引用本文: 张示杰, 吴何兴, 李琪, 吴向未, 张小昭, 王彦超, 连文波. 沙鼠肝泡球蚴组织中微血管密度、血管内皮生长因子的表达及意义. 中国普外基础与临床杂志, 2015, 22(2): 134-138. doi: 10.7507/1007-9424.20150038 复制
泡球蚴病又称“虫癌”,是多房棘球绦虫(echinococcus multilocularis)的幼虫寄生于人体引起最为严重的致死性人畜共患寄生虫病之一,该病几乎均原发于肝脏,具有与恶性肿瘤尤其是肝癌类似的浸润和转移的生物学行为[1-2]。目前泡球蚴病已被列入国家免费救治项目,但有关其浸润性生长的机制目前尚不完全明确。CD34是高度糖基化的Ⅰ型跨膜蛋白,属于表面分子涎酸蛋白家族成员之一,在肿瘤血管生成的过程中起着重要的作用[3-4]。近年来,CD34被作为检测微血管密度(MVD)常用的分子生物学指标[5-6]。血管内皮生长因子(VEGF)是目前公认的最强的促血管生成因子之一[7],它可以促使内皮细胞增殖、迁移,并诱导血管生成[8-9]。本研究拟通过MVD-CD34和VEGF在沙鼠肝泡球蚴组织中的表达情况初步探讨血管新生在泡球蚴浸润性生长中的作用。
1 材料与方法
1.1 主要材料
1.1.1 实验动物
实验用种鼠为人工腹腔感染泡球蚴18周的长爪沙鼠,由新疆医科大学实验动物中心提供;实验用6周龄雌性健康长爪沙鼠购于新疆维吾尔自治区疾控中心,体质量(30±5)g。
1.1.2 主要试剂和仪器
CD34鼠抗鼠单克隆抗体购于美国Santa Cruz公司,VEGF兔抗鼠单克隆抗体购于英国Abcam公司,即用型免疫组织化学试剂盒(山羊抗小鼠、山羊抗兔IgG抗体-HRP多聚体)购于北京中杉生物有限公司,二氨基联苯氨(DAB)显色剂购于丹麦Dako公司。自动组织包埋机(Leica EG1160)及石蜡切片机(Leica 2245)均为德国Leica公司产品。光学显微镜(CX31RBSF)为日本Olympus公司产品,图像采集系统(ExwaveHAD)为日本SONY公司产品。
1.2 原头节混悬液的制备
采用颈椎脱臼法将人工腹腔感染多房棘球绦虫18周的种鼠处死,无菌剖腹,选取光滑、成簇的游离于腹腔或附着在腹壁、肠系膜、肝表面的泡球蚴组织,置于无菌盘中,PBS漂洗3次,依次剪碎,匀浆,过筛,PBS漂洗3次,0.5%伊红染色,倒置显微镜下观察,并计数活头节数目,配制成20%原头节混悬夜,4℃冰箱短暂保存供接种使用。
1.3 实验动物分组及模型的建立
60只长爪沙鼠采用随机数字表法随机分为模型组和对照组,每组30只,术前禁食水8 h。实验动物消毒麻醉后,开腹直视下接种:模型组每只鼠接种0.1 mL原头节悬混液(约400个活的原头节),对照组每只鼠接种等量的PBS,关腹,烤灯照射复温,清洁级动物房常规饲养。分别于感染后的第20、40、60、80及100 d每组随机(方法同上)取6只沙鼠处死,模型组分别取泡球蚴组织以及泡球蚴组织周围约0.2~0.5 cm处的肝组织,对照组取正常的肝组织。
1.4 组织病理学观察
将上述标本置于10%的甲醛固定24 h后,常规脱水、透明、浸蜡、石蜡包埋。4μm厚连续切片。苏木精-伊红(HE)染色,光镜下行病理学检查观察各标本的病理学改变。
1.5 免疫组织化学方法检测MVD-CD34及VEGF的表达
1.5.1 免疫组织化学方法采用免疫组织化学
