多藥耐藥性腫瘤動(dòng)物模型的評(píng)價(jià)

劉俊勇(綜述)，彭　芳(審校)

(大理學(xué)院藥學(xué)與化學(xué)學(xué)院，云南 大理 671000)

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多藥耐藥性腫瘤動(dòng)物模型的評(píng)價(jià)

劉俊勇△(綜述)，彭芳※(審校)

(大理學(xué)院藥學(xué)與化學(xué)學(xué)院，云南 大理 671000)

摘要：多藥耐藥性(MDR)腫瘤動(dòng)物模型是攻克腫瘤耐藥性的基礎(chǔ)，同時(shí)在逆轉(zhuǎn)腫瘤耐藥性的藥物篩選研究中也起重要作用，因此，優(yōu)越的MDR腫瘤動(dòng)物模型在科學(xué)研究中具有很高的應(yīng)用價(jià)值。目前，MDR腫瘤動(dòng)物模型主要通過(guò)移植、誘導(dǎo)和體內(nèi)外聯(lián)合誘導(dǎo)3種方法構(gòu)建。該文通過(guò)對(duì)MDR腫瘤動(dòng)物模型資料進(jìn)行歸納和總結(jié)，對(duì)這3種方法進(jìn)行了詳細(xì)的表述和評(píng)價(jià)，并對(duì)MDR腫瘤動(dòng)物模型的評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了簡(jiǎn)要的敘述。

關(guān)鍵詞：腫瘤；耐藥；動(dòng)物模型；移植型；誘導(dǎo)型；評(píng)價(jià)方法

多藥耐藥性(multiple drug resistance，MDR) 最早是由Biedler和Riehm[1]提出，其是指在惡性腫瘤的治療過(guò)程中，由于腫瘤復(fù)發(fā)，再次使用曾經(jīng)使用過(guò)的有效的抗癌藥物或改用其他從未使用過(guò)的抗癌藥物而變得無(wú)治療作用的現(xiàn)象[2-3]?；熕幬锬退幍拇_切性質(zhì)和潛在作用是否與參與運(yùn)輸?shù)目拱┧幬锟剐曰蛴嘘P(guān)尚不清楚[4]。MDR的出現(xiàn)與化療藥物在腫瘤細(xì)胞內(nèi)的濃度達(dá)不到有效作用濃度有關(guān)，藥物的外排可能是耐藥產(chǎn)生的一個(gè)重要原因[5]。膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白ABC (adenosine triphosphate-binding cassette)家族的過(guò)度表達(dá)與腫瘤耐藥性的形成也密切相關(guān)。與MDR有關(guān)的ABC家族成員有48個(gè)，其中P-糖蛋白、多藥耐藥相關(guān)蛋白家族 (MDR-related protein，MRPs)以及乳腺癌耐藥相關(guān)蛋白 (breast cancer resistance-related protein，BCRP)最為重要。另外，一些膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白也與腫瘤MDR的產(chǎn)生相關(guān)[6]。

MDR腫瘤動(dòng)物模型的建立對(duì)腫瘤MDR的基礎(chǔ)研究、藥物評(píng)價(jià)以及MDR逆轉(zhuǎn)研究等起重要作用?，F(xiàn)對(duì)現(xiàn)階段MDR腫瘤動(dòng)物模型的建立方法及其特點(diǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，旨為建立優(yōu)越的MDR腫瘤動(dòng)物模型、提高模型建立成功率及逆轉(zhuǎn)腫瘤MDR等提供參考。

1常用的MDR腫瘤動(dòng)物模型

移植型和誘導(dǎo)型是建立MDR腫瘤動(dòng)物模型的兩種常規(guī)方法[7-8]，由于這兩種方法建立的模型又存在各自的缺點(diǎn)，因此研究人員又通過(guò)體內(nèi)聯(lián)合體外誘導(dǎo)建立了一種新的方法[9]。

