目前,在自闭症谱系障碍(ASD)的机制研究中,越来越多的证据提示免疫/炎症系统的潜在作用。在此前的研究中,母体免疫激活已被证明会诱导后代类似ASD的社会行为异常。有意思的是,部分患者的ASD相关行为症状在感染引发发热时似乎会短暂改善,这一现象被称为“发热效应”。这些观察表明,与免疫相关的因素既可能促成ASD,也可能缓解其症状。
妊娠期间,母体炎症会激活辅助性T细胞17(Th17),产生白介素-17A(IL-17A),这是诱导暴露于母体免疫激活的后代出现ASD样表型的关键介质。然而,在母体免疫激活模型的成年后代中,IL-17A又可以缓解脂多糖引起的炎症期间的社交缺陷,这一发现可能有助于解释ASD中的“发热效应”。
这些结果表明IL-17A在发育中和成年后大脑中可能具有复杂且双重的作用。了解IL-17A如何影响大脑神经元及ASD相关社会行为,对于开发新的ASD神经免疫治疗策略至关重要。
在最近的《分子精神病学》杂志上,南京鼓楼医院和首都医科大学的研究团队合作发表最新研究成果[1]。
他们在ASD小鼠模型中发现了异常的IL-17A信号,小脑中的IL-17A完全由小胶质细胞产生,它通过维持神经元的兴奋性并选择性地抑制小脑浦肯野细胞(PC)的抑制性神经传递,从而对社交行为的调控至关重要。特异性下调PC中IL-17受体介导的信号会重现ASD样社交缺陷和重复行为。提高IL-17A水平则能有效恢复PC的兴奋性并改善ASD样症状。
这些发现揭示了针对IL-17A信号的潜在治疗策略可能有助于改善ASD。
为了确定IL-17A在遗传性ASD中的作用,研究人员使用了Fmr1敲除小鼠,这是一种成熟的ASD遗传模型,存在典型的ASD相关行为。
鉴于此前研究发现的小脑,尤其是PC在ASD发病机制中的关键作用,研究人员比较了野生型小鼠和Fmr1敲除小鼠PC的自发放电和突触电流。他们发现,Fmr1敲除小鼠的PC自发放电显著低于野生型小鼠,并且抑制性输入增强。
差异性表达基因的分析则显示,Fmr1敲除小鼠中,包括IL-17信号在内的免疫相关通路、突触可塑性和神经活动相关基因显著上调,在分子水平上也检测到,IL-17A和IL-17A受体的mRNA和蛋白水平显著升高。
这意味着,在Fmr1敲除小鼠中,小脑PC的兴奋性下降,同时伴随IL-17A和IL-17A受体信号的异常增强。IL-17A信号可能在小脑中发挥补偿性作用,参与调控神经元功能和ASD样行为。
接下来,研究人员确定了小脑中IL-17A的来源。鉴于Fmr1敲除小鼠小脑中IL-17A mRNA和蛋白表达的增加,他们假设IL-17A可能由驻留的中枢神经系统细胞局部产生,而非通常的外周免疫细胞。
果然,通过检测IL-17A在不同细胞类型中的定位,确定它完全来自于小胶质细胞,并且Fmr1敲除小鼠中的小胶质细胞IL-17A表达在发育早期和成年期均高于野生型小鼠。IL-17A受体则选择性定位于PC。
因为前面的实验显示出IL-17A可能具有潜在的补偿性作用,研究人员尝试给Fmr1敲除小鼠的小脑注射IL-17A。这显著提高了小鼠PC的自发放电,抑制性输入降低,而兴奋性输入则不受影响。在行为表现上,小鼠的社交行为得到改善,重复行为减少。
另外,研究人员还使用了另一种增加IL-17A的方法,他们通过一种模拟病毒感染的双链RNA——poly(I:C)处理Fmr1敲除小鼠,成功诱导了小胶质细胞释放IL-17A,这种方式与直接补充IL-17A起到了同样的,增加PC自发放电,改善社交行为和重复行为的效果。
综上所述,这项研究研究揭示了IL-17A在调控小脑浦肯野细胞功能和社交行为中的一种新的、小胶质细胞依赖性作用。小脑中IL-17A信号的破坏会导致ASD样表型,而其补偿性增强则能够恢复突触和行为功能,为“发热效应”提供了潜在的解释。
这些发现既拓展了对IL-17A在大脑中生理作用的理解,也强调了基于免疫调控的小脑环路作为ASD治疗的有前景的途径。
参考文献:
[1] Yin, J., Li, W., Shen, LP. et al. Cerebellar microglia-derived IL-17A mitigates autism-related behavioral and synaptic deficits. Mol Psychiatry (2026). https://doi.org/10.1038/s41380-026-03454-1
本文作者丨应雨妍
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