探讨超顺磁性氧化铁(SPIO)及绿色荧光蛋白(GFP)双标的骨髓间充质干细胞(BMSCs)向类神经元样分化的生物学活性及MRI信号强度(SI)变化特点。
方法将GFP-BMSCs体外标记不同浓度SPIO(A~D组铁浓度分别为25、50、75、100 μg/ml, E组未标SPIO为对照组),普鲁士蓝染色检测各组SPIO标记率,原子分光光度计测量铁含量,CCK8实验检测细胞增殖率,PCR检测细胞周期;A~E组均将1×108个细胞置试管内行MR T2*WI、磁敏感加权成像(SWI),测量2个序列图像SI变化并进行比较,找出最佳成像浓度组与E组共同诱导类神经元样分化,72 h行茜素红、骨钙素及尼氏、神经元特异性核蛋白(NeuN)染色、神经丝蛋白200染色,实时定量PCR检测β-Ⅲ微管蛋白(tub3)、巢蛋白(Nestin)、神经元特异性烯醇化酶(NSE)、微管相关蛋白2(MAP-2)、突触结合蛋白(Syt1)RNA表达量,比较两组细胞染色阳性率及RNA表达量,最终采用SWI分析SI差异。多组间比较用单因素方差分析,多组间两两比较用LSD-t检验;两组均数比较采用独立样本t检验。
结果A~D组SPIO标记率为100% ,A~E组细胞内铁含量分别为(14.36±7.61)、(21.73±3.42)、(30.54±8.73)、(33.65±9.62)、(2.31±0.32) pg/cell,A~D组均较E组高(F=3.852 ,P=0.003) ,C组与D组间差异无统计学意义(P=0.267);CCK8实验A值D组最小(3.18±0.46) ;A~E组SI变化SWI序列均较T2*WI序列低,差异均有统计学意义。SWI序列SI变化C组(145.89±14.31)与D组(127.37±12.21)差异无统计学意义(P=0.064),其余各组两两比较差异均有统计学意义(P值均<0.01)。C组SWI和T2*WI SI衰减百分率分别为48.15%、69.34%。C、E 2组诱导向类神经元样分化,非神经元细胞比例、尼氏染色细胞阳性率比较差异均无统计学意义(P值均> 0.05)。tub3、Nestin、NSE均较未诱导分化前表达量明显增高(P值均<0.01),C组诱导分化前、后SWI序列成像SI差异无统计学意义(t=1.26,P=0.236)。
结论SPIO、GFP双标未影响BMSCs的生物学活性,可诱导分化为类神经元样细胞,且随着细胞内SPIO浓度的升高MR信号降低,SWI序列最敏感,诱导前后SWI信号强度未见变化。