EnVision法检测MVD-CD34及VEGF在各标本中的表达情况。大致步骤如下:将制备的石蜡切片依次脱蜡,脱水,枸橼酸缓冲液(pH=6.0)高压修复10 min,自然冷却至室温,3% H2O2-PBS室温孵育10 min以阻断内源性过氧化物酶,PBS浸洗(5 min×3次),每张切片滴加50μL一抗(CD34工作浓度均为1∶200,VEGF工作浓度1∶100)4℃冰箱孵育过夜,PBS浸洗后每张切片滴加50μL EnVision工作液(山羊抗小鼠、山羊抗兔IgG抗体-HRP多聚体),37℃温箱孵育30 min,DAB显色,苏木精复染,酸酒精分化,依次脱水,透明,中性树胶封片。每批次切片均PBS代替一抗作为阴性对照。
1.5.2 评判标准
①MVD-CD34评判标准:按照weidner等[10]校正方法,任何被抗体染色的单个内皮细胞或细胞团,不管是否形成管腔,只要与周围的微血管或其他组织界限清楚,都认为是1个可计数的微血管。硬化区及交界处软组织内微血管不计数,管腔直径大于8个红细胞直径的血管,也排除在外。肝组织汇管区的微血管不纳入研究范围。每一个标本先低倍镜(×10)选3个微血管最多的区域,在每一个区域中计数一个高倍(×40)镜下的微血管数,取其平均值为该标本MVD值。②VEGF评判标准:根据着色强度和阳性细胞百分比进行评分。着色强度:不显色或显色不清记0分,黄色记1分,棕黄色记2分,黄褐色记3分;阳性细胞百分比:高倍镜下随机抽取5个阳性显色视野,每个视野计数200个细胞,计算平均阳性百分比,< 5%记0分,6%~25%记1分,26%~50%记2分,51%~75%记3分,> 75%记4分。着色强度和阳性细胞百分比评分的和作为最终评分。参照文献[11]以均数±标准差(
1.6 统计学方法
应用SPSS 20.0软件对实验结果进行分析,所有实验数据以
2 结果
2.1 组织病理学结果
实验组各沙鼠肝脏上均可见泡球蚴组织,部分肝脏被泡球蚴组织侵蚀,甚至达汇管区。泡球蚴组织由大小不等的透亮囊泡组成,囊泡内有囊液及原头节。囊泡之间有囊壁紧密连接,囊泡表面有血管附着,血管分布不均匀。HE染色可见囊壁的生发层和角质层,角质层外侧有增殖浸润区的形成,伴随炎症细胞和内皮细胞浸润。增殖区以外的肝组织可见不同程度的气球样变性(图 1)。对照组肝组织未见明显的改变。

2.2 MVD-CD34免疫组织化学检测结果
各沙鼠感染泡球蚴病后各时间点的正常肝组织以及第20 d时泡球蚴周围肝组织均未见CD34的表达,而感染泡球蚴病后各时间点泡球蚴组织及40 d后泡球蚴周围肝组织内均有CD34不同程度的表达,定位于内皮细胞的胞浆,成扁圆形、条索状或者圆形,部分有管腔形成(图 2),随着感染时间延长,表达呈上升趋势,在感染后的第100 d时达最高,与泡球蚴周围肝组织及正常肝组织相比,各时间点比较差异均有统计学意义(P < 0.05),见表 1。


2.3 VEGF免疫组织化学检测结果
各沙鼠感染泡球蚴病后的不同时间点泡球蚴组织、泡球蚴周围肝组织以及正常肝组织中均可见VEGF不同程度的表达,见图 3。泡球蚴组织中VEGF的表达定位于泡球蚴“外囊”囊壁梭形细胞的胞浆中,随着感染时间延长,呈先上升后下降的趋势,感染后第80 d时达最高,与正常肝组织中各时间点比较差异有统计学意义(P < 0.05),见表 2。

3 讨论
