MRI活体示踪心肌梗死大鼠骨髓间充质干细胞的移植

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2013.14.001

中国组织工程研究 ›› 2013, Vol. 17 ›› Issue (14): 2471-2479.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2013.14.001

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MRI活体示踪心肌梗死大鼠骨髓间充质干细胞的移植

华平¹，王友于²，杨淞然³，刘家良¹，刘立宝1，陶俊¹，杨艳旗¹

1中山大学孙逸仙纪念医院心胸外科，广东省广州市 510120
2四川省人民医院胸外科，四川省成都市 610072
3广州市第一人民医院脑内科，广东省广州市 510180

收稿日期:2012-07-27 修回日期:2012-09-10 出版日期:2013-04-02 发布日期:2013-04-02
作者简介:华平☆，男，1972年生，湖南省衡阳市人，汉族，中山大学孙逸仙纪念医院心胸外科博士，副教授，副主任医师，硕士生导师，主要从事干细胞治疗心肌缺血方面的研究。 huaping88@sina.com
基金资助:
中央高校基本科研业务费专项资金资助；广东省科技计划项目(2012B031800258)；广东省科技计划项目(2007B050200011)。

In vivo MRI-traced bone marrow mesenchymal stem cell transplantation in
myocardial infarction rats

Hua Ping¹, Wang You-yu², Yang Song-ran³, Liu Jia-liang¹, Liu Li-bao¹, Tao Jun¹, Yang Yan-qi¹

1 Department of Cardiothoracic Surgery, the Sun Yat-sen Memorial Hospital, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510120, Guangdong Province, China
2 Department of Thoracic Surgery, Sichuan Provincial People’s Hospital, Chengdu 610072, Sichuan Province, China
3 Department of Neurology, Guangzhou First Municipal People’s Hospital, Guangzhou 510180, Guangdong Province, China

Received:2012-07-27 Revised:2012-09-10 Online:2013-04-02 Published:2013-04-02
About author:Hua Ping☆, Doctor, Associate professor, Associate chief physician, Master’s supervisor, Department of Cardiothoracic Surgery, the Sun Yat-sen Memorial Hospital, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510120, Guangdong Province, China huaping88@sina.com
Supported by:
Fundamental Research Funds for the Central Universities; Social Development Science and Technology Program of Guangdong Province, No. 2012B03180025*, 2007B050200011; Social Development Science and Technology Program of Guangdong Province, No.2007B050200011

摘要/Abstract

摘要：

背景：干细胞移植的疗效和安全性评估均需要对体内干细胞的存活、分布、迁徙、增殖及分化进行连续监测。
目的：观察MRI示踪超顺磁性氧化铁标记的骨髓间充质干细胞在缺血心肌组织的分布、迁徙情况。
方法：直接贴壁法分离和培养大鼠骨髓间充质干细胞，获得的细胞进行免疫鉴定。以新型超顺磁性氧化铁标记骨髓间充质干细胞，体外MRI成像确定其体内示踪的可行性。标记后锥虫蓝拒染试验、MTT比色试验分别检测标记细胞的活力、增殖情况。60只SD大鼠随机分为3组，制备大鼠心肌梗死模型2周后再次开胸移植含标记骨髓间充质干细胞的PBS混合液、含未标记骨髓间充质干细胞的PBS混合液和等量PBS。于移植后第1天、第3周行MRI检查，动态观察移植细胞的分布、迁徙，并根据MRI图像定位选择性行CD90免疫组化检查。
结果与结论：骨髓间充质干细胞标记后，普鲁士蓝染色见胞浆内蓝色铁颗粒，标记效率为99%，标记细胞与未标记细胞间锥虫蓝拒染率、MTT吸光度差异无显著性意义。体外MRI可检测到标记细胞，并在T2WI及T2W/FFE序列上呈低信号。细胞移植1 d后，在T2WI及T2W/FFE序列上可见标记细胞在梗死心肌边缘呈类圆形低信号；移植3周后，移植区域信号边界模糊，范围扩大，对比度降低。CD90免疫组化检测证实移植细胞可由梗死边缘向梗死区域迁徙。结果可见新型超顺磁性氧化铁可成功对大鼠骨髓间充质干细胞进行标记，细胞标记后可被MRI检测。

