壓力應激動物模型在腫瘤中的應用和研究現狀

1、PAGE PAGE 8壓力應激動物模型在腫瘤中的應用和研究現狀項目基金：1. 國家自然科學基金青年項目NO810015942.上海市自然科學基金NO09ZR1428500作者簡介：王炎（1981年-），女，助理研究員、博士研究生、中西醫(yī)結合防治消化道腫瘤通訊作者：李琦（1971年-）、男、主任醫(yī)師、博士，主要從事中西醫(yī)結合防治腫瘤的研究. Tel: /Fax:+862120256533.Email: Lzwf.王炎2 , 李琦1*(1. 上海中醫(yī)藥大學附屬曙光醫(yī)院腫瘤科,上海201203； 2. 上海中醫(yī)藥大學附屬龍華醫(yī)院中醫(yī)腫瘤研究所,上海200032）【摘要】：目的: 就各類壓力應激荷瘤動

2、物模型的造模方法進行綜述，對其特點進行評述，并分析了壓力應激在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用機制。方法: 應用計算機檢索PubMed 數據庫(2000/2013)，以“stress，animal model，tumor”為檢索詞；檢索中國知識資源總庫（2000-2013）、重慶維普數據庫(2000-2013)、萬方數據庫(2000-2013)三大中文期刊數據庫，以“應激，動物模型，腫瘤”為檢索詞。文章所述內容需與應激動物模型的建立、應用、評價，及壓力應激與腫瘤的關系等方面研究密切相關，排除重復性研究。結果: 共收集596 篇關于應激動物模型的文獻，中文156 篇，英文440 篇。閱讀標題和摘要進行初篩，

3、排除發(fā)表時間較早、重復及類似的研究，納入30 篇符合標準的文獻。結論: 壓力應激與腫瘤研究領域為進一步從抗焦慮、抑郁等角度篩選抗腫瘤藥物提供參考?！娟P鍵詞】應激；動物模型；腫瘤；綜述【中圖分類號】 R-332The application and research status with cancer on stress model in tumor-bearing animalWANG Yan2 , LI Qi1*(1. Department of Medical Oncology, Shuguang Hospital , Shanghai University of Traditional

4、 Chinese Medicine, Shanghai,201203,China;2. Tumor Institute of Traditional Chinese Medicine, Longhua Hospital, Shanghai University of Traditional Chinese Medicine, Shanghai, 200032, China)【Abstract】: Objective: To review the methods of stress model in tumor-bearing animal, and to analyze the perspec

5、tive of the stress in tumor development role mechanism. Methods: A computer-based online search was performed using key words of “stress, animal model, murine, and evaluate” for documents on VIP and PuMed from 2000 to 2013. Repetitive papers were excluded. Results: A total of 596 documents were coll

6、ected, including 156 in Chinese and 440 in English. By reading titles and abstract, 30 papers were included in the final analysis. Conclusion: It is provided a new approach to further explore the stress in tumor pathogenesis mechanisms, and screening antitumor drugs.【keywords】: Stress; Animal model;

7、 Tumor; Review近年來隨著醫(yī)學從單一的生物醫(yī)學模式向“生物醫(yī)學-心理學-社會學”模式的轉換, 心理社會因素對腫瘤患者的影響已經引起了全球的廣泛關注。長期生活在緊張、焦慮、沮喪的壓力應激狀態(tài)下能夠促進惡性腫瘤的發(fā)生和發(fā)展，已得到國內外學者的認可和證實1,2, 但對其具體發(fā)生機制目前尚不清楚。因此建立壓力應激荷瘤動物模型，對于探討壓力應激狀態(tài)在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用機制，揭示兩者之間的關系具有重要的意義?，F將近年來國內外學者提出和使用過的一些壓力應激荷瘤動物模型進行綜述，對其特點加以評述，總結其在腫瘤中的作用機制，并提出未來壓力應激動物模型在腫瘤研究中的一些設想。1 材料和方法1.1 資

8、料來源 應用計算機檢索PubMed 數據庫(2000-2013)，以“stress , animal model, tumor”為檢索詞；檢索中國知識資源總庫（2000-2013）、重慶維普數據庫(2000-2013)、萬方數據庫(2000-2013)三大中文期刊數據庫，以“應激，動物模型，腫瘤”為檢索詞。1.2 納入標準 文章所述內容需與壓力應激荷瘤動物模型的建立、應用、評價，及壓力應激與腫瘤的關系等方面研究密切相關。同一研究領域選擇近期發(fā)表或在權威雜志上發(fā)表的文章，相似研究內容選擇SCI收錄的文章。1.3 排除標準 重復性研究。計算機初檢得到596篇文獻，中文156 篇，英文440 篇。閱

