神经元IL-1R1如何控制大脑活动

　　

白细胞介素-1 （IL-1）是参与炎症的关键分子，在健康和疾病状态中都起着重要作用。在疾病中，大脑中高水平的IL-1与神经炎症有关，神经炎症会破坏身体的应激反应，引起类似疾病的行为，通过激活大脑免疫细胞使炎症恶化，并允许身体的免疫细胞进入大脑。它还会导致支持细胞产生有害分子，从而导致脑损伤。IL-1水平升高与情绪障碍有关，如抑郁症，以及记忆和思维问题。

相反，在没有炎症的正常情况下，IL-1在大脑中起着至关重要的作用。它有助于调节激素活动，支持健康的睡眠模式，并改善认知功能，如记忆和学习。

IL-1R1就像细胞上的门铃，当感染或受伤时就会响起，在免疫细胞中，它向身体发出启动免疫反应的信号。然而，表达IL-1R1的神经元被认为不会诱发炎症，这表明这些细胞实际上可能将免疫信号整合到神经信号中。IL-1R1（白细胞介素-1受体1型）在哪里或如何控制或改变正常的脑功能还未被揭示。

现在，佛罗里达大西洋大学的一项新研究提供了迄今为止小鼠大脑中神经元IL-1R1 （nIL-1R1）表达最详细和全面的图谱，解决了长期存在的不一致。先前的研究表明，神经元中的IL-1信号与疾病行为、焦虑和睡眠变化有关，但所涉及的确切神经回路尚未明确定义。

这项发表在《Journal of Neuroinflammation》上的研究缩小了可能介导这些影响的特定神经元群和神经递质系统的范围。研究人员能够使用一种巧妙的细胞标记方法标记表达nIL-1R1的神经元群，为该受体在中枢神经系统（CNS）中的功能作用提供了新的见解。

FAU Quan实验室先前的研究表明，谷氨酸能神经元中的慢性IL-1信号影响认知和社交回避行为，特别是在神经炎症和应激相关疾病的背景下。这支持了一种观点，即在当前研究描述的独特神经回路中，nIL-1R1可能在慢性压力、抑郁和焦虑等疾病中发挥关键作用。

研究人员利用转基因小鼠，在某些大脑区域（如体感皮层、海马体等）发现了含有IL-1R1神经元的神经元。这些神经元大多数使用谷氨酸（一种传递信号的神经递质），而一些使用血清素（对情绪很重要）。他们发现，这些IL-1R1阳性的神经元参与了控制感觉处理、情绪调节和记忆的回路。

FAU施密特医学院生物医学教授、FAU Stiles-Nicholson脑研究所研究员、通讯作者Ning Quan说：“我们的研究显示了某些神经元是如何与免疫信号相联系的，这可能有助于解释炎症是如何导致感觉、情绪和记忆障碍的。这些发现可能会带来治疗与炎症有关的脑部疾病的新方法。就行为影响而言，我们的研究结果支持了IL-1R1信号影响情绪和认知行为的假设。”

结果显示，nIL-1R1的表达在体感觉和谷氨酸系统中最为突出，而这些领域此前在这方面的研究不足。在被确定表达IL-1R1的大脑区域中，齿状回（DG）一直被强调，重申了其作为神经元IL-1R1表达的关键部位的作用。该研究还确定了丘脑中继中心和各种感觉皮质区域，表明IL-1信号可能在感觉加工中发挥重要作用。

“这一新发现揭示了免疫信号是否会影响我们的感觉处理，以及IL-1R1介导的感觉信号改变是否会导致认知问题、焦虑或抑郁，”第一作者、FAU施密特医学院和斯泰尔斯-尼科尔森脑研究所博士后Dan Nemeth博士说。“此外，这项研究表明，神经元不像其他表达il - 1r1的细胞那样发出信号。”

虽然研究人员在与情绪、情感和认知相关的大脑区域发现了神经元IL-1R1，但一个意想不到的发现是，IL-1R1在感觉系统的神经元中表达。利用高科技的空间转录组学，他们发现神经元IL-1R1调节参与突触组织的基因通路，而不会引发典型的炎症。这表明IL-1R1在突触形成中起作用，可以改变神经回路及其功能。

“迄今为止，通过对小鼠大脑中神经元IL-1R1表达的最详细映射，这项研究为IL-1信号如何影响控制行为的神经回路带来了前所未有的清晰度，”FAU Stiles-Nicholson脑研究所执行主任，David J.S. Nicholson神经科学杰出教授，FAU施密特医学院生物医学科学教授，合著者Randy D. Blakely博士说。“这些发现为探索新的途径打开了大门，为压力相关疾病、抑郁和焦虑中正常和中断行为状态的潜在机制提供了关键的见解。”