豐富，能承受復雜的外科干預。

1.3 小鼠

非人靈長類動物和犬類等哺乳動物由于上述缺點均未能大規(guī)模應用于胃癌實驗中，而實驗小鼠因其豐富的遺傳信息，且通過轉(zhuǎn)基因和基因敲除技術，更容易導致癌變，并且其生長繁殖周期短，費用低，這些優(yōu)勢使得實驗小鼠成為在胃腸道的機理研究中應用最為廣泛的動物物種之一。1966年人們首次發(fā)現(xiàn)裸小鼠，由于其先天無胸腺，導致免疫功能缺陷，這使得建立胃癌模型有較高的成功率。近年來也有報道用T、B淋巴細胞聯(lián)合免疫缺陷的荷瘤SCID.hu鼠構(gòu)建胃癌模型［4－5］，但其近乎沒有任何免疫力，很容易因受到感染而死亡。

2 胃癌動物模型構(gòu)建的方法

2.1 自發(fā)型胃癌動物模型

自發(fā)型胃癌很少發(fā)生在實驗動物體內(nèi)，國外有報道犬體內(nèi)可發(fā)生自發(fā)型胃癌。但近年來轉(zhuǎn)基因動物逐漸成為研究的熱門，人們注意到一些轉(zhuǎn)基因小鼠在沒有外界刺激的情況下可以自發(fā)形成胃癌。INS-GAS小鼠是一種胃泌素過度表達的轉(zhuǎn)基因小鼠，在無外界刺激的情況下，自發(fā)形成胃癌［6］。SV40T基因已廣泛應用于腫瘤誘導，CEA/SV40T小鼠含426個堿基對的人類癌胚抗原，在50天的時能100%誘發(fā)侵潤性癌［7］。Mimata等［8］發(fā)現(xiàn)E－鈣粘蛋白缺失的轉(zhuǎn)基因小鼠可能引起胃癌癌前病變。盡管轉(zhuǎn)基因動物形成胃癌的生物學行為等與人相似，但腫瘤的發(fā)生情況參差不起，不易同時間獲得大量腫瘤模型，且目前轉(zhuǎn)基因動物模型的研究大部分局限于單個基因的研究，而胃癌的發(fā)生發(fā)展通常是基因之間相互作用的結(jié)果，隨著轉(zhuǎn)基因動物研究的不斷深入，轉(zhuǎn)基因動物胃癌模型將更加成熟。

2.2 誘導劑構(gòu)建胃癌動物模型

2.2.1 甲基硝基亞硝基胍（MNNG） MNNG是一種化學誘變劑和致癌劑，其與腫瘤尤其是胃癌密切相關。MNNG及其衍生物ENNG已被人們廣泛應用于胃癌模型構(gòu)建中。Shin等［9］選用72只Wistar大鼠（雌雄各半，體質(zhì)量379.3±35.3g，5周齡），其中24只雄性Wistar大鼠與24只雌性Wistar大鼠喂飲MNNG。其余24只喂飲正常水對照。30周后，雄性Wistar大鼠胃癌檢出率75%，雌性胃癌檢出率38%，實驗證實，雄性Wistar大鼠胃癌誘發(fā)率高于雌性Wistar大鼠。MNNG誘發(fā)胃癌模型方法簡單，誘發(fā)率高，但其周期較長，現(xiàn)已少有文獻報道。

2.2.2 幽門螺旋桿菌（Hp） Hp與胃癌密切相關，近年來用小鼠構(gòu)建HP感染胃癌模型已愈加廣泛［10－11］，但同一HP菌株在不同品系小鼠中誘發(fā)胃癌卻不盡相同，在研究T細胞和B細胞免疫缺陷小鼠HP誘導胃癌時發(fā)現(xiàn)T細胞介導的宿主反應是關鍵，因C57BL/6和FVB小鼠在感染Hp時能產(chǎn)生強烈的 Th1反應，故 C57BL/6和 FVB小鼠為最佳［12－13］。

盡管單一誘導劑能夠構(gòu)建較為理想的胃癌模型，但多因素聯(lián)合誘導在誘導率、周期等方面更有優(yōu)勢。Liu等利用EMMG和HP共同構(gòu)建恒河猴胃癌模型，同時也證實兩者可共同誘導胃癌發(fā)生［2］。

2.3 移植胃癌模型的構(gòu)建

為探索胃癌在人體內(nèi)的生物學行為，發(fā)病機制，胃癌的治療和預防等，人們一直在探尋構(gòu)建理想的移植瘤模型，由于動物自身有免疫，使得起初的一些移植瘤成瘤率很低。隨著裸鼠等一些自身免疫缺陷實驗動物的出現(xiàn)，移植瘤成瘤率有顯著的提升，現(xiàn)已成為應用最多的胃癌模型。移植腫瘤模型更合理的模仿人類腫瘤疾病，因為這些模型復制了原發(fā)腫瘤生長的全過程及腫瘤的局部腫瘤浸潤和遠處轉(zhuǎn)移。主要方法有皮下注射，腹腔注射，原位移植。

