背景与目的:全球每年都将近有六千万人遭遇脑创伤,创伤性脑损伤(TBI)原发或继发性损害导致创伤性脑损伤后的出现高死亡率和高致残率,给家庭和社会带来了沉重的负担。新的流行病学及实验证据均表明,无论是动物还是人类,创伤性脑损伤后除了神经功能损伤外,大多会引起心脏功能损伤的并发症。迄今为止,对于创伤性脑损伤所引起的神经和心脏功能障碍均缺乏有效的治疗方法,因此找到合适的治疗办法迫在眉睫。人脐带血干细胞(HUCBCs)主要由造血细胞、间充质祖细胞、神经干细胞/祖细胞和内皮细胞前体细胞组成,具有低移植物抗宿主疾病风险、容易获得以及不存在任何伦理问题等优点。已有研究表明,人脐带血干细胞在治疗心血管疾病上取得巨大进展,它所含有的神经营养因子、血管生成生长因子及其产生的细胞外囊泡在其中起到重要作用,也为人脐带血干细胞移植治疗创伤性脑损伤提供可能。本研究旨在观察人脐带血干细胞能否改善创伤性脑损伤所造成的神经功能损伤和心功能障碍。方法:选取成年雄性C57BL/6J小鼠接受皮质冲击控制(CCI)建立创伤性脑损伤模型(TBI)。实验分组:对照组,TBI组(100ul PBS)以及TBI+HUCBC(5x10~6,100ul PBS)治疗组(10只/组)。TBI组使用磷酸盐缓冲液注射到小鼠体内;HUCBC治疗组在造模后的第3天,将人脐带血干细胞通过尾静脉注射到造模后的小鼠体内。对脑外伤后第1天、第7天、第14天的采用m NSS评价量表、足错步实验评价小鼠的神经功能,在脑外伤后第21至25天采用水迷宫实验来评价小鼠的认知功能。除此之外,在术后3天和30天分别采用超声心动检查来评估创伤后的心脏功能。第30天时处死小鼠留取血液、心脏和脑组织,石蜡包埋,对脑组织的石蜡切片进行苏木精-伊红染色(H&E染色)来计算脑损伤的体积,对心脏组织的石蜡切片采用天狼星红(PSR)染色评价心肌纤维化的情况,荧光TUNEL染色评估小鼠心脏切片上细胞的凋亡情况,以及转化生长因子(TGF-β)和NADPH氧化酶-2(NOX2)评价炎症和氧化应激的水平。结果:1.脑组织的HE染色结果显示:与TBI组相比,HUCBC治疗组显著降低脑损伤的体积;同时,m NSS、足错步实验以及水迷宫实验显示:HUCBC治疗组能显著改善脑创伤后的神经功能及认知功能障碍,表现为m NSS评分明显下降,足错步实验百分率明显下降,认知功能好转则表现为水迷宫实验中目标象限时间百分比增加(p<0.05)。2.造模后第3天及第30天时的超声心动检查结果显示:创伤性脑损伤会诱发急性和慢性心脏功能损伤,表现为创伤性脑损伤后出现左室射血分数(LVEF)下降、分数缩短(FS)、左心室收缩末期内径扩大以及左心室收缩容积扩大;HUCBC治疗组的小鼠则明显提高了射血分数和分数缩短,降低了左心室收缩末期内径和左心室收缩容积;除此之外,应用人脐带血干细胞治疗的小鼠在创伤后30天表现出明显的心肌细胞凋亡、炎症和氧化应激以及心肌纤维化的减少(p<0.05)。结论:1.创伤性脑损伤可以造成严重的神经功能损伤及认知功能障碍,同时引起急性及慢性的心肌损伤;2.应用人脐带血干细胞治疗后可以显著改善脑创伤引起的神经功能及认知功能障碍,同时缓解创伤性脑损伤所诱导的急性心肌损伤,阻止心肌缺损的进展成为慢性心肌损伤;3.人脐带血干细胞治疗作为一种潜在的细胞治疗方法,值得进一步进行探索。