《Neuroscience Letters》：Regulation of mitochondrial biogenesis by the 5-HT1F receptor and its agonist in inferior spinal cords after spinal cord injury
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摘要背景肌肉痉挛是脊髓损伤患者常见的继发性并发症之一。基于先前的研究结果，本研究聚焦线粒体生物发生过程，进一步探究5-HT1F受体活性调节与脊髓损伤后肌肉痉挛之间的关联。方法在雄性Wistar大鼠中建立稳定的痉挛模型，将这些大鼠随机分为低剂量、中剂量和高剂量的拉斯米迪坦组（一种5
摘要
背景
肌肉痉挛是脊髓损伤患者常见的继发性并发症之一。基于先前的研究结果，本研究聚焦线粒体生物发生过程，进一步探究5-HT1F受体活性调节与脊髓损伤后肌肉痉挛之间的关联。
方法
在雄性Wistar大鼠中建立稳定的痉挛模型，将这些大鼠随机分为低剂量、中剂量和高剂量的拉斯米迪坦组（一种5-HT1FR激动剂，分别记为SLL、SLM和SLH）以及对照组。定期检测各组大鼠的痉挛评分。同时测定与PGC-1α信号通路相关的蛋白质表达水平，并比较各组线粒体的超微结构特征。
结果
脊髓损伤会显著升高痉挛评分，该评分在60天时达到峰值。与脊髓损伤组相比，SLH组在67天和74天的痉挛评分明显更低（两者均P<0.05），而SLM组仅在74天时出现显著改善（P=0.003）。脊髓损伤还会显著降低PGC-1α、Nrf1、p-AMPKα、ATP Synβ和TFAM的mRNA及蛋白表达水平（均P<0.05）。拉斯米迪坦能够恢复这些分子的表达水平。值得注意的是，SLH组和SLM组的ATP Synβ和TFAM在mRNA和蛋白水平上均出现显著上调（P<0.05）。此外，5-HT1FR激动剂拉斯米迪坦还能有效减轻脊髓损伤后的线粒体超微结构损伤。
结论
5-HT1FR的激活可促进脊髓损伤部位下方的脊髓组织中的线粒体生物发生。这一机制可能为其治疗继发性痉挛提供理论依据。
引言
肌肉痉挛是脊髓损伤常见的继发性并发症，患病时长超过一年的患者中，有65%到93%会出现该症状[1]。它会导致慢性疼痛、关节活动受限、骨骼畸形以及睡眠和排尿功能障碍，因此缓解肌肉痉挛对于提升脊髓损伤患者的生活质量至关重要。
我们的初步研究表明，损伤部位下方的运动神经元中5-HT1F受体表达异常与脊髓损伤引发的痉挛密切相关[2]。5-HT1F受体属于5-羟色胺受体的G蛋白偶联受体超家族成员。已有大量研究证实它与偏头痛、神经血管疾病、神经性疼痛和瘙痒有关[3]、[4]，而最新研究则指出它在线粒体生物发生过程中也起着重要作用[5]、[6]。
线粒体生物发生是指新线粒体的生成过程，这一过程由以过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α（PGC-1α）为核心的转录网络调控。在缺血再灌注损伤模型中，5-HT1F受体可通过Gβγ依赖的双重机制来调控线粒体生物发生[6]：一方面通过Akt介导的eNOS/cGMP/PKG/PGC-1α轴促进线粒体生物发生，另一方面通过Raf介导的ERK1/2和FOXO3a抑制作用来阻止抑制性信号的传递。有研究显示，5-HT1F受体缺陷小鼠在急性肾损伤后会持续出现肾皮质线粒体生物发生受抑和ATP水平下降的情况，这进一步证明了该受体在维持线粒体稳态中的关键作用[7]。