恶性肿瘤的浸润性生长依赖于瘤体血管新生,这种生物学行为不仅可以为肿瘤的生长、侵袭及转移提供必需的营养物质,亦可以为肿瘤的转移提供通道[12]。研究[3-4]表明,CD34不仅具有造血作用,还可以通过促进内皮细胞的转移进而促进血管新生。VEGF在肿瘤的侵袭、转移过程中主要通过自分泌和旁分泌的形式特异性地作用于血管内皮细胞,通过促进血管内皮细胞增殖,增加血管的通透性,从而诱导血管生成,在恶性肿瘤的生长及转移过程发挥关键作用[13-14]。目前抗血管治疗已经成为肿瘤治疗的热点。而素有“虫癌”之称的肝泡球蚴病,目前手术仍是主要的根治方式,但大多数患者就诊时已发生广泛的浸润和转移,失去最佳手术时机[15],因此,药物治疗仍是无法手术根治的泡球蚴患者的首选治疗方式之一。但传统药物疗效仍不理想,而且缺乏有效抑制泡球蚴侵袭和转移的药物[16]。基于以上理论依据和研究背景,我们开展这项研究,为泡球蚴病患者的保守治疗提供新途径。
本研究结果显示,在感染泡球蚴病后的不同时间点,沙鼠肝泡球蚴组织中MVD-CD34和VEGF的表达均明显高于泡球蚴周围肝组织以及正常肝组织(均P < 0.05),这说明泡球蚴在侵袭性的生长过程中存在血管新生现象,而且VEGF可能在其中发挥了一定的作用。在感染后的第100 d,VEGF表达开始下降,但与感染第80 d比较,差异无统计学意义(t=-1.639,P=0.132),说明VEGF的表达仍持续在较高的水平。但这种表达下降的趋势一方面可能与寄生虫与宿主之间的免疫有关,3个月左右相当于泡球蚴自然病程中期,这一阶段被认为是Th1免疫向Th2免疫漂移的关键时期[17],宿主与寄生虫体内的细胞因子表达水平发生剧烈变化。因此我们推测,一方面在这些细胞因子中有可能存在抑制VEGF表达的细胞因子;另一方面可能是泡球蚴的逐级芽生式[18]似癌样浸润性生长而不同于肿瘤如肝癌[19]的浸润性生长。随着感染时间延长,泡球蚴组织体积增大,而肉眼很难区别病灶生长先后顺序,这极有可能导致取材时出现一定的误差,因此大样本量的研究是必要的。而在感染后第100 d时,MVD-CD34的表达仍处于较高的水平,这一方面可能是因为VEGF的持续作用,另一方面可能是其他促血管生成因子如骨桥蛋白[20-22]的作用,抑或是Vuitton等[23]提到的“泡球蚴自身分泌的类细胞因子物质”可能促进泡球蚴血管生成。具体尚待进一步研究。
此外,本研究结果还显示,在泡球蚴周围肝组织中,MVD-CD34和VEGF的表达也呈现出逐渐增高的趋势,且在感染后第80 d时和第100 d时,MVD-CD34表达高于正常肝组织(P < 0.05),在感染后第100 d时,泡球蚴周围肝组织中VEGF的表达高于正常肝组织(P < 0.05),这可能是随着感染时间的延长,宿主肝组织由炎细胞浸润向纤维化[24]方向发展而引起宿主肝组织血管新生有一定的关系。
王静等[25]对27例人肝泡球蚴患者标本行VEGF免疫组织化学染色分析时发现,VEGF的表达并未增高,这与本研究结果存在一定的出入,原因可能是临床上泡球蚴患者从感染到发病通常有数年甚至10年以上的潜伏期[26],患者就诊的时候肝脏纤维化程度较重,而进行动物实验时,病程通常是明确的。而且本研究也发现,随着感染时间的延长,肝纤维化程度加重,泡球蚴周围的肝组织VEGF的表达逐渐增高。据此我们推测,随着感染时间的进一步延长,也可能出现泡球蚴周围肝组织中VEGF的表达进一步增高情况,但具体尚待进一步研究证实。桑泽杰等[27]采用肝动脉灌注贝伐单抗治疗大鼠肝泡球蚴,发现其可以通过抑制VEGF的作用进而抑制血管生成,这也表明VEGF可以促进泡球蚴组织血管新生,但遗憾的是该研究未对组织中MVD进行检测,因此持续采用VEGF抑制剂治疗后再度量化血管生成的指标将成为研究的重点。
总之,本研究表明,在早期沙鼠肝泡球蚴组织中存在CD34和VEGF高表达的现象,这说明血管生成可能是泡球蚴浸润性生长的机制之一,而且VEGF可能促进泡球蚴组织血管新生,但任何组织包括肿瘤在内其血管生成都是多种细胞因子作用的结果,因此,进一步深入的研究是必要的。本研究为泡球蚴病的血管化研究及抗血管治疗提供了新途径。
