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编号:10240217
骨骼肌转移瘤的罕见性及骨骼肌微血管内皮细胞粘附分子意义的研究
http://www.100md.com 《军医进修学院学报》 2000年第1期
     作者:罗成华 蒋彦永 李向红 孟宪均 檀华

    单位:罗成华 蒋彦永(解放军总医院普通外科,北京 100853);李向红(解放军总医院病理科);孟宪均 檀华(解放军总医院普外研究所)

    关键词:转移瘤;骨骼肌;动物模型;粘附分子

    军医进修学院学报000103 摘 要:目的:建立恶性肿瘤细胞经血循环向骨骼肌运行的动物模型,观察骨骼肌转移瘤罕见性现象,并进一步探讨骨骼肌微血管内皮细胞粘附分子(VCAM-1)的意义。方法:Wistar大鼠60只,随机分成实验组与对照组。实验组经髂动脉注入Walker256癌肉瘤单细胞悬液(104),对照组经尾静脉注入同一瘤细胞(106),两组分别于2h、1d、7d、14d各处死6只,余下6只自然死亡,观察比较肺内、大腿骨骼肌内肿瘤形成情况及微血管内皮细胞VCAM-1表达情况。结果:实验组注入瘤细胞后,第7天在大腿骨骼肌微血管周围见瘤细胞团(3只),肌组织内无转移灶形成,部分鼠见骨骼肌旁软组织内有转移灶形成;对照组注入瘤细胞后肺内7d形成肿瘤灶,14d及自然死亡者 100% 形成广泛肺转移灶(共 17 只),两组比较差异有显著意义 (P<0.001)。实验组大腿骨骼肌微血管内皮VCAM-1 阳性率在注瘤d7以后显著上升,且实验组大腿骨骼肌与对照组肺微血管内皮细胞VCAM-1 阳性率无显著差异 (P=0.5)。结论:临床上广泛存在的恶性肿瘤骨骼肌转移罕见性,可在动物模型中观察到。骨骼肌微血管内皮细胞VCAM-1 的表达,不能解释骨骼肌转移瘤罕见性。
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    中图号:R738.7 文献标识码:A

    文章编号:1005-1139-(2000)01-0008-10

    The study on the rarity of metastases in skeletal muscles and the

    significance of VCAM-1 in it

    LUO Cheng-hua, JIANG Yan-yong,(Department of General Surgery, PLA General Hospital, Beijing 100853, China)

    LI Xiang-hong,MENG Xianjun,TAN Hua

    Abstract:Objective:To establish an animal model for blood-borne metastasis of malignant tumors,and to evaluate the significance of vascular cell adhesion molecule (VCAM-1) in the rarity of metastases in skeletal muscles.Methods:60 Wistar rats were chosen and randomly divided into two paired groups.30 rats in the experimental group were injected with tumor cells (Walker256, 104) through iliac artery,and paired rats in the control group were injected with the same tumor cells (106, considering the damages in circulation) through tail veins. The animals in each group were sacrificed in batches (6rats each) 2 hours、1 day、7 days、14 days after the start of the procedures, or died naturally (6rats). The femur muscles and lungs were observed grossly and histiologically, the VCAM-1 expressions in the microvessels in these organs were estimated meanwhile.Results:In the experimental group, tumor cells near the blood vessels in the femur muscles were rarely seen in rats (3rats in all) sacrificed 7 days and 14 days after the procedures, there was no definite metastase within parenchymal skeletal muscles but there are some metastases in soft tissues beside the skeletal muscles; In the control group, metastases began to form in lungs 7 days after tail veins were injected with tumor cells, and were seen in the lungs of all the rats that were sacrificed 14 days later or died naturally (17rats in all) (P<0.001). In the experimental group, an significant higher positive rate of VCAM-1 in femur muscles were seen 7 days after iliac arteries were injected with tumor cells and thereafter (P<0.001). There was no significant difference between the positive rate of VCAM-1 in femur muscles in the experimental group and that in the lungs in the control group (P=0.5).Conclusion:The rarity of metastases in skeletal muscles, generally known in clinic, can appear in animal models. However, this rarity is not related to VCAM-1 expressions in microvessels in skeletal muscles.
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    Key words:metastases; skeletal muscles;animal model;adhesion molecule▲

