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  由于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的自發(fā)再生能力有限，脊髓損傷后的神經(jīng)和運(yùn)動功能恢復(fù)一直是臨床治療中亟待解決的難題和科學(xué)研究熱點(diǎn)。離子穩(wěn)態(tài)失衡作為脊髓損傷微環(huán)境中的關(guān)鍵病理特征，其對神經(jīng)再生的調(diào)控作用尚未明確。近日，山東大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)利用多酚作為鐵螯合劑和構(gòu)筑基元合成水凝膠用于脊髓損傷修復(fù)，首次揭示了鐵穩(wěn)態(tài)在神經(jīng)再生中的作用，并提出利用多酚基水凝膠重塑神經(jīng)鐵穩(wěn)態(tài)、誘導(dǎo)神經(jīng)再生的新策略。相關(guān)研究成果“Restoring neuronal iron homeostasis revitalizes neurogenesis after spinal cord injury”發(fā)表在Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.（美國科學(xué)院院刊）。山東大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院崔基煒教授、郝京誠教授和齊魯醫(yī)院神經(jīng)外科倪石磊教授為該論文的共同通訊作者，山東大學(xué)博士后耿慧敏和博士研究生李之威為該論文的共同第一作者。

圖1（A）多酚基水凝膠重塑脊髓損傷鐵穩(wěn)態(tài)促進(jìn)運(yùn)動功能恢復(fù)的示意圖；（C）多酚基水凝膠促進(jìn)脊髓損傷后運(yùn)動誘發(fā)電位（MEP）與體感誘發(fā)電位（SEP）的恢復(fù)； （D）成熟神經(jīng)元在損傷部位的遷移。

  多酚是指分子中含有鄰苯酚結(jié)構(gòu)的天然化合物，具有較強(qiáng)的金屬離子絡(luò)合能力以及抗氧化、免疫調(diào)節(jié)等生物活性。開發(fā)多酚作為鐵螯合劑和構(gòu)筑基元合成水凝膠用于脊髓損傷修復(fù)，一方面多酚螯合脊髓損傷部位過載的金屬離子形成非活性復(fù)合物，緩解鐵離子失衡；另一方面，多酚發(fā)揮抗氧化、抗炎等功能，降低脂質(zhì)過氧化水平，改善脊髓損傷微環(huán)境（圖1）。在該研究中，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)脊髓損傷后鐵超載引發(fā)芬頓反應(yīng)，不僅誘導(dǎo)神經(jīng)元細(xì)胞死亡，而且是抑制神經(jīng)再生的關(guān)鍵因素，并闡釋了鐵沉積在脊髓損傷各病理過程中扮演的具體角色。利用單寧酸和羧甲基殼聚糖簡單混合可構(gòu)建多酚基復(fù)合水凝膠，不僅能夠重塑脊髓損傷患處的鐵穩(wěn)態(tài)，而且發(fā)揮抗氧化以及免疫調(diào)節(jié)的功能，多途徑改善脊髓損傷的再生微環(huán)境，促進(jìn)上下行神經(jīng)通路穿越損傷中心并形成功能性突觸連接，最終顯著改善脊髓損傷大鼠的運(yùn)動功能。利用多酚基水凝膠調(diào)節(jié)鐵代謝促進(jìn)神經(jīng)發(fā)生，為治療腦創(chuàng)傷、腦出血等其他鐵沉積性中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病提供了新思路。

  此外，團(tuán)隊(duì)成員利用多酚、芳香衍生物（如酚、醌類化合物）與金屬離子作為基元構(gòu)建了具有不同結(jié)構(gòu)和功能的涂層材料，并表現(xiàn)出獨(dú)特的抑菌和藥物遞送功能（Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 21529; Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202218021）。該系列工作為構(gòu)筑表面化學(xué)涂層和功能水凝膠等膠體分散體系開辟了新途徑，拓寬了多酚化學(xué)在膠體與界面化學(xué)和生物醫(yī)學(xué)交叉研究中應(yīng)用。

  文章鏈接：

  Restoring neuronal iron homeostasis revitalizes neurogenesis after spinal cord injury

Huimin Geng, Zhiwei Li, Zheng Li, Yuqi Zhang, Zhiliang Gao, Lei Sun, Xingang Li, Jiwei Cui,* Shilei Ni,* and Jingcheng Hao*

  Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2023, 120, e2220300120

  https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2220300120