基于中西醫臨床病癥特點的乳腺癌動物模型分析

王 雪張媛鑫田 碩彭孟凡武香香苗明三

(河南中醫藥大學,鄭州 450046)

乳腺癌是我國女性最高發的惡性腫瘤之一[1],也是全球女性最常見且死亡率最高的癌癥之一,其發病率每年以3%～4%的速度上升,最新研究發現,全球每76 s就有一位乳腺癌確診患者,這極大威脅了女性的生命健康和生活品質[2]。St.Gallen共識專家組以循證醫學為依據,根據治療基礎將乳腺癌分型分為luminal A型、luminal B型、Erb-B2過表達型、基底樣型4類[3],目前臨床治療多采用手術切除、放射線治療、靶向治療、內分泌、免疫及中醫藥調理等綜合治療模式[4],其中,中醫藥治療已成為我國乳腺癌治療方式的重要組成部分。中醫將乳腺癌歸于“乳巖”范疇,其主要病因多由正虛邪盛、情志失調、經絡受阻等因素引起[5],治療以扶正祛邪,調暢情志為主。

動物模型(animal model of human diseases)是具有人類疾病模擬性表現的動物實驗對象和材料,是現代生物醫學研究中極為重要的一種實驗方法和手段[6],能方便,高效地認識人類疾病的發生、發展規律和研究防治措施[7]。現存的多數動物模型雖在一定程度反應了疾病的癥狀,但有些疾病模型的建立忽略了中醫“證候”、“病癥統一”等因素,存在模型動物宏觀癥狀與人類臨床相差較大的缺陷,不利于相關疾病的研究。本文總結現有的乳腺癌動物模型,將其與中西醫臨床病證特點的吻合情況進行分析,闡述模型存在的優缺點,提出中醫模型完善方向,以期為乳腺癌的中醫藥治療提供理論依據。

1 乳腺癌的病因病機

1.1 現代醫學病因病機

臨床中乳腺癌的高危因素有:家族成員中有乳腺癌患病史;生產年齡過大;初潮年齡過早(＜12歲)或絕經年齡較晚(＞50歲);肥胖患者;過量服用雌激素以及內分泌失調等[8-9]。乳腺癌家族史:乳腺癌的發生率與親屬中癌癥患者數量成正比[10];初潮早、絕經晚方面:初潮年齡＜12歲,乳腺癌的確診率較高[11];絕經時間異常與人體內的胰島素樣生長因子有關,生長因子表達越高,患乳腺癌的概率更大[12];環境方面:苯并芘物質有強致癌性,主要存在于煤煙、香煙、汽車尾氣、烹飪油煙等環境中,大量吸收后對機體產生不可逆的傷害[13];內分泌失調:人體內分泌紊亂,雌二醇、催乳素等激素的升高,將會導致乳腺癌的發病率升高[6]。

1.2 中醫學病因病機

在傳統祖國醫學記載中,乳腺癌歸屬于“乳巖”范疇。《醫學正傳》云:“乳巖多生于憂郁積忿婦女”,乳房在經絡循行中涉及到肝、胃、膽經,長期情志不暢,引起肝氣郁結,氣血運行紊亂,經絡受阻,日久郁而化火,痰結血瘀,凝結于乳而致癌。《格致余論》中云:“憂怒抑郁,朝夕積累,脾氣消阻,肝氣積滯,遂成隱核”,情志失調可引起臟腑失和,經絡受阻,氣滯血瘀等癥狀[14],中醫認為情志失調是導致乳巖發生的最重要因素。《醫學匯編·乳巖附論》云:“正氣虛則為巖”,乳腺癌的發病以氣血虧虛為本,痰毒血瘀為標[15],正氣虧虛可看作是乳腺癌的內因。

2 乳腺癌診斷標準及特點

2.1 西醫乳腺癌診斷標準及特點

西醫一般根據臨床表現、病理影像學、細胞等相關檢查進行判定,其中病理學和超聲檢查是診斷乳腺癌最重要的指標,依據乳腺癌診療規范(2018年版)以及中國抗癌協會乳腺癌診治指南與規范(2019年版)[16]總結出西醫乳腺癌診斷標準,見表1。

表1 西醫診斷標準Table 1 Diagnostic criteria of

2.2 中醫診斷標準及特點

中醫藥作為傳統祖國醫學的特色療法,治療效果顯著,但單純中醫不能確診乳腺癌,需結合西醫檢查方可診斷。根據《中醫外科常見病診療指南·乳癖》[17],可將乳腺癌中醫證型主要分為:肝郁氣滯型,痰瘀互結型,沖任失調型。見表2。

