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细胞治疗作为一类极具潜力的新型疗法,被认为是未来医学的“第三大支柱”。其中,间充质干细胞（Mesenchymal Stem Cells,MSCs）因其获取来源广泛、多分化效应、低免疫原性、免疫调节等优点受到了特别关注[1,2]。然而,越来越多的临床试验结果显示MSC治疗中存在明显的个体差异和无响应的问题[3]。以研究药物的体内动态处置过程为主的药代动力学（Pharmacokinetics,PK）能为细胞药物如何改善疗效、机制研究、安全性等领域的研究能提供非常有价值的参考。通过MSCs的体内分布研究,也能为临床上MSC治疗表现不稳定提供新的解释。此外,关于MSC进入体内后通过哪些途径从体内清除存在一些假设,但大部分都缺乏直接的数据支持。基于此,本课题通过建立并优化了细胞动力学检测方法,对静脉注射的MSC的体内处置和清除机制进行了研究,进一步对急性肝衰竭和慢性纤维化小鼠体内MSC的药动学是否发生变化及可能机制进行探索。首先,我们建立了Cy5-NHS染料标记联用定量PCR（quantitative PCR,q PCR）定性定量检测细胞在组织中暴露量的方法。通过对比传统的Di R染料,并且加入基质效应对q PCR检测准确性的考量,我们的方法被证明具有特异性高、灵敏度高、稳定性好、可重复的优点。随后,我们在C57/BL6小鼠上对静脉注射的h MSC细胞（5×105 cells/mice）的体内药动学进行了检测,发现h MSC细胞主要分布于肺脏（约90%）、肝脏（约3%）,在其他组织中较少存在（小于0.5%）;肺脏中的细胞在进入体内1 h内出现“二次分布”现象;然而,h MSC细胞进入体内48 h后剩余不到5%,MSC的半衰期短、清除快,生物利用度（Bioavailability,BA）低可能是导致MSC临床疗效欠佳的重要原因。根据正常动物中MSC的分布、清除规律,我们继续探索了在疾病动物中h MSC细胞的药动学行为是否会发生改变。通过在Balb/c小鼠进行四氯化碳（Carbon tetrachloride,CCL4）的单次注射和长期注射,我们分别建立了急性肝衰竭和慢性纤维化模型。我们发现在急性肝衰模型中,模型动物中MSC细胞（5×105cells/mice）主要分布组织——肺脏中细胞Cmax增加了50%,AUC0-last增加了40%,而肝脏中Cmax增加了7.9%,AUC0-last增加了163%,h MSC细胞注射后能够显著减轻ALT,AST以及损伤因子TNF-α,IL-1β的基因表达,表现了h MSC细胞抑制肝脏炎症的疗效。然而,在慢性模型中,注射相同剂量的h MSC细胞,在h MSC+fibrosis组小鼠中细胞量在肺脏显著下降,Cmax和AUC0-last分别降低了32.2%和60%,细胞清除加快。同时,在长期造模中肝、肺组织均出现了一定程度的炎症浸润和纤维化损伤,但单次注射h MSC的缓解作用有限,我们推测原因可能与h MSC细胞在纤维化动物中更容易清除、破坏有关。因此,我们从药动学角度出发,探讨是否由于细胞清除机制发生改变,导致各组织中h MSC暴露量出现不同。自然杀伤细胞（Natural Killer cell,NK cell）是机体重要的免疫细胞,已有体外文献数据报道NK细胞能够介导裂解MSC细胞,但缺乏直接的体内试验证明。通过流式和免疫荧光检测,我们发现NK细胞在急性肝损伤与慢性纤维化中分别处于抑制和激活状态,而h MSC在这两种疾病下整体细胞里变化则相应地上升和下降,提示NK细胞功能与MSC暴露量变化具有一定相关性。同时,我们还利用m MSC细胞进行验证,结果显示在急性肝衰竭模型中,m MSC细胞数量明显增加,而NK细胞比例下调,证实了以上现象无明显种属差异。我们还利用anti-Asialo GM1抗体抑制体内NK细胞,与正常小鼠对比发现更多的h MSC细胞明显停留于肺、肝组织,在体内水平直接证明NK细胞对MSC清除中的关键作用。最后,结合文献中报道细胞表面的高唾液酸水平能抑制NK细胞杀伤作用,我们探讨了细胞表面糖基化结构与NK细胞杀伤作用、MSC体内清除之间的联系,结果显示降低MSC的唾液酸水平将更易被机体清除,为改善干细胞在体内分布及疗效提供了新的思路。综上所述,本课题从细胞的药动学研究出发,为MSC在急性和慢性肝损伤下表现的疗效差异、个体差异提供了新的解释;同时,本研究首次证明了体内体外NK细胞均能裂解MSC,阐述了体内清除机制,促进对MSC治疗的了解,并建立了干细胞表面糖成分与体内暴露量的关联,为优化MSC治疗肝脏疾病提供了理论依据。