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      SPIO標記BMSCs移植治療局灶性腦梗死的MRI示蹤研究

      2016-04-17 04:56:11黃曉蕾周國興王博成吳金亮薛楊蔡伶伶邢進宗根林詹青趙江民
      磁共振成像 2016年4期
      關(guān)鍵詞:普魯士局灶干細胞

      黃曉蕾,周國興,王博成,吳金亮,薛楊,蔡伶伶,邢進,宗根林,詹青,趙江民*

      SPIO標記BMSCs移植治療局灶性腦梗死的MRI示蹤研究

      黃曉蕾1,周國興2,王博成1,吳金亮1,薛楊1,蔡伶伶1,邢進1,宗根林2,詹青3*,趙江民1*

      目的 通過采用磁共振技術(shù)示蹤在體超順磁性氧化鐵(super paramagnetic iron oxide, SPIO)標記骨髓間充質(zhì)干細胞(bone marrow mesenchymal stem cells, BMSCs),觀察SPIO標記的BMSCs在局灶性腦梗死模型中的遷移及治療情況。材料與方法 28只雄性SD大鼠隨機分為正常對照組(CON, n=4)、假手術(shù)組(SHAM, n=4)、局灶性腦梗死對照組(MCAO+SPIO,n=10)和SPIO標記BMSCs治療組(MCAO+SPIO-BMSC, n=10)。通過普魯士藍染色法及CCK8法選取SPIO標記BMSCs的最佳濃度,并使用立體定向注射方法進行最佳濃度SPIO及SPIOBMSC的移植,術(shù)后第1、9、20、30、43天行1.5 T MRI掃描,檢測兩者在局灶性腦梗死中的生物學(xué)行為,普魯士藍染色觀察細胞遷移分布情況。結(jié)果 當SPIO標記濃度為50 μg/m l時,BMSCs普魯士藍染色效率為100%,CCK8檢測增殖活性較對照組及75 μg/m l組均有明顯差異(P<0.05)。使用T2WI和SWI序列均能明確檢測到MCAO+SPIO組和MCAO+SPIO-BMSC 組中移植區(qū)域信號減低。與T2WI序列相比,SW I序列顯示低信號范圍更廣,示蹤時間更長。與MCAO+SPIO組比較,MCAO+SPIO-BMSC 組可見SPIO標記的BMSCs向缺血梗死區(qū)遷移。普魯士藍染色檢查發(fā)現(xiàn):普魯士藍染色陽性的細胞聚集在梗死區(qū)域周圍。結(jié)論 MRI技術(shù)能夠有效示蹤50 μg/m l SPIO標記的BMSCs,顯示BMSCs在局灶性腦梗死模型中隨時間變化發(fā)生的生物學(xué)行為,并對BMSCs在局灶性腦梗死中的遷移治療情況進行動態(tài)觀測。

      超順磁性氧化鐵;骨髓間充質(zhì)干細胞;腦梗死;磁共振成像

      Received 4 Jan 2016, Accepted 11 Mar 2016

      ACKNOW LEDGMENTSThis work was part of key projects of Shanghai Municipal Science and technology innovation action plan (No. 10411953400); Project of Medicine School of Shanghai Jiaotong University (No. 12XJ30061); Project of Shanghai health and Fam ily Planning Commission (No. 20124194); Scientific research project of Science and Technology Comm ittee of Baoshan District Shanghai (No. 14-E-4).

      缺血性腦梗死是一種常見的血管性疾病,占全部腦血管病的70%。腦細胞對缺血缺氧狀態(tài)非常敏感,因此血流中斷30分鐘以上神經(jīng)細胞即會出現(xiàn)不可逆損傷。且腦缺血時間越長,血管再通后的再灌注損傷越重。加之成熟神經(jīng)元不可再生,容易導(dǎo)致永久性的神經(jīng)功能缺陷。因此,盡管有不斷完善的早期診斷方法及溶栓技術(shù),但缺血性腦卒中的致死致殘率一直較高[1]。

