干细胞的磁粒子标记和磁共振示踪

干细胞移植后，如何从受体辨别供体细胞，并观察其在受体中的生存状况，一直让人困扰的问题，传统的组织切片光镜检查不能有效区分受体或供体肝细胞。目前大都采用干细胞体外标记后再移植人体内的方法。     

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Resovist标记神经干细胞的实验研究

目的研究超顺磁性氧化铁（superparamgnetic iron oxides，SPIOs）标记神经干细胞及其生物学特性．方法：神经干细胞培养、传代和诱导分化；Resovist（一种SPIOs）标记神经干细胞。制备磁标记神经干细胞；利用免疫细胞化学、透射电镜和Prussian blue染色等方法对磁标记神经干细胞生物学特性进行研究。结果：在原代及传代细胞中有Nestin阳性细胞即神经干细胞．血清诱导下，神经干细胞可分化为GFAP、NF200阳性细胞．Resovist与神经干细胞共同孵育后，透射电镜及Prussian blue染色显示胞浆中含有铁颗粒，Resovist也可以随细胞的分裂增殖而传到子代细胞中。随Resovist浓度的增高（5．6μg／ml-11．2μg/ml），Resovist对神经干细胞存活、分化能力的影响无显著性差异（P〉0．05）．当Resovist的浓度大于22．4μg／ml时。Resovist影响其存活和分化（P〈0．05）。结论：本实验利用Resovist作为磁标记探针，对神经干细胞进行成功磁标记，为进一步利用核磁共振（MRI）对神经干细胞活体追踪奠定实验基础。     

超顺磁氧化铁标记神经干细胞移植治疗帕金森病大鼠模型的研究

多潜能的神经干细胞（NSC）已经成为修复中枢神经系统损伤的细胞替代物，为神经系统疾病的治疗提供了一种新的途径。虽然已有大量的动物实验证实NSC移植能够有效地治疗帕金森病，但临床应用存在许多问题。目前仍缺乏有效的监测手段在体观察NSC移植后的情况。而在多种成像方式中，磁共振能同时提供近细胞级（约25～50μm）分辨率的影像，通过示踪移植磁化标记细胞可以了解其在宿主活体内的分布。我们利用超顺磁氧化铁（SPIO）标记NSC，对帕金森病大鼠进行脑内移植治疗，应用磁共振成像观察移植后NSC的分布和迁徙情况。     

菲立磁标记的大鼠骨髓基质干细胞在同种异体移植鼠肝脏中的追踪观察

目的:研究菲立磁标记的大鼠骨髓基质干细胞(BMSCs)在同种异体移植鼠肝脏中的追踪方法. 方法:采用菲立磁(Feridex)对分离培养的BMSCs进行标记,Prussian blue染色和电镜观察对标记后的BMSCs进行鉴定;取鉴定后的BMSCs 2 mL(1×109/L)分别注射到SD异体大鼠的门静脉、肝局部实质、尾静脉内;采用磁共振成像(MRI)技术(SE-T2WI,FSE-T2WI,GRE-T2WI序列)分别对移植前6 h,移植后6 h,1,3和5 wk时的大鼠肝脏进行扫描. 结果:Prussian blue染色证实Feridex标记BMSCs阳性率＞90%,透射电镜见铁颗粒位于BMSCs胞质中;MRI扫描 SE-T2WI序列成像显示:各移植组在移植前肝脏均未见异常低信号区;门静脉组大鼠移植后6 h在肝门部可见异常的低信号改变,1,3 wk低信号改变范围逐渐扩大,第5周时低信号改变消失;肝内注射组大鼠移植后6 h在肝脏局部注入区域可见异常的低信号改变,1,3,5 wk低信号改变区域逐渐扩大. 尾静脉组在移植后各时间点均未见到异常低信号改变. 结论:Feridex标记的大鼠BMSCs在同种异体移植鼠肝脏中可用MRI进行有效的追踪.     

