DEN诱导大鼠肝硬化肝癌模型的3.0T MRI影像学及分子机制研究

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:rr2009
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目的:建立一种简单、可靠的DEN(二乙基亚硝胺)诱发性大鼠肝硬化肝癌模型;临床3.0TMRI在体检测大鼠诱癌过程中肝脏代谢变化;探讨T2mapping及稳态氧分压状态下BOLD成像分别对肝纤维化分期的意义;分析肝细胞特异性对比剂Gd-BOPTAMRI增强后不同肝纤维化分期大鼠肝实质信号改变差异,及Gd-BOPTA肝脏载体基因表达变化,结合电镜下胆小管形态学研究,探讨其对肝纤维化分期的价值及相应的分子机制。  方法:所有操作均经动物伦理审查委员会通过。选取雄性Wistar大鼠90只,设立实验组和正常对照组,数量分别为70只和20只。实验组0.01%DEN水溶液连续诱癌14w后改为正常饮水,对照组大鼠未经任何特殊处理。第4周到第13周之间每周随机抽取实验组大鼠3-5只、对照组大鼠1-2只进行MRI扫描及病理检查;在第14-20周每隔一周随机抽取5只实验组大鼠、1-2只对照组大鼠进行MRI扫描及病理检查;主要的MRI序列包括1H-MRS、T2mapping、BOLD、GD-BOPTA动态增强。扫描次日处死大鼠,行HE染色和(或)天狼猩红染色和(或)电镜检查。  以波谱原始数据中水峰下面积为内部参照标准,分别测得DEN诱导7-13w、14-20w实验组和同期对照组大鼠脂肪峰积分((lip1+lip2)/water)、胆碱峰积分(cho/water),采用独立样本t检验进行两两比较。  肝纤维化病理分期采用Ishak评分,鉴于METAVIR评分在国际上广泛应用于病毒性肝炎所致肝纤维化病理分期及相应临床治疗原则制定;本组将Ishak评分转换为METAVIR评分后结合国际公认的临床治疗原则将不同纤维化评分大鼠分为无明显纤维化组、明显纤维化组、肝硬化组,测得各组肝组织T2值、R2*值、GD-BOPTA增强后肝实质与肾皮质不同时间点相对强化率(RER);real-timePCR2(-δCT)值相对定量GD-BOPTA进入肝细胞载体oatp1(有机阴离子转运多肽1)、胆道排泌载体mrp2(多重耐药相关蛋白2)基因表达;透射电镜下观察病变发展不同阶段肝脏微小胆管形态学改变。采用SPSS16.0单因素方差分析(One-wayANOVA)进行比较,必要时采用相关分析,P<0.05为有统计学意义。  结果:共有61只实验组大鼠、16只对照组大鼠完成了不同程度的MRI检查及病理取样。根据病理表现病变进展过程可分为四期:中毒性肝炎期(4w,4只)、肝纤维化期(5-8w,16只)、肝硬化期(9-12w,16只)及肝癌期(13-20w、25只)。  DEN处理组从第13w开始有癌结节出现但并不明显,仅光镜下可看到结节内部有轻度异型的癌细胞;自第14w开始,结节呈增多、增大趋势,病变进展加快;第16w结节的直径约为3-18mm;自第19w开始出现自发死亡;至第20w结节的最大直径可超过3cm。因此行波谱分析时,本组按照有无明显肝癌结节形成将病变发展阶段分为早期(7-13周)和晚期(14-20周)。实验组大鼠(n=18)在14-20w脂肪甲基峰和亚甲基峰积分相对于同期对照组(n=5)降低,且具有统计学差异(P=0.000,<0.05)。胆碱复合物峰积分相对于同期对照组升高,且具有统计学意义(P=0.001,P<0.05);而7-13w实验组大鼠(n=14)脂肪甲基峰和亚甲基峰积分、胆碱复合物积分相对于同期对照组(n=4)差异均无统计学意义,P值分别为0.127,0.240。  T2mapping图像分析显示,无明显纤维化组(n=12)、明显纤维化组(n=8)、肝硬化组(n=16)的平均T2值依次增大;Spearman相关分析显示T2值与纤维化分期存在显著正相关关系(p=0.000,r=0.560);以T2值31.255ms为界值点,诊断大鼠肝硬化的灵敏度为93.8%,特异度为75%。One-wayANOVA统计分析显示无明显纤维化组和明显纤维化组、明显纤维化和肝硬化组、无明显纤维化组和肝硬化组两两比较的P值分别为0.125、0.182、0.002;其中,无明显纤维化组和肝硬化组差异具有统计学意义(P<0.05)。  BOLD图像分析显示,按照纤维化分期从轻至重的顺序,三组的平均R2*值依次增大;One-wayANOVA统计分析显示无明显纤维化组(n=12)和明显纤维化组(n=8)、明显纤维化组和肝硬化(n=16)组、无明显纤维化组和肝硬化组之间平均R2*差异均没有统计学差异(P>0.05),P值分别为0.239、0.159、0.995。  GD-BOPTA增强后,肝硬化组(n=7)、明显纤维化组(n=5)肝实质的平均信号强化率要弱于无明显纤维化组;无明显纤维化组(n=6)RER最大值1.0502士0.0276,明显纤维化组RER最大值0.9801士0.0476,肝硬化组相对强化率(RER)最大值0.5900±0.0459;15s时,三组之间两两比较均无统计学意义(P>0.05);3min时,无明显纤维化组和肝硬化组、明显纤维化组和肝硬化组差异有统计学意义(P=0.000,0.010);无明显纤维化组和明显纤维化组差异无统计学意义(P=0.340);30min时,无明显纤维化组和肝硬化组差异有统计学意义(P=0.014),其余两组比较无统计学意义(P>0.05)。各组的肾脏增强在各个时间点相仿,在早期(15s-3min)肝硬化组的肾脏皮质信号强化率较其他两组略高,在晚期(20min-60min)较无明显纤维化组和明显纤维化组略低,但差异均无统计学意义(P>0.05)。  Real-timePCR结果显示,Oatp1表达按照纤维化程度由轻至重的顺序呈减少趋势,但各组之间两两比较均无统计学意义(P>0.05);mrp2表达则呈增加趋势,且无明显纤维化组和肝硬化组、明显纤维化组和肝硬化组差异有统计学意义(P=0.000,0.001)。同时观察到在正常对照组大鼠,电镜下肝脏胆小管的微绒毛呈规则分布;而肝纤维化尤其是肝硬化大鼠微小胆管扩张、增生,微绒毛变短、消失。  结论:DEN诱发大鼠肝癌模型可依次出现肝纤维化、硬化、肝癌,且死亡率低、成模率高,基本适合本组实验要求。1H-MRS可反映出诱癌晚期肝脏脂肪和胆碱代谢的变化,其中胆碱复合物浓度的升高可能提示着恶性病变的存在;T2mapping对大鼠肝纤维化分期有一定的价值,但可能受到化学诱导模型炎症、水肿较重因素的影响,临床价值还有待进一步研究;稳态氧分压状态下BOLD技术不能检测出肝脏纤维化进展过程中组织氧分压改变。GD-BOPTA动态增强RER值受肝纤维化程度的影响,在肝硬化大鼠肝实质RER明显下降,可能与GD-BOPTA胆道排泌载体mrp2蛋白基因上调有关;而微小胆管的增生、扩张也可能加速了GD-BOPTA从肝实质的清除。
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