羰基鐵粉—碘油混懸液介導(dǎo)的肝動脈栓塞磁感應(yīng)熱療對兔VX2肝癌作用的實驗研究.pdf

1、研究背景：肝癌是最常見的惡性腫瘤之一，且70％-80％的肝癌在確診時已失去手術(shù)機會。動脈栓塞治療較目前其他介入治療方法近期緩解率高，副反應(yīng)較少，且容易開展，近年來成為不能手術(shù)的肝癌患者的首選治療方式。但它存在著一定的缺點，表現(xiàn)為大多數(shù)腫瘤壞死不完全，遠期療效不佳，且需要多次治療。動脈栓塞磁感應(yīng)熱療是動脈栓塞與磁感應(yīng)熱療相結(jié)合的治療方式，通過經(jīng)動脈導(dǎo)入含磁性介質(zhì)的栓塞劑，在栓塞腫瘤供血動脈的基礎(chǔ)上，利用磁感應(yīng)介質(zhì)在交變磁場下發(fā)熱的特點，同

2、時對腫瘤施行靶向熱療。目前其常用的栓塞介質(zhì)為鐵磁顆粒。
　　磁感應(yīng)栓塞熱療介質(zhì)除需滿足良好的生物相容性及磁致升溫要求外，介質(zhì)尺度也是影響療效的關(guān)鍵因素。針對栓塞熱療介質(zhì)的研究鮮有報道，目前的磁介質(zhì)均為納米級鐵氧體或由高分子材料包裹納米級鐵氧體而成的微米級鐵氧體。然而一些研究結(jié)果表明納米級介質(zhì)因尺度太小會滲入門靜脈及肝靜脈，因而可能影響動脈栓塞熱療的療效及安全性，理想的熱療介質(zhì)的顆粒粒徑應(yīng)在10微米左右。且經(jīng)高分子材料包裹的納米級鐵

3、氧體進入體內(nèi)經(jīng)降解后的安全性仍不明確。因此尋找微米尺度的、安全高效的熱療介質(zhì)仍是磁感應(yīng)栓塞熱療的關(guān)鍵問題。
　　羰基鐵粉是一種元素鐵，美國InternationalSpecialtyProducts公司生產(chǎn)的微米級羰基鐵粉（商品名Ferronyl(⑩)）口服使用的安全性高，已經(jīng)正式被美國藥品管理監(jiān)督局批準(zhǔn)直接添加到食品中作為鐵元素補給。本研究組對該羰基鐵粉的物理表征的前期實驗表明，羰基鐵粉為表面光滑，且粒度比較均一的球形顆粒，粒徑

4、分布大約在2-10μm，平均粒徑約5μm，符合肝動脈栓塞熱療磁介質(zhì)最好在1-10μm粒徑范圍的要求。體內(nèi)外實驗證明羰基鐵粉的安全性高。本研究中將羰基鐵粉與常用栓塞劑碘油制備成栓塞劑，對其用于動脈栓塞磁感應(yīng)熱療的可行性、安全性及療效作出評價，并對其治療機制進行初步分析，旨在尋找一種新的動脈栓塞磁感應(yīng)熱療介質(zhì)，為肝癌的治療尋找新的思路。
　　第一章羰基鐵粉的體外細胞毒性及在交變磁場下升溫情況的研究
　　目的：評估羰基鐵粉的體外升

5、溫性能及細胞毒性，初步評價其用于動脈栓塞磁感應(yīng)熱療的可行性。
　　方法：利用本研究室自主研發(fā)的500kHZ磁感應(yīng)熱療儀，檢測濃度為80、120、160、200、240mg/mL的羰基鐵粉-碘化油混懸液在45Gs場強下的升溫情況，并檢測濃度為160mg/ml的羰基鐵粉-碘化油混懸液在混懸液在25、35、45、55、65Gs場強下的升溫情況。采用CCK-8法檢測L929小鼠成纖維細胞與濃度分別為100％、75％、50％及25％的羰基鐵

6、粉浸提液共孵育24、48及96小時后的細胞增值率，根據(jù)細胞增值率結(jié)果判定浸提液的細胞毒級。
　　結(jié)果：磁場強度一定時，羰基鐵粉-碘油混懸液的升溫速率與其濃度成正相關(guān);混懸液濃度一定時，其升溫速率與磁場強度成正相關(guān)。160mg/L的混懸液在45Gs的場強下10min內(nèi)升溫可達60℃以上，滿足熱療要求。L929小鼠成纖維細胞與羰基鐵粉浸提液共孵育后，在各觀察時間點100％、75％浸提液組細胞形態(tài)與對照組相比均表現(xiàn)為輕微毒性，而50％、

