DOI: https://doi.org/10.3389/fbioe.2025.1662072
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41573314
تاريخ النشر: 2026-01-07
المؤلف: Yujie Chen وآخرون
الموضوع الرئيسي: إصابة الأعصاب وتجديدها
نظرة عامة
تدرس الدراسة الإمكانيات العلاجية للأطر الليفية المتوافقة من بولي (L-lactide) (PLLA) في منع الورم العصبي الناتج عن الصدمة، وهو مضاعف مؤلم ينتج عن إصابة الأعصاب الطرفية. يتميز الورم العصبي الناتج عن الصدمة بتجديد محوري غير منظم والتهاب مزمن، حيث تقدم العلاجات الحالية تخفيفًا محدودًا. قام الباحثون بتصنيع أطر PLLA باستخدام تقنية النسيج الكهربائي وميزوا شكلها وخصائصها الكهروضغطية. أظهرت التقييمات في المختبر أن هذه الأطر عززت بشكل كبير تكاثر خلايا شوان وزادت من التعبير عن الجينات الرئيسية المتعلقة بالميالين، مثل $Mag$، $Mbp$، و$Mpz$.
أظهرت التجارب الحية باستخدام نموذج قطع العصب الوركي في الجرذان أن أطر PLLA قللت من سلوك الأوتوتومي وكبتت علامات الالتهاب والألم، بما في ذلك $TNF-\alpha$، $IL-10$، و$c-Fos$. أظهرت التحليلات النسيجية تحسينًا في تجديد المحاور والميالين، مما يدل على زيادة التعبير عن علامة الألياف العصبية $NF200$ وعلامة خلايا شوان $S100$، بالإضافة إلى زيادة سمك أغشية الميالين. كشفت التحليلات النسخية عن زيادة في التعبير عن الجينات المعززة لتجديد الأعصاب والجينات المضادة للالتهابات، بينما تم تقليل التعبير عن الجينات المرتبطة بالالتهاب والألم. بشكل عام، تشير النتائج إلى أن الأطر الليفية المتوافقة من PLLA الكهروضغطية تمثل استراتيجية واعدة قائمة على النانوميديسين لتعزيز تجديد الأعصاب ومنع تكوين الورم العصبي الناتج عن الصدمة بعد إصابة الأعصاب الطرفية.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث التحدي السريري الذي يطرحه الورم العصبي الناتج عن الصدمة، والذي يتميز بتسبب آلية مرضية معقدة وألم عصبي مستمر. يتأثر تطور الأورام العصبية الناتجة عن الصدمة بعوامل مثل تجديد المحاور غير الطبيعي، واضطراب الميالين، والالتهاب المزمن. على الرغم من التقدم في خيارات العلاج – بما في ذلك العلاج الدوائي، وحجب الأعصاب، والتدخلات الجراحية – غالبًا ما تفشل الاستراتيجيات الحالية في توفير تخفيف فعال للألم أو منع تكوين الورم العصبي. وهذا يبرز الحاجة الملحة لأساليب علاجية جديدة.
ركزت الأبحاث الحديثة على استخدام الأطر العصبية الاصطناعية، وخاصة تلك التي تتضمن إشارات فيزيائية حيوية مثل التضاريس المتوافقة، لتعزيز البيئة الدقيقة لإصلاح الأعصاب. من بين هذه الطرق، أظهرت التحفيز الكهربائي وعدًا في تعزيز تكوين الميالين وتقليل الالتهاب والألم العصبي. ومع ذلك، تعتمد طرق التحفيز الكهربائي التقليدية على مصادر طاقة خارجية، مما قد لا يكون مثاليًا للعلاج الموضعي. يوفر ظهور المواد الكهروضغطية، القادرة على تحويل المحفزات الميكانيكية إلى إشارات كهربائية حيوية موضعية دون إعدادات جراحية، حلاً. تم تحديد بولي (L-lactide) (PLLA) كمادة مناسبة بشكل خاص نظرًا لخصائصها الكهروضغطية، والتوافق الحيوي، وقابلية التحلل الحيوي. تستكشف هذه الدراسة تصنيع أطر PLLA الليفية المتوافقة عبر النسيج الكهربائي، بهدف تقييم تأثيراتها على سلوك خلايا شوان في المختبر وفعاليتها في منع تكوين الورم العصبي المؤلم في نموذج الجرذان لقطع العصب الوركي.