    众多肿瘤转移模型采用放射标记肿瘤细胞,观察到肿瘤细胞经血循环广泛到达机体器官的微血管中[1];临床及尸解资料表明,恶性肿瘤可扩散、转移至近乎机体所有器官,但转移至骨骼肌罕见。由此可见,骨骼肌存在强有力的抵御经血循环而至的瘤细胞形成转移瘤的机制。循环中的肿瘤细胞与特定器官微血管内皮细胞的粘附是决定器官特异性肿瘤转移最复杂、最重要的环节,关于恶性肿瘤骨骼肌转移罕见性的机制,国外尚无满意研究结论,是否与此环节有关?本实验旨在通过建立恶性肿瘤血行转移动物模型,观察骨骼肌转移瘤罕见性,并进一步探讨其微血管内皮血管细胞粘附分子(VCAM-1)在这种转移瘤罕见性中的意义。

    1 材料和方法

    1.1 材料
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    1.1.1 实验动物 纯种Wistar大鼠60只,雄性,体重80~100g,购自解放军军事医学科学院动物中心。随机配对分为2组:实验组为髂动脉注瘤组,对照组为尾静脉注瘤组。

    1.1.2 Walker256癌肉瘤细胞株 传代于Wistar大鼠腹水中,购自中国医学科学院药物研究所。

    1.1.3 血管内皮细胞粘附分子VCAM-1免疫组化试剂盒 购自北京中山生物技术有限公司。

    1.2 方法

    1.2.1 瘤细胞的准备 无菌条件下,抽取荷瘤Wistar大鼠腹水0.5ml,清亮,置无菌瓶中,以4倍体积PBS稀释,取样本计数,细胞悬液浓度为106/ml,苔盼蓝染色活细胞数在95%以上可使用。

    1.2.2 建立动物模型 Wistar大鼠均经腹腔注射戊巴比妥钠麻醉(30mg/kg)。实验组鼠于腹股沟内上区皮肤剪毛、消毒、在手术显微镜下切口,分离髂动脉,以微量注射器经4号针头缓慢注入肿瘤单细胞悬液0.01ml(含104瘤细胞),压迫止血,缝合切口。对照组鼠行尾部消毒,同法经尾静脉缓慢注入肿瘤单细胞悬液1ml(含106瘤细胞[5],应考虑体循环对肿瘤细胞到达肺数量的影响,使之与实验组具有可比性),编号同笼饲养。
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    1.2.3 观察指标 2h、1d、7d、14d各处死6对实验组与对照组配对鼠,连同自然死亡鼠6对均取大腿骨骼肌组织、肺组织进行肉眼观察。固定、石蜡切片、常规HE染色、组织学检查。冰冻切片、参照文献[2]的方法进行免疫组化染色、观察骨骼肌及肺微血管内皮细胞VCAM-1表达情况。

    1.2.4 统计 采用χ2检验。

    2 结 果

    2.1 标本肉眼所见 实验组与对照组2h、1d、7d、14d及自然死亡(死于2月内)各小组大腿骨骼肌比较,大小无明显差异。实验组5只鼠(14d者1只,自然死亡者4只)见骨骼肌旁瘤结节,但各小组肌组织内均未见瘤结节。对照组与实验组肺比较2h、1d处死者无差异。对照组大鼠中,7d、14d及自然死亡(死于1月内)各小组呈现明显肺肿大,7d者3只,14d、自然死亡者全部均见肺内瘤结节。
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    2.2 组织学观察 大腿骨骼肌和肺转移瘤形成率比较,差异极显著(P<0.001),见表1。

