超顺磁性氧化铁标记脂肪干细胞移植入大鼠心脏后的活体磁共振示踪成像

目的 探讨超顺磁性氧化铁(SPIO)标记脂肪干细胞(ADSCs)移植入大鼠心脏后的活体磁共振成像(MRI)示踪的可行性.方法 使用左旋多聚赖氨酸-SPIO共培养方式标记ADSCs.采用普鲁士蓝染色及透射电镜观察细胞内铁颗粒,台盼兰染色检测细胞活力,并对标记的干细胞进行体外MRI成像.将经过SPIO标记的干细胞移植入正常大鼠心脏,使用MRI进行活体成像观察并与病理结果进行对照分析.结果 普鲁士蓝染色于ADSCs胞浆内可见蓝色颗粒,电镜检查见铁颗粒位于内涵体/溶酶体内;台盼兰染色检测细胞活力实验组与对照组差异无显著性(P>0.05);标记了SPIO的干细胞体外MRI成像时,实验组信号显著低于阴性对照组和空白对照组;标记后的干细胞移植到心脏后,MRI显示细胞移植区域信号缺失,对应区域病理切片普鲁士蓝染色可见胞浆内染色阳性的细胞.结论 MRI可以对移植入心脏的经SPIO标记的干细胞进行无创、动态的活体示踪成像,有助于了解移植细胞在体内的存活及迁徙情况.     

应用MRI活体示踪干细胞心肌移植可行性的实验研究

目的：探讨应用MRI活体示踪干细胞心肌移植的可行性.方法：选择8只雌性家猪,体重35～45 kg,经导管应用球囊封堵前降支动脉建立心肌梗死模型后,将存活的7只随机分为Feridex标记的干细胞移植组（n=4）和Feridex未标记的干细胞移植组（n=3）.建立模型2周后开胸,在梗死区中央及梗死边缘区共5个点注射骨髓间充质干细胞（BMSC）（1.25～7.54×10^6）.于移植前及移植后1 h、1周、2周分别行心脏MRI 检查,比较移植前后MRI心脏影像学变化.移植后2周,取心脏组织行HE染色和普鲁士蓝染色.结果：移植后1 h,Feridex标记的干细胞移植组中4只动物（100%）间充质干细胞移植区在MRI上呈明显的低信号改变,术后1周示心脏低信号改变达100%（4只动物）,术后2周示2只动物（50%）细胞移植区有低信号改变.病理检查示梗死区内大量炎性细胞浸润,Feridex标记的干细胞移植组心脏注射点处的组织普鲁士蓝染色阳性.结论：Feridex标记的干细胞在MRI上呈低信号改变,应用MRI活体示踪BMSC是可行的.     

磁标记大鼠神经干细胞移植入脑缺血大鼠的磁共振示踪

[目的]使用菲立磁（Feridex）体外标记胎鼠神经干细胞（neural stem cells,NSCs）,并在移植脑缺血大鼠后进行活体MRI示踪观察。[方法]分离、培养大鼠胚胎源性神经干细胞,使用“Feridex-多聚赖氨酸复合物（FE-PLL）” ,标记神经干细胞,对标记细胞分别进行普鲁士蓝染色、电镜观察,将FE-PLL标记神经干细胞分别移植人脑缺血大鼠左右侧脑室内,活体移植后1、5、14d体内MRI示踪。[结果]菲立磁可以高效率地标记神经干细胞,普鲁士蓝染色显示FE-PLL标记神经干细胞胞质内出现细小的蓝色铁颗粒。电镜结果显示FE-PLL标记的神经干细胞胞质内含有许多包裹铁颗粒的囊泡。MRI检查发现脑内移植的标记细胞在磁共振上呈明显的低信号改变。[结论]菲立磁可以用来体外标记神经干细胞,利用MRI技术可以对脑内移植后的标记细胞进行初步的活体追踪。     

