大鼠C6胶质瘤模型MRI功能成像及示踪法定量测量细胞外间隙扩散参数

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第一部分大鼠C6胶质瘤模型建立及其功能磁共振成像  目的:在大鼠立体定位仪引导下的,将C6胶质瘤细胞注入到大鼠右侧尾状核区,建立大鼠C6胶质瘤模型,为进一步的研究提供肿瘤模型实验过程中探讨大鼠C6胶质瘤的可行性分析。通过磁共振弥散加权成像(Diffusion weighted imaging,DWI),1H磁共振波普成像(Proton magnetic resonance spectroscopy,1HMRS),灌注成像(Perfusion weighted imaging,PWI)和弥散张量成像(Diffusion tensor imaging,DTI)观察大鼠C6脑胶质瘤动物模型的特点。  材料和方法:大鼠C6胶质瘤细胞体外培养、传代、离心、计数。选取15只雄性SD大鼠随机分5笼,每笼3只。按大鼠昼夜生活规律饲养。15只大鼠在立体定位仪的引导下,在右侧尾状核头区注入C6胶质瘤细胞。接种后2周利用PHLIPS公司生产的Achieva1.5T磁共振机和腕线圈以前后方向为扫描方向对大鼠全脑进行扫描,进行磁共振常规T1WI,T2WI扫描,及DWI,PWI,DTI,1HMRS检查。在T2WI及T1WI增强扫描图像上观察肿瘤信号特点并且测量肿瘤的径线。以肿瘤实质区及对侧相应部位的正常脑白质为感兴趣区(regions of interest,ROI)生成表观弥散系数(ADC)图及局部脑血容量(rCBV)图,分别计算的ROI的ADC值及最大rCBV值。将原始数据经弥散张量成像(Diffusion tensor imaging,DTI)后处理软件进行处理生成各向异性分数(fractional anisotropy,FA)图,并从这些图像中测量及计算ROI的FA值。在1HMRS上观察测定ROI的的胆碱类化合物(CHO),N一乙酞基天门冬氨酸(NAA),肌酸和磷酸肌酸(CR),谷氨酸及谷氨酞胺(Glu-n),脂质(Lip)及乳酸(ALC)的波峰变化,计算以上代谢产物波峰面积与CR波峰面积的比值。  结果:本实验共接种15只SD大鼠,14存活至2周,MRI扫描可见肿瘤形成。肿瘤细胞种植2周后,C6胶质瘤肿瘤实质区信号ADC值,最大rCBV值,Lip波峰,Glu-n及CHO波峰明显高于对侧相应部位的正常脑白质(P<0.01);C6胶质瘤肿瘤实质区NAA波峰,及FA值明显低于对侧相应脑白质区。C6肿瘤实质区rCBV图分布明显不均匀。C6胶质瘤实质区1HMRS各代谢物比值与正常对照组相比,均具有统计学差异(P<0.01);DTT图像显示肿瘤对侧相应脑白质去的纤维束信号,走行均良好,C6胶质瘤区周围脑白质纤维束被挤压变形,部分受到侵蚀破坏。  结论:在SD大鼠尾状核种植C6胶质瘤细胞得到稳定可靠的胶质瘤模型,且模型生长迅速,接种成功率高。注入C6胶质瘤细胞2周后形成的SD大鼠C6胶质瘤模型可满足磁共振成像研究其生物特性的实验要求。常规磁共振T2WI及T1WI增强图像上可通过C6胶质瘤肿瘤径线值的测量观察肿瘤的生长情况,且增强T1WI的测量结果优于T2WI。C6胶质瘤肿瘤实质区的ADC值的减低和FA值减低,基于此可利用DWI和DTI技术判断C6胶质瘤肿瘤的良恶性。PWI图像上的rCBV值可用于评价肿瘤微血管情况。1HMRS中各个代谢物波峰的变化可为胶质瘤的恶性程度及侵袭性的判定提供一定的依据。  第二部分示踪法对C6胶质瘤细胞外扩散参数的测量  目的:应用磁共振分子探针示踪技术,研究大鼠深部脑组织间隙内物质转运与脑组织液引流的规律,结合多孔介质经典扩散方程和局部药物分布与清除动力学模型,比较了不同时期的大鼠C6胶质瘤的细胞外间隙扩散参数。  方法:本研究选取30只年龄性别相匹配的SD大鼠,随机分为两组(胶质瘤组和对照组),每组分5笼,每笼3只。按第一部分实验方法对胶质瘤组15只大鼠进行脑内种植C6细胞株,构建胶质瘤模型。采用磁共振成像技术实时可视化和定量评估药物在神经胶质瘤细胞外基质的扩散运动。使用Gd-DTPA作为示踪剂,以其在琼脂糖凝胶中的扩散系数作为参考,比较对照组和胶质瘤组之间的Gd-DTPA直接注入脑组织中后的扩散和分布模式。  结果:胶质瘤组15只大鼠全部构建模型成功,并且存活。Gd-DTPA在对照组中的沿不同方向的扩散能力不一致,而在琼脂和胶质瘤中沿不同方向的扩散能力一致。琼脂的自由扩散系数为1.06×10?3mm2/s,最大容积分布为242.8±17.6μL。胶质瘤组的有效扩散系数明显小于对照组((6.50±1.81)×10?5 mm2/svs.(2.95±0.30)×10?4 mm2/s,t=13.22,P<0.01)),曲度明显大于对照组((4.03±0.46)vs.(1.90±0.10),t=9.54,P<0.01)。胶质瘤组与对照组的清除率常数无明显统计学差异((7.94±3.97)×10?5/s vs.(4.71±1.10)×10?5/s,t=1.67,P=0.16)。  结论:我们的研究结果证实,Gd-DTPA扩散运动在胶质瘤中严重受损,其在尾状核的扩散运动是各向异性的。我们的研究提供了一种新方法可以实时监控间质药物输送过程并且定量评估病变组织的生物物理结构性变化。
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