DOI: https://doi.org/10.1038/s41413-025-00476-3
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41486263
تاريخ النشر: 2026-01-05
المؤلف: Y. B. Zhao وآخرون
الموضوع الرئيسي: إصابة الأعصاب وتجديدها
نظرة عامة
يوفر قسم ورقة البحث نظرة شاملة على دور الجهاز العصبي في تجديد العظام، مع التركيز على التفاعل المعقد بين الأعصاب والبيئة الدقيقة المناعية. يبرز أنه بينما ركزت الدراسات السابقة بشكل أساسي على التأثيرات المباشرة للأعصاب الطرفية وناقلاتها العصبية على شفاء العظام، تشير الأدلة الناشئة إلى مشاركة أكثر تعقيدًا للأعصاب في تنظيم الاستجابات المناعية الحيوية لتجديد العظام. تناقش المراجعة التغيرات في الأعصاب الطرفية خلال عملية التجديد وتحدد مسارات التوصيل والباراكرين التي تؤثر من خلالها الأعصاب على البيئة المناعية الأوستيوجينية.
تؤكد الخاتمة على التقدم الكبير في فهم محور الأعصاب والمناعة في تجديد العظام، لا سيما الأدوار المتميزة لمختلف الأعصاب والعوامل المرتبطة بها في تعديل البيئة المناعية الأوستيوجينية. تشير إلى أهمية الجهاز المناعي خلال كل من المرحلة الالتهابية الحادة وعملية الإصلاح على المدى الطويل. على الرغم من التقدم المحرز، يدعو المؤلفون إلى مزيد من التحقيق في تأثيرات الببتيدات العصبية وناقلات العصبية على خلايا المناعة التكيفية والعلاقة الثنائية الاتجاه بين الجهاز العصبي والجهاز المناعي. بشكل عام، تهدف المراجعة إلى تقديم رؤى يمكن أن تؤدي إلى استراتيجيات مبتكرة لتعزيز إصلاح وتجديد العظام من خلال دمج الأنظمة العصبية والمناعية والهيكلية.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على الدور المهم لمحور الأعصاب والعظام في تنظيم تطوير العظام، التوازن، الأمراض، والتجديد. تؤكد أنه خلال تطوير الهيكل العظمي الجنيني، يؤثر تعصيب الأعصاب على كل من التكلس الداخلي والتكلس الغضروفي، حيث يحدث التعصيب الأولي في الديافاز ثم يمتد لاحقًا إلى الميتافيز، مما يتوافق مع التوعية الوعائية. في الظروف المرضية مثل التهاب المفاصل العظمي، تساهم تسرب الأعصاب إلى الغضروف غير الوعائي في الالتهاب والألم. علاوة على ذلك، فإن التعصيب السليم ضروري لشفاء الكسور بشكل فعال، حيث يؤدي فقدان التعصيب إلى تكوين كالس أضعف وأقل كثافة.
تحدد المقدمة أيضًا المراحل الأربع لشفاء الكسور—تكوين الهيماتوم، تكوين الكالس اللين، تكوين الكالس الصلب، وإعادة تشكيل—مؤكدة على أهمية المرحلة الالتهابية، التي تعتبر ضرورية للشفاء. يمكن أن تعيق الاضطرابات في الالتهاب التعافي، ويرتبط الاستخدام المطول لمضادات الالتهاب غير الستيرويدية (NSAIDs) بتأخير الشفاء. تشير الورقة إلى أن الأعصاب تنظم البيئة المناعية المحلية، مما يؤثر على عمليات الشفاء من خلال الببتيدات العصبية مثل ببتيد الجين المتعلق بالكالسيتونين (CGRP) وببتيد الأمعاء الفعال وعائيًا (VIP). على الرغم من هذه الرؤى، لا تزال الآليات التي تنظم من خلالها الأعصاب الاستجابات المناعية خلال تجديد العظام غير مفهومة جيدًا. تهدف المراجعة إلى تلخيص الأدبيات الحالية حول محور الأعصاب والمناعة في تجديد العظام، موضحة التفاعلات بين الأعصاب الطرفية والبيئة المناعية، ومهيئة الطريق لمزيد من البحث في هذا المجال.
نقاش
تسلط قسم النقاش في ورقة البحث الضوء على العلاقة المعقدة بين الأعصاب الطرفية وعمليات إصلاح العظام. يوضح الأدوار التي تلعبها الأعصاب الحسية، الودية، والباراسمبثاوية في نسيج العظام، مؤكدًا أن الخلايا العصبية الحسية مسؤولة بشكل أساسي عن نقل المعلومات إلى الجهاز العصبي المركزي (CNS)، بينما تهيمن الأعصاب الودية في العظام المعدنية ونخاع العظام. تلعب السمحاق، الغني بالأعصاب الحسية والودية، دورًا حيويًا في صيانة العظام وإصلاحها، حيث تصل كثافة الألياف العصبية إلى ذروتها بعد فترة وجيزة من الكسر وتتناقص تدريجيًا مع تقدم الشفاء. من الجدير بالذكر أن وجود ببتيد الجين المتعلق بالكالسيتونين (CGRP) والألياف العصبية الإيجابية لهيكسيدروكسيلاز (TH) له أهمية كبيرة في عملية إعادة التعصيب بعد الكسر، حيث تكون ألياف CGRP مؤثرة بشكل خاص في تعديل الالتهاب وتعزيز الشفاء.
