基于中西医临床病症特点的乳腺癌动物模型分析

王 雪张媛鑫田 硕彭孟凡武香香苗明三

(河南中医药大学,郑州 450046)

乳腺癌是我国女性最高发的恶性肿瘤之一[1],也是全球女性最常见且死亡率最高的癌症之一,其发病率每年以3%～4%的速度上升,最新研究发现,全球每76 s就有一位乳腺癌确诊患者,这极大威胁了女性的生命健康和生活品质[2]。St.Gallen共识专家组以循证医学为依据,根据治疗基础将乳腺癌分型分为luminal A型、luminal B型、Erb-B2过表达型、基底样型4类[3],目前临床治疗多采用手术切除、放射线治疗、靶向治疗、内分泌、免疫及中医药调理等综合治疗模式[4],其中,中医药治疗已成为我国乳腺癌治疗方式的重要组成部分。中医将乳腺癌归于“乳岩”范畴,其主要病因多由正虚邪盛、情志失调、经络受阻等因素引起[5],治疗以扶正祛邪,调畅情志为主。

动物模型(animal model of human diseases)是具有人类疾病模拟性表现的动物实验对象和材料,是现代生物医学研究中极为重要的一种实验方法和手段[6],能方便,高效地认识人类疾病的发生、发展规律和研究防治措施[7]。现存的多数动物模型虽在一定程度反应了疾病的症状,但有些疾病模型的建立忽略了中医“证候”、“病症统一”等因素,存在模型动物宏观症状与人类临床相差较大的缺陷,不利于相关疾病的研究。本文总结现有的乳腺癌动物模型,将其与中西医临床病证特点的吻合情况进行分析,阐述模型存在的优缺点,提出中医模型完善方向,以期为乳腺癌的中医药治疗提供理论依据。

1 乳腺癌的病因病机

1.1 现代医学病因病机

临床中乳腺癌的高危因素有:家族成员中有乳腺癌患病史;生产年龄过大;初潮年龄过早(＜12岁)或绝经年龄较晚(＞50岁);肥胖患者;过量服用雌激素以及内分泌失调等[8-9]。乳腺癌家族史:乳腺癌的发生率与亲属中癌症患者数量成正比[10];初潮早、绝经晚方面:初潮年龄＜12岁,乳腺癌的确诊率较高[11];绝经时间异常与人体内的胰岛素样生长因子有关,生长因子表达越高,患乳腺癌的概率更大[12];环境方面:苯并芘物质有强致癌性,主要存在于煤烟、香烟、汽车尾气、烹饪油烟等环境中,大量吸收后对机体产生不可逆的伤害[13];内分泌失调:人体内分泌紊乱,雌二醇、催乳素等激素的升高,将会导致乳腺癌的发病率升高[6]。

1.2 中医学病因病机

在传统祖国医学记载中,乳腺癌归属于“乳岩”范畴。《医学正传》云:“乳岩多生于忧郁积忿妇女”,乳房在经络循行中涉及到肝、胃、胆经,长期情志不畅,引起肝气郁结,气血运行紊乱,经络受阻,日久郁而化火,痰结血瘀,凝结于乳而致癌。《格致余论》中云:“忧怒抑郁,朝夕积累,脾气消阻,肝气积滞,遂成隐核”,情志失调可引起脏腑失和,经络受阻,气滞血瘀等症状[14],中医认为情志失调是导致乳岩发生的最重要因素。《医学汇编·乳岩附论》云:“正气虚则为岩”,乳腺癌的发病以气血亏虚为本,痰毒血瘀为标[15],正气亏虚可看作是乳腺癌的内因。

2 乳腺癌诊断标准及特点

2.1 西医乳腺癌诊断标准及特点

西医一般根据临床表现、病理影像学、细胞等相关检查进行判定,其中病理学和超声检查是诊断乳腺癌最重要的指标,依据乳腺癌诊疗规范(2018年版)以及中国抗癌协会乳腺癌诊治指南与规范(2019年版)[16]总结出西医乳腺癌诊断标准,见表1。

表1 西医诊断标准Table 1 Diagnostic criteria of

2.2 中医诊断标准及特点

中医药作为传统祖国医学的特色疗法,治疗效果显著,但单纯中医不能确诊乳腺癌,需结合西医检查方可诊断。根据《中医外科常见病诊疗指南·乳癖》[17],可将乳腺癌中医证型主要分为:肝郁气滞型,痰瘀互结型,冲任失调型。见表2。

