Abstract
Bakgrunn
Mer enn 100 000 kjemikalier er i bruk, men har ikke blitt testet for deres sikkerhet. For å overvinne begrensninger i kreft bioassay flere alternative teststrategier utforsket. Den manglende evne til å overvåke en ikke invasiv inntreden og utvikling av sykdoms grenser, imidlertid, er verdien av dagens test strategier. Her rapporterer vi bruk av
in vivo
bildebehandling til en c-myc transgen musemodell for leverkreft for utvikling av en kortsiktig kreft bioassay.
metodikk /hovedfunnene
μCT og
18F-FDG μPET ble brukt til å oppdage og kvantifisere tumorlesjoner etter behandling med gentoksiske kreftfremkallende Forsvarsbygg, svulsten middel BHT eller hepatotoksin paracetamol. Tumorvekst ble undersøkt i alderen 4 til 8,5 måneder og kontrastforsterket μCT bilde oppdaget leverlesjoner samt metastatisk spredning med høy følsomhet og nøyaktighet som bekreftet av histopatologi. Det ble observert betydelige forskjeller i utbruddet av tumorvekst, tumorbelastning og glukosemetabolismen når FB behandlingsgruppen ble sammenlignet med noen av de andre behandlingsgruppene. Forsvarsbygg behandling av c-myc transgene mus betydelig akselerert tumorvekst og forårsaket metastatisk spredning av HCC i lunge, men denne behandlingen også indusert kreft vekst primære lunge. I kontrast, gjorde BHT og paracetamol ikke fremme hepatocarcinogenesis.
Konklusjon /Betydning
Denne studien bevis nøyaktigheten av
in vivo
bildebehandling i å definere tumorvekst, tumorbelastning, lesjon nummer og metastatisk spredning. Derfor, bruk av
in vivo
avbildningsteknikker til transgene dyremodeller kan muligens gjøre det mulig kortsiktige kreft bioassay å forbedre fareidentifisering og oppfølging undersøkelser av ulike organer ved ikke-invasive metoder.
Citation: Hueper K, Elalfy M, Laenger F, Halter R, Rodt T, Galanski M, et al. (2012) PET /CT Imaging av c-myc transgene mus Identifiserer Gentoksisk N-nitroso-Dietylamin som kreftfremkallende i en Short-Term Cancer Bioassay. PLoS ONE 7 (2): e30432. doi: 10,1371 /journal.pone.0030432
Redaktør: Martin W. Brechbiel, National Institute of Health, USA
mottatt: 17 juli 2011; Godkjent: 20 desember 2011; Publisert: 02.02.2012
Copyright: © 2012 Hueper et al. Dette er en åpen-tilgang artikkelen distribueres under betingelsene i Creative Commons Attribution License, som tillater ubegrenset bruk, distribusjon og reproduksjon i ethvert medium, forutsatt den opprinnelige forfatteren og kilden krediteres
Finansiering:. Deler av arbeidet ble finansiert av departementet for vitenskap og kultur, Niedersachsen, Tyskland; Tilskuddet Nummer: 25A.5-76251-99-3 /00 til Juergen Borlak, en PHD-stipend fra det egyptiske departementet for høyere utdanning til Mahmoud Elalfy, en GE Healthcare forskningsstipend gitt til Fraunhofer Institute of Toxicology og eksperimentell medisin, Hannover , Tyskland og den tyske Research Foundation (DFG) for å dekke publiseringskostnadene. Spesielt, finansiører hadde ingen rolle i studiedesign, datainnsamling og analyse, beslutning om å publisere, eller utarbeidelse av manuskriptet
Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer
Innledning
leverkreft (HCC) er hyppig observert i kreft bioassay som følge av levetid eksponering til enten eksperimentelle narkotika eller et variert utvalg av kjemikalier. Nærmere bestemt kan karsinogener være preget av deres virkningsmåte og noen av dem utøver aktivitet enten ved DNA-skade og er således definert som kreftfremkallende, slik som N-nitrosodiethylamine (FB), mens andre ikke skade DNA, men forårsaker forstyrrelser i biologisk prosess som til slutt fører til ukontrollert vekst og kalles ikke-kreftfremkallende. Denne sistnevnte gruppe av kreftfremkallende er iboende vanskeligere å forutsi. Videre kan legemidler og kjemikalier ikke være seg selv tumorigent men fremme tumorvekst.
