Multi-modal Imaging af angiogenese i en nøgen rotte model af Breast Cancer knoglemetastaser Brug Magnetic Resonance Imaging, Volumetrisk Computed Tomography og Ultralyd
Summary
I patogenesen af knoglemetastasis er angiogenese en vigtig proces, og derfor repræsenterer et mål for billeddannelse og behandling. Her præsenterer vi en rotte model af site-specifikke brystkræft knoglemetastaser og beskrive strategier til ikke-invasivt billede angiogenese<em> In vivo</em> Anvendelse af magnetisk resonansimagografi, volumetrisk computertomografi og ultralyd.
Abstract
Angiogenese er et væsentligt element af kræft vækst og metastasering dannelse. I knoglemetastasis er angiogene faktorer afgørende for tumorcelleproliferation i knoglemarven hulrummet samt for interaktion af tumorceller og knogleceller resulterer i lokal knogledestruktion. Vores mål var at udvikle en model for eksperimentel knoglemetastaser, der tillader in vivo vurdering af angiogenese i skelet læsioner ved hjælp af non-invasive billeddiagnostiske teknikker.
Til dette formål injiceres vi 10 5 MDA-MB-231 humane brystcancerceller i den overfladiske epigastriske arterie, hvilket udelukker væksten af metastaser i kroppen på andre områder end det respektive bagben 1. Efter 25-30 dage efter tumorcellepodning udvikler stedspecifikke knoglemetastaser, begrænset til den distale femur, proksimale tibia og fibula proximale 1. Morfologiske og funktionelle aspekter af angiogenese kan undersøges i længderetningen i knoglen metastases bruger magnetisk resonans imaging (MRI), volumetrisk computertomografi (VCT) og ultralyd (US).
MRI viser morfologisk information om den bløde væv del af knoglemetastaser, der oprindeligt er begrænset til knoglemarven hulrummet og derefter over cortical knogle, mens forløber. Med dynamisk kontrast-MRI (DCE-MRI) funktionelle data, herunder regionale blodvolumen, perfusion og karpermeabilitet kan opnås og kvantificeres 2-4. Knogledestruktion er fanget i høj opløsning ved morfologiske VCT billeddannelse. Komplementær til MRI resultater kan osteolytiske læsioner være placeret tilgrænsende til steder med intramedullær tumorvækst. Efter kontrastmiddel ansøgning, afslører VCT angiografi den makrokarsygdom arkitekturen i knoglemetastaser i høj opløsning, og DCE-VCT giver indsigt i mikrocirkulationen af disse læsioner 5,6. USA er anvendes til at vurdere morfologiske og funktionelle egenskaber fra skelet læsioner på grund aflokal osteolyse af cortical knogle. Anvendelse af B-tilstand og Doppler-teknikker, kan strukturen og perfusion af de bløde væv metastaser vurderes hhv. DCE-US muliggør tidstro billeddannelse af vaskularisering i knoglemetastaser efter injektion af mikrobobler 7.
Konklusionen er, metastaser i en model af site-specifikke brystkræft knogle multimodale billeddannende teknikker, herunder MRI, VCT og tilbud fra USA om supplerende oplysninger om morfologi og funktionelle parametre for angiogenese i disse skelet læsioner.
Protocol
Discussion
Fremgangsmåden til induktion af eksperimentel knoglemetastaser præsenteres her i kombination med de billeddannende procedurer muliggør at følge op osteolytiske læsioner i nøgne rotter i længderetningen. I vores model er MDA-MB-231 humane brystcancerceller injiceret i havet, som er en anastomose mellem bækkenarterie via pudendoepigastric stammen og den femorale arterie. Følgelig er blodstrømmen i den medfølgende region af knæleddet opretholdes efter ligering af SEA. Fordelene ved denne model sammenlignet med …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbejde blev støttet af Deutsche Forschungsgemeinschaft (SFB-TR 23 og SFB-TR 79, TB og DK). Forfatterne vil gerne takke Renate Bangert, Karin Leotta og Lisa Seyler for fremragende teknisk bistand.
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).
