《Scientific Reports》：Early Nrf2/HO-1 signaling activation following surgical decompression in a rat model of lumbar spinal stenosis-induced neurogenic intermittent claudication
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腰椎管狭窄症（Lumbar Spinal Stenosis, LSS）是全球常见的退行性疾病，其标志性症状为神经源性间歇性跛行（Neurogenic Intermittent Claudication, NIC），表现为行走时下肢疼痛、休息后缓解。尽管机械性压
腰椎管狭窄症（Lumbar Spinal Stenosis, LSS）是全球常见的退行性疾病，其标志性症状为神经源性间歇性跛行（Neurogenic Intermittent Claudication, NIC），表现为行走时下肢疼痛、休息后缓解。尽管机械性压迫是原发性病理启动因素，但介导这种短暂的、休息诱导的症状缓解的精确分子机制尚未被充分阐明。研究人员采用硬膜外硅胶植入物建立了Sprague-Dawley大鼠马尾神经压迫（Cauda Equina Compression, CEC）模型，设计多组实验以评估急性及慢性压迫阶段以及指定减压后恢复窗口内的行为学、组织学和分子学变化。慢性压迫诱导了功能损害、结构损伤、氧化应激和神经炎症。手术减压后2小时，Nrf2核定位增加，同时Ho-1、Nqo1和Gclc早期上调。在持续压迫条件下，SFN改善了部分功能及分子损伤指标，而ML385处理则与神经、炎症及凋亡结局恶化相关。Nrf2/HO-1信号通路可能参与手术减压后的早期抗氧化反应，并可能成为压迫相关马尾神经损伤的潜在药理学靶点。
论文解读
一、研究背景与科学问题
腰椎管狭窄症（Lumbar Spinal Stenosis, LSS）是老龄化人群中常见的脊柱退行性疾病，其典型临床表现为神经源性间歇性跛行（Neurogenic Intermittent Claudication, NIC），即行走诱发下肢渐进性疼痛与无力，而休息或改变体位后症状缓解。当前治疗策略主要依赖手术减压，但存在手术风险与经济负担；保守治疗则缺乏精确的分子靶点。因此，阐明休息诱导症状缓解的分子机制具有重要的转化医学价值。
传统研究强调持续性机械压迫的作用，但新近证据表明，马尾神经局部静脉淤滞是NIC的关键致病驱动因素。行走加剧硬膜外静脉受压，导致流出受阻、椎管内压力升高，进而削弱马尾神经灌注并诱发缺血性疼痛；而休息促进静脉引流、扩大椎管有效空间，从而缓解微血管缺血并促进感觉与运动功能恢复。这种间歇性模式在概念上更接近周期性缺血-再灌注（Ischemia/Reperfusion, I/R）损伤而非持续性压迫。基于此动态I/R框架，研究人员提出假说：休息阶段触发再灌注信号，能够激活内源性Nrf2和HO-1抗氧化通路，清除活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）并抑制神经炎症，从而构成疼痛缓解的内在分子机制。
二、研究内容与主要结论
研究人员建立了硬膜外硅胶植入诱导的大鼠马尾神经压迫模型，系统评估了慢性压迫诱导的功能障碍、结构损伤、氧化应激与神经炎症表型。核心发现是：手术减压后2小时内，Nrf2迅速从细胞质转位至细胞核（核转位增加3.2倍），并伴随抗氧化反应元件（Antioxidant Responsive Element, ARE）驱动的下游基因Ho-1、Nqo1和Gclc的早期转录上调。共聚焦显微镜显示，Nrf2与氧化性DNA损伤标志物8-OHdG在压迫组织中高度共定位，提示氧化损伤是Nrf2激活的强效触发因素。减压后Nrf2核阳性细胞比例从LSS-14d组的17.82%升至Recovery-2h组的45.37%。双向药理学干预实验进一步证实：在持续压迫条件下，Nrf2激动剂莱菔硫烷（Sulforaphane, SFN）显著改善运动协调与机械痛阈，上调HO-1蛋白表达并抑制炎症因子（TNF-α、IL-1β）和凋亡标志物（Bax、Cleaved Caspase-3）；而Nrf2特异性抑制剂ML385则导致HO-1表达降低、神经炎症与凋亡加剧、功能恶化。这些结果确立了Nrf2/HO-1轴在压迫相关马尾神经损伤中的保护性作用及其作为药理学靶点的潜力。