大鼠骨髓源神经干细胞的Sinerem体外标记及磁共振成像研究

目的 应用超小超顺磁性氧化铁(USPIO)Sinerem和转染试剂多聚赖氨酸(PLL)复合物标记大鼠骨髓源神经干细胞,初步评价磁共振成像活体示踪Sinerem标记干细胞的可行性.方法 分离SD大鼠骨髓基质干细胞,体外培养诱导成骨髓源神经干细胞.将制备的Sinerem-PLL复合物以浓度Sinerem 200μg/ml和干细胞共孵育培养过夜.采用普鲁士蓝染色和透射电镜确定细胞内铁的摄取、定位情况;并对细胞增殖、凋亡检测评价.体内外以SE序列T2WI与T2*WI行4.7T磁共振干细胞成像.结果 该方法标记干细胞效率为95%以上,普鲁士蓝染色显示铁颗粒存在胞质中,电镜显示铁颗粒集中于内涵体和溶酶体中;该浓度时Sinerem对细胞的活性影响与未标记细胞相比差异无统计学意义(P＞0.05).标记后细胞体内外的T2WI与T2*WI信号强度明显降低.结论 利用Sinerem对比剂经PLL介导标记骨髓源神经干细胞高效易行,磁共振可用于活体示踪神经干细胞.     

磁共振活体监测大鼠间充质干细胞移植治疗急性肾功能衰竭

目的 磁共振活体监测移植入急性肾功能衰竭(ARF)大鼠腹主动脉的磁标记间充质干细胞(MSCs)并检测大鼠.肾功能及肾脏病理改变.方法 磁性纳米粒子体外标记大鼠骨髓MSCs.ARF大鼠分为3组,插导管至腹主动脉,分别移植入标记细胞(10只);移植入未标记细胞(10只);灌注等量生理盐水(10只).移植后0.5 h及第1、2、5天应用MRI对移植细胞进行活体示踪,并与肾脏普鲁士蓝染色及CD68抗体染色对照.监测大鼠肾功能恢复及肾脏病理变化情况.结果 Fe2O3-PLL可有效标记大鼠MSCs.标记细胞移植后ARF大鼠.肾脏皮质区T2*WI信号强度明显下降,持续到移植后第5天.组织学分析见标记细胞分布于肾皮质肾小球内.细胞移植组肾功能优于对照组,肾损伤程度明显轻于对照组.结论 临床应用型1.5 T磁共振仪可活体监测移植入ARF大鼠腹主动脉的MSCs,移植后早期细胞分布于肾皮质肾小球内;MSCs移植后早期可促进ARF恢复.     

体外纳米磁标记骨髓间充质干细胞生物学特性及其MR成像

目的 研究超顺磁性氧化铁粒子(superparamagnetic iron oxide particles,SPIO)体外标记兔骨髓间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)及MR细胞成像示踪可行性.方法 从兔骨髓中分离培养MSCs,体外不同浓度SPIO联合硫酸鱼精蛋白标记,未标记细胞设为对照组.普鲁士蓝染色和电镜检查鉴定细胞内铁颗粒,台盼蓝染色检测细胞存活,MTF法测定细胞生长曲线的变化,磁标记MSCs转入成骨、成脂肪培养基中进行诱导培养后进行鉴定,应用1.5T MR梯度回波T2加权(GRE T2 *WI)扫描序列和自旋回波T2加权(SE T2WI)扫描序列对磁标记细胞成像示踪.结果 普鲁士蓝染色和电镜检查显示细胞质内含致密铁颗粒,磁标记对MSCs活性和增殖无统计学差异(P<0.05),标记细胞可正常成骨、成脂肪分化.GRE T2*WI序列和SE T2WI序列提示与未标记细胞信号强度(sI)相比,1×106(标记细胞)、5×105(标记细胞)SI均显著性下降(P<0.05),其中GRE T2*WI的信号强度衰减率(△SI)显著高于T2WI序列(P<0.05).在2个序列中1×106(标记细胞)△SI均高于5×105(标记细胞)△SI,但不具有显著性差异(P>0.05).结论 SPIO联合硫酸鱼精蛋白转染剂能成功标记MSCs,磁标记对细胞存活、增殖及潜在多向分化能力无影响.磁标记细胞在MR上产生特征性的低信号改变.应用1.5T MR成像示踪标记细胞可行,以GRE T2*WI序列成像最为敏感.     

