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目的:探讨经静脉注射USPIO标记兔BMSCs的可行性,并观察USPIO对BMSCs的增殖性和多向分化性等生理特性的影响以及磁标记细胞的MRI信号变化,为下一步MRI活体示踪外源性BMSCs修复软骨缺损提供实验基础。方法:(1)实验组以组为单位(12只新西兰白兔完全随机分4组,每组3只)经耳缘静脉注射不同剂量USPIO,对照组不作任何处理,48小时后处死各组兔,并分离、培养其BMSCs,每天用倒置相差显微镜观察细胞的形态学变化,选取各组第三代BMSCs作为实验对象;(2)普鲁士蓝染色测量BMSCs的磁标记率,增强型cck-8试剂盒观察BMSCs的增殖性强弱,寻找出安全、有效的最佳USPIO标记剂量;(3)选取上述(2)中得到的最佳剂量USPIO标记的BMSCs,对磁标记BMSCs进行多向分化诱导实验,诱导约2周后,茜素红染色鉴定成骨诱导形成的钙结节,油红O染色鉴定成脂诱导形成的脂肪滴,番红O染色鉴定成软骨诱导形成的细胞外硫酸软骨素;磁标记BMSCs和未标记BMSCs按不同数量重悬于微离心管后行MR扫描成像,观察其信号的变化。(4)收集数据,进行统计学分析。结果:(1)注射USPIO前,MR扫描兔长骨,FSE序列T2加权成像可观察到其骨髓呈均匀中高信号,注射USPIO 48小时后,兔长骨呈明显均匀低信号,表明USPIO已进入骨髓腔。随后立即处死兔,全骨髓贴壁法培养得到的混合细胞悬液,10天左右倒置相差显微镜可观察到大量贴壁生长的梭形细胞,表明此时的细胞大部分为BMSCs;(2)普鲁士蓝染色,干细胞胞质内可见大量蓝染颗粒,表明BMSCs已吞噬了USPIO,随USPIO剂量增加,BMSCs磁标记率相应增加。增强型cck-8试剂盒反应,用自动酶标仪测得吸光度值绘制的增殖曲线显示,低剂量(15、30mg Fe/kg)USPIO对BMSCs增殖性无影响,而高剂量(60、120mg Fe/kg)USPIO移植BMSCs增殖;(3)剂量为30mg Fe/kg的USPIO标记兔BMSCs,多向分化诱导后染色实验显示,磁标记BMSCs的多向分化能力未受到USPIO的影响。在FSE序列T2加权成像上,对照组BMSCs呈均匀高信号,不同数量的磁标记BMSCs表现为不同程度的均匀低信号;(4)统计学分析结果显示,各实验组与对照组的BMSCs磁标记率有统计学差异(P<0.01),而30、60、120mg Fe/kg三组间BMSCs磁标记率统计学差异(P>0.01)。各标记组BMSCs的SI与对照组BMSCs的SI相比,具有统计学差异(P<0.01);5×105(标记细胞)SI与1×105(标记细胞)SI相比,无统计学差异(P>0.01)。结论:(1)兔BMSCs可被USPIO标记;(2)剂量为30mg Fe/kg的USPIO标记兔BMSCs时,标记率高且对BMSCs的生理性能无影响,是相对适宜的标记剂量;(3)FSE序列T2WI上,1×105个磁标记细胞即可表现特征性低信号。