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编号:10276719
转染βG基因HHCC细胞在裸鼠体内的转移特性
http://www.100md.com 《第四军医大学学报》 2000年第6期
     作者:金昌德 施新猷 仇凯 李六金

    单位:金昌德(第四军医大学:1实验动物研究中心);施新猷(第四军医大学:1实验动物研究中心);仇凯(基础部病理学教研室, 陕西 西安 710033);李六金(第四军医大学:1实验动物研究中心)

    关键词:βG基因;转染;人肝癌细胞株-HHCC;转移;裸鼠

    第四军医大学学报000622 摘要:目的 利用转染βG基因的HHCC细胞构建裸鼠转移模型. 方法 将HHCC细胞和转染βG基因HHCC细胞体外培养,观察细胞形态结构,流式细胞仪测定细胞周期,并采用裸鼠脾脏种植法对转βG基因HHCC细胞的转移特性进行研究. 接种后60 d,收集转移灶,常规制备光镜片,HE染色. 结果 转染βG基因 HHCC细胞内多见颗粒性物质,微绒毛及突起增多,溶酶体增多,内质网及核糖体丰富,糖元颗粒堆积,某些细胞出现变性、坏死. 转βG基因HHCC和HHCC相比较,其细胞周期发生明显改变,S期细胞增多(P<0.05),G2期细胞减少(P<0.05);裸鼠脾脏种植后60 d,发现实验组出现广泛转移在肝、肾、肠系膜淋巴结的肉眼可见的转移灶,而对照组仅出现肝内播散. 结论 转染βG基因可增强HHCC细胞在裸鼠体内的转移能力.
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    中图号:R73-37 文献标识码:A

    文章编号:1000-2790(2000)06-0716-03

    Metastatic character of β-Glucuronidase-cDNA transfected HHCC in nude mice

    JIN Chang-De SHI Xin-You LI Liu-jin

    (Laboratory Animal Research Center)

    QIU Kai

    (Department of Pathology, Faculty of Preclinical Medicine,Fourth Military Medical University, Xi'an 710033,China)
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    Abstract:AIM To establish metastasis model in nude mice by inoculationβ-Glucuronidase-cDNA transfected HHCC. METHODS The βG-cDNA transfected human hepatic cell line(HHCC)was cultured in vitro. Two types of cells were analyzed on its morphology and cell cycling. The cell metastasis properties were studied by spleen inoculation in nude mice. Sixty days later, the metastasis focus was fixed and stained HE by traditional method. RESULTS Granular substances could be observed in βG-cDNA transfected HHCC. The morphologic changes of HHCC-βG, such as ① microvillus and process increasing,②cell degeneration and necrosis,③increased endoplasmic reticulum and ribosome and ④the marked increasing of lsosomes could be observed under the transmission electron microscope. Compared with HHCC-βG, the transfected HHCC cell cycling changed distinctly. The cells in S phase increased(P<0.05) while those in G2 phase decreased (P<0.05). After spleen inoculation in nude mice, the experiment group displayed widely the metastasis character. The metastatic focus could be seen in liver, renal and mesenteric lymphnodes. The control group could only form inside liver invading and disseminating. CONCLUSION TransfectingβG-cDNA can enhance HHCC metastasis potential in nude mice.
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    Keywords:β-Glucuronidase-cDNA; transfection; HHCC; metastasis; nude mice

    0 引言

    转移是恶性肿瘤的重要恶性表型之一,是大多数癌症患者的死亡原因,人体肿瘤裸鼠模型给癌症治疗及癌症机制研究创造了有利条件和实验工具. 人体肿瘤在裸鼠体内转移需要浸润、入淋巴管、血管附着、增殖等系统步骤[1],因此其转移模型建立较困难. 目前,人体肿瘤裸鼠移植瘤转移模型研究主要通过恶性肿瘤细胞的筛选和探索最佳转移途径以及改变宿主免疫状态和分子遗传调控等手段进行[2,3]. β-葡萄糖苷酸酶(β-Glucuronidase)在黑色素瘤等恶性肿瘤细胞转移过程中的表达较高. 为了探索βG基因对HHCC在裸鼠体内转移特性的影响,我们对HHCC和HHCC-βG的生物学特性进行比较,同时采用裸鼠脾脏种植法建立转染βG基因HHCC细胞裸鼠转移模型.
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    1 材料和方法

    1.1 实验动物 BALB/c-nu/nu裸鼠,由中国生物制品鉴定所提供,鼠龄为3~5 wk,雌雄兼用,实验和饲养均在SPF条件下的超净层流架中进行,灭菌处理的水和饲料供动物自由摄入.

