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背景与目的:
葡萄膜黑色素瘤(uveal melanoma,UMM)为成年人眼内最常见的原发性恶性肿瘤。在西方国家,葡萄膜黑色素瘤的发病主要见于年龄大于50岁的人群,而国内临床资料显示相当一部分患者为20~30岁的青壮年。发生在眼部的葡萄膜黑色素瘤,不但可以在眼球局部形成渗出或肿瘤生长顶推其前方的视网膜,引起视网膜的脱离或者直接的侵袭眼内其它包括视网膜、视神经等重要组织,导致视力的丧失,更为重要的是葡萄膜黑色素瘤可以通过血液循环,转移至肝脏、肺脏等全身重要器官,引起死亡,对患者造成极大的危害。
尽管目前葡萄膜黑色素瘤的临床诊断水平已大大提高,但相当一部分患者在诊断出黑色素瘤之前,已经发生了全身的转移。围绕葡萄膜黑色素瘤的治疗,出现了许多新的局部治疗方法比如经瞳孔温热疗法、荷电粒子放射治疗、106Ru/106Rh巩膜外贴附放射疗法以及各种新型的化疗和免疫疗法等,但多中心的临床病例对照研究发现,这些治疗方法较传统的眼球摘除,在降低患者死亡率方面并没有得到改善,葡萄膜黑色素瘤的发生及其转移的机理仍不是十分的清楚。解决上述问题的条件之一,需要一个理想的、能较好模拟人葡萄膜黑色素瘤生长、侵袭及转移全过程的葡萄膜内黑色素瘤动物模型,这也是开展葡萄膜黑色瘤研究必要的基础和前提,但至今,仍缺乏这样的动物模型。
本研究旨在经眼动脉注射B16瘤细胞,探讨瘤细胞通过血液达眼内,瘤细胞在葡萄膜内及眼内生长、侵袭、扩散的规律,建立具有正常免疫功能且没有任何眼部创伤的、并较易获得、生长在葡萄膜内的葡萄膜黑色素瘤动物模型。
方法:
将培养的B16瘤细胞注射到眼动脉经血液达C57BL/6J小鼠眼内,形态学及免疫组织化学染色,观察小鼠眼内葡萄膜内黑色素瘤形成情况,及其局部侵袭和远处转移。Dil染色标记B16瘤细胞后注射到眼动脉经血液达C57BL/6J小鼠眼内1-3天,采用视网膜和脉络膜铺平片以及冰冻切片分别从整体和切面两个角度,荧光显微镜下观察B16瘤细胞成瘤前在视网膜及葡萄膜内的分布。同时应用流式细胞仪,检测全身各主要脏器及血液内的B16瘤细胞分布状况。葡萄膜内成瘤后的部分瘤组织,重新取材进行体外培养。
结果:
1.在33只实验的小鼠眼中,除其中2只处死过早,未形成肿瘤外,其余31只均能见到脉络膜和(或)睫状体内的肿瘤形成。经眼动脉注射后B16瘤细胞后的第3天开始,可以在小鼠脉络膜及睫状体两处同时观察到肿瘤细胞的生长。且随着时间的延长,肿瘤的体积不断增大,并向四周侵袭。后期,位于葡萄膜内的肿瘤可侵犯巩膜和角膜,造成巩膜外及眼球外肿瘤生长。
2.B16瘤细胞注射后,全身各主要脏器及血液内均能检测到瘤细胞,其瘤细胞数量略有不同。心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏和血液中瘤细胞比例分别是0.18%±0.06(n=12)、0.56%±0.42(n=12)、0.26%±0.07(n=12)、0.66%±0.3(n=12)、0.27%±0.12(n=12)、0.12%±0.04(n=12);但未能在脑实质内检测到B16瘤细胞。
3.经眼动脉注射的B16瘤细胞注射后的第1天,视网膜及脉络膜内均观察到肿瘤细胞的分布。手术后的第3天,分布于视网膜内的肿瘤细胞绝大部分消失,仅零星残留几个且未见其增殖;而位于脉络膜内的肿瘤细胞,大部分存活下来并发生克隆样增殖。
4.组织块贴壁生长法及胰蛋白酶消化法,均能从动物葡萄膜内的实体瘤中培养出肿瘤细胞。取葡萄膜内实体瘤培养的瘤细胞体积稍变大,细胞突起增长、数量增多,可频见核分裂像,且能形成管腔样结构。免疫组织化学染色显示:取葡萄膜内实体瘤培养的瘤细胞及细胞株细胞都表现为HMB45、S100、VIM阳性,GPAP、NSE和CK阴性,证明培养的细胞仍然是B16肿瘤细胞。
结论:
1.本实验研究,在没有损伤任何眼部结构的前提下,将C57BL/6J小鼠皮肤来源的黑色素瘤细胞株B16瘤细胞,经眼动脉注射通过血循环达具有正常免疫功能的C57BL/6J小鼠的眼内,成功建立了同时位于脉络膜及睫状体两部位的葡萄膜内黑色素瘤模型。该模型较好地模拟了人黑色素瘤细胞在葡萄膜内生长、侵袭等过程。
2.经眼动脉注射的B16瘤细胞通过血循环达眼内,只在富含色素的脉络膜和睫状体部位生长并形成肿瘤,相邻的视网膜组织内却没有肿瘤形成,证明肿瘤细胞具有“归巢”的潜能。
3.本实验将B16瘤细胞经眼动脉注射通过血循环达眼内,在葡萄膜内成瘤后取其实体瘤组织进行培养,肿瘤细胞均能在体外生长,提示B16瘤细胞经眼动脉注射通过血循环达眼内,在葡萄膜内成瘤的肿瘤细胞,仍是具有较强生长优势的瘤细胞,尽管在体内环境的作用下,B16瘤细胞在形态学及其生长方式上发生了轻微的改变,但仍然保持B16细胞株细胞的本质特点。
4.本研究同时证实,在结扎一侧颈总动脉的前提下,经眼动脉向眼球内注射肿瘤细胞后,眼球可以依赖于来自颅脑内脑血管的交通支的血供,维持其正常生理需要而不发生眼球萎缩,且这种途径来源的血供在满足眼球功能需要的同时,还能满足肿瘤的生长需要。
本实验手术难度极高,经眼动脉注射的B16瘤细胞通过血循环达眼,葡萄膜内形成黑色素瘤,国内外尚未见文献报道。