自发性高血压大鼠衰老进程中高发侵袭性垂体神经内分泌肿瘤的特征研究

《Scientific Reports》：Incidence and characterization of spontaneous pituitary neuroendocrine tumors in aged spontaneously hypertensive rats

本研究针对原发性颅内肿瘤模型稀缺的难题，聚焦衰老自发性高血压大鼠(SHR)中自发形成的垂体神经内分泌肿瘤(PitNET)。研究人员通过组织病理学、免疫组化和超微结构分析，发现30%的20-24月龄SHR发生颅内肿瘤，其中89%为具有侵袭性特征的PitNET（平均直径6.7±1.22 mm）。Ki67增殖指数显示66.7%的肿瘤呈侵袭性生长（≥3%），为研究垂体肿瘤恶性转化机制提供了新型自发动物模型，对神经内分泌肿瘤研究和老年实验动物福利管理具有双重意义。

　　

在神经肿瘤学领域，原发性颅内肿瘤虽然仅占所有癌症病例的2%，却因其位于中枢神经系统的特殊性，导致极高的致残率和死亡率。尽管神经影像学和治疗手段不断进步，但患者预后仍不理想，且除遗传性疾病外，其病因大多不明。因此，开发能真实模拟人类原发性颅内肿瘤发生发展过程的临床前模型，对于改进预防、早期检测和治疗策略至关重要。

与基因敲除、化学或辐射诱变以及异种移植模型相比，自发形成的颅内肿瘤动物模型因其无需外部干预而具有更高的生理相关性，能更好地模拟肿瘤微环境的复杂性和肿瘤演化过程。然而，此类模型在啮齿类动物中发生率低且难以预测，限制了其应用。实验室大鼠的自发性颅内肿瘤终生发生率估计在0.5%至5%之间，在某些品系（如Wistar大鼠）老年个体（2岁以上）中发生率可能更高。对这些偶然发现的自发肿瘤进行深入研究，曾带来重要突破，例如在Sprague-Dawley大鼠中发现的多发性内分泌腺瘤（MEN）综合征样突变，直接导致了人类MEN4新变异的鉴定。

随着转化研究日益强调使用老年和共病动物模型（尤其在脑卒中、癌症等领域），密切监测实验室动物（尤其是老年动物）的自发肿瘤形成，不仅关乎科学发现，更是动物福利和伦理研究的核心要求。提前识别这些自发病变有助于优化动物管理，减轻其痛苦，符合负责任地使用实验动物的伦理标准。

在此背景下，研究人员在为一项目标为脑卒中临床前实验而饲养至20-24月龄的自发性高血压大鼠（SHR）群体中，意外观察到高发的颅内肿瘤。SHR是心血管研究的常用模型，但其老年期自发性肿瘤的发生率和特征此前未有系统报道。因此，本研究旨在详细记录该老年SHR群体中原发性颅内肿瘤的发生率，并综合运用组织学、免疫组织化学和超微结构方法精确表征其起源，为后续机制探索奠定坚实的诊断和病理学基础。

为开展研究，研究人员主要应用了以下几项关键技术：对60只20-24月龄雄性SHR进行尸检以记录肿瘤发生率并进行大体形态观察；通过苏木精-伊红（H&E）和网状纤维（reticulin）染色进行常规组织学诊断；利用免疫组织化学检测一系列神经内分泌标志物（ chromogranin A, synaptophysin, S100, CD56/NCAM）以及GFAP和SMA以确定肿瘤起源和进行鉴别诊断；采用免疫荧光染色评估Ki67增殖指数以判断肿瘤的侵袭性；并通过透射电子显微镜（TEM）观察肿瘤细胞的超微结构特征，特别是寻找神经内分泌颗粒。

肿瘤发生率与大体形态

在60只老年雄性SHR中，有18只（30%）发现了颅内肿瘤，平均发现日龄约为648天。其中78%的肿瘤位于颅底蝶鞍区，11%为蝶鞍区肿瘤伴有明显的皮质和皮质下脑组织浸润，另外11%位于小脑上部。对仅患有蝶鞍区肿瘤的个体进行评估发现，绝大多数（10/11）表现为鞍内和鞍上共同生长，导致邻近脑组织明显变形。肿瘤与周围组织（如硬脑膜和基底蝶骨）粘连紧密，提示可能存在鞍旁浸润。所有病例在尸检中均未发现颅外转移迹象。18只荷瘤大鼠中，4只出现了共济失调、体重减轻等临床症状，其中半数因此被提前实施安乐死；2只被发现死于笼中；其余12只直至计划实验终点安乐死时都未表现出明显临床症状，其肿瘤属于偶然发现。所有颅内肿瘤的平均直径为7.1 ± 1.3 mm，估算体积约占老年SHR全脑体积的10-20%。

