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目的:超声靶向微泡破坏(Ultrasound targeted microbubble destruction,UTMD)技术是一种新的药物和基因递送方式,靶向特异性强、效率高,已有研究显示UTMD能增强骨髓间充质干细胞(Bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)的靶向归巢率,改善心功能和修复缺血心肌。本研究中,我们拟探讨UTMD对BMSCs归巢至肝脏的可行性、有效性,进而评估BMSCs对急性肝损伤的治疗效果,试图分析UTMD促进BMSCs靶向归巢的潜在机制。方法:采用贴壁离心法分离培养大鼠BMSCs,鉴定其增殖特性、三向分化能力和细胞表面抗原标志。携带增强型绿色荧光蛋白(Enhanced green fluorescent protein,EGFP)的慢病毒感染BMSCs用于体内示踪。SD大鼠经腹腔单次注射1.5g/kg D-氨基半乳糖(D-galactosamine,D-Gal)建立急性肝损伤(Acute liver injury,ALI)模型,检测24小时后血清学和肝脏组织结构评价模型是否成功建立。辐照急性肝损伤大鼠,24h后检测肝组织内基质细胞衍生因子(Stromal cell derived factor 1,SDF-1)和肿瘤坏死因子α(Tumor necrosis factor-α,TNF-α)的蛋白水平以确定合适的UTMD辐照强度。60只ALI模型鼠随机分Control,UTMD,BMSCs以及UTMD+BMSCs四组,大鼠进行相应实验处理48h后,每组随机选取3只大鼠,检测肝脏内BMSCs的归巢数量,并通过Western Blot和实时荧光定量聚合酶链锁反应(Quantitative real time polymerase chain reaction)qRT-PCR分析肝组织内趋化因子的表达程度-SDF-1,monocyte chemotactic protein 1(MCP-1),intercellular cell adhesion molecule(ICAM-1),vascular cell adhesion molecule 1(VCAM-1)和hepatocyte growth factor(HGF)。分别于治疗后48h,72h,1w和2w后检测大鼠血液生化指标—丙氨酸转氨酶(Alanine transaminase,ALT),天冬氨酸转氨酶(Aspartate transaminase,AST),碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase,ALP)以及肝脏组织结构改变,同时于治疗后1w检测各组大鼠的肝细胞凋亡和增殖情况。结果:分离培养的大鼠BMSCs显示良好的干细胞特性。应用不同强度超声辐照ALI大鼠肝脏后,SDF-1和TNF-α表达水平随超声能量增加而增强(p<0.01)。在BMSCs和/或UTMD治疗后,UTMD+BMSCs组大鼠肝脏内BMSCs数量明显高于BMSCs组。此外,UTMD+BMSCs组大鼠肝内SDF-1,MCP-1,ICAM-1,VCAM-1和HGF的蛋白和mRNA表达量均高于BMSCs组(p<0.01)。UTMD+BMSCs组大鼠肝脏的生物学标志物的血清水平显著降低,肝细胞凋亡率明显低于BMSCs组(均p<0.05)。UTMD+BMSCs组大鼠肝脏病理损伤程度较其他三组改善明显。结论:UTMD能通过上调某些特异性的粘附分子和细胞因子增强BMSCs在ALI大鼠的肝脏归巢,从而增强干细胞对损伤肝脏的修复,改善受损肝功能,抑制细胞凋亡,促进肝细胞增殖。UTMD可为BMSCs移植修复急性损伤的肝脏提供有效且无创的治疗新方案。