    1.2 细胞培养 HHCC及HHCC-βG由本校病理教研室“863”课题组提供,其中转βG基因HHCC细胞已稳定表达βG,按常规方法培养于RPMI-1640全培养液中(100 mL*L-1小牛血清,青霉素1×105 u*L-1,链霉素100 mg*L-1),单层培养于37℃ CO2恒温孵育箱内.

    1.3 转基因前、后HHCC细胞的形态学观察 倒置显微镜观察培养瓶中的细胞, 透射电镜观察超微结构. 收集转染前、后的处于对数生长期的细胞、用PBS洗涤、离心后30 g*L-1戊二醛固定,按常规方法处理,超薄切片,铅-铀染色,JEM-2000型电镜观察.
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    1.4 细胞周期测定 染液的配制: PI 15 mg,RNase 2 mg, Tritonx100 100 μL,枸椽酸钠100 mg,生理盐水65 mL,调pH值为7.2~7.6,4℃冰箱保存. 收集转染前、后的处于对数生长期的HHCC,PBS洗涤,700 mL*L-1乙醇中固定,均匀吹打,制成单细胞悬液(2×106*mL-1),取200 μL细胞悬液,加入PI染液1 mL,4℃放置30 min,过500目筛网,上机检测.

    1.5 动物实验 将10只裸鼠随机分为实验组和对照组,每组5只. 肿瘤接种参考脾脏种植法的保留法进行[4]. 收集对数生长期的HHCC和HHCC-βG细胞制成单细胞悬液,最终浓度各为2×106*mL-1. 用20 g*L-1戊巴比妥钠(40 mg*kg-1)ip麻醉裸鼠,皮肤消毒,左侧腹中部切小口(5 mm)进腹,用大拇指对裸鼠腹部稍加压力,脾脏被挤出外面,于脾上极进针缓慢进入瘤细胞40 μL,出针后即用稍浸湿950 mL*L-1乙醇的棉球压迫止血,然后将脾脏复位、关腹. 60 d后处死所有裸鼠,解剖,取转移灶用40 mL*L-1多聚甲醛固定,按常规方法制作光镜片,HE染色.
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    2 结果

    2.1 细胞形态学观察 转βG基因HHCC细胞形态学改变表现为细胞内颗粒性物质增多,有些细胞出现了变性、坏死,培养瓶内漂浮死细胞较多,而对照组HHCC变化不大.

    2.2 转染细胞超微结构变化 HHCC细胞透射电镜结构完整,形态正常,溶酶体较少. 而HHCC-βG细胞微绒毛及突起增多,溶酶体增多,内质网及核糖体丰富,糖元颗粒堆积,核染色质未见异常(Fig 1).

    2.3 细胞周期 βG基因转染HHCC细胞后,其细胞周期发生明显改变(Tab 1),χ2检验表明:S期细胞明显增多,G2期细胞减少.

    2.4 外观及大体解剖观察 瘤细胞接种后30 d开始,实验组2/5裸鼠出现消瘦,左侧腹中部可见黄豆粒大的瘤块,还有1/5裸鼠出现腹水,60 d时对照组无明显外观变化而实验组的瘤块变大(2/5),腹水更加严重(1/5),大体解剖观察可见:实验裸鼠形成程度不同多项或单向转移灶. 其中1/5只裸鼠有大量腹水,肉眼见到肝、肠系膜淋巴结、胃以及腹腔等部位形成较广泛的多项转移灶(Fig 2). 2/5只裸鼠出现单向肝转移,1/5只裸鼠出现肾和肠系膜淋巴结多项转移,还有1/5只裸鼠出现肠系膜淋巴结单向转移.
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    表 1 细胞周期分布

    Tab 1 Rate of different cell generation cycles in HHCC and HHCC-βG Cell

    Cycle

    G1

    S

    G2

    HHCC

    62.0

    17.7

    20.3

    HHCC-βG
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    60.9

    29.0a

    10.1a

    aP<0.05 vs HHCC.2.5 组织病理学观察 光镜下观察实验组裸鼠的肝、肾、肠系膜淋巴结等组织切片可见巢状、条索状以及团块状分布的大量瘤细胞,广泛浸润到正常组织,较难看清原正常组织的结构,而对照组裸鼠组织切片,只见到播散在肝组织中的瘤细胞(Fig 3~6).