1.1移植型MDR腫瘤動(dòng)物模型移植型又分為細(xì)胞株移植型和組織原位移植型。

1.1.1細(xì)胞株移植型MDR腫瘤動(dòng)物模型是把現(xiàn)有的腫瘤耐藥細(xì)胞或在體外誘導(dǎo)產(chǎn)生的腫瘤耐藥細(xì)胞接種到裸鼠皮下，在腫瘤形成后對(duì)模型進(jìn)行評(píng)價(jià)指標(biāo)的檢測(cè)[10]。細(xì)胞株移植建立的動(dòng)物模型具有操作簡(jiǎn)單，創(chuàng)傷小，耐藥穩(wěn)定，易于重復(fù)，腫瘤表淺易于觀察，宿主生長(zhǎng)情況一致，個(gè)體差異小等優(yōu)點(diǎn)。該方法也可在同種或同品系動(dòng)物間連續(xù)移植，實(shí)驗(yàn)周期較短，經(jīng)過(guò)多年研究，成瘤率較早期有所提高。雖然細(xì)胞株移植建立的動(dòng)物模型有諸多優(yōu)點(diǎn)，但有研究發(fā)現(xiàn)，用于移植的耐藥細(xì)胞耐藥指數(shù)越高，在動(dòng)物上的致瘤率越低[11]。因此，應(yīng)用該方法建立高耐藥指數(shù)的動(dòng)物模型仍需進(jìn)一步研究。同時(shí)，部分移植瘤在動(dòng)物體內(nèi)出現(xiàn)腫瘤生長(zhǎng)速度過(guò)快、增殖比率高、體積倍增時(shí)間短等與人體腫瘤顯著不同的現(xiàn)象，因此其在模擬人體環(huán)境方面仍需進(jìn)一步研究。

1.1.2組織原位移植型MDR腫瘤動(dòng)物模型是在動(dòng)物體內(nèi)原位植入組織學(xué)完整的原發(fā)性多藥耐藥人腫瘤組織，從而建立MDR腫瘤動(dòng)物模型，然后再對(duì)模型的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)[12]。該方法以腫瘤組織為材料，建立的動(dòng)物模型保留了瘤源組織的MDR和病理生理特點(diǎn)，其不僅能從細(xì)胞水平反映出真實(shí)的MDR范圍和程度，而且能從組織層面反映耐藥腫瘤細(xì)胞間、耐藥腫瘤細(xì)胞與基質(zhì)細(xì)胞間的相互作用對(duì)MDR的影響，最重要的是該方法突破了細(xì)胞移植型模型缺乏內(nèi)環(huán)境的問(wèn)題，這使患者的腫瘤在活體上再現(xiàn)成為可能，并可根據(jù)模型的反應(yīng)指導(dǎo)患者化療。但該方法操作復(fù)雜，對(duì)動(dòng)物創(chuàng)傷較大，腫瘤生長(zhǎng)不便于觀察，因而在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用受到限制。劉艷紅等[13]采用在兔皮下接種和肝原位移植VX2腫瘤組織塊兩種方法建立模型，結(jié)果顯示兩種方法建立的動(dòng)物模型的耐藥性無(wú)明顯差異。因此，該方法已較少應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)研究中。

1.2誘導(dǎo)型MDR腫瘤動(dòng)物模型不同的誘導(dǎo)劑、不同的誘導(dǎo)劑劑量、不同的誘導(dǎo)方式以及不同動(dòng)物所建立的模型也存在明顯區(qū)別。

1.2.1阿霉素誘導(dǎo)的MDR腫瘤裸鼠模型其是模仿腫瘤MDR在體內(nèi)的形成過(guò)程，通過(guò)給予不同劑量(或不同給藥方式)的阿霉素而建立的腫瘤MDR裸鼠模型，同樣運(yùn)用與移植法相同的耐藥性檢測(cè)方法和耐藥標(biāo)志物進(jìn)行檢測(cè)。阿霉素是最常用的MDR誘導(dǎo)劑，不同給藥劑量或給藥方式可以產(chǎn)生不同的耐藥動(dòng)物模型。持續(xù)小劑量給藥建立的繼發(fā)性MDR腫瘤裸鼠模型成瘤時(shí)間短，成瘤率高，腫瘤生長(zhǎng)好，有近似人體的MDR形成過(guò)程和生物學(xué)特性[14]。通過(guò)間歇腹腔注射阿霉素誘導(dǎo)建立的MDR腫瘤裸鼠模型能保證裸鼠長(zhǎng)時(shí)間生存，其可在較短時(shí)間內(nèi)誘導(dǎo)出耐藥性，誘導(dǎo)簡(jiǎn)潔，也能很好地模擬人腫瘤MDR的形成過(guò)程[15]。

