神經(jīng)干細胞腦內(nèi)遷徒和功能重建的影像學(xué)研究.pdf

1、目的:利用超順磁氧化鐵粒子(SPIO)標(biāo)記大鼠胚胎神經(jīng)干細胞(NSCs),將其移植到創(chuàng)傷性腦損傷(TBI)大鼠腦內(nèi)后,用MRI觀察到其在宿主腦內(nèi)的遷徙和分布；在此基礎(chǔ)上,進一步用錳增強磁共振(ME-MRI)技術(shù)檢測移植NSCs在腦損傷區(qū)所發(fā)揮的功能作用,以實現(xiàn)活體水平示蹤移植NSCs在動物腦內(nèi)的遷徙以及功能重建的研究。
　　 方法:
　　 1.分離、培養(yǎng)大鼠胚胎神經(jīng)干細胞(NSCs),對其Nestin表達進行鑒定,用SP

2、IO磁化標(biāo)記NSCs,通過普魯士藍染色明確轉(zhuǎn)染成功率,并測定SPIO標(biāo)記NSCs的活性。
　　 2.根據(jù)Feeney氏法建立TBI大鼠模型,約1周后行SPIO標(biāo)記的NSCs移植,術(shù)后第1,3,7,10,14,21和30天分別行T2加權(quán)梯度回波(GRE)序列MRI掃描,以示蹤移植NSCs在宿主腦內(nèi)的遷徙和分布等。
　　 3.正常大鼠行ME-MRI掃描,經(jīng)靜脈輸注MnCl2.4H2O,用甘露醇開放一側(cè)大腦半球血腦屏障(BBB

3、),電刺激其對側(cè)前肢后,即行T1加權(quán)三維快速擾相位梯度回波(3D-FSPGR)序列掃描；而另一組正常大鼠在ME-MRI中行鈣通道阻滯劑實驗,即在電刺激階段經(jīng)靜脈注射地爾硫卓。
　　 4.接受SPIO標(biāo)記NSCs移植的TBI大鼠在移植后2周左右,MRI可示蹤到移植NSCs遷徙到腦損傷區(qū),大鼠腦切片普魯士藍染色證實SPIO標(biāo)記NSCs的存在,此時行ME-MRI掃描,實驗步驟同正常大鼠。未接受NSCs治療的TBI大鼠亦行SPIO-MR

4、I和ME-MRI掃描作為對照組,并比較兩組大鼠的神經(jīng)系統(tǒng)行為學(xué)表現(xiàn)的差別。
　　 結(jié)果:
　　 1.細胞熒光免疫染色示大鼠胚胎神經(jīng)干細胞呈Nestin陽性并能定向分化,SPIO轉(zhuǎn)染后行普魯士藍染色可見細胞胞質(zhì)內(nèi)的陽性藍色顆粒,MTT法證實標(biāo)記細胞的存活率無降低。
　　 2.根據(jù)Feeney氏法建立的TBI大鼠模型術(shù)后表現(xiàn)為對側(cè)肢體的活動障礙,1周后行NSCs移植治療,術(shù)后用MRI觀察其在腦內(nèi)能向損傷病灶遷徙,表現(xiàn)

5、為NSCs注射部位、腦損傷區(qū)周圍以及兩者之間的路線的低信號,并且腦損傷區(qū)及其周圍腦切片普魯士藍染色可發(fā)現(xiàn)陽性藍色顆粒細胞,證實SPIO標(biāo)記的NSCs能遷徙到損傷區(qū)并向病灶內(nèi)彌散。
　　 3.正常大鼠ME-MRI掃描顯示相應(yīng)的體感運動皮層區(qū)和觸須皮層區(qū)存在高信號,表明局部有神經(jīng)元電活動引起的錳離子聚集。而在電刺激過程中引入鈣通道阻滯劑地爾硫卓后,相應(yīng)體感運動皮層區(qū)的高信號消失,而側(cè)腦室等區(qū)域仍表現(xiàn)為高信號,說明錳離子是伴隨著鈣通道

6、的開放而進入興奮性神經(jīng)細胞的,錳增強依賴性信號增加能夠被鈣通道阻斷劑拮抗。
　　 4.TBI大鼠接受經(jīng)SPIO標(biāo)記的NSCs移植治療后2周左右,用MRI可觀察到移植NSCs能從注射點遷徙到損傷病灶區(qū),普魯士藍切片染色證實為SPIO標(biāo)記的NSCs。此時行ME-MRI掃描可發(fā)現(xiàn)大鼠肢體功能損傷區(qū)局部有高信號,而未行NSCs移植的TBI大鼠在ME-MRI上并未發(fā)現(xiàn)這些高信號區(qū),在應(yīng)用鈣通道阻滯劑地爾硫卓后,這些高信號又消失。上述數(shù)據(jù)表

7、明移植的NSCs不僅能遷徙到腦損傷區(qū),而且能在病灶部位分化,形成有功能的突觸聯(lián)系并參與局部大腦功能活動。與此相一致的是,經(jīng)NSCs治療的TBI大鼠的神經(jīng)系統(tǒng)行為學(xué)評分較未行NSCs移植的TBI大鼠有明顯的改善。
　　 結(jié)論:在前期用MRI活體示蹤SPIO標(biāo)記的NSCs在腦內(nèi)遷徙的基礎(chǔ)上,本實驗利用錳增強磁共振(ME-MKI)成功觀察了移植NSCs在TBI大鼠腦中的功能,這一研究表明在體無創(chuàng)性評估移植的NSCs在大腦局部的功能是可