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背景和目的放射治疗可降低乳腺癌患者保乳和乳房切除后的局部复发风险,提高生存率,在早期和局部进展期乳腺癌治疗中发挥重要作用。然而,近年来研究发现放射治疗还可能通过改变肿瘤微环境,增加肿瘤细胞的侵袭转移潜能。这里我们探讨放射后乳腺癌细胞侵袭及转移潜能的变化及其机制。材料和方法1、在体外以不同剂量(0、4、8Gy)X线照射人乳腺癌MDA-MB-435细胞。明胶酶谱法检测放射后24h、48h细胞培养上清液中基质金属蛋白酶MMP-2活性,Western bloting检测放射后24h、48h细胞内MMP-2蛋白表达水平,Transwell法测定放射后24h、48h细胞的侵袭能力,评价放射治疗对乳腺癌侵袭潜能的影响及其机制。2、构建同时表达增强型绿色荧光蛋白(Enhanced Green Fluorecence Protein,e GFP)和荧光素酶(Luciferase,Luc)的慢病毒载体,将GFP-Luciferase融合蛋白载体转染到人乳腺癌MDA-MB-435细胞株。将稳定表达GPF和1uciferase的MDA-MB-435细胞(MDA-MB-435-e GFP-Luc)接种裸鼠,建立原位乳腺癌转移动物模型并在接种后第二周分组,放射治疗组采用8Gy单次剂量照射原位肿瘤,采用在体流式细胞仪(In Vivo Flow Cytometry,IVFC)每周检测裸鼠耳根部动脉循环肿瘤细胞(Circulating tumour cells,CTCs),同步采用小动物活体成像系统(In Vivo Image System,IVIS)监测肿瘤生长及全身转移情况。接种后第6周处死两组裸鼠,取出肺组织进行活组织成像及病理组织切片HE染色,比较两组裸鼠肺组织转移灶数目,并采用免疫组织化学染色检测原发肿瘤组织内MMP-2表达,评价放射治疗对乳腺癌转移潜能的影响及其机制。结果1、放射后乳腺癌MDA-MB-435细胞侵袭能力、MMP-2表达及活性显著提高并均呈现时间及剂量依赖性,单次8Gy照射48h达到最高。2、成功建立了稳定表达GFP/Luciferase的乳腺癌细胞株:绿色荧光表达强,GFP转染效率达到99.58%,体外发光能力与细胞数目呈正相关(R2=0.998)。肿瘤细胞接种后第二周IVFC探测到体内CTCs信号峰,IVIS成像检查检测到肺内微小转移灶。肿瘤细胞的形态学特征、生长速度、侵袭及迁移特性与转染前无明显变化。3、照射组接受放射后肿瘤体积、CTCs数目、肿瘤部位荧光强度呈现先减小后增加趋势。放疗后第4周(即肿瘤接种后第6周)对照组和实验组肿瘤体积分别为519.66±32.89mm3,497.28±45.86mm3(p>0.05)无统计学差异,每小时CTCs数目分别为7.8±1.9,11.8±2.3(p<0.05)有统计学差异,提示放疗后第4周肿瘤细胞侵袭转移能力获得进一步增强。放射治疗组肿瘤组织MMP-2表达及肺转移灶明显多于对照组。结论1、结合IVFC和IVIS技术可以实现对MDA-MB-435-GFP-Luc细胞系原位乳腺癌模型的CTCs、肿瘤生长及微小转移灶进行早期、实时动态监测。2、放射线照射能够通过增强乳腺癌细胞MMP-2的表达或活性而增强其侵袭转移潜能。