Videre, mens prosessen med å vurdere sikkerheten av kjemikalier er internasjonalt harmonisert, gjenstår det kostbart og tidkrevende. For å redusere den tiden som trengs for en evaluering av kreftfremkallende risiko for legemidler og kjemikalier, har nye transgene dyremodeller er utviklet og biologiske lese outs fra slike modeller er i forhold til den etablerte kreft bioassay. Men de vanligste kreft bioassay krever en observasjonsperiode på 2 år og utnytte et stort antall dyr som senere blir utsatt for histopatologiske undersøkelser [1].
For å overvinne begrensninger i kreft bioassay flere alternative teststrategier blir utforsket, enten involverer genmodifiserte dyr,
in vitro
cellebaserte analyser eller datastyrte modeller [2] – [7]. I denne forbindelse genmodifiserte forsøksdyr kan vise seg verdifullt i tidlig deteksjon av leverkreftfremkallende, og dermed kan gjøre det mulig kortsiktige karsinogensitetsstudier. Så langt har flere knock-out modeller samt transgene musemodeller av leverkreft rapportert [8]. For eksempel responsen til den genotoksiske kreftfremkallende FB ble evaluert i en p53-manglende [9], så vel som i den rasH2 transgene modell [10] – [12]. Dessverre, begge modellene ikke klarte å identifisere Forsvarsbygg som en leverkreftfremkallende i kortsiktige kreft bioassay rende denne strategien mindre robust for påvisning av organspesifikke kreftfremkallende med disse to genetiske modellene.
I tillegg er standard gnager karsinogenitet- analyser ute av stand til å overvåke en ikke invasiv inntreden og utvikling av sykdommen. Derfor kan imaging teknikker som micro computertomografi (μCT) og mikro positronemisjonstomografi (μPET) blitt en metode for valg i prekliniske studier for å påvise
in vivo
tumorlesjoner og å kvantifisere tumor belastning.
In vivo
bildebehandling vil dermed bidra til videreutvikling av kreft bioassay og gi tilleggsinformasjon, for eksempel en identifikasjon av metastatisk spredning og sekundær tumorvekst i tide [13].
Ja, den siste utvikling i små dyr avbildningsteknologier oppfordret oss å undersøke anvendbarheten av μCT og μPET for påvisning av tumor lesjoner i en transgen musemodell av leverkreft. Med slike teknologiene μCT leverer en oppløsning på anatomiske strukturer på ca 50 mikrometer, derfor gir betydelig morfologisk informasjon. Dette krever imidlertid anvendelsen av et organ spesifikt kontrastmiddel tillate avbildning av parenchymatous morfologi. Spesielt, c-Myc transgen musemodell utvikler effektivt leverkreft i løpet av kort tid. I denne genetiske modellen, blir c-Myc målrettet til leveren ved anvendelse av den α1-antitrypsine promoter som er eksklusivt aktivert i leveren. Denne modellen ble opprinnelig utviklet av DALE et al. [14], men har ikke blitt undersøkt for sin nytte i kortsiktige kreft bioassay, som ennå. Spesielt menneske molekylær patologi studier identifisert c-myc som hyperaktive og overuttrykt i de fleste menneskelige leverkreft [15] derfor gir et rasjonelt for en evaluering av denne sykdommen modellen.
Mens noen rapporter beskriver anvendelsen av anatomiske og metabolske avbildning av primær lever maligniteter hos gnagere [16] – [19], er målet med denne studien var for det første å utvikle strategier og definere parametere for påvisning og kvantifisering av leverlesjoner av
in vivo
kontrastforsterket μCT og
18F-FDG μPET metabolske avbildning av glukoseopptak og for det andre for å evaluere nøyaktigheten av disse metodene sammenlignet med histopatologi og for det tredje, for å bestemme nytten av c-Myc transgen musemodell i nøyaktig forutsi leveren kreftfremkallende Forsvarsbygg i korttids bioassay og dermed å vurdere om en kombinasjon av
in vivo
bildediagnostikk og bruk av genetiske musemodeller kan bidra til å utvikle kortsiktige kreft bioassay for tidlig påvisning av farlige stoffer og kjemikalier.