9、讀標題和摘要進行初篩，排除研究目的與本文無關或內容重復的研究，共保留30 篇歸納總結。1.4 質量評估 符合納入標準的29篇文獻中，中文文獻8篇，英文文獻21篇。其中2010年以后的文獻20篇。2 結果2.1 壓力應激動物模型的類型隨著對壓力應激和腫瘤之間關系的關注和深入研究，壓力應激荷瘤動物模型應運而生3,4。壓力應激荷瘤動物模型通常采用壓力應激和荷瘤動物模型分別造模的方式，順序視兩者造模時間長短及研究需要而定。目前對荷瘤動物模型的造模方法已較成熟，但壓力應激動物模型的造模方法還沒有統(tǒng)一標準，對應激的程度也沒有可量化的指標?，F就與腫瘤研究相關的壓力應激動物模型建立方法綜述如下。2.1.1 束

10、縛應激(restraint stress)束縛應激是目前國內外最常用的一種壓力應激造模方法。經典的束縛應激造模方法是將動物放入通風良好的空心筒中進行束縛 5。圓筒周圍制作足夠多的透氣孔，動物在桶內無法移動、翻身，但不擠壓動物尾巴，不對其身體進行傷害6-10，這種造模方法動物不感到疼痛，僅心理上感受到限制束縛，結果也主要反應了心理和情緒因素的作用。束縛應激的實施時間在文獻報道中從112 h 不等，總時長有3，7，10，15，21 d，42d,根據具體實驗需要決定。束縛應激與人類壓力形成的過程較為相似，同時也符合應激由急性轉入慢性的發(fā)展趨勢，成為應激研究領域中的熱點之一。2.1.2 隔離應激(so

11、cial isolation stress)隔離應激是用于制造社會性壓力應激常用的動物模型。將動物分為2組，集體飼養(yǎng)35只每籠，隔離飼養(yǎng)1只每籠，周期為711周。隔離飼養(yǎng)的動物不允許與其他隔離飼養(yǎng)籠中的動物及集體飼養(yǎng)籠的動物有身體接觸或社會性互動。研究發(fā)現，隔離應激是一個較好的應激源，能使動物產生一種孤獨感，可以引起動物的行為學改變，影響動物體內基因的表達水平，促進腫瘤的生成和發(fā)展11-13。因此，隔離應激被認為是研究慢性社會壓力應激與腫瘤關系的常用模型之一。2.1.3 社會失敗應激(social defeat stress)社會失敗應激同樣是用于制造社會性壓力應激常用的動物模型。該類模型的制

12、作利用了動物的恐懼、絕望、憤怒等情緒反應，并考慮到了一些社會競爭性心理因素，而動物由于受到了保護沒有太多的生理性或軀體性損害，能夠較好地模擬人類的情緒反應。Peters等14將1922g的C57BL/6 小鼠與3035g的C57BL/6 小鼠混放在同一籠子里，使體積較小的小鼠不斷地受體積較大的小鼠攻擊，在第20天給予1%葡萄糖硫酸鈉，4個月后被攻擊的小鼠腸癌發(fā)生率和死亡率明顯高于對照組。Kaledin等15將一批雄性小鼠單獨飼養(yǎng),誘發(fā)其產生對抗性行為，在對抗行為第10天尾靜脈注射人Lewis肺癌細胞。研究發(fā)現在對抗行為中失敗的小鼠Lewis肺癌轉移率明顯高于獲勝以及空白對照的小鼠。2.1.4

13、水浸應激(wet cage stress)水浸應激是用于模擬人類環(huán)境因素的改變而產生不良心理壓力應激的動物模型。Levi等16將動物置于2cm厚的室溫水中，可以自由飲食、飲水，20h后將動物移回原來的鼠籠休息2h。研究發(fā)現，水浸應激后的荷瘤小鼠腫瘤生長率明顯高于對照組，且雄性小鼠比雌性小鼠更易受到環(huán)境改變的影響，這種變化可能與肺的NK細胞活性有關。2.1.5 慢性復合應激(chronic mild stress)由于壓力應激狀態(tài)往往是多因素綜合漸進的慢性過程，國外學者提出了慢性復合應激的造模方法。它的步驟包括鼠籠傾斜3012h、束縛1h、擁擠1h、震動搖晃1h、潮濕環(huán)境12h，每天2次，周期為

