目的：放射治疗（放疗）是目前临床治疗多数恶性肿瘤的主要治疗手段之一。然而，因为某些恶性肿瘤发生部位离纵膈较近（如肺癌、乳腺癌、纵膈淋巴瘤等），在放疗的过程中心肌组织不可避免地会受到辐射影响。临床研究表明，放射性心脏损伤多为胸部恶性肿瘤放射之后的长期并发症，高剂量的射线照射会直接损伤冠状动脉，放射性心脏损伤病理主要分为心包炎、心包纤维化、弥漫性心肌纤维化、冠状动脉病变、微血管损伤及瓣膜狭窄。因此，放射性心脏损伤大大增加了胸部恶性肿瘤患者放射治疗后的死亡率。DNA损伤是放射损伤的一个主要形式，表现为DNA单链断裂(SSB)和双链断裂(DSB)。虽然近年来心脏放射性损伤受到临床越来越多的重视，但目前仍缺乏有效的治疗手段，一些现有的药物治疗仅能改善症状。因此，我们致力于探索一种更加有效且创伤较小的治疗方法。近来，间充质干细胞(MSC)被广泛引用于心脏疾病的治疗。与其它干细胞相比（如胚胎干细胞及多能干细胞等），MSC除了具有自我更新、增殖及分化的修复重建能力以外，还具有归巢并分泌相关旁分泌因子间接修复损伤组织细胞的能力，而且MSC还具有来源广泛、低致瘤性、低免疫原性和伦理争议少等优点。另外，体外实验表明，MSC有一定的促进DNA损伤修复的能力，但是对于移植后能否促进大鼠心肌放射性DNA损伤修复没有相关研究。本实验研究骨髓间充质干细胞(BMSC)移植后对于大鼠放射性心脏损伤后心脏功能恢复、心脏炎症和纤维化改变情况，并对BMSC移植后DNA损伤修复的机制进行探讨。　　方法：⑴BMSC提取、培养:从4周龄大小的雄性SD大鼠股骨中提取BMSC，用含10％FBS的F-12DMEM培养基培养。⑵实验动物建模:将78只大鼠随机分为对照组（sham group6只）和X射线照射组（72只）。将大鼠麻醉后根据解剖结构定位出心脏，用记号笔在体表做好标记，放置于鼠板上固定四肢后放置于直线加速器下照射，共18Gy。⑶BMSC移植:将X射线照射组的72只大鼠随机分为5组，单纯照射组(IRR，12只)，照射后2周BMSC注射组（IRR+BMSC2W，15只），照射后4周BMSC注射组（IRR+BMSC4W，15只），照射后6周BMSC注射组(IRR+BMSC6W，15只)，照射后8周BMSC注射组（IRR+BMSC8W，15只）。将eGFP荧光标记的BMSC通过尾静脉注射，每只注射1.5×106个细胞。⑷体重测定:照射后第二周开始，每周测定各组大鼠体重变化并记录。⑸BMSC移植后存活情况观察:各个BMSC注射组大鼠在给予尾静脉注射一周后随机处死3只，做心脏冰冻切片观察GFP阳性BMSC迁徙及存活情况，并进一步进行免疫组化染色观察BMSC存活情况。⑹心脏功能测定:照射后第13周，所有大鼠置于心脏超声下测定心脏功能变化情况。⑺HE染色:照射后第13周，所有剩余大鼠处死，取心脏组织，一部分制备成蜡块，另一部分放入液氮速冻后转移至-80℃冰箱保存。将固定好的心脏组织修材、脱水、透明、包埋制成蜡块。切片做常规HE染色，显微镜下观察心脏组织在BMSC移植治疗前、后的病理改变情况。⑻免疫组织化学染色:将蜡块切成5μm的薄片，做PPAR-α、PPAR-γ、TGF-β1、IL-6和IL-8免疫组化染色，显微镜下观察其表达部位及表达量变化情况。⑼免疫荧光染色:将蜡块切成5μm的薄片，做γ-H2AX免疫荧光染色，显微镜下观察其表达部位及表达情况。⑽Real-time PCR:通过软件设计XRCC4、DNA Ligase4、TP53BP1、SDF-1、CXCR4、IGF和VEGF引物;从冰冻的心脏组织中提取总RNA，通过反转录得到cDNA，在通过Real-time PCR进行扩增，从分子水平上观察各指标表达情况。⑾Westem-blot:从冰冻的心脏组织中提取总蛋白，测定蛋白浓度后通过SDS-PAGE及转膜、ECL发光等方法在蛋白水平上观察XRCC4、DNA Ligase4、TP53BP1、SDF-1和CXCR4表达情况。⑿统计学方法:统计数据以mean+SD表示，用SPSS21.0版本软件分析，组间比较用ANOVA方法分析，两两间比较用LSDt检验，P＜0.05为有统计学差异。　　结果：①BMSC移植可减轻大鼠放射心脏损伤后体重下降的程度:共有52只大鼠完成实验，Sham组6只，IRR组8只，IRR+BMSC(2w)组8只，IRR+BMSC(4w)组10只，IRR+BMSC(6w)组10只，IRR+BMSC(8w)组10只。所有大鼠在饲养初期至照射后10周左右体重均呈现上升趋势，在第10周开始，IRR组大鼠体重出现不同程度的下降，并持续下降至实验终结（照射后第12周）。其它IRR+BMSC组大鼠体重均无明显下降。②移植的BMSC可迁徙至大鼠心脏损伤部位:通过冰冻切片镜下观察GFP阳性细胞及免疫组化进行GFP染色表明静脉注射BMSC后可迁徙至心脏损伤部位，IRR+BMSC(6w)组及IRR+BMSC(8w) BMSC迁移数量更为明显。③BMSC移植可改善放射性心脏损伤的心脏收缩功能及心肌肥厚程度:心脏超声显示BMSC移植后，IRR+BMSC组大鼠LVEF值较IRR组大鼠有不同程度改善，而各IRR+BMSC组大鼠的Ivsd及Lvpwd值较IRR组大鼠均有不同程度下降。④BMSC移植后减轻大鼠放射性心脏损伤的心脏纤维化及炎症程度:免疫组织化学染色显示，与IRR组大鼠相比，各IRR+BMSC组大鼠中纤维化及炎性相关因子PPAR-α、PPAR-γ、TFG-β1、IL-6、IL-8表达不同程度减低，有统计学差异。⑤BMSC移植后促进放射性心脏损伤的心肌组织DNA损伤修复:免疫荧光染色显示，DNA损伤指标γ-H2AX在各IRR组表达上调，提示照射后出现DNA损伤，与IRR组大鼠相比，各IRR+BMSC组大鼠中γ-H2AX表达不同程度减低，而real-time PCR及western-blot显示DNA损伤修复蛋白(NHEJ途径)XRCC4、DNA LigaseⅣ及TP53BP1表达不同程度上调，有统计学差异。⑥BMSC移植后通过旁分泌机制促进DNA损伤修复:real-time PCR及western-blot显示，与IRR组大鼠相比，各IRR+BMSC组旁分泌因子SDF-1、CXCR4、VEGF表达不同程度上调，与DNA损伤修复蛋白表达趋势一致，有统计学差异。　　结论：⑴尾静脉注射的BMSC可迁移到心脏损伤部位，并起到治疗作用。⑵BMSC移植治疗可以减轻放射性心脏损伤导致的大鼠体重下降，并可以促进心脏损伤大鼠心脏重要功能恢复，减轻心肌的纤维化和炎症程度。⑶BMSC移植可以通过NHEJ途径促进DNA损伤修复，其修复机制与间充质干细胞的旁分泌机制密切相关。