超顺磁性氧化铁标记猪骨髓间充质干细胞的体外MR成像研究

目的 明确超顺磁性氧化铁(SPIO)粒子体外标记猪骨髓间充质干细胞(MSCs)的方法、经MR成像的特征及可成像的最低标记细胞量.方法 分离、纯化、培养猪MSCs,体外进行不同种类SPIO标记,对标记细胞行普鲁士蓝染色及荧光显微镜观察;测量并绘制未标记细胞和标记细胞的MTT生长曲线;选取不同的细胞量组进行标记后MR成像,测量不同扫描序列标记细胞管的信号强度改变,并进行统计学分析.结果 该方法标记MSCs的有效率为100%,普鲁士蓝染色见细胞浆内有多少不等的蓝染铁颗粒;SPIO标记的MSCs在T2WI尤其是FFE(T2*WI)序列信号明显降低;在25 μg Fe/ml培养液标记浓度下,MR成像的最低细胞量为1×105;在不同种类SPIO标记下,2#、3#USPIO与Feridex在T2WI及T2*WI上有统计学差异,而1#USPIO与Feridex在T2WI及T2*WI上无明显统计学差异;Feridex标记MSCs在T2WI及T2*WI上与T1WI之间均有统计学意义. 结论该方法可以简便标记MSCs并且在适当浓度下对MSCs的生物学活性没有影响,MR T2WI和T2*WI序列可敏感显像磁性标记的干细胞.     

超顺磁性氧化铁标记鼠骨髓间充质干细胞的体外MR成像研究

目的: 探讨不同浓度超顺磁性氧化铁(SPIO)颗粒标记鼠骨髓间充质干细胞(MSCs)的标记率和对细胞活力的影响,以及MR成像显示磁标记干细胞的可行性.材料和方法: 将不同浓度的SPIO-PLL复合物与培养基混合,行普鲁士蓝染色观察细胞内铁和检测细胞活力.应用1.5T MR仪,以T1WI和T2WI行磁标记干细胞成像.结果: SPIO可有效标记MSCs,标记后的铁颗粒位于细胞质内.SPIO标记的MSCs可引起T2WI信号降低,50、100、150较25μg Fe /ml的信号强度降低明显.结论: SPIO可以简便标记MSCs,并在适当浓度下对细胞活力没有影响,此技术为干细胞移植的MR活体内示踪奠定基础.     

铁羧葡胺标记猪间充质干细胞的体内外磁共振成像研究

目的 探讨铁羧葡胺-多聚赖氨酸复合物标记猪骨髓间充质干细胞(MSC)的体外和活体心脏内MR成像的特点.方法 分离培养猪MSC,用含铁羧葡胺-多聚赖氨酸复合物标记细胞24 h.分别于标记后0、4、8、12、16、20 d行普鲁士蓝染色观察细胞内铁,原子吸收分光光度仪测定细胞内含铁量,锥虫蓝排除试验检测细胞活力.对不同时间点、不同细胞数的磁标记干细胞进行1.5 T MR仪体外成像,并对植入猪心肌内的标记细胞进行体内MR成像.结果 ①MSC标记后见胞质中大量普鲁士蓝着色颗粒,标记率达100%,铁离子含量平均为(13.13±2.30)pg/细胞;随细胞的分裂增殖,细胞内铁离子含量逐渐减少,16 d时铁离子含量下降到(0.68±0.20)pg/细胞,接近标记前水平[(0.21±0.06)pg/细胞,P＞0.05].干细胞磁标记后各时间点的锥虫蓝拒染率与未标记细胞无统计学差异(P＞0.05).②3种成像序列中GRE T2*WI信号改变最为明显,成像细胞数量越多,信号强度变化越明显.1×106个细胞进行MR成像,发现随着标记后体外培养时间延长,T2*WI磁标低信号逐渐消失,12 d以后信号强度和标记前无差异(P＞0.05).体外MR成像最少能检测到5×104～1×105个标记的猪MSC.③标记细胞心肌内移植后1周MR成像显示低信号区.结论 应用铁羧葡胺-多聚赖氨酸复合物标记猪MSC安全、高效;体外MR信号强度能一定程度上反映磁标记细胞的数量及增殖情况;1.5 T临床MR成像仪可对植入心脏的磁标记细胞进行活体显像示踪.     