Materialer og metoder
Transgene tumormodell
Alle dyr arbeidet følges strengt Public Health service politikk på human omsorg og bruk av forsøksdyr. Tillatelse til å gjennomføre studien ble innhentet av dyrevelferdsetikkutvalg av byen Hannover, Tyskland (Tierversuchsvorhaben 33.9-42502-04-08 /1619).
c-myc transgene mus var den type gave DALE et al. [14]. Dyrene ble opprettholdt som homozygoter i C57 /BL6 bakgrunn, og på denne bakgrunn er mye brukt i transgene sykdomsmodeller slik som den rasH2 og p53 mangelfull modell. Spesielt transgenet (se figur S1) består av c-Myc åpne leseramme og regulatoriske sekvenser av den α1-antitrypsine promoter for å tillate leverspesifikt gen-ekspresjon av c-myc. Denne genetiske sykdomsmodell har en forekomst av leverkreft i 100%
transgen ble detektert ved PCR ved anvendelse av forover primer:. 5′-CACTGCGAGGGGTTCTGGAGAGGC-3 «og den reverse primer: 5′-ATCGTCGTGGCTGTCTGCTGG-3» . De følgende PCR-analysebetingelser ble anvendt: 15 min., 95 ° C, 1 min 60 ° C, 1 min 70 ° C, 1 min 95 ° C, 31 sykluser
Til sammen 120 c-myc transgene mus var undersøkt av
in vivo
bildebehandling og /eller histopatologi, mens de ikke-transgene kontrollene ble studert av histopatologi bare, som disse dyrene ikke har svulster. Musene ble holdt i grupper av dyr med 1 til 4 mus pr bur på sagflis i en 12-timers lys-mørke-syklus, og 50% relativ fuktighet og en omgivelsestemperatur på 22 ° C. Dyrene fikk standardisert chow og drikkevann ad libitum (Zucht, ssniff M- /10 mm, komplett diett for mus, ssniff Spesifikasjoner GmbH, DE-59494, www.ssniff.de).
Studiedesign og behandling av dyr med Forsvarsbygg, butylhydroksytoluen (BHT) og paracetamol
dyrene ble delt inn i 7 grupper på 24 dyr hver og besto av n = 12 hanner og n = 12 kvinner. Behandling av transgene mus med intraperitoneal injeksjon av FB, BHT eller paracetemol (Sigma Aldrich, Tyskland med en renhet på 99%), ble startet i en alder på 2 måneder. Den transgene og ikke-transgene kontrolldyr ble også behandlet med kjøretøyet eneste, dvs. maisolje eller fysiologisk saltløsning (Sigma Aldrich, Tyskland). FB-mus ble behandlet en gang i uken ved injeksjon av 75 ug /g FB i saltvann over en periode på 6 uker, mens dyrene som fikk 300 ug /g BHT i maisolje ble behandlet en gang i uken i 8 uker. Dessuten, 100 ug /g paracetamol i saltløsning tjente som en ikke-kreftfremkallende hepatotoksin, og dette stoffet ble gitt en gang daglig i 5 dager per uke over en periode på 8 uker (se tabell 1 for doseringsregime).
som C57BL /6 mus er motstandsdyktig mot hepatocarcinogenesis indusert av Forsvarsbygg [9] en ikke-transgen Forsvarsbygg og BHT behandlingsgruppen ble ikke inkludert i studiedesign det er av stor interesse at en tilsvarende mangel på sensitivitet ble rapportert for p53 mangelfull og for rasH2 /CB6F1 transgene mus som ble avlet i samme C57BL /6 bakgrunn [11]. Likeledes ble det vist tidligere at BHT forbedrer tumordannelse bare hvis administrert etter eksponering til den genotoksiske midlet uretan, men har ingen virkning på sin ene [20] eller er til og med beskyttende, hvis gitt før et carcinogen [21], [22]. En oppsummering av behandlingsregimet er gitt i tabell 1.
