低强度超声波能刺激施万细胞中的轴突再生区（TAZ）

《Glial Health Research》：Low-Intensity Ultrasound Stimulates TAZ in Schwann cells

本研究发现低强度超声波（LIU）在0.3 W/cm2下可暂时促进施万细胞增殖，并选择性激活TAZ通路，同时上调施万细胞和感觉神经元中神经生长因子（NGF）的表达，提示LIU作为机械疗法工具在周围神经再生中的潜在应用。

　　在神经系统的复杂功能中，机械感知（Mechanosensation）扮演着至关重要的角色。机械感知是指细胞能够检测并响应机械力，并将其转化为生物化学信号的过程，这种能力在细胞的形态发生、发育、组织稳态以及对损伤的反应中至关重要。尤其在周围神经系统（Peripheral Nervous System, PNS）中，施万细胞（Schwann cells）作为主要的支持细胞，不仅参与神经的发育和髓鞘形成，还在神经损伤后的修复过程中发挥关键作用。施万细胞对机械刺激高度敏感，能够通过感知张力、压缩和剪切力等机械信号，调节自身的增殖、分化、髓鞘形成以及修复能力。因此，理解施万细胞如何整合机械信号与生物化学通路，不仅有助于揭示其在神经系统中的作用机制，也为治疗周围神经病变、促进神经修复和改善髓鞘相关疾病提供了新的视角。

低强度超声波（Low Intensity Ultrasound, LIU）作为一种非侵入性的物理刺激手段，近年来在促进组织修复和再生方面展现出巨大的潜力。LIU在医学领域已经被广泛用于骨修复、血管生成和神经修复等应用。它通过机械波在低强度下作用于生物组织，能够激活多种机械敏感的细胞通路。在本研究中，我们探讨了LIU是否能够激活施万细胞中的机械敏感通路，并进一步分析其对施万细胞增殖和神经生长因子（Nerve Growth Factor, NGF）表达的影响。这一研究不仅为LIU在神经修复中的应用提供了新的理论支持，也为开发基于机械刺激的新型治疗方法奠定了基础。

施万细胞在感知机械信号时，依赖于多种机械转导机制。其中，机械敏感离子通道如Piezo通道是重要的感知媒介之一，它们能够检测机械力并调节下游的细胞活动。此外，施万细胞与细胞外基质（Extracellular Matrix, ECM）的广泛相互作用，也使其成为机械信号转导的重要参与者。整合素（Integrins）作为机械敏感受体，能够将外部机械信号传递至细胞内，从而影响施万细胞的黏附、迁移和髓鞘形成。这些机械信号通过影响施万细胞的焦粘附动态、细胞骨架重塑以及关键的信号通路，如Hippo通路，来调控其功能。Hippo通路是细胞机械感知的核心调控机制之一，其中YAP（Yes-associated protein）和TAZ（transcriptional coactivator with PDZ-binding motif）作为主要效应因子，能够在细胞膜与细胞核之间穿梭，响应细胞机械环境的变化。当Hippo通路被激活时，YAP和TAZ会被磷酸化并滞留于细胞质中，从而抑制其核内活性；而当Hippo通路处于非激活状态时，YAP和TAZ会进入细胞核，与TEAD（TEA domain transcription factors）等转录因子相互作用，调控一系列与增殖、分化和髓鞘形成相关的基因表达。

在本研究中，我们发现LIU对施万细胞的增殖具有促进作用，同时能够选择性地激活TAZ，而对YAP的激活则无明显影响。这一发现表明，LIU可能通过不同的机制影响YAP和TAZ的活性，而TAZ的激活可能是其促进施万细胞增殖和功能的重要途径。此外，LIU还能够上调施万细胞和感觉神经元中的NGF表达，进一步支持其在神经修复中的潜在作用。NGF作为一种重要的神经营养因子，在感觉神经元的存活和轴突再生中发挥关键作用。施万细胞通过分泌NGF，为受损神经提供必要的支持，而LIU的引入可能为这种支持机制提供了额外的刺激。

