综述:聚脱氧核糖核苷酸在组织工程与再生中的多功能潜力

【字体: 时间:2025年04月15日 来源:BIOMATERIALS RESEARCH

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  这篇综述系统阐述了聚脱氧核糖核苷酸(PDRN)在组织再生中的分子机制与应用进展。文章聚焦PDRN通过激活腺苷A2A受体(A2AR)和补救途径(salvage pathway)调控细胞增殖、分化及抗炎反应的独特作用,并详述其与生物材料(如透明质酸/藻酸盐支架)及光/电调控技术的协同策略,为神经肌肉修复、糖尿病创面愈合及骨再生提供了创新治疗思路。

  

聚脱氧核糖核苷酸(PDRN)作为一种从鲑鱼精子细胞中提取的生物活性DNA片段,近年来因其在组织工程与再生医学中的多重功效而备受关注。其分子量介于50至1,500 kDa之间,通过激活腺苷受体(如A2AR和A2BR)和调控Wnt/β-catenin、NF-κB等关键通路,显著促进细胞增殖、胶原合成及血管生成,同时抑制炎症反应。

腺苷:组织再生的核心媒介
PDRN的活性主要源于其降解产物腺苷。腺苷通过CD39/CD73酶级联反应生成,进而激活A2AR和P2Y受体,触发cAMP/PKA和MAPK信号通路。例如,在成骨细胞中,A2AR激动剂CGS21680可抑制NF-κB核转位,减少破骨细胞分化,而STAT3的磷酸化则上调RUNX2和碱性磷酸酶(ALP)表达,加速骨形成。

促增殖与抗炎的双重作用
PDRN通过A2AR依赖的ERK1/2和JAK/STAT通路增强细胞增殖。在缺血再灌注模型中,PDRN上调抗炎基因PTPN6,同时下调IL-6和TNF-α。此外,P2Y2R的激活可促进成纤维细胞迁移,而P2Y12R-ADP通路则驱动巨噬细胞向M2型极化,加速糖尿病创面愈合。

肌肉与神经再生的突破
在肌生成中,PDRN通过AMPK/cAMP通路激活烟碱型乙酰胆碱受体(nAChR),调控钙离子波动和肌管融合。脊髓损伤模型中,PDRN联合脱细胞脑基质(DBM)和间充质干细胞外泌体(EVs)显著促进少突胶质前体细胞(NG2+)分化,实现髓鞘再生。

皮肤与糖尿病创面的创新疗法
PDRN与透明质酸(HA)共价交联形成的水凝胶(HP hydrogel)可抑制TRPV4通道,减少MMP表达,延缓光老化。在糖尿病小鼠中,藻酸盐-PDRN水凝胶通过持续释放PDRN,上调VEGF和CD31,14天内实现创面完全闭合。近红外响应性MoS2纳米复合水凝胶进一步实现按需给药,兼具抗菌和促血管生成功能。

骨再生的协同策略
PDRN与聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)/骨基质(bECM)支架联用,可中和PLGA酸性副产物并促进BMSCs成骨分化。动物实验显示,低剂量BMP-2(200 ng)与PDRN联用效果媲美高剂量BMP-2,且避免异位骨化风险。在犬牙槽骨缺损中,胶原化双相磷酸钙(CBCP)负载PDRN使新骨形成量提升2倍。

挑战与展望
尽管PDRN在临床前研究中表现卓越,其体内半衰期短(约3小时)和免疫原性仍需通过材料工程优化。未来需标准化提取工艺,并探索其在心血管或角膜再生等新领域的潜力。多学科合作将推动PDRN从实验室向临床转化,为再生医学提供更安全、高效的治疗选择。

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