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Bioactive Materials
工程化NO递送系统通过氯离子外排恢复抑制性中间神经元兴奋性

2025-07-25

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本研究设计了一种新型NO递送系统,通过调控ROS/NO平衡,有效恢复SCI后神经元兴奋性,揭示了NO-KCC2-BDNF轴在神经抑制性回路中的关键作用,为SCI治疗提供新思路。

 

文献概述
本文《Engineering NO delivery system renormalizes the excitability of inhibitory interneurons after spinal cord injury via chloride extrusion》,发表于《Bioactive Materials》杂志,回顾并总结了通过调控ROS和NO微环境,实现脊髓损伤后神经元兴奋性的恢复,提升运动功能。研究结合了小鼠和恒猴模型的RNA测序分析,揭示了KCC2在SCI病理中的核心作用,并提出了一种基于o-Pd/Arggel的NO递送策略,以实现神经血管修复。整段通顺、有逻辑,结尾用中文句号。

背景知识
脊髓损伤(SCI)可引发严重的神经功能障碍,其中离子失衡和抑制性中间神经元功能紊乱是主要病理特征。KCC2(K+-Cl-共转运体)在SCI后显著下调,导致Cl-外排能力下降,神经元去极化,功能恢复受阻。NO作为重要的信号分子,在SCI修复中的作用尚存争议,因其易与ROS反应生成ONOO−,加剧毒性。本研究提出了一种新型NO递送系统,结合o-Pd纳米酶和L-Arg,在SCI后清除ROS,实现NO的可控释放,进而通过BDNF/TrkB/PI3K/Akt/mTOR通路恢复KCC2表达,重建神经元抑制性功能。该策略为SCI治疗提供了新的机制解释和潜在干预靶点。

 

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研究方法与实验
研究团队通过体外及体内实验验证o-Pd/Arggel的ROS清除及NO释放能力,并评估其对内皮细胞迁移、管形成及神经元兴奋性的影响。在SCI小鼠模型中,通过行为学评分、电生理检测、MRI成像、组织学染色及RNA测序等手段评估运动功能恢复及分子机制变化。进一步通过免疫荧orescence及Western blot验证KCC2、BDNF、TrkB、Akt等通路分子的表达与激活。

关键结论与观点

  • SCI后KCC2表达显著下降,导致抑制性中间神经元去极化,神经元兴奋性失衡。
  • o-Pd/Arggel具备清除ROS及释放NO的双重功能,在体外实验中显著改善内皮细胞迁移及管形成能力。
  • SCI小鼠接受o-Pd/Arggel治疗后,运动功能显著恢复,BMS评分、电生理潜伏期及步态分析均改善。
  • RNA测序及GSEA分析显示,NO治疗显著激活BDNF/TrkB/PI3K/Akt/mTOR通路,并恢复KCC2表达。
  • 组织学分析证实,NO递送系统可降低炎症因子,提升血管密度,促进神经血管单元重建。

研究意义与展望
本研究首次提出NO递送系统可协同调控ROS及KCC2表达,为SCI治疗提供新的机制基础。未来可进一步研究eNOS如何促进BDNF分泌,以及该通路在其他神经退行性疾病中的应用潜力。此外,该系统在临床转化中的安全性及剂量效应仍需验证。

 

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结语
本研究开发了一种基于o-Pd/Arggel的NO递送系统,有效清除ROS并释放NO,在SCI后恢复神经元抑制功能。通过多组学分析与实验验证,研究揭示了NO-KCC2-BDNF信号轴在神经元兴奋性调控中的关键作用,为SCI治疗提供了新机制及潜在干预靶点。研究不仅推进了对NO在神经修复中的理解,也为未来开发靶向离子微环境的治疗策略提供了基础。该策略的成功实施依赖于ROS清除与NO释放的精准平衡,为基因编辑及动物模型研究提供新的合作方向。

 

文献来源:
Shengting Wu, Yuxuan Qian, Zhehao Fan, Jiacan Su, and Xiaofeng Lian. Engineering NO delivery system renormalizes the excitability of inhibitory interneurons after spinal cord injury via chloride extrusion. Bioactive Materials.
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