1.2.2阿霉素誘導(dǎo)S180荷瘤小鼠該方法是反復(fù)應(yīng)用低劑量阿霉素對(duì)S180荷瘤小鼠進(jìn)行皮下注射，誘導(dǎo)模型建立后可應(yīng)用3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴鹽[3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide，MTT]法、流式細(xì)胞術(shù)、聚合酶鏈反應(yīng)等方法進(jìn)行耐藥性和耐藥標(biāo)志物的檢測(cè)[16]。該方法克服了以往應(yīng)用化療方案進(jìn)行誘導(dǎo)時(shí)，S180荷瘤小鼠死亡率高及模型一致性低的缺點(diǎn)，但該方法建立的模型耐藥倍數(shù)相對(duì)較低，因此不適合建立高耐藥性模型。

1.2.3紫杉醇誘導(dǎo)的MDR腫瘤裸鼠模型給敏感性荷瘤裸鼠腹腔注射一定劑量的紫杉醇，24 h后取出瘤塊傳代于子代裸鼠，重復(fù)給藥誘導(dǎo)與傳代，P-糖蛋白蛋白的表達(dá)確定耐藥性的形成[17]。該方法雖然能成功建立腫瘤耐藥動(dòng)物模型，但操作較為復(fù)雜且要求嚴(yán)格。因此，無(wú)具體要求一般不應(yīng)用該方法建立模型。

1.2.4聯(lián)合化療PFC (紫杉醇+氟尿嘧啶+順鉑) 方案誘導(dǎo)的S180腹水型小鼠該方法是應(yīng)用化療PFC方案誘導(dǎo)建立S180腹水型小鼠，經(jīng)過(guò)一系列培養(yǎng)傳代，采用免疫組織化學(xué)法和流式細(xì)胞術(shù)測(cè)定其耐藥性和耐藥標(biāo)志物[18]。該方法符合人體耐藥產(chǎn)生的機(jī)制，實(shí)驗(yàn)也相對(duì)簡(jiǎn)單，但由于多種藥物共同作用，相對(duì)來(lái)說(shuō)影響因素較多，不易獲取相對(duì)一致的結(jié)果，但可針對(duì)現(xiàn)存化療方案耐藥性的產(chǎn)生機(jī)制進(jìn)行研究。

1.2.5聯(lián)合化療誘導(dǎo)615荷瘤小鼠應(yīng)用5-氟尿嘧啶和阿霉素誘導(dǎo)615荷瘤小鼠，采用MTT法分析耐藥敏感性及耐藥指數(shù)，逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)檢測(cè)耐藥基因，流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)耐藥蛋白外排功能[19]。與其他方法相比，615小鼠成瘤率高，存活時(shí)間長(zhǎng)，可達(dá)到3個(gè)月，便于成模后進(jìn)行更長(zhǎng)時(shí)間的操作，對(duì)于一些需要長(zhǎng)時(shí)間給藥的實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)是較為理想的模型。

1.3體內(nèi)外聯(lián)合誘導(dǎo)型MDR腫瘤裸鼠模型體內(nèi)外誘導(dǎo)聯(lián)合型MDR腫瘤裸鼠模型是將耐藥腫瘤細(xì)胞接種到裸鼠皮下，成瘤后再進(jìn)行藥物誘導(dǎo)耐藥建立MDR腫瘤動(dòng)物模型，運(yùn)用MTT法檢測(cè)耐藥指數(shù)，免疫組織化學(xué)檢測(cè)多藥耐藥蛋白的變化[20]。該方法是現(xiàn)階段較為可靠的MDR腫瘤動(dòng)物模型的建立方法，這種方法既克服了移植方法建立的動(dòng)物模型的耐藥性丟失，也克服了誘導(dǎo)方法的誘導(dǎo)時(shí)間長(zhǎng)、操作復(fù)雜等缺點(diǎn)，同時(shí)該模型穩(wěn)定性及重復(fù)性強(qiáng)，可廣泛用于各種需要耐藥模型的實(shí)驗(yàn)中。

