Adv Sci | 黄荣/王昌河团队揭示神经元再生与修复的“微域钙信号”调控新机制

神经损伤极为常见， 如车祸、工伤等， 但 功能恢复常不理想，超过半数患者遗留不同程度的肢体功能障碍 。 损伤后，神经元会启动自我修复。这场修复的总指挥是钙离子——它向神经元发出“开始生长”的信号。但钙是一把不折不扣的双刃剑：信号不足，修复无法启动；信号过强，又会直接导致神经元死亡。这个进退两难的矛盾，在科学上被称为“钙悖论”。然而，目前对于能够绕开全局钙毒性、实现精准修复的钙信号机制，仍缺乏系统认识。

近 日 ， 西安交通大学黄荣特聘研究员 、王昌河教授 与同济大学附属同济医院张卓玉医师 团队 合作 在 国际知名期刊Advanced Science以 封面故事（ inside front cover ） 发表 题为TRPC3-Driven Calcium Microdomains Instruct Peripheral Nerve Regeneration With Protective Implications for Central Neurons的研究论文 ，为 上述 问题提供了一个全新的回答。神经损伤修复的关键不在于钙的“总量”，而在于钙的“精准滴灌”方式——它是被精准投放到局部，还是无差别地淹没整个细胞。

研究 团队 采用 高分辨全内反射荧光显微镜，早在 2025 年 发表于 PNAS 的 工作中 就报道 ， 外周感觉 神经元 （ dorsal root ganglion neuron ） 中存在一种极其精密的钙信号 模式 —— 自发微域 钙 （ spontaneous microdomain Ca 2+ , smCa ） 。它发生在细胞膜 内表层 极其微小的空间内（ 近 100 纳米 深度 ，约合一根头发丝直径的千分之一），钙离子总量极少，却在纳米尺度上形成 瞬时 的 微域 高浓度 钙热点 （ 见如下视频 ） 。 延续前期工作，研究 者 进一步发现， 这种 “ 少而精 ” 的 微域 钙 信号，既能精准激活修复程序，又不会 漫延 至整个细胞引发毒性。通俗地讲，它如同一场精准的 “ 局部降雨 ” ，只浇灌需要修复的地方，而不会淹没整片田野。

驱动这场 “ 精准降雨 ” 的 “ 开关 ” ，是一种名为 TRPC3 的离子通道蛋白。研究团队 首先 基于 背根神经节神经元 的体外培养 系统，结合 药理筛选、 转录组测序、 功能获得和功能丧失 等 实验证明， TRPC3 是自发微域钙信号的关键调控蛋白 ， 且 TRPC3- 微域钙 信号 能够 促进损伤 轴突 的 再生 修复，其中 钙调蛋白 Calmodulin 通路参与自发微域钙向神经损伤再生的 信号 传递。

在体层面 ， 研究团队 在 坐骨神经损伤的小鼠模型中， 发现 TRPC3 的表达和微域钙活动均有显著上调，且 阻断 或敲除 TRPC3 可显著抑制神经纤维的重新生长和感觉 功能 的 有效恢复 ； 而 过表达 TRPC3 则能促进 神经 修复 ，且干预 Calmodulin 得到一致的结果。上述结论 预示 着 —— 外周神经损伤后， 通过 精准调 控 TRPC3- 微域钙 这个 “ 修复开关 ” ， 有望 加强 身体 的 自我修复。

外周向中枢的进阶 探索 ： 帕金森病是 老龄化社会面临的重大 脑病， 多巴胺能神经元的进行性丢失是 其 重要致病机制， 如何保护多巴胺能神经元免于死亡是 亟需解决的 临床 核心 难题。研究团队在 可再生的 外周神经系统发现的微域钙促进神经 损伤 修复的机制，是否可能作用于 难再生的 中枢系统呢？研究团队发现， TRPC3 高表达于 正常 中脑多巴胺能神经元中，且在帕金森病病理中，中脑多巴胺能神经元的 TRPC3 表达是显著下 调 的，提示 TRPC3 可能在帕金森病中发挥重要功能。研究团队在 MPTP 诱导的帕金森病 小鼠 模型的中脑多巴胺能神经元中特异性挽救 TRPC3 的表达，发现 能保护多巴胺能神经元免于死亡， 维持多巴胺的分泌能力并 改善运动功能 ； 进一步，研究团队 在人类胚胎干细胞 诱导 分化而来的多巴胺能神经元中 进行 了初步 机制解析 ， 如同 前述的 外周结论， 发现 TRPC3 同样能促进人源多巴胺能神经元的微域钙活动和轴突生长 ，提示中枢系统的 TRPC3 可能通过调控再生 - 损伤的平衡来保护多巴胺能神经元 。

综上，研究团队依托高分辨全内反射荧光显微镜，首先在可再生的外周神经元中发现 TRPC3 介导的微域钙活动， 揭示其 通过 Calmodulin 通路促进轴突的损伤 修复 ，并改善感觉功能的恢复水平 ；进一步，研究者在难再生的中枢神经系统 - 中脑多巴胺能神经元中探索了 TRPC3- 微域钙的促 修复 功能，初步发现挽救 TRPC3 在中脑多巴胺能神经元的表达可以有效保护多巴胺能神经元免于死亡，维持多巴胺的分泌能力并改善帕金森病模型小鼠的运动功能。 该研究指明了 神经损伤修复领域 一个值得期待的 新 方向：与其和全局钙信号的毒性正面交锋，不如 转向 如何精准地指挥钙离子，让它去该去的地方，精准发挥目标功能 ，有望为外周和中枢神经损伤相关的疾病治疗提供一定的理论指导 。

机制总结图

该研究被遴选为Advanced Science期刊 内 封面 ， 封面故事 灵感源自《西游记》经典桥段：孙悟空 于五庄观 怒推人参果树，观音 菩萨 以杨枝甘露令其起死回生。研究团队以此借喻 —— 孙悟空象征外部损伤，而观音与其杨枝甘露，恰如 TRPC3 介导的微域钙信号，发挥修复与保护之效。 具体封面图的 正式排期需等 9 月 24 日正式上线。

论文的 第一完成单位是西安交通大学生命学院， 共同第一作者为 西安交通大学博士生 卢钰 、 赵建博、谢振丽、 硕士生 王若琳 以及 雄安宣武医院 王媛 博士 ， 西安交通大学 黄荣 特聘研究员 、王昌河 教授 、 同济大学附属同济医院张卓玉 主治医师 为共同通讯作者 。 整个研究开展过程 得到了 王变变、申楚菡、陈娅丽、姚靖宇、李子阳 等同学的 大力 帮助，并得到 西安交通大学 徐华栋 副教授 、 上海交通大学 柴祖映 研究员 等合作者 的 指导 。感谢北京大学陈雷教授为本研究提供了人源 TRPC3 质粒。本研究还得到了西安交通大学实验动物中心与大型仪器共享平台的支持。

原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.77156

制版人：十一

学术合作组织

（*排名不分先后）

推荐直播

转载须知

【非原创文章】本文著作权归文章作者所有，欢迎个人转发分享，未经作者的允许禁止转载，作者拥有所有法定权利，违者必究。

BioArt

Med

Plants

人才招聘