In Vivo Imaging of Cholangiocarcinoma Induced by Clonorchiasis & N-Nitrosodimethylamine (NDMA) in Hamsters by Ultrasound and Magnetic Resonance Imaging

Abstract

Purpose To evaluate the feasibility of in vivo imaging of carcinogen- induced tumors in a small animal model by ultrasonography (US) and magnetic resonance imaging (MRI). Materials and Methods A total of 50 male hamsters of 3-4 weeks old were randomly divided into 4 groups: 5 in Group 1 (Gr. 1) as control; 10 in Group 2 (Gr. 2) and 25 in Group 4 (Gr. 4) infected with 30 metacercariae of Clonorchis sinensis by intra-gastric intubation; 10 hamsters in Group 3 (Gr. 3) and all of Gr.4 received 15 ppm N-nitrosodimethylamine (NDMA) in drinking water for first 8 weeks. The hamsters underwent ultrasonography (US) twice at the 12th and 16th week. Additionally we took magnetic resonance imaging (MRI) of representative hamsters of the each group at the 18th week. All hamsters were sacrificed at the 18th week and their livers were investigated for histopathological findings. Results Two hamsters of Gr. 2 and 12 of Gr. 4 died before the 18th weeks by predation or disease progression, and they were excluded. In one of 10 Gr. 3 hamsters (10%), intrahepatic mass-like lesion was found on US at the 16th week, which was confirmed as an abscess. In Gr. 4, we could observe intrahepatic mass-like lesions in nine (69.4%) of 13 hamsters at the 12th week and 11(83.6%) of 13 hamsters at the 16th week. All hamsters in the Gr. 4 had extensive cholangiocarcinomas after 18 weeks. There was no intrahepatic mass in Gr. 1 and Gr. 2 hamsters on US. Liver MRI of representative case of Gr. 4 hamster at the18th week showed cholangiocarciomas in corresponding location but did not depict precancerous lesions such as cholangiofibrosis. Conclusion In vivo serial US and MRI for hamster model of cholangioarcinoma induced by clonorchiasis & N-nitrosodimethylamine (NDMA) can reflect the process of carcinogen- induced carcinogenesis. Modification of imaging schedule is needed to evaluate early cancers.

연구목표: 간흡충 감염 햄스터에서 유발된 담관암의 초음파영상과 자기공명영상을 이용한 생체 내 영상의 가능성을 평가해 본다. 연구재료 및 방법: 3-4주령의 총 50마리의 햄스터를 무작위로4그룹으로 나누었다.: 1군(5마리)는 대조군이다. 2군(10마리)은 30마리의 간흡충의 유충을 위장 내 관을 통하여 감염시켰다. 3군(10마리)은15 ppm의 디메틸니트로사민을 음용수에 포함하여 실험 첫 8주간 복용시켰다. 4군(25마리)는 30마리의 간흡충 유충과 15ppm 디메틸니트로사민을 모두 투여받았다. 모든 햄스터들을 대상으로 실험 12주와 16주에 초음파를 시행하였으며 18주에는 각 그룹을 대표할만한 개체를 선택하여 자기공명영상을 시행하였다. 이후 18주에 햄스터들은 희생되었으며 간조직을 적출하여 조직학적 소견을 분석하였다 결과: 실험 중 2군 햄스터 2마리와 4군 햄스터 12마리가 종족 간 포식 및 질병으로 18주 이전에 사망하여 분석에서 제외되었다. 1군과 2군에서는 초음파상 mass는 보이지 않았다. 3군 햄스터 중 1개체에서(10%) 16주차 초음파에서 mass가 보였고, 이후 간농양으로 확인되었다. 4군 햄스터 13마리 중 9마리에서(69.4%) 12주차 초음파에서 간 내 mass가 보였고, 16주차 초음파에서는 11마리에서(83.6%) 간 내 mass가 보였다. 실험 18주 후에 조직학적 검사를 시행하였을 때, 모든 4군 햄스터에서 담관암이 발생되었다. 18주차 4군의 대표 개체에서 시행한 MRI에서 초음파와 상응하는 부위에서 담관암이 보였으나 담관섬유증 같은 전암병변은 보이지 않았다. 결론: 간흡충증과 디메틸니트로사민으로 유발된 담관암 모델로서 햄스터의 생체 내 순차적인 초음파영상과 자기공명영상으로 자발적 발암과정을 반영할 수 있었다. 초기 암의 평가를 위해서는 영상시기의 수정이 필요할 것으로 보인다.