可注射ROS稳态保护水凝胶通过Nrf2/Slc7a11/Gpx4通路抑制小胶质细胞铁死亡缓解神经病理性疼痛并促进脊髓损伤修复

为解决脊髓损伤(SCI)后神经病理性疼痛(NP)和神经修复难题，南方医科大学附属第三医院团队开发了负载槲皮素的可注射甲基丙烯酰化/硫醇化明胶水凝胶(MSQ)。该研究通过Nrf2/Slc7a11/Gpx4通路抑制小胶质细胞铁死亡，显著降低促炎因子(TNFα/IL-1β/IL-6)，提升神经元存活率(Nissl/NeuN+)和轴突再生(MAP2/5-HT+)，为SCI综合治疗提供新策略。

　　

脊髓损伤(SCI)是导致感觉运动功能障碍的重大临床挑战，约70%患者会发展为顽固性神经病理性疼痛(NP)。这种疼痛源于损伤部位持续的氧化应激和神经炎症，其中小胶质细胞铁死亡(ferroptosis)引发的炎症级联反应是关键诱因。尽管槲皮素(quercetin)具有抗氧化和抗炎潜力，但其临床应用受限于生物利用度低和作用时间短。南方医科大学附属第三医院麻醉科团队在《Redox Biology》发表的研究中，创新性地构建了可注射甲基丙烯酰化/硫醇化明胶水凝胶(MSQ)，通过多机制协同作用实现了SCI后NP缓解与神经功能重建的双重突破。

研究采用光交联技术制备MSQ水凝胶，通过体外降解实验、流变学测试和SEM表征材料特性；利用DPPH和DCFH-DA实验验证ROS清除能力；通过BV2小胶质细胞模型结合qPCR/Western blot分析炎症因子和铁死亡标志物；建立小鼠SCI模型进行BMS评分、CatWalk步态分析和疼痛阈值检测；采用网络药理学和分子动力学模拟阐明槲皮素-Nrf2相互作用机制。

3.1 材料表征与协同保护效应

MSQ水凝胶展现快速光交联特性(10秒)和三维微纳孔结构(孔径1.49μm)，通过硫醇基团与槲皮素的协同作用，DPPH清除率显著提升至82.3%。体外释放实验显示其通过降解控制槲皮素缓释，14天累计释放达78.5%。

3.3 网络药理学机制解析

分子对接显示槲皮素与Nrf2结合能(-8.3 kcal/mol)显著高于Ifng(-5.7 kcal/mol)。分子动力学模拟证实复合物RMSD在15ns后稳定于0.3nm，关键结合位点PHE39/LYS50/GLU518的氢键网络维持了结构稳定性。

3.4 体外抗铁死亡效应

MSQ处理使LPS诱导的BV2细胞核Nrf2表达提升3.2倍，激活Slc7a11(↑2.1倍)和Gpx4(↑1.8倍)，同时降低MDA含量(62.7%)和Fe²⁺积累(55.3%)。JC-1染色显示线粒体膜电位恢复率达81.5%。

3.5 体内治疗效能

小鼠SCI模型显示MSQ组损伤面积减少69.8%，优于单独槲皮素组(41.2%)。28天时BMS评分达4.1分(SCI组1.3分)，机械痛阈值提高2.7倍，步态规律性恢复至 sham组的83.4%。

3.8 神经再生证据

Nissl染色显示MSQ组神经元密度达158.4个/mm²(SCI组62.3个/mm²)，5-HT⁺纤维再生距离延长3.4倍。电镜观察显示小胶质细胞线粒体嵴结构完整率提升至76.8%。

该研究首次阐明功能性水凝胶通过Nrf2/Slc7a11/Gpx4轴调控小胶质细胞铁死亡的分子机制。MSQ水凝胶的创新性体现在：① 硫醇基团构建的"氧化还原缓冲系统"维持局部ROS稳态；② 降解控释特性实现槲皮素14天持续递送；③ 三维微环境促进轴突定向再生。这种材料-生物学协同策略为开发神经修复材料提供了新范式，其多重靶向特性对治疗其他神经退行性疾病具有重要借鉴价值。