ph值微型傳感技術(shù)在大鼠尿液和腫瘤微環(huán)境監(jiān)測的應(yīng)用

本研究的目的是以微創(chuàng)的方式監(jiān)測麻醉大鼠尿樣(<100uL)和腫瘤微環(huán)境的pH值。大鼠或小鼠的尿量小使得pH測量變得困難，因為標(biāo)準(zhǔn)的pH電極通常需要幾毫升的最小尿量才能發(fā)揮作用。然而，在我們的研究中，獲得的大鼠尿量經(jīng)常<100uL。此外，腫瘤微環(huán)境的體內(nèi)pH值監(jiān)測在技術(shù)上非常具有挑戰(zhàn)性，Presens手動微操作器(MM)與針型(NTH)pH微型傳感器一起提供了一種簡單有效的方法。我們的結(jié)果表明，與健康個體和組織相比，荷瘤大鼠的尿液和腫瘤微環(huán)境的pH值都較低。

1、材料與方法

雌性SD大鼠(n=20)，31日齡，體重100~130g，取自捷克共和國Velaz，適應(yīng)于溫度21~24℃，相對濕度50~65%，人工12：12h明暗交替條件下的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境。給大鼠喂食標(biāo)準(zhǔn)顆粒(Peter MišKo，斯洛伐克)，只喝自來水。10只動物(NMU組)在出生后第43天和第50天分別以2種劑量(50 mg/kg體重)的N-甲基-N-亞硝脲(NMU，Sigma，德國)誘發(fā)乳腺癌，其余10只為健康對照組(CON)。為了監(jiān)測腫瘤隨時間推移的pH值，隨機選擇5只大鼠，每周麻醉一次，持續(xù)4周(出生后10至13周)。在容量為 1000 mL 的誘導(dǎo)室中，通過引入底下方的異氟烷進(jìn)行麻醉。短期麻醉以4%異氟烷氣量(0.2mL/L氣室體積)為宜，腫瘤組織pH值測量的實驗裝置示意圖如圖1所示。在實驗的最后一周(出生后14周)，從每只大鼠那都獲得了尿樣。在無菌墊上處理期間，大鼠開始自發(fā)排尿。尿液立即被收集到無菌微管中。尿液采集后，使用PH值微型傳感器(Presens，德國)測量PH值，一個樣品的測量延遲縮短了10分鐘，對實驗結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行評估分析。

圖1：用于監(jiān)測麻醉雌性大鼠腫瘤微環(huán)境的測量裝置示意圖

2、PH值測量結(jié)果

與健康個體的組織相比，腫瘤微環(huán)境的pH值僅略有下降(pH 7.24 -7.33)。腫瘤組織的不受控制的生長和擴散使得在幾周內(nèi)重復(fù)監(jiān)測空間上確定的腫瘤區(qū)域變得困難(見圖2)。這使得我們的數(shù)據(jù)不能給出關(guān)于腫瘤形成過程中pH值如何變化的結(jié)論性結(jié)果。有一些研究表明，盡管體內(nèi)存在酸堿平衡，但在癌癥發(fā)展過程中，尿液的pH值會發(fā)生變化。本次結(jié)果清楚地表明，與健康個體相比，攜帶腫瘤動物的尿液pH值發(fā)生了變化(P<0.001，表1)。尿液pH值與腫瘤組織量呈極弱正相關(guān)(R=0.21)。這可能是由于實驗的低重復(fù)性(n=10)所致。

圖2：麻醉雌性大鼠腫瘤微環(huán)境中pH監(jiān)測示意圖：腫瘤位置(黑色)和微傳感器注射點(紅色)的腹側(cè)(A)和側(cè)視圖(B)，隨著腫瘤生長而移動

表1：荷瘤(NMU)和健康(CON)大鼠最后實驗周的尿液pH值。數(shù)據(jù)表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差或范圍值。

3、結(jié)論

使用微創(chuàng)、精確的PH值微型傳感器進(jìn)行PH值監(jiān)測被用于許多實驗設(shè)計，包括體內(nèi)腫瘤組織和低尿量的PH值測量。手動微操作器的應(yīng)用具有微米級的讀數(shù)精度，能夠安全地將微傳感器插入組織中并進(jìn)行精確定位。然而，在數(shù)周內(nèi)對生長中的腫瘤組織進(jìn)行體內(nèi)pH監(jiān)測時，很難確定空間定義的測量區(qū)域。希望能通過更精確的方案在未來評估腫瘤形成的pH變化。

HP-1 micro                                                                  NTH-HP5

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