【摘要】：腎癌在泌尿系腫瘤中的發(fā)病率僅次于膀胱癌,列居第二位。腎臟影像學(xué)檢查是鑒別腎臟良惡性腫瘤的重要工具,對(duì)于典型病變正確診斷率達(dá)95%以上,但對(duì)于偶然發(fā)現(xiàn)的小病變及不典型病變的誤診時(shí)有發(fā)生。據(jù)報(bào)道大約30%直徑小于2厘米和20%直徑大于4厘米的腎臟腫塊術(shù)后報(bào)告屬于良性,對(duì)約16%到33%的良性病變進(jìn)行了不必要的腎臟切除。提高腎臟腫瘤的術(shù)前正確診斷對(duì)于臨床和影像工作者來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。這也成為影像學(xué)研究的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。血管通透性增強(qiáng)和滯留效應(yīng)(EPR效應(yīng))由日本學(xué)者Hiroshi Maeda于1986年發(fā)現(xiàn)并提出。EPR效應(yīng)是納米醫(yī)學(xué)高特異性和選擇性的理論基礎(chǔ)。膠束等納米載藥體系通過(guò)EPR效應(yīng)跨過(guò)血腫瘤組織屏障,實(shí)現(xiàn)在腫瘤組織內(nèi)的被動(dòng)或主動(dòng)靶向蓄積,提高腫瘤的診斷或者治療效果。血腫瘤組織屏障的異質(zhì)性因腫瘤所在器官的不同而差異顯著。而腎臟與其泌尿功能相適應(yīng)存在血尿屏障,且腎血流量十分豐富,但腎內(nèi)血流量分布卻非常不均勻。腎臟血管床有兩套相互串聯(lián)的毛細(xì)血管網(wǎng),兩者由出球小動(dòng)脈相串聯(lián)。當(dāng)腎腫瘤破壞了正常腎組織后所形成的血腫瘤組織屏障也有別于其他臟器有其獨(dú)特的病理生理學(xué)特點(diǎn)。在其他器官,血管緊張素Ⅱ可以選擇性增強(qiáng)腫瘤血管通透性和腫瘤的血流,提高大分子藥物的腫瘤EPR效應(yīng),用于腫瘤的診斷和治療。血管緊張素Ⅱ主要引起出球小動(dòng)脈收縮,對(duì)正常腎和腎臟腫瘤血流分布的影響可能有別于其他臟器,具有其獨(dú)特的影像學(xué)表現(xiàn),了解其中的作用機(jī)制,有助于理解腎臟腫瘤的EPR效應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)許多具有里程碑意義的基礎(chǔ)研究,到了臨床腫瘤研究階段卻無(wú)法完美復(fù)制,盡管許多藥物在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)時(shí)療效顯著,但到了臨床試驗(yàn)時(shí)卻療效不佳,許多甚至到了三期臨床階段而不得不停止其研究工作。這致使學(xué)者們發(fā)生熱烈爭(zhēng)議,甚至懷疑腫瘤EPR效應(yīng)是否真實(shí)存在。首先,本研究聯(lián)合灌注CT成像及CT血管成像(CTA)技術(shù)研究腎臟血腫瘤組織屏障對(duì)血管緊張素Ⅱ的反應(yīng)和血管緊張素Ⅱ?qū)δ[瘤及雙側(cè)正常腎組織血流再分布的影響,以期提高腎臟小病變的術(shù)前正確診斷水平。其次,通過(guò)寶石能譜CT測(cè)量不同濃度普羅碘胺標(biāo)記的納米膠束中的碘含量,評(píng)估能譜CT測(cè)量膠束含量的準(zhǔn)確性。觀察膠束在家兔體內(nèi)的生物學(xué)分布,為腎VX2腫瘤的EPR效應(yīng)進(jìn)行定量評(píng)價(jià)奠定基礎(chǔ)。再次,通過(guò)寶石能譜CT測(cè)量普羅碘胺標(biāo)記的納米膠束中的碘含量,觀察膠束在腫瘤中的富集過(guò)程,對(duì)膠束在兔腎VX2腫瘤的EPR效應(yīng)進(jìn)行定量研究。最后,采用與人類(lèi)在體腫瘤非常近似的人腎臟腫瘤標(biāo)本為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,進(jìn)行不同粒徑高分子納米膠束載體與腫瘤組織EPR效應(yīng)關(guān)系的研究,回答腫瘤EPR效應(yīng)是否真實(shí)存在這一熱點(diǎn)問(wèn)題。研究得到了河北大學(xué)附屬醫(yī)院倫理委員會(huì)的批準(zhǔn)。