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目的：利用超顺磁氧化铁粒子(SPIO)标记大鼠胚胎神经干细胞(NSCs),将其移植到创伤性脑损伤(TBI)大鼠脑内后,用MRI观察到其在宿主脑内的迁徙和分布；在此基础上,进一步用锰增强磁共振(ME-MRI)技术检测移植NSCs在脑损伤区所发挥的功能作用,以实现活体水平示踪移植NSCs在动物脑内的迁徙以及功能重建的研究。同时,利用磁共振波谱(H-MRS)技术对内源性神经干细胞进行检测,从而在活体水平实现无创性示踪内源性NSCs。方法：1.分离、培养大鼠胚胎神经干细胞(NSCs),对其Nestin表达进行鉴定,并将其分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞；用SPIO磁化标记NSCs,通过普鲁士蓝染色明确转染成功率,并测定SPIO标记NSCs的活性。2.根据Feeney氏法建立TBI大鼠模型,约1周后行SPIO标记的NSCs立体定向脑内移植,术后第1,7,14,21,30天以及3月分别行T2加权梯度回波(GRE)序列MRI扫描,以示踪移植NSCs在宿主脑内的迁徙和分布等。3.正常大鼠行ME-MRI扫描,经静脉输注MnCl2.4H2O,用甘露醇开放一侧大脑半球血脑屏障(BBB),电刺激其对侧前肢后,即行T1加权三维快速扰相位梯度回波(3D-FSPGR)序列扫描；而另一组正常大鼠在ME-MRI中行钙通道阻滞剂实验,即在电刺激阶段经静脉注射地尔硫卓。4.接受SPIO标记NSCs移植的TBI大鼠在移植后2-4周左右,MRI可示踪到移植NSCs迁徙到脑损伤区,大鼠脑切片普鲁士蓝染色证实SPIO标记NSCs的存在,此时行ME-MRI扫描,实验步骤同正常大鼠。未接受NSCs治疗的TBI大鼠亦行SPIO-MRI和ME-MRI扫描作为对照组,并比较两组大鼠的神经系统行为学表现的差别。5. H-NMR测定神经干细胞、神经元和胶质细胞之间波峰差别,确定神经干细胞的特定波峰及其与神经发生区相关性,然后利用MRS检测成年大鼠以及成人脑内皮层和海马区神经干细胞的含量。结果：1.细胞荧光免疫染色示大鼠胚胎神经干细胞呈Nestin阳性并能定向分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞,SPIO转染后行普鲁士蓝染色可见细胞胞质内的阳性蓝色颗粒,MTT法证实标记细胞的存活率无降低。2.根据Feeney氏法建立的TBI大鼠模型术后表现为对侧肢体的活动障碍,1周后行NSCs移植治疗,术后用MRI观察其在脑内能向损伤病灶迁徙,表现为NSCs注射部位、脑损伤区周围以及两者之间的路线的低信号,并且脑损伤区及其周围脑切片普鲁士蓝染色可发现阳性蓝色颗粒细胞,证实SPIO标记的NSCs能迁徙到损伤区并向病灶内弥散。3.正常大鼠ME-MRI扫描显示相应的体感运动皮层区和触须皮层区存在高信号,表明局部有神经元电活动引起的锰离子聚集。而在电刺激过程中引入钙通道阻滞剂地尔硫卓后,相应体感运动皮层区的高信号消失,而侧脑室等区域仍表现为高信号,说明锰离子是伴随着钙通道的开放而进入兴奋性神经细胞的,锰增强依赖性信号增加能够被钙通道阻断剂拮抗。4.TBI大鼠接受经SPIO标记的NSCs移植治疗后2-4周左右,用MRI可观察到移植NSCs能从注射点迁徙到损伤病灶区,普鲁士蓝切片染色证实为SPIO标记的NSCs。此时行ME-MRI扫描可发现大鼠肢体功能损伤区局部有高信号,而未行NSCs移植的TBI大鼠在ME-MRI上并未发现这些高信号区,在应用钙通道阻滞剂地尔硫卓后,这些高信号又消失。这些数据表明移植的NSCs不仅能迁徙到脑损伤区,而且能在病灶部位分化、形成有功能的突触联系并参与局部大脑功能活动。与此相一致的是,经NSCs治疗的TBI大鼠的神经系统行为学评分较未行NSCs移植的TBI大鼠有明显的改善。5. H-NMR体外测定神经干细胞存在1.28ppm特定波峰,并与神经发生相关;然后利用MRS分析成年大鼠以及成人脑内皮层和海马区神经干细胞的含量,经SVD转换检测到成年大鼠和成人脑内海马区存在少许神经干细胞,而皮层区检测不到神经干细胞,这与成体脑内海马区存在神经发生相一致。结论：本实验首先利用MRI活体示踪SPIO标记的NSCs在脑内迁徙,然后利用ME-MRI成功观察了移植NSCs在TBI大鼠脑中的功能。在此基础上,利用MRS技术对成年大鼠和成人海马区内源性NSCs进行检测,从而在活体水平实现无创性示踪内源性NSCs。本实验系统的对移植神经干细胞和成体内源性神经干细胞进行了研究,为将来NSCs的临床应用研究奠定了基础。