第一部分、间充质干细胞磁粒子标记及经肾动脉移植MR成像的实验研究 目的：分离纯化大鼠骨髓间充质干细胞(mesenchymal stem cells，MSCs)，鉴定其多向分化特性，应用磁性氧化铁纳米粒子和多聚赖氨酸(Poly-L-Lysine，PLL)的偶联物Fe2O3-PLL体外标记MSCs，MR活体示踪经肾动脉移植入大鼠正常肾脏的标记细胞。 方法：制备Fe2O3-PLL，分离大鼠骨髓MSCs进行纯化并传代培养，流式细胞术(FCM)检测MSCs细胞表型，成骨和成脂肪诱导鉴定骨髓MSCs的多向分化特性。标记Fe2O3-PLL，胎盼蓝拒染法检测细胞活率，观察标记前后细胞的生长状况，普鲁士蓝染色及透射电子显微镜显示细胞内铁，原子吸收光谱仪进行细胞内铁定量。分别将标记(9只)和未标记细胞(3只)经左肾动脉移植入大鼠正常肾脏，移植后即刻，第1，3，5，8d应用MRI对移植细胞进行活体示踪并与肾脏普鲁士蓝染色及CD68抗体染色对照，确认移植MSCs。 结果：获得MSCs纯度高，流式细胞仪结果显示MSCs细胞均一性好，达99％以上CD29<+>、CD90<+>、CD45<->，具有干细胞特性，可以分化为脂肪和骨细胞。Fe<,2>O<,3>-PLL标记率近100％，普鲁士蓝染色及电镜显示蓝色铁颗粒位于MSCs胞质内。原子吸收光谱仪测定细胞内铁含量为14.01±4.32pg，MSCs的Fe<,2>O<,3>-PLL标记率近100％，标记对细胞活率及生长状况无明显影响。标记细胞移植后大鼠肾脏皮质区信号强度明显下降，T<,2>*WI信号改变最明显，信号强度下降程度随着时间的延长逐渐减轻，在移植后第8天已比较明显。组织学分析见绝大多数标记细胞分布于肾皮质肾小球内，与MRI信号基本一致。MR扫描序列中以T<,2>*WI的信号强度变化最大。未标记细胞移植后未见肾脏信号改变。 结论：获得骨髓MSCs纯度高，具有干细胞特性；Fe<,2>O<,3>-PLL可以对其进行安全有效的标记；经肾动脉移植入正常大鼠肾脏的MSCs弥漫分布于肾小球内，临床应用型1.5T磁共振仪可对移植的标记细胞进行活体示踪。 第二部分、间充质干细胞急性肾功能衰竭大鼠肾动脉移植MR活体示踪研究 目的：建立急性肾功能衰竭(acute renal failure，ARF)模型，应用Fe<,2>O<,3>-PLL标记大鼠骨髓MSCs，MR活体示踪经肾动脉移植入ARF大鼠体内的标记细胞，观察其分布，为经动脉移植MSCs治疗ARF提供基础。 方法：Fe<,2>O<,3>-PLL标记大鼠骨髓MSCs细胞，普鲁士蓝染色显示细胞内铁。采用后肢肌肉注射甘油建立ARF大鼠模型，将模型大鼠分为2组，分别经左。肾动脉移植入标记细胞(6只)和未标记细胞(5只)，移植后即刻及第1、3、5、8天应用MR的T<,2>*WI对肾脏进行活体成像，测量肾脏皮质信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)的变化，对移植细胞进行活体示踪，并与肾脏组织切片普鲁士蓝染色和HE染色对照。 结果：MSCs的Fe<,2>O<,3>-PLL标记率近100％，普鲁士蓝染色显示蓝色铁颗粒位于MSCs胞质内。标记细胞移植后ARF大鼠肾脏皮质区信号强度明显下降，以T<,2>*WI信号改变最明显，一直持续到移植后第8天。与注射前比较，标记细胞移植后即刻及1、3、5、8d肾脏皮质SNR差异具有统计学意义(ANOVA，F=75.458，P<0.05；LSD test，P<0.05；t值分别为7.52，7.34，7.29，6.84，5.01，P<0.05)。未标记细胞移植后各时间点与移植前比较，SNR改变差异无统计学意义(ANOVA，F=0.609，P>0.05)。组织学分析见绝大多数标记细胞分布于肾皮质肾小球内，与MRI信号改变区域基本一致。 结论：经肾动脉移植入ARF大鼠肾脏的MSCs经临床应用型1.5 T磁共振仪活体示踪显示其在早期弥漫分布于ARF肾脏肾小球内，具有和同样途径移植入正常肾脏中的MSCs相似的分布特点。 