干细胞移植治疗心肌梗死的SPIO标记和示踪技术研究进展_范晶晶
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理论上讲，场 强 越 高 越 有 利 于 成 像，但 临 床 所 用的 ＭＲ 扫 描 仪 场 强 多 为 １．５Ｔ 或 ３．０Ｔ。 靠 提 高 场 强 来 增 加 探 测 敏 感 性，其 上 升 空 间 是 非 常 有 限 的。心脏成像 组 织 背 景 复 杂，如 心 肺 接 触 面，心 脏 搏动等都会影响成像。而且心梗患者在冠脉再通
磁标记后干细胞在 ＭＲＩ上 成 像 的 敏 感 性 主 要 受以 下 几 个 方 面 的 影 响：胞 内 铁 负 荷、ＭＲＩ参 数 和 序列、磁场 强 度、背 景 组 织 和 空 间 分 辨 率。 胞 内 铁 负 荷 已 在 前 文 介 绍 ，下 面 就 其 他 几 方 面 进 行 介 绍 。 ３．１ ＭＲＩ参 数 和 序 列
后经常会发生微血管堵塞和心肌 内 出 血，血 红 蛋 白 分解产物也具有超顺磁性，从而干 扰 对 干 细 胞 的 探 测。心脏还存 在 信 噪 比 低，体 素 较 大 等 因 素，ＭＲＩ 探测标记后干细胞的敏感性会大大降低。虽然有 研究认为在１．５ＴＭＲ 扫 描 仪 上 也 能 检 测 到 静 态 器 官中 的 单 个 干 细 胞，如 在 脑 组 织 中 成 像 单 个 细 胞〔１５〕。但 在 活 动 的 心 脏 中 难 以 达 到 同 样 效 果。 Ｈｉｌｌ等 用 〔１６〕 猪急 性 心 肌 梗 死 模 型 研 究 标 记 后 干 细 胞移植 时 发 现，采 用 心 肌 内 注 射 途 径，能 在 临 床 １．５ＴＭＲ 扫描仪 上 成 像 的 最 少 细 胞 数 为 １×１０５。 Ｋｒａｉｔｃｈｍａｎ等 也 〔１７〕 提 出 由 于 ＭＲＩ的 探 测 敏 感 度 有限（１０－５ ｍｍｏｌ／Ｌ），体内实验中少于 １×１０５ 个 的 细胞是很难被探测到的。所以目前研究者们体内 试验所用的细胞 数 多 为 １０６ 甚 至 １０７，１０８ 水 平，以 保证能在临床１．５ＴＭＲ 扫描仪上成像。 ４ 存 在 的 问 题 和 局 限 性
· ７２６ · ·冠心病专栏·
Ｊ Ｃｌｉｎ Ｃａｒｄｉｏｌ（Ｃｈｉｎａ），Ｏｃｔ ２０１１，Ｖｏｌ ２７，Ｎｏ １０
干细胞移植治疗心肌梗死的 ＳＰＩＯ 标记 和示踪技术研究进展
范 晶 晶１ 张 敏 鸣１
［关键词］ 心肌梗死；干细胞移植；ＳＰＩＯ 标记；示踪技术 ［中 图 分 类 号 ］ Ｒ５４２．２ ［文 献 标 志 码 ］ Ａ ［文 章 编 号 ］ １００１－１４３９（２０１１）１０－０７２６－０３
正性成 像。Ｔ２＊ 除 了 对 磁 化 标 记 的 细 胞 引 起 的磁场不均一性很敏感外，对不同组 织 接 触 面 引 起 的磁场不均一性也很敏感，这在一定 程 度 就 干 扰 了 对 标 记 细 胞 的 识 别。 针 对 上 述 情 况，近 年 来，将 ＳＰＩＯ 标记的干细胞引起的负性信号转 变 为 正 性 信 号从而提高干细胞识别率的研究引起了一些研究 者的兴 趣〔１３〕。Ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍ 等〔１４〕较 早 提 出 了 一 种 产生正性对比 的 偏 共 振 成 像 法（Ｏｆｆ－Ｒｅｓｏｎａｃｅ ｉｍａ－ ｇｉｎｇ），它是 利 用 频 谱 选 择 性 的 射 频 脉 冲 激 发 和 回 聚细胞周围的偏共振水来产生正性 对 比，通 过 这 种 方法在１．