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目的:肝细胞癌(HCC)是常见的恶性肿瘤之一,严重威胁人类健康,由于该疾病的复杂性,在确定HCC的最佳治疗方案时应考虑多种因素,其中射频消融术(RFA)作为一种较新的技术,由于其疗效确切、安全性高和微创等优点,广泛用于早期HCC治疗及晚期HCC姑息治疗。在应用射频消融术进行治疗的过程中,希望通过一次完全消融就能达到理想的治疗结果。但是,如果肿瘤靠近血管或特殊解剖部位,需要选择间断射频消融(Intermittent radiofrequency ablation)进行治疗,而间断消融的累积效果是否等同于单次完全消融的效果目前尚不清楚。研究间断消融及可能导致的不完全消融对肝细胞癌生长、增殖的影响及其机制具有重要意义。目前对不完全消融导致肿瘤异常增殖的机制展开了多项研究,但仍未完全阐明。S100A4是S100钙结合蛋白家族的成员,在多种恶性肿瘤中高表达。HCC中S100A4高表达与预后不良相关。GDF15(Growth differentiation factor 15,GDF15)为TGF-β超家族成员,在多种肿瘤组织中呈高表达并与转移相关;GDF15可促进肝癌细胞的存活、侵袭和血管生成等。上述结果提示,S100A4和GDF15在HCC等肿瘤的发生、发展中具有重要作用。本课题组前期研究表明,GDF15是S100A4的重要下游基因,S100A4可调控GDF15而影响胃癌细胞的生物学特性。但是,在射频消融后肝癌细胞中,S100A4基因是否调控GDF15表达而影响肝癌细胞增殖尚不清楚。本研究拟采用体外猪肝模拟消融、裸鼠移植瘤模拟消融及体外肝癌细胞加热等方法,探究间断射频消融如何影响肝癌的生长、增殖及其可能的分子机制,即间断射频消融是否通过影响S100A4基因,进而调控GDF15表达而影响肝癌的生长、增殖。材料方法:1、实验材料肝癌细胞HCC-LM3,免疫缺陷小鼠BALB/cNude。2、实验方法:(1)建立射频消融单次完全消融条件。1)体外猪肝模拟消融实验初步建立单次完全消融条件2)裸鼠移植瘤实验验证单次完全消融条件(2)间断消融与单次完全消融对肝癌裸鼠移植瘤生长影响的研究1)体外猪肝模拟消融实验对比间断消融与单次完全消融的损伤效果2)裸鼠移植瘤实验验证间断消融和单次完全消融对肝癌生长的影响(3)实时荧光定量PCR和Western blot检测经消融处理后裸鼠移植瘤中S100A4和GDF15的m RNA和蛋白表达。(4)体外不同温度热处理肝癌细胞,并检测细胞增殖能力,选择模拟不完全消融的热处理温度。(5)检测热处理细胞中S100A4和GDF15的m RNA和蛋白表达。(6)S100A4-siRNA转染热处理细胞,检测S100A4及GDF15表达(方法同上)。(7)GDF15-shRNA转染热处理细胞,检测细胞增殖能力。(8)在热处理细胞中共转染S100A4-siRNA和GV161-GDF15表达载体,检测GDF15表达及细胞增殖(方法同上)。3、结果:(1)体外猪肝模拟消融实验结果表明,消融宽度与消融时间之间呈线性相关(y=0.0667x+2.8955,R2=0.9646),单次消融时间增加30s,其损伤宽度具有显著差异。在曲线中选取9~10mm作为完全消融目标宽度,可见单次消融70℃、120秒可达到完全消融目的,而单次消融70℃、90秒无法达到完全消融结果。(2)裸鼠移植瘤实验验证结果表明,70℃、120秒消融组的瘤体最大直径、瘤体体积和瘤体重量均显著小于对照组,而70℃、90秒组的相应指标则显著大于对照组(P<0.05),证明单次消融70℃、120秒可达到完全消融结果,单次消融70℃、90秒导致不完全消融。(3)体外模拟消融实验结果显示,与单次完全消融组相比,间断60秒消融组的损伤宽度显著减小(P<0.05)。(4)间断消融裸鼠移植瘤验证实验结果表明,间断60秒消融组的瘤体最大直径、瘤体体积和瘤体重量均显著高于对照组(P<0.05),即间断60秒消融可导致不完全消融。(5)间断60秒消融使肿瘤中S100A4和GDF15的m RNA及蛋白表达量显著升高(P<0.01)。(6)应用不同温度对肝癌细胞进行热处理,与对照组相比,48℃处理使细胞增殖能力显著增强(P<0.05),50℃处理使细胞增殖能力显著降低(P<0.05)。后续使用48℃加热处理肝癌细胞作为模拟不完全消融的条件。(7)热处理使肝癌细胞中S100A4和GDF15的m RNA及蛋白表达水平显著增高(P<0.05)。(8)转染S100A4-siRNA后,热处理细胞中S100A4的m RNA和蛋白表达水平显著下降,并且GDF15的m RNA和蛋白表达水平也显著下降(P<0.05)。(9)沉默热处理细胞中的GDF15表达后,细胞增殖能力显著降低(P<0.05)。(10)在热处理细胞中共转染S100A4-siRNA和GDF15表达载体(GV161-GDF15)作为实验组,共转染S100A4-siRNA和GV161-empty为对照组,实验组GDF15 m RNA表达水平和蛋白表达水平显著增高,细胞增殖能力也显著提高(P<0.05)。4、结论:(1)通过体外肝脏模拟消融实验并经裸鼠移植瘤实验验证,建立单次完全消融所需条件,即70℃、120秒。(2)体外肝脏模拟消融实验提示间断消融损伤宽度不足,达不到完全消融效果。(3)裸鼠移植瘤实验证明间隔60秒的间断消融导致不完全消融,不仅不达到抑制肿瘤的目的反而促进肿瘤生长,且间断消融后肿瘤组织中S100A4和GDF15的m RNA及蛋白表达水平显著增加。(4)不完全消融通过上调S100A4/GDF15表达显著促进肝癌细胞增殖。