本課題四部分的具體內(nèi)容如下:第一部分:血管緊張素Ⅱ?qū)ν肰X2腎內(nèi)腫瘤血流分布影響的灌注CT和CTA評(píng)價(jià)目的:聯(lián)合灌注CT成像及CT血管成像(CTA)技術(shù)觀察血管緊張素Ⅱ?qū)φＤI組織和腎臟腫瘤組織的血流分布的影響,闡明血管緊張素Ⅱ?qū)υ缙谀I臟腫瘤血流動(dòng)力學(xué)影響的作用機(jī)制。方法:24只雄性新西蘭大耳白兔隨機(jī)分為A、B、C三組。A組(空白對(duì)照):自體腎周脂肪組織植入左腎切口;B組(陰性對(duì)照)和C組(血管緊張素Ⅱ):新鮮VX2腫瘤組織植入左腎切口。A和B組直接進(jìn)行灌注掃描,C組進(jìn)行血管緊張素II灌注CT掃描。測(cè)量腫瘤組織、CAT、CDT、RRC和PVM的BF、BV、MTT和PS值,計(jì)算RPS。測(cè)量腹主動(dòng)脈、左腎動(dòng)脈和左腎靜脈的SDT、TTP和MID。灌注CT的薄層數(shù)據(jù)進(jìn)行VR和MIP成像,觀察雙腎及腎血管的動(dòng)態(tài)變化。結(jié)果:與A和B組相比,血管緊張素II顯著延長(zhǎng)了LRV的SDT,延長(zhǎng)了RRA、LRA和LRV的TTP,使AA、RRA和LRA的MID增寬。與A組正常腎皮質(zhì)相比,B組腫瘤組織的BF、BV和PS值顯著下降(P0.001,P=0.001,P=0.041,LSD-t),MTT延長(zhǎng)(P=0.079,LSD-t),RPS增加(P0.001,LSD-t)。與B組相比,血管緊張素II沒(méi)有使C組腫瘤的BF、BV、MTT和PS值發(fā)生顯著改變,只有RPS從83.23±29.17%升高至120.94±31.84%(P=0.007,LSD-t)。與B組相比,血管緊張素II顯著增加CDT(P=0.019,LSD-t)和RRC(P=0.003,LSD-t)的RPS值,降低CAT、CDT和RRC的BF值(P0.001,P=0.010和P0.001,LSD-t),而CAT、CDT和RRC的BV、PS和MTT值沒(méi)有發(fā)生明顯變化。小結(jié):灌注CT能夠準(zhǔn)確觀察血管緊張素Ⅱ?qū)φＤI組織和腫瘤組織的血流分布的影響,闡明血管緊張素Ⅱ?qū)υ缙谀I臟腫瘤血流動(dòng)力學(xué)影響的作用機(jī)制。血管緊張素II主要引起出球小動(dòng)脈收縮,使原本可能進(jìn)入腫瘤組織的血流,更多的進(jìn)入了腎小球內(nèi),導(dǎo)致腎內(nèi)腫瘤的血流并沒(méi)有如同其他臟器腫瘤般增加,反而有所減少。血管緊張素II選擇性增加腫瘤組織和CAT的RPS,RPS可以做為一個(gè)更有效的灌注參數(shù),有助于提高腎臟早期不能明確診斷病變的術(shù)前正確診斷水平。腎腫瘤周?chē)嬖谘銎琳?不僅表現(xiàn)在超微形態(tài)結(jié)構(gòu)的異常,更主要的是功能上的差異,血管緊張素Ⅱ使CAT的BF明顯降低、RPS值顯著升高。第二部分:能譜CT對(duì)普羅碘胺標(biāo)記膠束兔體內(nèi)代謝的初步觀察目的:通過(guò)寶石能譜CT測(cè)量不同濃度普羅碘胺標(biāo)記的納米膠束中的碘含量,評(píng)估能譜CT測(cè)量膠束含量的可行性。觀察膠束體內(nèi)的生物學(xué)分布,為腎VX2腫瘤的EPR效應(yīng)進(jìn)行定量評(píng)價(jià)奠定基礎(chǔ)。方法:1.由南開(kāi)大學(xué)高分子化學(xué)研究所史林啟教授課題組負(fù)責(zé)普羅碘胺標(biāo)記膠束的制備。2.將100 nm膠束配制成不同濃度,利用CT能譜技術(shù)測(cè)定膠束溶液碘密度值(IC)和CT值,求IC和CT值與膠束濃度之間的線性方程。3.膠束的代謝:雄性新西蘭白兔6只隨機(jī)分為碘佛醇和100nm膠束兩組。首先進(jìn)行基線能譜CT掃描,掃描范圍上自肝頂下至膀胱。然后將碘佛醇和100nm膠束的IC值均配置成7 mg/ml,取25ml藥物經(jīng)耳緣靜脈注射,然后于5min、10min、30min、1h、2h、3h、4h、5h、6h進(jìn)行動(dòng)態(tài)能譜CT掃描。同時(shí)采血3ml,測(cè)量血液中IC值,之后回注到兔體內(nèi)。測(cè)量肝臟、膽囊、腎乳頭區(qū)或腎盞的IC值并繪制動(dòng)態(tài)演變曲線,計(jì)算AUC、TTP和IC峰值。