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改良小鼠后肢淋巴水肿模型的构建

2024-04-09 来源:客趣旅游网
组织工程与重建外科杂志2016年12月 第12卷第6期 ・349・ 论著. doi:lO.3969/j.issn.1673—0364.2016.06.005 改良小鼠后肢淋巴水肿模型的构建 孙一宇 崔春晓 戴婷婷 蒋朝华 曹卫刚 李圣利 【摘要l 目的 通过调整辐射剂量和手术时机,构建一种更为稳定和持久的小鼠后肢淋巴水肿模型。方法将36只8 周龄雌性C57小鼠随机分为3组:术前放疗组(R+S)、术后放射组(S+R)、术前及术后放射组(r+S+r)。采用淋巴结摘除 手术联合局部放射的方法进行模型构建。R+S组于术前3 d接受4.5 Gy的局部放射,S+R组于术后2周接受4.5 Gy的 局部放射.r+S+r组于术前3 d和术后2周分别接受2.25 Gy的局部放射。术后采用排水法测量动物后肢体积变化。术 后24周时在后肢注射FDNG以显示体内淋巴管的分布,并结合免疫组化计数微淋巴管数目来评价淋巴管新生的情 况 结果在我们为期6个月的观察中,所有小鼠均成功形成淋巴水肿。尤以r+S+r组形成的淋巴水肿最为明显、稳定 持久.且死亡率和并发症率较低。术后24周的淋巴管造影显示,R+S及S+R组后肢浅表淋巴管密度增加,r+S+r组少有 淋巴管再生 免疫组化结果显示,件S+r组的淋巴管数量要少于R+S及S+R组(19<0.05)。结论在术前3 d及术后2周 分别接受2.25 Gv的局部放射。可以成功构建稳定持久的小鼠后肢淋巴水肿模型。 【关键词】淋巴水肿动物模型淋巴管放射 【中图分类号】R551,2【文献标识码】A【文章编号】 1673—0364(2016)06—0349-04 An Improvement Model of Secondary Lymphedema in Hind Limb of Mouse SUN Yiyu,CU1 Chunxiao,DAI Tinging, JIANG Chaohua,CA0 Weigang,LI Shengli.Department of Plastic and Reconstructive Surgery,Shanghai Ninth People Hospital,Shanghai Jiaotong University School of Medicine,Shanghai 200011,China.Corresponding author:LIShengli mail:drlishengli@sincacom). 一 【Abstract】 Objective To establish a more stable and sustainable model of mouse lymphedema by adjusting the administrating timing and radiation doses.Methods Thirty-six female C57 mice aged 8weeks were randomly divided into 3 groups:”radiation before surgery”group(R+S,n=12),”radiation after surgery”group(S+R,n=12),and”radiation before and after surgery”group fr+S+L n=12).The experimental groups received radiation at varied time points:S+R group,4.5 Gy at 2 weeks after surgical treatment;R+S group,4.5 Gy at 3 days before surgery;and r+S+r group,2.25 Gy at both 3 days before and 2 weeks after surgery.The volume change of the hind limbs of animals was measured by drainage method. Lymphangiogenesis in vivo situation was visualized by FDNG injection through the hind limb at 24th week after operation