核武器爆炸、核辐射事故和核恐怖袭击等情况下,常发生放射损伤合并创伤的复合伤,称为放创复合伤(Combined radiation and wound injury,CRWI),平时亦可见于肿瘤手术放疗患者。CRWI不同于单纯放射损伤或单纯机械创伤,具有“一伤为主”、“复合效应”的特点,即放射损伤在整体临床表现和病情发展中起主导作用,同时不同性质损伤因素所引发的整体效应不是单一伤的简单相加,而是形成独特的“复合效应”。相同照射剂量条件下,CRWI在分子水平、细胞水平、组织水平受到的损伤均不同于单纯放射损伤,有其特有特点,整体伤情也变得更加复杂,更容易引起多脏器功能障碍和多器官功能衰竭,从而导致更高的死亡率。目前针对CRWI尚缺乏理想的治疗方法。干细胞移植在再生医学、组织工程学等领域的成功应用为CRWI的治疗开辟了新的思路。骨髓来源细胞(Bone marrow-derived cells,BMDCs)中含有多种不同类型的成体干细胞,其中造血干细胞(Hematopoietic stem cells,HSCs)可以治疗辐射早期造成的造血功能损害,间充质干细胞(Mesenchymal stem cells,MSCs)可通过多向分化和分泌多种细胞因子参与受损组织修复。国内外实验研究表明,不同类型的BMDCs亚群,包括MSCs、HSCs、单核/巨噬细胞等均可参与放射损伤后的组织器官修复。以往有大量研究将骨髓来源干细胞应用于放射损伤治疗,在急性放射病患者治疗中起了重要作用,但是对于BMDCs参与CRWI修复的作用和机制研究很少,尚未完全阐明。据此,本课题首先研究了外源性BMDCs对CRWI的治疗作用,进而通过对BMDCs在小鼠CRWI模型中的定植分布特点和细胞表型的研究为CRWI治疗提供依据。本课题主要研究内容和结果如下:1.首先构建C57BL/6J小鼠CRWI模型,通过尾静脉移植同品系增强型绿色荧光蛋白(Enhanced green fluorescent protein,EGFP)转基因小鼠骨髓来源细胞,检测其对CRWI小鼠的治疗效应,发现BMDCs移植后7天、15天、30天外周血GFP+细胞占外周血全部有核细胞比率分别为54.5±7.0%,91.6±4.5%和90.9±3.1%。BMDCs移植有效缓解了CRWI造成的外周血细胞降低,多种脏器病理损害和体重下降等损伤效应,并能促进CRWI创面肉芽组织细胞增殖,新生血管形成以及胶原沉积和成熟,加快了创面的愈合速度。2.进一步研究了BMDCs在CRWI组织脏器中定植分布特点。构建了CRWI、单纯放射伤、单纯创伤等多种不同损伤模型,比较研究了不同损伤模型条件下BMDCs参与组织修复的情况。首先,通过活体流式细胞仪(In vivo flow cytometry,IVFC)检测研究发现CRWI后或放射损伤后移植的BMDCs可以在受体外周血中长期稳定存在并发生增殖,而在未受到放射损伤的动物外周血中不能实现长期嵌合,移植18天即难以检测到供体细胞;进而,通过免疫组化染色我们发现,BMDCs移植后7天在受体骨髓、肝脏、肺脏、肠道、皮肤等多种器官组织都有明显定植,15天细胞定植数量进一步增多,在30天时仍能检测到大量外源性BMDCs定植,而非放射损伤动物各脏器在7天以后仅有很少或难以检出外源性BMDCs。此外,我们发现,CRWI后和单纯放射伤后外源性BMDCs在肠道、皮肤创面中具有优势分布的特点,而且CRWI组的定植细胞明显多于单纯放射伤组。在此基础上,我们进一步检测了肠道、皮肤部位定植细胞的表面标志,分析了几种不同细胞亚群在损伤修复过程中起到的作用,研究发现CRWI后肠道、皮肤主要定植类型为CD45+造血来源细胞和vimentin+间质来源细胞;α-平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin,α-SMA)阳性细胞和CD68+巨噬细胞在肠道、皮肤创面定植很少,提示BMDCs中造血来源细胞和间质来源细胞可能在参与CRWI后肠道和皮肤组织修复中发挥了较为重要的作用,而外源性α-SMA+细胞和巨噬细胞在组织修复中作用可能不显著。结论:本研究通过对CRWI小鼠模型移植外源性EGFP转移因小鼠BMDCs成功建立嵌合体模型,发现全身移植BMDCs对于CRWI具有整体治疗效应,可同时促进造血恢复和局部创面愈合,并可减轻多种组织器官的病理损害;应用活体流式细胞仪首次证实移植的外源性骨髓细胞可在复合伤动物外周血实现长期稳定嵌合,并在多种组织器官长期定植,还发现定植细胞在肠道和皮肤创面具有优势分布的特点;进一步通过细胞表面标志物分析,初步揭示骨髓CD45+和vimentin+细胞亚群可能在复合伤肠道和皮肤组织修复中发挥了重要作用,而外源性α-SMA+细胞和巨噬细胞作用不明显。上述研究为BMDCs参与CRWI组织修复提出了新的理论认识,同时也为复合伤的细胞治疗提供了依据。