Multi-modal Imaging av angiogenes i en Naken råtta modell av bröstcancer skelettmetastaser med magnetkamera, Volumetric datortomografi och ultraljud
Summary
I patogenesen av benmetastas är angiogenes en viktig process och därför representerar ett mål för avbildning och terapi. Här presenterar vi en råtta modell av platsspecifika bröstcancer skelettmetastaser och beskriva strategier för att icke-invasivt bilden angiogenes<em> In vivo</em> Med magnetisk resonanstomografi, volymetrisk datortomografi och ultraljud.
Abstract
Angiogenes är ett viktigt särdrag av cancertillväxt och metastasbildning. I benmetastas, angiogena faktorer är avgörande för tumör-cellproliferation i benmärgen kaviteten och för interaktion av tumörceller och benceller resulterar i lokal benförstöring. Vårt mål var att utveckla en modell för experimentell skelettmetastaser som tillåter in vivo utvärdering av angiogenes i skelett lesioner med icke-invasiva avbildningstekniker.
För detta ändamål injicerade vi 10 5 MDA-MB-231 humana bröstcancerceller in i ytliga epigastrisk artär, vilket utesluter tillväxten av metastaser i kroppen andra områden än respektive bakbenet 1. Efter 25-30 dagar efter tumörcellsympning, platsspecifika skelettmetastaser utveckla begränsad till distala femur, proximal tibia och proximal vadben 1. Morfologiska och funktionella aspekter av angiogenes kan undersökas longitudinellt i ben metastases med magnetisk resonanstomografi (MRT), volymetrisk datortomografi (VCT) och ultraljud (US).
MRT visar morfologiska information om den mjuka vävnaden delen av skelettmetastaser som initialt är begränsade till benmärgen kaviteten och därefter överskrider kortikala benet och samtidigt utvecklas. Med dynamisk kontrast-MRT (DCE-MRI) funktionella uppgifter, inklusive regional blodvolym, perfusion och kärlpermeabilitet kan erhållas och kvantifieras 2-4. Benförstöring fångas i hög upplösning genom morfologisk VCT avbildning. Som komplement till MRT-fynd, kan osteolytiska lesioner placeras intill platser för intramedullär tumörtillväxt. Efter kontrastmedel ansökan avslöjar VCT angiografi av macrovessel arkitekturen i skelettmetastaser i hög upplösning och DCE-VCT gör inblick i mikrocirkulationen av dessa skador 5,6. USA är tillämpligt att bedöma morfologiska och funktionella drag från skelettet lesioner på grund avlokal osteolys av kortikalt ben. Använda B-läge och Doppler teknik kan struktur och perfusion av mjukdelar metastaser utvärderas, respektive. DCE-SE möjliggör realtid avbildning av vaskularisering av skelettmetastaser efter injektion av mikrobubblor 7.
Sammanfattningsvis, i en modell av platsspecifik bröstcancer skelettmetastaser multimodala avbildningstekniker, inklusive MRI, VCT och USA erbjuder kompletterande information om morfologi och funktionella parametrar för angiogenes i dessa skelettet lesioner.
Protocol
Discussion
Den metod för att inducera experimentell benmetastaser presenteras här i kombination med de bildgivande förfaranden möjliggör att följa upp osteolytiska lesioner i nakna råttor längdriktningen. I vår modell är MDA-MB-231 humana bröstcancerceller injiceras i SEA, som är en anastomos mellan höftartären via den pudendoepigastric stammen och den femorala artären. Följaktligen är blodflödet till den medföljande regionen av knäleden bibehålls efter ligering av SEA. Fördelarna med denna modell jämfört m…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete stöddes av Deutsche Forschungsgemeinschaft (SFB-TR 23 och SFB-TR 79, tuberkulos och Danmark). Författarna vill tacka Renate Bangert, Karin Leotta och Lisa Seyler utmärkt tekniskt stöd.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number |
| MDA-MB-231 human breast cancer cells | American Type Culture Collection (ATCC) | HTB-26 |
| RPMI-1640 | Invitrogen | 61870 |
| FCS | Invitrogen | 10270 |
| Trypsin-EDTA | Invitrogen | 25300 |
| Carprofen Rimadyl | Pfizer | PZN 110208 |
| Magnevist | Bayer-Schering | PZN 6961516 |
| Imeron 400 MCT | Bracco | PZN 228654 |
| SonoVue | Bracco | PZN 1567358 |
| Papaverin | Alfa Aesar | L 04152 |
| Isofluran | Baxter | HDG 9623 |
| Symphony (Magnetic resonance imaging) | Siemens | |
| Volume CT (Volumetric computed tomography) | Siemens | |
| Acuson Sequioa 512 (Ultrasound) | Siemens-Acuson |
References
- Bäuerle, T. Characterization of a rat model with site-specific bone metastasis induced by MDA-MB-231 breast cancer cells and its application to the effects of an antibody against bone sialoprotein. Int. J. Cancer. 115, 177-186 (2005).