表2 中医辨证Table 2 TCM syndrome differentiation

续表

3 模型动物的选择

乳腺癌模型可选动物有小鼠、大鼠、转基因鼠、免疫缺陷鼠、树鼩、犬、猪、兔和斑马鱼等。其中,大、小鼠因繁殖能力强、饲养条件低、实验操作简单等,应用最为广泛。转基因鼠,转基因鼠可明确基因功能,鉴别潜在的癌症基因和肿瘤标志物,利于发病机制的研究[18],但成本较高,技术要求高。免疫缺陷鼠因能体现人类肿瘤微环境特征,常用于移植性乳腺癌动物模型的构建。树鼩也可作为乳腺癌的实验动物模型,但存在问题问题较多,比如其诱导出的肿瘤分型多为乳头状癌,并非人类常见的浸润性导管癌[19-20];犬的基因组序列与人类具有高度相似性,在组织病理学、分子靶点、肿瘤遗传学特点以及给药后反应等方面与人类自发性乳腺肿瘤共同特征相似,但自发乳腺癌模型的犬类诱发较困难,大多是与犬相关的人源肿瘤异种移植模型[21-22]。实验猪需要5个或更多致癌突变才能发生变化,现有的BRCA1缺陷乳腺癌的猪模型可用于实验研究,但BRCA1单倍基因缺失的小猪存活天数却不到18 d,这很大程度限制了猪模型在乳腺癌方面的深入研究[23]。相比猪,兔的乳腺癌模型造模周期短,肿瘤诱导成功率也较高,常应用于转移后的癌症模型,男性乳腺癌(MBC)较罕见,但其死亡率高于女性[24],兔的腋淋巴结和肺的区域性淋巴组织转移和男性较类似,可用于构建兔MBC模型,但是,诱导的兔模型多为鳞癌而非临床乳腺癌的腺癌类型[25]。斑马鱼与哺乳动物在生理和遗传方面有高度的相似性,可作为异种移植肿瘤模型,其透明的胚胎便于观察肿瘤的发生、侵袭以及转移等[26],但是斑马鱼确存在无乳腺组织等缺点,其适用范围存在一定的局限性[27]。通过查询文献,发现现有乳腺癌动物模型有自发性乳腺癌小鼠模型、诱发性动物模型(多为化学制剂诱导乳腺癌动物模型)、移植动物模型(异种移植建立乳腺癌动物模型)、基因工程模型(主要包括转基因,基因编辑,基因敲除),品种以大鼠、小鼠、转基因鼠、免疫缺陷鼠为主,总结造模方法,分析模型特征,进行临床吻合度的评价,具体见表3。

表3 现有动物模型分析Table 3 Analysis of existing animal models

4 讨论

乳腺癌模型主要有自发性、诱发性、移植性和基因工程(转基因、基因编辑)4大类。自发性乳腺癌模型减少了造模时人为因素对动物的影响,更接近于自然乳腺癌的发病特点,临床吻合度高,最适合研究乳腺癌的病因、发生发展以及预防性用药;但其人工培育时间长,实验周期长,实验成本较高。化学制剂诱导乳腺癌动物模型病因比较明确,诱导方法也多样化,与人类发生的乳腺癌有较多相似之处,适合研究临床上长期从事化工、长期接触电离辐射等职业乳腺癌患者的类型,是目前乳腺癌模型制备最常用的方法。移植动物模型移植癌细胞成功率高,应用广泛;但移植肿瘤缺少肿瘤形成的微环境和内环境,对乳腺癌发生发展过程的研究有一定限制性。基因工程有转基因和基因编辑两大类,转基因动物是指以实验方法导入外源基因,在染色体组内稳定整合并能遗传给后代的一类动物,转基因模型的组织有较高特异性,是比较理想的动物模型;但其实验操作复杂、不易被影像学检测、成功率低、费用昂贵,临床应用并不广泛,并且转基因小鼠因外源基因注射后整合基因组的情况不是很明确,逐渐地被基因编辑鼠所替代;基因组编辑技术是一种通过同源重组手段定向改造(插入或敲除)基因组的技术,是进行基因组改造和探索基因功能的关键手段,近几年出现了多种新型基因组编辑工具,如锌指核酸酶、类转录激活因子效应物核酸酶以及CRISPR/Cas9技术,其中,CRISPR/Cas9技术由于构建简单、成本低、效率高等特点,自发明以来迅速被研究人员广泛应用于各类科学研究中,成为了当今生命科学研究的热门技术。Moses等[35]和Wang等[36]学者发现,利用CRISPR/Cas9技术可以有效激活TNBC SUM159细胞中PTEN这一与乳腺癌发生相关的基因,达到抑制肿瘤的目的,此技术还可通过干预HER2基因,抑制丝裂原活化蛋白激酶/胞外信号调节激酶信号通路,影响乳腺癌细胞的增殖。基因工程动物模型是在现代科学技术上开发的模型,可定向研究某基因在乳腺癌发生发展过程中的作用,但其忽视了后天情志因素对乳腺癌致病的影响,与临床乳腺癌患者的实际情况不符,研究发现,肿瘤细胞可被外部环境和心理应激反应等因素影响,改变和维持利于自身生存和发展的条件,促进肿瘤的生长和发展。因此,后期研究可考虑在基因编辑的基础上增加中医病因刺激,利用现代科技手段,从多角度出发,制备出与临床吻合度高的动物模型。中医证型分为肝郁气滞型、痰瘀互结型、冲任失调型3个证型,通过现有动物模型与临床吻合度进行分析,发现自发型乳腺癌模型适用于肝郁气滞、冲任失调型;诱发性动物模型适用于肝郁气滞型、痰瘀互结型、冲任失调型;移植性动物模型适用于肝郁气滞型、痰瘀互结型;转基因动物模型适用于肝郁气滞型、痰瘀互结型、冲任失调型;基因编辑动物模型适用于肝郁气滞型、痰瘀互结型、冲任失调型。目前,成功的动物模型多以肿瘤成瘤率为主要标准,缺少行为学的指标,如对模型动物的痛阈值、活动状态等方面未作详细描述,与临床上乳腺癌患者的中、西医诊断标准存在一定差异。