关键词: 干细胞, 骨髓干细胞, 磁共振成像, 心肌梗死, 骨髓间充质干细胞, 干细胞移植, 活体, 示踪, 大鼠, 省级基金, 干细胞图片文章

Abstract:

BACKGROUND: The continuous monitoring of the in vivo survival, distribution, migration, proliferation and differentiation of the stem cells is important to evaluate the efficacy and safety of stem cells transplantation.
OBJECTIVE: To observe the distribution and migration of superparamagnetic iron oxide labeled bone marrow mesenchymal stem cells in ischemic myocardial tissue traced with MRI.
METHODS: Rat bone marrow mesenchymal stem cells were separated and cultured by direct attachment method. The surface antigens of the bone marrow mesenchymal stem cells were identified. The bone marrow mesenchymal stem cells were labeled by the novel superparamagnetic iron oxide. The feasibility of labeled bone marrow mesenchymal stem cells was determined by MRI in vitro. Trypan blue exclusion test and methylthiazolyldphenyl-tetrazolium bromide colorimetric test were performed to detect the activity and proliferation of the labeled cells. A total of 60 Sprague Dawley rats were divided into three groups, and the rats were used to establish the myocardial infarction model. At 2 weeks after modeling, the rats were re-implanted with phosphate-buffered solution containing labeled bone marrow mesenchymal stem cells, phosphate-buffered solution containing unlabeled bone marrow mesenchymal stem cells and phosphate-buffered solution in the same dose, respectively. All rats in each group underwent MRI at 1 day and 3 weeks after transplantation to dynamically monitor the distribution and migration of transplanted cells. CD90 immunohistochemistry was done according to MRI.
RESULTS AND CONCLUSION: After superparamagnetic iron oxide labeling, the Prussian blue staining showed that the blue iron particles were inside the cytoplasm and the labeling rate was 99%. There was no statistically difference of trypan blue exclusion rate and methylthiazolyldphenyl-tetrazolium bromide absorption value between labeled and unlabeled cells. Labeled cells could be detected as low signal intensity on T2WI and T2W/FFE with in vitro MRI. Labeled bone marrow mesenchymal stem cells showed round low signal intensity on T2WI, T2W/FFE at the edge of the infarcted myocardium at 1 day after transplantation, and the initial low signal became obscure gradually, extended and contrast reduced at 3 weeks after transplantation. CD90 immunohistochemistry staining confirmed that transplanted bone marrow mesenchymal stem cells could migrate from the border to the infarcted region. It was feasible to label the bone marrow mesenchymal stem cells with the novel superparamagnetic iron oxide in rats and the labeled bone marrow mesenchymal stem cells could be tracked on MRI in vitro.

Key words: stem cells, bone marrow-derived stem cells, magnetic resonance imaging, myocardial infarction, bone marrow mesenchymal stem cells, stem cell transplantation, in vivo, tracer, rats, provincial grants-supported paper, stem cell photographs-containing paper

中图分类号:

R394.2

华平，王友于，杨淞然，刘家良，刘立宝，陶俊，杨艳旗. MRI活体示踪心肌梗死大鼠骨髓间充质干细胞的移植[J]. 中国组织工程研究, 2013, 17(14): 2471-2479.

Hua Ping, Wang You-yu, Yang Song-ran, Liu Jia-liang, Liu Li-bao, Tao Jun, Yang Yan-qi. In vivo MRI-traced bone marrow mesenchymal stem cell transplantation in
myocardial infarction rats[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2013, 17(14): 2471-2479.