神经干细胞超顺磁性氧化铁标记及体内外MRI示踪

目的使用超顺磁性氧化铁(SPIO)纳米粒子对神经干细胞进行体外标记,并在体外及活体移植后对标记细胞进行MRI示踪。方法实验动物包括13只SD大鼠。联合应用SPIO及多聚左旋赖氨酸(PLL)通过受体介导的内吞作用标记神经干细胞,对标记细胞分别进行普鲁士蓝染色、电子显微镜观察、体外MRI示踪及活体移植后体内MRI示踪。体外1.5T及4.7TMR扫描对象分为5组,分别为5×105个标记后培养1d的细胞、5×105个相同时期未标记的细胞、提取标记细胞后的含铁培养基、相应的无铁培养基及蒸馏水。扫描序列包括轴面T1WI、T2WI及T2WI,并在4.7TMR仪上测量标记细胞的弛豫率R2及R2的变化。结果(1)该方法标记神经干细胞的有效率为100%,普鲁士蓝染色证实了每个标记细胞胞质内有多少不等的蓝染铁颗粒。(2)体外1.5T及4.7TMRI显示,标记细胞同未标记细胞相比,T1WI信号强度平均上升分别为20.53%及24.06%,T2WI信号强度平均下降分别为40.78%及50.66%,T2WI信号强度平均下降46.57%及53.70%。1.5TMRI上标记细胞的信号改变在T2WI与T2WI之间差异无统计学意义(F=3.06,P>0.05),而T2WI及T2WI与T1WI之间差异均有统计学意义(F=6.5,P<0.05)。(3)4.7TMRI测量未标记细胞和标记细胞的T2分别为516ms及77ms,其弛豫率R2分别为1.94s-1及12.98s-1;T2分别为109ms及22.9ms,其弛豫率R2分别为9.17s-1及43.67s-1。(4)标记细胞活体移植1周后行1.5TMR检查,见移植部位在T2WI及T2WI上呈显著低信号,而对照侧未见低信号。结论该方法标记神经干细胞简单高效,标记细胞弛豫率R2及R2明显提高,并能采用1.5TMRI对标记细胞进行活体内外示踪研究。     

大鼠骨髓间充质干细胞的培养及示踪优化

目的探讨骨髓间充质干细胞(MSCs)的标记和示踪方法,优化示踪技术。方法体外分离培养大鼠骨髓间充质干细胞,通过流式细胞仪鉴定细胞表面抗原(CD29、CD34、CD45、CD90),分别用BrdU、DAPI以及GFP 3种方法标记干细胞,DAPI和GFP标记率直接通过荧光显微镜进行鉴定,BrdU标记率通过细胞免疫化学法鉴定,比较3种示踪技术的优缺点。结果流式细胞仪鉴定结果显示MSCs CD29、CD90表达阳性,CD34、CD45表达阴性。3种标记方法对细胞均未显示明显毒性。终浓度10μmol/L BrdU标记48h、终浓度1μg/ml DAPI标记12h分别为其最佳标记浓度及时间。感染复数MOI=8时,GFP慢病毒感染MSCs 12h,感染率可达90%以上。结论 GFP基因转染是一种稳定、可靠、安全的标记方法,对成体干细胞的示踪有重要价值。     

经脾移植SPIO-PLL标记的诱导后大鼠胰岛素分泌细胞及MR示踪研究

目的 超顺磁性氧化铁颗粒及多聚左旋赖氨酸复合体(SPIO-PLL)标记诱导后的大鼠胰岛素分泌细胞,移植入正常大鼠脾,应用1.5 T MR仪进行活体成像,为胰岛素分泌细咆移植后的活体示踪提供依据.材料与方法将大鼠骨髓间质干细胞(BMSCs)体外诱导成胰岛素分泌细胞,SPIO-PLL标记细胞.10只受体大鼠分二组,每组5只.将标记后的胰岛素分泌细胞(标记组)和未标记的胰岛素分泌细胞(未标记组)分别移植入脾.各组分别于移植前、移植后5天、10天、14天及21天对脾进行T1WI、T2WI、T2*WI三个序列MR扫描,观察脾信号改变情况,在T2*WI序列测量移植部位脾信噪比(SNR),与各时间点脾组织切片普鲁士蓝染色对照.结果 与移植前相比,标记组脾移植部位SNR值明显降低,差异有统计学意义(F=182.92,P<0.05),但移植后各时间点SNR值差异无统计学意义(Bonferroni法,P>0.05).未标记组脾移植前后SNR值差异无统计学意义(F=0.98,P>0.05).脾组织切片普鲁士蓝染色显示标记组染色阳性部位沿注射针道分布,与MRI信号降低区域基本一致.结论 SPIO-PLL可以有效标记诱导后大鼠胰岛素分泌细胞.临床应用型1.5 T MR仪可对经脾移植的标记细胞进行活体示踪.     