５Ｔ 的 ＭＲ 扫描仪上得到的信号和细胞数 量 间 有 明 显 的 线 性 关 系 （ｒ＝０．８７，Ｐ＜０．００５），增 加 了对细胞识别的敏感性。虽然正性成像使得干细 胞更易被识 别，但 多 应 用 于 肿 瘤，肌 肉 等 静 止 性 的 组织或器官，应 用 于 心 脏 的 实 验 相 对 较 少，可 能 是 因为这种方法在克服运动伪影方面不够理想。 ３．２ 磁 场 强 度 、背 景 组 织 和 空 间 分 辨 率
负性 成 像。ＳＰＩＯ 能 引 起 Ｔ１，Ｔ２ 尤 其 是 Ｔ２＊ 加权图像 上 标 记 细 胞 信 号 的 降 低。Ｔ２＊ 是 检 测 氧 化铁标记细 胞 最 敏 感 的 ＭＲＩ扫 描 序 列，其 敏 感 性 分 别 是 Ｔ１，Ｔ２ 的 ３ ０００ 倍 和 ６０ 倍〔１１〕。Ｆｏｓｔｅｒ 等 比 〔１２〕 较了获得 Ｔ２＊ 加权图 像 的 多 个 ＭＲ 序 列 后 认为 稳 态 自 由 进 动 （Ｓｔｅａｄｙ－ｓｔａｔｅ ｆｒｅｅ ｐｒｅｃｅｓｓｉｏｎ， ＳＳＦＰ）序 列 最 适 合 检 测 ＳＰＩＯ 标 记 的 干 细 胞，甚 至 能在１．５Ｔ 的 ＭＲ 扫描仪上检测到单个细胞。为了 获得高分辨率的图像，必须应用心电 门 控 技 术 来 克 服心跳引起 的 伪 影，运 用 导 航 回 波 技 术 （ｎａｖｉｇａｔｏｒ ｅｃｈｏ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）克 服 呼 吸 运 动 伪 影 。
１ 浙 江 大 学 医 学 院 附 属 第 二 医 院 放 射 科 （杭 州 ，３１０００９） 通讯作者：张 敏 鸣，Ｅｍａｉｌ：ｃｊｒ．ｚｈａｎｇｍｉｎｍｉｎｇ＠ｖｉｐ．１６３． ｃｏｍ
荷的细胞膜靠近和粘附，而转染剂 是 一 种 带 有 较 多 正电荷的大分子物质，通过静 电 相 互 作 用，ＳＰＩＯ 可 以被带正 电 荷 的 转 染 剂 包 围 形 成 带 正 电 的 ＳＰＩＯ－ 转染剂复合物。这种复合物可以刺激干细胞膜内 吞，将纳米粒子转运至干细胞 内。 目 前 应 用 较 多 的 为阳离子 转 染 剂（ｐｏｌｙｃａｔｉｏｎｉｃ ｔｒａｎｓｆｅｃｔｉｏｎ ａｇｅｎｔｓ， ＴＡｓ），如 多 聚 左 旋 赖 氨 酸 （Ｐｏｌｙ－Ｌ－ｌｙｓｉｎｅ ｈｙｄｒｏｂｒｏ－ ｍｉｄｅ，ＰＬＬ）、硫 酸 鱼 精 蛋 白 （ｐｒｏｔａｍｉｎ ｓｕｌｆａｔｅ， Ｐｒｏ）等〔５〕。另 一 种 名 为 阳 离 子 脂 质 体 的 转 染 剂 也 能明显提高 标 记 效 率。② 电 穿 孔 法。 有 研 究 者 用 电穿孔法提高细胞对铁 氧 粒 子 的 摄 入〔６〕，这 种 方 法 早在２０世纪８０年代就被用来帮助 ＤＮＡ 或化学药 物穿过细胞膜进入细胞。其原理是利用电流的物 理作用在细胞膜上打孔导致外源性物质内流。电 穿孔法有很 多 优 点，如 缩 短 了 细 胞 孵 育 时 间，可 直 接使用商品化的对比剂而不需要转染剂等。但电 穿孔法影响 了 细 胞 膜 功 能，相 对 于 转 染 剂 法，电 穿 孔法对干细胞分化为心脏相关细胞能力的影响更 大。而且，电穿孔法在实际操作 时 需 要 调 控 的 因 素 很多，如电 压、电 流、溶 液 酸 碱 度、粘 滞 度、导 电 性 等 ，所 以 远 不 如 转 染 剂 法 应 用 广 泛 。 ２ 干 细 胞 移 植 途 径 对 细 胞 归 巢 和 成 像 的 影 响