14、69周17。國內也有類似的方法，如將大鼠單籠飼養(yǎng)并在第1、16天給予各種應激, 每天1次, 包括: 電擊足底(電流強度1.0 mA, 30 min) 、熱應激(45 , 5min)、冰水游泳( 4 , 5 min) 、水平搖晃( 60次/min,45 min) 、夾尾( 1 min, 距尾根1 cm 處) 、禁食24 h、禁水24 h、晝夜顛倒等18?；蛘唢嬎姄簦?0h/天，每周1次），束縛（每周2次，每次2h），照明閃爍燈光刺激（每周2次，每次6h，頻次3次/秒），擁擠（每周2次，每次12h），潮濕環(huán)境（每周1次，每次16h），總周期4周19。多因素造模可以更好地模擬壓力應激的復雜性，但同

15、時也給壓力應激對腫瘤作用機制的分析帶來了較大的困難。2.2 壓力應激在腫瘤中的作用機制2.2.1 促進腫瘤血管新生目前認為腫瘤在無新生血管生成時處于“休眠狀態(tài)”，如果沒有血管生成，原發(fā)腫瘤生長不會超過12mm3，其繼續(xù)生長必須依賴新血管結構的形成。腫瘤血管生成受血管生成因子和血管生成抑制因子兩者的共同調控節(jié)。Thaker等20研究顯示慢性壓力應激荷瘤裸鼠模型組織內的兒茶酚胺水平及腫瘤浸潤生長能力遠高于對照組。其主要機制是壓力應激狀態(tài)下能夠促進ADRB2受體的活化，介導cAMP-PKA信號通路調節(jié)VEGF，MMP2和MMP9的表達水平從而促進腫瘤的血管新生。實驗還發(fā)現，阻斷ADRB介導的腫瘤血管

16、生成是卵巢癌治療的有效手段之一。駱益宙等21發(fā)現與單純荷瘤組相比，荷瘤+應激組小鼠的腫瘤質量和體積明顯增加；腫瘤局部MVD、KDR表達水平及HIF-1轉錄水平明顯提高；血清中的VEGF水平明顯增加。研究證實長期壓力應激能誘導腫瘤新生血管形成，促進腫瘤增長。張艷玉等22發(fā)現荷瘤+應激組裸鼠皮下瘤比單純荷瘤組生長較快，腫瘤增長率達66.33%；并且sIL-2R、VEGF、CA125水平均有明顯差異。研究證實束縛壓力應激能夠導致腫瘤快速增長，其作用機制可能與VEGF水平升高，促進腫瘤血管生成有關。2.2.2 影響神經內分泌系統(tǒng)長期以來，有關應激研究的靶點主要集中于下丘腦-垂體-腎上腺軸（hypoth

17、alamic-pituitary-adrenal axis，HPAA）。國內外研究表明HPAA的激活在壓力應激與腫瘤關系中起到關鍵的作用，當壓力應激發(fā)生時，下丘腦室旁核(PVN)分泌促腎上腺皮質激素釋放激素(CRH)，垂體上的CRH受體接受CRH 的刺激而分泌促腎上腺皮質激素(ACTH)，ACTH刺激腎上腺皮質分泌腎上腺糖皮質激素，從而對腫瘤的發(fā)生發(fā)展產生影響。Gao等23探討了壓力應激對卵巢癌生長的影響及相關機制。研究結果表明，慢性壓力能夠通過增加裸鼠血清中的去甲腎上腺素（NE）的水平，以及改變NM23和NDRG1在腫瘤組織中的表達，從而促進卵巢癌的生長。Feng等24研究發(fā)現，束縛壓力應激

18、能夠提高小鼠體內糖皮質激素水平，通過誘導SGK1蛋白激酶，增加MDM2蛋白表達水平、降低p53蛋白表達水平。研究表明，壓力應激促進小鼠腫瘤生成的過程中，糖皮質激素激素水平改變介導p53功能的衰減是其中一個重要機制。除了經典的神經遞質以外,許多神經肽也參與了應激反應。胃泌素釋放肽(gastrin-releasing peptide,GRP)被認為是一種應激相關神經肽,在下丘腦、杏仁核、海馬和新皮質等應激相關腦區(qū)廣泛分布。有研究報道在機體慢性應激反應下, 胃泌素釋放肽能通過對生物周期節(jié)律的調控、免疫系統(tǒng)的調控、有絲分裂原角色以及對神經紊亂調節(jié)的作用來促進腫瘤發(fā)展25。2.2.4 降低腫瘤免疫監(jiān)視功

