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目的:观察骨髓间充质干细胞(Bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)静脉移植是否对镉致睾丸损伤具有修复作用,并初步探讨其线粒体途径作用机制。方法:采用贴壁培养法纯化、扩增获取Wistar大鼠乳鼠BMSCs。利用流式细胞仪检测第三代BMSCs细胞周期及表面标志物CD45和CD90。21只成年雄性Wistar大鼠,随机分为对照组、模型组和细胞治疗组,每组7只。分别通过腹腔注射给予0、0.4、0.4 mg﹒kg-1体重的Cd Cl2生理盐水溶液,每周连续5次,持续5周。染毒结束后,将1×107氯甲基苯甲酰胺(CM-Dil)标记的BMSCs分两次于24 h和48 h经球后静脉移植到细胞治疗组大鼠体内,对照组及模型组给予同等体积的磷酸盐缓冲液。2周后取大鼠睾丸组织称重并计算脏器系数;HE染色进行病理组织学观察;睾丸组织冰冻切片后,采用激光共聚焦显微镜观察BMSCs在细胞治疗组大鼠睾丸组织内的定植情况;原子吸收法测定睾丸组织内镉含量;TUNEL法检测睾丸组织细胞凋亡;免疫组织化学法及Western blot法检测线粒体凋亡相关蛋白Bim、Bax、Bcl-2、Cytochrome C、Caspase-3、active-Caspase-3和AIF,线粒体自噬相关蛋白Beclin1、PINK1、Parkin、p-Parkin、LC3B,线粒体生物发生相关蛋白SIRT1、PGC-1α的表达;实时定量PCR检测线粒体基因组(mt DNA)拷贝数。结果:流式细胞仪检测结果显示,第三代BMSCs大部分处于相对不活跃的分裂间期,细胞基本不表达CD45,高表达CD90。细胞移植2周后,模型组大鼠明显精神萎靡且少动,细胞治疗组大鼠精神行为状态明显好于模型组,且细胞治疗组大鼠体质量显著高于模型组(P<0.05)。模型组大鼠睾丸组织质量与脏器系数与对照组相比无显著性差异。HE染色结果显示,模型组大鼠睾丸组织曲细精管萎缩,小管内细胞排列紊乱,细胞层次与成熟生精细胞减少;细胞治疗组病变明显改善。激光共聚焦显微镜可在细胞治疗组大鼠睾丸组织内观察到CM-Dil红色荧光标记的BMSCs。原子吸收法检测结果显示,模型组与细胞治疗组大鼠睾丸组织内镉蓄积量显著高于对照组,二者间比较无明显差别。TUNEL法检测结果显示,细胞治疗组大鼠睾丸组织细胞凋亡率显著低于模型组(P<0.05)。免疫组织化学法和Western blot检测结果显示,模型组大鼠睾丸组织线粒体途径凋亡相关蛋白Bim、Bax、Cytochrome C、Caspase-3、active-Caspase-3和AIF表达比其他两组显著增多,Bcl-2表达最少(P<0.05);模型组线粒体自噬相关蛋白Beclin1、PINK1、Parkin、p-Parkin、LC3B蛋白表达水平显著高于另外两组(P<0.05);线粒体生物发生相关蛋白SIRT1在模型组大鼠睾丸组织表达减少、PGC-1α去乙酰化水平减少(P<0.05)。mt DNA拷贝数结果显示,模型组显著低于对照和细胞治疗组(P<0.05)。结论:镉可以进入大鼠体内,在睾丸组织蓄积并导致睾丸组织损伤;静脉移植的BMSCs可以定位在镉致损伤的睾丸组织,并且修复局部组织损伤;其修复机制可能是通过抑制睾丸组织线粒体途径细胞凋亡,线粒体途径细胞自噬和促进线粒体生物发生实现的。