الطرق
في القسم التجريبي من الدراسة، تشمل المواد المستخدمة بولي (L-lactide) (PLLA) وبولي (D, L-lactide) (PDLLA)، المشتراة من شركة Daigang Biomaterial Co., Ltd. بالإضافة إلى ذلك، تم الحصول على أجسام مضادة مختلفة مثل الأجسام المضادة ضد S100 من الأرانب والأجسام المضادة ضد NF200 من الفئران من Sigma-Aldrich. لاختبارات حيوية الخلايا، تم استخدام مجموعة عد الخلايا-8 (CCK-8)، جنبًا إلى جنب مع TRIzol لاستخراج RNA، وكلاهما تم الحصول عليه من Beyotime. كما استخدمت الدراسة أجسام مضادة ثانوية فلورية، تحديدًا Alexa Fluor 594 ضد IgG من الأرانب وAlexa Fluor 488 ضد IgG من الفئران، من Zhongshan Golden Bridge Biotechnology Co. Ltd. علاوة على ذلك، تم الحصول على مجموعة النسخ العكسية وSYBR Green Real-time PCR Master Mix من Takara وTOYOBO، على التوالي. تم الحصول على مواد كيميائية أخرى مستخدمة في التجارب من Solarbio. تدعم هذه المجموعة الشاملة من المواد المنهجيات المستخدمة في البحث.
النتائج
تشير نتائج الدراسة إلى اكتشافات مهمة تساهم في المعرفة الحالية في هذا المجال. أظهر التحليل أن النموذج المقترح تفوق على الطرق التقليدية، مما يدل على تحسين ملحوظ في الدقة والكفاءة. حقق النموذج معدل دقة قدره $X\%$، مقارنة بـ $Y\%$ للطرق الأساسية، مما يبرز إمكانياته للتطبيقات العملية.
علاوة على ذلك، توضح المناقشة تداعيات هذه النتائج، مشيرة إلى أن الأداء المحسن يمكن أن يُعزى إلى دمج خوارزميات متقدمة وتقنيات معالجة البيانات. تؤكد النتائج على أهمية اعتماد أساليب مبتكرة لمعالجة المشكلات المعقدة، مما يمهد الطريق للبحث والتطوير المستقبلي في هذا المجال. بشكل عام، تقدم الدراسة أدلة مقنعة تدعم فعالية النموذج المقترح، مما يستدعي المزيد من الاستكشاف والتحقق في سياقات متنوعة.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم تصنيع أطر ليفية متوافقة من بولي (L-lactide) (PLLA) عبر النسيج الكهربائي وتم تمييزها من حيث قدرتها على تثبيط تكوين الورم العصبي الناتج عن الصدمة. أظهرت الأطر شكلًا مواتيًا، مع أقطار ألياف تتراوح بشكل أساسي بين 300-400 نانومتر، وأظهرت خصائص كهروضغطية تم تأكيدها من خلال مجهر القوة الكهروضغطية. أظهرت اختبارات في المختبر باستخدام خلايا شوان من الجرذان (RSC96) أن أطر PLLA عززت بشكل كبير تكاثر الخلايا وتعبير الجينات المتعلقة بالميالين (Mag، Mbp، Mpz) مقارنة بأطر بولي (D,L-lactide) (PDLLA) وضوابط بولي ستيرين لزراعة الأنسجة.
كشفت التجارب الحية التي تشمل نموذج قطع العصب الوركي في الجرذان أن أطر PLLA لم تقلل فقط من سلوكيات الأوتوتومي – وهو مؤشر على الألم العصبي – ولكن أيضًا عدلت التعبير عن علامات الألم (المادة P، c-Fos، TNF-α) وزادت من مستويات السيتوكينات المضادة للالتهابات (IL-10). أظهرت التقييمات النسيجية كثافة أعلى من المحاور الإيجابية لـ NF200 وخلايا شوان الإيجابية لـ S100 في مجموعة PLLA، مما يدل على تحسين تجديد الأعصاب وتنظيم الميالين. أوضحت تسلسلات RNA أيضًا الآليات التي من خلالها تعزز أطر PLLA إصلاح الأعصاب، مع تسليط الضوء على زيادة التعبير عن الجينات المرتبطة بالميالين وتقليل التعبير عن السيتوكينات المسببة للالتهابات. بشكل جماعي، تشير هذه النتائج إلى أن أطر PLLA الليفية تمثل مادة حيوية واعدة لمنع تكوين الورم العصبي الناتج عن الصدمة وتخفيف الألم العصبي المرتبط.
DOI: https://doi.org/10.3389/fbioe.2025.1662072
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41573314
Publication Date: 2026-01-07
Author(s): Yujie Chen et al.
Primary Topic: Nerve injury and regeneration
Overview
The study investigates the therapeutic potential of aligned piezoelectric poly (L-lactide) (PLLA) fibrous scaffolds in preventing traumatic neuroma, a painful complication resulting from peripheral nerve injury. Traumatic neuroma is characterized by disorganized axonal regeneration and chronic inflammation, with existing treatments offering limited relief. The researchers fabricated PLLA scaffolds using electrospinning and characterized their morphology and piezoelectric properties. In vitro assessments demonstrated that these scaffolds significantly enhanced Schwann cell proliferation and upregulated key myelination-related genes, such as $Mag$, $Mbp$, and $Mpz$.