在实验设计方面，本研究采用了多种方法来评估LIU对施万细胞的影响。首先，通过细胞培养和LIU处理，我们观察到在特定强度下（如0.3 W/cm2），LIU能够促进施万细胞的增殖，但不会导致细胞凋亡。这种效应是短暂的，仅在处理后的30分钟内显著，而在48小时后则不再明显。这表明LIU可能通过短暂的机械刺激激活某些信号通路，从而促进施万细胞的增殖。此外，我们还发现，在缺乏生长因子的条件下，LIU对施万细胞增殖的促进作用并不显著，说明生长因子在LIU诱导的增殖中可能起到了协同作用。

为了进一步探究LIU如何影响TAZ的活性，我们采用了Western blot和免疫荧光染色等技术。结果显示，LIU处理后，TAZ的总表达水平没有明显变化，但其非磷酸化形式的比例增加，表明TAZ的激活程度提高。同时，TAZ在细胞核中的定位也有所增强，这与TAZ的激活状态密切相关。相比之下，YAP的磷酸化程度增加，其非磷酸化形式的比例减少，说明LIU可能对YAP的激活具有抑制作用。这一发现表明，LIU可能通过选择性地激活TAZ，而抑制YAP，来调节施万细胞的功能。此外，我们还发现，TAZ的激活可能与机械刺激有关，而YAP的抑制可能是LIU作用的另一部分。

为了验证LIU对NGF表达的影响是否依赖于YAP/TAZ-TEAD1通路，我们使用了verteporfin这一药物，它能够阻断YAP/TAZ与TEAD1的相互作用。结果显示，verteporfin的使用显著降低了LIU诱导的NGF表达，说明YAP/TAZ-TEAD1复合体在LIU调控NGF表达中起着关键作用。然而，verteporfin的使用并未完全抑制所有神经生长因子的表达，反而在某些情况下导致BDNF、GDNF和NTF3的表达增加，这可能表明这些因子的表达机制存在一定的差异，或者在LIU作用下，YAP/TAZ-TEAD1复合体的抑制可能引发其他补偿性的分子反应。这些发现不仅揭示了LIU对施万细胞功能的影响机制，也为进一步研究其在神经修复中的应用提供了新的方向。

此外，我们还探讨了LIU对其他神经生长因子表达的影响。尽管LIU能够显著上调NGF的表达，但对BDNF、GDNF和NTF3的表达影响不明显。这可能意味着NGF在LIU诱导的神经修复过程中具有更重要的作用，或者其表达机制与其他因子不同。因此，未来的研究可以进一步探讨这些因子在LIU作用下的具体反应机制，以及它们在神经修复中的协同作用。同时，我们还观察到，当LIU处理后，施万细胞的细胞膜温度变化不显著，说明LIU的作用可能更多地依赖于机械刺激而非热效应。此外，LIU在某些情况下会导致施万细胞的脱落，这可能与细胞膜的机械敏感性有关，因此需要进一步研究其在不同强度下的影响。

本研究的发现不仅为LIU在神经修复中的应用提供了理论依据，也为探索其在其他组织中的潜力打开了新的窗口。例如，LIU已经被证明在骨修复和血管生成中具有积极作用，而本研究进一步揭示了其在神经修复中的作用。这一研究的局限性在于其主要基于体外模型，未来的研究需要在体内模型中进行验证，特别是通过构建神经损伤模型（如坐骨神经损伤），以评估LIU是否能够有效促进神经修复和功能恢复。此外，还需要进一步探讨LIU的重复应用或与其他生长因子的联合使用是否能够增强或延长其对施万细胞增殖和修复能力的促进作用。

总体而言，本研究揭示了LIU在施万细胞机械转导中的作用机制，表明其能够选择性地激活TAZ，促进施万细胞的增殖，并上调NGF的表达。这些发现不仅加深了我们对机械感知在神经系统中作用的理解，也为开发基于机械刺激的新型神经修复策略提供了科学支持。未来的研究可以进一步探索LIU与其他机械转导通路（如整合素信号和机械敏感离子通道）的相互作用，以更全面地理解其在神经修复中的分子机制。同时，通过体内实验验证这些效应，将有助于推动LIU在临床中的应用，为神经损伤的治疗提供新的可能性。