Summary

Multi-modale d'imagerie de l'angiogenèse dans un modèle de rat nu des métastases osseuses du cancer du sein par imagerie par résonance magnétique, la tomodensitométrie et volumétrique ultrasons

Published: August 14, 2012
doi:

Summary

Dans la pathogénie des métastases osseuses, l'angiogenèse est un processus crucial et représente donc une cible pour l'imagerie et la thérapie. Ici, nous présentons un modèle de rat spécifique au site des métastases osseuses du cancer du sein et de décrire les stratégies à l'angiogenèse image non-invasive<em> In vivo</em> En utilisant l'imagerie par résonance magnétique, tomodensitométrie volumique et de l'échographie.

Abstract

L'angiogenèse est une caractéristique essentielle de la croissance du cancer et de la formation de métastases. Dans la métastase osseuse, les facteurs angiogéniques sont pivotement pour la prolifération de cellules tumorales dans la cavité de moelle osseuse ainsi que pour l'interaction de cellules tumorales et de l'os aboutissant à la destruction locale d'os. Notre objectif était de développer un modèle de métastases osseuses expérimental qui permet une évaluation in vivo de l'angiogenèse dans les lésions du squelette en utilisant des techniques d'imagerie non invasives.

À cette fin, nous avons injecté 10 5 MDA-MB-231 cellules humaines de cancer du sein dans l'artère superficielle épigastrique, qui empêche la croissance des métastases dans les zones du corps autres que la jambe arrière respective 1. Après 25-30 jours après l'inoculation des cellules tumorales, les métastases osseuses spécifiques au site de développer, limitée à la partie distale du fémur, du tibia péroné proximale et proximale 1. Aspects morphologiques et fonctionnelles de l'angiogenèse peuvent être étudiés longitudinalement dans les méta osseusestases utilisant imagerie par résonance magnétique (IRM), tomodensitométrie volumique (VCT) et l'échographie (US).

IRM affiche des informations morphologiques de la part des tissus mous des métastases osseuses qui est initialement confiné à la cavité de moelle osseuse et dépasse ensuite l'os cortical, tout en progressant. Utilisation de contraste dynamique de l'IRM (DCE-MRI) fonctionnels données, y compris le volume sanguin régional, de perfusion et la perméabilité des vaisseaux peuvent être obtenus et quantifiés 2-4. La destruction osseuse est capturé en haute résolution en utilisant l'imagerie morphologique CDV. En complément de l'IRM, les lésions ostéolytiques peut être situé à proximité des sites de croissance de la tumeur intramédullaire. Après l'application agent de contraste, le CDV angiographie révèle l'architecture macrovessel dans les métastases osseuses en haute résolution, et DCE-VCT permet un aperçu de la microcirculation de ces lésions 5,6. Etats-Unis est applicable pour évaluer les caractéristiques morphologiques et fonctionnelles à partir de lésions du squelette due àostéolyse locale de l'os cortical. Utilisation en mode B et Doppler, la structure et la perfusion des métastases des tissus mous peuvent être évalués, respectivement. DCE-US permet imagerie en temps réel de la vascularisation dans les métastases osseuses après l'injection de microbulles 7.

En conclusion, dans un modèle de site spécifique osseuse du cancer du sein métastases techniques d'imagerie multi-modales, y compris l'IRM, le CDV et de l'information aux États-Unis offre complémentaire sur la morphologie et les paramètres fonctionnels de l'angiogenèse dans ces lésions squelettiques.

Protocol

1. Culture cellulaire Culture MDA-MB-231 cellules humaines de cancer du sein (American Type Culture Collection) dans du RPMI-1640 (Invitrogen, Allemagne) supplémenté avec 10% de FCS (Sigma, Allemagne). Gardez toutes les cultures dans des conditions normales (37 ° C, une atmosphère humidifiée, 5% de CO 2) et le passage des cellules 2-3 fois par semaine pour les maintenir en croissance logarithmique. Pour le modèle animal décrit ci-dessous, il n'est pas nécessaire pour l'utilisation d…

Discussion

Le procédé d'induction osseuse expérimentale métastases présenté ici en combinaison avec les techniques d'imagerie permettent d'assurer le suivi des lésions ostéolytiques chez les rats nus longitudinalement. Dans notre modèle, MDA-MB-231 cellules humaines de cancer du sein sont injectés dans la mer qui est une anastomose entre l'artère iliaque via le tronc pudendoepigastric et l'artère fémorale. Par conséquent, le flux sanguin dans la région fourni de l'articulation du genou est ma…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Ce travail a été soutenu par la Deutsche Forschungsgemeinschaft (SFB-TR 23 et TR-79 SFB, la tuberculose et le DK). Les auteurs tiennent à remercier Renate Bangert, Karin Leotta et Lisa Seyler pour l'assistance technique excellente.

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

  1. 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).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. Brix, G. Pharmacokinetic parameters in CNS Gd-DTPA enhanced MR imaging. J. Comput. Assist. Tomogr. 15, 621-628 (1991).
  9. Brix, G. Microcirculation and microvasculature in breast tumors: pharmacokinetic analysis of dynamic MR image series. Magn. Reson. Med. 52, 420-429 (2004).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. Andersen, T. L. A physical mechanism for coupling bone resorption and formation in adult human bone. Am. J. Pathol. 174, 239-247 (2009).
  15. 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).
  16. Bäuerle, T., Semmler, W. Imaging response to systemic therapy for bone metastases. European Radiol. 19, 2495-2507 (2009).
  17. Bretschi, M. Cilengitide inhibits metastastic bone colonization in a nude rat model. Oncol. Rep. 26, 843-851 (2001).
check_url/4178?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Bäuerle, T., Komljenovic, D., Berger, M. R., Semmler, W. Multi-modal Imaging of Angiogenesis in a Nude Rat Model of Breast Cancer Bone Metastasis Using Magnetic Resonance Imaging, Volumetric Computed Tomography and Ultrasound. J. Vis. Exp. (66), e4178, doi:10.3791/4178 (2012).

View Video