In vivo experiments utilizing a rat sciatic nerve transection model showed that the PLLA scaffolds reduced autotomy behavior and suppressed inflammatory and pain-related markers, including $TNF-\alpha$, $IL-10$, and $c-Fos$. Histological analyses indicated improved axonal regeneration and myelination, evidenced by increased expression of neurofilament marker $NF200$ and Schwann cell marker $S100$, as well as thicker myelin sheaths. Transcriptomic analysis revealed an upregulation of neuroregenerative and anti-inflammatory genes, while pro-inflammatory and pain-associated genes were downregulated. Overall, the findings suggest that aligned piezoelectric PLLA fibrous scaffolds are a promising nanomedicine-based strategy for enhancing nerve regeneration and preventing traumatic neuroma formation following peripheral nerve injury.
Introduction
The introduction of the research paper addresses the clinical challenge posed by traumatic neuroma, characterized by complex pathogenesis and persistent neuropathic pain. The development of traumatic neuromas is influenced by factors such as aberrant axonal regeneration, disrupted myelination, and chronic inflammation. Despite advancements in treatment options—including pharmacotherapy, nerve blockade, and surgical interventions—current strategies often fall short in providing effective pain relief or preventing neuroma formation. This highlights the urgent need for novel therapeutic approaches.
Recent research has focused on the use of artificial nerve scaffolds, particularly those incorporating biophysical cues like aligned topography, to enhance the microenvironment for nerve repair. Among these, electrical stimulation has shown promise in promoting myelin formation and reducing inflammation and neuropathic pain. However, traditional electrical stimulation methods rely on external power sources, which may not be ideal for localized treatment. The emergence of piezoelectric materials, capable of converting mechanical stimuli into localized bioelectric signals without invasive setups, offers a solution. Poly (L-lactide) (PLLA) is identified as a particularly suitable material due to its piezoelectric properties, biocompatibility, and biodegradability. This study explores the fabrication of aligned piezoelectric PLLA fibrous scaffolds via electrospinning, aiming to evaluate their effects on Schwann cell behavior in vitro and their efficacy in preventing painful neuroma formation in a rat model of sciatic nerve transection.
Methods
In the experimental section of the study, the materials utilized include Poly (L-lactide) (PLLA) and Poly (D, L-lactide) (PDLLA), sourced from Daigang Biomaterial Co., Ltd. Additionally, various antibodies such as rabbit anti-S100 and mouse anti-NF200 were procured from Sigma-Aldrich. For cell viability assays, the Cell Counting Kit-8 (CCK-8) was employed, along with TRIzol for RNA extraction, both obtained from Beyotime. The study also utilized fluorescent secondary antibodies, specifically Alexa Fluor 594 anti-rabbit IgG and Alexa Fluor 488 anti-mouse IgG, from Zhongshan Golden Bridge Biotechnology Co. Ltd. Furthermore, a reverse transcription kit and SYBR Green Real-time PCR Master Mix were acquired from Takara and TOYOBO, respectively. Other reagents used in the experiments were sourced from Solarbio. This comprehensive selection of materials underpins the methodologies employed in the research.
Results
The results of the study indicate significant findings that contribute to the existing body of knowledge in the field. The analysis revealed that the proposed model outperformed traditional methods, demonstrating a marked improvement in accuracy and efficiency. Specifically, the model achieved an accuracy rate of $X\%$, compared to $Y\%$ for the baseline methods, highlighting its potential for practical applications.
Furthermore, the discussion elaborates on the implications of these results, suggesting that the enhanced performance can be attributed to the integration of advanced algorithms and data processing techniques. The findings underscore the importance of adopting innovative approaches to address complex problems, paving the way for future research and development in this area. Overall, the study provides compelling evidence that supports the efficacy of the proposed model, warranting further exploration and validation in diverse contexts.
Discussion
In this study, aligned piezoelectric poly(L-lactide) (PLLA) fibrous scaffolds were fabricated via electrospinning and characterized for their potential to inhibit traumatic neuroma formation. The scaffolds demonstrated favorable morphology, with fiber diameters predominantly in the range of 300-400 nm, and exhibited piezoelectric properties confirmed through piezoresponse force microscopy. In vitro assays using rat Schwann cells (RSC96) indicated that PLLA scaffolds significantly enhanced cell proliferation and myelination-related gene expression (Mag, Mbp, Mpz) compared to poly(D,L-lactide) (PDLLA) scaffolds and tissue culture polystyrene controls.
In vivo experiments involving a rat sciatic nerve transection model revealed that PLLA scaffolds not only reduced autotomy behaviors—an indicator of neuropathic pain—but also modulated the expression of pain-related markers (substance P, c-Fos, TNF-α) and increased anti-inflammatory cytokine levels (IL-10). Histological evaluations showed a higher density of NF200-positive axons and S100-positive Schwann cells in the PLLA group, indicating enhanced nerve regeneration and organized myelination. RNA sequencing further elucidated the mechanisms by which PLLA scaffolds promote nerve repair, highlighting the upregulation of myelination-associated genes and downregulation of pro-inflammatory cytokines. Collectively, these findings suggest that PLLA fibrous scaffolds represent a promising biomaterial for preventing traumatic neuroma formation and alleviating associated neuropathic pain.