      骨髓間充質(zhì)干細胞(bone marrow mesenchymal stem cells, BMSCs)能向損傷部位定向遷移,分泌多種神經(jīng)營養(yǎng)因子調(diào)控梗死區(qū)微環(huán)境穩(wěn)定,進而促進神經(jīng)功能恢復(fù)。且不涉及倫理問題,是細胞替代治療的理想種子[2-3]。但BMSCs在缺血性腦梗死病灶中的生物學(xué)行為有待活體監(jiān)測。MRI是一種常用的無創(chuàng)影像檢查方法,能夠為實驗性干細胞移植后的生物學(xué)行為提供非侵入性的活體動態(tài)監(jiān)測。還可對同一研究對象進行縱向研究,可視化監(jiān)測病理生理過程[4]。筆者通過觀察MRI示蹤超順磁性氧化鐵(super param agnetic iron oxide, SPIO)標記BMSCs在局灶性腦梗死模型中的遷移情況,比照缺血梗死病灶不同時間段的影像學(xué)進展情況,評估MRI技術(shù)示蹤SPIO標記BMSCs的可行性,進而評估干細胞在局灶性腦梗死模型中的遷移治療情況。

      1 材料與方法

      1.1 實驗動物、主要儀器與試劑

      選取體質(zhì)量(80±20) g雄性清潔級SD大鼠6只,體質(zhì)量(280±20) g雄性清潔級SD大鼠28只,由解放軍第二軍醫(yī)大學(xué)實驗動物中心提供。動物生產(chǎn)許可證號:2008001646859,使用許可證號:SCXK(滬)2013-0016。

      DMEM/F12培養(yǎng)基(Gibco公司,美國),胎牛血清(Gibco公司,美國),細胞培養(yǎng)瓶(Corning,美國),CCK-8試劑盒(上海復(fù)申生物),普魯士藍染料(上海復(fù)申生物),微量注射器(Ham ilton,瑞士),大鼠專用5 cm四通道線圈(上海辰光公司),1.5 T MRI(GE,美國)。

      1.2 實驗方法

      1.2.1 BMSC的分離與培養(yǎng)

      取SD大鼠(80±20) g脫頸處死,置于碘伏中浸泡20 m in。用無菌手術(shù)剪刀分離取出股骨、脛骨及肱骨,置于酒精中浸泡10 m in,PBS緩沖液中洗2遍。取無菌手術(shù)剪暴露長骨骨髓腔,用10 m l無菌注射器吸取含體積分數(shù)15% FBS的DMEM/F12培養(yǎng)液反復(fù)沖洗骨髓腔,以2×108個/m l的細胞密度接種于10 cm培養(yǎng)皿中,放置于5% CO2、37℃恒溫箱中培養(yǎng)。接種后8 h首次換液,以后隔天換液1次。7 d后待細胞生長至80%~90%融合狀態(tài)時,用0.25%胰蛋白酶-EDTA消化,傳代。實驗選用3~5代細胞。

      1.2.2 SPIO標記BMSCs的生物學(xué)特性檢測

      普魯士藍檢測標記效率:取四代BMSCs計數(shù)后接種于6孔板中,每孔約5000個細胞。使用含15%FBS的DMEM/F-12培養(yǎng)液,除一孔為正常對照外,其余均加入0.75 μg/m l多聚賴氨酸,SPIO濃度分別調(diào)整至25 μg/m l、50 μg/m l、75 μg/m l。培養(yǎng)24 h待細胞全部貼壁后,PBS沖洗三遍,用4%多聚甲醛固定20 m in后行普魯士藍染色,在倒置顯微鏡下觀察染色情況并計數(shù)陽性細胞。計3個低倍鏡視野內(nèi)200個細胞中的陽性細胞,計算標記效率(陽性細胞比率=陽性細胞數(shù)÷細胞總數(shù)×100%)。

      CCK8方法檢測細胞增殖活性:將標記三種不同濃度SPIO的BMSCs及正常對照細胞接種于96孔板中,每孔約1×104個細胞。培養(yǎng)24 h待細胞全部貼壁后,加入正常培養(yǎng)液置于細胞培養(yǎng)箱中孵育48 h。加入CCK8液后用酶聯(lián)免疫檢測儀測定各孔的OD值。