第三部分、MR 活体监测间充质干细胞腹主动脉移植治疗急性肾功能衰竭研究 目的：Fe<,2>O<,3>-PLL体外标记骨髓：MSCs，MR活体监测同种异体移植入ARF大鼠腹主动脉的标记细胞并检测大鼠肾功能及肾脏病理改变，探讨其腹主动脉移植后治疗ARF的体内分布及可能机制。 方法：磁性纳米粒子体外标记大鼠骨髓MSCs。ARF大鼠分为3组，插导管至腹主动脉，分别移植入标记细胞(A组，10只)；移植入未标记细胞(B组，10只)；灌注等量生理盐水(C组，10只)。移植后1小时及第1、2、4天应用MR的T<,2>*WI对大鼠肾脏进行成像，测量肾脏信噪比(SNR)的变化，对移植细胞进行活体示踪，并与肾脏普鲁士蓝染色对照，确认移植MSCs。各个时间点监测大鼠肾功能指标包括：血清尿素氮(BUN)和肌酐(SCr)；监测肾脏病理变化情况，包括HE、过碘酸雪夫反应染色(periodic acildShiff,PAS)、免疫组织化学(包括Bcl-2、PCNA抗体)染色，监测并比较肾脏损伤程度及肾小管细胞凋亡及增殖情况；电镜观察肾小管超微结构改变。 结果：A组标记细胞移植后1 h MR扫描示肾脏皮质外带信号即有明显下降，可见点状低信号带，信号改变持续至细胞移植后4d，与注射前比较，A组移植后1h及1、2、4 d肾脏皮质外带SNR差异具有统计学意义(ANOVA，F=125.6，P<0.05；LSD test，P<0.05：t值分别为7.64，7.50，7.69，7.43，P<0.05)，明显下降。B组未标记细胞移植后各时间点与移植前比较，SNR改变差异无统计学意义(ANOVA，F=0.413，P>0.05)。组织学分析见标记细胞分布于肾皮质肾小球内，与MR信号改变一致。细胞移植组肾功能优于对照组C，肾损伤程度及凋亡比对照组明显减轻，肾小管上皮增殖增加；电镜观察示肾小管超微结构损伤细胞移植组亦轻于对照组。A、B组之间各项肾损伤指标均无显著差异。 结论：临床应用型1.5 T磁共振仪可活体监测显示移植入ARF大鼠腹主动脉的MSCs，移机后早期细胞分布于肾皮质肾小球内；MSCs移植后早期可促进ARF恢复，可能通过除横向分化以外的途径发挥ARF的治疗作用。 第四部分、间充质干细胞急性肾功能衰竭大鼠体内分布的示踪研究 目的：观察磁粒子标记后绿色荧光蛋白(green fluorescent protein，GFP)转基因小鼠骨髓MSCs静脉移植后在ARF大鼠体内分布情况，MR对其进行活体示踪，探讨其改善ARF动物模型肾损害的可行性及可能机理。 方法：Fe<,2>O<,3>-PLL体外标记GFP转基因小鼠骨髓MSCs。36只SD大鼠，30只制作ARF模型，分成A、B、C 3组，A组(n=10)为尾静脉注射磁粒子标记的GFP阳性MSCs，B组(n=10)为尾静脉注射GFP阳性MSCs，C组(n=10)尾静脉注射等量生理盐水。另外D组(n=6)未做肾衰模型，为正常对照组，不做任何干预。各组细胞移植前，移植后1天、3天各个时间点取3只进行MR扫描并处死，剩余大鼠及D组大鼠于移植后10天行MR扫描后全部处死。所有大鼠处死前抽血检测肾功能指标。处死后行组织学检查包括普鲁士蓝染色与绿色荧光对照观察，确认移植MSCs；HE、PAS染色监测并比较肾脏损伤程度。 结果：A组标记细胞移植前后各个时间点的MR扫描。肾脏信号SNR，与B、C组比较差异无统计学意义(P>0.05)。A组标记细胞移植后1天MR扫描示肝脏信号即有明显下降，随着时间延长，信号降低的程度下降，与注射前比较，A组移植后1、3、10天肝脏的SNR差异具有统计学意义(P<0.05)，10天时SNR仍较低，与B组比较差异仍有统计学意义(P<0.05)。A、B组早期GFP阳性细胞主要分布于肝窦内，A组绿色荧光细胞与普鲁士蓝染色阳性细胞对应，与MR一致。A、B组早期即可见MSCs细胞分布于肾小管上皮，但肾脏MR信号无明确改变。细胞移植组肾功能优于对照组C，肾损伤程度比对照组明显减轻。 结论：磁粒子标记法对骨髓MSCs的ARF治疗作用无明显影响。急性肾功能衰竭状态下早期经静脉移植后MSCs较多分布于肝脏，少量MSCs在稍晚时期可以迁移到肾小管区，但临床型MR只能示踪迁移到肝脏的细胞，无法看到到肾脏的少量细胞。MSCs移植可以在一定程度上修复受损肾功能及肾损伤。