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间充质干细胞(Mesenchymal stem cell,MSC)是一种成体多能干细胞,广泛来源于骨髓、脐带、脂肪等多种组织,具有增殖能力强,能够分化为多种组织细胞,能分泌多种细胞因子,免疫原性低从而减少异体移植的免疫排斥等独特生物学特点。大量研究证明,MSC促进多种组织的再生修复,具有广泛的临床应用前景,目前,全球范围内有600多项MSC治疗多种疾病的临床研究正在进行。然而,目前MSC临床应用存在的问题之一是2D培养扩增的MSC经静脉注射移植时会引起严重的肺血管阻塞,从而降低其循环和到达靶器官的能力,治疗效果显著降低。MSC存在的肺血管阻塞问题与其在2D培养过程中体积增大有着直接的关系。我们既往研究发现,3D培养能大幅度减小MSC体积,从而减少MSC引起的肺血管阻塞,并提高循环MSC的水平和到达缺血心肌的数量,其治疗效果显著改善。然而,3D培养体系中MSC体积减小的机制尚不清楚。在本论文中,我们首先发现MSC在3D培养条件下,肌动蛋白骨架解聚剂Cytochalasin D及抗integrinβ1功能阻断抗体处理下,胞内肌动蛋白骨架解聚,延长平行穿梭的肌动蛋白纤维束明显减少,F-actin量减少,细胞骨架张力减小,同时检测到细胞体积明显变小,从而推断MSC体积减小与肌动蛋白骨架解聚,F-actin量减少有关。我们进一步的研究发现,MSC在上述处理条件下,胞外囊泡的产生及释放数量均比对照组显著增加。更为重要的是,本论文的研究还发现了,MSC在上述处理条件下释放的胞外囊泡中含有的actin蛋白量比对照组显著增加。此外,本论文也发现了MSC体积在3D培养的前36小时随着培养时间逐渐递减,与之对应的是,胞外囊泡释放的数量随着培养时间逐渐递增,从而推断MSC体积减小的程度与胞外囊泡释放的逐渐增加从而排泄增加的actin蛋白量有关。综上所述,本研究首次发现了MSC在3D培养条件下通过囊泡释放增加的方式减小细胞体积,并且进一步阐明了这一过程是由肌动蛋白骨架解聚,F-actin减少介导的。本研究为更好的理解3D培养条件下MSC体积减小的机制提供了重要线索,为3D培养的小体积MSC提高循环能力及提高到达损伤组织数量的增强临床疗效奠定了理论基础。