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)學領域的熱點。骨關節(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)濟負擔，嚴重影響人民健康和幸福生活。盡管OA的病因復雜且尚未完全闡明，但越來越多的研究揭示神經(jīng)系統(tǒng)在骨關節(jié)炎發(fā)生與發(fā)展中發(fā)揮關鍵作用。
OA的典型特征包括外源性神經(jīng)浸潤導致的疼痛、軟骨細胞肥大化、骨贅形成及關節(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)，以及軟骨細胞與神經(jīng)之間的相互作用機制，依然是骨科學研究中的難題。
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2025年1月2日，中國科學院深圳先進技術研究院腦認知與腦疾病研究所楊帆研究員團隊、生物醫(yī)藥與技術研究所陳棣教授團隊聯(lián)合四川大學華西醫(yī)院周宗科主任團隊在這一領域取得重要突破，相關研究“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)多肽因子在骨關節(jié)炎疾病中具有顯著的軟骨保護作用。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。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)控骨關節(jié)功能方面。研究團隊通過體外細胞培養(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作用，同時證明Sema3A是通過激活PI3K通路維持軟骨細胞穩(wěn)態(tài)的關鍵分子。在小鼠和恒河猴OA模型中，通過關節(jié)內(nèi)注射Sema3A蛋白和基因過表達軟骨細胞Sema3A，對于軟骨退變具備顯著保護作用；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情緒障礙的功能。在患者膝關節(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節(jié)疼痛的作用，驗證了Sema3A治療OA的潛在應用價值。以上系列研究證明Sema3A在骨關節(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)軸突導向因子Sema3A在骨關節(jié)炎的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用，為軟骨保護和骨關節(jié)炎疼痛的干預治療開辟了新路徑。此外骨關節(jié)炎疼痛常導致外周神經(jīng)過度敏化，引發(fā)的長期慢性疼痛會導致中樞的神經(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。基于Sema3A分子調(diào)控神經(jīng)-軟骨相互作用的研究，將促進神經(jīng)系統(tǒng)與外周器官相互調(diào)控領域的進一步發(fā)展，為從外周干預中樞神經(jīng)相關疾病的治療提供參考，并推動更多新型治療策略的誕生。
四川大學華西醫(yī)院黃石書、深圳先進院-深圳市寶安中醫(yī)院聯(lián)合博后高大雙、上海交通大學第九人民醫(yī)院李振霞為本論文共同第一作者，深圳先進院楊帆研究員、陳棣教授與四川大學華西醫(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、國家自然科學基金委重大項目和面上項目、深圳市醫(yī)學研究專項資金等項目的資助，并受深港腦科學創(chuàng)新研究院支持。
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