Dose utvalg
Basert på tidligere publiserte data, hvor forskjellige doser av Forsvarsbygg ble undersøkt (doseområdet 75-200 mg /g) til forårsake dannelse av tumorer i ikke-transgene gnagere [23], [24], [25], [26], en dose på 75 ug /g kroppsvekt ble valgt og gitt en gang i uken i 6 uker ved intraperitoneal administrering. I tilfelle av BHT en dose på 300 ug /g kroppsvekt ble administrert. Denne dosen ble rapportert å forårsake tumorfremkallelse i leveren [20]. Til slutt, paracetamol tjente som det ikke-kreftfremkallende hepatotoksin og en dose på 100 ug /g kroppsvekt ble gitt i.p. gang daglig i 5 dager per uke over en periode på 8 uker
In vivo avbildning av transgene dyr ved μCT og μPET
På fire ulike tidspunkt – dvs i en alder av fire, 5,5, 7 og 8,5 måneder –
in vivo
μCT og μPET bildebehandling var ansatt; Dyrene ble avlivet etterpå for histopatologi.
Alle bildedannende prosedyrer ble utført under inhalering anestesi med isofluran (Isoba veterinær., Essex Pharma, Tyskland) ved en konsentrasjon på 4% for induksjon av anestesi og 1-2% for vedlikehold . Mus ble plassert i liggende stilling på en temperaturstyrt seng ved 39 ° C (T /Pumpe, Gaymar, Orchard Park, NY, USA) slik at endringene mellom bildediagnostikk uten reposisjonering og isofluran ble levert via en nese kjegle (Summit Anestesi Solutions, Bend ELLER, USA). Dyret respirasjon var spontan, og puste ble overvåket kontinuerlig ved hjelp av en liten trykkgiver (BIOVET, m2m bildebehandling, Newark, NJ, USA). Pusting ble opprettholdt ved en hastighet mellom 60 og 100 per minutt. Etter bilde datainnsamling restitusjonstiden av dyrene fra anestesi var vanligvis mindre enn fem minutter. Samlet prosedyrene ble godt tolerert.
Spesielt sekvensiell μCT og
18F-FDG μPET bildebehandling ble utført med totalt 60 dyr, som vist i Tabell 1. Mus ble fotografert i en alder av fire ( første offer), 5,5 (andre offer), 7 (tredje offer) og 8,5 måneder (fjerde offer). De transgene kontrolldyrene ble undersøkt i en alder av 8,5 måneder bare (fjerde offer), selv om noen utforskende kontrastforsterket bilde ble utført i en alder av 2, 5 og 7 måneder. Alle dyr ble avlivet 2 dager etter PET-avbildning. På denne tiden det radioaktive sporstoffet falt til under påvisningsnivået. Imaging funn ble bekreftet ved standard histopatologi som beskrevet nedenfor.
Kontrast forbedret μCT bildebehandling
Alle dyr ble fastet før bildebehandling i ca 6 timer. Tre timer før CT-skanning bedøvede mus ble gitt en intravenøs injeksjon av en leverspesifikk joderte kontrastmiddel (DHOG, Fenestra LC, ART Inc., Saint-Laurent, Canada) ved et tilnærmet volum på 200-300 ul (10 ul /g kroppsvekt) i halevenen. I bildedatainnsamlingen ble utført som anbefalt av produsenten og tidligere publiserte protokoller [18], [19].
μCT skanningen ble gjort med en høy oppløsning små dyr computertomografi scanner (Utforsk Locus, GE Healthcare, Chalfont St. Giles, UK). Skanneparametrene ble satt som følger: rørspenning 80 kVp, tube dagens 450 uA, antall oppkjøp 360, antall visninger 720, eksponeringstid 100 ms, en gjennomsnittlig per ramme, aksial felt-of-view 33 mm. Skanner ble registrert uten luft gating. Total scan varighet var ca 12 minutter.
Bildedata ble rekonstruert ved hjelp av en kjegle-bjelke algoritme på en 8-node linux klyngen. Den resulterende voxel størrelsen av den isotrope datasettet var 45 um. Vilkårlige dempingsverdier ble omdannet til Hounsfield skala ved hjelp av en kalibrerings fantom med vann, luft og bein inserts.
