通过纳秒脉冲电场调节雪旺细胞生长以促进体外周围神经再生

每年有数百万人受到涉及周围神经系统 （PNS） 和中枢神经系统 （CNS） 的神经损伤的影响¹。研究表明，神经损伤后中枢神经系统的轴突修复能力相当有限，而 PNS 由于 SCs² 的显着可塑性而显示出增强的能力。然而，在周围神经损伤后实现完全再生仍然艰巨，并继续对人类健康构成重大挑战 ^3,4。如今，尽管存在供体部位发病率高和可用性有限的缺点，但自体移植物仍然是一种常见的治疗方法⁵.这种情况促使研究人员探索替代疗法，包括材料⁶、分子因子⁷ 和电刺激 （ES）。作为促进轴突生长和神经再生的一个因素⁸，选择合适的 ES 方法并探索 ES 和 SCs 之间的关系变得至关重要。

SCs 是 PNS 的主要神经胶质细胞，在 PNS ^9,10 的再生中起着至关重要的作用。周围神经损伤后，SC 经历快速激活、广泛的重编程²，并从髓鞘形成状态过渡到生长支持形态以进行神经再生²。SC 的大量增殖发生在损伤神经的远端，而远端残端的 SC 经历增殖和伸长以形成 Bungner 带，这是引导轴突向靶器官生长所必需的¹¹。此外，来自近端和远端神经残端的 SC 迁移到神经桥中形成 SC 索，促进轴突再生¹²。此外，先前的研究表明，在周围神经再生的情况下，与SCs相关的因子的合成和分泌会发生变化，包括转录因子¹³、神经营养因子¹⁴和髓鞘形成调节因子¹³。基于这些，促进SC增殖、迁移、合成和相关因子的分泌，在改善周围神经再生方面已被广泛研究¹⁵。

先前的研究表明了使用 ES 进行神经再生的可能性¹。一个被广泛接受的解释是，ES 可以通过改变这些生物分子上的电荷分布来诱导细胞膜的去极化，改变膜电位并影响膜蛋白的功能¹。然而，广泛应用的强烈 PEF 可能会导致剧烈疼痛、不自主肌肉收缩和心脏颤动⁸.它还会增加肌酸激酶 （CK） 活性，降低肌肉力量，并诱导迟发性肌肉酸痛 （DOMS）¹⁶ 的发展。nsPEF 是一种新兴技术，它在纳秒脉冲持续时间内用高压电场刺激测试对象，并逐渐用于细胞水平的研究^17,18。先前的研究表明，nsPEF促进细胞增殖和细胞器活性的可能原理是膜纳米孔的形成和离子通道的激活，这导致细胞质^Ca2+浓度的增加¹⁹。nsPEF 利用脉冲功率技术对细胞膜进行充电，产生的脉冲具有持续时间短、上升时间快、功率高、能量密度低等特点²⁰.这些特征表明，nsPEF 可能是一种首选模式，刺激副作用最小⁸。此外，与手术干预相比，nsPEF 具有微创手术、可逆性、可调节性和对神经组织的非破坏性等优势。nsPEF在生物医学领域的一个主流研究方向是其在利用高能电场刺激进行肿瘤组织消融方面的应用21,22,23。一些研究结果表明，12-nsPEF 可以刺激周围神经而不会造成损伤²⁴.然而，目前，关于nsPEF在神经再生领域的应用证据有限。此外，使用 nsPEF 刺激 SC 是一项开创性的尝试，有助于进一步的体内和临床研究。本研究探讨了nsPEF刺激SCs是否能促进神经再生，为后续的深入系统研究提供可靠依据。