胃癌实验动物模型研究进展

廖成文，许牧，黄文泉（江西中医药大学附属医院普外科，江西 南昌 330004）

胃癌是消化系统最常见的恶性肿瘤，其死亡率居恶性肿瘤首位［1］。探寻胃癌的生物学特性、发病及转移机制已成为当今研究的热点。动物模型的构建能够模拟胃癌在人体内的发生发展及转移等一系列生物学特性，因此理想的动物模型是研究胃癌的重要前提。自上世纪60年代人们首次用MNNG诱导大鼠自发形成胃癌以来，动物模型被广泛应用于胃癌研究中。现就胃癌模型的动物选择、模型建立的方法及研究现状做一综述。

1 实验动物的选择

在实验动物的选择方面，应尽量选择结构、功能、代谢方面与人类相近的动物，以便最大程度模拟胃癌在人体内的生物学行为。

1.1 非人灵长类动物

非人灵长类动物与人相似度较高，Liu等［2］利用诱导剂亚硝胺类致癌物质乙基硝基亚硝基胍（ENNG）及幽门螺旋杆菌在恒河猴体内构建胃癌模型，其中在2～5年时间内观测到恒河猴胃黏膜肠上皮化生和上皮内瘤变，且活检标本显示这组恒河猴肿瘤相关性基因发生了惊人的改变。实验结果表明亚硝胺致癌物质与幽门螺旋杆菌协同导致胃癌发生。尽管非人灵长类动物与人相似度较高，能够建立理想的实验模型，但其属于稀有动物，来源少，且建模时间长、费用高，这些限制了非人灵长类动物在胃癌实验中的大规模应用。

1.2 哺乳类动物

哺乳类动物如犬的胃囊容积与人胃相似，也可以建立理想的胃癌模型。上世纪60年代日本学者给犬喂饲ENNG成功构建胃癌模型，尽管胃癌诱发率较高，但同时也诱发较多的小肠平滑肌肉瘤，犬常因肉瘤而死亡。Mei等［3］用36只兔子构建胃癌腹膜转移模型，在构建胃癌模型方面，哺乳动物有着其特有的优势，其体型较大且血流供应丰富，能承受复杂的外科干预。

1.3 小鼠

非人灵长类动物和犬类等哺乳动物由于上述缺点均未能大规模应用于胃癌实验中，而实验小鼠因其丰富的遗传信息，且通过转基因和基因敲除技术，更容易导致癌变，并且其生长繁殖周期短，费用低，这些优势使得实验小鼠成为在胃肠道的机理研究中应用最为广泛的动物物种之一。1966年人们首次发现裸小鼠，由于其先天无胸腺，导致免疫功能缺陷，这使得建立胃癌模型有较高的成功率。近年来也有报道用T、B淋巴细胞联合免疫缺陷的荷瘤SCID.hu鼠构建胃癌模型［4－5］，但其近乎没有任何免疫力，很容易因受到感染而死亡。

2 胃癌动物模型构建的方法

2.1 自发型胃癌动物模型

自发型胃癌很少发生在实验动物体内，国外有报道犬体内可发生自发型胃癌。但近年来转基因动物逐渐成为研究的热门，人们注意到一些转基因小鼠在没有外界刺激的情况下可以自发形成胃癌。INS-GAS小鼠是一种胃泌素过度表达的转基因小鼠，在无外界刺激的情况下，自发形成胃癌［6］。SV40T基因已广泛应用于肿瘤诱导，CEA/SV40T小鼠含426个碱基对的人类癌胚抗原，在50天的时能100%诱发侵润性癌［7］。Mimata等［8］发现E－钙粘蛋白缺失的转基因小鼠可能引起胃癌癌前病变。尽管转基因动物形成胃癌的生物学行为等与人相似，但肿瘤的发生情况参差不起，不易同时间获得大量肿瘤模型，且目前转基因动物模型的研究大部分局限于单个基因的研究，而胃癌的发生发展通常是基因之间相互作用的结果，随着转基因动物研究的不断深入，转基因动物胃癌模型将更加成熟。