泡球蚴病又称“虫癌”,是多房棘球绦虫(echinococcus multilocularis)的幼虫寄生于人体引起最为严重的致死性人畜共患寄生虫病之一,该病几乎均原发于肝脏,具有与恶性肿瘤尤其是肝癌类似的浸润和转移的生物学行为[1-2]。目前泡球蚴病已被列入国家免费救治项目,但有关其浸润性生长的机制目前尚不完全明确。CD34是高度糖基化的Ⅰ型跨膜蛋白,属于表面分子涎酸蛋白家族成员之一,在肿瘤血管生成的过程中起着重要的作用[3-4]。近年来,CD34被作为检测微血管密度(MVD)常用的分子生物学指标[5-6]。血管内皮生长因子(VEGF)是目前公认的最强的促血管生成因子之一[7],它可以促使内皮细胞增殖、迁移,并诱导血管生成[8-9]。本研究拟通过MVD-CD34和VEGF在沙鼠肝泡球蚴组织中的表达情况初步探讨血管新生在泡球蚴浸润性生长中的作用。
1 材料与方法
1.1 主要材料
1.1.1 实验动物
实验用种鼠为人工腹腔感染泡球蚴18周的长爪沙鼠,由新疆医科大学实验动物中心提供;实验用6周龄雌性健康长爪沙鼠购于新疆维吾尔自治区疾控中心,体质量(30±5)g。
1.1.2 主要试剂和仪器
CD34鼠抗鼠单克隆抗体购于美国Santa Cruz公司,VEGF兔抗鼠单克隆抗体购于英国Abcam公司,即用型免疫组织化学试剂盒(山羊抗小鼠、山羊抗兔IgG抗体-HRP多聚体)购于北京中杉生物有限公司,二氨基联苯氨(DAB)显色剂购于丹麦Dako公司。自动组织包埋机(Leica EG1160)及石蜡切片机(Leica 2245)均为德国Leica公司产品。光学显微镜(CX31RBSF)为日本Olympus公司产品,图像采集系统(ExwaveHAD)为日本SONY公司产品。
1.2 原头节混悬液的制备
采用颈椎脱臼法将人工腹腔感染多房棘球绦虫18周的种鼠处死,无菌剖腹,选取光滑、成簇的游离于腹腔或附着在腹壁、肠系膜、肝表面的泡球蚴组织,置于无菌盘中,PBS漂洗3次,依次剪碎,匀浆,过筛,PBS漂洗3次,0.5%伊红染色,倒置显微镜下观察,并计数活头节数目,配制成20%原头节混悬夜,4℃冰箱短暂保存供接种使用。
1.3 实验动物分组及模型的建立
60只长爪沙鼠采用随机数字表法随机分为模型组和对照组,每组30只,术前禁食水8 h。实验动物消毒麻醉后,开腹直视下接种:模型组每只鼠接种0.1 mL原头节悬混液(约400个活的原头节),对照组每只鼠接种等量的PBS,关腹,烤灯照射复温,清洁级动物房常规饲养。分别于感染后的第20、40、60、80及100 d每组随机(方法同上)取6只沙鼠处死,模型组分别取泡球蚴组织以及泡球蚴组织周围约0.2~0.5 cm处的肝组织,对照组取正常的肝组织。
1.4 组织病理学观察
将上述标本置于10%的甲醛固定24 h后,常规脱水、透明、浸蜡、石蜡包埋。4μm厚连续切片。苏木精-伊红(HE)染色,光镜下行病理学检查观察各标本的病理学改变。
1.5 免疫组织化学方法检测MVD-CD34及VEGF的表达
1.5.1 免疫组织化学方法采用免疫组织化学
