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目的:本研究旨在借助超声靶向微泡破裂（Ultrasound-targeted microbubble destruction,UTMD）技术介导SERCA2a和Cx43基因共转染至心肌梗死Sprague Dawley（SD）大鼠心脏,联合骨髓间充质干细胞（Bone marrow stem cells,BMSCs）移植,以期达到增强心肌收缩力和抑制心律失常的治疗效果。方法:第一部分:制备生物素化脂质微泡造影剂（Biotinylated microbubbles,BMBs）,对其形态学、粒径、稳定性和体内及体外超声成像效果进行评价。借助“生物素-亲和素”桥接法把带有基因的病毒载体搭载至BMBs脂质壳膜表面,组合成单基因和双基因复合基因载体,并通过流式细胞技术以及q PCR技术评价该复合物载基因率（单载率和双载率）。第二部分:首先提取、分离并鉴定SD大鼠BMSCs。筛选腺病毒能够对BMSCs进行转染的最佳感染复数（Multiplicity of infection,MOI）,以此作为腺病毒转染BMSCs之用量。将BMSCs分为（1）对照组、（2）单纯病毒组（FITC-GFP/SERCA2a/Ad或Rhodamine-RFP/Cx43/Ad、F-G/S/Ad+Rh-R/C/Ad）、（3）病毒+超声辐照组（F-G/S/Ad或Rh-R/C/Ad、F-G/S/Ad+Rh-R/C/Ad+超声辐照）及（4）UTMD组（F-G/S/Ad-BMBs或Rh-R/C/Ad-BMBs+超声辐照、F-G/S/Ad-BMBs+Rh-R/C/Ad-BMBs+超声辐照）。干预后,通过显微镜对GFP及RFP阳性细胞观测,并评估荧光面积分数;PCR及WB检测SERCA2a及Cx43 m RNA和蛋白表达。第三部分:将90只Sprague Dawley（SD）大鼠（8-10周龄,体重220-260g）随机分入以下9组,每组10只:（1）SHAM组（假手术组）:n=10只;（2）Control组（MI后4周心肌内注射PBS组）:LCA结扎术后死亡1只,n=9只;（3）UTMD组（MI+PBS+超声非载基因微泡破裂组）:LCA结扎术后死亡1只,行UTMD中麻醉过量死亡1只,n=8只;（4）BMSCs+UTMD组（MI后4周BMSCs移植+UTMD组）:LCA结扎术后死亡1只,n=9只;（5）B+U-S组（MI后4周BMSCs移植+UTMD组）:n=10只;（6）B+U-C组（BMSCs+UTMD介导Cx43基因转染组）:LCA结扎术后有2只死亡,n=8只;（7）B+U-S/C-1﹕1组（BMSCs+UTMD-SERCA2a/Cx43-1﹕1）:LCA结扎术后1只死亡,BMSCs移植术后1只死亡,n=8只;（8）B+U-S/C-1﹕2组（BMSCs+UTMD-SERCA2a/Cx43-1﹕2）:LCA结扎术后死亡2只,n=8只;（9）B+U-S/C-2﹕1组（BMSCs+UTMD-MBs-SERCA2a/Cx43-2﹕1）:LCA结扎术后死亡2只,n=8只。SHAM组10只SD大鼠只开胸,不结扎LCA。其余各组MI术后4周后于MI区及交界区注射PBS或者移植BMSCs。移植2天后基因转染治疗组采用UTMD介导的基因转染治疗。MI术后4周行超声心动图检查,采用M型超声检测左室射血分数（Left ventricular eject fraction,LVEF）和左室短轴缩短率（Left ventricular fraction shortening,LVFS）等心功能指标。移植28天后检测心功能及心电活动稳定性,随即取材心脏行相应检测:ELISA、WB和免疫荧光染色评价MI区SERCA2a、Cx43和VEGF蛋白表达情况;免疫组织化学评价心肌梗死区血管新生状况;MASSON染色评价心肌梗死面积等。结果:第一部分:BMBs平均粒径为1.10±0.65μm,平均浓度为4.63±0.62×10~9/ml,多分散系数Pd I为0.26±0.051。