体外磁共振成像对神经干细胞标记后弛豫活性的实验研究

目的:研究超顺磁性氧化铁颗粒(SPIO)标记细胞后在细胞成像领域的应用价值。方法:SPIO与多聚赖氨酸(PLL)联合标记神经干细胞,使用4.7T磁共振对标记细胞进行T1WI、T2WI及T2*WI扫描,并测量标记细胞及未标记细胞的弛豫率R2和R2*。结果:①与未标记细胞相比,标记细胞于T1WI时信号强度平均上升24.06%,T2WI时信号强度平均下降50.66%,T2*WI时信号强度平均下降53.70%。②未标记细胞和标记细胞的T2分别为516 ms和77 ms,弛豫率R2分别为1.94/s及12.98/s;T2*分别为109 ms和22.9 ms,其弛豫率R2*分别为9.17/s及43.67/s。标记细胞的R2及R2*分别约增强了5倍及4倍。结论:SPIO能够有效的标记神经干细胞,明显提高标记细胞的R2及R2*,T2WI和T2*WI序列对显示标记细胞与未标记细胞间的信号差异较敏感。     

MRI对自体骨髓间质干细胞移植于缺血心肌后动态监测价值的实验研究

目的 评价MRI对干细胞移植于缺血心肌后的动态监测价值.方法 中华小型猪6头,抽取髂骨骨髓并制备自体骨髓间质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs),以注射用超顺磁性氧化铁颗粒(SPIO)及4',6.二脒基-2.苯基吲哚(DAPI)标记细胞并进行标记率检测.开胸结扎冠状动脉左前降支制备小型猪心肌梗死模型.模型建立后14 d,MR延迟增强成像(DE-MRI)检测梗死面积,之后行第2次开胸,于每只动物心肌梗死周边区和正常心肌区直视下经心外膜各注射标记的MSCs 2个点,同时分别于各区注射培养基2个点作为对照点.细胞移植后24 h及21 d,快速梯度回波序列(F'GRE)T2*像检测十细胞移植点低信号区的面积及信号强度.T2*信号减低区范围的测量由FGRE面积法实现,其信号减低的程度以正常心肌区和该区的T2*值之差与正常心肌区T2*值的百分比表示.病理组织学检查心肌细胞形态、瘢痕形成、毛细血管密度及干细胞分布情况.不同时间点MSCs注射点低信号区面积及T2*信号强度的比较采用重复测量方差分析及配对t检验.干细胞注射点与对照点毛细血管密度的比较、梗死周边区及正常心肌区MSCs注射点信号衰减幅度和DAPI阳性细胞密度的比较采用成组资料t检验.结果 DAPI及SPIO对MSCs的标记率均达100%.心肌梗死模型建立后第14天,小型猪心肌梗死面积为(33.6±8.9)%.细胞移植后24 h,标记MSCs注射点于MRI显示为边界清晰的卵圆形T2*低信号区,梗死周边区与正常心肌区MSCs注射点T2*低信号区的信号强度[分别为(67.00±5.48)%、(61.92±7.76)%,t=1.65,P=0.1158)]及面积[分别为(0.56±0.24)、(0.52±0.25)cm2,t=0.39,P=0.7044.)]差异均无统计学意义.移植后3周,T2*低信号区与正常心肌区的对比程度均较前下降,梗死周边区减低至(40.12±5.93)%(t=9.53,P＜0.01);正常心肌区减低为(46.92±6.25)%(t=11.03,P＜0.01).梗死边缘区T2*减低的程度大于正常心肌区MSCs注射点,且2组间信号强度减弱幅度分别为(26.88±7.27)%和(15.00±4.51)%,差异有统计学意义(F:20.08,P=0.0003).正常心肌区MSCs注射点心肌组织中荧光标记的细胞核分布密度高于梗死边缘区.MSCs注射点[分别为(106±25)和(143±31)个/高倍镜(f=-2.47,P=0.0293)].梗死边缘区MSCs注射点组织中毛细血管分布密度高于该区对照点[分别为(13.4±4.0)和(9.4±3.1)个/高倍镜,f=2.49,P=0.0229].MSCs移植于心肌组织中3周后,普鲁十蓝染色阳性的铁颗粒仅位于部分移植MSCs细胞核周围.结论 MRI可在一定时间内实现对移植干细胞的示踪并反映移植MSCs在心肌局部的数量变化趋势,但是对于移植细胞的半定量监测存在局限性.移植干细胞所在的微环境是影响其牛存时间的重要因素之一.     

大鼠间充质干细胞的体外分离培养及CFSE标记

目的 探讨体外分离、培养及荧光染料CFSE标记大鼠间充质干细胞(MSCs)的方法.方法 Wistar大鼠10只.用密度梯度离心及贴壁法相结合的方法分离纯化大鼠MSCs并进行鉴定.荧光染料CFSE标记MSCs,荧光显微镜检测标记率,CCK-8法检测标记细胞的增殖能力.结果 原代MSCs 72h贴壁,呈梭形,集落样生长;传代后,细胞变为形态均一,排列有序的成纤维细胞样.CFSE标记当天,荧光显微镜下大鼠MSCs呈明亮的绿色荧光,标记率达100%,随着培养时间延长,荧光强度逐渐减弱,标记率随之下降,标记4周后,标记率下降至78%;标记细胞的增殖能力与未标记细胞相比,差异无统计学意义(P＞0.05).结论 利用密度梯度离心法结合贴壁法可以获得比较纯的MSCs;CFSE短期标记MSCs效率很高,且标记细胞的增殖能力不受影响,但荧光强度及标记率随着时间延长而下降.     