    3 讨论

    葡萄糖酸苷酶(β-Glucaronidase, βG)是哺乳动物溶酶体中的酸性水解酶,参与机体的生理、病理及药物代谢等过程. 目前,国内外有关资料[5-7]证明,βG 在有些恶性肿瘤转移过程中的表达量异常增高,可能βG 与肿瘤组织转移之间有密切关系. 本研究则根据βG的这一特性,HHCC细胞和转βG基因HHCC细胞以裸鼠脾脏注射的方法建立转移模型.
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    体外培养细胞生物学特性比较试验结果HHCC-βG细胞表面微绒毛和突起增多,会提高细胞游走能力,这可能是增强细胞转移能力的原因之一,此外HHCC-βG细胞周期与HHCC细胞相比有明显改变,是细胞恶化的表现,也可能是该细胞转移能力加强的另一种原因. 动物实验结果,HHCC细胞转染βG基因之后,在裸鼠体内转移灶形成率明显提高,其范围也明显增多,而对照组HHCC细胞未见肉眼可见的明显转移灶. 光镜下发现,实验组裸鼠肝、肠系膜淋巴结和肾组织中均有大量转移的瘤细胞侵润,而对照组裸鼠仅在肝组织中见到个别散在的瘤细胞,这说明βG基因确实在提高HHCC在裸鼠体内转移能力方面起一定作用. 至于βG基因改变HHCC细胞在裸鼠体内的分子机制研究,是我们下一步进行的研究工作之一.

    目前较常用的自发性原位及异位转移模型,尤其是肝癌转移模型,其转移率较低、周期长、范围局限等缺点[8]. 本研究利用转染βG基因的HHCC细胞复制转移模型. 从大体解剖及组织切片观察结果可知与接种HHCC的对照组相比该模型具有转移范围明显广泛的优点. βG基因转染到HHCC细胞后其生物学特性有所改变,因此该摸型与临床原始癌症相比其特征有一定差异,但该模型复制方法可给人体肿瘤裸鼠移植瘤转移模型的研究提供一条新思路.
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    图 1 HHCC-βG超微结构,微绒毛及突起增多

    Fig 1 Ultrastructure of HHCC-ΒG microrillus and process increasing ×12 K

    图 2 接种HHCC-βG后60 d大体解剖外观,广泛转移到肝、肠系膜淋巴结,胃周围有大量的转移灶

    Fig 2 Nude mice inoculated HHCC-βG cell after 60 days metastatic focus could be seen in liver, gastric and mesenteric lymphnode
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    图 3 接种HHCC-βG细胞后肝组织形态

    Fig 3 Photomicrograph of liver carcinoma by inoculation HHCC-βG HE ×200

    图 4 接种HHCC-βG细胞后肠系膜淋巴结组织形态

    Fig 4 Photomicrograph of mesenteric lymphnode metastatic focus by inoculation HHCC-βG HE ×200

    图 5 接种HHCC-βG细胞后肾组织形态
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    Fig 5 Photomicrograph of rental metastatic focus by inoculation HHCC-βG HE ×200

    图 6 接种HHCC细胞后肝组织形态;少量肝癌细胞在肝组织的播散

    Fig 6 Morphological changes of nude mice hepatic carcinoma tissue by inoculation HHCC HE ×200

    Carcinoma cell dissemination inside nude mice hepatic.

    基金项目:国家自然科学基金资助项目(39580024)
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    作者简介:金昌德(1968-),男(朝鲜族),吉林省延吉市人. 硕士生(导师施新猷),讲师. Tel.(029)5252978 Email.jcd6811@pub.xaonline.com

    参考文献:

    [1] Fidler IJ. Critical factors in the biology of human cancer metastasis[J]. Cancer Res, 1990;50(11):6130-6138.

    [2] Mogi Y, kogawa K, Takayama T et al. Platelet aggragation induced by adenosine diphosphate released form cloned murine fibrosar coma cells is positively correlated with the experimental metastatic potential of cells[J]. J Pn J Cancer Res,1991; 82(1):192-198.
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    [3] 黄培根. 裸小鼠移植瘤的转移研究[J]. 癌症, 1990;9(4):333-335.

    [4] Morikawa K, Walker SM, Jessup JM et al. In vivo selection of highly metastatic cells from surgical specimen into nude mice[J]. Cancer Res,1988;48(7):1943-1948.

    [5] 王文章,于爱平,谢 萍et al. β-葡萄糖苷酸酶对恶性肿瘤诊断的临床应用[J].中华肿瘤杂志,1991; 13(5):359-361.

    [6] Jin L, Nakajima M, Nicolson GL et al. Immunochemical localization of heparanase in mouse and human melanomas[J]. Int J Cancer,1990;45(6):1088-1095.
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    [7] Nakao H, Takamori K, Ogawa H et al. Interaction of tumor and surrounding tissue of mice inoculated B16 melanoma variants in terms of enzyme activity[J]. Int J Biochem,1989; 21(7):739-743.

    [8] 施新猷. 现代医学实验动物学[M]. 北京:人民军医出版社, 1999;12:431-441.

    收稿日期:1999-12-01

    修回日期:2000-01-20, 百拇医药