随着对免疫系统研究的深入，近几年通过免疫细胞调控组织工程再生已成为研究的热点，众多研究都表明，材料本身以及植入过程的组织损伤将引发的局部炎症反应，而炎性微环境伴随着组织修复再生的整个过程。组织工程材料植入后，局部炎症以级联的方式募集免疫细胞，第一波免疫细胞聚集后进一步诱导和调节下一波细胞的募集，而那些最早进入微环境的细胞可能是决定局部微环境从而控制再生转归的关键因素。
中性粒细胞作为人体中数量最多和最早到达损伤区域的炎性细胞，它在局部微环境中的激活的极化状态可能对组织修复再生的结局产生重要影响。一直以来，中性粒细胞仅被简单地认为是一种导致组织损伤的急性炎症细胞，但最新研究发现，与目前经典的巨噬细胞M1-M2极化模型类似，中性粒细胞也可被分为促炎的“N1”极化和抗炎的“N2”极化，分别参与了机体防御和组织修复等多种功能，然而其在组织工程再生中的作用机制仍不清楚。
Advanced Science最近发表了由上海交通大学医学院附属第九人民医院/第四军医大学口腔医学院/华东理工大学材料学院的沈国芳教授、孔亮副教授、袁媛教授作为通讯作者，蔡卜磊副教授、林丹博士后、李岩副教授作为第一作者共同撰写的文章“N2-Polarized Neutrophils Guide Bone Mesenchymal Stem Cell Recruitment and Initiate Bone Regeneration: A Missing Piece of the Bone Regeneration Puzzle”（DOI:10.1002/advs.202100584）。
近年来，巨噬细胞被认为是组织再生过程中最主要的参与者。而本研究发现中性粒细胞不但先于巨噬细胞进入再生微环境，而且是启动内源性骨再生并决定再生结局的关键细胞。本研究通过体内原位/异位成骨模型和体外细胞分子生物学进行多维度的验证，首次阐明了中性粒细胞和BMSCs之间的相互作用关系。研究发现：①负载适当水平的IL-8的医用明胶海绵即可诱导C57小鼠肌肉内的快速异位成骨（7天）；②该异位成骨微环境内的BMSCs并非由外源性趋化因子募集，而是由率先到达的中性粒细胞间接募集的；③中性粒细胞的极化状态对募集干细胞和引导内源性骨再生有重要影响；④中性粒细胞通过外分泌SDF-1，通过SDF-1/CXCR4轴及其下游PI3K/AKT/β-catenin通路介导BMSCs的募集。
在这项工作中，我们发现中性粒细胞的初始极化状态决定了再生的命运，其不仅是募集BMSCs的主要细胞，也是引导巨噬细胞等再生相关细胞募集的“启动者”。通过对中性粒细胞引发的内源性骨再生的机制探索，本研究加深了我们对炎症-再生相互关系的认识，开启了通过调控中性粒细胞的极化方向引导骨缺损内源性再生的新方式，探明了内源性骨再生中干细胞早期募集的细胞生物学机制，为新型组织工程材料的开发设计及临床应用提供良好理论基础。
上述工作得到了中国博士后科学基金特别资助（2020T130422），国家重点研发计划（2017YFB1104100），国家自然科学基金项目(81970973、81771036、81970977)的支持。
WILEY
论文信息：
N2-Polarized Neutrophils Guide Bone Mesenchymal Stem Cell Recruitment and Initiate Bone Regeneration: A Missing Piece of the Bone Regeneration Puzzle
Bolei Cai, Dan Lin*, Yan Li, Le Wang, Jirong Xie, Taiqiang Dai, Fuwei Liu, Mingyue Tang, Lei Tian, Yuan Yuan*, Liang Kong*, Steve G. F. Shen*
Advanced Science
DOI：10.1002/advs.202100584
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202100584
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