表2 中醫辨證Table 2 TCM syndrome differentiation

續表

3 模型動物的選擇

乳腺癌模型可選動物有小鼠、大鼠、轉基因鼠、免疫缺陷鼠、樹鼩、犬、豬、兔和斑馬魚等。其中,大、小鼠因繁殖能力強、飼養條件低、實驗操作簡單等,應用最為廣泛。轉基因鼠,轉基因鼠可明確基因功能,鑒別潛在的癌癥基因和腫瘤標志物,利于發病機制的研究[18],但成本較高,技術要求高。免疫缺陷鼠因能體現人類腫瘤微環境特征,常用于移植性乳腺癌動物模型的構建。樹鼩也可作為乳腺癌的實驗動物模型,但存在問題問題較多,比如其誘導出的腫瘤分型多為乳頭狀癌,并非人類常見的浸潤性導管癌[19-20];犬的基因組序列與人類具有高度相似性,在組織病理學、分子靶點、腫瘤遺傳學特點以及給藥后反應等方面與人類自發性乳腺腫瘤共同特征相似,但自發乳腺癌模型的犬類誘發較困難,大多是與犬相關的人源腫瘤異種移植模型[21-22]。實驗豬需要5個或更多致癌突變才能發生變化,現有的BRCA1缺陷乳腺癌的豬模型可用于實驗研究,但BRCA1單倍基因缺失的小豬存活天數卻不到18 d,這很大程度限制了豬模型在乳腺癌方面的深入研究[23]。相比豬,兔的乳腺癌模型造模周期短,腫瘤誘導成功率也較高,常應用于轉移后的癌癥模型,男性乳腺癌(MBC)較罕見,但其死亡率高于女性[24],兔的腋淋巴結和肺的區域性淋巴組織轉移和男性較類似,可用于構建兔MBC模型,但是,誘導的兔模型多為鱗癌而非臨床乳腺癌的腺癌類型[25]。斑馬魚與哺乳動物在生理和遺傳方面有高度的相似性,可作為異種移植腫瘤模型,其透明的胚胎便于觀察腫瘤的發生、侵襲以及轉移等[26],但是斑馬魚確存在無乳腺組織等缺點,其適用范圍存在一定的局限性[27]。通過查詢文獻,發現現有乳腺癌動物模型有自發性乳腺癌小鼠模型、誘發性動物模型(多為化學制劑誘導乳腺癌動物模型)、移植動物模型(異種移植建立乳腺癌動物模型)、基因工程模型(主要包括轉基因,基因編輯,基因敲除),品種以大鼠、小鼠、轉基因鼠、免疫缺陷鼠為主,總結造模方法,分析模型特征,進行臨床吻合度的評價,具體見表3。

表3 現有動物模型分析Table 3 Analysis of existing animal models

4 討論

乳腺癌模型主要有自發性、誘發性、移植性和基因工程(轉基因、基因編輯)4大類。自發性乳腺癌模型減少了造模時人為因素對動物的影響,更接近于自然乳腺癌的發病特點,臨床吻合度高,最適合研究乳腺癌的病因、發生發展以及預防性用藥;但其人工培育時間長,實驗周期長,實驗成本較高。化學制劑誘導乳腺癌動物模型病因比較明確,誘導方法也多樣化,與人類發生的乳腺癌有較多相似之處,適合研究臨床上長期從事化工、長期接觸電離輻射等職業乳腺癌患者的類型,是目前乳腺癌模型制備最常用的方法。移植動物模型移植癌細胞成功率高,應用廣泛;但移植腫瘤缺少腫瘤形成的微環境和內環境,對乳腺癌發生發展過程的研究有一定限制性。基因工程有轉基因和基因編輯兩大類,轉基因動物是指以實驗方法導入外源基因,在染色體組內穩定整合并能遺傳給后代的一類動物,轉基因模型的組織有較高特異性,是比較理想的動物模型;但其實驗操作復雜、不易被影像學檢測、成功率低、費用昂貴,臨床應用并不廣泛,并且轉基因小鼠因外源基因注射后整合基因組的情況不是很明確,逐漸地被基因編輯鼠所替代;基因組編輯技術是一種通過同源重組手段定向改造(插入或敲除)基因組的技術,是進行基因組改造和探索基因功能的關鍵手段,近幾年出現了多種新型基因組編輯工具,如鋅指核酸酶、類轉錄激活因子效應物核酸酶以及CRISPR/Cas9技術,其中,CRISPR/Cas9技術由于構建簡單、成本低、效率高等特點,自發明以來迅速被研究人員廣泛應用于各類科學研究中,成為了當今生命科學研究的熱門技術。Moses等[35]和Wang等[36]學者發現,利用CRISPR/Cas9技術可以有效激活TNBC SUM159細胞中PTEN這一與乳腺癌發生相關的基因,達到抑制腫瘤的目的,此技術還可通過干預HER2基因,抑制絲裂原活化蛋白激酶/胞外信號調節激酶信號通路,影響乳腺癌細胞的增殖。基因工程動物模型是在現代科學技術上開發的模型,可定向研究某基因在乳腺癌發生發展過程中的作用,但其忽視了后天情志因素對乳腺癌致病的影響,與臨床乳腺癌患者的實際情況不符,研究發現,腫瘤細胞可被外部環境和心理應激反應等因素影響,改變和維持利于自身生存和發展的條件,促進腫瘤的生長和發展。因此,后期研究可考慮在基因編輯的基礎上增加中醫病因刺激,利用現代科技手段,從多角度出發,制備出與臨床吻合度高的動物模型。中醫證型分為肝郁氣滯型、痰瘀互結型、沖任失調型3個證型,通過現有動物模型與臨床吻合度進行分析,發現自發型乳腺癌模型適用于肝郁氣滯、沖任失調型;誘發性動物模型適用于肝郁氣滯型、痰瘀互結型、沖任失調型;移植性動物模型適用于肝郁氣滯型、痰瘀互結型;轉基因動物模型適用于肝郁氣滯型、痰瘀互結型、沖任失調型;基因編輯動物模型適用于肝郁氣滯型、痰瘀互結型、沖任失調型。目前,成功的動物模型多以腫瘤成瘤率為主要標準,缺少行為學的指標,如對模型動物的痛閾值、活動狀態等方面未作詳細描述,與臨床上乳腺癌患者的中、西醫診斷標準存在一定差異。