      1.2.3 分組與給藥方法

      實驗分組:28只大鼠根據(jù)隨機數(shù)字表法,分為正常對照組(CON,n=4)、假手術(shù)組(SHAM,n=4)、局灶性腦梗死對照組(MCAO+SPIO,n=10)和SPIO標記BMSCs治療組(MCAO+SPIO-BMSC,n=10)。局灶性腦梗模型的制作采用右側(cè)大腦中動脈線栓法。重(280±20) g(n=20)大鼠行腹腔麻醉(10%水合氯醛,0.3 m l/100g),備皮、消毒。暴露頸前鼠毛,鈍性分離皮下組織,分離右側(cè)動脈鞘,結(jié)扎頸總動脈、頸外動脈,眼科剪剪口,置入肝素化魚線(直徑2.4 mm),魚線深度1.8~2.0 cm至大腦中動脈分叉處。栓塞術(shù)后2 h拔除線栓,制備大鼠局灶性腦梗死模型。假手術(shù)組僅結(jié)扎頸總動脈、頸外動脈。在大腦中動脈栓塞術(shù)后第3天,正常對照組及假手術(shù)組不做處理,MCAO+SPIO組大鼠通過立體定向注射方法注射6 μl濃度為50 μg/m l SPIO,MCAO+SPIO-BMSC 組取5.0×105個SPIO標記BMSCs于EP管中,用50 μl PBS混勻,共注射6 μl細胞懸液。立體定向注射的進針位置位于海馬區(qū)(前囟后3.5 mm,中線右旁2.5 mm,距顱骨表面3.0 mm),注射速率為0.02 μl/m in。注射完成后,針頭留置10 m in,以避免注射液從針頭周圍漏出。

      1.2.4 SPIO標記BMSC的在體MRI掃描

      大腦中動脈栓塞術(shù)后第3天,行MRI檢查明確模型有無梗死及梗死范圍。于大鼠腦立體定向注射術(shù)后第1、9、20、30、43天,分別對MCAO+SPIO組及MCAO+SPIO-BMSC組行1.5 T MRI(GE公司)掃描,所用線圈為上海辰光公司5 cm四通道大鼠專用線圈。掃描MRI序列包括T2W I、彌散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging, DW I)、磁敏感加權(quán)成像(suscep tibility weighted im aging, SW I)。大鼠采取尾先進,俯臥位,頭顱中心點與線圈中心點重合。MRI掃描序列及參數(shù)如下:(1)T2W I采用快速自旋回波FSE序列,TR/TE=2050/80 ms,NEX= 4,F(xiàn)OV 10 mm,層厚2.0 mm。(2)SW I采用SWAN序列,TR/TE=87.2/44.3 ms,NEX=1,F(xiàn)lip angle 15°,層厚1.0 mm。(3)DW I采用DW-EPI序列,TR/TE=3200/85.9 ms,b值為0和800 s/mm2,NEX=4,層厚2.0 mm。

      1.2.5 大鼠腦切片的普魯士藍染色

      在MRI檢測43天結(jié)束后,將大鼠腦組織放入10%的甲醛溶液中固定,距額極2.5 mm處向后切取2.5 mm腦組織,常規(guī)脫水、透明、石蠟包埋、切片(厚約4 μm)、干燥,普魯士藍染色,光學(xué)顯微鏡下觀察梗死區(qū)周圍染色情況。

      1.2.6 統(tǒng)計學(xué)方法

      采用G raphpad p rism 5 軟件進行分析與作圖,兩組間比較采用t檢驗,以P<0.05表示差別有統(tǒng)計學(xué)意義。

      2 結(jié)果

      2.1 普魯士藍染色標記效率及細胞增殖活性檢測

      光學(xué)顯微鏡下,正常對照組未見明顯陽性染色結(jié)果(圖1A),SPIO標記組均可見細胞胞漿內(nèi)被染成藍黑色的鐵顆粒,散在分布于細胞核周圍(圖1B~D)。對不同濃度SPIO的標記情況進行比較后發(fā)現(xiàn),BMSCs內(nèi)鐵含量隨SPIO孵育濃度的增加而增加,50 μg/m l和75 μg/m l兩組的SPIO標記率可達100%。25 μg/m l組有少量細胞未被染色,標記效率為80%。CCK 8法結(jié)果顯示,25 μg/m l組、50 μg/m l組與對照組相比,細胞增殖受到一定抑制(P<0.05),75 μg/m l組與對照組相比,細胞增殖受到明顯抑制(P<0.05),見圖2。

