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背景化疗抵抗是临床亟需解决的难题。肿瘤组织中低氧、酸性、高间质压的微环境是导致化疗抵抗的重要原因之一。抗血管新生治疗(Anti-Angiogenesis Therapy)能够诱导肿瘤血管正常化,提高血流灌注、降低间质压,改善乏氧,进而增强化疗效果。但是血管正常化时间窗短以及肿瘤产生耐药的问题限制了其总体的临床效果。提高肿瘤组织氧气水平,降解乏氧诱导因子-1α(Hypoxia-Inducible Factors-1α,HIF-1α),下调血管内皮生长因子(Vascular Endothelial Growth Factor,VEGF)水平,具有诱导肿瘤血管正常化的潜能。目的本研究尝试利用载氧液滴联合超声靶向肿瘤释放氧气,探讨其诱导肿瘤血管正常化,进而增强化疗效果的可行性。方法采用乳化-均质法制备载氧氟碳纳米液滴(Oxygen-carrying Nanodroplets,O2-NDs),表征其粒径、稳定性、载氧能力和释放特性。建立乳腺癌4T1小鼠皮下移植瘤模型,体积大于100mm3时纳入实验。25只荷瘤小鼠随机分为对照组(Control)、载氧液滴组(O2-NDs)、非载氧液滴联合超声组(NDs+US)、载氧液滴联合超声组(O2-NDs+US)、载氧液滴联合超声*2组(O2-NDs*2+US)(分别在实验第0、9天给予治疗),利用超声造影技术观察肿瘤血流灌注强度,光声成像技术评估肿瘤组织氧气饱和度,免疫荧光染色评估肿瘤血管结构,蛋白质印迹(Western Blot,WB)检测HIF-1α、VEGF表达水平,Masson染色法检测肿瘤组织胶原纤维含量。25只荷瘤小鼠随机分为Control、DOX、NDs+US+DOX、O2-NDs+US+DOX、O2-NDs*2+US+DOX,处理如上,经尾静脉给予阿霉素(Doxorubicin,DOX)(5mg/kg)治疗,4天一次,共4次,隔天测量肿瘤大小和小鼠体重,第18天取肿瘤组织、称重,并取心、肺、肝、脾、肾等重要脏器进行HE染色,观察组织损伤情况。所得的数据采用SPSS 21和GraphPad 5进行数据整理与统计学分析。重复试验的计量资料用均值士标准差(x±s)表示,两组间计量资料的比较采用t检验,多组间计量数据的比较采用单因素方差分析,其中组间两两比较采用Tukey检验或Dunnett检验,检验水平a=0.05。结果1、制备的O2-NDs粒径均一,大小为336±27nm,4℃条件下保存2周,粒径无明显变化;性质稳定,在37℃、5MPa声压条件下未发生气化;载氧量大,每毫升全氟戊烷液体携带1.48mg氧气;对超声反应灵敏,释氧率与超声功率成正比。2、O2-NDs+US组肿瘤灌注强度峰值(Peak Intensity,PI)从治疗第2天开始升高,至第9天降至治疗前水平,而Control、O2-NDs、NDs+US组PI值逐渐降低。灌注增强期间,肿瘤组织血氧饱和度上升,周细胞覆盖率增加,HIF-1α、VEGF表达下降,胶原纤维含量降低。O2-NDs*2+US组PI值治疗后第2天开始上升,第14天降至治疗前水平,优于O2-NDs+US组。3、肿瘤抑制效果显示,O2-NDs+US+DOX、O2-NDs*2+US+DOX组明显优于Control、DOX、NDs+US+DOX 组(P<0.05),O2-NDs*2+US+DOX 组优于 O2-NDs+US+DOX组(P<0.05),心、肺、肝、脾、肾等脏器未见明显损伤。结论本研究制备的纳米液滴O2-NDs性质稳定、载氧量高,具有良好的超声释氧特性;O2-NDs联合超声可诱导肿瘤血管正常化,2次治疗可再次延长血管正常化时间窗;O2-NDs联合超声能够增强化疗药物对肿瘤生长的抑制作用,且2次治疗的肿瘤抑制效果更好。