神经干细胞移植为许多难治性脑疾病提供了新的治疗方法和思路,目前亟待开发影像学新技术活体鉴定神经再生情况。本项目以脑梗死模型大鼠为研究对象,将对比剂(USPIO)标记和NGF基因转染的神经干细胞移植于脑梗死模型,在移植后不同时间阶段,应用4.7 Tesla超高场强分子MRI动态监测及定量分析,观察神经干细胞的迁徙分化、病变区神经再生、白质纤维束重建及血流灌注等情况,并与免疫组化染色结果对比分析,探讨上述两种方法在鉴定神经再生时的对应关系,阐明分子MRI能够从细胞和分子水平监测神经干细胞的迁徙分化及鉴定神经再生等情况,为神经干细胞移植治疗脑部疾病提供敏感而无创的活体监测方法,为临床应用该方法提供理论和实验依据。
本实验以超顺磁性氧化铁(SPIO)纳米粒子作为磁性分子探针,联合应用SPIO及PLL通过受体介导的内吞作用标记神经干细胞,有效率为100%,标记细胞内见蓝染的铁颗粒。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%,T2*WI信号强度平均下降46.57%及53.70%。4.7 T MRI测量标记细胞和未标记细胞的T2分别为516 ms及77 ms,其弛豫率R2分别为1.94 s-1及12.98s-1;T2*分别为109ms及22.9ms;其弛豫率R2* 分别为9.17 s-1及43.67 s-1。标记细胞的R2及R2*分别增强了约5倍及4倍。双标神经干细胞移植至脑梗死模型后后3-6周MRI显示移植神经干细胞沿胼胝体迁徙;脑组织标本切片普鲁士蓝染色及免疫组织化学染色阳性位置与MRI结果一致,而且移植的神经干细胞可以分化为星形胶质细胞及神经元。本项研究表明MRI可监测SPIO标记的神经干细胞移植后的迁徙路径,活体移植后的神经干细胞能够分化为星形胶质细胞及神经元。