      綜合普魯士藍染色和CCK8實驗結(jié)果,50 μg/m l濃度的SPIO能夠有效標記BM SCs,且對BMSCs增殖活性影響較小,可用于標記BMSCs進行MRI在體示蹤的研究。

      2.2 局灶性腦梗死模型制備及其MRI表現(xiàn)

      使用1.5 T M RI于大腦中動脈栓塞術(shù)后第3天,對正常對照組、假手術(shù)組及手術(shù)組行MRI檢查,結(jié)果發(fā)現(xiàn)正常對照組與假手術(shù)組在DW I、SW I及T2W I上無明顯異常信號(圖3A)。而手術(shù)組第3天在DW I及T2W I上可見右側(cè)大腦半球斑片狀高信號,SWI序列未見明顯高信號(白色箭頭所指),提示大鼠發(fā)生急性腦梗死,梗死范圍主要為大腦皮質(zhì)和紋狀體區(qū)腦組織。10天后再次行MRI檢查發(fā)現(xiàn)梗死灶DWI及T2W I高信號更加明顯,提示腦組織液化壞死。

      2.3 局灶性腦梗死局部腦注射SPIO的MRI表現(xiàn)

      MCAO+SPIO組于第1、9、20、30天行MRI掃描,結(jié)果發(fā)現(xiàn)術(shù)后第1天MCAO+SPIO組移植部位在T2W I及SWAN上均有明顯低信號改變。隨著時間推移,低信號范圍未見明顯擴大且低信號強度逐漸減低,說明SPIO仍停留在注入部位,未發(fā)生明顯遷移。大鼠右側(cè)梗死腦皮質(zhì)邊緣T2W I信號隨時間逐步增高,與MCAO 10天后的梗死面積及信號強度變化大致相仿,提示SPIO對腦梗死預(yù)后無明顯影響(圖3B)。

      2.4 局灶性腦梗死局部腦注射SPIO-BMSC的MRI表現(xiàn)

      大鼠腦立體定向注射術(shù)后第1、9、20、30、43天行MRI掃描,MCAO+SPIO-BMSC組在T2W I和SWAN序列上均能清楚檢測到移植側(cè)SPIO標記的BMSCs,移植細胞在兩個序列的圖像上表現(xiàn)為右側(cè)海馬區(qū)明顯的信號減低,且SW I較T2W I顯示范圍更廣(圖3C)。MCAO+SPIO-BMSC組9天后行MRI發(fā)現(xiàn)低信號區(qū)以移植部位為基礎(chǔ)沿周圍神經(jīng)纖維束向右側(cè)腦皮質(zhì)及紋狀體區(qū)梗死灶遷移,影像學(xué)上表現(xiàn)為右側(cè)腦梗死灶邊緣斑片狀低信號(圖3B),提示BMSCs在腦組織內(nèi)發(fā)生了向損傷區(qū)域的定向遷徙與擴散。與MCAO+SPIO組相比,右側(cè)梗死腦皮質(zhì)邊緣T2WI、DW I腦梗死高信號范圍及強度隨時間逐漸減弱,說明局灶性腦梗死程度在影像學(xué)上有所改善。

      2.5 大鼠腦切片的普魯士藍染色結(jié)果

      腦立體定向注射移植術(shù)后43天,取梗死灶周圍腦組織切片行普魯士藍染色,每張切片選取局灶性腦梗死區(qū)域內(nèi)5個不連續(xù)視野進行顯微鏡下觀察,移植側(cè)普魯士藍染色可見陽性染色細胞分布于局灶性梗死區(qū)域周圍,提示部分SPIO存留于BMSCs內(nèi)(圖4)。

      3 討論

      本研究的主要目的在于通過采用MRI技術(shù)示蹤在體SPIO標記BM SC s,觀察SPIO標記的BMSCs在局灶性腦梗死模型中的遷移及治療情況。本實驗中,筆者采用腦內(nèi)立體定向注射方法將50 μg/m l SPIO標記的BMSCs移植到右側(cè)腦梗死大鼠海馬區(qū),利用BMSCs能向炎性病灶趨化及SPIO能夠縮短T2信號的特性,研究MRI示蹤活體實驗性干細胞移植后的遷移及行為學(xué)的可行性。