- Merz, M., Komljenovic, D., Zwick, S., Semmler, W., Bäuerle, T. Sorafenib tosylate and paclitaxel induce anti-angiogenic, anti-tumor and anti-resorptive effects in experimental breast cancer bone metastases. Eur. J. Cancer. 47, 277-286 (2010).
- Bäuerle, T. Cilengitide inhibits progression of experimental breast cancer bone metastases as imaged noninvasively using VCT, MRI and DCE-MRI in a longitudinal in vivo study. Int. J. Cancer. 128, 2453-2462 (2011).
- Bäuerle, T., Merz, M., Komljenovic, D., Zwick, S., Semmler, W. Drug-induced vessel remodeling in bone metastases as assessed by dynamic contrast enhanced magnetic resonance imaging and vessel size imaging: a longitudinal in vivo study. Clin. Cancer Res. 16, 3215-3225 (2010).
- Bäuerle, T. Imaging anti-angiogenic treatment response with DCE-VCT, DCE-MRI and DWI in an animal model of breast cancer bone metastasis. Eur. J. Radiol. 73, 280-287 (2010).
- Bäuerle, T. Bevacizumab inhibits breast cancer-induced osteolysis, surrounding soft tissue metastasis, and angiogenesis in rats as visualized by VCT and MRI. Neoplasia. 10, 511-520 (2008).
- Merz, M., Komljenovic, D., Semmler, W., Bäuerle, T. Quantitative contrast-enhanced ultrasound for imaging anti-angiogenic treatment response in experimental osteolytic breast cancer bone metastases. , (2012).
- Brix, G. Pharmacokinetic parameters in CNS Gd-DTPA enhanced MR imaging. J. Comput. Assist. Tomogr. 15, 621-628 (1991).
- Brix, G. Microcirculation and microvasculature in breast tumors: pharmacokinetic analysis of dynamic MR image series. Magn. Reson. Med. 52, 420-429 (2004).
- Tofts, P. S. Estimating kinetic parameters from dynamic contrast-enhanced T(1)-weighted MRI of a diffusable tracer: standardized quantities and symbols. J. Magn. Reson. Imaging. 10, 223-232 (1999).
- Arguello, F., Baggs, R. B., Frantz, C. N. A murine model of experimental metastasis to bone and bone marrow. Cancer Res. 48, 6876-6881 (1988).
- Kjonniksen, I., Winderen, M., Bruland, O., Fodstad, O. Validity and usefulness of human tumor models established by intratibial cell inoculation in nude rats. Cancer Res. 54, 1715-1719 (1994).
- Bäuerle, T. Treatment of bone metastasis induced by MDA-MB-231 breast cancer cells with an antibody against bone sialoprotein. Int. J. Oncol. 28, 573-583 (2006).
- Andersen, T. L. A physical mechanism for coupling bone resorption and formation in adult human bone. Am. J. Pathol. 174, 239-247 (2009).
- Nyangoga, H., Mercier, P., Libouban, H., Basle, M. F., Chappard, D. Three-dimensional characterization of the vascular bed in bone metastasis of the rat by microcomputed tomography (MicroCT). PLoS One. 6, e17336 (2011).
- Bäuerle, T., Semmler, W. Imaging response to systemic therapy for bone metastases. European Radiol. 19, 2495-2507 (2009).
- Bretschi, M. Cilengitide inhibits metastastic bone colonization in a nude rat model. Oncol. Rep. 26, 843-851 (2001).