總體來(lái)說(shuō)，細(xì)胞移植型模型簡(jiǎn)單易行，實(shí)驗(yàn)周期短，可進(jìn)行不同程度的耐藥細(xì)胞株的同時(shí)移植，但其耐藥性不穩(wěn)定，易丟失，且缺乏內(nèi)環(huán)境；組織原位移植操作難度大，對(duì)動(dòng)物的創(chuàng)傷大，同樣也存在耐藥性不穩(wěn)定等缺點(diǎn)；誘導(dǎo)型模型雖然是能客觀反映人體產(chǎn)生耐藥的過(guò)程，且更符合人體內(nèi)形成MDR的機(jī)制和生物學(xué)特征，但是該方法較為費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且受荷瘤動(dòng)物生存時(shí)間的限制；體內(nèi)外聯(lián)合誘導(dǎo)型動(dòng)物模型綜合了移植型和誘導(dǎo)型的優(yōu)點(diǎn)，又克服了以上兩種模型的不足，是較為理想的腫瘤模型，但關(guān)于該模型研究的信息還很少，是否存在不足還需要進(jìn)一步研究。

2MDR腫瘤動(dòng)物模型的評(píng)價(jià)方法

動(dòng)物模型需要進(jìn)行有效性評(píng)定，由評(píng)定結(jié)果確定模型建立是否成功[21]。檢測(cè)動(dòng)物模型耐藥性的具體指標(biāo)如下。

2.1腫瘤生長(zhǎng)狀態(tài)記錄腫瘤出現(xiàn)時(shí)間，同時(shí)在出瘤后每隔4 d用游標(biāo)卡尺測(cè)量腫瘤的長(zhǎng)徑(A)和短徑(B)，通過(guò)公式V=4/3π×A×B2計(jì)算腫瘤體積，并繪制生長(zhǎng)曲線。通過(guò)比較耐藥組動(dòng)物模型與對(duì)照組動(dòng)物模型的腫瘤生長(zhǎng)狀況，明確腫瘤生長(zhǎng)與耐藥性的誘導(dǎo)是否存在顯著差異[22]。同時(shí)，成瘤率也是MDR腫瘤動(dòng)物模型的一個(gè)重要指標(biāo)，其能充分反映模型建立的可行性。

2.2模型動(dòng)物的生長(zhǎng)狀況建立的MDR腫瘤動(dòng)物模型要確保動(dòng)物在造模后存活時(shí)間足夠長(zhǎng)，生長(zhǎng)狀況良好，無(wú)飲水及進(jìn)食不正常等情況出現(xiàn)，以便對(duì)成模后的動(dòng)物進(jìn)行進(jìn)一步研究[23]。

2.3耐藥倍數(shù)檢測(cè)使用某種化療藥物建立的腫瘤MDR模型一般需要選用同種、同類別甚至是不同類別的其他化療藥物檢測(cè)其敏感性，以衡量耐藥性。而耐藥性一般用耐藥倍數(shù)表示，常采用MTT法、磺酰羅丹明B比色法和Patterson細(xì)胞群體倍增時(shí)間法進(jìn)行檢測(cè)，還可通過(guò)顯微鏡觀察細(xì)胞的形態(tài)及超微結(jié)構(gòu)、活細(xì)胞染色技術(shù)繪制生長(zhǎng)曲線計(jì)算細(xì)胞倍增時(shí)間來(lái)表示耐藥倍數(shù)[24-26]。