μPET bildebehandling
bedøvet mus ble gitt en intraperitoneal injeksjon (ip) på 10 MBq (
18F) -2-fluor-2-deoksyglukose i et totalvolum på 50-100 ul steril isoton saltoppløsning levert av Department of Nuclear Medicine, Hannover Medical School, Tyskland. Dyrene ble underkastet sekvensiell CT og PET avbildning som behov for flere injeksjoner i halevenen til mulige forårsake vaskulære lesjoner og embolisering ved injeksjonsstedet. Som CT nødvendig intravenøst administrasjon av Fenestra (se ovenfor)
18F-FDG ble gitt ved i.p. injeksjon. Dette kan forsinke standard anskaffelse av FDG, men påvirket ikke den totale tolkning av data med glukoseopptak som er proporsjonal med tumorvekst som gjenspeiles i den foreliggende undersøkelse. Derfor, etter CT-bilde oppkjøp
18F-FDG ble administrert til mus ved i.p. injeksjon. Dyrene forble bedøvet og etter ca 35 min ble overført på samme seng /posisjon fra CT-skanner til PET-skanner. Statiske bilder ble kjøpt nøyaktig etter 45 minutter etter injeksjon av sporstoffet ved hjelp av en høy oppløsning små dyr PET-kamera (Utforsk Vista, GE Healthcare, Chalfont St. Giles, UK). Sum anskaffelsestiden var 30 minutter for en enkeltseng posisjon. Bilder ble korrigert for tilfeldige hendelser og scatter før gjenoppbygging med et 3D-FORE /2D-OSEM iterativ algoritme. Ingen demping korreksjon ble brukt.
Bildeanalyse
μCT datasett ble visualisert og analysert ved hjelp av programvarepakker Microview 2.2 (GE Healthcare, Chalfont St. Diles, UK), MeVisLab 2,0 (Mevis Medical Solutions AG, Bremen, Tyskland) og OsiriX (v.3.7.1 32-bit, Pixmeo Sarl). Totalt levervolumet ble beregnet ved hjelp av LiveWireMacro modulen (MeVisLab 2.0) som benytter en kontur-basert semi-automatisk segmentering metoden. Fokale leverlesjoner ble tellet og kvantifisert ved 2D-måling av den største diameter. Diameteren (d) av lesjonene ble anvendt for å beregnet tumorvolumet ved den følgende formel: tumorvolum (V) = 1/6 x π x d
3. Volumene av alle leverlesjoner ble tilsatt for å bestemme den totale tumorvolumet. Svulsten andel av leveren ble beregnet som forholdet mellom den totale tumorvolum (ml), og det totale lever volum (ml).
Grave registrering av PET- og CT-datasett var basert på anatomiske landemerker og anvendt for å danne smeltet datasett. Regions-of-interesse (ROI) ble manuelt definert for fokale leverlesjoner med diameter over 5 mm som påvises i μCT og
18F-FDG μPET bildebehandling. Bakgrunnen (ikke-tumor) signal ble bestemt ved å anbringe en ROI i den tumor-frie leveren parenchyma og den maksimale telling per volum ble bestemt for hver ROI å estimere tumor-til-ikke-tumor-forhold.
histopatologi
To dager etter den siste bilde musene ble avlivet og lever og lunge ble fjernet for histopatologi. Hele lunger og lever ble neddykket i bufret 4% formaldehyd og innstøpt i parafin ved hjelp av standard laboratoriefremgangsmåter. Deretter ble 4-5 um deler av blokkene adskilte ved et intervall på 500 um fremstilles fra den sentrale kjerne av den innebygde vev og farget med H E. Disse lysbildene ble undersøkt ved hjelp av et Olympus BX51 mikroskop på en 40 × opprinnelige forstørrelse. 4 forskjellige morfologiske funn ble registrert: 1) regelmessig leverparenkym som definert av cellestørrelse og bevaring av arkitektur, 2) spre giftig skade leveren parenchyma som definert av ballong, degenerasjon, men bevaring av arkitektur, 3) dysplastiske knuter med knuteaktig aggregater av forstørrede leverceller med lav karakter mobil dysplasi, 4) leverkreft som definert av mobilnettet og arkitektonisk atypi med flere lag trabekulært eller pseudoglands. Type, antall og størrelse ble registrert for alle lesjoner og sammenlignet med resultatene fra den radiologiske bilde. Videre ble svulsten belastning scoret semikvantitativt bruker trinn på 5%.