锰增强磁共振示踪移植神经干细胞在大脑内的功能

背景：在前期研究中,我们已成功用SPIO标记成人神经干细胞（NSCs）,移植到开放性脑外伤患者脑内,并用MRI观察到其在脑内的迁徙和分布,实现了无创性观察移植NSCs在体内的分布。但是这一方法无法评估移植NSCs是否参与大脑功能活动。在本实验中,我们利用锰增强磁共振（ME-MRI）技术在体观察移植NSCs在动物脑损伤区的功能活动。 方法：40只脑损伤SD大鼠随机分为四组,每组10只大鼠。第1组大鼠脑损伤后不行NSCs移植,然后行ME-MRI扫描。静脉输注MnCl2.4H2O,甘露醇开放一侧血脑屏障,电刺激其对侧前肢,采用3D-SPGR序列ME-MRI扫描。第2组大鼠脑损伤一周后行SPIO标记NSCs立体定向移植,两周后行ME-MRI扫描,方法同前。第3组大鼠脑损伤一周后行SPIO标记NSCs立体定向移植,两周后行ME-MRI扫描,方法同前,但在电刺激阶段静脉注射钙通道阻滞剂地尔硫卓。第4组脑损伤大鼠局部注射PBS,然后行ME-MRI扫描,方法同前。 结果：第2组脑损伤大鼠ME-MRI扫描后发现相应的皮层有高信号,表明局部存在神经细胞电活动,并为ME-MRI所反映。第3组脑损伤大鼠加入地尔硫卓后其相应位置的高信号消失,表明这一电活动是钙通道依赖性的。而第1组和第4组脑损伤大鼠脑损伤区无高信号出现。 结论：我们利用ME-MRI可初步检测到移植NSCs在大脑局部的电活动,为今后进一步研究NSCs在宿主脑内的功能奠定了基础。     

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.     

Ferumoxides标记神经干细胞及其对增殖分化的影响

目的:研究超顺磁性氧化铁(superparamagnetic iron oxides.SPIOs)标记神经干细胞及其生物学特性.方法:神经干细胞培养、传代和诱导分化;菲立磁(Ferumoxides,一种SPIOs)标记神经干细胞,制备磁标记神经干细胞;利用免疫细胞化学、透射电镜和Prussian blue染色等方法对磁标记神经干细胞的生长、分化等生物学特性进行研究.结果:在原代及传代细胞中有Nestin阳性细胞即神经干细胞.血清诱导下,神经干细胞可分化为GFAP、MAP-2、NSE、Tau蛋白及NF200阳性细胞.Ferumoxides与神经干细胞共同孵育后,透射电镜及Prussian blue染色显示胞浆中含有铁颗粒,SPIOs也可以随细胞的分裂增殖而传到子代细胞中.随Ferumoxides浓度的增高(2.8μg/ml～16.8μg/ml),Ferumoxides对神经干细胞存活、分化能力的影响无显著性差异(P＞0.05).当Ferumoxides的浓度大于22.4μg/ml时,SPIOs影响其存活和分化(P＜0.05).结论:本实验在国内首次利用Ferumoxides作为磁标记探针,对神经干细胞进行成功磁标记.为进一步利用核磁共振(MRI)对神经干细胞活体追踪奠定实验基础.     

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。     

磁探针标记乳腺癌干细胞的实验研究

目的 研究超顺磁性氧化铁(superparamgnetic iron oxides,SPIOs) 标记乳腺癌干细胞及其生物学特性.方法 乳腺癌干细胞分离、鉴定及培养;用Feridex(一种SPIOs)标记乳腺癌干细胞,制备磁标记乳腺癌干细胞;利用MTT、透射电镜和Prussian blue染色等方法对磁标记的乳腺癌干细胞生物学特性进行研究.结果 在原代培养的乳腺癌细胞中分离出乳腺癌干细胞.Feridex与乳腺癌干细胞共同孵育后,Prussian blue染色及透射电镜均显示乳腺癌干细胞胞浆中含有氧化铁颗粒.随Feridex浓度的增高(15～25μg/mL),Feridex对乳腺癌干细胞存活、繁殖能力的影响差异无统计学意义(P>0.05).当Feridex的浓度大于35μg/mL时,影响其存活和繁殖(P<0.05).结论 本实验利用Feridex作为磁标记探针,对乳腺癌干细胞进行成功磁标记,为进一步利用核磁共振(MRI)对乳腺癌干细胞活体追踪奠定实验基础.     

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。     

Detection of neural stem cells function in rats with traumatic brain injury by manganese-enhanced magnetic resonance imaging

Background  Previously we had successfully tracked adult human neural stem cells (NSCs) labeled with superparamagnetic iron oxide particles (SPIOs) in host human brain after transplantation in vivo non-invasively by magnetic resonance imaging (MRI). However, the function of the transplanted NSCs could not be evaluated by the method. In the study, we applied manganese-enhanced MRI (ME-MRI) to detect NSCs function after implantation in brain of rats with traumatic brain injury (TBI) in vivo.