and immunohistochemistry staining was performed to show superficial lymphatic vessels.Results In six—month observation, all mice in the experimental groups formed lymphedema successfully.The r+S+r group showed the most stable hind limb lymphedema with lower mortality and morbidity rates.At 6 months post operation,according to the lymphatic mapping,the lymphatic vessels in R+S and S+R group increased,while rare lymphatic regeneration was observed in the r+S+r group. Immunohistochemistyr revealed a decreased number of lymphatic vessels in he tr+S+r group,compared with other groups(口<o.05). Conclusion A radiation dose of 2.25 Gy administered 3 days before surgery and 2 weeks after operation successfully enhanced the stability of the lymphedema model of mice hind limb. 【Key words】Lymphedema;Animal model;Lymphatic vessels;Radiation 构建持久稳定的淋巴水肿动物模型极为困难。 基金项目:国家自然科学基金(81501571)。 作者单位:200011 上海市 上海交通大学医学院附属第九人 民医院整复外科。 通讯作者:李圣利(E—mail:drlishengli@sina.corn)。 传统的小鼠淋巴水肿模型是通过手术切除淋巴结联 合局部放疗的方法进行的.存在着较高的死亡率及 众多的并发症『1-23。我们对放射剂量和时机进行了优 化.成功构建出一种持久稳定的小鼠后肢淋巴水肿 Journal of Tissue Engineering and Reconstructive Su蜡ery,December 2016,Vo1.12 No.6 模型,死亡率及并发症都较低,现报道如下。 1材料及方法 1.1实验试剂与仪器 兔抗小鼠LYVE一1抗体(1:400,Angiobi0公司. 美国);山羊抗兔抗体(1:200),二氨基联苯胺(武汉 谷歌生物科技有限公司);荧光显微镜(Olympus公 司,13本);倒置相差显微镜(Leica公司,德国)。 1.2实验动物 36只健康8周龄C57雄性小鼠(中国科学院动 物研究所),SPF级条件下饲养.遵守中国国家卫生 研究院实验室研究动物保健和使用指南 1.3实验分组 36只小鼠随机分成3组:R+S组(n=12),即术 前3 d接受4.5 Gv的局部照射;S+R组( =12),即 术后2周接受4.5 Gv的局部照射;r+S+r组(n=12)。 即分别于术前3 d及术后2周接受2.25 Gy的局部 照射 未作处理的对侧后肢作为正常对照组 1.4手术方式 在小鼠右后肢足垫处皮下注射亚甲蓝.使得淋 巴结及淋巴管显影.之后腹腔注射5%水合氯醛进 行麻醉 麻醉后在右后肢膝上1 cm处作一环形切 口,并环形切除1 cm的皮肤及皮下组织。术中仔细 保留神经血管束、肌肉及肌腱。在解剖显微镜下摘除 胭窝淋巴结.并切除蓝染的淋巴管,电刀灼烧周围皮 肤 手术完成后伤口处涂抹红霉素软膏预防感染。 1.5放射处理 手术处理侧的后肢置于铯139的辐射下.暴露 的放射区域以术区为中心面积1.1 cm2,余下部位用 铅板进行遮挡 R+S组及S+R组分别于术前3 d和 术后2周接受4.5 Gv的照射。r+S+r组则分别于术 前3 d及术后2周接受2.25 Gv的照射。 1.6排水法测量后肢体积变化 为了观察实验侧后肢体积的变化情况.我们采 用排水法进行测量 将小鼠后肢浸入装满生理盐水 的5 mL的Ep管内,浸水深度为膝关节上方1 cm 平面。将后肢拿出后.重新将离心管装满.