浓度为1×10~8/ml的BMBs可在体内产生理想的超声造影信号。单负载BMBs以及双负载BMBs的粒径大小及分散系数较空白BMBs增大（P＜0.05）,但各载基因组间不存在统计学差异（P＜0.05）。载基因BMBs的浓度较空白BMBs有所减低（P＜0.05）,但各载基因组间不存在统计学差异（P＜0.05）。使用q-PCR技术验证SERCA2a和Cx43基因双载率,1∶1组载SERCA2a率为66.67±1.11%,载Cx43率为65.42±2.06%,两者无统计学差异;2∶1组载SERCA2a率为91.29±1.20%,载Cx43率为21.66±1.33%,1∶2组载SERCA2a率为27.09±0.95%,载Cx43率为89.34±0.87%。第二部分:当MOI=500时荧光面积明显高于MOI=200（19.93%vs.5.72%,P＜0.05）。单一病毒转染时,UTMD可增强转染效率SERCA2a及Cx43 m RNA水平和蛋白表达均高于单纯病毒组和病毒+超声辐照组（P＜0.05）。两种病毒联合转染时需将MOI减半,UTMD组SERCA2a及Cx43 m RNA水平和蛋白表达仍然明显高于单纯病毒组和病毒+超声辐照组（P＜0.05）。使用本研究所选择的辐照条件:声能为1W/cm~2,占空比为20%,辐照时间设置为60s。在此条件下UTMD组细胞活力达到95.47%。第三部分:UTMD介导SERCA2a单基因转染联合BMSCs移植治疗组,治疗后LVEF和LVFS均较本组MI术后有明显提高（P＜0.05）。心脏电传导活动稳定性有一定改善,当刺激电压达到7V时,诱发心律失常（室性）所达到的刺激频率明显比对照组提高（P＜0.05）;当刺激电压达到8V时,诱发室性心律失常所达到的刺激频率同对照组比较未发现统计学差异（P＞0.05）。ELISA、WB及免疫荧光染色检测MI区SERCA2a蛋白质表达的水平均较对照组增高（P＜0.05）。UTMD介导Cx43单基因转染治疗组,心脏电活动稳定性明显改善,当刺激电压分别达到7V和8V时,诱发心律失常（室性）所达到的刺激频率较对照组明显增高（P＜0.05）。而LVEF和LVFS均较本组MI术后4周无明显提高（P＞0.05）。ELISA、WB及免疫荧光染色检测心肌梗死区Cx43蛋白表达水平均明显高于对照组（P＜0.05）。UTMD介导SERCA2a与Cx43双基因共转染治疗各组治疗后心功能均较本组MI术后4周有明显提高（P＜0.05）,而各组间比较无统计学差异（P＞0.05）。三组电活动稳定性均有明显改善,当刺激电压分别达到7V和8V时,诱发室性心律失常所达到的刺激频率均明显高于对照组、UTMD组和BMSCs+UTMD组（P＜0.05）,其中B+U-S/C-1﹕2组改善最显著,当刺激电压达到8V时,诱发室性心律失常所达到的刺激频率明显高于B+U-S/C-1﹕1组和B+U-S/C-2﹕1组（P＜0.05）。ELISA、WB及免疫荧光染色检测MI区SERCA2a和Cx43蛋白表达水平均明显同对照组比较明显增高（P＜0.05）。免疫组织化学法检测BMSCs移植治疗组MI区新生微血管密度同对照组和UTMD组比较明显增高（P＜0.05）,WB检测BMSCs移植治疗组MI区VEGF蛋白含量同对照组和UTMD组比较,发现明显增高（P＜0.05）。各BMSCs移植组治疗后MI面积百分比并未较对照组明显缩小P＞0.05)。结论:（1）本研究小组成功制备BMBs,体外及体内均能够实现理想的成像效果;（2）UTMD可在体外细胞实验中增强病毒转染效率,且MOI越低其增强效果越明显。本研究所使用的超声辐照条件没有造成明显的细胞损伤;（3）SERCA2a基因染联合BMSCs移植治疗后心肌收缩力提高,对心电活动稳定性亦具有一定的保护作用;Cx43单基因转染联合BMSCs移植治疗后对心电活动稳定性有明显提高;SERCA2a和Cx43双基因联合转染联合BMSCs移植治疗后心肌收缩力及心电活动稳定性均有明显提高;双基因联合治疗组中,以SERCA2a与Cx43比例为1﹕2组的治疗效果最佳。