Methods  Totally 40 TBI rats were randomly divided into 4 groups with 10 rats in each group. In group 1, the TBI rats did not receive NSCs transplantation. MnCl₂∙4H₂O was intravenously injected, hyperosmolar mannitol was delivered to disrupt rightside blood brain barrier, and its contralateral forepaw was electrically stimulated. In group 2, the TBI rats received NSCs (labeled with SPIO) transplantation, and the ME-MRI procedure was same to group 1. In group 3, the TBI rats received NSCs (labeled with SPIO) transplantation, and the ME-MRI procedure was same to group 1, but diltiazem was introduced during the electrical stimulation period. In group 4, the TBI rats received phosphate buffered saline (PBS) injection, and the ME-MRI procedure was same to group 1.

Results  Hyperintense signals were detected by ME-MRI in the cortex areas associated with somatosensory in TBI rats of group 2. These signals, which could not be induced in TBI rats of groups 1 and 4, disappeared when diltiazem was introduced in TBI rats of group 3.

Conclusion  In this initial study, we mapped implanted NSCs activity and its functional participation within local brain area in TBI rats by ME-MRI technique, paving the way for further pre-clinical research.

     

骨髓基质细胞源神经干细胞对局灶性脑缺血大鼠行为及神经细胞凋亡的动态影响

目的探讨骨髓基质细胞(BMSCs)源神经干细胞对局灶性脑缺血大鼠行为及神经细胞凋亡的影响。方法建立大鼠大脑中动脉缺血再灌注模型。32只健康Sprague-Dawley(SD)大鼠分为假手术组、缺血对照组、缺血骨髓基质细胞移植组和缺血骨髓基质细胞源神经干细胞移植组。分别于移植后1d、7d、14d、28d对大鼠进行神经功能缺损评分和空间学习能力检测,并在移植后14d和28d分别应用TUNEL法检测神经细胞凋亡。结果移植后7d各组神经功能均有不同程度的恢复,BMSCs源神经干细胞移植组大鼠的神经功能评分[(6.3±2.32)分]显著优于BMSCs移植组[(7.1±1.88)分]。移植14d后可提高大鼠空间学习能力,且各时间点BMSCs源神经干细胞移植组的空间学习能力改善优于BMSCs组。随移植后时间的延长,BMSCs源神经干细胞移植组和BMSCs移植组的神经功能和空间学习能力更趋改善。BM-SCs源神经干细胞移植组缺血边缘区凋亡细胞数[(4.8±1.12)个]明显少于BMSCs移植[(6.3±2.73)个]。结论骨髓基质细胞源神经干细胞移植可改善大鼠神经行为、减少神经细胞凋亡,显著优于BMSCs移植。     

干细胞的磁性标记及肝内活体磁共振示踪

目的:探讨超顺磁性氧化铁(SPIO)标记骨髓干细胞的方法和标记细胞在肝脏内的磁共振活体成像特点和衰减规律.方法:分离培养兔骨髓间充质干细胞,用SPIO标记细胞并在超声引导下局部注入兔肝脏内,然后经磁共振T1WI, T2WI和FFE序列进行移植细胞团的成像示踪.结果:体外标记的骨髓干细胞见黑色铁颗粒位于细胞胞质内,标记后细胞的生长曲线与正常细胞一致. 标记的移植细胞团在肝内T1WI, T2WI和FFE序列上均呈低信号,以FFE图像信号减低最为明显并有面积增大效应. 标记细胞的信号减低区在T1WI, T2WI和FFE序列图像上分别至注射后30, 30 和45 d仍和注射前信号差异有统计学意义(P＜0.05),并分别持续至注射后38, 38 和60 d低信号才消失.结论:SPIO可以简便、有效地标记骨髓干细胞,且对细胞的活性没有影响;MRI可对标记后的移植细胞进行活体内示踪,并可长期动态观察,这对进一步的实验研究和疗效观察研究具有重要意义.     

重复经颅磁刺激对脑缺血后神经干细胞增殖和迁移的影响

目的:探讨重复经颅磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation,rTMS)对大鼠脑缺血后神经干细胞和新生神经细胞的影响。方法:选用成年雄性SD大鼠54只,采用开颅电凝法制作大鼠左侧局灶性大脑中动脉梗塞模型,随机分为假刺激组、高频低强度刺激组和高频高强度刺激组。在缺血后连续刺激1周和2周处死大鼠,免疫组化检测大鼠大脑缺血侧Br-du和Nestin阳性细胞表达,比较相同时间点各组间大鼠神经功能NSS评分,了解rTMS对脑缺血神经功能恢复的影响。结果:高频阈上rTMS治疗可改善脑缺血后神经功能的恢复,其治疗效应与rTMS强度和时间相关,并能有效增加缺血侧BrdU阳性细胞数和Nestin标记的新生神经细胞数(P<0.05)。结论:高频阈上rTMS可促进脑缺血损伤后内源性神经干细胞的增殖及迁移,有助于神经功能的恢复。     