乳腺癌死亡的主要原因是癌細胞的轉移,但轉移的潛在機制在目前來說仍是未知的,國內最常用的乳腺癌轉移動物模型是通過皮下移植瘤構建的,由于其操作簡便、周期短,常被用于藥物藥效篩選的研究中,但其忽視了腫瘤發生的微環境,在乳腺癌的疾病發展過程研究中受到一定限制。因此,建立腫瘤模型必須要考慮癌細胞的轉移因素[37]。制備小鼠乳腺移植瘤模型,可通過皮下注射、尾靜脈注射、乳墊以及心內注射4種方法,最終發現乳墊注射制備的乳腺癌模型與臨床病理較類似,比較適合藥理學評價和疾病機制的研究[38]。目前男性乳腺癌(MBC)是一種罕見的惡性腫瘤,其死亡率遠遠高于女性[39]。最近幾年,男性乳腺癌的發病率呈現出升高的趨勢[40],而在動物造模時多用雌性小鼠,雌雄有別,雄性的生理特點與患乳腺癌有哪些內在聯系?值得我們進一步深入探討。

兩千多年前,《黃帝內經》中提出“上醫治未病,中醫治欲病,下醫治已病”,預防遠遠大于治療,近年來醫院相繼成立治未病中心,相應的也要多加開展預防乳腺癌發生的動物模型研究。《醫學正傳》云:“乳巖多生于憂郁積忿婦女”,乳房在經絡循行中涉及到肝、胃、膽經,長期情志不暢,引起肝氣郁結,氣血運行紊亂,經絡受阻,日久郁而化火,痰結血瘀,凝結于乳而致癌。現階段,乳腺癌動物模型復制較少納入中醫因素,已有的造模方法以西醫為主,缺少中醫七情內傷等致病因素,而在祖國醫學中情志因素是導致乳腺癌發生發展十分關鍵的因素,所以,可以在西醫造模成功的前提下對實驗動物施以恐嚇法、夾尾法、噪聲、四肢捆綁、強迫游泳以及冰水刺激等情志方面刺激,模擬臨床上中醫致病因素,提高“病”與“癥”的結合。如羅暢等[41]在化學致癌物的基礎上用激怒應激法使大鼠形成氣郁狀態,大鼠乳腺癌的潛伏期縮短;鄧衛芳等[42]通過對大鼠禁食禁水、快速旋轉振蕩、熱應激以及徹夜光照等應激建立乳腺癌癌前病變“毒瘀互結”病證結合模型;張曉龍[43]提出建立肝氣郁結模型時,應遵從中醫的致病原理,對動物“投其所惡”,從而使動物呈現出肝郁氣結狀態。乳腺癌動物模型制備方法多,且各具優缺點,改進現有模型或建立新的模型,增加中醫“證”的因素,并將其作為未來模型構建的主要考慮因素,可使得乳腺癌研究更加貼合臨床實際。