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.2018年2月20日;13(2):e0192662。
doi:10.1371/journal.pone.0192662。 2018年eCollection。

炎症细胞和干细胞摄取18F-FDG和6-NBDG的成像细胞药代动力学

附属公司

炎症细胞和干细胞摄取18F-FDG和6-NBDG的成像细胞药代动力学

Raiyan T Zaman公司等。 公共科学图书馆一号. .

摘要

目标:心肌梗死(MI)会导致心肌细胞显著丧失、心肌组织损伤和心肌功能受损。心肌细胞不能增殖阻止了心脏的自我生成。心肌梗死后晚期心力衰竭的治疗是心脏移植,尽管器官的可用性有限。因此,基于干细胞的心脏治疗可以通过修复受损心肌来逆转心肌细胞丢失,从而最终预防心力衰竭。然而,基于干细胞的治疗缺乏对成功治疗背后机制的了解,包括难以追踪干细胞以提供有关细胞迁移、增殖和分化的信息。在本研究中,我们研究了不同类型的干细胞和炎症细胞与细胞靶向成像分子18F-FDG和6-NBDG之间的相互作用,以确定体外摄取模式和药代动力学。

方法:用18F-FDG或6-NBDG培养巨噬细胞(M1和M2)、人诱导多能干细胞(hiPSCs)和人羊膜间充质干细胞(hAMSCs)。去除多余的放射性示踪剂和荧光,并在细胞顶部放置100μm厚的CdWO4闪烁板,用于18F-FDG摄取的放射发光显微镜成像,而6-NBDG摄取的荧光成像不需要闪烁器。用高灵敏度倒置显微镜(LV200,Olympus)和电子倍增电荷耦合器件(EM-CCD)相机对β衰变后产生的光进行成像。在MATLAB中开发了用于图像处理的自定义软件。

结果:与hiPSCs(0.540±0.026 fCi/μm2,P=0.003)和巨噬细胞(0.430±0.023 fCi/µm2,P=0.002)的摄取相比,hAMSCs单个细胞中18F-FDG的平均细胞活性分别高出20%和36%。与其他18F-FDG测试细胞系相比,hAMSCs的内流速度最慢(0.210 min-1),但流出速度最快(0.327 min-1)。该细胞系的磷酸化程度最高,但去磷酸化率最低。6-NBDG在这三种细胞系中的摄取模式非常不同。与hiPSCs(0.350±0.160 fM/μm2,P=0.001)和hAMSCs(0.490±0.028 fM/微米,P=0.006)相比,6-NBDG在单个巨噬细胞细胞中的平均细胞活性(0.570±0.230 fM/微米2,P=0.004)分别高38%和14%。与其他两种受试细胞系相比,巨噬细胞的内流(0.276 min-1)、外流(0.612 min-1),磷酸化(0.269 min-1)和去磷酸化(0.049 min-1)率也最高。

结论:与hiPSCs/巨噬细胞相比,hAMSC对18F-FDG分子的敏感性高2-3倍。然而,巨噬细胞对6-NBDG最敏感。基于这一结果,18F-FDG靶向的hAMSCs可能更适合于通过收集细胞迁移、增殖和分化的信息来理解成功治疗MI患者背后的机制。

PubMed免责声明

利益冲突声明

竞争利益:提交人声明,不存在相互竞争的利益。

数字

图1
图1。放射发光显微镜设置。
放射发光显微镜概述。(A) 细胞内放射性示踪剂释放出β粒子后,闪烁板内产生辐射发光(绿光)。光学光子由耦合到深冷EM-CCD相机的高数值孔径物镜捕获。结合光源使用的发射和激发滤光片允许同时使用荧光和亮场显微镜。(B) 该系统的照片显示了一个玻璃底皿,其中包含一个浸泡在细胞培养基中并放置在倒置显微镜中的闪烁板。
图2
图2。图像处理协议的图形表示。
基于辐射发光(RL)和相应的亮场(BF)图像计算单个巨噬细胞平均观察衰变的图像处理。RL图像由18000个动态图像生成。对每个动态图像进行单独评估,以确定单个轨迹或位置的清晰度和定位。参考文献[20]中详细描述了图像处理协议。
图3
图3。药物动力学18使用放射发光显微镜图像在单个活细胞中摄取F-FDG。
(A) 小鼠巨噬细胞、人胚胎干细胞和间充质干细胞在用250μCi的18F-FDG公司。(B) 单个细胞在一段时间内观察到的放射性的动态表示。(C) 不同细胞之间的比较及其平均放射性示踪吸收。(D) 描述FDG药代动力学的双组织室模型,包括内流(k个1),流出(k个2),磷酸化为FDG-6-磷酸(k个3)和去磷酸化(k个4). (E) 表列出了动力学值。的分区分析建模18F-FDG药代动力学由以下标准化加权值组成k个1k个2k个3、和k个4来自(F)巨噬细胞、(G)hiPSCs和(H)hAMSC的单个细胞。
图4
图4。使用荧光显微镜图像的单个活细胞中6-NBDG摄取的药代动力学。
(A) 小鼠巨噬细胞、人胚胎干细胞和间充质干细胞在与100μM 6-NBDG溶液孵育45分钟之前,剥夺葡萄糖1小时。(B) 一段时间内单个细胞内观察到的荧光活性的动态表示。(C) 不同细胞之间的比较及其平均6-NBDG摄取量(D)描述6-NBADG药代动力学的双组织室模型,包括内流(k个1),流出(k个2),磷酸化为FDG-6-磷酸(k个3)和去磷酸化(k个4). (E) 表列出了动力学值。6-NBDG药代动力学的分区分析建模,包括k个1k个2k个3、和k个4来自(F)巨噬细胞、(G)hiPSCs和(H)hAMSC的单个细胞的动力学。

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