Angiogenesis and neural progenitor proliferation induced by intracarotid administration of mesenchymal stem cells in rats with cerebral ischemia

1Introduction Strokeisoneoftheleadingcausesofdisability worldwide.Effectivetherapeuticsfortherehabilitationof strokesurvivorshaveyettobedeveloped.Bonemarrow stromalcellsormesenchymalstemcells(MSCs)havethe potentialforself renewalanddifferentiationintodiverse celltypes.Anumberofrecentpublicationshavereported thatMSCscannotonlygiverisetobone,cartilage,but alsodifferentiateintomyocytes,hepatocytes,glialcells,andneurons[1,2].Itisindicatedbysomestudiesthat MSCscanpassthroughtheblood brainbarrie…     

大鼠脑梗死后室周带神经干细胞增殖和迁移

目的：研究成年大鼠脑梗死后室周带神经干细胞的增殖及迁移。方法：制作大鼠脑梗死模型，将其分为脑梗死后3、5、7和14d组，对照组为假手术组：采用免疫组化法动态检测大鼠脑内5-溴脱氧尿苷嘧啶（BrdU）、双皮质素（DCX）的表达。结果：与对照组相比，室周带BrdU阳性细胞在脑梗死后逐渐增加，并于7d达高峰，14d后开始下降，但仍高于正常水平。梗死后不同时间组室周带BrdU阳性细胞数均高于对照组（P〈0．01）。DCX阳性细胞具有迁移细胞的形态学特征，并向损伤区迁移，于术后5d迁移细胞的数量达高峰。结论：脑梗死可激活室周带神经干细胞原位增殖，并向损伤区迁移。     

SPIO标记大鼠骨髓基质干细胞及体外磁共振成像研究

目的 探讨以多聚赖氨酸(poly-L-lysine,PLL)为转染介质介导超顺磁性氧化铁微粒(superparamgnetic ironoxides,SPIO)标记大鼠骨髓基质干细胞(bone mesenchymal stem cells,BMSCs)的合适条件,通过标记细胞的体外磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)获取最佳的磁共振扫描序列.方法 分离、纯化、培养大鼠BMSCs,SPIO和PLL以1:0.001 2混合配制氧化铁一多聚赖氨酸(F-PLL)混合液,用铁浓度分别为0、4.2、8.4、21、42、84μg/ml的FE-PLL复合物标记BMSCs.计算细胞标记阳性率,测量并绘制末标记细胞和不nd浓度铁标记细胞的MTT生长曲线;对不同浓度铁标记的细胞进行磁共振成像.分别用浓度为0、0.05、0.25、0.5、1.0、5.0 μg/ml的PLL同BMSCs共同培养,了解各种浓度PLL对细胞的生存是否有影响.结果 细胞的标记率分别为O%、(44.40±11.33)%、(71.97 4±8.01)%、(88.86±9.10)%、(98.24±2.94)%、100%,随着SPIO浓度的增加而增加.MTT显示在铁浓度＜42 μg/ml时FE-PLL上复合物对细胞的生长活性无明显影响,而铁浓度为84μg/ml时,细胞的生长活性受到抑制.PLL在浓度≤1.0μg/ml时对细胞的活力无明显影响;当PLL浓度为5.0μg/ml时,细胞生长明显受抑.MRI信号随FE-PLL复合物浓度的增加而增加(P＜0.05),标记细胞的信号在T1WI的改变不及在T2WI及T2*WI明显,而以T2*WI信号改变最明显(P＜0.05).结论 以PLL为转染介质,SPIO能够高效的标记BMSCs,并且在合适的浓度范围内不会影响干细胞的生长活性.     

Magnetic Resonance Imaging of Transplanted Neural Stem Cells in Parkinson Disease Rats

Parkinson's disease (PD) is a degeneration disease with a main pathological change of characteristic deletion of nigra dopaminergic neurons. Now it is well known that neural stem cells (NSCs) reside in specific mammal brain region[1]. NSCs are optimal for cell-replacement therapy, thus making it a complementary therapeutic strategy to the traditional pharmacological therapies and fetal mesencephalic tissues transplantation[2]. It is important to distinguish grafted NSCs from host brain cel…