乳腺癌死亡的主要原因是癌细胞的转移,但转移的潜在机制在目前来说仍是未知的,国内最常用的乳腺癌转移动物模型是通过皮下移植瘤构建的,由于其操作简便、周期短,常被用于药物药效筛选的研究中,但其忽视了肿瘤发生的微环境,在乳腺癌的疾病发展过程研究中受到一定限制。因此,建立肿瘤模型必须要考虑癌细胞的转移因素[37]。制备小鼠乳腺移植瘤模型,可通过皮下注射、尾静脉注射、乳垫以及心内注射4种方法,最终发现乳垫注射制备的乳腺癌模型与临床病理较类似,比较适合药理学评价和疾病机制的研究[38]。目前男性乳腺癌(MBC)是一种罕见的恶性肿瘤,其死亡率远远高于女性[39]。最近几年,男性乳腺癌的发病率呈现出升高的趋势[40],而在动物造模时多用雌性小鼠,雌雄有别,雄性的生理特点与患乳腺癌有哪些内在联系?值得我们进一步深入探讨。

两千多年前,《黄帝内经》中提出“上医治未病,中医治欲病,下医治已病”,预防远远大于治疗,近年来医院相继成立治未病中心,相应的也要多加开展预防乳腺癌发生的动物模型研究。《医学正传》云:“乳岩多生于忧郁积忿妇女”,乳房在经络循行中涉及到肝、胃、胆经,长期情志不畅,引起肝气郁结,气血运行紊乱,经络受阻,日久郁而化火,痰结血瘀,凝结于乳而致癌。现阶段,乳腺癌动物模型复制较少纳入中医因素,已有的造模方法以西医为主,缺少中医七情内伤等致病因素,而在祖国医学中情志因素是导致乳腺癌发生发展十分关键的因素,所以,可以在西医造模成功的前提下对实验动物施以恐吓法、夹尾法、噪声、四肢捆绑、强迫游泳以及冰水刺激等情志方面刺激,模拟临床上中医致病因素,提高“病”与“症”的结合。如罗畅等[41]在化学致癌物的基础上用激怒应激法使大鼠形成气郁状态,大鼠乳腺癌的潜伏期缩短;邓卫芳等[42]通过对大鼠禁食禁水、快速旋转振荡、热应激以及彻夜光照等应激建立乳腺癌癌前病变“毒瘀互结”病证结合模型;张晓龙[43]提出建立肝气郁结模型时,应遵从中医的致病原理,对动物“投其所恶”,从而使动物呈现出肝郁气结状态。乳腺癌动物模型制备方法多,且各具优缺点,改进现有模型或建立新的模型,增加中医“证”的因素,并将其作为未来模型构建的主要考虑因素,可使得乳腺癌研究更加贴合临床实际。