2.2 诱导剂构建胃癌动物模型

2.2.1 甲基硝基亚硝基胍（MNNG） MNNG是一种化学诱变剂和致癌剂，其与肿瘤尤其是胃癌密切相关。MNNG及其衍生物ENNG已被人们广泛应用于胃癌模型构建中。Shin等［9］选用72只Wistar大鼠（雌雄各半，体质量379.3±35.3g，5周龄），其中24只雄性Wistar大鼠与24只雌性Wistar大鼠喂饮MNNG。其余24只喂饮正常水对照。30周后，雄性Wistar大鼠胃癌检出率75%，雌性胃癌检出率38%，实验证实，雄性Wistar大鼠胃癌诱发率高于雌性Wistar大鼠。MNNG诱发胃癌模型方法简单，诱发率高，但其周期较长，现已少有文献报道。

2.2.2 幽门螺旋杆菌（Hp） Hp与胃癌密切相关，近年来用小鼠构建HP感染胃癌模型已愈加广泛［10－11］，但同一HP菌株在不同品系小鼠中诱发胃癌却不尽相同，在研究T细胞和B细胞免疫缺陷小鼠HP诱导胃癌时发现T细胞介导的宿主反应是关键，因C57BL/6和FVB小鼠在感染Hp时能产生强烈的 Th1反应，故 C57BL/6和 FVB小鼠为最佳［12－13］。

尽管单一诱导剂能够构建较为理想的胃癌模型，但多因素联合诱导在诱导率、周期等方面更有优势。Liu等利用EMMG和HP共同构建恒河猴胃癌模型，同时也证实两者可共同诱导胃癌发生［2］。

2.3 移植胃癌模型的构建

为探索胃癌在人体内的生物学行为，发病机制，胃癌的治疗和预防等，人们一直在探寻构建理想的移植瘤模型，由于动物自身有免疫，使得起初的一些移植瘤成瘤率很低。随着裸鼠等一些自身免疫缺陷实验动物的出现，移植瘤成瘤率有显著的提升，现已成为应用最多的胃癌模型。移植肿瘤模型更合理的模仿人类肿瘤疾病，因为这些模型复制了原发肿瘤生长的全过程及肿瘤的局部肿瘤浸润和远处转移。主要方法有皮下注射，腹腔注射，原位移植。

2.3.1 皮下注射胃癌细胞悬液 皮下注射胃癌细胞悬液通常应用于早期的研究，其优点在于操作简单，观察方便，但皮下移植局部侵犯及远处转移率较低［14］。且改变了胃癌细胞生长环境，其生物学特性与人胃癌不符。近年来有学者改良皮下移植。Zheng等［15］从胃溃疡胃大部切除患者得到人胃正常组织移植到SCID小鼠背部构建人胃正常组织模型，然后再注入胃癌细胞株SGC-7901（淋巴结转移性胃腺癌）和BGC-823（胃低分化腺癌）构建胃癌模型，成功构建了一种新的胃癌皮下模型，这种模型可以模仿人胃癌的生长环境，这有助于表现人胃癌细胞与人胃正常组织之间的相互作用，并最终模仿人胃癌细胞增殖和转移。单独应用皮下移植构建移植模型现已不常用，通常应用皮下接种胃癌细胞株悬液，培养成胃癌组织后再将组织原位移植。

2.3.2 胃癌细胞株 Kaneko等［16］用胃癌细胞株MKN45（胃低分化腺癌）注入4周龄裸鼠腹腔内研究胃癌腹膜转移机制。Mori等［17］用荧光蛋白质粒转染胃癌细胞株MKN45，随后注入裸鼠腹腔内构建胃癌腹膜转移模型，同时注入5-FU及抗肿瘤新药TS-1，利用荧光显微镜观察腹膜转移瘤生长情况，以此评估药物效果。腹腔注射胃癌造模成瘤率较高，且较容易形成转移结节及腹水，这为研究胃癌转移生物学特性及机制，新药评估等提供了理想的动物模型。