实验 证 明，保 证 细 胞 在 ＭＲＩ上 清 晰 持 久 成 像 的最 低 胞 内 铁 浓 度 是 ５～６ｐｇ／ｃｅｌｌ。 但 如 果 不 对 ＳＰＩＯ 作出修饰，即 使 是 吞 噬 能 力 极 强 的 巨 噬 细 胞 也只 能 达 到 胞 内 铁 浓 度 ０．３～１．０ ｐｇ／ｃｅｌｌ 的 水 平 。 〔３－４〕 而干细 胞 吞 噬 能 力 更 弱，能 达 到 的 胞 内 铁 浓度就更低。所以目前多采用偶联转染剂法或电 钻孔法修饰 ＳＰＩＯ 以提高标记效率。①偶联转染剂 法。ＳＰＩＯ 表面带 负 电 荷，所 以 很 难 与 同 样 带 负 电
就目前 来 看，这 种 方 法 存 在 以 下 缺 点 和 局 限 性：①铁氧粒 子 不 能 直 接 提 示 细 胞 的 存 亡，增 殖 和 分化情况；② 随 着 细 胞 的 分 裂，每 个 细 胞 中 的 铁 含 量会逐 渐 减 少，ＭＲ 检 测 敏 感 性 逐 渐 降 低；③ 这 种 标记法不具有特异性，铁粒子有可 能 被 干 细 胞 排 出 而被其他细胞吞噬（如 巨 噬 细 胞）。Ｑｉａｏ等 发 〔１８〕 现 ４周后，大部 分 的 ＳＰＩＯ 位 于 巨 噬 细 胞 内 而 不 是 干 细胞内，给成 像 提 供 了 错 误 信 息；④ 因 为 部 分 容 积 效应或细胞量不够，探测的假 阴 性 率 会 提 高。 所 以 这种方法目前只适合短期监测干 细 胞，即 只 能 监 测 细胞输送并定植到心脏，对以后干 细 胞 发 生 的 变 化 不能提供足够信息。 ５ 总 结 和 展 望
临 床 心 血 管 病 杂 志 ２０１１ 年 １０ 月 第 ２７ 卷 第 １０ 期
· ７２７ ·
法既准确又 高 效，但 需 要 行 开 胸 手 术，增 加 了 手 术 风险，所以在 实 验 室 动 物 模 型 中 应 用 较 多，而 在 临 床试验中应用有限。以导管为媒介的经心内膜下 注射方法比经血管途径靶向性强，比 心 肌 直 接 注 射 法风险低创伤小，在未来的临床试验 中 有 可 能 成 为 较常用的干细 胞 移 植 方 法 之 一。 还 有 实 验 者 发 〔１０〕 明了一种在 ＭＲＩ下可视 的 导 管，通 过 ＭＲＩ透 视 技 术可以准确高效地把标记后的干细胞输注到目标 部位。但这种导管还没有商业化 的 成 品 出 现，所 以 限制了它在实验室和临床研究中的应用。 ３ 标 记 后 干 细 胞 在 体 成 像
ＳＰＩＯ 标记干 细 胞 成 功 的 标 准，是 在 不 影 响 细 胞活性的 前 提 下 使 胞 内 的 ＳＰＩＯ 含 量 达 到 成 像 标 准，这主要 通 过 胞 吞 作 用 实 现。ＳＰＩＯ 孵 育 浓 度 和 标记效率是干细胞标记成功的重要因素。
在一定范围内，培养基中 ＳＰＩＯ 浓度越高，细胞 吞噬的铁越 多，但 达 到 一 定 浓 度 后，对 细 胞 的 毒 性 作用开始显现，所 以 选 择 合 适 的 ＳＰＩＯ 孵 育 浓 度 非 常重要。多个研究认为 ＳＰＩＯ 标记干细胞的适合终 铁浓度为２５μｇ／ｍｌ。 在 此 浓 度 下，细 胞 活 力、增 殖 力、分化能力以及细胞表面的免疫表 达 均 未 受 到 明 显损害 。 〔２〕 也 有 研 究 者 尝 试 用 更 高 的 浓 度 来 孵 育 细胞，取得结果不尽相同，所以 ＳＰＩＯ 标记干细胞的 最佳浓度尚无定论。