Statistisk analyse
in vivo
avbildes levervolum og
ex vivo
målt levervekt ble registrert og leveren volum og tumorvolumet ble beregnet og definert som den prosentvise tumor. Alle verdier er angitt som gjennomsnitt ± SEM. Statistisk signifikans ble bestemt ved Pearson korrelasjonstest (r er korrelasjonskoeffisienten) og bildebehandling funn ble validert ved histopatologi som beskrevet ovenfor
tumor-til-ikke-tumor-forhold ble definert for små ( . 5 mm), middels (5-10 mm) og store lesjoner ( 10 mm) og statistiske signifikante forskjeller ble bestemt ved bruk av enveis ANOVA og Bonferroni post-test
på ulike tidspunkter og på. alle studiegrupper i gjennomsnitt og standardavvik av svulsten prosent, tumormangfoldighet og den tumor-til-ikke-tumor-forhold ble sammenlignet. Enveis ANOVA og Bonferroni post test ble brukt for å vurdere statistisk signifikans (p-verdi cutoff bestemt som 0,05).
Alle statistiske analyser ble utført og visualisert ved hjelp av SPSS statistikk 17.0 og GraphPad Prism 5.0 (GraphPad programvare , Inc.).
Resultater
Kontrastforsterket forsterket~~POS=HEADCOMP leveren morfologi og glukose metabolske bilde
i begynnelsen av studien ingen av transgene dyr hatt leversvulster eller forstadier mens ved slutten av studien totalt 244 leverlesjoner ble påvist som varierte i størrelse mellom 0,9 mm og 25,0 mm. Spesielt, intravenøs injeksjon av leverspesifikke joderte kontrastmiddel DHOG definert tumorlesjoner som hypodense sammenlignet med den normale omgivende leveren parenchyma (figur 1). Lesjoner av en størrelse på 1 mm kan identifiseres med sikkerhet ved μCT men ikke med FDG μPET bildebehandling for lesjoner av 5 mm. Hos dyr med høy tumor belastning individuelle lesjoner kan ikke alltid løses på grunn av enkelte svulster som hadde fusjonert sammen (kollisjon svulster).
Axial skiver av en CT (A) og en FDG-PET-scan (B) samt koronale skiver av en CT scan (C) og makroskopiske view (D) av en eksplantert lever i en FB behandlet mus i en alder av 7 måneder. Når sammenlignet med de normale lever parenchyma svulster er hypodens ved CT som opptak av den leverspesifikt kontrastmiddel er redusert. PET skanner avsløre tumorlesjoner av økt sporopptak som følge av økt glukosemetabolismen. På grunn av avansert stadium av sykdoms svulster av ulik størrelse hadde flettet sammen. K = nyre, L = lunge, S = ryggrad, Sp = milt, T = svulst.
Vurdering av vekst og mangfold av tumorlesjoner
Behandling av transgene mus med gentoksisk hepatocarcinogen Forsvarsbygg indusert hurtig utvikling av HCC. I en alder av 4 måneder (første offer) 1 av 6 dyr hadde HCC, og svulsten var forekomsten allerede 100% i en alder av 5,5 måneder (andre offer). Ved CT avbildning av leveren og tumorvolum ble bestemt, og det resulterende forholdet er definert som prosentandel tumor (figur 2A). Totalt var det ingen forskjell i tumortilfeller eller tumorvolum når hann- og hunn c-myc-transgene mus behandlet med FB ble sammenlignet (tabell 2).
(A) Et organ og tumorvolum ble vurdert ved CT og ved histopatologi. Avbildet er den prosentvise tumorvolumet på ulike stadier målt enten ved histopatologi (lys grå) eller ved kontrastforsterket CT imaging (mørk grå). Den midlere diameter av lesjoner (B) og det totale antall lesjoner (C) er vist. * P 0,05. ** P. 0,01
Dataene ble validert av histopatologi som beskrevet nedenfor. Det var god overensstemmelse mellom histopatologi og
in vivo
bildebehandling resultater. Med hensyn til tumorvekst ble observert størst forskjell mellom første og andre offer hvor CT-skanner definert prosenttumorvolum på 2,8% og 58,0%, henholdsvis. I en alder av 8,5 måneder (fjerde offer) prosenttumorvolumet var 69,3%. Diameteren og antallet lesjoner ble bestemt ved CT-avbildning og ved histopatologi. Med Forsvarsbygg de tumorlesjoner økt tid avhengig fra 2,2 ± 0,3 mm (første offer) til 6,5 ± 0,9 mm (figur 2B). Likeledes svulst mangfaldet for Forsvarsbygg behandlede dyr økt fra første til andre offer, men redusert etterpå muligens som et resultat av sammenslåing av svulster (Figur 2C).