心肌内磁标间充质干细胞磁共振活体成像的可行性研究

目的本研究探讨活体心肌内磁标干细胞磁共振成像的可行性。方法以50:1的比例将5μg／mL SHU555A-PLL培养液与猪骨髓间充质干细胞(MSCs)共孵育24 h,并以DAPI和PKH26进行荧光标记。然后将MSCs经心外膜直接注入猪急性梗死心肌内,每头猪注射3点．根据每注射点细胞数量及细胞是否以标记将12头猪随机均分为4组:2×106标记细胞组、1×106标记细胞组、5×106标记细胞组和1×106未标记细胞组。细胞移植后20-24 h行猪心脏1．5 T磁共振成像,1 h后处死并根据磁共振图像切取心肌组织行普鲁士蓝染色和免疫荧光检查．结果SHU555A标记的MSCs经普鲁士蓝染色后在光学显微镜下,细胞内可见大量蓝色颗粒,标记率为100％,而未标记的细胞胞质内未见着色颗粒。电子显微镜观察证实含铁囊泡位于细胞胞质内。DAPI和PKH26共阳性率达(93±5)％。注射标记细胞的9头猪行T2*WI-Flash2d序列扫描发现,左室壁注射部位呈边界清晰的低信号区:T2WI-FSE序列扫描仅隐约可见低信号甚至难以辨认;而TrueFrsp定位序列和T1WI-TSE序列扫描则不能显示。磁共振成像检查未标记细胞组的3头猪9个心肌注射点均未显示低信号区。心肌内低信号区域随回波时间的增加而增大,且与注射的细胞剂量无关;心肌内低信号区面积与回波时间呈线性相关(r=0．98,P<0．01);回波时间从10 ms增加到20 ms,低信号区面积增加约1倍。在回波时间相近或相同的情况下,注射点低信号区的面积大小与移植细胞数量呈正相关(P<0．01)。④磁共振低信号区心肌病理学检查见普鲁士蓝染色、DAPI和PKH26三重阳性细胞存在;虽然移植未标记细胞的心肌壁内未显示磁共振低信号区,但荧光显微镜证实,在细胞注射部位心肌中存在DAPI和PKH26阳性细胞。说明心肌壁低信号源自MSCs内的SHU555A。结论应用磁共振活体观察心脏内移植的磁标干细胞的方法可行,为将来人类心脏细胞治疗中磁标干细胞的示踪提供了实验基础。     

磁性纳米粒标记的神经干细胞不同移植途径对大鼠脑损伤治疗的实验研究

目的 探讨脑损伤后不同移植途径神经干细胞的迁移及分布情况并进行对比研究.方法 体外培养的胚胎神经干细胞,采用Feeney自由落体脑创伤模型制成大鼠脑损伤模型,超顺磁性氧化铁纳米颗粒(SPIO)标记神经干细胞,并将其分别经枕大池穿刺注射入脑损伤大鼠蛛网膜下腔的脑脊液中及经立体定向脑内注射移植,分别进行大鼠运动功能缺失的神经功能评价、磁共振示踪及大鼠脑切片普鲁士蓝染色.结果 接受神经干细胞移植的两组大鼠神经运动功能评分均较损伤对照组明显提高(P<0.05),两移植组大鼠神经运动功能评分无明显差别.接受神经干细胞移植的两组大鼠神经运动功能评分均较损伤对照组明显提高(P<0.05),两移植组大鼠神经运动功能评分无明显差别.标记组移植经枕大池移植的神经干细胞即刻的MRI即可观察到大鼠脑内的移植标记细胞,移植后2周脑挫伤即可见到低信号影,组织切片的普鲁士蓝染色与MRI结果相符.结论 经枕大池移植的神经干细胞具有远距离迁移能力,并能像脑内移植一样明显有助于大鼠神经运动功能的恢复.用MRI活体示踪移植磁化标记神经干细胞在TBI模型大鼠脑内迁移和分布是可行的.     