图/表（结果） 13

2.1 原代和传代SD大鼠骨髓间充质干细胞形态 原代细胞接种后6-10 h可见骨髓间充质干细胞贴壁培养瓶，呈圆形或多角形，24 h后半量换液，贴壁细胞清晰可见，两三天后可见少量短梭形、星形细胞分散贴壁生长，伸出伪足呈逗点状或短棒状；7 d左右可见放射状排列的细胞集落，伸出粗细不均、长短不一的突起、胞核大、核仁清晰。12-14 d后细胞融合80%-90%，呈漩涡状。传代细胞24 h内已经全部贴壁、伸展、增殖迅速，均匀分布生长，三四天可见长梭形细胞80%-90%铺满培养瓶形成单层，传至第四五代时，细胞形态基本一致，呈长梭形，无折光性，细胞趋于纯化，见图1。

免疫表型鉴定显示骨髓间充质干细胞表达表面标志CD29、CD90，阳性率分别达99.3%和98.12%，不表达造血系统系细胞表面标志物CD34、CD45，阳性率分别为2.82%和1.79%，见图2。

2.2 新型超顺磁性氧化铁标记骨髓间充质干细胞的体外实验
2.2.1 超顺磁性氧化铁标记骨髓间充质干细胞的可行性超顺磁性氧化铁标记骨髓间充质干细胞，普鲁士蓝染色后倒置相差显微镜下可见胞浆内蓝色铁颗粒，见图3，标记率达99%。与对照组比较，标记细胞在MRI T2WI和T2W/FFE序列上信号均明显降低，以T2W/FFE降低更明显，见图4。

2.2.2 超顺磁性氧化铁标记骨髓间充质干细胞的安全性 新型超顺磁性氧化铁与骨髓间充质干细胞孵育24 h内，标记细胞的锥虫蓝拒染率与未标记细胞间差异无显著性意义(F=0.25-2.08，P > 0.05)，见表1。MTT增殖活力测定中，标记与未标记骨髓间充质干细胞在第1，3，5，7天时吸光度差异无显著性意义(F=0.028-0.315，P > 0.05)，见表2。

2.3 骨髓间充质干细胞移植后活体示踪 心肌梗死2周后在MRI T2WI序列上可见到高信号的梗死区域，见图5，细胞移植后第1天可在MRI T2WI和T2W/FFE上见到梗死边缘心肌组织类圆形低信号区域，见图6，随时间的推移，低信号逐渐降低，和周围组织接近，3周后低信号范围扩大，信号减低，逐渐模糊，并向心肌缺血区域移行，见图7。对照组移植后1 d、3周时间点心肌内未见明显异常低信号，见图6，7。

2.4 骨髓间充质干细胞移植后组织学检查 心肌梗死2周后，梗死区域心肌组织苏木精-伊红染色见梗死处心肌细胞排列紊乱，细胞核裂解，正常及梗死心肌组织不表达或弱表达CD90，见图8，9，细胞移植后1 d、3周后免疫组化CD90阳性表达，表明移植细胞能在宿主心肌组织中存活，3周后移植细胞呈条带状分布，未分化，并沿着宿主心肌纤维方向呈线样排列，见图10，11。

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引言

骨髓间充质干细胞属于成体干细胞，具有高度可塑性，且来源广泛，易于在体外扩增，还可以诱导分化为多种组织细胞，并易于被外源基因转染且稳定表达的特点。因此，成为组织工程领域的研究热点。目前骨髓间充质干细胞移植替代受损心肌用于心肌重建取得了可喜进展。体外实验证实骨髓间充质干细胞在特定条件下可以诱导分化为心肌细胞^[1]，体内动物实验也表明骨髓间充质干细胞移植能够促进心肌细胞再生，使梗死面积缩小，改善受损的心脏功能。干细胞移植的疗效和安全性评估均需要对体内干细胞的存活、分布、迁徙、增殖及分化进行连续监测。以前多采用组织学方法，但创伤性及毁灭性均较大，难以应用于人体^[2-3]。分子影像学概念的提出使移植细胞的活体示踪进入了崭新阶段^[4]。MRI作为细胞示踪的方法之一，具有无创，无电离辐射，有效成像时间长等特点，可观察细胞的动态迁移过程，且空间、时间分辨率高，对比度好，是干细胞监测及活体示踪的较为理想的手段^[5-12]。