Den tidsavhengig tumorvekst er også avbildet i figur 3, hvor CT og PET skanninger av Forsvarsbygg behandlede dyr ble kjøpt i en alder av 5,5 og 7 måneder, henholdsvis. Her glukosemetabolismen i leveren lesjoner ble bestemt ved in vivo
18F-FDG μPET bildebehandling.
(A) CT-bilde viser en enkelt svulst lesjon (A1) i en 5,5 måneder gammel mus uten økt
18F-FDG opptak (A2). Det smeltede CT og PET-bilde er vist i A3. (B) I en alder av 7 måneder omfattende tumor vekst (B1), så vel som en økt sporstoffopptak i hepatocellulær karsinom (B2) blir observert. Det smeltede CT og PET-bilde er vist i B3. G = galleblæren, K = nyre, L = leveren, S = ryggrad, St = mage, T = svulst.
Hvis du vil tillate for nøyaktig anatomisk lokalisering av fokus
18F-FDG opptak, registrering og fusjon av μCT og μPET datasett ble ervervet før kvantitativ analyse av glukose imaging (se figur 3). For dette formål ble dyrene anbragt i liggende stilling på et multimodalitet temperaturstyrt seng uten reposisjonering av dyr når bildediagnostikk ble endret. Dermed dyr ble holdt under innånding anestesi og i samme seng posisjon mellom CT og PET-scan for å tillate registrering av skanninger.
18F-FDG-opptak var hovedsakelig homogen blant leverlesjoner. Noen større lesjoner vises et inhomogent opptak av
18F-FDG som var spesielt fremtredende i de perifere deler av svulsten. Inhomogen sporstoffopptak var assosiert med cystisk og nekrotiske endringer av svulsten ved siden av vital tumorvev som vist ved histopatologi.
Generelt er den midlere tumor-til-ikke-tumor-forholdet var avhengig av tumorstørrelsen (figur 4). For lesjoner som er større enn 10 mm tumor-til-ikke-tumor-forholdet var 3,3 ± 0,6 og bestemt å være statistisk signifikant økning (p 0,05) sammenlignet med lesjoner med en diameter på 5 til 10 mm (1,6 ± 0,2). For mindre lesjoner den tumor-til-ikke-tumor-forholdet var 0,98 ± 0,03, noe som tyder derfor ingen økning i
18F-FDG-opptak i forhold til det normale lever parenchyma.
Tumor-til-ikke- tumor-forholdet, bestemt ved PET avbildning glukose, var signifikant økt i lesjoner 10 mm. * P 0,05. ** P. 0,01
Figur 5 oppsummerer PET /CT bildebehandling og modalitet fusjon av bilder hentet fra transgene mus behandlet med enten saltvann (figur 5A), BHT (figur 5B) eller FB (figur 5C ). Merk, i en av de 6 dyr behandlet med BHT en svulst i . 10 mm ble observert
Avbildet er leveren morfologi som bestemmes av CT (A1, B1, C1), glukosemetabolismen (A2 , B2, C2) og sammensmeltede PET og CT-skanning (A3, B3, C3) av transgene dyr behandlet med enten fysiologisk saltvann (A), med BHT (B) eller med FB (C) i en alder på 8,5 måneder. Note, etter behandling med FB ekspansiv tumorvekst med stor økning i levervekt og komprimering og forskyvning av tilgrensende organer ble observert. Her, lesjoner viste en økt 18F-FDG-opptak. I motsetning til dette, i tilsvarende kontrolldyr som ble behandlet med fysiologisk saltvann uten leverlesjoner ble observert. Etter behandling med BHT liten hypodens lesjoner blir lagt merke til, men PET viste ikke økt 18F-FDG opptak. K = nyre, L = leveren, S = ryggrad, Sp = milt, St = mage, T = svulst.
Videre behandling av transgene dyr med hepatotoksin paracetamol fremkalte ikke tumorvekst som bestemmes av histopatologi (se nedenfor).
