Fmr1-KO小鼠Crus I区PC自发放电频率降低、sIPSC幅度增大而频率不变,全小脑转录组显示IL-17信号通路富集,且IL-17A及其受体IL-17RA的mRNA和蛋白均显著上调(图1)。
图1.Fmr1基因敲除小鼠小脑中异常的PC活性及IL-17A信号通路
2.小脑IL-17A仅由小胶质细胞产生,通过激活PC增强社交性
证实小脑IL-17A仅由小胶质细胞产生,而其受体IL-17RA特异性表达于浦肯野细胞,且在Crus I区的表达强度显著高于海马、前额叶和S1DZ,确立了小胶质细胞→浦肯野细胞的IL-17A信号轴(图2)。
图2.IL-17A与IL-17RA在小脑小胶质细胞和颗粒细胞中的选择性表达及分布情况
外源IL-17A通过增强浦肯野细胞自发放电频率并选择性降低抑制性突触后电流幅度,显著提升WT小鼠的社交偏好,但对重复性埋珠行为无影响(图3)。
图3.小脑IL-17A信号通路通过增强野生型(WT)小鼠的前角神经元(PC)兴奋性来改善其社会行为
全程用的就是常规脑片电生理加微量注射,任何一个有膜片钳平台的实验室都能照搬,甚至能把这套“局部给药+电生理+三箱社交”的三联套路直接移植到其他脑区或疾病模型上,堪称“通用公式”。
3.浦肯野细胞中IL-17RA敲低导致神经元低兴奋性和ASD样行为
药理学阻断IL-17RA或通过慢病毒非特异性敲低,以及利用L7-Cre系统在PC中特异性敲低IL-17RA,均一致导致PC放电频率降低、sIPSC幅度增大,同时出现社交互动减少和埋珠行为增加(图4)。
图4.在小鼠脑皮质(PCs)中敲低IL-17RA会导致神经元兴奋性降低及自闭症谱系障碍(ASD)样行为
4.IL-17A挽救Fmr1-KO小鼠PC低兴奋性并改善ASD样行为
在Fmr1-KO脑片中,IL-17A可恢复PC放电至正常水平并降低异常升高的sIPSC幅度,该效应依赖NF-κB通路;同时IL-17A下调GABAₐR和gephyrin表达,且Crus I内注射IL-17A显著改善社交缺陷和重复行为(图5)。
图5.IL-17A可改善Fmr1基因敲除小鼠的小脑浦肯野细胞兴奋性及自闭症谱系障碍样行为
5.Poly(I:C)处理增强小胶质细胞来源的IL-17A并改善ASD样表型
腹腔注射poly(I:C)选择性升高小脑IL-17A,且该来源为小胶质细胞,同时轻度增加炎性因子、不损伤PC;poly(I:C)可增加PC中Arc表达,改善社交和埋珠行为,该效应可被局部IL-17RA抗体或小胶质细胞耗竭所阻断,且在雌性Fmr1-KO中同样有效(图6)。
图6.聚(I:C)通过增强小脑小胶质细胞释放IL-17A,改善Fmr1基因敲除小鼠的自闭症谱系障碍样行为
poly(I:C)早已在肿瘤免疫治疗中有临床安全性数据,这意味着这套机制不仅仅是基础发现,而是真正可以往临床推的。