理想的移植途径能保证尽量多的细胞到达目 标部位，也更利于磁共振扫描 仪 探 测。 目 前 心 脏 移 植干细胞的途径主要包括经血管 输 注、心 脏 直 接 注 射和以导管为媒介输注。经血管输注主要包括外 周静脉输 注 和 冠 状 动 脉 输 注。Ｆｒｅｙｍａｎ 等 分 〔７〕 别 通过外周静脉和冠 状 动 脉 向 心 梗 猪 模 型 输 注 ５０× １０６ 个骨髓间充质干细胞。两周后经 磁 共 振 和 活 检 发现，经静脉输注干细胞的猪心肌 梗 死 区 中 几 乎 找 不到干细胞，而经冠脉输注的猪心 肌 梗 死 区 及 边 缘 能找到 约 ４×１０６ 个 干 细 胞。 经 冠 脉 途 径 有 比 较 高 的安全性和准确性，在实验室和临 床 研 究 中 都 有 所 应用 。 〔８〕 直接注射的途径 主 要 是 心 肌 内 直 接 注 射。 Ａｍｓａｌｅｍ 等 将 〔９〕 心肌梗死大鼠行开胸手术 后，向 梗 死心肌边缘注射了２×１０６ 个间充质 干 细 胞，２ 周 后 仍能在 ＭＲＩ上清晰看到 低 信 号 区。 这 种 直 接 注 射
干细胞移植治疗心肌梗死为梗死心肌再生提 供了可能，为 心 肌 梗 死 的 治 疗 带 来 了 新 的 希 望 。 〔１〕 在体识别和示踪移植后的干细胞是实验室及临床 研究的研究热点之一。利用磁共振分子成像技术 能使标记了磁性对比剂的干细胞成 像，从 而 实 现 干 细胞在体识别和可视化追踪。其中超顺磁性氧化 铁（Ｓｕｐｅｒｐａｒａｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｒｏｎ Ｏｘｉｄｅ，ＳＰＩＯ）纳 米 粒 子标记和示踪技术以其高敏感性、低 毒 性 等 优 势 在 ＭＲＩ监 测 干 细 胞 中 占 据 了 重 要 地 位 。 然 而 ，真 正 实 现临床应用还有诸多问题尚未解决。本文就干细 胞治疗心 肌 梗 死 中 ＳＰＩＯ 标 记 和 ＭＲ 示 踪 技 术 的 研究现状做一综述。 １ ＳＰＩＯ 标记干细胞
磁标记后干细胞在 ＭＲＩ上 成 像 的 敏 感 性 主 要 受以 下 几 个 方 面 的 影 响：胞 内 铁 负 荷、ＭＲＩ参 数 和 序列、磁场 强 度、背 景 组 织 和 空 间 分 辨 率。 胞 内 铁 负 荷 已 在 前 文 介 绍 ，下 面 就 其 他 几 方 面 进 行 介 绍 。 ３．１ ＭＲＩ参 数 和 序 列
后经常会发生微血管堵塞和心肌 内 出 血，血 红 蛋 白 分解产物也具有超顺磁性，从而干 扰 对 干 细 胞 的 探 测。心脏还存 在 信 噪 比 低，体 素 较 大 等 因 素，ＭＲＩ 探测标记后干细胞的敏感性会大大降低。虽然有 研究认为在１．５ＴＭＲ 扫 描 仪 上 也 能 检 测 到 静 态 器 官中 的 单 个 干 细 胞，如 在 脑 组 织 中 成 像 单 个 细 胞〔１５〕。但 在 活 动 的 心 脏 中 难 以 达 到 同 样 效 果。 Ｈｉｌｌ等 用 〔１６〕 猪急 性 心 肌 梗 死 模 型 研 究 标 记 后 干 细 胞移植 时 发 现，采 用 心 肌 内 注 射 途 径，能 在 临 床 １．５ＴＭＲ 扫描仪 上 成 像 的 最 少 细 胞 数 为 １×１０５。 Ｋｒａｉｔｃｈｍａｎ等 也 〔１７〕 提 出 由 于 ＭＲＩ的 探 测 敏 感 度 有限（１０－５ ｍｍｏｌ／Ｌ），体内实验中少于 １×１０５ 个 的 细胞是很难被探测到的。所以目前研究者们体内 试验所用的细胞 数 多 为 １０６ 甚 至 １０７，１０８ 水 平，以 保证能在临床１．５ＴＭＲ 扫描仪上成像。 ４ 存 在 的 问 题 和 局 限 性
