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在周围神经损伤修复领域,患者常难以恢复完全功能,还可能出现神经瘤和神经性疼痛。研究人员开展了关于神经再生过程中施万细胞(SC)迁移导向信号的研究。结果发现 CCL3 是缺氧巨噬细胞分泌的 SC 趋化因子,对神经再生至关重要。这为促进神经修复和抑制异常神经生长提供了理论依据12。
在神奇的人体神经系统中,周围神经损伤后有着独特的再生现象。与难以再生的中枢神经系统神经不同,周围神经在受伤后具备一定的再生能力,可恢复部分功能。然而,现实却不尽如人意,患者在遭遇严重的神经切断伤后,想要恢复到完全正常的功能状态极为罕见。多数情况下,严重损伤往往需要进行神经移植,但移植的成功率有限。而且,不完善的再生过程还会引发神经瘤和神经性疼痛等问题,给患者带来极大的痛苦。为了解开周围神经再生的谜团,寻找更有效的治疗策略,来自伦敦大学学院(University College London)的研究人员开展了深入的研究
3。
研究人员致力于探索在周围神经再生过程中,施万细胞(Schwann cell,SC)如何引导轴突跨越伤口部位,以及背后的关键调控机制。他们通过一系列实验,最终发现了 CCL3 这一关键的趋化因子。研究表明,CCL3 是由缺氧巨噬细胞分泌的 SC 趋化因子,在周围神经再生过程中发挥着不可或缺的作用。该研究成果发表在《Cell Reports》上,为周围神经损伤的治疗和相关疾病的研究开辟了新的方向12。
研究人员在开展研究时,运用了多种关键技术方法。在细胞实验方面,通过 Boyden chamber 和 Dunn chamber 迁移实验,检测细胞的迁移能力和方向;利用 RNA 提取及 RT-qPCR 技术,分析基因的表达水平;借助蛋白质印迹(Western blot)分析,检测蛋白质的表达情况。在动物实验中,对大鼠和小鼠进行坐骨神经损伤模型构建,观察神经再生过程,并对神经组织进行免疫荧光染色和图像分析,以评估相关指标的变化2021。
下面来详细看看研究结果:
- 缺氧巨噬细胞促进施万细胞迁移:研究人员发现,从大鼠神经桥分离的缺氧巨噬细胞能刺激 SC 迁移,而 VEGF 却无此作用。通过对巨噬细胞细胞系 J774A.1 的研究,他们发现缺氧条件下 CCL3 表达上调,且 CCL3 是促进 SC 迁移的关键因子。这一结果表明,缺氧巨噬细胞通过分泌 CCL3 来促进 SC 迁移45。
- CCL3 是施万细胞趋化剂:实验表明,低浓度的 CCL3 即可增加大鼠和人类 SC 的迁移,且 CCL3 主要影响细胞迁移的方向,而非速度。同时,研究还发现 CCL3 通过 CCR1 和 CCR5 受体发挥作用,是缺氧巨噬细胞分泌的唯一 SC 趋化剂。这进一步明确了 CCL3 在 SC 迁移中的趋化作用67。
- CCL3 在神经桥区域的巨噬细胞中表达:对受伤神经的分析显示,神经桥中的 CCL3 mRNA 水平高于未受伤神经和远端残端,且桥巨噬细胞表达更高水平的 CCL3。通过原位杂交链反应(HCR)也证实了 CCL3 主要在神经桥的巨噬细胞中表达。这为 CCL3 在神经再生中的作用提供了定位依据89。
- 升高的 CCL3 诱导再生神经中施万细胞异常迁移:向大鼠坐骨神经桥注射 CCL3 后,发现桥区域增大,SC cords 和轴突数量增加,但结构紊乱,类似神经瘤。这表明增加 CCL3 水平虽能促进 SC cords 迁移,但会导致再生过程紊乱1011。
- CCL3 是损伤后周围神经再生所必需的:通过 CCL3 基因敲除(KO)小鼠实验,研究人员发现缺乏 CCL3 会严重破坏神经再生过程,SC 迁移和轴突再生明显减少。这充分证明了 CCL3 对神经再生的重要性1213。
- CCL3 受体的药理抑制破坏损伤后施万细胞向神经桥的迁移:使用 CCR5 抑制剂马拉韦罗(maraviroc)处理小鼠后,发现其表型与 CCL3 KO 小鼠相似,SC 定向迁移和轴突再生严重缺陷。这表明抑制 CCL3 受体可模拟 CCL3 缺失的效果,进一步验证了 CCL3 在神经再生中的作用1415。
- CCL3 缺失导致神经再生的长期缺陷:对损伤后 3 个月的小鼠神经进行分析发现,CCL3 KO 小鼠的神经存在再生区域轴突数量减少,以及异常区域轴突和 SC 结构紊乱的问题,类似神经瘤。这说明 CCL3 缺失会导致神经再生的长期缺陷1617。
综合研究结论和讨论部分,CCL3 作为一种关键的趋化因子,在周围神经再生过程中起着至关重要的作用。它不仅是 SC 有效迁移和轴突再生所必需的,而且其表达水平的异常会导致神经再生异常,出现类似神经瘤的结构。该研究不仅加深了人们对周围神经再生复杂机制的理解,还为改善神经修复和抑制异常神经再生过程(如神经瘤形成)提供了潜在的新治疗靶点。然而,研究也存在一定的局限性,例如 CCL3 KO 小鼠是完全敲除模型,其他细胞类型对损伤部位 CCL3 表达的贡献尚不明确,未来还需要进一步研究 CCL3/CCR1/5 轴在相关病理形成和维持中的作用,以及靶向该通路是否具有治疗潜力。但无论如何,这项研究为周围神经损伤治疗和相关疾病研究带来了新的希望和方向181922。