光交联GelMA水凝胶联合线粒体移植促进大鼠脊髓损伤修复的机制研究

本研究创新性地将甲基丙烯酸明胶(GelMA)水凝胶与活性线粒体复合移植应用于T10节段脊髓半切损伤模型，通过水凝胶的缓释特性实现线粒体在损伤部位的持续供能，显著上调NF200表达促进轴突再生，同时增强M2型巨噬细胞(ARG1+)浸润改善局部炎症微环境。BBB评分和足迹分析证实该联合策略较单一治疗更能显著改善大鼠右后肢运动功能，为脊髓损伤(SCI)修复提供了新型治疗范式。

　　

3.1 GelMA水凝胶的特性表征
研究采用20%浓度的甲基丙烯酸明胶(GelMA)溶液，经405nm蓝光照射1分钟完成光交联。扫描电镜显示其具有三维多孔网络结构，孔径满足神经细胞浸润需求。流变学测试证实储能模量(G′)始终大于损耗模量(G″)，在37°C、1Hz频率和1%应变条件下保持稳定凝胶状态，注射性实验通过26G针头成功绘制"TN"图案，证实其具备理想的移植操作性。

3.2 外源线粒体的缓释效应
MitoTracker Red标记实验显示，GelMA复合组在术后1/7/28天的线粒体荧光强度(10.284±0.978/4.687±0.28/0.696±0.126)显著高于单纯移植组(3.57±0.488/1.232±0.201/0.154±0.029)。共聚焦显微镜观察到M2巨噬细胞(ARG1⁺)对线粒体的内化现象，证实水凝胶可延长外源线粒体存活时间并促进宿主细胞摄取。

3.3 细胞凋亡调控机制
Western blot检测发现术后24小时，GelMA-线粒体复合组的线粒体分裂标志物Drp1表达量(0.4120±0.08004)最低，显著低于损伤组(1.056±0.07135)，表明联合治疗能有效抑制线粒体过度分裂导致的细胞凋亡级联反应。

3.4 炎症微环境重塑
术后7天免疫荧光显示，复合组的M2型巨噬细胞荧光强度(53.14±2.568)是单纯损伤组(11.84±2.664)的4.5倍。蛋白印迹证实其ARG1表达量(1.308±0.1826)显著高于其他组，而促炎因子iNOS表达(0.2698±0.08267)最低，显示协同治疗可显著促进抗炎表型转化。

3.5 轴突再生与髓鞘形成
术后28天NF200/MBP双标显示，复合组损伤区头尾两侧的神经丝蛋白荧光强度均显著增强，Western blot检测NF200表达量(1.030±0.1576)较损伤组(0.4142±0.1096)提升2.5倍，电镜观察到再生轴突与髓鞘的紧密关联。

3.6 运动功能恢复
网格攀爬测试显示复合组大鼠右后肢出现关节屈曲和足底抓握动作。足迹分析证实其步幅长度(10.64±0.5177cm)最接近正常组(15.06±0.3507cm)。BBB评分在4周时达峰值，显著优于单一治疗组，证实该策略能突破脊髓损伤后的运动功能恢复瓶颈。

4 讨论
研究揭示了GelMA水凝胶的三重作用机制：物理支架支撑轴突再生、缓释线粒体维持ATP供给、调控巨噬细胞极化改善微环境。值得注意的是，成熟神经元轴突线粒体因SNPH锚定机制难以向远端运输，外源补充可突破这一能量限制。未来研究需优化线粒体宿主细胞靶向性，并探索性别差异对治疗响应的影响，为临床转化提供更全面依据。