低氧环境中基质细胞衍生因子-1/CXCR4影响骨髓间充质干细胞靶向修复百草枯中毒急性肺损伤的机制研究

百草枯急性中毒主要死因是肺损伤导致的呼吸衰竭，临床治疗主要集中在减轻肺损伤，但目前无特效治疗方法，转变思路、寻找突破点成为我们当务之急。已有研究初步显示骨髓间充质干细胞（BMSCs）的移植具有参与修复肺损伤的作用，且是一种理想的外源基因治疗载体，为我们找寻治疗策略提供了一个崭新思路。但BMSCs植入后生物学性能的有效维持和靶向迁移是实现其疗效的重要前提，所以寻找更适合机体内环境的BMSCs体外培养条件，探明其迁移机制及如何有效提高其迁移率成为治疗的关键。本课题拟通过体内外试验，找寻更适合发挥BMSCs生物学特性的低氧培养条件，探讨操控BMSCs迁移的重要因子SDF-1及其受体CXCR4在低氧微环境中的关键信号途径，期望通过CXCR4基因修饰BMSCs达到提高靶向迁移率的目的，为BMSCs应用于百草枯中毒治疗的可行性和修复肺损伤的机理和手段提供理论依据.

百草枯急性中毒的主要死因是肺损伤导致的呼吸衰竭，临床治疗主要集中在减轻肺损伤，但目前尚无针对性强、疗效上佳的治疗方法。而骨髓间充质干细胞（BMSC）是一种理想的外源基因治疗载体，具有易于获取和分离培养的优点，在国内外多项临床或临床前研究中已逐渐表现出一定的优势。但用于治疗的BMSC在体内如何维持其生物学特性及定向迁移能力，是阻碍其临床应用的关键性技术难题。本研究正是采用体外缺氧培养的方式，增强原代培养的BMSC细胞增殖和迁移能力，并探究了其中的具体分子机制，又在急性肺损伤大鼠模型中探讨了基于缺氧培养的BMSC在治疗有关疾病的可行性。具体的实验结果包括：①原代BMSC细胞的分离培养和鉴定，缺氧条件下BMSC连续传代后仍较为稳定；②缺氧条件下培养的BMSC具有较强的增殖能力和CXCR4表达水平，缺氧和/或SDF-1刺激均可增强BMSC的迁移能力；③BMSC中SDF-1/CXCR4的促迁移信号是通过Erk1/2和PI3K介导的；④构建稳转CXCR4慢病毒的BMSC细胞株，构建大鼠百草枯急性肺损伤动物模型并鉴定；⑤用缺氧培养的BMSC稳转株治疗肺损伤大鼠模型效果良好。以上研究结果表明，缺氧条件下的连续培养并不会明显影响BMSC的分化，稳定性较好，同时又可以有效地增强BMSC增殖和迁移能力，使其能更快速地抵达患处，修复受损组织。动物实验更是直观地证实了缺氧培养的BMSC所具有的修复、消肿和抗炎等疗效，为BMSC相关疗法的临床前研究和未来的临床应用提供了坚实的理论基础。