19、能長期壓力應激狀態(tài)下可以影響免疫系統(tǒng)的功能。目前普遍認為焦慮、緊張、抑郁等心理因素可能通過造成機體的免疫內分泌功能紊亂，使機體免疫監(jiān)視及抗腫瘤免疫功能降低，從而對腫瘤的發(fā)生發(fā)展產生影響。Frick等26研究發(fā)現慢性應激會降低T細胞的增殖能力，減少CD4+T淋巴細胞亞群的數量，并降低小鼠血清中TNF-和干擾素-的水平；此外與對照組小鼠模型相比，慢性束縛應激小鼠腫瘤生長速度加快，生存期縮短；壓力應激小鼠同樣也降低對腫瘤細胞的特異性細胞毒性反應。結果表明，長期處于壓力應激狀態(tài)下，能夠促進腫瘤的發(fā)生發(fā)展，其部分作用機制可能與抑制小鼠體內T細胞介導的免疫作用有關。Dhabhar 27等發(fā)現焦慮可以導致荷

20、瘤小鼠壓力應激狀態(tài)的產生，增加CCL22的表達和T細胞的浸潤（促進腫瘤免疫抑制作用），降低CTACK/CCL27、IL-12、IFN-、CTL以及Th細胞因子的表達水平（抑制保護性免疫作用），從而降低體內免疫監(jiān)視功能，促進皮膚癌的生長。研究證實處于焦慮狀態(tài)中的的小鼠在腫瘤發(fā)生發(fā)展的各個階段均承受較高的腫瘤負荷。王濟等28發(fā)現束縛應激可明顯增加荷瘤小鼠的瘤重，降低小鼠胸腺指數和脾T細胞的增殖能力，降低荷瘤小鼠脾細胞產生IL-2和IFN-的能力，并可使小鼠血清IL-4、IL-10的含量明顯增加。研究證實束縛應激可顯著抑制荷瘤小鼠的細胞免疫功能，使產生Th1型細胞因子的功能減弱，Th2型細胞因子的含

21、量增加，導致Th1/Th2細胞的平衡進一步向Th2細胞漂移，促進其腫瘤生長。2.2.5 腫瘤代謝途徑的激活Williams等29研究發(fā)現，壓力應激模型組小鼠在癌前病變的乳腺中代謝途徑關鍵酶基因表達明顯增加；壓力應激從上調脂質合成和糖酵解兩個途徑改變基因表達、促進乳腺腫瘤的生長。結果證實壓力應激能夠改變乳腺基因表達，而且這種改變與腫瘤代謝途徑的激活作用密切相關。從代謝途徑識別與腫瘤生長有關的特異性基因的表達，對于明確乳腺癌的潛在的分子生物標志物以及作用靶點有著重要的意義。3. 討論綜上所述，目前壓力應激荷瘤動物模型有束縛應激、隔離應激、社會失敗應激、水浸應激、慢性復合應激等多種造模方法。目前國內

22、較常采用的束縛應激法，也有少數關于慢性復合應激方法的報道，而國外學者較長采用的是束縛應激、隔離應激和社會失敗應激的造模方法，這主要是由實驗場地及研究周期長短等具體實驗操作性的不同來決定的。通過這些動物模型的建立可以更深入地研究各種壓力應激對腫瘤的影響，特別是有利于研究探討壓力應激在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用機制以及抗腫瘤藥物的篩選。近年來，關于壓力應激荷瘤動物模型的研究飛速發(fā)展，其效果和可信度均得到了很好的證實，但仍存在一些問題：如不能完全排除假陽性和假陰性的出現；還需要更全面、明確的指標來對壓力應激荷瘤動物模型進行評價，比如應用神經影像學和神經電生理的研究結果；此外，慢性應激動物模型可以考慮從幼年

23、開始建立模型以便能夠更加全面的研究慢性應激對在動物不同發(fā)育時期對腫瘤的影響。同時，隨著壓力應激與腫瘤研究領域向分子水平的深入，轉基因技術、基因敲除模型、蛋白缺失實驗等技術的發(fā)展與廣泛應用，為壓力應激與腫瘤的機制研究提供了新思路與新手段。參考文獻1 Powell ND, Tarr AJ, Sheridan JF. Psychosocial stress and inflammation in cancer J. Brain Behav Immun, 2013,30 (Suppl):S41-47. 2 王雙彪,姜達,張增葉.應激抑郁對腫瘤發(fā)生發(fā)展的影響及其作用機制J.中國腫瘤, 2005,l4(l

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