诱导后大鼠胰岛素分泌细胞超顺磁化氧化铁颗粒-多聚左旋赖氨酸体外标记后生物活性研究

目的 比较超顺磁化氧化铁颗粒-多聚左旋赖氨酸(SPIO-PLL)标记与未标记诱导后大鼠胰岛素分泌细胞的生物活性,探讨两者MRI成像表现.方法 分离培养大鼠骨髓间质干细胞(BMSC),经二期方案诱导成胰岛素分泌细胞,SPIO-PLL标记细胞,普鲁士蓝染色显示细胞内铁;放射免疫分析法测定标记及未标记细胞的胰岛素分泌情况;同时采用临床应用型1.5 T MR仪对两组细胞群进行T1WI、T2WI、T2*WI 3个序列成像.结果 普鲁士蓝染色显示标记细胞蓝色铁颗粒位于细胞内.标记后的细胞能分泌胰岛素,经统计学分析分泌量与未标记细胞无显著性差异.标记后的细胞在以T2*WI序列信号降低最明显,信号强度变化率最大.结论 SPIO-PLL可以有效标记诱导后大鼠胰岛素分泌细胞,且对其生物学活性无明显影响,临床应用型1.5 T MR仪可对标记细胞群进行体外成像.     

MRI对急性心肌梗死后不同心脏状态下干细胞移植后体内再分布与疗效评价的动物实验研究

目的 探讨MRI在研究停跳与不停跳两种心脏状态下,经猪心肌梗死模型心肌注射骨髓间充质干细胞后全身各主要脏器(心、肝、脾、肾)干细胞的早期再分布及疗效评价中的应用价值.方法 干细胞提取自雄性猪并用超顺磁性氧化铁标记.雌性猪制成急性心肌梗死模型7 d后数字表随机方法分为4组.第1组为心脏停跳细胞注射组(6只),体外循环后心脏停跳,超顺磁性氧化铁标记的干细胞(1×108)经心肌注入心肌梗死周边区.第2组为不停跳心脏细胞注射组(6只),相同的细胞在心脏跳动下经心肌注入心肌梗死周边区.第3组停跳心脏对照组(6只)和第4组不停跳心脏对照组(6只)中,相同剂量的生理盐水分别在停跳和不停跳状态下经心肌注入心肌梗死周边区.3 d后,行MR T2*WI示踪和心功能检查.并取动物心、肝、脾、肺、肾的标本,用实时定量聚合酶链反应(qRT-PCR)检测雄性细胞特异性的性别决定区域(SRY)基因定量检查.统计学分析采用方差分析和t检验.结果 第1～4组术前左心室舒张末期容积(LVEDV)分别为(56.8±5.3)、(54.8±6.8)、(57.4±4.3)和(56.8±2.8) ml,术后LVEDV分别为(65.2±5.2)、(63.2±3.7)、(60.2±4.7)和(62.2±4.4) ml,术前左心室收缩末期容积(LVESV)分别为(33.5±7.6)、(32.3±5.3)、(33.5±3.6)和(32.7±4.6) ml,术后LVESV分别为(37.3±5.6)、(36.3±6.9)、(34.3±5.4)和(36.3±8.1) ml;术前左心室射血分数值(LVEF)分别为(42.3±7.2)%、(41.7±6.8)%、(41.8±8.6)%和(42.7±7.7)%,术后LVEF分别为(44.5±8.7)%、(43.1±7.4)%、(42.8±5.6)%和(43.3±8.4)%;术前心肌梗死面积(MI)分别为(6.5±2.1)、(6.4±1.9)、(6.5±2.5)和(6.4±2.6) cm2,术后MI分别为(6.4±2.3)、(6.2±2.6)、(6.3±2.5)和(6.4±2.8) cm2,差异均无统计学意义(术前P值均＞0.05,F值分别为0.277、0.066、0.066、0.003;术后P值均＞0.05,F值分别为1.137、0.182、0.021及0.008).心脏中第1组较第2组T2*降低显著[(-22.3±2.2)和(-17.0±0.8) ms,t=-5.489,P＜0.01],而脾脏中第2组较第1组T2*值降低显著[(-7.7±0.7)和(-13.3±1.1) ms,t=9.055,P＜0.01],在肝脏及肾脏2组差异无统计学意义(肝脏t=-0.532,P>0.05,肾脏t=-0.113,P>0.05).SRY基因和qRT-PCR结果,第1组及第2组心脏[(150±62)和(72±4) U/L]、脾脏[(131±1)和(233±17) U/L]及肝脏[(17±1)和(9±5) U/L]差异有统计学意义(P值均＜0.05,t值分别为3.109、-13.286及3.492),病理学检查可以见移植细胞呈普鲁士蓝染色阳性,与MRI有很好的一致性.结论 干细胞氧化铁颗粒标记后,MRI可以作为方便而有效的手段在移植早期活体示踪干细胞,评价其在体内的分布情况.在心脏停跳状态下经心肌注射骨髓间充质干细胞将更有利于细胞在心脏的滞留.