超顺磁性氧化铁是目前研究最多的一种单/多晶体氧化铁类对比示踪剂。由于其具有超顺磁性，引起局部磁场不均匀，明显缩短T2值尤其是T2WI和T2W/FFE，使标记细胞周围组织信号降低^[13]，且具有生物可降解性，应用前景广泛。新型超顺磁性氧化铁是用3-氨丙基三乙氧基硅烷修饰Fe₂O₃粒子，表面带正电荷，制备方法见参考文献^[14]。实验采用新型超顺磁性氧化铁标记骨髓间充质干细胞，体外探讨其可行性和安全性，并移植于急性心肌梗死动物模型中，利用MRI观察标记细胞的分布、迁徙情况，同时定位了解骨髓间充质干细胞移植后的转归，进而明确其治疗缺血性心脏病的作用机制。

材料方法

设计：单一样本观察。
时间及地点：实验于2010年4月至2011年3月在中山大学孙逸仙纪念医院干细胞研究中心完成。
材料：
    实验动物：健康SD大鼠65只，清洁级，雌雄不限，由中山大学动物实验中心提供。五六周龄5只，体质量约150 g，供提取原代细胞；6-8周龄60只，体质量180-200 g，供制作心肌梗死模型。实验过程中对动物的处置符合2009年《Ethical issues in animal experimentation》相关动物伦理学标准的条例。
    心肌梗死大鼠骨髓间充质干细胞移植的MRI活体示踪实验所用的主要试剂：
    Main reagents:

实验方法：
        骨髓间充质干细胞的分离培养、提纯：五六周龄雌性SD大鼠颈椎脱臼处死，在体积分数为75%的乙醇中浸泡15 min后，无菌条件下取股骨和胫骨，去除周围组织，切除胫骨和股骨两端，冲洗骨髓腔，细胞悬液离心(1 000 r/min，离心半径10 cm，5 min)，弃上清收集沉淀细胞，加入完全培养基(DMEM/F12，体积分数为10%胎牛血清，青霉素100 U/L、链霉素100 U/L)，细胞计数板计数，以6×10⁷L^-1接种于25 cm²塑料透气培养瓶中，置于37 ℃、体积分数5% CO₂、饱和湿度培养箱中培养。24 d后首次半量换液，以后每3 d换液。
原代细胞接种后第12-14天，细胞长至80%-90%融合时，用PBS洗涤3遍，0.25%胰蛋白酶液消化1.0-2.0 min后，用吸管加入DMEM/F12培养液(含体积分数为10%胎牛血清)终止消化(2∶1)，转入无菌离心管内离心(1 000 r/min，离心半径10 cm，5 min)，弃上清，重悬细胞，按1∶2 的比例传入新的透气培养瓶中。根据骨髓间充质干细胞容易贴附在塑料培养瓶中的特点，经多次换液传代，与非贴壁细胞分离，逐渐纯化骨髓间充质干细胞。每天在倒置相差显微镜下观察细胞大小、形态、生长变化。
    取第3代约1×10⁶骨髓间充质干细胞制成单细胞悬液，分别加入标记有异硫氰酸荧光素的CD34，CD45，CD29，CD90单克隆抗体，室温避光孵育30 min，PBS洗涤除去未结合抗体，10 g/L多聚甲醛固定15 min后，流式细胞仪测定细胞的免疫表型。
       骨髓间充质干细胞的体外磁性标记及检测：
       骨髓间充质干细胞标记：取第5代骨髓间充质干细胞用吸管吸去培养基，用PBS洗涤3遍，加入含体积分数为10%胎牛血清的DMEM/F12培养基，再加入新型超顺磁性氧化铁，超顺磁性氧化铁终质量浓度为25 mg/L，置于培养箱中孵育过夜，标记24 h后吸去培养瓶中液体，PBS清洗3遍除去未进入细胞的铁颗粒，0.25%胰酶消化1.0-2.0 min，转入0.5 mL EP管内，1 000 r/min (离心半径10 cm)离心5 min，去上清，所得细胞沉淀进行MRI检测，根据MRI体外扫描结果确定是否采用此浓度标记细胞，对照组为未标记的细胞。
       骨髓间充质干细胞标记的可行性检测：骨髓间充质干细胞标记后行体外MRI成像，普鲁士蓝染色检测标记的可行性及标记效率，均设未标记骨髓间充质干细胞为对照组。分别收集细胞数目为5×10⁵的标记与未标记骨髓间充质干细胞，加入4%明胶200 μL，制成细胞悬液后采用Philips Gyroscan Inetra 1.5T磁共振成像系统扫描，其成像序列为：SE序列T1WI、T2WI及T2-map序列。
       超顺磁性氧化铁(25 mg/L)标记的骨髓间充质干细胞进行MRI扫描的序列及参数：
       Sequence and parameters of superparamagnetic iron oxide labeled bone marrow mesenchymal stem cells detected with MRI scanning:

       新型超顺磁性氧化铁与大鼠骨髓间充质干细胞共同孵育24 h后，实验组和对照组的骨髓间充质干细胞均用体积分数为95%乙醇分别固定30 min，再加入6%盐酸和2%亚铁氰化钾溶液孵育30 min，倒置显微镜下观察、拍照，至少计数700个细胞，统计铁染色阳性率，重复5次。
       骨髓间充质干细胞磁性标记的安全性检测：①锥虫蓝拒染试验测定细胞活力：5×10⁵骨髓间充质干细胞标记后，继续培养6，12，24 h后分别消化离心，制成细胞悬液，滴加等量的0.4%锥虫蓝染液，混匀后，显微镜下计数总细胞数和着色细胞数，细胞存活率=[(总细胞数- 着色细胞数)/总细胞数]×100%，以同等数量的未标记细胞作为对照，以上每个时间点试验重复5次。②MTT法检测细胞增殖能力：将标记后的骨髓间充质干细胞以每孔10⁴个细胞接种于96孔培养板(第一列为空白校零)，分别于第1，3，5，7天4个时间点进行MTT检测，每孔加入MTT液(5 g/L)20 μL，继续孵育4 h，吸去孔内上清液，每孔加入二甲基亚砜150 μL，振荡10 min，使结晶物充分溶解，后放于酶联免疫检测仪，492 nm波长下检测各孔吸光度，了解标记对细胞增殖能力有无影响。
       动物分组和急性心肌梗死模型的制作：采用随机数字法将60只6-8周龄SD大鼠随机分为3组，每组20只。戊巴比妥钠(30 mg/kg)腹腔内麻醉后备皮，固定于动物手术台上，连接心电图电极，RM 6240 BD型多道生理信号采集处理系统，记录标准Ⅱ导联心电图，经口气管插管接动物呼吸机。左前胸消毒，于胸骨旁左侧3，4肋间处做纵形切口1.5-2.0 cm，钝性分离皮下组织、肌肉，开启呼吸机(呼吸比1∶2，频率100次/min，潮气量    14 mL/kg)，从第4，5肋间进胸，暴露心脏，左心耳根部下2.0-3.0 mm处结扎前降支，结扎后局部心肌由鲜红变为暗紫色，心外膜苍白，收缩力降低，ECG显示肢体导联的QRS波峰降低，J点上移，ST段明显上抬0.2 mV即初步判断心肌梗死模型建立。排出胸腔内血液和气体后逐层关胸。术后保温护理并给予青霉素(20×10⁴ U/d)连续肌内注射3 d。
       骨髓间充质干细胞体内移植及MRI体内示踪：
       标记骨髓间充质干细胞细胞的准备及移植：模型制作2周后行细胞移植，移植前30 min，PBS洗涤3次，0.25%胰酶消化，转入15 mL无菌离心管内，1 000 r/min离心5 min(离心半径10 cm)，弃上清，收集5×10⁷标记细胞加入100 μL PBS(实验组)待移植，5×10⁷未标记细胞加入100 μL PBS(对照组)，空白组移植等量PBS。细胞移植前大鼠禁食12 h，禁水4 h，经原手术切口开胸，充分暴露心肌梗死区域后，沿心肌梗死区域边缘及梗死区域心肌内多点局部注射，动物一般情况良好后逐层关胸。
       移植后MRI扫描：使用Philips Intera 1.5T超导型MR扫描仪，采用直径5 cm的环形表面线圈。每组大鼠于移植后第1天，第3周进行MRI扫描，SE序列为T2WI和T2W/FFE，方向包括横断位和斜矢状位。具体扫描参数如下：T2WI：TR/TE为2 000 ms /100 ms，层厚2.0 mm，视野48 mm×22 mm，矩阵256×256，NSA为2次，翻转角22°。T2W/FFE：TR/TE为253 ms/14 ms，层厚/层距为2.0 mm/0.2 mm，视野48 mm×23 mm，矩阵：256×256，NSA：3次。
       组织病理学检查：细胞移植后根据MRI图像选择性取新鲜心肌组织，取材后经体积分数为10%甲醛浸泡固定24 h，依次经各级乙醇脱水，二甲苯透明，浸蜡，石蜡包埋。具体免疫组化步骤如下：①4 µm连续切片，60 ℃恒温烤片3 h，60 ℃恒温预热20 min。②常规脱蜡水合：二甲苯浸泡2次，10 min/次；无水乙醇洗2次，5 min/次；体积分数为95%乙醇洗2次，5 min/次；体积分数为75%乙醇洗1次，5 min /次；ddH₂O洗1次，5 min/次。③柠檬酸钠缓冲液(pH 6.0)高火煮沸5 min。④PBS/T洗3次，5 min/次。⑤灭活内源性过氧化物酶：体积分数为3%H₂O₂室温孵育10 min。⑥PBS/T洗3次，5 min/次。⑦体积分数为10%山羊血清室温封闭30 min。⑧一抗孵育：将组织切片于稀释(CD90 1∶50，CX43 1∶600)的一抗溶液中4 ℃孵育过夜。⑨PBS/T洗3次，5 min/次。⑩DAKO Real EnVision anti mouse/rabbit二抗室温孵育30 min。?PBS/T洗3次，5 min/次。?DAB显色，室温1-10 min，显微镜下掌控(阳性表达部位显示为淡黄至棕黄色即中止反应)。?ddH₂O洗3次，5 min/次。?苏木精复染后，1%盐酸乙醇分化，自来水返蓝。?脱水，透明，中性树胶封固。?结果以三目生物显微镜连接数码相机尼康D60拍照。
       统计学分析：计量资料以x±s表示，非正态分布资料平均水平用中位数表示，使用SPSS 16.0进行统计学分析。计量资料进行正态性(W检验)和方差齐性(F检验，检验水准α=0.10)检验。符合正态性分布和方差齐的计量资料采用两组独立样本t 检验或单因素方差分析，非正态分布计量资料或等级资料采用Wilcoxon秩和检验，计数资料采用卡方检验或连续性校正法或Fisher精确概率法分析，P < 0.05为差异有显著性意义。

