Bone Research|神經(jīng)導(dǎo)向因子Sema3A軟骨保護(hù)的新機制
近年來,神經(jīng)系統(tǒng)與骨骼系統(tǒng)相互調(diào)控的研究逐漸成為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的熱點。骨關(guān)節(jié)炎(Osteoarthritis,OA)作為全球范圍內(nèi)高發(fā)的退行性疾病,在中國的患病率逐年增高,為社會帶來巨大的醫(yī)療和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān),嚴(yán)重影響人民健康和幸福生活。盡管OA的病因復(fù)雜且尚未完全闡明,但越來越多的研究揭示神經(jīng)系統(tǒng)在骨關(guān)節(jié)炎發(fā)生與發(fā)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
OA的典型特征包括外源性神經(jīng)浸潤導(dǎo)致的疼痛、軟骨細(xì)胞肥大化、骨贅形成及關(guān)節(jié)腔炎癥等。這些現(xiàn)象表明,神經(jīng)對軟骨退變的調(diào)控可能具有重要意義。盡管已有研究報道外源神經(jīng)會隨著軟骨下骨重建而浸潤軟骨,但軟骨內(nèi)如何維持無神經(jīng)穩(wěn)態(tài),以及軟骨細(xì)胞與神經(jīng)之間的相互作用機制,依然是骨科學(xué)研究中的難題。

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2025年1月2日,中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院腦認(rèn)知與腦疾病研究所楊帆研究員團(tuán)隊、生物醫(yī)藥與技術(shù)研究所陳棣教授團(tuán)隊聯(lián)合四川大學(xué)華西醫(yī)院周宗科主任團(tuán)隊在這一領(lǐng)域取得重要突破,相關(guān)研究“Neuronal guidance factor Sema3A inhibits neurite ingrowth and prevents chondrocyte hypertrophy in the degeneration of knee cartilage in mice,monkeys and humans”發(fā)表在Bone Research雜志。
研究發(fā)現(xiàn),Sema3A(Semaphorin-3A)神經(jīng)多肽因子在骨關(guān)節(jié)炎疾病中具有顯著的軟骨保護(hù)作用。Sema3A屬于Semaphorin家族,是一類廣泛存在于神經(jīng)系統(tǒng)的信號分子并主要參與神經(jīng)元軸突的方向引導(dǎo)。近年來的研究表明,Sema3A在骨骼、血管等外周器官中同樣具有重要功能,尤其是在維持軟骨組織的無神經(jīng)穩(wěn)態(tài)和調(diào)控骨關(guān)節(jié)功能方面。研究團(tuán)隊通過體外細(xì)胞培養(yǎng)和特異性Sema3A條件敲除小鼠均證實,Sema3A對軟骨退變具有保護(hù)作用,同時證明Sema3A是通過激活PI3K通路維持軟骨細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵分子。在小鼠和恒河猴OA模型中,通過關(guān)節(jié)內(nèi)注射Sema3A蛋白和基因過表達(dá)軟骨細(xì)胞Sema3A,對于軟骨退變具備顯著保護(hù)作用;Sema3A同時可以調(diào)節(jié)外周感覺神經(jīng)的生長和浸潤,具有緩解疼痛及改善相關(guān)情緒障礙的功能。在患者膝關(guān)節(jié)內(nèi)注射含有Sema3A的PRP血漿,發(fā)現(xiàn)具有緩解臨床患者關(guān)節(jié)疼痛的作用,驗證了Sema3A治療OA的潛在應(yīng)用價值。以上系列研究證明Sema3A在骨關(guān)節(jié)炎中抑制神經(jīng)突起生長以及緩解外周疼痛感受中發(fā)揮重要作用。

Sema3A在骨關(guān)節(jié)炎中抑制神經(jīng)突起生長以及緩解外周疼痛感受
本研究發(fā)現(xiàn)了神經(jīng)軸突導(dǎo)向因子Sema3A在骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用,為軟骨保護(hù)和骨關(guān)節(jié)炎疼痛的干預(yù)治療開辟了新路徑。此外骨關(guān)節(jié)炎疼痛常導(dǎo)致外周神經(jīng)過度敏化,引發(fā)的長期慢性疼痛會導(dǎo)致中樞的神經(jīng)活動異常或神經(jīng)振蕩改變,引發(fā)焦慮抑郁等情緒障礙?;赟ema3A分子調(diào)控神經(jīng)-軟骨相互作用的研究,將促進(jìn)神經(jīng)系統(tǒng)與外周器官相互調(diào)控領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展,為從外周干預(yù)中樞神經(jīng)相關(guān)疾病的治療提供參考,并推動更多新型治療策略的誕生。
四川大學(xué)華西醫(yī)院黃石書、深圳先進(jìn)院-深圳市寶安中醫(yī)院聯(lián)合博后高大雙、上海交通大學(xué)第九人民醫(yī)院李振霞為本論文共同第一作者,深圳先進(jìn)院楊帆研究員、陳棣教授與四川大學(xué)華西醫(yī)院周宗科主任為論文共同通訊作者。該研究得到科技部重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金委重大項目和面上項目、深圳市醫(yī)學(xué)研究專項資金等項目的資助,并受深港腦科學(xué)創(chuàng)新研究院支持。
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