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.     

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.     

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.     

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。     

Ferumoxide标记Flk1＋＋CD31＋-CD34-人骨髓间充质干细胞及其在食蟹猴脑内移植示踪观察

目的探讨Ferumoxide-PLL标记Flk1 CD31-CD34-人骨髓间充质干细胞(hBMSC)的方法及其在食蟹猴脑实质内移植活体示踪的可行性。方法采用Ferumoxide-PLL标记hBMSC,台盼蓝染色、普鲁士蓝染色和透射电镜扫描鉴定标记效率及细胞活力。体外磁共振成像(MRI)分别扫描标记和未标记细胞,计算T2*的弛豫时间和弛豫率(R2*)变化。通过立体定向手术将标记的hBMSC移植入食蟹猴右侧基底节区,采用MRI扫描活体示踪细胞。采用免疫组织化学、普鲁士蓝和HE染色对脑组织切片进行干细胞存活、分化及病理学研究。结果Ferumoxide-PLL标记hBMSC效率为96%,普鲁士蓝染色、电镜可显示标记hBMSC细胞质内铁颗粒。1×106和5×105两组Ferumoxide-PLL标记细胞的T2*的弛豫时间分别为68.86和79.88ms,而未标记细胞分别为12.71和15.24ms。标记细胞的R2*分别为78.68和65.61/s,分别是未标记细胞(14.52和12.52/s)的5.4和5.2倍。移植后3周MRI扫描T2WI仍可发现hBMSC呈明显的低信号。病理及免疫荧光结果显示hBMSCs在移植区大量存活,移植区有大量新生血管,但未见hBMSC向神经细胞分化。结论Ferumoxide-PLL可高效标记hBMSC,能显著增加其MRI图像对比度。MRI可活体示踪干细胞。移植入食蟹猴脑内的hBMSC可大量存活并促进新生血管形成。     

MR示踪磁标记脐带间充质干细胞脑移植的实验研究

目的研究干细胞移植后活体内无创示踪方法的价值。方法菲立磁标记人脐带间充质干细胞移植到大鼠蛛网膜下腔,核磁共振成像示踪干细胞。结果移植的干细胞通过菲立磁标记后可在核磁共振成像下显示踪迹,并可从蛛网膜下腔迁移至脑实质内。结论核磁共振成像可活体无创显示菲立磁标记的干细胞的迁移,磁敏感加权成像(susceptibility-weighted imaging,SWI)示踪效果优于核磁共振T2WI平扫。     

应用超顺磁性氧化铁粒子标记组织工程关节软骨种子细胞及在体磁共振示踪的研究

目的探讨应用1．5T MRI活体示踪注入兔膝股骨髁软骨缺损关节腔内的超顺磁性氧化铁粒子（SPIO）标记的骨髓间充质干细胞（MSCs）的可行性。方法从兔骨髓中分离培养MSCs,经体外采用SPIO和BrdU双重标记后,与壳聚糖支架复合,然后注射到兔膝股骨髁自体软骨缺损关节腔中,术后1d及4、8、12周应用MR对膝关节腔内注入的磁标记MSCs进行扫描示踪,并与组织切片普鲁士染色及免疫组化BrdU对照。结果体外标记的MSCs普鲁士染色和电镜检查显示细胞胞质内含致密铁颗粒,标记细胞可正常成软骨分化。复合物注射后MRI GRET2^＊ WI序列检查显示关节腔内磁标记MSCs产生颗粒状低信号改变至少12周,不同时相信号改变在空间上呈不一致性。MRI信号改变区域与组织学检查结果基本一致。结论兔MSCs经SPIO标记后仍然具有成软骨细胞分化能力,利用1．5TMRI活体示踪注入自体软骨缺损膝关节腔内的兔磁标记MSCs分布和迁移是可行的。     

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。     

磁标记猪骨髓间充质干细胞肝脏移植示踪研究*

目的 探索1.5T MRI活体示踪经大动物门静脉移植的磁标记干细胞技术及最长示踪时间。方法 菲立磁-多聚赖氨酸（FE-PLL）复合物标记猪骨髓间充质干细胞后,经门静脉移植入猪的肝脏,分别于移植前、移植后1d、1周、2周、3周行扫描。结果 移植后1d、1周、2周、3周肝脏信噪比（SNR）分别为2.30±0.16、9.15±1.01、11.21±1.08、15.21±1.04,前2周肝脏信噪比与移植前比较有显著的降低（P<0.05）。结论 1.5T MRI能有效示踪经大动物门静脉移植的磁标记干细胞,可示踪2周。     