EnVision法检测MVD-CD34及VEGF在各标本中的表达情况。大致步骤如下:将制备的石蜡切片依次脱蜡,脱水,枸橼酸缓冲液(pH=6.0)高压修复10 min,自然冷却至室温,3% H2O2-PBS室温孵育10 min以阻断内源性过氧化物酶,PBS浸洗(5 min×3次),每张切片滴加50μL一抗(CD34工作浓度均为1∶200,VEGF工作浓度1∶100)4℃冰箱孵育过夜,PBS浸洗后每张切片滴加50μL EnVision工作液(山羊抗小鼠、山羊抗兔IgG抗体-HRP多聚体),37℃温箱孵育30 min,DAB显色,苏木精复染,酸酒精分化,依次脱水,透明,中性树胶封片。每批次切片均PBS代替一抗作为阴性对照。
1.5.2 评判标准
①MVD-CD34评判标准:按照weidner等[10]校正方法,任何被抗体染色的单个内皮细胞或细胞团,不管是否形成管腔,只要与周围的微血管或其他组织界限清楚,都认为是1个可计数的微血管。硬化区及交界处软组织内微血管不计数,管腔直径大于8个红细胞直径的血管,也排除在外。肝组织汇管区的微血管不纳入研究范围。每一个标本先低倍镜(×10)选3个微血管最多的区域,在每一个区域中计数一个高倍(×40)镜下的微血管数,取其平均值为该标本MVD值。②VEGF评判标准:根据着色强度和阳性细胞百分比进行评分。着色强度:不显色或显色不清记0分,黄色记1分,棕黄色记2分,黄褐色记3分;阳性细胞百分比:高倍镜下随机抽取5个阳性显色视野,每个视野计数200个细胞,计算平均阳性百分比,< 5%记0分,6%~25%记1分,26%~50%记2分,51%~75%记3分,> 75%记4分。着色强度和阳性细胞百分比评分的和作为最终评分。参照文献[11]以均数±标准差(
1.6 统计学方法
应用SPSS 20.0软件对实验结果进行分析,所有实验数据以
2 结果
2.1 组织病理学结果
实验组各沙鼠肝脏上均可见泡球蚴组织,部分肝脏被泡球蚴组织侵蚀,甚至达汇管区。泡球蚴组织由大小不等的透亮囊泡组成,囊泡内有囊液及原头节。囊泡之间有囊壁紧密连接,囊泡表面有血管附着,血管分布不均匀。HE染色可见囊壁的生发层和角质层,角质层外侧有增殖浸润区的形成,伴随炎症细胞和内皮细胞浸润。增殖区以外的肝组织可见不同程度的气球样变性(图 1)。对照组肝组织未见明显的改变。

2.2 MVD-CD34免疫组织化学检测结果
各沙鼠感染泡球蚴病后各时间点的正常肝组织以及第20 d时泡球蚴周围肝组织均未见CD34的表达,而感染泡球蚴病后各时间点泡球蚴组织及40 d后泡球蚴周围肝组织内均有CD34不同程度的表达,定位于内皮细胞的胞浆,成扁圆形、条索状或者圆形,部分有管腔形成(图 2),随着感染时间延长,表达呈上升趋势,在感染后的第100 d时达最高,与泡球蚴周围肝组织及正常肝组织相比,各时间点比较差异均有统计学意义(P < 0.05),见表 1。


2.3 VEGF免疫组织化学检测结果
各沙鼠感染泡球蚴病后的不同时间点泡球蚴组织、泡球蚴周围肝组织以及正常肝组织中均可见VEGF不同程度的表达,见图 3。泡球蚴组织中VEGF的表达定位于泡球蚴“外囊”囊壁梭形细胞的胞浆中,随着感染时间延长,呈先上升后下降的趋势,感染后第80 d时达最高,与正常肝组织中各时间点比较差异有统计学意义(P < 0.05),见表 2。

3 讨论
恶性肿瘤的浸润性生长依赖于瘤体血管新生,这种生物学行为不仅可以为肿瘤的生长、侵袭及转移提供必需的营养物质,亦可以为肿瘤的转移提供通道[12]。研究[3-4]表明,CD34不仅具有造血作用,还可以通过促进内皮细胞的转移进而促进血管新生。VEGF在肿瘤的侵袭、转移过程中主要通过自分泌和旁分泌的形式特异性地作用于血管内皮细胞,通过促进血管内皮细胞增殖,增加血管的通透性,从而诱导血管生成,在恶性肿瘤的生长及转移过程发挥关键作用[13-14]。目前抗血管治疗已经成为肿瘤治疗的热点。而素有“虫癌”之称的肝泡球蚴病,目前手术仍是主要的根治方式,但大多数患者就诊时已发生广泛的浸润和转移,失去最佳手术时机[15],因此,药物治疗仍是无法手术根治的泡球蚴患者的首选治疗方式之一。但传统药物疗效仍不理想,而且缺乏有效抑制泡球蚴侵袭和转移的药物[16]。基于以上理论依据和研究背景,我们开展这项研究,为泡球蚴病患者的保守治疗提供新途径。
