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目的:脑信号蛋白3A(Semaphorin3A,Sema3A)属于信号素家族中Ⅲ型分泌型蛋白,参与神经损伤后参与少突胶质细胞的定向迁移和轴突再生。Sema3A在骨稳态和骨重建方面的研究越来越多,大量研究显示Sema3A在骨重建及骨骼发育疾病中发挥重要作用。神经毡蛋白-1(neuropilin-1,Nrp-1)是一种跨膜糖蛋白,作为Sema3及VEGF家族受体,在神经和血管系统中扮演重要角色。Sema3A/Nrp-1在调节骨的神经支配、骨骼发育及骨重建等方面有重要作用;Nrp-1与VEGF-A165及VEGFR2结合,可增加细胞膜VEGFR2含量,增强此信号途径。本实验通过创建创伤性颅脑损伤(traumatic brain injury,TBI)合并胫骨骨折模型,探索Sema3A/Nrp-1信号通路在神经损伤后骨折愈合中的表达变化及作用机制。方法:本实验取8-10周龄Wistar雌性大鼠192只,体重量220-250g,适应性喂养2周,随机分为对照组(C组)、胫骨骨折组(F组)、创伤性颅脑损伤组(TBI组)、创伤性颅脑损伤伴胫骨骨折组(TBI+F组),每组48只。F组制备单纯右侧胫骨骨折模型,TBI组采用改进后的Feeney法自由落体颅脑损伤装置制造TBI模型,TBI+F组制备TBI合并胫骨骨折模型,C组不作处理。分别于术后3、5、7、14、21及28d处死8只动物,开胸心脏取血及右侧胫骨取材。行血清ELISA测定各组不同时间点血清Sema3A表达;采用HE染色、免疫组织化学染色及Western blot法对骨痂组织中Sema3A、Nrp-1及VEGF进行定位、定量检测,并进行相关统计学分析。结果:经ELISA测定各组不同时间点Sema3A在血清中的变化,可发现F组、TBI组、TBI+F组各个时间点血清Sema3A含量均较对照组增高,并且于伤后第3天升高达到最高值,此后呈逐渐降低趋势,7天时再次逐渐升高,F组于14天到达最高点后逐渐下降,28天时接近正常;TBI组、TBI+F于21天再次到达最高,但高峰较第3天较低,此后呈下降趋势,但仍高于对照组。HE染色示C组在各时间点未见明显变化。术后3、5 d,F组、TBI+F组骨折断端无明显骨痂生长,可见炎性细胞及纤维组织填充;TBI组与C组无差异。7、14d,F组、TBI+F组纤维组织自骨膜下向断端间隙生长,骨外膜软骨细胞增生,逐渐向断端生成软骨痂,TBI+F组与F组相比骨外膜软骨细胞体积大、排列疏松,类骨质多;TBI组与C组相比,骨膜稍紊乱,骨膜下骨质轻度增生,骨小梁未见明显差异。21、28d,F组、TBI+F组软骨痂逐渐被新生骨小梁代替,TBI+F组与F组相比,骨小梁排列疏松、结构紊乱、密度低,骨痂面积较大,残存少量软骨细胞及类骨质;TBI组与C组比较无明显差异。免疫组织化学检测示,Sema3A、Nrp-1阳性染色在TBI+F组软骨细胞表达高于F组,尤其在7、14、21 d;Sema3A阳性染色在F组新生骨小梁成骨细胞表达较TBI+F组高,尤其在14、21 d;差异均有统计学意义(P<0.05)。Western blot检测示,Sema3A、Nrp-1及VEGF在F组、TBI+F组骨折愈合过程中表达趋势相同,但在各个时间点TBI+F组Sema3A、Nrp-1蛋白相对表达量高于F组(P<0.05),下降缓慢;尤其在术后14、21和28 d。同时TBI+F组Sema3A/VEGF比率高于F组,差异具有统计学意义(P<0.05),TBI组Sema3A蛋白相对表达量在术后7、14、21、28 d显著高于C组(P<0.05)。结论:神经损伤后Sema3A/Nrp-1在骨折愈合过程中呈异常表达,可能通过促进软骨细胞分化与增殖、阻止神经纤维在软骨痂的长入、降低成骨细胞分化,参与了神经损伤后病理性骨痂的形成。