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作者及发表信息

本研究由Xiaoyu Zheng（武汉大学人民医院口腔医学中心再生医学中心）、Juan Wang、Heng Zhou等共同完成，通讯作者为Qingsong Ye（武汉大学人民医院）、Yan He（武汉科技大学天佑医院再生与转化医学研究所）和Duohong Zou（上海交通大学医学院附属第九人民医院）。研究成果发表于Bioactive Materials期刊（2025年第47卷，313-326页），采用开放获取模式（CC BY-NC-ND 4.0许可）。

学术背景

研究领域：本研究属于神经再生医学与干细胞治疗交叉领域，聚焦于牙髓干细胞（DPSCs）通过线粒体转移（mitochondrial transfer）促进周围神经损伤修复的机制。

研究动机：周围神经损伤（PNIs）的修复依赖雪旺细胞（Schwann cells）的支持，但雪旺细胞在损伤后易发生细胞焦亡（pyroptosis）（一种由线粒体活性氧（ROS）积累触发的炎症性程序性死亡），导致神经再生受阻。尽管DPSCs在神经修复中展现出潜力，但其具体机制尚不明确。

研究目标：
1. 验证DPSCs是否通过线粒体转移缓解雪旺细胞焦亡；
2. 解析线粒体转移的分子调控机制；
3. 探索肿瘤坏死因子α（TNFα）预处理的DPSCs是否增强治疗效果。

研究流程与实验设计

1. 非人灵长类动物模型验证DPSCs的长期疗效

• 对象：12只成年食蟹猴，分为3组：Neurolac®神经导管组、自体神经移植组（autograft）、DPSCs@Neurolac®组（导管内注射DPSCs）。
  
• 方法：
  
  • 手术制造5 mm面神经缺损，分别植入上述材料；
    
  • 12个月后评估神经功能（电生理检测复合肌肉动作电位，CMAPs）、组织学（H&E染色、Ki67免疫组化）及超微结构（透射电镜观察髓鞘厚度和G-ratio）。
    
• 关键结果：DPSCs组细胞增殖活性、髓鞘厚度及神经传导功能显著优于Neurolac®组，接近自体移植效果（图1）。
  

2. 大鼠面神经损伤（FNI）模型构建与DPSCs治疗

• 对象：16只SD大鼠，分为FNI组和DPSCs治疗组（双侧损伤，一侧注射普通DPSCs，另一侧注射TNFα预处理的DPSCs）。
  
• 方法：
  
  • 通过止血钳压迫45秒建立FNI模型；
    
  • 术后评估眨眼反射、触须运动等功能指标；
    
  • 14天后取神经组织进行线粒体ROS检测（MitoSOX染色）、焦亡标志物（GSDMD、caspase-1）Western blot分析。
    
• 关键结果：DPSCs显著降低雪旺细胞焦亡标志物表达和线粒体ROS水平，促进髓鞘再生（图2）。
  

3. 体外雪旺细胞焦亡模型与DPSCs共培养

• 对象：大鼠雪旺细胞系RSC96，通过LPS+ATP诱导焦亡（LA-RSC96模型）。
  
• 方法：
  
  • 直接共培养或Transwell间接共培养DPSCs与LA-RSC96；
    
  • 使用线粒体追踪染料（Mito-mCherry）和流式细胞术量化线粒体转移；
    
  • 通过细胞骨架抑制剂（细胞松弛素B）阻断隧道纳米管（TNTs）形成。
    
• 关键结果：
  
  • DPSCs通过TNTs将功能性线粒体转移至LA-RSC96，恢复其线粒体膜电位并减少ROS（图3-4）；
    
  • 线粒体DNA缺失的DPSCs（ρ⁰-DPSCs）或阻断TNTs后，保护作用消失（图4）。
    

4. TNFα-NF-κB通路调控机制

• 方法：
  
  • RNA测序发现LA-RSC96高表达TNFα；
    
  • 使用TNFα中和抗体或NF-κB抑制剂（Bay 11-7082）阻断信号通路；
    
  • TNFα预处理DPSCs后评估线粒体生物发生（PGC1α、NRF1表达）和抗氧化能力（SOD1、CAT）。
    
• 关键结果：
  
  • TNFα激活DPSCs的NF-κB通路，促进线粒体转移；
    
  • TNFα预处理的DPSCs线粒体功能增强，治疗效果更优（图5-6）。
    

5. 体内验证TNFα预处理DPSCs的疗效

• 方法：在大鼠FNI模型中对比普通DPSCs与TNFα预处理DPSCs的功能恢复和髓鞘再生。
  
• 关键结果：预处理组神经功能评分和髓鞘厚度显著改善（图7）。
  

主要结果与逻辑链条

1. DPSCs通过TNTs转移线粒体：共培养实验证实DPSCs将功能性线粒体转移至焦亡的雪旺细胞，恢复其代谢稳态（图3-4）。
   
2. TNFα-NF-κB信号驱动转移：焦亡雪旺细胞分泌TNFα，激活DPSCs的NF-κB通路，上调线粒体生物发生基因（如PGC1α），增强转移效率（图5-6）。
   
3. 治疗优化：TNFα预处理的DPSCs在体内外均表现出更强的神经保护作用（图7）。
   

研究结论与价值

科学意义：
- 首次揭示DPSCs通过线粒体转移缓解雪旺细胞焦亡的机制，为周围神经修复提供新靶点；
- 阐明TNFα-NF-κB通路在调控线粒体转移中的关键作用。

应用价值：
- TNFα预处理的DPSCs可优化干细胞疗法，提升神经损伤修复效果；
- 为其他线粒体功能障碍相关疾病（如神经退行性疾病）的治疗提供参考。

研究亮点

1. 创新模型：结合非人灵长类长期实验与大鼠/细胞模型，多层次验证机制。
   
2. 技术方法：
   
   • 线粒体追踪与TNTs可视化技术；
     
   • 构建ρ⁰-DPSCs明确线粒体功能依赖性。
     
3. 转化潜力：TNFα预处理策略可直接应用于临床干细胞制备流程。
   

其他价值

• 研究数据表明，DPSCs的线粒体转移能力可能拓展至其他疾病（如心肌梗死、肺损伤），为跨学科研究提供思路。
  
• 论文补充材料包含详细的RNA-seq和流式细胞术分析流程，可供方法学参考。
  

（报告总字数：约2000字）