本研究结果显示,在感染泡球蚴病后的不同时间点,沙鼠肝泡球蚴组织中MVD-CD34和VEGF的表达均明显高于泡球蚴周围肝组织以及正常肝组织(均P < 0.05),这说明泡球蚴在侵袭性的生长过程中存在血管新生现象,而且VEGF可能在其中发挥了一定的作用。在感染后的第100 d,VEGF表达开始下降,但与感染第80 d比较,差异无统计学意义(t=-1.639,P=0.132),说明VEGF的表达仍持续在较高的水平。但这种表达下降的趋势一方面可能与寄生虫与宿主之间的免疫有关,3个月左右相当于泡球蚴自然病程中期,这一阶段被认为是Th1免疫向Th2免疫漂移的关键时期[17],宿主与寄生虫体内的细胞因子表达水平发生剧烈变化。因此我们推测,一方面在这些细胞因子中有可能存在抑制VEGF表达的细胞因子;另一方面可能是泡球蚴的逐级芽生式[18]似癌样浸润性生长而不同于肿瘤如肝癌[19]的浸润性生长。随着感染时间延长,泡球蚴组织体积增大,而肉眼很难区别病灶生长先后顺序,这极有可能导致取材时出现一定的误差,因此大样本量的研究是必要的。而在感染后第100 d时,MVD-CD34的表达仍处于较高的水平,这一方面可能是因为VEGF的持续作用,另一方面可能是其他促血管生成因子如骨桥蛋白[20-22]的作用,抑或是Vuitton等[23]提到的“泡球蚴自身分泌的类细胞因子物质”可能促进泡球蚴血管生成。具体尚待进一步研究。
此外,本研究结果还显示,在泡球蚴周围肝组织中,MVD-CD34和VEGF的表达也呈现出逐渐增高的趋势,且在感染后第80 d时和第100 d时,MVD-CD34表达高于正常肝组织(P < 0.05),在感染后第100 d时,泡球蚴周围肝组织中VEGF的表达高于正常肝组织(P < 0.05),这可能是随着感染时间的延长,宿主肝组织由炎细胞浸润向纤维化[24]方向发展而引起宿主肝组织血管新生有一定的关系。
王静等[25]对27例人肝泡球蚴患者标本行VEGF免疫组织化学染色分析时发现,VEGF的表达并未增高,这与本研究结果存在一定的出入,原因可能是临床上泡球蚴患者从感染到发病通常有数年甚至10年以上的潜伏期[26],患者就诊的时候肝脏纤维化程度较重,而进行动物实验时,病程通常是明确的。而且本研究也发现,随着感染时间的延长,肝纤维化程度加重,泡球蚴周围的肝组织VEGF的表达逐渐增高。据此我们推测,随着感染时间的进一步延长,也可能出现泡球蚴周围肝组织中VEGF的表达进一步增高情况,但具体尚待进一步研究证实。桑泽杰等[27]采用肝动脉灌注贝伐单抗治疗大鼠肝泡球蚴,发现其可以通过抑制VEGF的作用进而抑制血管生成,这也表明VEGF可以促进泡球蚴组织血管新生,但遗憾的是该研究未对组织中MVD进行检测,因此持续采用VEGF抑制剂治疗后再度量化血管生成的指标将成为研究的重点。
总之,本研究表明,在早期沙鼠肝泡球蚴组织中存在CD34和VEGF高表达的现象,这说明血管生成可能是泡球蚴浸润性生长的机制之一,而且VEGF可能促进泡球蚴组织血管新生,但任何组织包括肿瘤在内其血管生成都是多种细胞因子作用的结果,因此,进一步深入的研究是必要的。本研究为泡球蚴病的血管化研究及抗血管治疗提供了新途径。