干细胞移植后磁共振量化评价干细胞与心肌组织相互作用的实验研究

目前对于干细胞移植于缺血心肌后干细胞与心肌组织的相互作用尚不明确。缺血心肌组织有可能影响干细胞各种生物学特征演变过程及干细胞数量动态变化规律。而干细胞则可能从不同水平干预心肌组织的微循环、能量代谢、重构与再生。本项目以大鼠为研究对象,将磁共振成像、PET显像及生物发光成像相结合,以病理组织学、分子生物学及细胞学实验为佐证，长时间动态量化分析干细胞移植于缺血心肌后增殖、凋亡、免疫、分化等生物学行为演变过程，借助细胞内对比剂顺磁性氧化铁颗粒明确磁共振在体示踪信号与移植细胞的量效关系，得出磁共振在体量化移植细胞的规律性，并动态分析氧化铁颗粒在胞浆内及细胞间隙中的分布对比情况。此外，多层面深入探讨干细胞对心肌梗死的长期干预机制，从细胞和分子水平分析干细胞对于缺血心肌能量代谢、微血管形成、心肌重构及诱导心肌组织再生的作用及其机制。从而阐明干细胞与缺血心肌组织的相互作用及干细胞对心肌梗死的治疗机制。

缺血性心脏病细胞移植治疗有望改善心肌却血，逆转心肌重构，但是目前对于干细胞移植于后干细胞与心肌组织的相互作用尚不明确。缺血心肌组织有可能影响干细胞各种生物学特征、演变过程及干细胞数量动态变化规律。而干细胞则可能从不同水平干预心肌组织的微循环、能量代谢、重构与再生。在研究过程中本课题组在影像、病理及分子水平动态观察了移植细胞与心肌的相互作用。通过磁共振成像、免疫组化、电子显微镜、流式细胞仪以及real-time PCR等技术手段保证了实验观察的准确性。我们的研究结果发现，MSCs移植后4周几乎完全被心肌巨噬细胞吞噬（经过流式、CD68染色以及电子显微镜证实），MRI上探测到的低信号区为假阳性, 提示铁颗粒并不能远期有效示踪MSCs；尽管MSCs移植后4周的存活率极低，仍可一定程度地改善心功能、延缓心室重构，原因可能与MSCs的旁分泌作用有关，包括抑制心肌纤维化、减少细胞凋亡及增加心梗周边区血管生成。这些结论表明SPIO并不能有效示踪干细胞移植后的存活、分化情况，但可以明确干细胞有无移植成功，明确移植的部位；MSCs移植可以缓解心梗后心功能恶化，然而并不是通过直接分化为心肌细胞，而是通过旁分泌作用来改善梗死心肌的“土壤”，提示临床应高度重视这一途径。