超顺磁性氧化铁对大鼠神经干细胞生物学活性的影响

目的 初步研究利用超顺磁性氧化铁标记大鼠骨髓基质细胞来源的神经干细胞及其对细胞活力、增殖等生物学活性的影响,并确定最佳标记浓度.方法 无菌条件下取大鼠股骨骨髓,梯度密度离心法分离得到骨髓基质细胞.体外培养、诱导成神经干细胞,使用不同终浓度的(6.25、12.5、25、37.5、50μg/ml)Ferumoxides(超顺磁性氧化铁)标记神经干细胞,采用普鲁士蓝染色、MTT法、流式细胞仪、透射电镜等方法鉴定Ferumoxides标记神经干细胞的效率及对细胞活力、增殖等生物学特性的影响.结果 Ferumoxides可以高效率标记神经干细胞,标记效率在90%以上.普鲁士蓝染色显示标记的神经干细胞胞质内存在细小蓝色铁颗粒,细胞呈淡蓝至深蓝色,颜色的深浅与所加Ferumoxides的剂量成正相关.电镜结果显示标记的神经干细胞胞质内含有许多包裹铁颗粒的囊泡,主要集中在胞体上.当Ferumoxides终浓度高于25 μg/ml时,Ferumoxides颗粒在细胞内聚集成团块状,量较多,在一定程度上影响了细胞超微结构的观察;低于25 μg/ml时,Ferumoxides颗粒散布于细胞胞质内,并随着浓度的降低,Ferumoxides颗粒在胞质内分布越分散,量越少.MTT及流式细胞仪结果显示Ferumoxides终浓度大于25 μg/ml时则对细胞活力、增殖、凋亡有一定影响,小于等于25 μg/ml时对细胞活力、增殖无明显影响.结论 利用Ferumoxides在体外标记神经干细胞是一种可行的实验方案,其最佳终浓度为25 μg/ml.     

Superparamagnetic Iron Oxide Labeling of Spinal Cord Neural Stem Cells Genetically Modified by Nerve Growth Factor-β

This study established superparamagnetic iron oxide （SPIO）-labeled nerve growth fac-tor-β （NGF-β） gene-modified spinal cord-derived neural stem cells （NSCs）. The El4 rat embryonic spinal cord-derived NSCs were isolated and cultured. The cells of the third passage were transfected with plasmid pcDNA3-hNGFβ by using FuGENE HD transfection reagent. The expression of NGFβ was measured by immunocytochemistry and Western blotting. The positive clones were selected, allowed to proliferate and then labeled with SPIO, which was mediated by FuGENE HD transfection reagent. Prussian blue staining and transmission electron microscopy （TEM） were used to identify the SPIO particles in the cells. The distinctive markers for stem cells （nestin）, neuron （β-Ⅲ-tubulin）, oligodendrocyte （CNPase） and astrocyte （GFAP） were employed to evaluate the differentiation ability of the labeled cells. The immunocytochemistry and western blotting showed that NGF-β was expressed in spinal cord-derived NSCs. Prussian blue staining indicated that numerous blue-stained particles appeared in the cytoplasma of the labeled cells. TEM showed that SPIO particles were found in vacuolar structures of different sizes and the cytoplasma. The immunocytochemistry demonstrated that the labeled cells were nestin-positive. After differentiation, the cells expressed β-Ⅲ-tubulin, CNPase and GFAP. It was concluded that the SPIO-labeled NGF-β gene-modified spinal cord-derived NSC were successfully established, which are multipotent and capable of self-renewal.     

绿色荧光蛋白转基因胎鼠神经干细胞的超顺磁性氧化铁标记

目的探讨超顺磁性氧化铁（SPIO）标记对绿色荧光蛋白（GFP）转基因胎鼠神经干细胞（NSCs）的标记效果及标记后对其生物学特性的影响.方法采用多聚赖氨酸（PLL）介导SPIO的方法标记NSCs,用普鲁士蓝染色观察标记后NSCs内铁,比较标记和未标记NSCs的GFP表达、活力、增殖、凋亡及多向分化能力.结果普鲁士蓝染色示标记NSCS胞质内见大量蓝色颗粒,细胞的活力、增殖、凋亡及多向分化能力检测均显示两组细胞间无明显差别.结论用PLL介导SPIO标记NSCs是一种可行、安全、有效的细胞内标记方法.     

