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研究目的本实验采用体外分离、培养并不同浓度的超顺磁性氧化铁(superparamagnetic iron oxid, SPIO)标记骨髓基质细胞(bone marrow stem cells, BMSCs),旨在明确不同浓度SPIO对BMSCs的活性影响；观察磁标记BMSCs在体MR成像时各序列特征,以期求得活体监测SPIO标记细胞的优选序列；动态观察创伤性脑损伤(traumatic brain injury, TBI)大鼠损伤对侧细胞移植后神经功能恢复及MR活体成像特点及规律,为临床干细胞移植治疗创伤性脑损伤的疗效观察与新方法开创提供依据。实验方法1. BMSCs的培养及鉴定：采用全骨髓贴壁法对BMSCs进行常规培养、纯化,观察细胞光镜及透射电镜下的形态；对所获得的细胞进行表面抗原(CD34、CD44、CD45、CD105)检测；采用DMSO+BHA诱导进行神经样细胞诱导分化；并用免疫组化的方法检测诱导后细胞神经元特异性烯醇化酶(neuron specific enolase, NSE)、神经胶质原纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidiacprotein, GFAP)及神经上皮干细胞蛋白(Nestin)的表达。2.标记细胞的鉴定及活性分析：不同浓度SPIO (Resovist)标记BMSCs,普鲁士蓝染色及电镜下观察细胞内铁,并通过MTT法分析不同浓度Resovist对细胞活性的影响。3.标记细胞的脑内立体定位注射及MR活体示踪：采用Feeney’s自由落体方法制备大鼠TBI模型,实验动物共分4组,A组：TBI后损伤对侧移植SPIO标记BMSCs; B组：TBI后移植未标记BMSCs; C组：TBI后移植纯培养液；D组(假手术组)：仅切开头皮不进行损伤和移植。移植后不同时间点(1天、1周、2周及4周)进行MR的TSE:T1WI、T2WI,GRE:T2*WI及磁敏感加权(susceptibility weighted imaging, SWI)序列动态观察其分布及迁徙。并经神经功能评分(参照平衡木试验的评分方法)对大鼠进行功能测试,评价细胞移植的疗效,最后经组织学检查验证标记细胞在脑内的存活及迁徙。结果1.全骨髓贴壁法培养至P3代后,光镜下细胞表现为均匀分布的梭形成纤维样细胞；透射电镜下表现为两种不同的结构类型；免疫细胞化学染色检测结果显示CD34、CD45表达阴性,CD44及CD105表达阳性；神经方向诱导6h后,倒置相差显微镜下细胞呈神经元样细胞形态,免疫细胞化学染色NSE、GAFP、Nestin呈阳性表达。2. Resovist标记BMSCs后,光镜下可见胞浆内散在分布的棕黄色颗粒；普鲁士蓝染色胞质内可见阳性蓝色颗粒；电镜观察可见标记BMSCs胞质内含有许多包裹铁颗粒的囊泡。MTT比色试验结果显示14μg～112μg Fe/ml培养液对细胞活性没有影响。3. BMSCs移植后1天、1周、2周及4周的神经功能评分显示A组和C组、B组和C组评分差异有统计学意义,而A组和B组评分差异无统计学意义。MR检查结果显示A组实验动物注射区在TSE:T1WI、T2WI, GRE:T2*WI及SWI四个序列均可显示低信号,以T2*WI及SWI信号丢失明显,其中SWI最敏感。且在2周及4周时的SWI序列上更清楚的显示线样低信号沿胼胝体逐渐向损伤区迁移,组织普鲁士蓝染色亦证实标记BMSCs沿胼胝体向对侧的迁移。结论1.无需转染介质,Resovist能够高效的进入BMSCs胞浆内,并且在14μgFe/ml～112μgFe/ml范围的铁浓度下对细胞的生长活性没有明显影响。2.损伤区对侧脑皮质内移植细胞可以通过胼胝体向对侧迁移,并改善损伤鼠的神经功能；且MR活体示踪SPIO标记干细胞时,磁敏感加权成像序列最敏感。