      骨髓間充質(zhì)干細胞的治療機制主要包括:移植細胞向損傷部位定向遷移并分化成神經(jīng)元,在損傷部位促進血管生成,抗膠質(zhì)細胞增生,抗細胞凋亡等。BM SCs能夠分泌多種神經(jīng)營養(yǎng)因子,如腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(brain-derived neurotrophic factor, BDNF)等促進側(cè)腦室周圍神經(jīng)干細胞向損傷部位的遷移分化,即促進內(nèi)源性神經(jīng)修復(fù)[1, 5-7]。這些均能明顯改善缺血性腦梗死大鼠的神經(jīng)損傷情況。

      大腦中動脈閉塞導(dǎo)致的腦組織損傷主要集中于大腦皮質(zhì)及紋狀體等[8]。通過MRI示蹤SPIOBMSC后發(fā)現(xiàn),BMSCs沿神經(jīng)纖維束向右側(cè)大腦皮質(zhì)及紋狀體移行,說明大腦皮質(zhì)及紋狀體缺血梗死形成的炎性環(huán)境促使移植細胞發(fā)生了趨化。腦梗死發(fā)生后病灶微環(huán)境紊亂,營養(yǎng)成分匱乏,氧自由基較多,這些不利條件使BMSCs在梗死區(qū)域難以存活,但功能恢復(fù)情況又與損傷區(qū)域存活的神經(jīng)元數(shù)量密切相關(guān)[9]。通過立體定向注射方法進行BMSCs移植能夠避免細胞首過效應(yīng),特別是肺組織吞噬的影響,保證移植數(shù)量優(yōu)勢。確保移植細胞準確到達腦實質(zhì),且移植過程不會破壞血腦屏障完整性,保證內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定性,有效促進梗死區(qū)域的血管生成、樹突塑形及軸突出芽[10-11]。

      SPIO以單晶體氧化鐵為基礎(chǔ),具有超順磁性。能產(chǎn)生較強的T2負性對比效應(yīng),很低濃度即可被MR檢測到,且易生物降解。超順磁性氧化鐵標記干細胞具有簡單易行、無創(chuàng)、可進行個體的持續(xù)縱向研究的特點。筆者前期通過全骨髓貼壁法分離培養(yǎng)BMSCs,并對SPIO標記的BMSCs進行了體外MRI表現(xiàn)探究[12]。通過研究發(fā)現(xiàn)當對BMSCs進行標記的SPIO濃度為50 μg/m l時,相比于其他濃度,BMSCs的標記效率高且對生長、增殖情況無明顯影響,與多數(shù)文獻報道相符[8, 13-14]。以往報道的關(guān)于SPIO示蹤BM SCs的時間多為3周以內(nèi),超高場強(≥7 T)小動物專用MRI可延長一定時間的示蹤時間窗。筆者研究所用1.5 T MRI對SPIOBMSC的活體檢測時間長達43 d。本研究中,筆者選用大劑量的BMSCs注射,移植的SPIO-BMSCs數(shù)量為6×104個[15],但SPIO在BMSCs內(nèi)隨細胞有絲分裂及外周巨噬細胞的吞噬,濃度不斷減低,導(dǎo)致其在T2上的低信號強度隨時間逐漸減弱。MRI檢測不到SPIO信號后,只能通過病理學(xué)檢查評估BMSCs的生物學(xué)行為。Bon Chul Ha等[16]通過尾靜脈注射方法向局灶性腦梗死大鼠中移植2.5×105個SPIO標記的人骨髓間充質(zhì)干細胞,應(yīng)用3 T MRI定期檢測干細胞遷移情況,結(jié)果發(fā)現(xiàn)SW I序列較T2W I、T2*W序列能夠更敏感、更早期、更長期地檢測到SPIO信號。但現(xiàn)有的影像學(xué)方案對SPIO的可探測程度仍然有限,導(dǎo)致我們不能對增殖迅速的骨髓間充質(zhì)干細胞做長期縱向觀察研究。目前課題組正在研究使用Fth1(鐵蛋白合成基因)轉(zhuǎn)染的BMSCs進行活體移植,以期進行長期示蹤研究。

