间充质干细胞对VX2肺癌模型化学治疗所致骨髓抑制的干预研究

间充质干细胞对VX2肺癌模型化学治疗所致骨髓抑制的干预研究

卢兆桐史岩耿明赵修义代尊强

【摘要】目的观察间充质干细胞(MSC)对兔间变表皮鳞癌瘤株(VX2)肺癌模型化学治疗所致骨髓抑制的治疗作用。方法选用2.5～3.5 kg的新西兰大白兔52只，分为对照组(10只)、化学治疗组(21只)、MSC干预组(21只)。在CT引导下建立VX2肺癌模型，建模成功后开始给予化学治疗组吉西他滨176.5 mg/kg，MSC干预组吉西他滨176.5 mg/kg和MSC (1×106/只)，对照组注射等量的生理盐水，1次/周，3组均治疗3个周期，比较不同时段3组VX2肺癌兔模型的白细胞、红细胞、血红蛋白及血小板水平。结果3组实验兔接种VX2组织块后的胸部CT均可见直径2.5～4.5 cm的高密度影。治疗前，3组VX2肺癌兔模型的白细胞、红细胞、血红蛋白及血小板水平比较差异均无统计学意义(P均>0.05)。治疗3个周期后，3组间白细胞、红细胞、血红蛋白和血小板水平比较差异均有统计学意义(P均<0.01)。其中化学治疗组白细胞、红细胞、血红蛋白、血小板水平均比对照组明显下降(P均<0.05)，MSC干预组白细胞、红细胞、血红蛋白水平低于对照组(P均<0.01)，但血小板水平与对照组比较差异无统计学意义(P>0.05)。MSC干预组白细胞及血小板水平均高于化学治疗组(P均<0.05)。结论MSC可减轻VX2肺癌模型化学治疗所致的骨髓抑制。

【关键词】间充质干细胞；化学治疗；骨髓抑制；兔间变表皮鳞癌瘤株；肺癌

收稿日期：(2015-04-30)

DOI:10.3969/g.issn.0253-9802.2015.10.005

基金项目：国家自然科学青年

通讯作者，郑可国，E-mail：zheng-keguo@163.com

Intervention effect of mesenchymal stem cells on bone marrow suppression induced by chemotherapy in VX2lung cancer modelsLuZhaotong,ShiYan,GengMing,ZhaoXiuyi,DaiZunqiang.Ji’nanMilitaryGeneralHospital，Ji’nan250000,China

Abstract【】ObjectiveTo observe the therapeutic effect of mesenchymal stem cells (MSCs) on bone marrow suppression induced by chemotherapy in the VX2 lung cancer rabbit models. MethodsFifty two New Zealand white rabbits, weighing 2.5～3.5 kg, were randomly divided into the control (n=10), chemotherapy (n=21) and intervention groups (n=21). The VX2 lung cancer models were established under CT guidance. After model establishment, the chemotherapy was performed using gemcitabine 176.5mg/kg in the chemotherapy group, gemcitabine 176.5 mg/kg and MSCs (1×106/ rabbit) were administered in the intervention group and equivalent amount of normal saline was injected in the control group, once weekly for three cycles of treatment. The levels of leukocyte, red blood cell, hemoglobin and platelet count among three groups were statistically compared at different time points. ResultsChest CT revealed the signs of high-intensity shadow with a diameter of 2.5～4.5 cm after injecting VX2 tumor cells. Prior to treatment, the leukocyte, red blood cell, hemoglobin and platelet count did not significantly differ among three groups (all P>0.05). After three cycles of therapy, statistical significance was observed among three groups regarding these indexes (all P<0.01). The mean values of four indexes in the chemotherapy were considerably lower compared with those in the control group (all P<0.05). In the MSCs intervention group, leukocyte, red blood cell, hemoglobin levels were significantly decreased compared with those in the control group (P<0.01), whereas the platelet count did not significantly differ between two groups (P>0.05). The leukocyte and platelet count in the MSC intervention group were significantly higher compared with those in the chemotherapy group (both P<0.05). Conclusion MSC could alleviate the bone marrow suppression induced by chemotherapy in VX2 lung cancer models.

