纳米化诱癌剂诱发小鼠肝癌的机制研究

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肝癌是严重损毁肝脏正常机能的疾病之一。据世界卫生组织国际癌症研究中心发布的《世界癌症报告2014》统计显示,现阶段我国肝癌新发病人数近40万,占全世界肝癌新发病人数的55%,在我国的肿瘤死亡率中列第二位。目前肝癌的发生发展机制研究取得了显著进展,研究表明肝癌包括启动、促进和发展等阶段,在此期间,遗传因素和外界环境因素的积聚变化导致损伤,炎症,脂肪变性,肝纤维化或肝硬化,最后转变成肝癌。  要进一步研究肝癌不同发生发展阶段的分子机制,以及研发新的抗肿瘤药物和疗法,首先要建立与人类肝癌自然发生过程相似的动物模型。小鼠廉价、操作简单、肝癌发生过程与人类相似,是实验室广泛使用的模式动物。二乙基亚硝胺(DEN)是迄今应用最广泛的化学诱癌剂,且DEN混存于人们的日常食物中。传统小鼠肝癌模型多采用大剂量的DEN(50-100毫克每千克)和复杂的给药方式(每周2-5次DEN经口;腹腔注射;灌胃)长期给药。但此类造模方法小鼠顺应性差、个体差异大、实验周期长、且死亡率高。本实验室前期研究发现,改变给药方式(将 DEN溶于麻油中经口给药),长期低频给药能克服传统造模方式的不足,但实验周期仍然很长。  随着纳米技术的快速发展,纳米载体(特别是纳米脂质体)由于其正面生物效应(纳米载药体系在癌症治疗方面具有靶向、缓释以及减少化疗药物副作用等优势),已被广泛应用于肿瘤治疗等医药领域。实验室前期合作研究表明,阿霉素姜黄素共输送脂质纳米载药系统能有效治疗原发性肝癌。但是,利用其负面生物效应在癌症造模领域的研究却未见报道,所以,我们反其道而行之,通过纳米化的“毒药”-脂质纳米材料包被二乙基亚硝胺(nanoDEN),成功高效的建立了小鼠肝癌模型,并对其致癌机制进行了初步研究。  目的:  制备稳定、高效的纳米化诱癌剂-nanoDEN,通过长期、低频经口给予纳米化诱癌剂建立良好、快捷、稳定的小鼠肝癌模型,研究其致癌机制。  方法:  1、采用高压均质法制备纳米化诱癌剂-nanoDEN,利用激光粒径仪测定其粒径、zeta电位及稳定性,采用扫描电镜观察其微观形态,通过透析袋法测定纳米化诱癌剂的体外释放,完成纳米化诱癌剂的制备与表征。  2、在体的动物水平方面,经口给予16.5 mg/kg纳米化诱癌剂等诱发小鼠肝癌,通过记录小鼠体重变化、观察肝脏大体观(是否出现肿瘤结节)、检测肝功能生化指标(包括 ALT、AST等)和镜下对肝脏组织染色(H&E及 Masson)进行评分,比较纳米化诱癌剂与DEN致癌效果。  3、分子水平方面,利用免疫组织染色法检测β-catenin(肿瘤发生过程中关键因子)、COX-2(炎症相关因子)、PCNA(与肿瘤发展密切相关的蛋白)的表达量变化情况及TUNEL染色法检测细胞凋亡的变化,分析纳米化诱癌剂的致癌作用。  4、离体的细胞水平方面,采用MTT法检测纳米化诱癌剂及DEN对肝癌细胞株HepG-2、正常肝细胞株L02的毒性作用,比较纳米化诱癌剂与DEN的致癌能力。通过nanoRhod B处理HepG-2及L02细胞,模拟肝癌细胞及正常肝细胞对纳米化诱癌剂的胞吞作用过程。  5、通过小鼠尾静脉注入nanoRhod B实验,模拟纳米化诱癌剂的体内分布情况。  结果:  1、纳米化诱癌剂的表征结果表明:纳米化诱癌剂具有稳定的粒径及电位,在电镜下表面平滑,粒径均一,能持续稳定释放。  2、纳米化诱癌剂诱发小鼠肝癌的效果强于DEN:通过经口给予低频、微量纳米化诱癌剂成功建立了小鼠原发性肝癌模型。整个造模期间,nanoDEN组小鼠ALT、AST高于DEN组,nanoDEN组小鼠肝脏脂肪化、纤维化更严重,且20周时nanoDEN组小鼠体重呈下降趋势、出现肉眼可见肿瘤结节,表明纳米化诱癌剂的致癌效果优于DEN。  3、在分子水平上,纳米化诱癌剂与 DEN致癌原理相似,相较而言纳米化诱癌剂致癌能力更强:肝组织的免疫组化研究结果表明,从β-catenin入核量和COX-2、PCNA的蛋白表达水平及肝细胞凋亡的变化趋势来看,纳米化诱癌剂和DEN在分子水平上的作用相似,但20周时,nanoDEN组小鼠肝组织PCNA表达量和细胞凋亡数量显著高于DEN组,表明纳米化诱癌剂的致癌能力更强。  4、体外细胞实验表明,纳米化诱癌剂对正常肝细胞的杀伤作用明显强于肝癌细胞:纳米化诱癌剂对L02及HepG-2细胞生存抑制作用较DEN强,且纳米化诱癌剂更易在正常肝细胞中聚积,所以与肝癌细胞相比,纳米化诱癌剂对正常细胞抑制作用更强。  5、纳米化诱癌剂具有肝脏靶向作用。  结论:与DEN相比,纳米化诱癌剂具有靶向和缓释的优点,致癌性更强,可以减少DEN用量,缩短造模时间,是建立小鼠肝癌更好的诱癌剂。
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