      圖1 A~D分別為正常對照組、25 μg/m l、50 μg/m l、75 μg/m l 三種不同濃度SPIO標記BMSCs的普魯士藍染色情況(40×)圖2 CCK8法測定不同濃度SPIO標記BMSCs 增殖活性的統(tǒng)計學(xué)分析:與對照組相比,①P<0.05;與25 μg/m l SPIO組相比,②P>0.05;與50 μg/m l SPIO組相比,③P<0.05;與75 μg /m l SPIO組相比,④P<0.05 圖3 A:從左至右依次為正常對照組、假手術(shù)組及MCAO后3、10天的MRI掃描序列DW I、SW I、T2W I圖像;B:MCAO+SPIO組MRI掃描序列DW I、SW I、T2WI圖像;C:MCAO+SPIO-BMSC組MRI掃描序列DW I、SWI、T2W I圖像圖4 大鼠腦組織普魯士藍染色觀察(100×) (A、B為不同位置局灶性腦梗死灶周圍普魯士藍分布情況)Fig. 1 Efficiency of Prussian blue staining in different concentrations of BMSCs labled w ith SPIO. Fig. 2 Statistic analysis of CCK8 method in detecting effects of different concentrations of SPIO in proliferative activity of BMSCs. Compared w ith the control group,①P<0.05; Compared w ith the 25 μg/m l SPIO group,②P>0.05; Compared w ith the 50 μg/m l SPIO group,③P<0.05; Compared with the 75 μg/m l SPIO group,④P<0.05. Fig. 3 A: From left to right: MR images (DW I, SW I, T2W I sequences) of CON, SHAM, MCAO groups in day3, day10; B: MR im ages (DW I, SW I, T2W I sequences) of MCAO+SPIO group; C: MR images (DW I, SWI, T2W I sequences) of MCAO+SPIO-BMSC group. Fig. 4 Prussian blue staining observation of rat brain (100×) (A, B for different locations of focal cerebral infarction in the surrounding area of the distribution of the blue)

      Ishizaka等[5]選取三個不同的移植時間點(梗死后第1、4、7天)進行局灶性腦梗死模型的干細胞治療,結(jié)果發(fā)現(xiàn)第1、4天移植的干細胞能廣泛遷移到梗死灶周圍,且模型神經(jīng)功能評分明顯改善。而第7天移植的干細胞只有極少數(shù)能遷移到梗死區(qū)域且神經(jīng)功能無明顯改善。其機制可能與早期行干細胞移植能夠明顯降低活化小神經(jīng)膠質(zhì)細胞的數(shù)量,增加反應(yīng)性星形膠質(zhì)細胞的表達,下調(diào)MMP-9的表達有關(guān)。MMP-9與腦缺血損傷后血腦屏障破壞、血管源性水腫及炎性反應(yīng)呈正相關(guān)。因此移植治療時間窗的選擇影響到宿主微環(huán)境的穩(wěn)定性,影響治療效果。筆者選擇在梗死后第3天做移植治療,影像學(xué)評估顯示,與MCAO+SPIO組相比,MCAO+SPIO-BMSC組T2W I高信號梗死病灶的范圍及強度隨時間逐漸減弱,說明BMSCs對局灶性腦梗死具有一定的治 療作用,這一作用可以通過影像學(xué)方法進行評估。腦缺血后血管擴張能夠加重損傷區(qū)域的炎癥,不排除SPIO是通過巨噬細胞的吞噬遷移至腦梗死區(qū)域,因為有研究顯示鐵沉積的區(qū)域均分布于血管周圍[8]。筆者研究的不足之處在于動物樣本量較少,缺乏對SPIO-BMSC治療缺血性腦梗死病理機制的深入研究。