    表1 实验组大腿骨骼肌及对照组肺转移灶形成情况比较 组 别

    动物数

    镜下见血管旁瘤细胞或多发转移者

    总数

    2h

    1d

    7d

    14d

    自然死亡

    实验组
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    30

    3

    0

    0

    2

    1

    0

    对照组

    30

    17

    0

    0

    5

    6
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    6

    χ2=14.7 P<0.001

    2.3 免疫组化观察 骨骼肌或肺组织内有VCAM-1表达者,均分布于整个微血管内壁,表达情况见表2。

    表2 实验组大腿骨骼肌及对照组肺微血管VCAM-1阳性统计 观察小组

    实验组骨骼肌VCAM-1

    对照组肺VCAM-1

    (+)

    (-)

    总数

    (+)

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    总数

    2h

    2

    4

    6

    4

    2

    6

    1d

    0

    6

    6

    4
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    2

    6

    (小计)

    (2)

    (10)

    (8)

    (4)

    7d

    6

    0

    6

    6

    0

    6
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    14d

    6

    0

    6

    6

    0

    6

    自然死亡

    5

    1

    6

    6

    0

    6
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    (小计)

    (17)

    (1)

    (18)

    (0)

    合计

    19

    11

    30

    26

    4

    30

    对表2结果进行了χ2检验。因髂动脉注入瘤细胞后,2h、1d组未在骨骼肌微血管见到瘤细胞,第7天在微血管见到瘤细胞团,故我们首先比较了实验组第7天以前各小组与第7天及其后各小组大腿骨骼肌微血管VCAM-1阳性率,校正法χ2=15.556,P<0.001,瘤细胞进入骨骼肌后使其微血管VCAM-1阳性率显著上升。对上表同时比较了对照组第7天以前各小组与第7天及其后各小组肺微血管VCAM-1阳性率,精确χ2检验,P=0.018,瘤细胞进入肺后亦使其微血管VCAM-1阳性率显著上升。我们还比较了第7天及其后的实验组骨骼肌与对照组肺两处微血管内皮细胞VCAM-1阳性率,精确χ2检验,P=0.5,差异无显著意义。
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    3 讨 论

    临床统计骨骼肌转移瘤仅占所有脏器转移的0.04%[3],远低于尸解报道的转移率。另外,多数报道发现恶性肿瘤骨骼肌转移者死于数月或1年以内,表明骨骼肌转移瘤即使发生,亦在肿瘤病人病程晚期。

    另一方面,全身肌肉组织约占体重的50%,整个骨骼肌系统总的血液供应亦很大,与上述转移瘤罕见性相矛盾,揭示骨骼肌对转移肿瘤存在强有力的抵御机制,它是一种不适合瘤栓滞留并生长的器官。

    这一现象在国外尚极少引人注意,国内对这一问题的临床及实验研究尚属空白。

    建立恶性肿瘤向骨骼肌转移的动物模型,可为进一步研究其罕见性机制提供重要条件。国外曾有人向心室内注射瘤细胞,使其进入包括骨骼肌在内的全身器官[4],但未能观察肿瘤细胞在骨骼肌内的进一步生长。为此,我们通过向髂动物内注入瘤细胞,建立了恶性肿瘤细胞向大腿骨骼肌血行转移的动物模型,并观察了转移瘤形成所需时间。我们的动物模型具有如下特点:①可直接观察肿瘤细胞通过血循环进入骨骼肌的过程,模拟恶性肿瘤细胞向骨骼肌血行转移的过程;②可进一步观察肿瘤细胞在骨骼肌器官中的命运;③可用以进一步探讨恶性肿瘤骨骼肌转移罕见性的机制。
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    为使尾静脉注瘤到达肺与髂动脉注瘤到达大腿骨骼肌瘤细胞数量具可比性,本实验经髂动物注瘤数为经尾静脉注瘤数的1%。本文结果显示,肺内肿瘤转移灶形成早,数目多,发生率高,而骨骼肌内瘤细胞始终局限在微血管内或其附近,未见骨骼肌实质内明确转移灶,一定程度上反映了恶性肿瘤骨骼肌转移的罕见性,骨骼肌微环境可抑制转移瘤形成。本实验所见到的骨骼肌外转移灶,可能系髂动脉不单供应大腿骨骼肌,故其肉瘤细胞尚可运行到骨骼肌外的骨骼、软组织等,这些部位不受骨骼肌微环境的影响,可形成转移瘤。

