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本研究分为三部分:
第一部分 超顺磁性氧化铁颗粒标记胚胎神经干细胞的方法学研究
目的:探讨超顺磁性氧化铁颗粒标记胚胎神经干细胞的方法,并通过标记后神经干细胞的安全性检测和MR成像结果检测该方法的可行性。
方法:选取孕14天Sprague-Dawley(SD)大鼠,分离培养胚胎神经干细胞。多次传代并鉴定后使用MR对比剂(超顺磁性氧化铁颗粒,SPIO)标记胚胎神经干细胞。实验分4组,分别采用直接胞吞法及阳离子转染试剂(多聚左旋赖氨酸,PLL)介导法。直接标记法铁浓度为50μg/ml;阳离子转染试剂介导法采取的比例为SPIO:PLL=1:0.03,铁终浓度分别为25μg/ml,50μg/ml,100μg/ml。细胞标记时浓度为106cells/ml,共同孵育16h。分别对各组标记细胞进行普鲁士蓝染色测标记率、透射电镜观察细胞内铁颗粒、台盼蓝染色测活细胞百分比、流式细胞仪检测早期凋亡率及晚期凋亡率(选取未标记细胞作为对照组)。同时对4组标记细胞悬液进行MR成像(T2WI和GRE序列),观察标记细胞信号强度改变的百分比。
结论:在多聚左旋赖氨酸介导下,超顺磁性氧化铁颗粒可用于标记神经干细胞,较低浓度(25μg/ml)即可获得较高的标记率并不影响细胞活性,体外MR成像可以观察标记细胞信号的改变,方法简单易行
第二部分 用于神经干细胞移植的大鼠脑梗死模型的制作
目的:建立一种稳定的大鼠脑局灶性梗死模型,以用于脑梗死后神经干细胞移植治疗后的长期观察。
材料和方法:选取48只清洁级Sprague-Dawley大鼠,随机分为4组,分别进行假手术、单纯结扎左侧大脑中动脉(MCA)、同时结扎左侧MCA和颈总动脉(CCA)、同时结扎左侧MCA和CCA伴暂时性夹闭对侧CCA的方法制备大鼠脑梗死模型;结扎大脑中动脉采取经颞骨局部钻孔开颅,直接结扎大脑中动脉终段。通过对各组大鼠术后的神经功能评分、墨汁灌注、氯化三苯四唑氮(TTC)染色、MR成像结果对各组模型进行评价。
结论:通过结扎大鼠同侧大脑中动脉和颈总动脉伴暂时性夹闭对侧颈总动脉制作的大鼠脑梗死模型,对大鼠创伤小,梗死灶的位置和体积恒定,长期存活率高,可以为脑梗死后神经干细胞移植的研究提供一种理想的动物模型。
第三部分磁共振成像示踪观察大鼠脑内移植的超顺磁性氧化铁颗粒标记的神经干细胞
目的:体外示踪移植的神经干细胞对于研究干细胞在受体内的动态迁移和分化过程以及其再生修复机制是十分必要的。本实验探讨超顺磁性氧化铁颗粒标记的胚胎神经干细胞在大鼠脑内移植后,MRI活体示踪观察干细胞分布及迁移情况的可行性。
方法:多聚左旋赖氨酸转染的超顺磁性氧化铁纳米颗粒(SPIO)和5-溴脱氧尿核苷(BrdU)双标记胎鼠的胚胎神经干细胞(NSCs)。选取48只雄性Sprague-Dawley(SD)大鼠,简单随机法分为6组,1-3组分别于正常大鼠右侧尾状核内立体定向移植未标记的NSCs、双标记的NSCs、游离的SPIO颗粒。4-6组复制大鼠局灶性脑梗死模型(左侧皮层梗死),10d后分别于右侧尾状核、左侧尾状核、右侧侧脑室立体定向移植标记的神经干细胞。移植后不同时间段分别进行MRI连续成像观察,选择T2WI和梯度回波(GRE)序列,成像后相应时间点每组处死2只大鼠,取脑组织冰冻切片后进行普鲁士蓝染色及BrdU染色,验证MR成像结果。
结论:超顺磁性氧化铁颗粒和BrdU双标记的神经干细胞,大鼠脑内移植后可迁移到病灶区;MR成像能够在活体内连续示踪观察神经干细胞的迁移及分布情况。