Abstract：

Objective To evaluate the efficacy of MRI for assessment of re-distribution of bone marrow mesenchymal stem cells injected intramyocardially in main organs (heart, liver, spleen and kidney) under different heart status (beating or arresting) in a porcine model. Methods Bone marrow-derived mesenchymal stem cells were obtained from the male swine and labeled with iron oxide during culture. Acute myocardial infarction was created in female swine, one week later, the survivors were randomly divided into 4 groups. Cardiopulmonary bypass was set up to arrest the heart, and then labeled cells (1×108) were intramyocardially injected into the border of the infracted myocardium in group 1 (n=6). The same volume of cells was grafted into the beating heart in group 2 (n=6). In group 3 and 4, saline was injected into either the arresting or beating myocardium. Three days later, re-distribution of stem cells and cardiac function were assessed by T2*WI and cine MRI, respectively. All animals were sacrificed for histology and real-time quantitative polymerase chain reaction (RT-PCR) of sex-determining region on Y-chromosome (SRY) investigation.The ANOVA and t test was used for statistics. Results The left ventricular end-diastolic volume (LVEDV) before transplantation for group 1-4 were: (56.8±5.3),(54.8±6.8),(57.4±4.3)and(56.8±2.8) ml, and after transplantation for group 1-4 were: (65.2±5.2),(63.2±3.7),(60.2±4.7)and(62.2±4.4) ml. The left ventricular end-systolic volume (LVESV) before transplantation for group 1-4 were: (33.5±7.6),(32.3±5.3),(33.5±3.6)and(32.7±4.6) ml,and after transplantation for group 1-4 were: (37.3±5.6),(36.3±6.9),(34.3±5.4)and(36.3±8.1) ml. The left ventricular EF values (LVEF) before transplantation for group 1-4 were: (42.3±7.2)%,(41.7±6.8)%,(41.8±8.6)% and(42.7±7.7)%,and after transplantation for group 1-4 were: (44.5±8.7)%,(43.1±7.4)%,(42.8±5.6)% and(43.3±8.4)%. The myocardial infarction area (MI) before transplantation for group 1-4 were: (6.5±2.1),(6.4±1.9),(6.5±2.5)and(6.4±2.6) cm2,and after transplantation for group 1-4 were: (6.4±2.3),(6.2±2.6),(6.3±2.5)and(6.4±2.8) cm2 . There were no statistical differences before and after transplantation in these 4 groups[P values of before and after transplantation for LVEDV, LVESV, LVEF,MI were >0.05 (F= 0.277, 0.066,0.066, 0.003); and >0.05 (F= 1.137,0.182,0.021,0.008),respectively]. The T2 value of the infracted myocardium in group 1 decreased more obviously than that in group 2[(-22.3 ± 2.2) vs (-17.0 ± 0.8) ms, t=-5.489, P＜0.01], while the T2 value of the spleen decreased more significantly in group 2 than that in group 1[(-7.7 ± 0.7) vs (-13.3 ± 1.1) ms,t=9.055, P＜0.01]. The T2 values of the liver and kidney were no significant differences in group 1 and 2 (liver, t=-0.532,P>0.05 and kidney, t=-0.113,P>0.05). The results of RT-PCR in group 1 and 2 showed significant differences in heart[(150±62) vs (72±4) U/L ,P<0.05, t=3.109], spleen[(131±1) vs (233±17) U/L, P＜0.01, t=- 13.286]and liver[(17±1) vs (9±5) U/L ,P<0.01,t= 3.492]. Pathological examination demonstrated that the transplanted stem cells were positive for Prussian blue staining, which had a good correlation with MRI results. Conclusion MRI can serve as a convenient and efficient imaging method to track the migration of stem cells with SPIO labeled in early stage and evaluate its early re-distribution in vivo. Injection of bone marrow mesenchymal stem cells in the arresting heart could favor retaining more cells in the myocardium.     

大鼠骨髓间充质干细胞磁标记及MR成像研究

目的应用菲立磁．多聚左旋赖氨酸复合物标记大鼠骨髓间充质干细胞，探讨MR成像显示磁标记干细胞的可行性。方法制备菲立磁-多聚左旋赖氨酸复合物。分离培养Wistar大鼠骨髓间充质干细胞，以菲立磁-多聚左旋赖氨酸复合物标记干细胞。分别于标记后24h及1、2、3周行普鲁士蓝染色观察细胞内铁，台盼蓝排除试验检测细胞活力。应用1．5TMR仪，以SE序列T1WI、T2WI和梯度回波（GRE）序列T2＊WI行磁标记干细胞成像。结果普鲁士蓝染色显示细胞质内大量铁颗粒存在，标记率100％；随细胞分裂增殖，细胞内铁颗粒逐渐减少。干细胞磁标记后24h及1、2、3周的台盼蓝拒染率分别为91．00％、93．00％、91．75％和92．50％，与未标记细胞相比较差异无统计学意义（P〉0．05）。10^3、10^4、10^5个磁标记干细胞T2WI信号降低分别为63．75％、82．31％、91．92％，T2＊WI信号降低分别为68．24％、83．01％、93．94％。10^5个干细胞磁标记后24h及1、2、3周T2＊WI信号降低分别为93．75％、75．92％、41．75％、8．83％。结论应用菲立磁-多聚左旋赖氨酸复合物标记大鼠间充质干细胞安全、有效；T2＊WI对磁标记干细胞的显示最敏感；MR信号改变与干细胞数目及分裂增殖状态相关。     