此时所需 要的液体量即为后肢的体积 同样的方法测量未接 受处理的后肢。所有动物每周测量1次.持续6个 月。每次测量重复3次,取平均值。 1-7荧光显微镜进行淋巴管成像 前期研究中.我们采用葡聚糖一聚丙烯酸荧光 纳米凝胶(FDNG)作为显影剂【3J,该材料可在体内清 楚显示淋巴管分布情况.具有生物安全性 本实验仍 以此为显影剂来显示深部淋巴管 为了观察后肢新 生淋巴管的分布情况.在术后24周进行了荧光显微 镜的拍摄。于局麻下经后肢足垫处皮内注射FDNG (20 g的样本与20 g的水混合),并轻轻按摩足 垫促使其更好分散 在荧光光学成像系统下进行拍 摄.观察造影剂的摄取及淋巴管的分布情况 1.8免疫组化染色 所有小鼠在术后24周处死.取后肢的皮肤及肌 肉组织,4%多聚甲醛固定,石蜡包埋,5 m厚度切 片。脱蜡、水化、封闭后,标本与一抗LYVE—l在4℃ 条件下孵育过夜。次日.标本与二抗孵育30 min. DAB染色.高倍镜下随意选取4个视野进行LYVE— l阳性的管状结构的计数,结果取平均值 1.9统计分析 采用SPSS 13.0软件进行数据分析.排水法测 量肢体体积,微淋巴管计数采用t检验及方差分析. P<0.05为差异具有统计学意义 2结果 2.1 术后观察 所有动物术后都很快产生了急性淋巴水肿 r+ S+r组有1只小鼠(9%)因麻醉过量死亡,说明重复 低剂量的放射对小鼠来说是可以耐受的 S+R组有 3只小鼠(25%)死于感染,还有5只(42%)发生了肢 端坏死。R+S组有3只(25%)小鼠死于感染,另有4 只(33%)发生肢端坏死。 2.2各组模型淋巴水肿效果的比较 术后1周.R+S和r+S+r组的肿胀程度要明显 高于S+R组。1周后,3组体积均有所减小,相较于 S+R组.R+S和r+S+r组的减少速度较慢 术后第2 周.分别给予S+R组及r+S+r组4.5 Gv和2.25 Gv 的局部放射.之后这两组的体积继续增加。直到第6 周 相比之下.由于缺少放射对淋巴管的破坏作用, R+S组的体积持续减小 6周后 3组的体积均开始 减小 在第10周和第l2周时.R+S组及S+R组的 体积接近对照组的水平.r+S+r组第8周后肢体的体 积无明显变化,且维持到术后6个月(图1、2)。 2.3淋巴水肿后肢的淋巴管显影 我们在术后24周时使用FDNG为造影剂.来 显影淋巴管 在R+S及S+R组.后肢浅表淋巴管不 仅密度增加,且呈现卷曲、分枝的网络状结构(图3)。 大量的微淋巴管穿越术区的瘢痕组织.并形成新的 连接。r+S+r组少有淋巴管再生.也没有观察到术区 两端淋巴管相连接的情况 2.4淋 水肿 肢淋 僻新 的 的淋 管 现…薄壁、管 扩大且卷『}打等特点( 免疫纰化染色 ,Jj.r+S+r组的淋 销;数量 少 4)、这表叫多次的局部放射在抑制淋巴管新生方而 】 R+S及S+R ( 4、5)、卡H较r埘照侧,实验侧 夔 淑 o0 孥… 鐾”。 时间(阌) 图1 术后24周各组肢体肿胀情况对比 图2术后各组肢体体积变化 Fig.I Comparison of the edematous limbs ill each group at tbe 24th week after Fig.2 Volume changes of the hind limbs in operation each group at different tithe point l・ : 8 | 'J ■ ≤ 采≮ .≮ D j.  sR 图3术后24周后肢活体淋巴管造影 图5微淋巴管计数 Fig.3 Lymphatic mapping of hind limbs in Fig.5 Microlymphatic count vivtJ at the 24 week after operation 3讨论 受4.5 Gv的局部放射(R+S).术后2周接受4.5( v 我 成功制};午J,_一种较持久lI.稳定的小鼠 肢 的』南部放射(S+R).术前3 f1及术后2周分别接受 淋 水『Jf{1模, ,【 j‘维持至少6个JJ 我仃】发现.I 传 2.25( v的放射(1.+ +r组) 结果 示.3 都发 了 统的放射力 式卡I{比14-51.通过多次低刺艟照射的方 淋 水肿,其一fl +S+r组水肿最为明 目.持久.死 式.实验动物的化’I : 及Jr发症n,J发 !{I :降低、 昝及)i:发 率最低. 无肢体坏死发生 此.我『『J认为血韭过『.术辅以多次低利量局部放射ff,J 何报道 ,J:,放射 致淋 水肿.是}}_i丁射线破 式lJJ‘以有效制箭持久儿 定的淋 水肿模J .