Magnetic Resonance Evaluation of Transplanted Mesenchymal Stem Cells After Myocardial Infarction in Swine

IntroductionOur objective was to trace and evaluate intracoronary transplanted mesenchymal stem cells (MSCs) labelled with superparamagnetic iron oxide (SPIO) by using magnetic resonance imaging (MRI) in a swine model of myocardial infarction (MI).MethodsMSCs were transfected with a lentiviral vector carrying the gene encoding green fluorescent protein (GFP) and labelled in vitro with SPIO. At 2 weeks after MI, swine were randomized to intracoronary transplantation of dual-labelled MSCs (n = 10), MSC-GFP (n = 10), and saline (n = 5). MRI examination was performed with a 1.5-T clinical scanner at 24 hours, 3 weeks, and 8 weeks after cell transplantation. Signal intensity changes, cardiac function, and MI size were measured by means of MRI. The correlation between MRI findings and histomorphologic findings was also investigated.ResultsMSCs could be efficiently and safely labelled with SPIO and GFP, and multipotentiality was not affected, especially for cardiomyocyte-like cell differentiation. Signal intensity on T2*-weighted imaging decreased substantially in the interventricular septum 24 hours after injection of MSCs. The intensity of hypointense signals appeared to increase throughout the later time points. Both dual-labelled MSCs and MSC-GFP could dramatically reduce the size of MI and improve cardiac function. Histologic data revealed that cells positive for Prussian blue stain were found mainly in the border zone, which also showed green fluorescence.ConclusionsIn vivo 8-week tracing of dual-labelled MSCs can be achieved by MRI. Intracoronary transplantation of dual-labelled MSCs can increase cardiac function and reduce the size of MI in a swine model.

RésuméIntroductionNotre objectif était de tracer et d'évaluer les transplantations intracoronariennes de cellules souches mésenchymateuses (CSM) marquées par l'oxyde de fer superparamagnétique (SPIO: superparamagnetic iron oxide) en utilisant l'imagerie par résonance magnétique (IRM) appliquée à un modèle porcin d'infarctus du myocarde (IM).MéthodesLes CSM ont été transfectées par un vecteur lentiviral transportant le gène codant pour la protéine verte fluorescente (GFP: green fluorescent protein) et marqué in vitro au SPIO. Deux (2) semaines après l'IM, le porc a été choisi de façon aléatoire pour une transplantation intracoronarienne de CSM doublement marquées (n = 10), CSM-GFP (n = 10) et de solution saline (n = 5). L'examen par IRM a été fait par un dispositif de balayage clinique 1,5-T à 24 heures, trois (3) semaines et huit (8) semaines après la transplantation de cellules. Les changements d'intensité du signal, la fonction cardiaque et la taille de l'IM ont été mesurés au moyen de l'IRM. La corrélation entre les découvertes par l'IRM et les découvertes histomorphologiques ont aussi été examinée.RésultatsLes CSM ont pu être marquées de manière efficace et sécuritaire au SPIO et à la GFP, et la multipotentialité n'a pas été perturbée, spécialement pour la différenciation de la cellule ressemblant aux cardiomyocytes. L'intensité du signal sur l'image pondérée en T2* a substantiellement diminué dans la cloison interventriculaire 24 heures après l'injection de CSM. L'intensité des signaux hypo-intenses a semblé augmenter dans les données les plus tardives. Les CSM ainsi que les CSM-GFP doublement marquées pourraient remarquablement réduire la taille de l'IM et améliorer la fonction cardiaque. Les données histologiques ont révélé que les cellules qui avaient obtenu une coloration positive au bleu de Prusse ont été trouvées principalement dans la zone marginale, laquelle a aussi montré une fluorescence verte.ConclusionLe tracé à huit (8) semaines in vivo des CSM doublement marquées peut être atteint par l'IRM. La transplantation intracoronarienne de CSM doublement marquées peut augmenter la fonction cardiaque et réduire la taille de l'IM à un modèle porcin.