結(jié)果:IC值與膠束濃度兩者成線性正相關(guān),IC值線性方程:Y=1.403*X+0.8123,r=0.9909,P0.0001。血液中的碘佛醇30min時(shí)已經(jīng)基本被腎臟清除;100nm膠束血液IC值下降非常緩慢,到6h時(shí),IC值仍然高達(dá)9.69±0.93(100μg/cm~3)。膠束具有較長(zhǎng)的血液循環(huán)時(shí)間,主要通過(guò)腎臟進(jìn)行代謝,能夠滿足腫瘤EPR效應(yīng)的能譜CT研究。小結(jié):碘濃度的測(cè)量值與膠束濃度間成明顯線性正相關(guān)。所用膠束血液循環(huán)時(shí)間長(zhǎng),安全無(wú)毒,主要通過(guò)腎臟進(jìn)行排泄,能夠滿足腫瘤EPR效應(yīng)的能譜CT研究。第三部分:兔腎VX2腫瘤EPR效應(yīng)的能譜CT研究目的:通過(guò)寶石能譜CT測(cè)量普羅碘胺標(biāo)記的納米膠束中的碘含量,觀察膠束在腫瘤中的富集過(guò)程,對(duì)膠束在兔腎VX2腫瘤的EPR效應(yīng)進(jìn)行定量研究。方法:1.膠束劑量對(duì)活體腫瘤EPR效應(yīng)的影響:雄性VX-2腫瘤模型兔6只隨機(jī)分為2 ml和10 ml膠束兩組。于注射藥物前和注藥后各時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行能譜CT掃描,最后進(jìn)行灌注CT掃描。測(cè)量腫瘤組織IC值,計(jì)算AUC、TTP和IC峰值。2.膠束粒徑對(duì)活體腫瘤EPR效應(yīng)的影響:雄性VX-2腫瘤模型兔24只隨機(jī)分為80nm、100nm、150nm和170nm膠束四組。掃描方案和數(shù)據(jù)處理同前。3.離體腫瘤的EPR效應(yīng):雄性VX-2腫瘤模型兔18只隨機(jī)分為45nm、70nm和130nm膠束三組。行左腎切除術(shù),將腎動(dòng)脈、腎靜脈和輸尿管分別與藥物蠕動(dòng)泵、靜脈流出液收集器和尿液收集器相連接。取1 ml膠束和50 ml的HTK液混勻,通過(guò)藥物蠕動(dòng)泵經(jīng)腎動(dòng)脈對(duì)兔離體腎VX-2腫瘤進(jìn)行循環(huán)灌注。掃描方案和數(shù)據(jù)處理同前。結(jié)果:隨著膠束劑量的增大,血液中膠束濃度增高,腫瘤組織的AUC和IC峰值均增大,TTP延長(zhǎng)。在同等劑量時(shí),隨著膠束粒徑的增大,活體兔腎VX-2腫瘤的TTP從80nm的2.5h延長(zhǎng)到170nm的3.5h,80nm、100nm、150nm和170nm四組粒徑膠束在腫瘤的AUC和IC峰值沒(méi)有明顯區(qū)別(P0.05)。在同等劑量時(shí),45nm、70nm和130nm三種粒徑膠束在離體腫瘤的EPR效應(yīng)的組間比較差異顯著(P0.05)。70nm和130nm兩組的AUC和IC峰值均明顯高于45nm膠束(P0.05)。隨著膠束粒徑的增大,TTP從45nm膠束的2h延長(zhǎng)到130nm膠束的3h。小結(jié):增加膠束的劑量,可以使膠束的腫瘤EPR效應(yīng)的AUC和IC峰值升高,TTP延長(zhǎng)。膠束通過(guò)血腫瘤屏障的能力與膠束粒徑成反比,粒徑越大,阻力越大,腫瘤EPR效應(yīng)達(dá)到飽和所需時(shí)間越長(zhǎng)。離體腫瘤的膠束富集曲線呈速升平臺(tái)型;受血液屏障和肝脾等RES系統(tǒng)影響,活體腫瘤的膠束富集曲線呈緩升緩降型。實(shí)驗(yàn)證明腫瘤EPR效應(yīng)客觀存在。第四部分:人腎腫瘤標(biāo)本EPR效應(yīng)的能譜CT初步觀察目的:本研究將采用與人類(lèi)在體腫瘤非常近似的人腎臟腫瘤標(biāo)本為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,進(jìn)行不同粒徑高分子納米膠束載體與腫瘤組織EPR效應(yīng)關(guān)系的研究,回答腫瘤EPR效應(yīng)是否真實(shí)存在這一納米醫(yī)學(xué)的熱點(diǎn)問(wèn)題。方法:采用隊(duì)列設(shè)計(jì),收集河北大學(xué)附屬醫(yī)院泌尿外科手術(shù)切除的腎臟腫瘤標(biāo)本33只,隨機(jī)分為三組:45 nm膠束組、70 nm膠束組和130 nm膠束組。將腎動(dòng)脈、腎靜脈和輸尿管分別與藥物蠕動(dòng)泵、靜脈流出液收集器和尿液收集器相連接。