7、25％兩浸提液組細胞數(shù)量與形態(tài)均與陰性對照組相似。共孵育后第24、48、72小時，100％及75％浸提液的細胞毒級均為1，共孵育后第24、48小時，50％、25％浸提液的細胞毒級為1，第72小時50％、25％浸提液的細胞毒級均為0。
　　結(jié)論：羰基鐵粉在500kHZ頻率磁感應(yīng)熱療儀下的體外升溫性能良好，濃度為160mg/mL的羰基鐵粉-碘油混懸液具有體內(nèi)應(yīng)用價值;羰基鐵粉的細胞毒性表現(xiàn)為輕微毒性，符合國家關(guān)于材料體內(nèi)應(yīng)用的毒級標(biāo)準(zhǔn)

8、。
　　第二章羰基鐵粉-碘油混懸液介導(dǎo)的肝動脈栓塞磁感應(yīng)熱療對兔VX2肝癌模型治療的可行性研究和對腫瘤生長的影響
　　目的：初步評價羰基鐵粉-碘油混懸液用于肝動脈栓塞磁感應(yīng)熱療的可行性、安全性及其對VX2原位肝癌模型生長的影響。
　　方法：將接種18天的荷瘤兔隨機分為5組，即假治療對照組(Ⅰ組)、碘油栓塞組（Ⅱ組）、羰基鐵粉/碘油混懸液栓塞組（Ⅲ組）、羰基鐵粉/碘油混懸液栓塞熱療組（Ⅳ組）。栓塞介入術(shù)后第3天將腫瘤暴露

9、于交變磁場，43-45℃加熱30分鐘。栓塞熱療組3只實驗兔于栓塞后立即和第3天及第14天行腹部常規(guī)CT掃描。所有荷瘤兔在栓塞術(shù)前、栓塞術(shù)后當(dāng)天及栓塞術(shù)后3天（即熱療后當(dāng)天）、栓塞術(shù)后10天采血行血常規(guī)、肝腎功能檢查。栓塞術(shù)后14天處死所有實驗兔，測量腫瘤大小，計算腫瘤體積抑制率，大體觀察標(biāo)本并進行病理學(xué)檢查。
　　結(jié)果：(1)在場強為30-55Gs范圍內(nèi)，腫瘤內(nèi)溫度在10min內(nèi)可達到43℃以上，瘤內(nèi)溫度可保持在43-45℃，瘤外

10、1cm正常肝組織溫度最高不超過40℃，肛溫?zé)o明顯變化。(2)CT可清晰地顯示體內(nèi)羰基鐵粉-碘油混懸液的高密度影，混懸液分布于瘤周邊多于中央。(3)栓塞術(shù)后當(dāng)天Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組與Ⅰ組相比ALT、AST水平明顯升高(P＜0.01)，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組間無顯著性差異(P＞0.05）。術(shù)后第4天Ⅳ組與Ⅱ、Ⅱ組相比，ALT增高無顯著性差異(P＞0.05），AST增高有顯著性差異(P＜0.05)。第11天各組ALT、AST水平均接近正常值，組間無顯著性差異(

11、P＞0.05）。(4)Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組較Ⅰ組腫瘤生長受到明顯抑制，體積具有顯著性差異(P＜0.01)，Ⅳ組較Ⅱ、Ⅲ組腫瘤生長受到明顯抑制(P＜0.05)。(5)肉眼及顯微鏡下觀察見Ⅱ、Ⅲ組腫瘤組織較Ⅰ組明顯減少，肺轉(zhuǎn)移程度較Ⅰ組輕;Ⅳ組腫瘤組織更少，大片壞死，僅殘留散在小片狀癌巢。肺轉(zhuǎn)移例數(shù)較Ⅱ、Ⅲ組少，轉(zhuǎn)移結(jié)節(jié)更小。顯微鏡下Ⅲ、Ⅳ組微動脈內(nèi)可見羰基鐵粉及碘油沉積。Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組正常肝組織大體上未受影響，極少數(shù)被栓塞的微動脈周圍肝組織出現(xiàn)萎縮

12、、變性。各組肺組織無萎縮、變性及壞死。
　　結(jié)論：羰基鐵粉-碘油混懸液介導(dǎo)的肝動脈栓塞熱療可顯著抑制VX2肝癌模型的生長。肝動脈栓塞對肝功能有較大損傷，但羰基鐵粉未加重對肝功能造成的負(fù)擔(dān)，熱療可能加重對肝功能的損害，但肝功能損害具有可逆性。羰基鐵粉-碘油混懸液在瘤內(nèi)的分布依賴于瘤內(nèi)血管的分布，對治療血供豐富的肝癌具有優(yōu)越性。羰基鐵粉經(jīng)肝動脈灌注后極少見回流入體循環(huán)，該尺度的羰基鐵粉具有比較高的安全性，可適當(dāng)增加羰基鐵粉的粒徑以進一