除了受体之外，LY344864、LY334370和拉斯米迪坦等5-HT1F受体激动剂也被证明能够在包括中枢神经系统在内的多个器官系统中促进线粒体生物发生[5]、[8]、[9]、[10]。拉斯米迪坦是一种高选择性的5-HT1F受体激动剂，已被美国食品药品监督管理局批准用于成人急性偏头痛的治疗[11]。有趣的是，从损伤后1小时开始每日腹腔注射0.1毫克/千克剂量的拉斯米迪坦，能够调节损伤部位的线粒体DNA、PGC-1α表达以及FCCP解偶联氧消耗率。在损伤后7天时，这种处理还能缩小损伤范围并保持髓鞘组织的结构完整[12]。基于这些发现，我们在Wistar大鼠中建立了脊髓损伤诱导的痉挛模型，旨在探究5-HT1F受体激活是否通过PGC-1α调控线粒体生物发生，线粒体生物发生是否与痉挛的发病机制相关，以及5-HT1F受体激动剂是否能恢复能量稳态并缓解脊髓损伤后的痉挛症状。
章节要点
实验动物与分组
对雄性Wistar大鼠（体重180–200克）进行麻醉，暴露其S2段脊髓，抽取1–2毫米长的脊髓组织以诱发脊髓损伤。术后3天内给大鼠注射青霉素（5×103单位，肌肉注射），并且每天手动挤压大鼠的膀胱。大鼠的尾部痉挛会在60天时完全出现[13]、[14]。随后将这些大鼠随机分为假手术组（n=8）、脊髓损伤组（n=7）以及不同剂量的拉斯米迪坦治疗组（低剂量/中剂量/高剂量，分别记为SLL/SLM/SLH，每组n=8）。所有大鼠均单独饲养在
尾部痉挛评分随时间及拉斯米迪坦剂量的变化
根据既定的大鼠痉挛评分标准对尾部痉挛程度进行评估。在术后不同的时间点（2天、14天、28天、60天、67天和74天），假手术组的痉挛评分在0.00±0.00到0.17±0.17之间，未观察到明显的痉挛症状。相比之下，脊髓损伤组的痉挛评分随着时间逐渐上升，在60天时达到5.00±0.00的峰值，并在74天时仍保持较高水平，这表明脊髓损伤模型已成功建立
讨论
基于我们之前的研究结果[2]，我们探讨了拉斯米迪坦是否通过促进线粒体生物发生以及增强神经元能量代谢来缓解痉挛症状。目前关于拉斯米迪坦的研究主要集中于偏头痛的治疗领域[3]、[4]。拉斯米迪坦可通过多种机制发挥抗偏头痛作用，包括减少血浆蛋白外渗以及抑制三叉神经核尾部的神经元放电。尽管应用场景有所不同，但相关研究结果仍具有较多共性
结论
在本研究中，我们利用大鼠脊髓损伤诱导的痉挛模型，探讨了5-HT1F受体激活是否通过线粒体生物发生来缓解痉挛症状。我们的研究结果支持5-HT1F受体激动剂在促进脊髓损伤相关痉挛患者的神经修复以及提升其生活质量方面的治疗潜力。
意义说明
本研究表明，5-HT1F受体的激活能够促进脊髓损伤部位下方的脊髓组织中的线粒体生物发生，这一发现为揭示脊髓损伤后继发性痉挛的分子机制提供了新的视角，同时也为利用5-HT1F受体激动剂拉斯米迪坦作为治疗靶点提供了可能性。
作者贡献说明
张超：负责原始稿撰写、研究验证、实验分析、数据整理工作。任立群：负责论文审阅与编辑、研究指导、项目管理、资金申请以及正式数据分析工作。范彦芳：负责论文审阅与编辑、原始稿撰写、资金申请以及数据整理工作。
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本研究结果的已知财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了河北省自然科学基金（项目编号：H2025406035）、承德医学院级科学研究项目（项目编号：201903）、河北省中医药管理局项目（项目编号：2022433）以及河北省卫生和计划生育委员会科学研究基金项目（项目编号：20220408）的支持。
张超|任立群|范彦芳