2.3.3 原位移植 目前应用最为广泛的原位移植，能最大程度模仿胃癌的发生发展。原位移植的方法多种多样，早年的研究多为胃癌细胞悬液种植于胃壁，但其成瘤率和转移率均不理想，可能为胃癌细胞悬液经胰蛋白酶处理后其活性降低所致。胃癌细胞悬液裸鼠皮下注射，待其成瘤后，将瘤组织移植于裸鼠胃中，这种原位组织快移植，其成瘤率和转移率均高于胃癌细胞悬液移植，但其缝挂组织时手术时间长，操作复杂，出血量较多，裸鼠死亡率较高。近年来也有改进用生物粘合剂粘合完整组织于胃壁［18］。其相对传统缝挂法其手术时间短，出血量少，成活率较高。Yan等［19］利用胃癌细胞株SGC-7901注入小鼠皮下，两个星期后肿瘤大小2cm×2cm×1cm将其中裸鼠皮下取出，利用生物粘合剂将肿瘤组织植入裸鼠胃大弯。8～12周处死裸鼠，其中58%发生淋巴结转移，78%发生肝转移，39%发生肾转移，81%腹膜转移。应用同样的方法，他们用SGC-7901，BGC-823两种胃癌细胞株建立胃癌模型，进行比较［20］。这种原位移植模型应当注意生物粘合剂避免粘附到附近组织，另外移植的部位应在胃大弯，此处操作方便且有丰富的血液供应。近年来人们多采用裸鼠异种移植，即人胃癌细胞移植裸鼠胃中，但其无法阐明胃癌的免疫逃逸机制。Shan等［21］通过诱导剂苯并α芘诱导裸鼠形成胃癌，建立裸鼠胃癌细胞株，进一步构建裸鼠胃癌移植模型。这为阐明胃癌免疫逃避机制提供了新的思路。

3 展望

一个理想的胃癌动物模型，需要具有肿瘤特性的载体和能够模拟人胃微环境的宿主，两者相互作用。各种胃癌动物模型都有其优点和缺点，建立胃癌动物模型，可以模拟临床胃癌行为，为治疗胃癌的临床试验提供实验载体，揭示胃癌体内生物学行为，侵袭及转移提供研究途径。就目前而言，已有的研究结果表明胃癌动物模型将成为观察肿瘤侵袭转移的必要途径、验证胃癌相关因子及抗肿瘤新药的评估的重要指标。尽管目前仍无法详尽的阐明肿瘤的发生发展及侵袭转移机制，但随着实验技术的发展，以及转基因技术的成熟，今后将可以在诱导胃癌模型的过程人工控制，以及更加精准的检测及观察胃癌发生发展，胃癌动物模型将更加成熟，其在胃癌的预防及治疗发挥更加重要的作用。

［1］Forman D，Burley VJ.Gastric cancer：global pattern of the disease and an overview of environmental risk factors ［J］.Best Pract Res Clin Gastroenterol，2006，20（4）：633-649.

［2］Liu H，Merrell DS，Semino-Mora C，et al.Diet synergistically affects helicobacter pylori-induced gastric carcinogenesis in nonhuman primates ［J］.Gastroenterology，2009，137（4）：1367-1379.

［3］Mei Liejun，Yang Xiaojun，Tang Li，et al.Establishment and identification of a rabbit model of peritoneal carcinomatosis from gastric cancer［J］.BMC Cancer，2010，10：124.

［4］Graziosi L，Mencarelli A，Renga B，et al.Gene expression changes induced by HIPEC in a murine model of gastric cancer［J］.In Vivo.2012，26（1）：39-45.

［5］Fukuda K，Saikawa Y，Yagi H，et al.Role of integrinα1subunits in gastric cancer patients with peritoneal dissemination ［J］.Mol Med Report，2012，5（2）：336-340.