In vivo MR imaging of intravascularly injected magnetically labeled mesenchymal stem cells in rat kidney and liver

PURPOSE: To evaluate in vivo magnetic resonance (MR) imaging with a conventional 1.5-T system for depiction and tracking of intravascularly injected superparamagnetic iron oxide (SPIO)-labeled mesenchymal stem cells (MSCs). MATERIALS AND METHODS: This study was conducted in accordance with French law governing animal research and met guidelines for animal care and use. Rat MSCs were labeled with SPIO and transfection agent. Relaxation rates at 1.5 T, cell viability, proliferation, differentiation capacity, and labeling stability were assessed in vitro as a function of SPIO concentration. MSCs were injected into renal arteries of healthy rats (labeled cells in four, unlabeled cells in two) and portal veins of rats treated with carbon tetrachloride to induce centrolobular liver necrosis (labeled cells and unlabeled cells in two each). Follow-up serial T2*-weighted gradient-echo MR imaging and R2* mapping were performed. MR imaging findings were compared histologically. RESULTS: SPIO labeling caused a strong R2* effect that increased linearly with iron dose; R2* increase for cells labeled for 48 hours with 50 microg of iron per milliliter was 50 sec(-1) per million cells per milliliter. R2* was proportional to iron load of cells. SPIO labeling did not affect cell viability (P > .27). Labeled cells were able to differentiate into adipocytes and osteocytes. Proliferation was substantially limited for MSCs labeled with 100 microg Fe/mL or greater. Label half-life was longer than 11 days. In normal kidneys, labeled MSCs caused signal intensity loss in renal cortex. After labeled MSC injection, diseased liver had diffuse granular appearance. Cells were detected for up to 7 days in kidney and 12 days in liver. Signal intensity loss and fading over time were confirmed with serial R2* mapping. At histologic analysis, signal intensity loss correlated with iron-loaded cells, primarily in renal glomeruli and hepatic sinusoids; immunohistochemical analysis results confirmed these cells were MSCs. CONCLUSION: MR imaging can aid in monitoring of intravascularly administered SPIO-labeled MSCs in vivo in kidney and liver.     

兔VX2恶性骨肿瘤浸润范围的DWI与病理对照研究

目的:探讨PROPELLER序列扩散加权成像(DWI)对显示恶性骨肿瘤浸润范围的价值.方法:建立30只兔右侧胫骨恶性骨肿瘤模型,并行MRI常规序列及DWI(b=500 s/mm2)检查.DWI图像上测量肿瘤实性区、肿瘤坏死区、肌肉水肿、正常肌肉、骨髓水肿的平均表观扩散系数(ADC)值;于矢状位肿瘤最大层面分别测量DWI...     

肾功能衰竭大鼠超顺磁性氧化铁标记骨髓间充质干细胞肾脏移植MR活体示踪的研究

目的应用磁性氧化铁纳米粒子和多聚左旋赖氨酸（poly-L-lysine，PLL）的偶联物Fe2O3-PLL标记大鼠骨髓间充质干细胞（MSCs），MR活体示踪经肾动脉移植入肾功能衰竭（简称肾衰）大鼠肾脏的标记细胞。方法制备Fe2O3-PLL，分离、纯化并培养大鼠骨髓MSCs，Fe2O3-PLL标记细胞，普鲁士蓝染色显示细胞内铁。肌内注射甘油所致肾衰的大鼠分为2组，分别经左肾动脉移植入标记细胞（6只）和未标记细胞（5只），移植后即刻及第1、3、5、8天应用MRI对移植细胞进行活体示踪，并与肾脏组织切片普鲁士蓝染色和HE染色对照。结果MSCs的Fe2O3-PLL标记率近100％，普鲁士蓝染色显示蓝色铁颗粒位于MSCs胞质内。标记细胞移植后肾衰大鼠肾脏皮质区信号强度明显下降，T2＊WI信号改变最明显，而肾髓质及肾盂信号较细胞移植前无明显变化，信号改变随着时间的延长逐渐减轻一直持续到移植后第8天。组织学分析见绝大多数标记细胞分布于肾皮质肾小球内，与MRI信号改变区域基本一致。未标记细胞移植后未见肾脏信号改变。结论Fe2O3-PLL可以有效标记大鼠骨髓MSCs，临床应用型1．5T磁共振仪可对经肾动脉移植入肾衰大鼠肾脏的标记细胞进行初步活体示踪。     