讨论

3.1 骨髓间充质干细胞的磁性标记干细胞弛豫特性与周围组织相似，需要通过某种方法使磁性对比剂进入骨髓间充质干细胞，改变细胞弛豫性，从而被MRI检测。然而，对比剂自然状态下很难有效被哺乳动物中非吞噬细胞摄取，因此，为使对比剂能够顺利地进入干细胞内，常采用带正电荷的转染剂如多聚赖氨酸、硫酸鱼精蛋白等对细胞进行修饰，改变其表面电性，使对比剂进入干细胞内，达到磁性标记的目的^[15]。

实验采用新型超顺磁顺氧化铁，采用共沉淀法^[14]制备Fe₂O₃，以3-氨丙基三乙氧基硅烷修饰Fe₂O₃粒子，配制成表面带正电荷的超顺磁顺氧化铁，颗粒直径为10-15 nm，不需要与转染剂等药品混合，用于干细胞标记，安全方便。可以在活体检测到移植细胞低信号区域，研究结果与国内外符合^[16]。

磁性标记骨髓间充质干细胞的活力、增殖等生物安全特性是决定其能否应用于临床的先决条件。研究表明，当超顺磁顺氧化铁标记移植细胞的培养液浓度为25-50 mg/L时，可有效标记细胞，且对细胞的活力、生长、分化、功能无不利影响^[17]。本实验使用25 mg/L新型超顺磁顺氧化铁标记骨髓间充质干细胞后，MTT实验检测标记细胞的增殖能力未受到影响，锥虫蓝拒染试验证实移植细胞的活力未受影响，说明该标记方法安全。