13、步提高安全性。
　　第三章羰基鐵粉-碘油混懸液介導(dǎo)的肝動脈栓塞磁感應(yīng)熱療與直接注射熱療治療兔VX2肝癌的對比研究
　　目的：比較羰基鐵粉-碘油混懸液介導(dǎo)的直接注射熱療與肝動脈栓塞熱療兩種磁介質(zhì)導(dǎo)入方式的優(yōu)劣性，為肝癌磁感應(yīng)熱療選擇合適的磁介質(zhì)植入途徑提供實驗依據(jù)。
　　方法：將接種18天的荷瘤兔隨機分為動脈栓塞磁感應(yīng)熱療組（AEH組）及直接注射熱療組（DIH組），AEH組實驗兔于栓塞介入術(shù)后3天熱療，DIH組直接注射混

14、懸液后立即進行熱療，兩組均在43-45℃下加熱30min。以AEH組行栓塞術(shù)當(dāng)天為第1天，所有荷瘤兔在第0、4、11天采血行血常規(guī)、肝腎功能檢查。第17天處死所有實驗兔，測量腫瘤大小，計算腫瘤體積抑制率，大體觀察標(biāo)本并進行病理學(xué)檢查。
　　結(jié)果：(1)熱療時兩組動物瘤內(nèi)溫度均可在10min內(nèi)上升至43℃以上，DIH組場強在25-35Gs范圍內(nèi)、AEH組場強在30-55Gs范圍內(nèi)時分別可使瘤內(nèi)溫度維持在43-45℃;DIH組腫瘤中心

15、溫度高于周邊，而AEH組周邊溫度高于瘤中心溫度。距腫瘤邊緣1cm的正常肝組織溫度最高均不超過40℃，肛溫均無明顯變化。(2)熱療后兩組實驗動物白細胞均升高，栓塞熱療組較直接注射熱療組白細胞計數(shù)及ALT、AST值均明顯升高，具有統(tǒng)計學(xué)差異（分別為P＜0.05，0.01）。至第11天，兩組實驗動物白細胞計數(shù)、ALT、AST值均恢復(fù)至接近正常水平，對比未見顯著性差異(P＞0.05）。(3)處理后14天觀察AEH組腫瘤體積較DIH組體積小，差異

16、具有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。肉眼及鏡下見DIH組實驗兔腫瘤生長較AEH組旺盛，周邊仍見大量殘余腫瘤組織。DIH組全部發(fā)生肺轉(zhuǎn)移，AEH組只有2只實驗兔出現(xiàn)肺轉(zhuǎn)移，且肺轉(zhuǎn)移程度較前者輕微。(4)AEH組正常肝組織微動脈內(nèi)均可見少量羰基鐵粉及碘油，極少數(shù)被栓塞的微動脈周圍肝組織出現(xiàn)萎縮、變性。肺微動脈內(nèi)偶可見羰基鐵粉沉積，肺組織結(jié)構(gòu)保持正常。DIH組腫瘤所在肝葉、其余肝葉及肺組織中均未見羰基鐵粉及碘油分布。
　　結(jié)論：羰基鐵粉介導(dǎo)

17、的DIH靶向性高于AEH，達到治療溫度所需的磁場強度較后者小，對正常組織的影響較后者小。43-45℃的治療溫度下，羰基鐵粉-碘油混懸液介導(dǎo)的AEH對腫瘤的抑制作用優(yōu)于DIH。AEH對肝功能的損害大于DIH。
　　第四章羰基鐵粉-碘油混懸液介導(dǎo)的動脈栓塞磁感應(yīng)熱療對兔VX2肝癌模型血管作用的研究
　　目的：探討羰基鐵粉-碘油混懸液介導(dǎo)的肝動脈栓塞熱療對肝VX2腫瘤微血管的作用。
　　方法：荷瘤兔隨機分為4組:假治療對照組

18、（Ⅰ組）、碘油栓塞組（Ⅱ組）、羰基鐵粉/碘油混懸液栓塞組（Ⅲ組）、羰基鐵粉/碘油混懸液栓塞熱療組（Ⅳ組）。栓塞后第14天處死動物，采用SuperVision二步法免疫組化法檢測腫瘤組織內(nèi)的VEGF和CD34的表達。根據(jù)CD34陽性血管數(shù)量計算MVD。
　　結(jié)果：兩栓塞組間腫瘤組織MVD值、VEGF陽性表達率無顯著性差異（P＞0.05），兩栓塞組MVD值、VEGF陽性表達率均明顯低于對照組(P＜0.01)。栓塞熱療組的腫瘤組織MVD