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目的:深度低温停循环(deep hypothermia circulatory arrest DHCA)仍然是复杂新生儿先天性心脏、成人先天性心脏和涉及主动脉弓病变手术过程中不可或缺的技术,但术后神经系统并发症仍然是其主要的并发症。虽然多种因素可能参与术后神经系统并发症发生,但目前认为其核心机制是DHCA引起的全脑缺血再灌注损伤。骨髓间充质干细胞外泌体目前被应用于脑梗、脑创伤及神经系统退行性疾病治疗研究中,然而在DHCA引起的特定神经系统并发症作用方面暂无相关研究报道。且目前另一研究热点通过改变骨髓间充质干细胞外泌体内运载的miRNA水平,增加其治疗效果。本实验此研究背景出发,作者推测骨髓间充质干细胞外泌体能够减轻DHCA术后的神经系统并发症发生。并通过过表达骨髓间充质干细胞内miR-214水平,而进一步提高其在外泌体中miR-214表达水平。探讨富含miR-214的骨髓间充质干细胞外泌体较天然骨髓间充质干细胞外泌体比,是否能够强化对DHCA术后的脑保护作用,进一步对其机制进行研究。方法:体外培养大鼠骨髓间充质干细胞,并通过含miR-214慢病毒转染或空白慢病毒转染骨髓间充质干细胞。利用超速离心提取从其培养基中提取外泌体,通过qRT-PCR检测外泌体中miR-214表达水平。通过大鼠动静脉插管构建体外循环(cardiopulmonary bypass CPB)模型,并降温至18℃后DHCA 60min。将SD大鼠随机分为Sham组、Control组、Exo组、Vector-Exo组和miR-214-Exo组。术前1天,通过侧脑室分别注射15μlPBS、骨髓间充质干细胞外泌体、转染空白病毒骨髓间充质干细胞外泌体及转染miR-214骨髓间充质干细胞外泌体预处理。术后6小时,检测各组海马组织内miR-214表达水平、炎症因子IL-1β和TNF-α含量及蛋白PTEN、p-AKT/AKT、Bim、Bax、Bcl-2和cleaved Caspase-3表达水平。术后14天恢复期,通过水迷宫和平衡木观察其神经功能恢复情况;HE及Nissl染色观察其组织病理改变;通过EdU标记新生细胞,观察神经血管再生情况及血管免疫荧光染色观察微循环状态。结果:转染miR-214的骨髓间充质干细胞能够显著提高其分泌的外泌体中miR-214水平,P<0.001相对于骨髓间充质干细胞外泌体或转染空白病毒的骨髓间充质干细胞外泌体。相对于Control,所有外泌体预处理组,术后早期均能有效抑制炎症因子IL-1β和TNF-α产生,术后远期,能够促进神经血管再生,并增加海马组织血管密度和正常神经细胞个数,提高空间学习、记忆及协调运动功能。相对于Exo组和Vector-Exo组,给予富含miR-214骨髓间充质干细胞预处理的能显著增加海马组织miR-214表达水平,提高p-Akt和Bcl-2的表达水平,抑制PTEN、Bim、Bax和cleaved Caspase-3表达,进一步提高海马神经细胞存活个数及神经功能恢复。结论:骨髓间充质干细胞外泌体在DHCA术后脑损伤中有着明显治疗作用,主要作用机制可能与其抑制炎症反应及促进血管神经再生有关。通过过表达miR-214的基因修饰外泌体能够进一步强化骨髓间充质干细胞外泌体的治疗作用,其机制可能是miR-214与其靶蛋白PTEN、Bim和Bax结合,抑制急性期神经细胞凋亡。而富含miR-214骨髓间充质干细胞外泌对其抑制炎症反应及促进血管神经再生作用无明显影响。