2.3.1 皮下注射胃癌細胞懸液 皮下注射胃癌細胞懸液通常應用于早期的研究，其優(yōu)點在于操作簡單，觀察方便，但皮下移植局部侵犯及遠處轉(zhuǎn)移率較低［14］。且改變了胃癌細胞生長環(huán)境，其生物學特性與人胃癌不符。近年來有學者改良皮下移植。Zheng等［15］從胃潰瘍胃大部切除患者得到人胃正常組織移植到SCID小鼠背部構(gòu)建人胃正常組織模型，然后再注入胃癌細胞株SGC-7901（淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移性胃腺癌）和BGC-823（胃低分化腺癌）構(gòu)建胃癌模型，成功構(gòu)建了一種新的胃癌皮下模型，這種模型可以模仿人胃癌的生長環(huán)境，這有助于表現(xiàn)人胃癌細胞與人胃正常組織之間的相互作用，并最終模仿人胃癌細胞增殖和轉(zhuǎn)移。單獨應用皮下移植構(gòu)建移植模型現(xiàn)已不常用，通常應用皮下接種胃癌細胞株懸液，培養(yǎng)成胃癌組織后再將組織原位移植。

2.3.2 胃癌細胞株 Kaneko等［16］用胃癌細胞株MKN45（胃低分化腺癌）注入4周齡裸鼠腹腔內(nèi)研究胃癌腹膜轉(zhuǎn)移機制。Mori等［17］用熒光蛋白質(zhì)粒轉(zhuǎn)染胃癌細胞株MKN45，隨后注入裸鼠腹腔內(nèi)構(gòu)建胃癌腹膜轉(zhuǎn)移模型，同時注入5-FU及抗腫瘤新藥TS-1，利用熒光顯微鏡觀察腹膜轉(zhuǎn)移瘤生長情況，以此評估藥物效果。腹腔注射胃癌造模成瘤率較高，且較容易形成轉(zhuǎn)移結(jié)節(jié)及腹水，這為研究胃癌轉(zhuǎn)移生物學特性及機制，新藥評估等提供了理想的動物模型。

2.3.3 原位移植 目前應用最為廣泛的原位移植，能最大程度模仿胃癌的發(fā)生發(fā)展。原位移植的方法多種多樣，早年的研究多為胃癌細胞懸液種植于胃壁，但其成瘤率和轉(zhuǎn)移率均不理想，可能為胃癌細胞懸液經(jīng)胰蛋白酶處理后其活性降低所致。胃癌細胞懸液裸鼠皮下注射，待其成瘤后，將瘤組織移植于裸鼠胃中，這種原位組織快移植，其成瘤率和轉(zhuǎn)移率均高于胃癌細胞懸液移植，但其縫掛組織時手術時間長，操作復雜，出血量較多，裸鼠死亡率較高。近年來也有改進用生物粘合劑粘合完整組織于胃壁［18］。其相對傳統(tǒng)縫掛法其手術時間短，出血量少，成活率較高。Yan等［19］利用胃癌細胞株SGC-7901注入小鼠皮下，兩個星期后腫瘤大小2cm×2cm×1cm將其中裸鼠皮下取出，利用生物粘合劑將腫瘤組織植入裸鼠胃大彎。8～12周處死裸鼠，其中58%發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，78%發(fā)生肝轉(zhuǎn)移，39%發(fā)生腎轉(zhuǎn)移，81%腹膜轉(zhuǎn)移。應用同樣的方法，他們用SGC-7901，BGC-823兩種胃癌細胞株建立胃癌模型，進行比較［20］。這種原位移植模型應當注意生物粘合劑避免粘附到附近組織，另外移植的部位應在胃大彎，此處操作方便且有豐富的血液供應。近年來人們多采用裸鼠異種移植，即人胃癌細胞移植裸鼠胃中，但其無法闡明胃癌的免疫逃逸機制。Shan等［21］通過誘導劑苯并α芘誘導裸鼠形成胃癌，建立裸鼠胃癌細胞株，進一步構(gòu)建裸鼠胃癌移植模型。這為闡明胃癌免疫逃避機制提供了新的思路。

3 展望

一個理想的胃癌動物模型，需要具有腫瘤特性的載體和能夠模擬人胃微環(huán)境的宿主，兩者相互作用。各種胃癌動物模型都有其優(yōu)點和缺點，建立胃癌動物模型，可以模擬臨床胃癌行為，為治療胃癌的臨床試驗提供實驗載體，揭示胃癌體內(nèi)生物學行為，侵襲及轉(zhuǎn)移提供研究途徑。就目前而言，已有的研究結(jié)果表明胃癌動物模型將成為觀察腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的必要途徑、驗證胃癌相關因子及抗腫瘤新藥的評估的重要指標。盡管目前仍無法詳盡的闡明腫瘤的發(fā)生發(fā)展及侵襲轉(zhuǎn)移機制，但隨著實驗技術的發(fā)展，以及轉(zhuǎn)基因技術的成熟，今后將可以在誘導胃癌模型的過程人工控制，以及更加精準的檢測及觀察胃癌發(fā)生發(fā)展，胃癌動物模型將更加成熟，其在胃癌的預防及治療發(fā)揮更加重要的作用。

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