水蛭素通过调节EGFR-PI3K/AKT/mTOR通路促进周围神经修复并缓解疼痛

《Archives of Biochemistry and Biophysics》：Hirudin promotes peripheral nerve repair and alleviates pain by regulating the EGFR-PI3K/AKT/mTOR pathway

本研究探讨水蛭素对周围神经损伤（PNI）的疗效，通过大鼠模型发现其可促进神经再生、抑制EGFR-PI3K/AKT/mTOR通路，并缓解神经性疼痛，为PNI治疗提供新策略。

　　

吴龙|张哲|田东波|陈凯业|梁景豪|余恒|王凯|陈孔斌|吴一凡|严赫德

中国温州医科大学第二附属医院及玉英儿童医院骨科

摘要：

目的

周围神经损伤（PNI）常导致严重的神经性疼痛和神经再生障碍。从传统中药水蛭中提取的水蛭素（Hirudin）在治疗PNI方面的疗效尚未得到充分研究。

方法

共144只雄性Sprague-Dawley大鼠被诱导发生坐骨神经压迫损伤模型。大鼠被分为5组：对照组、PNI组（仅接受损伤处理）、PNI + 水蛭素组（10 mg/kg）、PNI + 水蛭素组（15 mg/kg）以及PNI + 水蛭素 + NSC228155组。研究内容包括组织染色、免疫荧光分析、透射电子显微镜（TEM）观察、行为测试和Western blot分析等。

结果

实验结果表明，水蛭素显著改善了再生神经的结构完整性，促进了有序的轴突再生和髓鞘再生，并缓解了神经性疼痛（表现为自切评分降低以及与疼痛相关的标志物Iba-1、C-Fos和P物质的表达减少）。机制研究表明，水蛭素通过下调EGFR依赖的PI3K/AKT/mTOR信号通路的激活来发挥其治疗效果。

结论

水蛭素能够有效促进PNI后的周围神经再生并缓解神经性疼痛。这些发现表明，水蛭素作为治疗PNI引起的神经性疼痛和神经再生障碍的候选药物具有潜在价值。

引言

周围神经损伤（PNI）仍是一个重要的临床挑战，通常由于轴突连续性中断和再生能力受损而导致严重的功能障碍[1][2]。损伤后，周围神经的自我再生能力受到多种因素的阻碍，包括炎症反应、轴突生长方向异常以及髓鞘再生受限[3][4]。尽管显微外科技术（如端对端神经缝合）有所进步，但功能恢复往往不理想，这凸显了迫切需要辅助药物干预来促进有序的神经再生和神经功能修复[5]。 巨噬细胞介导的免疫反应在调控神经再生微环境方面起着关键作用[6][7]。具体而言，巨噬细胞向M2（促再生）表型的极化有助于轴突再生、碎片清除和髓鞘再生[8][9]；相反，M1（促炎）巨噬细胞的持续激活会加剧局部炎症，延缓功能恢复[8]。因此，调节炎症环境以促进M2极化是一种有前景的治疗策略。 凝血酶是一种多功能丝氨酸蛋白酶，参与凝血和炎症过程，已被证实能激活EGFR依赖的PI3K/AKT/mTOR信号通路，该通路影响神经元存活、再生和疼痛敏感性[10][11]。该通路的过度激活可能导致有害的炎症反应和神经修复障碍[12][13]。 水蛭素是从药用水蛭（Hirudo medicinalis）中提取的天然凝血酶抑制剂，具有显著的抗炎和抗凝作用[14][15]，但其调节神经炎症和促进周围神经再生的潜力尚未得到充分研究[16]。在本研究中，我们探讨了水蛭素在坐骨神经损伤大鼠模型中的治疗效果，重点关注其促进轴突再生、促进髓鞘再生、缓解神经性症状以及调节EGFR-PI3K/AKT/mTOR信号轴的能力。

伦理声明

本动物实验严格遵循美国国立卫生研究院（NIH）《实验室动物护理和使用指南》的规定进行，旨在最小化动物的痛苦和死亡率。温州医科大学动物伦理委员会批准了该实验（批准编号：wydw 2024-0320）。

手术程序和实验分组 共使用了144只12周龄的Sprague-Dawley雄性大鼠，体重为250 ± 10克（平均值±标准差），来自Charles River Laboratories公司。

水蛭素促进周围神经损伤后的有序再生

HE染色显示对照组中存在不规则且分布杂乱的神经纤维，而PNI + 水蛭素（15 mg/kg）组中的神经纤维生长有序且规则，与对照组相似；PNI + 水蛭素（10 mg/kg）组的神经纤维形态介于两者之间（图1A）。Masson三色染色显示神经瘤内存在蓝色染色的胶原纤维。对照组中神经纤维的聚集现象较为明显。

讨论

PNI常因轴突连续性中断和髓鞘再生障碍而导致严重的感觉运动功能障碍[30]。尽管显微外科修复技术有所进步，但自发再生仍不足以实现完全的功能恢复[5]。本研究全面评估了水蛭素（一种天然凝血酶抑制剂）在促进周围神经再生和功能恢复方面的疗效，特别关注其免疫调节作用。

结论

综上所述，我们的研究表明水蛭素能够增强周围神经再生、减轻神经性疼痛，并通过调节EGFR-PI3K/AKT/mTOR信号通路来调控免疫反应。这些发现不仅拓宽了PNI的治疗途径，还强调了抑制凝血酶作为协调神经结构和功能修复策略的价值。

作者贡献声明

陈孔斌：数据整理 王凯：数据整理 余恒：撰写、审阅与编辑 梁景豪：数据整理 吴龙：撰写、审阅与编辑、初稿撰写、验证、监督、资源协调、数据整理 严赫德：监督、项目管理、资金筹集 吴一凡：项目管理 田东波：撰写、审阅与编辑、初稿撰写、验证、监督、资源协调、数据整理 张哲：撰写、审阅与编辑

出版同意

所有作者均同意本文的发表。

利益披露

作者声明不存在可能影响本研究结果的已知财务利益或个人关系。

数据获取

本研究的数据可向通讯作者索取。

资助 本研究得到了浙江省中医药科技计划项目（2023ZL088）、温州市重大科技创新项目（ZY2024009）、国家自然科学基金（82271421）、浙江省自然科学基金（LY23H090009）以及温州医科大学2024年校级科研项目（XY2024008）的支持。

致谢 感谢YIMORE公司对本文的英文编辑工作。