外加磁场诱导超顺磁氧化铁标记骨髓间充质干细胞迁移 的体外研究

 【目的】 观察外加磁场能否诱导用超顺磁氧化铁标记的大鼠骨髓间充质干细胞在体外条件下定向迁移。 【方法】 使用超顺磁氧化铁标记大鼠骨髓间充质干细胞,采用普鲁士蓝染色鉴定其标记率。台盼蓝染色检测标记细胞生存能力,MTT法检测标记干细胞的增殖活力。外加磁场进行划痕试验及Transwell试验验证磁场对标记细胞的定向诱导迁移作用。 【结果】 普鲁士蓝染色显示骨髓间充质干细胞的超顺磁氧化铁标记率接近100%,台盼蓝染色标记细胞生存率与对照组无差异(P > 0.05),MTT检测标记干细胞的增殖活力与未标记干细胞无差异(P > 0.05)。外加磁场可加速标记细胞填补划痕试验空白区的速度,同时可增加transwell试验跨膜的细胞数(P < 0.05),而未加磁场情况下标记细胞与未标记细胞迁移速率无差异(P > 0.05)。 【结论】 外加磁场可在体外条件下诱导超顺磁氧化铁标记的骨髓间充质干细胞定向迁移。     

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.     

Superparamagnetic Iron Oxide Labeling of Neural Stem Cells and 4.7T MRI Tracking in vivo and in vitro

Neural stem cells were labeled with superparamagnetic iron oxide (SPIO) and tracked by MRI in vitro and in vivo after implantation. Rat neural stem cells were labeled with SPIO combined with PLL by the means of receptor-mediated endocytosis. Prussian blue staining and electron mi-croscopy were conducted to identify the iron particles in these neural stem cells. SPIO-labeled cells were tracked by 4.7T MRI in vivo and in vitro after implantation. The subjects were divided into 5 groups, including 5×105 labeled cells cultured for one day after labeling, 5×105 same phase unla-beled cells, cell culture medium with 25 μg Fe/mL SPIO, cell culture medium without SPIO and dis-tilled water. MRI scanning sequences included T1WI, T2WI and T2WI. R2 and R2 of labeled cells were calculated. The results showed: (1) Neural stem cells could be labeled with SPIO and labeling efficiency was 100%. Prussian blue staining showed numerous blue-stained iron particles in the cyto-plasm; (2) The average percentage change of signal intensity of labeled cells on T1WI in 4.7T MRI was 24.06%, T2WI 50.66% and T2WI 53.70% respectively; (3) T2 of labeled cells and unlabeled cells in 4.7T MRI was 516 ms and 77 ms respectively, R2 was 1.94 s-1 and 12.98 s-1 respectively, and T2 was 109 ms and 22.9 ms, R2 was 9.17 s-1 and 43.67 s-1 respectively; (4) Remarkable low signal area on T2WI and T2WI could exist for nearly 7 weeks and then disappeared gradually in the left brain transplanted with labeled cells, however no signal change in the right brain implanted with unlabeled cells. It was concluded that neural stem cells could be labeled effectively with SPIO. R2 and R2 of labeled cells were increased obviously. MRI can be used to track labeled cells in vitro and in vivo.     

超顺磁性纳米铁标记大鼠骨髓基质干细胞的实验研究

目的研究超顺磁性纳米铁粒子（superparamagnetic iron nanoparticle,SPIO）标记骨髓基质干细胞（bone mar-row stem cells,BMSCs）对其存活、增殖能力的影响,确定最佳标记浓度。方法分离、纯化4周龄SD大鼠的BM-SCs,分别用15、25、50 mg/L浓度的SPIO标记1×106个BMSCs分别作为实验组1、实验组2、实验组3,未做标记的BMSCs为对照组。用普鲁士蓝染色法和透射电镜鉴定SPIO-BMSCs的效率,台蓝染色法观察SPIO-BMSCs的存活,MTT比色法检测SPIO-BMSCs增殖活性。结果普鲁士蓝染色显示,随SPIO浓度的升高,标记的细胞染色程度逐渐加深。透射电镜检查显示细胞内含致密铁颗粒。实验组1的细胞增殖性与对照组差异无统计学意义（P〉0.05）,实验组2和实验组3与对照组相比,死亡细胞增多,细胞增殖性受到明显抑制（P〈0.05）。结论培养基SPIO浓度在15 mg/L时,SPIO对BMSCs标记效率较高,且不影响其存活、增殖。