· ７２６ · ·冠心病专栏·
Ｊ Ｃｌｉｎ Ｃａｒｄｉｏｌ（Ｃｈｉｎａ），Ｏｃｔ ２０１１，Ｖｏｌ ２７，Ｎｏ １０
干细胞移植治疗心肌梗死的 ＳＰＩＯ 标记 和示踪技术研究进展
范 晶 晶１ 张 敏 鸣１
［关键词］ 心肌梗死；干细胞移植；ＳＰＩＯ 标记；示踪技术 ［中 图 分 类 号 ］ Ｒ５４２．２ ［文 献 标 志 码 ］ Ａ ［文 章 编 号 ］ １００１－１４３９（２０１１）１０－０７２６－０３
正性成 像。Ｔ２＊ 除 了 对 磁 化 标 记 的 细 胞 引 起 的磁场不均一性很敏感外，对不同组 织 接 触 面 引 起 的磁场不均一性也很敏感，这在一定 程 度 就 干 扰 了 对 标 记 细 胞 的 识 别。 针 对 上 述 情 况，近 年 来，将 ＳＰＩＯ 标记的干细胞引起的负性信号转 变 为 正 性 信 号从而提高干细胞识别率的研究引起了一些研究 者的兴 趣〔１３〕。Ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍ 等〔１４〕较 早 提 出 了 一 种 产生正性对比 的 偏 共 振 成 像 法（Ｏｆｆ－Ｒｅｓｏｎａｃｅ ｉｍａ－ ｇｉｎｇ），它是 利 用 频 谱 选 择 性 的 射 频 脉 冲 激 发 和 回 聚细胞周围的偏共振水来产生正性 对 比，通 过 这 种 方法在１．５Ｔ 的 ＭＲ 扫描仪上得到的信号和细胞数 量 间 有 明 显 的 线 性 关 系 （ｒ＝０．８７，Ｐ＜０．００５），增 加 了对细胞识别的敏感性。虽然正性成像使得干细 胞更易被识 别，但 多 应 用 于 肿 瘤，肌 肉 等 静 止 性 的 组织或器官，应 用 于 心 脏 的 实 验 相 对 较 少，可 能 是 因为这种方法在克服运动伪影方面不够理想。 ３．２ 磁 场 强 度 、背 景 组 织 和 空 间 分 辨 率
负性 成 像。ＳＰＩＯ 能 引 起 Ｔ１，Ｔ２ 尤 其 是 Ｔ２＊ 加权图像 上 标 记 细 胞 信 号 的 降 低。Ｔ２＊ 是 检 测 氧 化铁标记细 胞 最 敏 感 的 ＭＲＩ扫 描 序 列，其 敏 感 性 分 别 是 Ｔ１，Ｔ２ 的 ３ ０００ 倍 和 ６０ 倍〔１１〕。Ｆｏｓｔｅｒ 等 比 〔１２〕 较了获得 Ｔ２＊ 加权图 像 的 多 个 ＭＲ 序 列 后 认为 稳 态 自 由 进 动 （Ｓｔｅａｄｙ－ｓｔａｔｅ ｆｒｅｅ ｐｒｅｃｅｓｓｉｏｎ， ＳＳＦＰ）序 列 最 适 合 检 测 ＳＰＩＯ 标 记 的 干 细 胞，甚 至 能在１．５Ｔ 的 ＭＲ 扫描仪上检测到单个细胞。为了 获得高分辨率的图像，必须应用心电 门 控 技 术 来 克 服心跳引起 的 伪 影，运 用 导 航 回 波 技 术 （ｎａｖｉｇａｔｏｒ ｅｃｈｏ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）克 服 呼 吸 运 动 伪 影 。
１ 浙 江 大 学 医 学 院 附 属 第 二 医 院 放 射 科 （杭 州 ，３１０００９） 通讯作者：张 敏 鸣，Ｅｍａｉｌ：ｃｊｒ．ｚｈａｎｇｍｉｎｍｉｎｇ＠ｖｉｐ．１６３． ｃｏｍ