【Key words】Mesenchymal stem cell; Chemotherapy; Bone marrow suppression;

VX2tumor lineage; Lung cancer

在恶性肿瘤的治疗中，化学治疗是最常用的治疗方法，随着新辅助化学治疗广泛应用于临床，化学治疗药物的毒副反应也随之增加[1]。研究表明，化学治疗所致骨髓抑制的发生率可达60%以上，临床上减轻骨髓抑制的药物主要为升白细胞类药物，其价格昂贵且不良反应较多，因而在控制骨髓抑制方面仍需要寻找更为有效的方法[2]。间充质干细胞(MSC)，是一种具有自我复制能力和多向分化潜能的成体干细胞，对骨髓中的造血干细胞不仅有机械支持作用，还能分泌多种生长因子支持造血功能。为此，本研究利用脐带MSC对化学治疗所致的骨髓抑制进行干预，观察化学治疗后骨髓抑制是否获得缓解，现报告如下。

材料与方法

一、实验动物

健康新西兰大白兔52只，体质量2.5～3.5 kg，雌雄不限，由济南西岭角养殖繁育中心提供[合格证号：SCXK(鲁):20100005])，实验过程中对动物处置符合动物伦理学要求。

二、实验药物

本研究所用的MSC由济南军区总医院干细胞研究中心提供。兔间变表皮鳞癌瘤株(VX2)由东南大学实验室提供。吉西他滨注射液(批准文号H20030104)购自江苏豪森药业股份有限公司。

三、实验仪器

贝克曼库尔特LH 755全自动血液分析仪(自美国Beckman Coulter公司)，LGR16-W型台式高速冷冻离心机(北京京立离心机有限公司)，普通显微镜及倒置显微镜均为日本Olympus公司产品。

四、实验方法

1. 动物模型建立

将52只新西兰大白兔分为对照组(10只)、化学治疗组(21只)和MSC干预组(21只)。在CT定位下，向3组兔右侧肺内接种1块1 mm3大小的VX2组织块[3]。建模成功后于7 d(1周)开始给予化学治疗组经耳缘静脉注射吉西他滨176.5 mg/kg[4]。同样方法给予MSC干预组注射吉西他滨176.5 mg/kg和MSC(1×106/只)，对照组给予注射等量的生理盐水，1次/周，3组均连续注射3次(即3个周期)。

2. 血白细胞、红细胞、血红蛋白及血小板水平的检测

治疗前及治疗3个周期后(第21日)，使用一次性采血针经兔耳缘静脉取1 ml静脉血，通过全自动血液分析仪检测血液中白细胞、红细胞、血红蛋白及血小板水平。

五、统计学处理

结果

一、VX2肺癌模型的胸部CT扫描所见

接种VX2组织块后分别于1周和2周行胸部CT扫描检查。接种1周时3组实验兔右下肺均出现直径为0.5～1.5 cm的椭圆形和不规则形高密度影，边缘欠清，接种2周时3组实验兔右下肺的高密度影直径均生长至2.5 ～ 4.5 cm，见图1 。

二、治疗前后3组VX2肺癌兔模型的白细胞、红细胞、血红蛋白和血小板水平比较

1. 治疗前

治疗前，3组VX2肺癌兔模型的白细胞、红细胞、血红蛋白及血小板水平比较差异均无统计学意义(P均>0.05)，见表1。

表1　治疗前3组VX 2肺癌兔模型血液学指标比较 ± s)

图1接种VX2组织后实验免胸部CT检查结果

A、B：接种后1周；C、D：接种后2周

2. 治疗3个周期后

治疗3个周期后，3组VX2肺癌兔模型的白细胞、红细胞、血红蛋白和血小板水平比较差异均有统计学意义(P均<0.01)。化学治疗组的白细胞、红细胞、血红蛋白、血小板水平均比对照组明显下降(P均<0.05)，MSC干预组的白细胞、红细胞、血红蛋白水平也比对照组下降(P均<0.01)，但血小板水平与对照组比较差异无统计学意义(P>0.05)。MSC干预组白细胞及血小板水平均高于化学治疗组(P均<0.05)，见表2。

表2　治疗后3组VX 2肺癌兔模型血液学指标比较 ± s)

注：与对照组比较，化学治疗组t白细胞=13.972、t红细胞=4.869、t血红蛋白=5.218，t血小板= 2.178，MSC干预组t白细胞=6.170、t红细胞=3.103、t血红蛋白=5.005，aP<0.01、bP<0.05；与化学治疗组比较，MSC干预组t白细胞=9.514、t血小板=2.661，cP<0.01、dP<0.05