三、关键技术与方法
本研究采用36只SPF级成年雄性Sprague-Dawley大鼠（250–300g，6–8周龄，购自持证商业繁殖机构），随机分为6组（每组n=6）：Sham组、LSS-7d组、LSS-14d组、Recovery-2h组、LSS-14d+SFN组、LSS-14d+ML385组。主要技术方法包括：硬膜外硅胶植入术建立马尾神经压迫模型及术后第14天硅胶取出模拟减压；行为学评估采用转棒实验（Rotarod）、BBB运动功能评分及von Frey纤维丝机械痛阈/痛觉潜伏期测定；组织学分析采用Luxol Fast Blue（LFB）髓鞘染色和Masson三色染色评估脱髓鞘与纤维化；免疫组织化学（IHC）检测4-HNE、8-OHdG、TNF-α和Iba-1表达；双标记免疫荧光结合激光共聚焦显微镜及线扫描强度分析评估Nrf2核转位与8-OHdG清除的空间关系；亚细胞蛋白分级提取结合Western blot定量Nrf2核/质分布及HO-1、炎症、凋亡相关蛋白表达；RT-qPCR检测Ho-1、Nqo1、Gclc mRNA水平。所有动物均经IACUC批准（审批号：WJEC-LA-2025-014-P002）。
四、研究结果
模型表型验证（Fig.1）：与Sham组相比，持续硬膜外压迫在14天观察窗口内渐进性降低转棒行走时间、BBB评分及机械痛觉阈值（包括潜伏期和gram阈值），成功建立了间歇性跛行与神经病理性疼痛表型。
慢性压迫诱导结构损伤、氧化应激与神经炎症（Fig.2）：LFB染色显示明显脱髓鞘和轴突肿胀；Masson染色及胶原体积分数（CVF%）定量证实神经束膜和内膜纤维化重塑；免疫组化确认压迫部位脂质过氧化物（4-HNE）、DNA损伤标志物（8-OHdG）累积，伴随巨噬细胞浸润（Iba-1）和促炎细胞因子（TNF-α）上调。
减压动态激活Nrf2/HO-1内源性抗氧化级联（Fig.3）：亚细胞分级分析证实慢性压迫将Nrf2主要隔离于细胞质，而手术减压后2小时内核Nrf2水平增加3.2倍。同一时间点ARE驱动基因Ho-1、Nqo1、Gclc显著转录上调，其中Ho-1诱导最为显著。共聚焦显微镜显示Nrf2与8-OHdG在压迫组织中高度共定位（PCC=0.67），减压后核Nrf2阳性细胞比例从17.82%升至45.37%。
Nrf2双向药理学调控的行为与分子效应（Fig.4）：SFN处理显著改善转棒行走时间、机械退缩潜伏期和阈值，上调HO-1并抑制TNF-α、IL-1β及凋亡标志物；ML385处理则显著恶化功能结局，降低HO-1表达并加剧炎症与凋亡反应。
五、讨论总结与结论翻译
讨论部分指出，本研究通过硬膜外硅胶植入在大鼠腰椎管内产生了多神经根马尾压迫，结合功能损害、结构损伤、氧化应激与神经炎症，确立了模型对NIC中血管和分子组分研究的临床相关性。核心发现是减压后2小时内Nrf2快速核转位及下游抗氧化基因的早期转录激活，提示Nrf2/HO-1轴可能是"休息-缓解"现象的关键内在机制。在持续压迫条件下，SFN的药理学激活改善了功能与分子损伤指标，而ML385抑制则加剧损伤，支持Nrf2/HO-1信号作为潜在治疗靶点。
研究结论翻译如下：总之，慢性马尾神经压迫诱导了功能损害、结构损伤、氧化应激和神经炎症。手术减压后出现Nrf2快速核转位及下游抗氧化反应基因的早期激活，提示Nrf2/HO-1轴可能参与减压后的急性分子反应。在持续压迫条件下，SFN改善了选择性行为学和分子损伤指标，而ML385处理与结局恶化相关。这些发现将Nrf2/HO-1信号确立为压迫相关马尾神经损伤的潜在保护通路和药理学靶点。然而，当前数据尚不能证明该通路支撑整个临床休息-缓解机制、对减压后功能恢复具有必要性和充分性，也不能证明SFN等同于手术减压。