骨髓间充质干细胞移植治疗急性心肌梗死的多模态体内示踪分子成像

目的 利用多聚乙烯-超顺磁性氧化铁(PEI2k-SPIO)标记带有萤火虫荧光素酶（Luciferase）的SD大鼠骨髓间充质干细胞（BMSCs/Luciferase）,探索多模态成像活体示踪BMSCs移植治疗急性心肌梗死的可行性。方法 PEI2k-SPIO成功标记BMSCs/Luciferase细胞后行普鲁士兰染色及MTT验证标记的有效性及安全性。超声引导下原位移植至SD大鼠急性心肌梗死模型的梗死心肌边缘,分别在移植后1 d和1周行磁共振成像（MRI）及移植后1 d、2 d、3 d和1周行光学成像。结果 MTT结果显示PEI2k-SPIO标记的BMSCs/Luciferase细胞与未标记BMSCs/Luciferase细胞间存活细胞率差异无统计学意义(P<0.05)。MRI在细胞移植后1 d能观察到注射区域低信号,移植后1周未观察到低信号影;移植后1、2、3 d可同时探测到生物发光,移植后7 d未检测到生物发光。结论 多模态分子成像可同时示踪移植干细胞的位置和判断细胞存活状态。     

神经干细胞移植治疗大鼠脊髓损伤的活体示踪研究

目的:探索利用MR技术活体追踪干细胞的可行性及神经干细胞(NSCs)移植对大鼠脊髓损伤(SCI)后功能恢复的影响。方法:66只SD大鼠随机分为假损伤组(A组)、SCI对照组(B组)和细胞移植治疗组(C组)3组,应用已包被多聚左旋赖氨酸(PLL)的SPIO标记NSCs,对标记细胞进行普鲁士蓝染色,分别在细胞移植后第1、2、3、4、5周对各组动物进行BBB评分,细胞移植后1、3、5周行MRI检查。结果:(1)普鲁士蓝染色证实该方法标记NSCs的有效率为100%。(2)细胞移植后1~5周,B、C组动物运动功能均有不同程度恢复,但B组恢复较慢,BBB评分差异有统计学意义(P<0.05)。(3)1.5 T MRI检查见移植处在T2WI序列呈低信号改变,第3周时低信号向损伤区扩大,第5周时可在损伤区见到低信号改变。结论:MR技术可以活体追踪干细胞,NSCs移植治疗SCI有利于大鼠后肢功能的恢复。     

应用超顺磁性氧化铁纳米粒子标记神经干细胞及活体磁共振示踪的实验研究

目的 探索超顺磁性氧化铁纳米粒子(SPIO)标记神经干细胞体的方法及其检测手段,研究标记细胞移植后在活体上磁共振信号的改变。方法 分离培养新生鼠皮层神经干细胞,使用SPIO和多聚赖氨酸联合标记神经干细胞;将标记后的神经干细胞移植入Wistar大鼠脑内,应用不同的扫描序列对脑内移植的神经干细胞进行示踪。结果 体外标记的神经干细胞普鲁士蓝染色见细胞浆内有许多蓝染的铁颗粒,电镜检查表明SPIO颗粒存在于标记细胞的吞饮小泡及细胞基质内,标记后的细胞可正常分化。脑内移植的标记细胞在磁共振上呈明显的低信号改变,以GREE序列信号改变最为明显。结论 超顺磁性氧化铁粒子可以用来标记神经干细胞,且对细胞增殖、分化无影响,SPIO颗粒存在于标记细胞的吞饮小泡及细胞基质内。标记后体内移植的神经干细胞可以在MR上产生明显的低信号改变。     

