La metástasis del cáncer de pecho en el hígado
El hígado es un sitio frecuente de metástasis del cáncer de mama, junto con el hueso y pulmón 1-3. Metástasis hepáticas en pacientes con cáncer de mama es un factor pronóstico independiente para los resultados muy pobres a 4,5, ya que la supervivencia media de los pacientes con cáncer de mama con metástasis hepática rangos de 4.8 a 15 meses 6-9. Por el contrario, los pacientes con cáncer de mama con metástasis pulmonar o los huesos, tienen tasas de supervivencia media de 27,4 meses 9 a 8,9 y 16,3 a 56 meses 8,10-12, respectivamente. La metástasis es un proceso de múltiples pasos, se refiere como la cascada metastásica, que comienza con la difusión de células tumorales en el tumor primario y termina con mortalidad de los pacientes debido a la siembra y el crecimiento de células tumorales circulantes en un órgano distante 13-15. modelos de roedores de la metástasis han revelado que la cascada metastásica es notablemente ineficiente, con sólo el 0,02 - 10%de las células tumorales circulantes que establecen la metástasis abierta 16,17. Un importante cuello de botella de la ineficiencia metastásico es dictado por los microambientes de tejidos únicos en sitios secundarios, llamados nichos metastásicos 18, poniendo de relieve la importancia de comprender la metástasis de sitio específico. El nicho metastásico es único para el sitio de recurrencia, y es, en parte, caracterizado por la deposición de proteínas de matriz extracelular distintas 19,20, infiltración de diferentes poblaciones de células inmunes 21-23, y la homeostasis del tejido alterado, incluyendo la producción desregulada de numerosas citoquinas, quimiocinas y factores de crecimiento 15,18,24,25. Por lo tanto, una comprensión del nicho metastásico específica de tejido precede a una comprensión de cómo orientar la enfermedad metastásica. Sin embargo, los modelos robustos de metástasis hepáticas son insuficientes. Además, la mejora de los modelos de metástasis hepáticas serán esenciales para la identificación de nuevas dianas y tratamientos eficaces para los pacientes con cáncer de mama wimetástasis hepáticas ª.
Los modelos para estudiar el cáncer de mama metástasis en el hígado establecido
Actualmente los modelos disponibles para el estudio de la metástasis del cáncer de mama al hígado incluyen xenoinjertos de células cancerosas humanas en ratones inmunodeprimidos. Estos modelos suelen utilizar líneas celulares de cáncer de mama humano bien estudiados como MCF-7 y MDA-MB-231 y desnuda, Rag1 - / -, o SCID inmunocomprometidos anfitriones murinos 26-29. Modelos de xenoinjerto proporcionan la ventaja de que implica líneas celulares de cáncer derivadas de ser humano, sin embargo, dado el reciente reconocimiento por las células inmunes en la metástasis 30-32 y en la resistencia terapéutica 33-35, el estudio de la metástasis en un huésped competente totalmente inmune es de suma importancia. Modelos para estudiar la metástasis del cáncer de mama en el hígado en huéspedes inmunocompetentes incluyen la inyección de las células singénicas ortotópico tumor (por ejemplo, 4T1 y líneas celulares D2A1) en la almohadilla de grasa mamaria, con o sin quirúrgicola resección del tumor primario, y la posterior evaluación de las metástasis 36-38. Es de destacar que la tasa de metástasis hepáticas de modelos de trasplante ortotópico es muy baja o inexistente en comparación con otros sitios de metástasis de pulmón como 39,40, o se produce después de que se estableció la metástasis de pulmón, lo que complica el estudio de la metástasis hepática específica 37,39 .
