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目的:胃癌是我国最常见的消化道恶性肿瘤之一,死亡率居恶性肿瘤的第二位,手术是唯一可能根治胃癌的手段,但传统的开腹胃癌根治术创伤大,术后恢复慢,并发症较多。进入21世纪后,微创外科成为外科发展的主要方向之一,以腹腔镜为代表的微创外科蓬勃发展。在普通外科领域,结直肠癌的腹腔镜根治术已得到广泛开展,被证实能达到与开腹手术相同的根治效果,且具有疼痛轻、恢复快、疤痕小,和对机体功能影响小、并发症低等优点。腹腔镜结直肠癌根治术的成功开展促使人们开始腹腔镜胃癌根治术的尝试。近年,腹腔镜胃癌根治术在国内外逐步得到了开展,并获得了满意的近期疗效。但绝大部分均为腹腔镜早期胃癌根治术,腹腔镜进展期胃癌D2根治术开展的很少,分析原因,一方面是由于胃周解剖层次多、胃癌淋巴转移途径复杂、腹腔镜下消化道重建难度大等诸多技术难题阻碍了腹腔镜进展期胃癌根治术的发展;另一方面是由于进展期胃癌容易发生腹腔种植转移,对CO2气腹是否会促进胃癌腹腔种植与侵袭转移存有疑虑。我科于2004年3月成立了国内第一个专门从事腹腔镜胃癌手术的攻关小组,经过不断探索和创新,在腹腔镜胃癌根治手术适应征的选择、手术入路、淋巴结清扫技术以及消化道重建等多方面作了大量创新性工作。三年多来共计完成腹腔镜胃癌根治术339例,其中进展期胃癌291例,为国内最大宗病例,患者术后恢复快,疼痛轻,并发症少,近期疗效显著。但目前对腹腔镜进展期胃癌根治术的远期随访结果还没出来,由于胃癌较结直肠癌更易发生腹膜种植转移,而CO2气腹是否会对胃癌的腹膜种植转移有促进作用尚不清楚,因此成为人们关注和争论的焦点问题之一。根据肿瘤腹腔种植转移的“种子与土壤”学说,本研究重点了解CO2气腹对胃癌细胞(种子)增殖侵袭能力的影响。首先体外建立CO2气腹模型,观察CO2气腹对胃癌细胞增殖、体外粘附和侵袭能力的影响,并检测与粘附侵袭过程相关的细胞粘附分子和基质蛋白酶表达的变化情况;然后建立裸鼠动物模型,观察CO2气腹作用后胃癌细胞在动物体内成瘤能力,和对动物生存时间的影响。探讨CO2气腹对胃癌细胞增殖侵袭能力的影响及可能机制,为进一步深入地开展腹腔镜进展期胃癌根治术提供理论依据。方法:(1)体外建立CO2气腹模型,将培养的人胃癌MKN-45细胞暴露于不同压力CO2气腹环境,采用MMT比色法绘制各组胃癌MKN-45细胞的生长曲线,流式细胞法检测细胞周期,计算增殖指数,同时检测各组细胞培养液的pH值变化,观察不同压力CO2气腹对胃癌MKN-45细胞生长增殖和细胞培养液pH值的影响;(2)分别应用粘附试剂盒、Transwell小室观察模拟不同压力CO2气腹对体外培养的胃癌MKN-45细胞粘附、运动和侵袭能力的影响,并采用流式细胞技术检测各组胃癌MKN-45细胞脱离CO2气腹环境后,不同时相点细胞粘附分子CD44v6、ICAM-1和E-cadherin表达的变化情况,Werstern-blot技术检测不同时相点基质金属蛋白酶MMP2和MMP9表达的变化情况,分析不同压力CO2气腹环境对胃癌MKN-45细胞体外粘附和侵袭能力的影响;(3)将体外模拟不同压力CO2气腹作用后的胃癌MKN-45细胞注入裸鼠腹腔建立动物模型,观察裸鼠腹腔成瘤情况和动物生存期,探讨不同压力CO2气腹对胃癌MKN-45细胞动物腹腔侵袭转移能力和生存期的影响。结果:(1)9 mmHg和12 mmHg组胃癌MKN-45细胞增值能力与对照组比无显著差异(P>0.05),15 mmHg组胃癌MKN-45细胞增值能力较对照组降低非常显著(P<0.01)。各组胃癌MKN-45细胞培养液pH值下降均非常显著(P<0.01),且压力越大pH值降低越明显;(2) 9 mmHg和12 mmHg组胃癌MKN-45细胞体外粘附能力较对照组无显著差异(P>0.05),15 mmHgCO2组胃癌MKN-45细胞体外粘附能力在脱离CO2气腹环境48 h时升高显著(P<0.05),96 h时恢复;(3)细胞粘附分子CD44v6表达在各组均表现为先升高后恢复,15 mmHg组CO2气腹环境处理后即显著升高(P<0.05),24 h及48 h时升高均非常显著(P<0.01),9 mmHg和12 mmHg组处理后24 h升高非常显著(P<0.01),48 h时达高峰后逐渐降低,72 h时恢复。细胞粘附分子ICAM-1表达与CD44v6类似,且升高更快,不同压力CO2处理后即升高显著(P<0.05或P<0.01),48h时达高峰后迅速降低,72 h时恢复。细胞粘附分子E-cadherin表达表现为先降低后恢复,模拟不同压力CO2处理后即达最低点,下降非常显著(P<0.01),后逐渐回升,48 h时差异即不显著(P>0.05);(4)9 mmHg和12 mmHg组胃癌MKN-45细胞体外侵袭能力较对照组无显著差异(P>0.05);15 mmHg组则有显著提高(P<0.05)。基质金属蛋白酶MMP2和MMP9的表达,各组在模拟不同CO2气腹后12 h和24 h均有显著升高(P<0.05或P<0.01),此后迅速降低,72h时恢复。(5)模拟不同压力CO2对胃癌MKN-45细胞在裸鼠腹腔内的成瘤数量、总重量和脏器分布与对照组比均无显著差异(P>0.05),各组裸鼠的平均生存时间差异无统计学意义(P>0.05)。结论:(1)临床普遍应用的CO2气腹对胃癌MKN-45细胞增殖无促进作用;(2) 9、12mmHg CO2气腹无显著促进胃癌细胞粘附的作用,15 mmHg CO2气腹能显著促进胃癌细胞的粘附,其机制可能与CO2气腹显著促进胃癌细胞粘附分子CD44v6、ICAM-1表达和显著抑制E-cadherin表达有关;(3) 9、12 mmHg气腹对胃癌细胞侵袭无显著促进作用,但15 mmHg CO2气腹显著促进胃癌侵袭,其机制可能与CO2气腹显著促进胃癌MKN-45细胞MMP2和MMP9表达有关;(4)低于15 mmHg CO2气腹压力对胃癌MKN-45细胞在裸鼠体内侵袭能力无显著影响。