超声联合微泡介导HGF修饰BMSCs靶向归巢抗肾纤维化的实验研究

肾纤维化是所有肾脏疾病发展到终末期肾衰竭的共同通路，及早防止甚至逆转肾纤维化对防治终末期肾衰竭具有重要意义。研究表明骨髓间充质干细胞（BMSCs）移植可改善受损的肾功能，但存在BMSCs靶向归巢效果不佳。肝细胞生长因子（HGF）是一种重要的抗肾纤维化的因子，在BMSCs移植的后期，不能缓解肾纤维化进程的原因与循环系统中HGF的缺乏有关。基于超声联合微泡技术可以提高细胞膜和微血管的通透性及细胞靶向归巢能力，本项目设想以此特性用HGF修饰BMSCs，通过对基因转染后生物学功能评价优选声学参数，获得活性显著提高的目的细胞对肾纤维化动物模型进行移植，以实现HGF修饰BMSCs向缺血损伤肾脏选择性归巢与聚集。同时制备纳米微粒载HGF微泡，在超声辐照参数和微泡剂量同一条件下以比较HGF修饰的BMSCs、BMSCs+载HGF微泡移植对抗肾纤维化的可行性、安全性及靶向性进行研究，并对其机制进行探讨。

近年研究显示超声靶向微泡击破（UTMD）技术在疾病治疗中有应用前景，该研究探讨了UTMD技术用于肝细胞生长因子(HGF) 修饰大鼠BMSCs的可行性、及外周静脉移植HGF修饰的BMSCs靶向归巢大鼠肾纤维化模型的有效性及机制。.主要内容和结果：成功实现大鼠骨髓间充质干细胞（BMSCs）的分离、培养和鉴定，选取第3代BMSCs进行HGF转染，当治疗超声波功率 = 0.6 W/cm2，微泡 = 106 cell/ml，辐照时间 = 30s时，pEGFP-HGF 转染效率（38.81 ± 2.58）%和 BMSCs 细胞存活率 （82.10 ± 1.77）％达到一个相对比较匹配的数值。声孔效应可能是该转染方法作用机制中的一个因素，聚乙烯亚胺（PEI）协同作用可能是造成转染效率提高的重要原因。对转染后BMSCs的细胞周期，分化能力进行检测，初步确定该方法未改变BMSCs的高增殖特性和多向分化能力。超声联合微泡介导下能够可逆性增强大鼠肾间质通透性。通过超声检查，HE染色，Masson染色等多种检查途径证实大鼠单侧输尿管梗阻再通（RUUO）模型建立成功。运用诊断超声联合微泡介导BMSCs静脉移植显著提高了外源性BMSCs的移植效率，和肾间质的靶向归巢和聚集。其作用机理一方面可能是UTMD作用产生的生物学效应为提高BMSCs细胞在靶区的停留，粘附，迁移提供了更多的可能；另一方面移植到靶区的BMSCs所产生旁分泌作用分泌SDF-1，趋化更多的内外源性BMSCs黏附、归巢到达靶区肾组织。诊断超声联合微泡介导的BMSCs或HGF-BMSCs移植能够有效地延缓肾间质纤维化的发展进程，较单纯的BMSCs移植对于梗阻再通损伤肾脏的修复具有明显促进作用。诊断超声联合微泡产生的空化效应通过改变肾间质微环境，提高BMSCs在靶区的浓度成功实现延缓肾间质纤维化的进程和肾组织损伤的修复。诊断超声联合微泡介导的HGF-BMSCs移植使HGF浓度在局部升高，抑制TGF-β的表达，调控α-SMA，有效抑制肾间质胶原纤维形成，进一步促进肾脏间质纤维化改善。.科学意义：通过本研究，初步表明微泡介导下的超声辐照协同PEI可用于基因修饰干细胞；超声靶向微泡击破（UTMD）技术可促进骨髓间充质干细胞(BMSCs)靶向归巢肾纤维化模型大鼠，该研究为探讨肾纤维化新的治疗手段提供了一定的实验基础。