explantes tumorales de modelos de cáncer de mama espontáneos de ingeniería genética pueden ser re-inyecta en las almohadillas de grasa mamaria de hosts ingenuas como las células tumorales singénicas. Por ejemplo, se informó recientemente de que los tumores espontáneos de K14 Cre ECAD f / f P53 f / f ratones, qué modelo de carcinoma de mama invasivo lobular, desarrollan tumores cuando se inyectan de forma ortotópica en huéspedes de tipo salvaje. Después de la resección quirúrgica de estos tumores una vez que alcanzan 15 mm 2, 18% de los ratones progresó a la metástasis de hígado 40,41. Un tercer enfoque para modelo utiliza metástasis hepáticametástasis espontánea en ratones modificados genéticamente. Hasta la fecha, los informes de los modelos murinos espontáneas de la metástasis del cáncer de mama que fácilmente se diseminan al hígado son poco comunes. Las excepciones incluyen el H19-IGF-2, p53 fp / fp MMTV-Cre Wap-Cre, y el f / f P53 K14 Cre ECAD f / f modelos de ratones genéticamente manipulados, en los que se desarrolla la metástasis de hígado en un bajo porcentaje de los ratones 38,41- 43. Por lo tanto, mientras que los modelos de ratón genéticamente modificados facilitar el estudio de todas las etapas de la cascada metastásica, proporcionando modelos potentes y clínicamente relevantes, se ven limitados debido a las bajas tasas de metástasis de hígado 38.
Varios modelos de metástasis omiten los pasos iniciales de la cascada metastásica incluida la difusión de células tumorales desde el tumor primario y intravasación. Estos modelos permiten la investigación sobre los pasos posteriores de la cascada metastásica, desde la extravasación de establecimiento de los tumores en los sitios secundarios. el intracardiac modelo de inyección proporciona células tumorales en el ventrículo izquierdo, que distribuye las células tumorales en el sistema circulatorio a través de la aorta. inyección intracardiaca requiere guiada por ultrasonido de formación de imágenes del sitio de inyección o otras modalidades de imágenes tales como la bioluminiscencia de la luciferasa etiquetados células para confirmar la inyección con éxito. Inyección de células tumorales a través del ventrículo izquierdo puede resultar en hueso, cerebro, pulmón, y / o metástasis del hígado, entre otros órganos 44-48. A causa de las metástasis multiorgánicas, estos ratones a menudo tienen que ser sacrificados antes del desarrollo de metástasis hepática abierta, negando la posibilidad de investigar a fondo el crecimiento metastásico en el hígado. Un enfoque alternativo que minimiza significativamente el desarrollo de metástasis multi-sitio es el modelo de inyección intraesplénica. Inyección intraesplénica ofrece las células tumorales a través de la vena esplénica que se une con la vena mesentérica superior para convertirse en la vena portal 49,50. Los animales pueden ser monitorizados para outgrowth de las lesiones metastásicas en el hígado debido a la formación de metástasis en otros sitios es rara, y como resultado, la salud general del animal se mantiene 49,50. Sin embargo, es importante tener en cuenta que el modelo intraesplénica requiere esplenectomía para evitar tumores esplénicos 49,50, un procedimiento que afecta la función inmune. Por ejemplo, la lesión por isquemia reperfusión miocárdica se caracteriza por la infiltración de monocitos subconjuntos Ly6C + que se originan a partir del bazo y son responsables de la fagocitosis y la actividad proteolítica durante la cicatrización de la herida después de la isquemia 51,52. Con la esplenectomía, hay una reducción observada en las poblaciones de monocitos que ayudan en la cicatrización de heridas 52. Además, esplenectomía se ha demostrado que reduce el crecimiento del tumor primario y metástasis de pulmón en un modelo de cáncer no microcítico de pulmón de células, específicamente a través de una reducción en el número de circulante y intra-tumor CCR2 + CD11b + Ly6C + mielo monocíticascélulas id 53. Además, esplenectomía después de la inyección intraesplénica de células de cáncer de colon como resultado niveles reducidos de células asesinas naturales anti-tumorales en los ganglios linfáticos mesentéricos y metástasis hepática elevada 54. En suma, estos resultados sugieren que la esplenectomía compromete la función del sistema inmunológico con consecuencias posteriores para el destino celular metastásico.