3.2 骨髓间充质干细胞与心肌梗死的修复体外研究表明骨髓间充质干细胞在特定条件下可分化为心肌细胞。1999年Tomita等^[18]成功通过5-氮胞苷的作用使大鼠骨髓多能干细胞分化成心肌原细胞，并移植到自体液氮冷冻后制成的心肌瘢痕组织中，发现有新生血管形成和心肌样细胞在瘢痕中存活，左心室的收缩功能明显改善。Chen等^[19]对69例12 h内的急性心肌梗死患者随机灌注骨髓间充质干细胞或0.9%氯化钠注射液，随后分别在3，6个月用超声及正电子发射计算机断层扫描对患者心功能进行评价。移植骨髓间充质干细胞使患者的左心室射血分数和梗死区域的运动速率明显提高。总的来说，骨髓间充质干细胞移植在治疗心肌梗死方面是有作用的。

目前骨髓间充质干细胞修复心肌缺血的机制仍不明了，可能的机制为：形成新的血管，改善心肌缺血，促进侧支循环建立，增加梗死区有功能的心肌细胞数量，促进宿主血管系统增殖，改善心脏功能。

实验采用未分化的骨髓间充质干细胞移植治疗缺血性心脏病，结合MRI图像对移植后心肌组织行CD90免疫组化检测，发现细胞移植3周后仍滞留于原移植部位，未分化，并沿着宿主心肌纤维方向呈线样排列。

3.3 骨髓间充质干细胞体内移植与MR活体示踪干细胞移植治疗中，通过监测移植细胞在体内的存活、迁移及分化情况等可以了解移植细胞的转归。目前对干细胞示踪多采用体外标记后再移植入体内的方法。分子影像学使人类能够通过各种影像学的方法在细胞分子水平评价活体组织细胞的情况，活体内示踪细胞已成为分子影像学的一个重要的研究热点。目前应用于分子影像学细胞标记的主要有核医学成像、光学成像以及磁共振成像3种影像学方法，3种成像手段各自具有优势和不足。

MR成像的空间、时间分辨率高，具有无创性，无电离辐射，能对人体任何部位获得高分辨率的图像，成像时间窗长，可以同时获得生理和分子及解剖信息，观察细胞的动态迁徙过程，在活体细胞示踪中前景好。但其敏感性不高，在体内需要较大的细胞数量才能达到理想的示踪效果。随着MR仪器的不断发展、动物成像专用线圈的使用、新型对比剂的不断研发，MRI示踪干细胞的敏感性得到了很大程度的提高。目前，MRI活体示踪干细胞已应用于脑缺血、脊髓损伤、心肌梗死和周围神经损伤等多种疾病模型中，但是在心肌梗死模型示踪的应用中，利用MR图像定位来了解骨髓间充质干细胞修复受损心肌，改善心脏功能的研究比较少。

实验采用新型超顺磁顺氧化铁标记骨髓间充质干细胞，分别在细胞移植后1 d，3周进行MRI系列扫描，活体示踪干细胞的分布及迁移情况，并在各时间点根据MR图像定位进行组织学检查验证，发现细胞移植后1 d，可在MR T2W/FFE上见到明显的低信号区域，随时间推移，信号降低，范围变大变模糊，并向梗死心肌迁移，3周后移植细胞仍然存在于移植部位，信号模糊。

利用新型超顺磁顺氧化铁可成功对大鼠骨髓间充质干细胞进行标记，无需转染剂，标记方法简单、安全有效，细胞标记后可被MRI检测。MRI能够活体示踪新型超顺磁顺氧化铁标记的骨髓间充质干细胞在大鼠心肌梗死模型中的分布及迁徙情况。骨髓间充质干细胞移植3周后呈条带状分布，未分化，并沿着宿主心肌纤维方向呈线样排列。但是，超顺磁顺氧化铁标记骨髓间充质干细胞后是否会影响其凋亡，如何提高移植细胞的存活率，骨髓间充质干细胞移植改善心肌梗死后心脏功能的具体机制等问题都有待进一步深入研究。

MRI活体示踪心肌梗死大鼠骨髓间充质干细胞的移植

In vivo MRI-traced bone marrow mesenchymal stem cell transplantation in
myocardial infarction rats

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