Validering av bilde resultatene etter histopatologi
histopatologi dokumentert normal leveren med komplett bevaring av lobular arkitektur, galleveier og blodkar parenchyma i ikke-transgene mus. I kjøretøy behandlet c-myc transgene dyr ble observert diffuse dysplasi (Figur 6A). Et lite antall transgene dyrene som fikk enten fysiologisk saltvann (1/24 dyr) eller maisolje (4/24 dyr) samt BHT behandlet dyr (3/24 dyr) vises uni- eller multifokale dysplastisk lever knuter erstatte 10-80 % av leveren parenchyma som varierte i størrelse mellom 1 og 10 mm. Disse foci besto av forstørrede hepatocytter med en bevart atom cytoplasma ratio, ensartede å bicellular lag og en samlet nodulær arkitektur. Transgene dyr som ble behandlet med paracetamol var tilsvarende i histopatologi som observert med de bærerbehandlede kontrollene (bilde ikke vist). Ett dyr hver av de maisolje og fysiologisk saltvann behandlet transgene dyr vises små foci av leverkreft. Her cellestørrelsen var mindre sammenlignet med dysplastisk foci med en økning i kjernefysisk størrelse, og en betydelig forvrengning av arkitekturen avslørende flerlags trabekler og områder med cystisk pseudoglands.
(A) Diffus levercelle dysplasi fysiologisk saltvann (= bærer) behandlede transgene mus ved (A1) og 50- (A2) 200-gangers forstørrelse. (B) stort celle dysplasi av ulike grader i BHT behandlede dyr ved (B1) 50- og (B2) 200-gangers forstørrelse. (C) leverkreft av en transgen mus behandlet med gentoksiske kreftfremkallende Forsvarsbygg på (C1) 50 og (K2) 200 ganger forstørrelse.
Antall, størrelse og biologiske aggressivitet leverlesjoner var helt knyttet til FB behandling (figur 6C). Leverkreft med flerlags trabekulært arkitektur ble observert som var pseudoglandular områder og noen ganger cystisk mellomrom i svulster. Av de 18 dyrene som ble undersøkt ved histopatologi 13 avslørt levercellekarsinom hvorav noen (n = 10 dyr) vises dysplastiske knuter ved siden av leverkreft i tillegg. Videre ble 3 dyr identifisert med dysplastiske knuter bare mens i 8 tilfeller HCC ble også ledsaget av merket gallegang spredning. Alle HCC hadde områder av flerlags trabekulært arkitektur, de fleste også avdekket pseudoglandular områder noen ganger med stor cystisk og peliosis lignende områder. På grunn av det nære romlig og tidsmessig forhold av dysplastiske knuter og HCC i leveren hos de transgene dyr virket det rimelig å definere dysplastiske knuter som forløpere og tidlige lesjoner av leverkreft. Her, kan størrelsen på lesjonene bli brukt som et middel for å skille de leverlesjoner hvorved dysplastiske noduler var mindre enn 5 mm og HCC var større enn 10 mm.
Noen dyr som ble behandlet med FB viste metastasering av primær lever kreft i lunge (figur 7B), men behandling med FB også indusert primær lungekreft som gjenspeiles av
in vivo
bildebehandling og histopatologi (figur 7C). Således ble noen dyr tynget av primær og sekundær tumorvekst i to forskjellige organer.
(A) Normal lunge parenchyma fra et kjøretøy behandlet kontroll dyr, som vist ved CT (A1) og ved histopatologi (A2). CT av Forsvarsbygg behandlede dyr i en alder av 8,5 måneder. Avbildet er lunge knuter av ulik størrelse (røde piler). Histopatologi dokumentert disse lunge knuter som metastasering av en dårlig differensiert HCC (B2) og i tillegg adenokarsinom i lungene (K2).
Nøyaktighet
av in vivo
avbildning
det var en meget signifikant sammenheng mellom levervolum, beregnet av halvautomatisk segmentering av CT-skanner, og levervekt, bestemt
ex vivo product: (korrelasjonskoeffisient r = 0,99, p 0,001). I tillegg beregnes levervolum korrelert med den beregnede tumorvolum (r = 0,94, p 0,001). (Se fig S2)
I fig S3 leveren til kroppsvektforhold på transgene mus behandlet med enten FB eller BHT er gitt.