荷的细胞膜靠近和粘附，而转染剂 是 一 种 带 有 较 多 正电荷的大分子物质，通过静 电 相 互 作 用，ＳＰＩＯ 可 以被带正 电 荷 的 转 染 剂 包 围 形 成 带 正 电 的 ＳＰＩＯ－ 转染剂复合物。这种复合物可以刺激干细胞膜内 吞，将纳米粒子转运至干细胞 内。 目 前 应 用 较 多 的 为阳离子 转 染 剂（ｐｏｌｙｃａｔｉｏｎｉｃ ｔｒａｎｓｆｅｃｔｉｏｎ ａｇｅｎｔｓ， ＴＡｓ），如 多 聚 左 旋 赖 氨 酸 （Ｐｏｌｙ－Ｌ－ｌｙｓｉｎｅ ｈｙｄｒｏｂｒｏ－ ｍｉｄｅ，ＰＬＬ）、硫 酸 鱼 精 蛋 白 （ｐｒｏｔａｍｉｎ ｓｕｌｆａｔｅ， Ｐｒｏ）等〔５〕。另 一 种 名 为 阳 离 子 脂 质 体 的 转 染 剂 也 能明显提高 标 记 效 率。② 电 穿 孔 法。 有 研 究 者 用 电穿孔法提高细胞对铁 氧 粒 子 的 摄 入〔６〕，这 种 方 法 早在２０世纪８０年代就被用来帮助 ＤＮＡ 或化学药 物穿过细胞膜进入细胞。其原理是利用电流的物 理作用在细胞膜上打孔导致外源性物质内流。电 穿孔法有很 多 优 点，如 缩 短 了 细 胞 孵 育 时 间，可 直 接使用商品化的对比剂而不需要转染剂等。但电 穿孔法影响 了 细 胞 膜 功 能，相 对 于 转 染 剂 法，电 穿 孔法对干细胞分化为心脏相关细胞能力的影响更 大。而且，电穿孔法在实际操作 时 需 要 调 控 的 因 素 很多，如电 压、电 流、溶 液 酸 碱 度、粘 滞 度、导 电 性 等 ，所 以 远 不 如 转 染 剂 法 应 用 广 泛 。 ２ 干 细 胞 移 植 途 径 对 细 胞 归 巢 和 成 像 的 影 响
实验 证 明，保 证 细 胞 在 ＭＲＩ上 清 晰 持 久 成 像 的最 低 胞 内 铁 浓 度 是 ５～６ｐｇ／ｃｅｌｌ。 但 如 果 不 对 ＳＰＩＯ 作出修饰，即 使 是 吞 噬 能 力 极 强 的 巨 噬 细 胞 也只 能 达 到 胞 内 铁 浓 度 ０．３～１．０ ｐｇ／ｃｅｌｌ 的 水 平 。 〔３－４〕 而干细 胞 吞 噬 能 力 更 弱，能 达 到 的 胞 内 铁 浓度就更低。所以目前多采用偶联转染剂法或电 钻孔法修饰 ＳＰＩＯ 以提高标记效率。①偶联转染剂 法。ＳＰＩＯ 表面带 负 电 荷，所 以 很 难 与 同 样 带 负 电
就目前 来 看，这 种 方 法 存 在 以 下 缺 点 和 局 限 性：①铁氧粒 子 不 能 直 接 提 示 细 胞 的 存 亡，增 殖 和 分化情况；② 随 着 细 胞 的 分 裂，每 个 细 胞 中 的 铁 含 量会逐 渐 减 少，ＭＲ 检 测 敏 感 性 逐 渐 降 低；③ 这 种 标记法不具有特异性，铁粒子有可 能 被 干 细 胞 排 出 而被其他细胞吞噬（如 巨 噬 细 胞）。Ｑｉａｏ等 发 〔１８〕 现 ４周后，大部 分 的 ＳＰＩＯ 位 于 巨 噬 细 胞 内 而 不 是 干 细胞内，给成 像 提 供 了 错 误 信 息；④ 因 为 部 分 容 积 效应或细胞量不够，探测的假 阴 性 率 会 提 高。 所 以 这种方法目前只适合短期监测干 细 胞，即 只 能 监 测 细胞输送并定植到心脏，对以后干 细 胞 发 生 的 变 化 不能提供足够信息。 ５ 总 结 和 展 望
临 床 心 血 管 病 杂 志 ２０１１ 年 １０ 月 第 ２７ 卷 第 １０ 期