［6］Wang TC，Dangler CA，Chen D，et al.Synergistic interaction between hypergastrinemia and Helicobacter infection in a mouse model of gastric cancer［J］.Gastroenterology，2000，118（1）：36-47.

［7］Thompson J，Epting T，Schwarzkopf G，et al.A transgenic mouse line that develops early-onset invasive gastric carcinoma provides a model for carcinoembryonic antigen-targeted tumor therapy ［J］.International Journal of Cancer，2000，86（6）：863-869.

［8］Ayako M，Hiroshi F，Yoshinobu E，et al.Loss of E-cadherin in mouse gastric epithelial cells induces signet ring-like cells，apossible precursor lesion of diffuse gastric cancer［J］.Cancer Science，2011，102（5）：942-950.

［9］Shin W，Masaya M，Tomoko M，et al.Sex-Associated Difference in Estrogen ReceptorβExpression in N-Methyl-N′-Nitro-N-Nitrosoguanidine-Induced Gastric Cancers in Rats［J］.Published online，2011，61（5）：412-418.

［10］Zhang Songhua，Kim Woojin，Arlin B，et al.60Bone Marrow-Derived Cells or Gastric Epithelial Cells？Both Contribute to the Development of Gastric Cancer in Helicobacter pylori-Infected Mice ［J］.Gastroenterology，2012，142（5）：10-16.

［11］Ogden SR，Noto JM，Allen SS，et al.Matrix metalloproteinase-7and premalignant host responses in Helicobacter pylori-infected mice［J］.Cancer Res，2010，70（1）：30-35.

［12］Roth KA，Kapadia SB，Martin SM，et al.Cellular immune responses are essential for the development of Helicobacter felis-associated gastric pathology ［J］.Journal of Immunology，1999，163（3）：1490-1497.

［13］Sabine K，Albert R，Doerthe K.Murine models ofH.pylori-induced gastritis and gastric adenocarcinoma ［J］.Pathology-Research and Practice，2011，207（10）：599-607.

［14］Cui Junhui，Uwe K，Doris HB，et al.Orthotopic transplantation model of human gastrointestinal cancer and detection of micrometastases ［J］.World J Gastroenterol，2001，7（3）：381-386.

［15］Zheng Mingjie，Wang Jue，Chen Yuanwen，et al.A novel mouse model of gastric cancer with human gastric microenvironment［J］.Cancer Letters，2012，325（1）：108-115.

［16］Kaneko K，Yano M，Yamano T，et al.Detection of Peritoneal Micrometastases of Gastric Carcinoma with Green Fluorescent Protein and Carcinoembryonic Antigen Promoter［J］.Cancer Res，2001，61（4）：5570-5574.

［17］Mori T，Fujiwara Y，Yano M，et al.Experimental study to evaluate the usefulness of S-1in a model of peritoneal dissemination of gastric cancer［J］.Gastric Cancer，2003，6（1）：13-18.

［18］Shi Jun，Wei Pinkang，Zhang Shen，et al.OB glue paste technique for establishing nude mouse human gastric cancer orthotopic transplantation models ［J］.World J Gastroenterol，2008，14（30）：4800-4804.

［19］Li Yan，Li Bo，Zhang Yu，et al.Serial observations on an orthotopic gastric cancer model constructed using improved implantation technique ［J］.World J Gastroenterol，2011，17（11）：1442-1447.

［20］Li Yan，Li Bo，Xiang Chunping，et al.Characterization of gastric cancer models from different cell lines orthotopically constructed using improved implantation techniques ［J］.World J Gastroenterol，2012，18（2）：136-143.

［21］Shan Yanshen，Fang Junghua，Lai Mingderg，et al.Establishment of an orthotopic transplantable gastric cancer animal model for studying the immunological effects of new cancer therapeutic modules［J］.Molecular Carcinogenesis，2011，50（10）：739-750.

［编辑］ 一凡