超顺磁性氧化铁标记骨髓间充质干细胞治疗大鼠脑卒中的磁共振活体追踪

目的探索利用磁共振技术活体追踪干细胞的可行性以及干细胞对卒中大鼠脑梗死体积的影响。方法采集大鼠后肢股骨和胫骨骨髓,采用密度梯度离心法分离并培养骨髓间充质干细胞(BMSCs)。利用超顺磁性氧化铁和多聚左旋赖氨酸的混合物标记BMSCs,普鲁士蓝染色检测标记率。线栓法建立18只大鼠脑缺血2h再灌注动物模型,分为缺血对侧BMSCs移植组(细胞数1.5×105/15μl)、缺血同侧纹状体移植组(细胞数1.5×105/15μl)和对照组(15μlD-Hanks液)3组,每组6只。分别在脑缺血后第1天、细胞移植后第1天及第14天进行磁共振扫描,对各时间点梗死体积的变化进行统计学分析。结果超顺磁性氧化铁对BMSCs的标记率为96%。磁共振追踪显示移植后第14天缺血同侧移植组BMSCs向缺血灶边缘迁移,缺血对侧移植组BMSCs沿胼胝体弥散,但是3组之间的脑梗死体积变化差异无显著性(P>0.05)。结论超顺磁性氧化铁对干细胞标记率高,磁共振活体追踪有利于了解干细胞移植后的存活和迁移。BMSCs脑内移植对于卒中大鼠脑梗死体积的影响无统计学意义。     

大鼠问充质干细胞对肝肿瘤趋向性及其间质的影响

目的 探讨大鼠骨髓间充质干细胞(BMSC)在体内对肝肿瘤微环境的趋向性以及BMSC对肝肿瘤间质的影响.方法获取大鼠BMSC,分离、培养、扩增.应用超顺磁氧化铁(SPIO)颗粒标记细胞,普鲁士蓝染色鉴定.应用walker-256细胞株肝内种植制备大鼠肝肿瘤模型.实验分为两个实验组,(1)肿瘤成块后BMSC干扰组:肝内种植walker-256细胞6～8 d后,磁共振(MR)观察肝内成瘤后,大鼠尾静脉植入磁性标记的BMSC;(2)肿瘤成块前BMSC干扰组:肝内种植walker-256细胞3 d后,MR观察肝内未成瘤的大鼠,于尾静脉植入磁性标记的BMSC;一个单纯肝内种植肿瘤细胞的对照组.实验组分别在BMSC移植前及移植后5、10及15 d行MR扫描,每次成像后处死若干大鼠,取出肝脏及肿瘤组织分别行HE染色、普鲁士蓝染色,取BMSC移植后第10天的实验组大鼠及相应对照组大鼠组织行血管内皮生长因子(VEGF)、CD31、vWF免疫组化染色.结果 BMSC普鲁士蓝染色表明BMSC的磁标记率达90％.移植后第5、10天,实验组MR扫描T<,2>WI显示肿瘤边缘出现结节状低信号,移植后第15天无明显低信号,对照组肿瘤信号无明显变化.普鲁士蓝染色显示移植后5、10及15 d肿瘤边缘及瘤内有蓝染的BMSC颗粒.移植后第10天,两个实验组的VEGF、CD31、vWF的表达均高于对照组(F=34.03,P<0.01;F=84.24,P<0.01;F=7.08,P<0.05).结论 大鼠BMSC在活体内对肝肿瘤有明显的趋向性,并在肝肿瘤内促进血管内皮的生成.     

