大鼠尿液和肿瘤微环境的pH值监测
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作者:康森特生物科技
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发布时间: 2023-12-27
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虽然恶性实体瘤的细胞外pH是酸性的,但在6.5至6.9的范围内,正常组织的pH在7.2至7.5之间明显更具碱性,因此,我们测试了大鼠肿瘤形成是否会影响尿液pH值的假设。在我们的实验中,使用了带有针式pH微型传感器的微型光纤pH计(德国Presens)。
本研究的目的是以微创的方式监测麻醉大鼠尿样(<100uL)和肿瘤微环境的pH值。大鼠或小鼠的尿量小使得pH测量变得困难,因为标准的pH电极通常需要几毫升的最小尿量才能发挥作用。然而,在我们的研究中,获得的大鼠尿量经常<100uL。此外,肿瘤微环境的体内pH值监测在技术上非常具有挑战性,Presens手动微操作器(MM)与针型(NTH)pH微型传感器一起提供了一种简单有效的方法。我们的结果表明,与健康个体和组织相比,荷瘤大鼠的尿液和肿瘤微环境的pH值都较低。
雌性SD大鼠(n=20),31日龄,体重100~130g,取自捷克共和国Velaz,适应于温度21~24℃,相对湿度50~65%,人工12:12h明暗交替条件下的标准环境。给大鼠喂食标准颗粒(Peter MišKo,斯洛伐克),只喝自来水。10只动物(NMU组)在出生后第43天和第50天分别以2种剂量(50 mg/kg体重)的N-甲基-N-亚硝脲(NMU,Sigma,德国)诱发乳腺癌,其余10只为健康对照组(CON)。为了监测肿瘤随时间推移的pH值,随机选择5只大鼠,每周麻醉一次,持续4周(出生后10至13周)。在容量为 1000 mL 的诱导室中,通过引入底下方的异氟烷进行麻醉。短期麻醉以4%异氟烷气量(0.2mL/L气室体积)为宜,肿瘤组织pH值测量的实验装置示意图如图1所示。在实验的最后一周(出生后14周),从每只大鼠那都获得了尿样。在无菌垫上处理期间,大鼠开始自发排尿。尿液立即被收集到无菌微管中。尿液采集后,使用PH值微型传感器(Presens,德国)测量PH值,一个样品的测量延迟缩短了10分钟,对实验结果数据进行评估分析。
图1:用于监测麻醉雌性大鼠肿瘤微环境的测量装置示意图
与健康个体的组织相比,肿瘤微环境的pH值仅略有下降(pH 7.24 -7.33)。肿瘤组织的不受控制的生长和扩散使得在几周内重复监测空间上确定的肿瘤区域变得困难(见图2)。这使得我们的数据不能给出关于肿瘤形成过程中pH值如何变化的结论性结果。有一些研究表明,尽管体内存在酸碱平衡,但在癌症发展过程中,尿液的pH值会发生变化。本次结果清楚地表明,与健康个体相比,携带肿瘤动物的尿液pH值发生了变化(P<0.001,表1)。尿液pH值与肿瘤组织量呈极弱正相关(R=0.21)。这可能是由于实验的低重复性(n=10)所致。
图2:麻醉雌性大鼠肿瘤微环境中pH监测示意图:肿瘤位置(黑色)和微传感器注射点(红色)的腹侧(A)和侧视图(B),随着肿瘤生长而移动
表1:荷瘤(NMU)和健康(CON)大鼠最后实验周的尿液pH值。数据表示为平均值±标准差或范围值。
使用微创、精确的PH值微型传感器进行PH值监测被用于许多实验设计,包括体内肿瘤组织和低尿量的PH值测量。手动微操作器的应用具有微米级的读数精度,能够安全地将微传感器插入组织中并进行精确定位。然而,在数周内对生长中的肿瘤组织进行体内pH监测时,很难确定空间定义的测量区域。希望能通过更精确的方案在未来评估肿瘤形成的pH变化。
T. Kiskova1, Z. Steffekova2, M. Karasova2, N. Kokosova1
1P. J. Šafárik University in Košice, Faculty of Sciences, Košice, Slovakia
2University of Veterinary Medicine and Pharmacy in Košice, Slovakia
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