讨论

化学治疗是指对恶性肿瘤所致疾病的药物治疗，这些特殊的药物可杀灭肿瘤细胞，是治疗恶性肿瘤的常用方法，但化学治疗药物在发挥积极治疗作用的同时容易破坏骨髓造血系统，从而导致骨髓抑制。目前临床常用于治疗骨髓抑制的药物有集落刺激因子(G-CSF)、重组人促红细胞生成素(EPO)和重组人IL-11等[5-6]。这些药物价格较为昂贵，且临床出现不良反应较多，疗效维持时间较短，有时需其他药物序贯治疗。因此，寻找一种防治化学治疗后骨髓抑制的药物或方法，对于保证化学治疗的顺利进行具有重要的临床意义。

吉西他滨是肺癌化学治疗方案中常用的药物，该药对骨髓抑制较为明显，本研究选用吉西他滨对VX2肺癌模型造成骨髓抑制，其实验剂量为每次176.5 mg/kg，每周1次，共计3疗程，累积量为528 mg/kg，并动态监测血液的各项指标。该方案完全按照吉西他滨在临床上使用的方法，有利于做出相对准确的判断。

本研究利用吉西他滨引起骨髓抑制并利用MSC进行干预发现，MSC可对骨髓抑制起到一定防治作用，通过分析白细胞、血小板、红细胞和血红蛋白在血液中水平的变化，判断吉西他滨对骨髓抑制的情况以及MSC对骨髓抑制的影响。治疗3个周期后，MSC干预组白细胞和血小板的水平明显高于化学治疗组，且血小板与对照组比较差异无统计学意义。结果表明，MSC干预组经干预后骨髓抑制的情况较化学治疗组明显减轻，其原因可能为：新西兰大白兔骨髓中多数为红骨髓，可持续保持造血功能，造血功能恢复较快；血小板在分化过程中，原始巨核细胞不进行有丝分裂，只是不断增加核酸以及促进核的加倍，每个巨核细胞可产生2 000～8 000个血小板，生成的血小板约有2/3进入血中，在负反馈调节的作用下，骨髓功能进入倍增式恢复并达到释放高峰，在这个过程中“MSC”起到了推动作用，其效果随MSC进入体内时间延长而逐渐体现并不断扩大其优势[7-8]。经过MSC的干预，VX2肺癌模型兔白细胞和血小板结果趋近于正常，较单纯使用化学治疗药的VX2肺癌模型兔血象有改善作用。

总之，在化学治疗期间化学治疗药物的毒性所致骨髓抑制的损害不可忽视，通过本研究对各组白细胞、血小板、红细胞和血红蛋白在血液中水平分析显示，MSC在减轻化学治疗所致骨髓抑制方面起到明显防治作用。因此认为，MSC在未来临床上的应用可能具有广阔的前景。

参考文献

[1]朱海鹏,彭亮,王培培,杜巍,殷思纯,李发武. 羊水、脐带和骨髓来源间充质干细胞对淋巴细胞增殖的抑制效果比较. 新医学,2013,44(11):743-747.

[2]Lorch JH, Goloubeva O, Haddad RI, Cullen K, Sarlis N, Tishler R, Tan M, Fasciano J, Sammartino DE, Posner MR; TAX 324 Study Group. Induction chemotherapy with cisplatin and fluorouracil alone or in combination with docetaxel in locally advanced squamous-cell cancer of the head and neck: long-term results of the TAX 324 randomised phase 3 trial.Lancet Oncol,2011,12(2):153-159.

[3]Aoyama K, Uchida T, Takanuki F, Usui T, Watanabe T, Higuchi S, Toyoki T, Mizoguchi H. Pharmacokinetics of recombinant human interleukin-11 (rhIL-11) in healthy male subjects.Br J Clin Pharmacol,1997,43(6):571-578.

[4]Pascale F, Ghegediban SH, Bonneau M, Bedouet L, Namur J, Verret V, Schwartz-Cornil I, Wassef M, Laurent A. Modified model of VX2tumor overexpressing vascular endothelial growth factor.J Vasc Interv Radiol, 2012,23(6):809-817.

[5]Elliott S, Sinclair AM. The effect of erythropoietin on normal and neoplastic cells.Biologics,2012,6:163-189.

[6]Carvalho RA, Sousa RP, Cadete VJ, Lopaschuk GD, Palmeira CM, Bjork JA, Wallace KB. Metabolic remodeling associated with subchronic doxorubicin cardiomyopathy.Toxicology, 2010, 270(2-3):92-98.

[8]Celes MR, Prado CM, Rossi MA. Sepsis: going to the heart of the matter.Pathobiology,2013,80(2):70-86.

(本文编辑：林燕薇)

临床研究论著

作者单位：510080 广州，中山大学附属第一医院医学影像科