    根据许多学者的探索,器官微环境对经血循环而至的肿瘤细胞的影响可分为如下几个方面:①器官微血管对瘤细胞粘附的影响;②内皮下基质对肿瘤细胞出血管过程的影响;③器官实质细胞旁分泌对肿瘤细胞生长的影响。其中最重要的环节是肿瘤细胞与微血管内皮细胞的粘附[5],而这种粘附是通过内皮细胞粘附分子的表达所介导的。

    本实验检测了VCAM-1表达。结果表明,尾静脉注入瘤细胞后,随着肺微血管内肿瘤细胞的滞留,其内皮细胞VCAM-1阳性率显著上升,提示对肿瘤细胞的粘附能力增强;髂动脉注入瘤细胞后,随着骨骼肌微血管内肿瘤细胞的滞留,其内皮细胞VCAM-1阳性率亦显著上升,与同样条件下的肺微血管内皮细胞VCAM-1表达的变化趋势一致。受到相同瘤细胞滞留生长刺激的实验组骨骼肌与对照组肺微血管VCAM-1阳性率进行比较时,并无显著性差异。揭示同一肿瘤在骨骼肌与肺两器官微血管内滞留时,VCAM-1阳性率的变化趋势及数值并无差别,不能解释骨骼肌内转移瘤形成比肺内少得多的现象。骨骼肌微血管内皮细胞VCAM-1表达与其转移瘤罕见性无明确关系。有人认为骨骼肌转移瘤罕见性与其机械收缩作用[5],及骨骼肌细胞的旁分泌抑制[6]有关。骨骼肌转移瘤罕见性可能并非单一因素作用,而是多因素综合作用的结果。■
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    作者简介:罗成华,男,1964-10-20生,四川省丹棱县人,汉族,1987年华西医科大学毕业,1999年军医进修学院博士毕业,解放军总医院普通外科主治医师;发表论文20篇。电话:(010)937217

    参考文献:

    [1]Radinsky R. Paracrine growth regulation of human colon carcinoma organ-specific metastasis [J]. Cancer Metastasis Rev, 1993, 12:345-349.

    [2]Vinent BC, Cebrian M, Cid MC et al. Dynamic pattern of endothelial cell adhesion molecule expression in muscle and perineural vessels from patients with classic polyarteritis nodosa [J]. Arthritis Rheumatism, 1998,41:435-438.
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    [3]Pickren JW. Use and limitations of autopsy data [A]. In: Weiss L ed. Fundamental Aspects of Metastasis [M]. Amsterdam: North-Holland, 1976.377-384.

    [4]Larson DA, Bottles K, Federle M et al. Skeletal muscle metastases from pancreatic cance [J]. Onkologic, 1988,11:282-285.

    [5]高 静.瘤细胞侵袭和转移过程中各阶段的影响因素[A].见:高 静主编.癌的侵袭与转移——基础研究与临床[M].北京:北京医科大学中国协和医科大学联合出版社,1996.182-194.

    [6]Djaldetti M, Sredni B, Zigelman R et al. Muscle cells produce a low molecular weight factor with anti-cancer activity [J]. Clinical Experimental Metastasis, 1996,14(3):189-193.

    收稿日期:1999-05-25

    改回日期:1999-07-14, http://www.100md.com