为 坏r淋 管内皮细胞,从而导敛脂质沉 、 FGF—B 卡l{火删:究提供rl f 的淋 水肿模J 制箭方法 生成增多(已 其会抑制淋 管内皮的增殖) ..但 采川t 纯的于术力‘ .斤不能制备持久的水肿 址.【}1丁手术刺激会使淋 管内皮细胞及祖细胞参 与淋 管新, 『大l此术前给了放射就有可能会被术 模 : 蛰址m J:淋 僻内皮 胞的增殖能力较强. 后刺激所 生的淋 管新牛作』L}j所抵消.而无法产 致淋 僻恢复阿通 JosepI]等 的研究 ,Jj.淋 u』J 的淋 水肿效果这就是术后l周R+S组的 1 。圳。除小= 所致的炎性反』、 .会使J州 织释放 体积增K 怏. 水肿状念很快消退.最后 没有形 促淋 竹新II-: r.{u1 VEGF—C、 ( F等.激} 十乡fI1 成【J』J 的淋 水肿的原 ,而在术后给 放射.不仪 胞平¨ 仃 的淋 僻内皮 胞.使其分化增殖.从 抑制r r术刺激产生的淋 管新 作用.而且抑制 促进淋 符新 陔研究指….没仃额外的r 颅很难 J VEGF—C的释放 I『夫I此.S+R组水肿时问持续史 形成持久的淋 水肿 研究报道.通过术的或术 放 长 然 .4.5 Gv的放射趟及手术创伤导致小鼠的步E 射的 式l1『使淋 水肿的持续时川延K 址.以 半及肢体坏北率上升 、m 将总量为4.5(;v的放射 往的研究巾.小鼠的化11=牢及肢端坏化 钲都较尚.1IJ’ 齐lJ艟分成 等分, 存/f 同时间点给予(术n订3 d. 能是小恰 的放射齐IJ 所导致『人I此.蒯 放射剂 术后2』州).结果 永.淋 管新生现象及大剂量辐 使 小鼠 /f 会产 严吐副作川.义能维持稳定的 射 敛的肢体坏少匕确实得到r抑制及避免..另外. 淋 水肿, 得尤为霞要 我仃J 汁r 3种纠l合,以 丁反复放射 敛的细胞辐射敏感性增加 J.其抑制 确定能与r术较好 介的放射利 . 术Im 3 I接 淋 管新, 的效应叫!l 得剑加强 、凶此.术后很快就 ・352・ Journal of Tissue Engineering and Reconstructive Surgery,December 2016,Vo1.12 No.6 能达到淋巴水肿急性期的高峰.且水肿程度在24周 lymphedema anim al model with combined lymphadenectomy 内都维持在一个较高水平.而死亡及肢体坏死之类 的副反应却较少。活体淋巴管造影及免疫组化显示. [3] and low—dose radiation[J】.Plast Reconstr Surg Glob Open, 2014,2(3):e121. Dai L Zhou S,Yin C,et a1.Dextran-based fluorescent nanoprobes 淋巴管密度的差异证实了r+S+r组淋巴管新生作用 较弱。而且辐射的时机对模型的构造也起到关键作 用,之所以选择术前3 d进行放射.是因为有文献报 道辐射对淋巴组织的损害是在3 d后开始的till:而 术后2周正是术后淋巴管新生作用开始的时候 虽 【4】 for sentinel lymph node mapping[J].Biomaterials,2014,35(28): 8227—8235. Kanter MA Slavin SA Kaplan W.An experimental model for chronic lymphedema .Plast Reconstr Surg,1990,85(4):573-580. ibaz JJ,O,Brien BM et a1.Creation of distal canine 【5】 Chen HC,Prlimb lymphedema[d1.Plast Reconstr Surg,1989,83(6):1022—1026. [6】 Joseph WJ,Aschen S,Ghanta S et a1.Sterile inflammation after lymph node transfer improves lymphatic function and regeneration 然总剂量仍为4.5 Gv,但采取分次放射的方法显著 减轻了副作用。因此,我们认为上述联合方式是构建 淋巴水肿模型的有效方法 4 总结 [J].Plast Reconstr Surg,2014,134(1):60-68. 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