Experimental Study of Cell Migration and Functional Differentiation of Transplanted Neural Stem Cells Co-labeled with Superparamagnetic Iron Oxide and Brdu in an Ischemic Rat Model

Objective To explore the migration of transplanted neural stem cells co-labeled with superparamagnetic iron oxide （SPIO） and bromodeoxyuridine （Brdu） using the 4.7T MR system and to study the cell differentiation with immuno-histochemical method in ischemic rats. Methods Rat neural stem cells （NSCs） co-labelled with SPIO mediated by poly-L-lysine and bromodeoxyuridine （BrdU） were transplanted into the unaffected side of rat brain with middle cerebral artery occlusion （MCAO）. At weeks 1, 2, 3, 4, 5, and 6 after MCAO, migration of the labelled cells was monitored by MRI. At week 6 the rats were killed and their brain tissue was cut according to the migration site of transplanted ceils indicated by MRI and subjected to Prussian blue staining and immunohistochemical staining to observe the migration and differentiation of the transplanted NSCs. Results Three weeks after transplantation, the linear hypointensity area derived from the migration of labelled NSCs was observed by MRI in the corpus callosum adjacent to the injection site. Six weeks after the transplantation, the linear hypointensity area was moved toward the midline along the corpus callosum. MRI findings were confirmed by Prussian blue staining and immunohistochemical staining of the specimen at week 6 after the transplantation. Flourescence co-labelled immunohistochemical methods demonstrated that the transplanted NSCs could differentiate into astrocytes and neurons. Conclusion MRI can monitor the migration of SPIO-labelled NSCs after transplantation in a dynamical and non-invasive manner. NSCs transplanted into ischemic rats can differentiate into astrocytes and neurons during the process of migration.     

7.0T磁共振对磁标记单细胞的成像研究

目的 7.0T MR系统对氧化铁纳米粒子标记单细胞进行体外成像,并对成像参数进行探讨.方法 3D-FLASH序列对磁标记单细胞计数,对比梯度回波序列与自旋回波序列成像差异,对比梯度回波序列不同回波时间、不同分辨率成像差异.结果 7.0T MR能对磁标记单细胞进行成像,MR图像对细胞浓度为2×103/ml的琼脂糖模型进行细胞计数为1.7×103/ml,与实际浓度一致.2D-FLASH较SE序列对磁标记单细胞导致的T2*WI信号改变明显,差异有统计学意义;3D-FLASH序列随TE时间延长T2*效应增强,但图像伪影逐渐明显;分辨率降低单细胞导致的信号缺失明显降低,在200 μm时单细胞导致的信号波动已基本接近琼脂糖背景的内源性波动.结论 7.0T MR系统可对氧化铁纳米粒子标记的单细胞进行探测,选择适合的序列、优化序列内参数可有效提高磁标记细胞的探测敏感性.     

SPIO标记骨髓间充质干细胞移植入心肌梗死大鼠的示踪研究

目的探讨超顺磁性氧化铁微粒(SPIO)体外标记骨髓间充质干细胞(BMSCs)及体内示踪移植入大鼠心肌梗死心脏的BMSCs的能力。方法使用左旋多聚赖氨酸-SPIO共培养方式标记BMSCs。采用普鲁士蓝染色观察细胞内铁颗粒,流式细胞术检测细胞活力,将经过SPIO标记的干细胞移植入心肌梗死大鼠心脏,应用1.5TMRI系统行磁标记干细胞成像。超声心动图检测各组心脏的左室射血分数(EF),左室舒张末期内径(LVIDd),左室收缩末期内径(LVIDs)及短轴缩短率(FS)。结果普鲁士蓝染色显示,SPIO标记的BMSCs细胞胞质内出现细小的蓝色铁颗粒,标记效率为(99.81±1.57)%;与正常未标记细胞相比较,细胞的活力差异无统计学意义(P0.05)。标记了SPIO的BMSCs体内MRI成像时显示,细胞移植区域信号缺失,对应区域病理切片普鲁士蓝染色可见胞浆内染色阳性的细胞。超声心动图显示,PBS组FS移植前后没有明显变化,BMSC组FS从移植前的(23.1±1.88)%上升到第1周的(31.28±4.15)%。BMSC组EF在移植前是(51.13±5.07)%,第1周时上升到(60.12±8.40)%。结论 SPIO能成功地标记BMSCs,且对BMSCs的活力无明显影响。BMSCs移植后能改善心梗大鼠的心功能。SPIO标记的BMSCs移植后在大鼠体内的分布、迁移过程可用MRI进行检测评价。