LPC18：由外源性神经干细胞分泌的物质通过GPR55介导的信号通路，在脊髓损伤中促进神经发生和功能恢复

《Cell Proliferation》：LPC18:0 Secreted by Exogenous Neural Stem Cells Potentiates Neurogenesis and Functional Recovery via GPR55-Mediated Signalling in Spinal Cord Injury

脊髓损伤修复中神经干细胞（NSC）移植结合多通道胶原支架可显著改善运动功能及结构重塑，其代谢重编程机制以NSC衍生代谢物LPC18:0为核心，通过激活GPR55/AKT/GSK3β信号通路促进内源性NSC向神经元分化。

　　脊髓损伤（SCI）是一种严重的神经系统疾病，其治疗手段目前仍十分有限。尽管神经干细胞（NSC）移植被认为具有潜在的再生能力，但其治疗效果常常受到损伤后不利微环境的限制。本研究通过无靶向代谢组学方法，探讨了NSC负载的多通道胶原支架在SCI大鼠模型中诱导的代谢重编程现象。研究发现，NSC移植不仅显著提升了功能恢复和结构重塑，还促进了神经发生，同时减轻了胶质增生。通过代谢组学分析，我们发现其中一种关键的NSC来源代谢物——溶血磷脂酰胆碱18:0（LPC18:0）在促进内源性NSC向神经元分化方面具有重要作用，其作用机制通过GPR55/AKT/GSK3β信号通路得以验证。此外，体内给予LPC18:0可有效改善运动功能、轴突再生和未成熟神经元的招募。这些结果揭示了NSC治疗SCI的新代谢机制，并为LPC18:0/GPR55/AKT/GSK3β信号通路提供了新的治疗靶点。

脊髓损伤不仅造成严重的生理功能障碍，还常常伴随复杂的病理过程，包括神经元凋亡、胶质瘢痕形成、脱髓鞘、兴奋性毒性以及促炎因子的释放。这些继发性病理事件进一步加剧了神经功能的损伤与组织破坏。目前临床治疗手段，如早期手术减压、血流动力学稳定和大剂量甲基强的松龙治疗，虽然在一定程度上有助于稳定病情，但其在促进组织再生和功能恢复方面的效果仍不理想。因此，探索新的治疗策略对于SCI的临床管理具有重要意义。

近年来，基于干细胞的组织工程研究为SCI的治疗提供了新的希望。神经干细胞因其高度的自我更新能力和三向分化潜能，成为治疗SCI的重要候选细胞类型。大量预临床和临床证据表明，NSC移植可以带来结构和功能上的益处。然而，NSC的修复效果仍然受到损伤后微环境紊乱的显著限制，这种微环境不仅影响移植细胞的长期存活，还阻碍其功能整合。尤其是在SCI微环境中，移植的NSC往往倾向于分化为星形胶质细胞，而非神经元或少突胶质细胞。尽管NSC移植的治疗机制远不止于简单地替换受损细胞，还包括神经保护、免疫调节和促进轴突再生等多重作用，但其在SCI中的具体功能意义和分子机制仍不完全清楚，尤其是在代谢通路调控方面的研究尚属空白。

考虑到上述研究发现，系统地分析NSC移植后SCI损伤部位的代谢特征变化，成为开发新型治疗策略的重要方向。然而，NSC介导的代谢重编程在SCI治疗中的具体作用尚未被充分研究。因此，本研究首次采用基于超高效液相色谱-高分辨率质谱（UHPLC-Q/TOF-MS）的代谢组学分析，全面评估NSC移植对SCI损伤部位代谢环境的影响。通过结合生物信息学和统计分析，我们进一步筛选出具有显著差异的代谢物，并在体外和体内实验中对其功能进行了验证。研究发现，NSC移植显著改变了SCI损伤部位的代谢环境，其中LPC18:0作为NSC来源的关键代谢物，显示出潜在的治疗价值。

为了进一步探讨LPC18:0在SCI治疗中的作用，我们对LPC18:0与另一种潜在代谢物——鞘氨醇进行了比较。结果显示，LPC18:0在NSC移植组中浓度显著高于鞘氨醇组，且在体外实验中，LPC18:0能够以浓度依赖的方式促进神经元分化。相比之下，鞘氨醇的治疗效果不显著，可能与其与鞘氨醇1-磷酸（S1P）之间的相互转化有关，这种转化可能维持其生理浓度，从而抑制其治疗潜力。此外，S1P还被认为是一种促炎性分子，可能在SCI中引起炎症反应并损害神经元。

值得注意的是，LPC18:0在体内治疗中表现出显著的治疗效果。SCI大鼠在接受LPC18:0治疗后，其运动功能恢复明显优于未治疗组，这在BBB评分和足迹分析中得到了验证。此外，H&E染色和尼氏染色显示，LPC18:0治疗显著减少了损伤部位的组织破坏，增加了尼氏体的密度，表明其对结构修复具有积极作用。进一步的免疫荧光分析显示，LPC18:0治疗组中Tuj-1（神经元标志物）阳性细胞数量显著高于对照组，而GFAP（星形胶质细胞标志物）阳性细胞数量则明显减少，这表明LPC18:0不仅促进了神经元的生成，还抑制了星形胶质细胞的过度激活。

为了阐明LPC18:0的作用机制，我们进一步探讨了其通过何种信号通路促进神经元分化。研究发现，LPC18:0通过GPR55受体激活AKT信号通路，并进一步调控GSK3β的磷酸化，从而抑制其活性。这一过程导致β-连环蛋白从降解复合体中释放，并转移到细胞核内，进而与TCF/LEF因子形成转录复合体，上调神经发生相关基因（如BDNF、CyclinD1和NeuroD1），从而促进NSC向神经元的分化。这些发现不仅揭示了LPC18:0在促进神经元生成中的关键作用，还为SCI的治疗提供了新的分子靶点。

此外，研究还发现，LPC18:0的治疗效果并非依赖于其直接的细胞移植，而是通过改善微环境，间接促进内源性NSC的分化和再生能力。这为开发基于代谢调控的新型治疗策略提供了理论依据。同时，研究还表明，LPC18:0在体外实验中表现出良好的细胞活性，且在体内治疗中未观察到明显的毒性作用，进一步支持其作为潜在治疗药物的可行性。

综上所述，本研究通过代谢组学分析揭示了NSC移植对SCI损伤部位代谢环境的深远影响，特别是LPC18:0在促进神经元生成和轴突再生中的关键作用。我们发现LPC18:0通过GPR55/AKT/GSK3β信号通路，显著提升了神经修复效果，为SCI的治疗提供了新的分子机制和潜在靶点。未来研究将进一步探讨LPC18:0在不同细胞类型中的作用，以及其在更广泛神经疾病中的治疗潜力。这一发现不仅为SCI的治疗提供了新的思路，也为其他神经系统疾病的研究提供了重要的参考。