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法既准确又 高 效，但 需 要 行 开 胸 手 术，增 加 了 手 术 风险，所以在 实 验 室 动 物 模 型 中 应 用 较 多，而 在 临 床试验中应用有限。以导管为媒介的经心内膜下 注射方法比经血管途径靶向性强，比 心 肌 直 接 注 射 法风险低创伤小，在未来的临床试验 中 有 可 能 成 为 较常用的干细 胞 移 植 方 法 之 一。 还 有 实 验 者 发 〔１０〕 明了一种在 ＭＲＩ下可视 的 导 管，通 过 ＭＲＩ透 视 技 术可以准确高效地把标记后的干细胞输注到目标 部位。但这种导管还没有商业化 的 成 品 出 现，所 以 限制了它在实验室和临床研究中的应用。 ３ 标 记 后 干 细 胞 在 体 成 像
ＳＰＩＯ 标记干 细 胞 成 功 的 标 准，是 在 不 影 响 细 胞活性的 前 提 下 使 胞 内 的 ＳＰＩＯ 含 量 达 到 成 像 标 准，这主要 通 过 胞 吞 作 用 实 现。ＳＰＩＯ 孵 育 浓 度 和 标记效率是干细胞标记成功的重要因素。
在一定范围内，培养基中 ＳＰＩＯ 浓度越高，细胞 吞噬的铁越 多，但 达 到 一 定 浓 度 后，对 细 胞 的 毒 性 作用开始显现，所 以 选 择 合 适 的 ＳＰＩＯ 孵 育 浓 度 非 常重要。多个研究认为 ＳＰＩＯ 标记干细胞的适合终 铁浓度为２５μｇ／ｍｌ。 在 此 浓 度 下，细 胞 活 力、增 殖 力、分化能力以及细胞表面的免疫表 达 均 未 受 到 明 显损害 。 〔２〕 也 有 研 究 者 尝 试 用 更 高 的 浓 度 来 孵 育 细胞，取得结果不尽相同，所以 ＳＰＩＯ 标记干细胞的 最佳浓度尚无定论。
理想的移植途径能保证尽量多的细胞到达目 标部位，也更利于磁共振扫描 仪 探 测。 目 前 心 脏 移 植干细胞的途径主要包括经血管 输 注、心 脏 直 接 注 射和以导管为媒介输注。经血管输注主要包括外 周静脉输 注 和 冠 状 动 脉 输 注。Ｆｒｅｙｍａｎ 等 分 〔７〕 别 通过外周静脉和冠 状 动 脉 向 心 梗 猪 模 型 输 注 ５０× １０６ 个骨髓间充质干细胞。两周后经 磁 共 振 和 活 检 发现，经静脉输注干细胞的猪心肌 梗 死 区 中 几 乎 找 不到干细胞，而经冠脉输注的猪心 肌 梗 死 区 及 边 缘 能找到 约 ４×１０６ 个 干 细 胞。 经 冠 脉 途 径 有 比 较 高 的安全性和准确性，在实验室和临 床 研 究 中 都 有 所 应用 。 〔８〕 直接注射的途径 主 要 是 心 肌 内 直 接 注 射。 Ａｍｓａｌｅｍ 等 将 〔９〕 心肌梗死大鼠行开胸手术 后，向 梗 死心肌边缘注射了２×１０６ 个间充质 干 细 胞，２ 周 后 仍能在 ＭＲＩ上清晰看到 低 信 号 区。 这 种 直 接 注 射
干细胞移植治疗心肌梗死为梗死心肌再生提 供了可能，为 心 肌 梗 死 的 治 疗 带 来 了 新 的 希 望 。 〔１〕 在体识别和示踪移植后的干细胞是实验室及临床 研究的研究热点之一。利用磁共振分子成像技术 能使标记了磁性对比剂的干细胞成 像，从 而 实 现 干 细胞在体识别和可视化追踪。其中超顺磁性氧化 铁（Ｓｕｐｅｒｐａｒａｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｒｏｎ Ｏｘｉｄｅ，ＳＰＩＯ）纳 米 粒 子标记和示踪技术以其高敏感性、低 毒 性 等 优 势 在 ＭＲＩ监 测 干 细 胞 中 占 据 了 重 要 地 位 。 然 而 ，真 正 实 现临床应用还有诸多问题尚未解决。本文就干细 胞治疗心 肌 梗 死 中 ＳＰＩＯ 标 记 和 ＭＲ 示 踪 技 术 的 研究现状做一综述。 １ ＳＰＩＯ 标记干细胞