تستكشف القسم أيضًا محور الأعصاب والمناعة خلال إصلاح العظام، مشددًا على أهمية البيئة المناعية في التجديد الناجح. الالتهاب الحاد حاسم، حيث تلعب العدلات والبلعميات أدوارًا رئيسية في إزالة الحطام وتسهيل الشفاء. تناقش الورقة الدور المزدوج للببتيدات العصبية، وخاصة CGRP، في تنظيم الاستجابات المناعية، وتعزيز استقطاب البلعميات M2، وزيادة التمايز الأوستيوجيني لخلايا الجذع المستمدة من نخاع العظام. بالإضافة إلى ذلك، تؤكد على التفاعل المعقد بين الأعصاب الحسية والأعصاب الذاتية في تعديل البيئة المناعية الأوستيوجينية، مما يشير إلى أن الاستراتيجيات العلاجية التي تستهدف هذه المسارات يمكن أن تعزز تجديد العظام. بشكل عام، تشير النتائج إلى أن الأعصاب الطرفية تؤثر بشكل كبير على كل من الاستجابة الالتهابية وعمليات الشفاء اللاحقة في إصلاح العظام.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41413-025-00476-3
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41486263
Publication Date: 2026-01-05
Author(s): Y. B. Zhao et al.
Primary Topic: Nerve injury and regeneration
Overview
The research paper section provides a comprehensive overview of the role of the nervous system in bone regeneration, emphasizing the intricate interplay between nerves and the immune microenvironment. It highlights that while previous studies have primarily focused on the direct effects of peripheral nerves and their neurotransmitters on bone healing, emerging evidence points to a more complex involvement of nerves in regulating immune responses critical for bone regeneration. The review discusses the changes in peripheral nerves during the regenerative process and outlines the conduction and paracrine pathways through which nerves influence the osteogenic immune microenvironment.
The conclusion underscores the significant advancements in understanding the nerve-immune axis in bone regeneration, particularly the distinct roles of various nerves and nerve-related factors in modulating the osteoimmune microenvironment. It notes the importance of the immune system during both the acute inflammatory phase and the long-term repair process. Despite the progress made, the authors call for further investigation into the effects of neuropeptides and neurotransmitters on adaptive immune cells and the bidirectional relationship between the nervous and immune systems. Overall, the review aims to provide insights that could lead to innovative strategies for enhancing bone repair and regeneration by integrating the nervous, immune, and skeletal systems.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the significant role of the nerve-bone axis in regulating bone development, homeostasis, disease, and regeneration. It emphasizes that during embryonic skeletal development, nerve innervation influences both intramembranous and endochondral ossification, with initial innervation occurring in the diaphysis and later extending to the metaphyses, correlating with vascularization. In pathological conditions like osteoarthritis, nerve infiltration into avascular cartilage contributes to inflammation and pain. Furthermore, intact innervation is crucial for effective fracture healing, as denervation leads to weaker and less dense callus formation.
The introduction also outlines the four phases of fracture healing—hematoma formation, soft callus formation, hard callus formation, and remodeling—highlighting the importance of the inflammatory phase, which is essential for healing. Disruptions in inflammation can hinder recovery, and prolonged use of nonsteroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) is linked to delayed healing. The paper notes that nerves regulate the local immune microenvironment, influencing healing processes through neuropeptides like calcitonin gene-related peptide (CGRP) and vasoactive intestinal peptide (VIP). Despite these insights, the mechanisms by which nerves regulate immune responses during bone regeneration remain poorly understood. The review aims to summarize current literature on the nerve-immune axis in bone regeneration, detailing the interactions between peripheral nerves and the immune microenvironment, and setting the stage for further research in this area.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the intricate relationship between peripheral nerves and bone repair processes. It details the roles of sensory, sympathetic, and parasympathetic nerves in bone tissue, emphasizing that sensory neurons are primarily responsible for relaying information to the central nervous system (CNS), while sympathetic nerves dominate in mineralized bone and bone marrow. The periosteum, rich in sensory and sympathetic nerves, plays a crucial role in bone maintenance and repair, with nerve fibers peaking in density shortly after a fracture and gradually decreasing as healing progresses. Notably, the presence of calcitonin gene-related peptide (CGRP) and tyrosine hydroxylase (TH) positive nerve fibers is significant in the reinnervation process post-fracture, with CGRP fibers being particularly influential in modulating inflammation and promoting healing.
The section further explores the nerve-immune axis during bone repair, emphasizing the importance of the immune microenvironment in successful regeneration. Acute inflammation is critical, with neutrophils and macrophages playing key roles in clearing debris and facilitating healing. The paper discusses the dual role of neuropeptides, particularly CGRP, in regulating immune responses, promoting M2 macrophage polarization, and enhancing osteogenic differentiation of bone marrow-derived stem cells. Additionally, it underscores the complex interplay between sensory and autonomic nerves in modulating the osteogenic immune microenvironment, suggesting that therapeutic strategies targeting these pathways could enhance bone regeneration. Overall, the findings indicate that peripheral nerves significantly influence both the inflammatory response and the subsequent healing processes in bone repair.