2.4耐藥標(biāo)志物的檢測(cè)多藥耐藥蛋白和惡性功能標(biāo)志分子是常用的耐藥標(biāo)志物。多藥耐藥模型一般都存在耐藥標(biāo)志物的過(guò)表達(dá)現(xiàn)象。現(xiàn)階段最常用的耐藥標(biāo)志物有耐藥蛋白P-糖蛋白、BCRP、多藥耐藥相關(guān)蛋白1(multidrug resistance associated protein 1，MRP1)等。主要的檢測(cè)方法有熒光法檢測(cè)蛋白底物外排的累積，聚合酶鏈反應(yīng)或逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)法檢測(cè)耐藥基因的表達(dá)，流式細(xì)胞術(shù)和蛋白質(zhì)印跡法檢測(cè)蛋白的表達(dá)[27-29]。

2.5耐藥機(jī)制的檢測(cè)常用的耐藥機(jī)制檢測(cè)包括P-糖蛋白上調(diào)機(jī)制、細(xì)胞因子異常、凋亡通路失敏、周期調(diào)控紊亂等，它們?cè)谀退幠[瘤與敏感腫瘤中的表達(dá)或功能存在明顯的差異，其中P-糖蛋白上調(diào)機(jī)制是最常用的耐藥機(jī)制檢測(cè)[30]。此外，隨著科技的發(fā)展，一些新技術(shù)也開(kāi)始用于耐藥機(jī)制的研究。唐三元[31]采用電泳和質(zhì)譜進(jìn)行蛋白質(zhì)組學(xué)鑒定發(fā)現(xiàn)，耐藥鼻咽癌細(xì)胞與其親本細(xì)胞的表達(dá)譜存在顯著不同；腫瘤干細(xì)胞也已被證實(shí)與腫瘤的耐藥性密切相關(guān)[32]。

3MDR腫瘤動(dòng)物模型的展望

臨床上，腫瘤化療產(chǎn)生的MDR問(wèn)題仍然突出，國(guó)內(nèi)外學(xué)者也越來(lái)越重視解決腫瘤MDR的問(wèn)題[33]。MDR的逆轉(zhuǎn)在臨床上具有重要價(jià)值，目前對(duì)于此方面的研究也取得了較為豐碩的成果[34]，但常常由于其不良反應(yīng)或操作問(wèn)題而難以應(yīng)用于臨床，這些問(wèn)題仍然需要在良好的MDR腫瘤動(dòng)物模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行研究。

4結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)階段，腫瘤MDR的體外模型研究較多，但體外模型缺少內(nèi)環(huán)境作基礎(chǔ)，說(shuō)服力不強(qiáng)，而動(dòng)物模型能充分反映耐藥性形成的復(fù)雜機(jī)制。由于形成MDR的因素較多，而各種因素又不是獨(dú)立存在的，往往相互關(guān)聯(lián)，共同促使MDR的產(chǎn)生和維持[35-36]，因此，通過(guò)單一因素建立的MDR腫瘤模型很難模擬出真實(shí)的MDR，此外，動(dòng)物模型要在提高成瘤率、縮短建模時(shí)間、控制耐藥程度以及耐藥穩(wěn)定性等方面尋找突破，以優(yōu)化動(dòng)物模型。優(yōu)越的MDR腫瘤動(dòng)物模型，不僅在腫瘤耐藥性形成機(jī)制方面有重要作用，在逆轉(zhuǎn)MDR的研究以及藥物評(píng)價(jià)方面也具有非常重要的價(jià)值。

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Evaluation of Tumor Multidrug Resistance Animal ModelsLIUJun-yong,PENGFang.(CollegeofPharmacyandChemistry,DaliUniversity,Dali671000,China)

Abstract:Multidrug resistant(MDR) tumor animal model is fundamental to overcome tumor resistance,which also plays a crucial role in the drug screening study about effectively reversing drug resistance in a variety of tumors,therefore,the value of superior MDR animal model is even more prominent in scientific research.So far,transplantation,induction and combination of in vitro and in vivo induction,are three methods to build the MDR tumor animal models.Here is to summarize the data about MDR tumor animal models,and the three methods are described and evaluated in detail,the evaluation method of MDR tumor animal models is briefly described as well.

Key words:Tumor; Resistance; Animal model; Transplantation; Induction; Evaluation method

收稿日期：2014-10-04修回日期：2015-03-15編輯：辛欣

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.21.022

中圖分類號(hào)：R752.11

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-2084(2015)21-3905-04