诊断组织学与透射电子显微镜

常规H&E染色显示，蝶鞍区肿瘤失去了正常腺垂体网状纤维阳性的腺泡结构，可见基质毛细血管网络。肿瘤细胞形态单一，胞质嗜酸性，核呈圆形至卵圆形，具有特征性的“椒盐”状染色质分布，并可见核分裂象。网状纤维染色进一步证实了正常腺泡结构的丧失。这些形态学特征提示肿瘤为垂体神经内分泌肿瘤（PitNET）。

免疫组织化学结果显示，蝶鞍区肿瘤细胞一致表达神经内分泌标志物chromogranin A、synaptophysin、CD56/NCAM和S100，进一步支持垂体NET的诊断。肿瘤细胞不表达GFAP（胶质纤维酸性蛋白）和SMA（平滑肌肌动蛋白），但在肿瘤边缘可见GFAP阳性反应性星形胶质细胞增生。这些结果排除了胶质瘤、脑膜瘤或平滑肌肿瘤等鉴别诊断。

免疫荧光

对6例蝶鞍区肿瘤样本进行Ki67免疫荧光染色评估增殖指数。结果显示，两例样本Ki67指数低于3%，另外四例则高于3%，其中两例高于10%，一例甚至超过20%。根据世界卫生组织（WHO）分类建议，Ki67指数≥3%通常提示肿瘤具有侵袭性行为，≥10%则表明具有高恶性潜能。据此标准，本研究中评估的垂体NET有66.7%（4/6）可被归类为侵袭性肿瘤。

20%）神经内分泌癌特征(c)，另一些增殖率较低，符合1级（<3%）或2级（<20%）神经内分泌肿瘤特征(d)。图像比例尺为20μm。'>

超微结构评估

透射电子显微镜观察发现，肿瘤细胞内存在小的电子致密颗粒，直径约25-50 nm，未与粗面内质网相关联。这些颗粒可能为神经内分泌分泌颗粒，但其尺寸小于文献中通常描述的100-400 nm。这可能与肿瘤分化程度、恶性进展或细胞坏死性变化有关，仅凭现有证据尚不能确定这些肿瘤是否具有分泌功能。

研究结论与意义

本研究首次系统报道了在老年自发性高血压大鼠（SHR）中，侵袭性垂体神经内分泌肿瘤（PitNET）的发生率异常增高。通过综合病理学评估，证实这些肿瘤具有典型的垂体NET形态学和免疫表型特征，并且大部分表现出高增殖活性和侵袭性行为。这一发现具有多重重要意义。

首先，老年SHR为研究垂体NET，特别是其侵袭性行为的发病机制提供了一个新颖的自发性动物模型。与人类中多数垂体NET呈惰性不同，SHR中的肿瘤表现出快速生长和侵袭特性，这为探索垂体NET从良性向恶性转化机制提供了独特平台，有助于开发针对侵袭性垂体癌的新疗法。

其次，研究揭示了SHR品系可能存在特定的遗传易感性。SHR源于Wistar Kyoto大鼠，而Wistar相关品系已知有发生垂体肿瘤（尤其是催乳素瘤）的倾向。SHR中JunD转录因子低表达等遗传背景，可能通过影响menin等肿瘤抑制蛋白的功能，共同促进了侵袭性PitNET的发生。这为从遗传学角度理解散发性垂体NET的病因提供了线索。

第三，本研究对动物福利和科研实践提出了重要警示。随着心血管、脑卒中等研究领域越来越多地使用老年和共病动物模型，必须认识到SHR在老年期具有发生大型颅内肿瘤的高风险。这就需要实施更严格的健康监测计划，明确人道终点干预标准，以确保动物福利并减少肿瘤对实验结果的潜在干扰。

研究的局限性包括未纳入雌性SHR以探讨性别差异，缺乏对癫痫活动或细微神经行为缺陷的持续监测，以及回顾性设计限制了对潜在机制的深入探索。未来研究需要结合性别分析、激素水平检测、谱系标志物免疫染色和分子谱分析，以全面阐明SHR垂体NET的亚型、驱动因素及其转化价值。

总之，这项工作不仅描述了一个有前景的临床前模型，更强调了在老龄化动物模型研究中加强肿瘤监测和伦理关怀的必要性，为推进神经内分泌肿瘤研究和提升实验动物科学管理水平提供了双重贡献。该研究发表于《Scientific Reports》期刊。