      本實驗采用50 μg/m l濃度的 SPIO標記BMSCs,觀測到MCAO+SPIO-BMSC組各時間點缺血梗死灶內(nèi)斑片狀T2WI低信號,且MCAO+SPIO-BMSCs組較M CAO+SPIO組各時間點腦梗死病程進展輕,提示BMSCs立體定向移植有助于減緩或改善局灶性腦梗死病情,而磁共振技術(shù)可對BMSCs在局灶性腦梗死中的遷移治療情況進行動態(tài)觀測,有助于對BMSCs的在體生物學(xué)行為進行更深入的認識。但探測SPIO標記的骨髓間充質(zhì)干細胞的MRI敏感性受多種因素的影響,如MRI方案及軟件。筆者的影像學(xué)方案可能對某些移植細胞或小的細胞聚集簇不敏感,需要重復(fù)實驗來進一步證明。

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      MRI tracking study of SPIO labeled bone marrow stromal cells transp lantation for treatment of lacunar stroke

      HUANG Xiao-lei1, ZHOU Guo-xing2, WANG Bo-cheng1, WU Jin-liang1, XUE Yang1,
      CA I Ling-ling1, XING Jin1, ZONG Gen-lin2, ZHAN Qing3*, ZHAO Jiang-m in1*1The Nine Peop le's Hospital A ffiliated to Shanghai Jiao Tong University School of Medicine, Shanghai 201999, China
      2Department of M edical Im aging, Oriental Hospital of Shanghai City, Shanghai 200120, China
      3Shanghai Seventh People’s Hospital, Shanghai 200137, China

      Objective: To explore the feasibility of MRI technology in tracing bone marrow mesenchymal stem cells labeled w ith SPIO, and observe m igration and therapeutic condition of BMSCs in focal cerebral infarction model. M aterials and M ethods: Investigate label efficiency and proliferation activity of three different concentrations of SPIO (25 μg/m l, 50 μg/m l, 75 μg/m l ) by Prussian blue staining and CCK 8 method. A total of 28 male SD rats w ere random ly divided into normal control group (CON, n=4), sham operation group(SHAM, n=4), focal cerebral infarctiongroup treated w ith SPIO only (MCAO+SPIO, n=10), and focal cerebral infarction treated w ith op tmal SPIO-BMSCs (MCAO+SPIO-BMSC, n=10), MRI scan was underwent on 1 day, 9 days, 20 days, 30 days, 43 days after cell transplantation. Distribution of cell m igration were observed by Prussian blue staining. Resu lts: When label concentration was 50 μg/m l, Prussian blue staining efficiency was 100%. Compared w ith control group and 75 μg/m l group, 50 μg/m l group was significantly different (P<0.05). In MCAO+SPIO and MCAO+SPIO-BMSC groups, transplanted cells on T2W I and SW I sequences obviously showsignal reducing area. Compared with T2W I sequences, SW I sequences show a longer, w ider range of low signal. Compared w ith MCAO+SPIO group, MCAO+SPIO-BMSC group can observe that bone marrow mesenchymal stem cells m igrate into infarction areas. Prussian blue staining showed that positive cells gathered around the infarction area. Conclusion: MRI techniques can effectively trace mesenchymal stem cells labeled with 50 μg /m l SPIO, monitor m igration and therapeutic condition of BMSCs in focal cerebral infarction model, and evaluate the imaging improvement of focal cerebral infarction.

      Superparamagnetic iron oxides; Bone marrow mesenchymal stem cells; Stroke; Magnetic resonance imaging

      上海市科委科技創(chuàng)新行動計劃重點項目(編號:10411953400);上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院項目(編號:12XJ30061);上海市衛(wèi)生計生委項目(編號:20124194);上海市寶山區(qū)科學(xué)技術(shù)委員會科研項目(編號:14-E-4)

      1. 上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院,上海 201999

      2. 同濟大學(xué)附屬東方醫(yī)院,上海 200015 3. 上海市第七人民醫(yī)院,上海 200137

      詹青,E-mail: zhanqing@#edu.cn;趙江民,E-mail: johnmzhao@sjtu.edu.cn

      2016-01-04接受日期:2016-03-11

      R445.2;R743.3

      A

      10.12015/issn.1674-8034.2016.04.012

      黃曉蕾, 周國興, 王博成, 等. SPIO標記BMSCs移植治療局灶性腦梗死的MRI示蹤研究. 磁共振成像, 2016, 7(4): 303–309.

      *Correspondence to: Zhan Q, E-mail: zhanqing@#edu.cn; Zhao JM, E-mail: johnmzhao@sjtu.edu.cn

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