纳米磁粒子复合物标记对内皮祖细胞生物学特性影响的实验研究

目的 探讨超顺磁性纳米磁粒子复合物Fe2O3-多聚赖氨酸(PLL)标记外周血内皮祖细胞(EPCs)后对细胞生物学特性的影响,为标记细胞的体内外MRI提供实验基础.方法 合成Fe2O3-PLL复合物.分离兔外周血单个核细胞,贴壁法筛选出EPCs,25 mg/L的Fe2O3-PLL标记EPCs,普鲁士蓝染色、电子显微镜观察细胞内铁,四氮噻唑蓝(MTT)比色试验比较未标记、标记细胞间生长曲线的差异,流式细胞分析检测标记、未标记细胞的细胞周期变化、细胞凋亡、表面标记物表达情况,实时定量聚合酶链反应(PCR)检测标记、未标记细胞的内皮型一氧化氮合酶(eNOS)、KDR、血管性假血友病因子(vWF)基因在mRNA水平上的差异,激光共聚焦显微镜下观察并分析标记、未标记细胞的Ca2+浓度、膜流动性变化.实验所得数据,计量资料多组比较采用方差分析,两组间比较采用两样本t检验.结果 Fe2O3-PLL对细胞的标记率接近100%,铁颗粒位于细胞质内.25 mg/LFe2O3-PLL标记细胞,其生长曲线、细胞周期[G0-G1期为(93.74±3.52)%]、细胞凋亡[早期凋亡率为(12.89±1.81)%]与未标记细胞[细胞周期为(94.57±3.66)%,细胞凋亡率(11.67±1.18)%]相比,差异无统计学意义(t值分别为0.283、0.977、P值均>0.05);eNOS、KDR、vWF基因的相对表达量及CD34、CD106、CD146、KDR等细胞表面标记物的表达水平相比差异也无统计学意义(P值均>0.05);对Ca2+通道影响小,细胞膜流动性无明显变化.结论 25 mg/L的Fe2O3-PLL对兔外周血EPCs的标记率接近100%,并且对细胞的生物学特性无明显影响,可用于进一步MRl的研究.     

低浓度超顺磁性氧化铁标记兔骨髓间充质干细胞的体外磁共振成像研究

目的:以浓度为25μg Fe/ml的超顺磁性氧化铁纳米粒子(SPIO)体外标记兔骨髓间充质干细胞(BMSCs),并探讨1.5 T核磁共振仪成像的特征和成像所需最低标记细胞浓度,以及在标记后1 d、1周、2周、3周、4周的信号变化特征。方法:分离、纯化、培养兔BMSCs并以25μg Fe/ml的SPIO培养液浓度标记,对标记后不同时间的细胞行普鲁士蓝染色和台盼蓝拒染后显微镜观察,并进行MR成像,测量不同序列下不同浓度标记细胞管的信号强度,以确定扫描敏感序列及成像所需最低标记细胞浓度;再测量不同细胞浓度不同时相信号强度,来观察信号强度随时间变化的规律,并进行统计学分析。结果:浓度为25μg Fe/ml的超顺磁性氧化铁纳米粒子标记BMSCs的有效率接近100%,普鲁士蓝染色见细胞浆内有大小不等的蓝染铁颗粒,且在标记后4周内细胞仍具有活力,标记后的BMSCs在T2WI、尤其是GRE(T2*WI)序列信号明显降低;并且细胞浓度越高信号降低越明显,GRE序列MR成像的最低细胞浓度为5×104/ml。当标记细胞浓度为5×104/ml时,信号在T2*WI序列的降低2周后失去统计学意义;而在细胞浓度为5×105/ml时,标记3周后,信号在T2*WI序列的降低才失去统计学意义。结论:25μg/ml铁浓度标记干细胞不仅标记效率高,而且对细胞生长及增殖活力无明显影响,标记后MR信号改变与干细胞数目及标记时间相关。     

Gadolinium-fullerenol as a paramagnetic contrast agent for cellular imaging

OBJECTIVES: The objectives of this study were to test cell-labeling methods to achieve intracellular labeling and T1 enhancement of cells on magnetic resonance imaging using a paramagnetic Gd@C82 fullerenol contrast agent, and to determine the effect of labeling on cell viability, metabolism, and differentiation capacity. MATERIALS AND METHODS: We tested the use of a transfection agent for labeling cells in culture with Gd@C82 fullerenol. Proliferation, viability, and differentiation assays of mesenchymal stem cell (MSC) cultures; light and electron microscopy of MSC and macrophages; and MRI of MSC, macrophage, and HeLa cervical carcinoma cell cultures in vitro and in vivo were performed to evaluate the labeled cells. RESULTS: Protamine sulfate transfection increased cell uptake of Gd@C82 fullerenols. The label was distributed in endosomes in the cytoplasm as shown by electron microscopy. High viability was shown for all cell lines and normal differentiation capacity was shown for MSCs. T1 of labeled MSC at 7 T was reduced 71% compared with unlabeled cells. CONCLUSIONS: Cellular labeling with Gd@C82 is feasible and can produce T1-enhanced cells on magnetic resonance imaging. This study suggests that further investigation of Gd fullerenols for tracking studies of viable cells, including stem cells, is warranted.     