La inyección de la vena porta hepática Modelo de Metástasis
Para investigar la metástasis del cáncer de mama en el hígado en un huésped competente totalmente inmune, en condiciones en que los ratones no se vean comprometidos debido a la metástasis multiorgánicas, se desarrolló un modelo de inyección de la vena porta. Modelos de inyección intraportal se han utilizado previamente para estudiar metástasis hepáticas de cáncer colorrectal y melanoma 55,56 16 líneas celulares; aquí se describe la aplicación de la inyección intraportal de modelo de metástasis de células de tumor de mama singénico. Este modelo puede ser utilizado para estudiarlas últimas etapas de la cascada metastásica del cáncer de mama, incluyendo la extravasación de células y la siembra, las decisiones del destino de las células tumorales con respecto a la muerte / proliferación / latencia, y el crecimiento en las lesiones abiertas. En este modelo, las líneas celulares de tumor mamario singénicos se inyectan a través de la vena porta de ratones hembra Balb / c inmunocompetentes, un método que ofrece las células tumorales en primer lugar y directamente al hígado sin la extirpación del bazo. Para desarrollar este modelo, el uso de cuatro líneas de células tumorales mamarias que varían en su capacidad metastásica de bajo a alto fueron empleados: D2.OR, D2A1, y 4T1, y han empleado D2A1 etiquetados con la proteína fluorescente verde (GFP-D2A1) a investigar los puntos de tiempo poco después de la inyección de células tumorales. 4T1 es una línea celular altamente metastásica derivada del 410,4 tumor que surgió de manera espontánea en un ratón 36,37 MMTV + Balb / c hembra y metástasis en pulmón, hígado, cerebro y hueso de la almohadilla de grasa mamaria tumores primarios 39,57,58. las células tumorales D2A1 werE también deriva originalmente de un tumor mamario espontáneo que surge en un huésped Balb / c después del trasplante de células de nódulos alveolares hiperplásicas D2, y se confirmó que metastásica del tumor primario en el pulmón 59,60. Células tumorales D2.OR son una línea hermana no metastásico a la línea D2A1 y, a pesar de que escapan del tumor primario y llegan a los sitios secundarios, que rara vez se establecen metástasis distantes 60,61.
Además, es importante evitar el uso de fármacos de control del dolor comúnmente empleados incluidos los medicamentos no esteroides antiinflamatorios (AINE) durante o después del procedimiento quirúrgico. AINE tienen actividad anti-tumor en ciertos cánceres de mama 62-65, y algunas clases de AINE aumentan el riesgo de hepatotoxicidad 66,67, potencialmente comprometer el estudio de la metástasis de hígado y el nicho metastásico del hígado. Además, los estudios sugieren que los AINE influyen directamente en el microambiente del tejido, reduciendo ext pro-metastásicoproteínas de la matriz racellular tenascina-C 68 y colágeno fibrilar 62,65. Alternativamente, el uso de un derivado de opioides, la buprenorfina, fue utilizado debido a su eficacia en el tratamiento del dolor roedor 69 y debido a la falta de evidencia de que los opiáceos tienen una actividad anti-tumor 70. Este modelo de inyección de la vena porta se ha optimizado para volúmenes de inyección menores de 5 - 10 l para evitar daños innecesarios al hígado. El modelo también se optimizó para incluir agujas con un diámetro más pequeño (≥ 32 gauge) y el uso de una gasa hemostática inmediatamente después de la inyección para minimizar la pérdida de sangre durante el procedimiento. En contraste con estos parámetros de inyección optimizadas, el número de células se deben determinar en una base individual, basado en el potencial tumorigénico de la línea celular. Sin embargo, a partir de ≤ 10.000 células / inyección para estudios a largo plazo se recomienda. Para los puntos finales más cortas (por ejemplo, 24 horas después de la inyección) considerablemente más células tumorales (por ejemplo,1 × 10 5 - 1 x 10 6) se puede utilizar si se justifica. En resumen, el modelo de inyección de la vena porta se detalla aquí representa una herramienta útil para el estudio de la metástasis del cáncer de mama en el hígado y evita un número de las limitaciones de otros modelos de metástasis de hígado. Este modelo facilita el estudio de la extravasación de células tumorales, la siembra, las decisiones del destino tempranas de la supervivencia, la proliferación y la latencia, y el crecimiento metastásico en hospedadores murinos competentes inmunes.