取膠束原液3 ml和HTK液300 ml混勻,通過(guò)藥物蠕動(dòng)泵以20 ml/min的速度經(jīng)腎動(dòng)脈對(duì)人腎臟腫瘤標(biāo)本進(jìn)行循環(huán)灌注。于注射藥物前和注藥后1h、2h、3h、4h、5h和6h進(jìn)行能譜CT掃描。掃描方案同前。測(cè)量腫瘤組織IC值,計(jì)算AUC、TTP和IC峰值。取第三部分離體兔腎灌注前和開(kāi)始藥物灌注后1h、2h、3h、4h、5h和6h數(shù)據(jù)進(jìn)行人和兔離體腎腫瘤AUC、TTP和IC峰值對(duì)照觀察。結(jié)果:在同等劑量時(shí),45nm、70nm和130nm三種粒徑膠束在人離體腎腫瘤標(biāo)本的富集曲線形態(tài)、變化趨勢(shì)基本相同,130nm膠束曲線略高于45nm和70nm膠束的變化曲線。130nm組AUC明顯高于45nm和70nm組(P0.01,LSD-t檢驗(yàn)),45nm和70nm兩組比較無(wú)差異(P0.05,LSD-t檢驗(yàn))。130nm組IC峰值高于45nm組(P0.05,LSD-t檢驗(yàn))。TTP介于3-4h之間。70nm和130nm膠束在兔離體腎VX-2腫瘤的AUC遠(yuǎn)大于人離體腎腫瘤標(biāo)本(P0.01,student-t test)。45nm膠束在人腎腫瘤標(biāo)本的AUC高于兔離體腎腫瘤(P0.05,student-t test)。三種粒徑膠束在人離體腎腫瘤標(biāo)本的TTP普遍比兔腎腫瘤長(zhǎng)。三種粒徑膠束人和兔腎腫瘤的IC峰值均無(wú)明顯差異。小結(jié):人和動(dòng)物腎臟腫瘤實(shí)驗(yàn)均證明腫瘤EPR效應(yīng)客觀存在,膠束通過(guò)人腎血腫瘤屏障的能力與膠束粒徑成反比,粒徑越大,阻力越大,腫瘤EPR效應(yīng)達(dá)到飽和所需時(shí)間越長(zhǎng)。與實(shí)驗(yàn)動(dòng)物相比人腎腫瘤EPR效應(yīng)更為復(fù)雜,AUC低、IC峰值相同、TTP較長(zhǎng)。結(jié)論:1.通過(guò)灌注CT觀察血管緊張素Ⅱ?qū)φＤI組織和腫瘤組織的血流分布的影響,闡明血管緊張素Ⅱ?qū)υ缙谀I臟腫瘤血流動(dòng)力學(xué)影響的作用機(jī)制。2.血管緊張素II選擇性增加腫瘤組織和CAT的RPS,RPS可以做為一個(gè)更有效的灌注參數(shù),有望用于腎臟早期腫瘤的鑒別診斷。3.人和動(dòng)物腎臟腫瘤實(shí)驗(yàn)均證明腫瘤EPR效應(yīng)客觀存在,與實(shí)驗(yàn)動(dòng)物相比人腎腫瘤EPR效應(yīng)比較復(fù)雜。4.腫瘤EPR效應(yīng)與膠束的劑量正相關(guān),與膠束粒徑成反比,粒徑越大,阻力越大。離體腫瘤的膠束富集曲線呈速升平臺(tái)型,活體腫瘤的膠束富集曲線呈緩升緩降型。
【圖文】：

34圖 1 兔腎臟的組織學(xué)觀察和測(cè)量Fig.1 Rabbit kidney histological observation and measurement., measurement diagram of stereoscopic microscopy. B, measurementiagram of HE staining with low magnification. C-F is RC, IS,OS, andIM, respectively（X120）.

圖 2 灌注 CT 測(cè)量 ROI 放置位置示意圖Fig.2 Axial perfusion CT image in rabbit shows placement of ROI) Aorta, (2) tumor tissue, (3) renal cortex immediately adjacent toor (CAT), (4) renal cortex distant from the tumor (CDT), andravertebral muscle (PVM).
【學(xué)位授予單位】：河北醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：R737.11;R730.44

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2664598