### 研究背景

椎间盘退变（IVDD）是一种普遍存在的退行性脊柱疾病，它是下腰痛的主要原因，随着人口逐渐老龄化，其发病率也在不断增加。这一疾病不仅给患者带来了剧烈的疼痛、生活质量降低，甚至残疾等困扰，同时也对社会医疗系统造成了显著的经济负担。IVDD的核心病理机制包括由于机械负荷导致的纤维环（AF）破裂，进而引发髓核（NP）突出和神经压迫；另外，椎间盘内部氧化应激（ROS）的积累也会导致细胞凋亡、衰老、炎症和细胞外基质（ECM）代谢失衡。现有的保守治疗和手术方法复发率较高，且无法有效靶向修复AF损伤。由于椎间盘的无血管特性，药物递送受到限制，反复注射可能加速退变。因此，开发能够同时靶向氧化应激及ECM失衡的新型治疗策略成为当前研究的热点。

### 研究亮点

针对这一系列问题，华中科技大学的王芹与魏玉龙团队在《Advanced Functional Materials》杂志上发表了题为“Photothermal hydrogel with Mn3O4 nanoparticles alleviates intervertebral disc degeneration by scavenging ROS and regulating extracellular matrix metabolism”的研究成果。研究者们构建了一种可注射的光热水凝胶Mn3O4@ChS-HA，该水凝胶由多巴胺接枝的氧化硫酸软骨素（dop-OChS）、己二酸二肼修饰的透明质酸（ADH-HA）和Mn3O4纳米颗粒组成，旨在修复AF损伤。

该水凝胶模拟了自然椎间盘的环境，显示出优异的机械性能和对AF缺损部位强大的粘附性，从而能够实现Mn3O4纳米颗粒的长期滞留。Mn3O4纳米颗粒具备类似超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶的催化特性，能够有效清除ROS并调节ECM代谢。通过免疫荧光检测，研究评估了Mn3O4@ChS-HA水凝胶对氧化应激诱导的线粒体DNA泄漏（mtDNA释放至胞质）的保护效果，结果显示在H2O2刺激下，胞质dsDNA显著增加，表明了线粒体的DNA泄漏和分裂的发生，而Mn3O4@ChS-HA处理组的胞质dsDNA水平显著降低，证明其能有效维持线粒体的完整性。

### 实验结果

实验数据显示，Mn3O4纳米颗粒可以同时模拟SOD、CAT和GPx的活性，使H2O2分解效率提升了80%。这种特性在细胞层面上实现了高效的ROS清除，并显著恢复了线粒体功能。本研究从分子机制上证实：单一纳米材料通过三重酶仿生活性可突破天然抗氧化酶在椎间盘低氧与酸性环境中的稳定性限制，并揭示了“线粒体ROS清除→膜电位稳定→凋亡抑制”的级联保护机制，为氧化应激主导的退行性疾病提供了新型干预策略。

经过Mn3O4@ChS-HA处理后，SA-β-Gal⁺衰老细胞数量减少了70%，与此同时，自噬标记蛋白LC3B的荧光强度增加了21倍，且自噬启动因子BECN1的表达得到了上调。这一现象表明ROS的清除直接激活了自噬流，而自噬的增强进一步清除受损的线粒体，形成了“抗氧化-促自噬-抗衰老”的正反馈循环。此外，自噬的激活也能够同步抑制炎症因子的释放，挑战了传统理论中细胞衰老与炎症反应的独立调控观念。

在分子层面上，Mn3O4@ChS-HA使合成代谢标志物Aggrecan和COL2A1的表达恢复至正常水平的190%，而分解酶MMP13和ADAMTS5的水平则降低了50%。在组织层面研究中，基于大鼠模型的结果显示椎间盘高度指数（DHI）恢复了95%，与蛋白聚糖的沉积增加相对应。结果表明，ROS的清除通过抑制NF-κB信号通路下调了其转录调控的基质降解酶的表达，有效逆转了ECM的代谢失衡。

### 结论与展望

综上所述，Mn3O4@ChS-HA这一MPTT-纳米酶-水凝胶系统通过调节氧化还原稳态与促进组织修复而发挥多种生物学功能，为IVDD的治疗提供了一种前景广阔的策略。然而，未来的研究仍需对水凝胶的设计进行优化，以更好地模拟自然AF结构，并在大型动物模型中验证其疗效，助力转化至临床应用。强大的科技支持与创新研究发展下，尊龙凯时期待为IVDD相关治疗贡献更多可持续的解决方案。