半乳糖基白蛋白-超顺磁性氧化铁在兔肝脏小肿瘤检出中的应用价值

目的 初步探讨半乳糖基白蛋白-超顺磁性氧化铁(Gal-BSA-SPIO)在肝脏小肿瘤检出中的应用价值.方法 用半乳糖基白蛋白包被小粒径超顺磁性氧化铁(SPIO)制备Gal-BSA-SPIO,测定其粒径大小.建立兔VX2肝癌模型(肿瘤直径＜1.5 cm),用数字表法随机分为Gal-BSA-SPIO和SPIO组,每组10只,每组再分为5和10 μmol Fe/kg组,每组5只.所有实验动物均分别采用SE T2WI、快速自旋回波(FSE)T2WI和梯度回波(GRE)T2WI序列行MR平扫,并按实验分组行增强扫描,分别测量增强前后兔肝脏信噪比(SNR)和肿瘤与肝脏对比噪声比(CNR),并采用方差分析进行比较.扫描完毕后对肝脏及肿瘤组织进行病理检查.结果 Gal-BSA-SPIO平均粒径为34.4 nm,核心粒径为14.8 nm.5 μmol Fe/kg SPIO、5 μmol Fe/kg Gal-BSA-SPIO、10 μmol Fe/kg SPIO和10 μmol Fe/kg Gal-BSA-SPIO 4组增强前后肝脏SNR差值SE序列分别为(1.92±0.42)、(3.75±0.51)、(3.25±0.72)、(4.73±0.34),FSE序列分别为(1.56±0.18)、(3.56±0.64)、(3.33±0.16)、(4.83±0.16),GRE序列分别为(5.55±0.91)、(9.58±0.66)、(9.20±0.29)、(10.63±0.32),不同对比剂及不同序列组间比较差异均有统计学意义(P值均＜0.01).上述4组增强前后肿瘤与肝脏CNR差值SE序列分别为(2.22±0.68)、(5.27±0.22)、(4.25±0.51)、(6.97±0.63),FSE序列分别为(1.73±0.41)、(4.46±0.54)、(3.73±0.49)、(5.39±0.39),GRE序列分别为(5.98±0.71)、(11.79±0.57)、(9.57±0.54)、(14.64±1.35),不同对比剂及不同序列组间比较差异均有统计学意义(P值均＜0.01).Gal-BSA-SPIO主要作用于肝实质细胞,而SPIO主要分布于Kupffer细胞内.结论 Gal-BSA-SPIO具有良好的负向肝脏强化效应,对肝内小肿瘤的检出具有良好的潜在应用价值.     

磁敏感加权成像在弥漫性轴索损伤诊断和分级中的临床应用

目的探讨磁敏感加权成像(susceptibility-weighted imaging,SWI)在弥漫性轴索损伤(diffuse axonal injury,DAI)的临床诊断和分级中的应用价值。资料与方法 26例DAI患者均行3.0 T MR检查,扫描序列包括T1WI、T2WI、液体衰减反转恢复(FLAIR)、扩散加权成像(DWI)及SWI,比较不同序列对DAI脑内病灶的显示率并分析其信号特征,评价SWI在DAI检查、诊断和分级中的作用。结果各序列显示脑内各部位DAI病灶平均检出数依次为:T1WI(0.327±0.910)、T2WI(0.523±1.332)、FLAIR(1.179±2.832)、DWI(1.417±3.579)、SWI(5.340±10.483),其中SWI序列检出DAI病灶的数目最多,共检出DAI出血灶833个,与T1WI、T2WI、FLAIR和DWI的差异有统计学意义(F值分别为12.42、14.29、15.34、20.36,P<0.001)。在SWI表现为斑点状或小结节低信号改变,位于白质及皮髓交界区病灶排列呈甩鞭样或串珠状,具有特征性。在SWI上,38.46%(10/26例)患者为DAI分级Ⅰ级,26.92%(7/26例)患者为DAI分级Ⅱ级,34.62%(9/26例)患者为DAI分级Ⅲ级,DAI分级与格拉斯哥昏迷评分(GCS)之间具有相关性(r=-0.759,P=0.00026),DAI的SWI分级能较好地反映DAI的损伤程度。结论SWI对DAI出血性病灶的检出具有较高的敏感性,能较常规MRI其他序列检出更多、更小病灶,其呈甩鞭样或串珠状排列更能体现DAI的损伤特点,较常规MRI序列更好地对DAI进行分级诊断,为临床预后提供重要依据。