摘要:科学家们正在逐步揭示这个问题的答案。近年来,越来越多的研究表明,当人体抵御感染时,一些被称为 细胞因子 的免疫分子,不仅能调控炎症反应,还会影响脑功能,进而导致疾病期间的行为变化。
你是否有过这样的感受:当生病时,你的身体、情绪和行为状态都会发生各种变化。这仅仅是身体疲惫造成的吗?还是说,它也与 脑 直接相关?
科学家们正在逐步揭示这个问题的答案。近年来,越来越多的研究表明,当人体抵御感染时,一些被称为 细胞因子 的免疫分子,不仅能调控炎症反应,还会影响脑功能,进而导致疾病期间的行为变化。
近期,在两项发表于《细胞》杂志的新研究中,研究人员聚焦于一类被称为 白细胞介素-17(IL-17) 的细胞因子。结果表明,IL-17在脑的两个不同的区域—— 杏仁核 和 躯体感觉皮质 中,分别发挥了不同作用,并引发了截然不同的行为变化: 在杏仁核中,它诱导焦虑;而在躯体感觉皮质中,它促进社交行为 。
这一发现进一步印证了 免疫系统与神经系统之间存在深刻而复杂的联系 。
行为的影响
从“发烧效应”说起
研究人员对IL-17的兴趣,最初源于“发烧效应”这一现象:过往的一些大规模研究表明,一些自闭症儿童在发烧时,他们的行为症状会暂时改善。
为探索这一背后机制,研究人员于2019年开展了一项小鼠实验,结果发现, 在某些感染状态下,IL-17的释放会抑制大脑皮质中一个名为S1DZ的小区域 。当该区域的神经元过度活跃时,小鼠会出现类似自闭症的行为,如重复行为与社交回避。
这项研究首次在免疫系统激活 (表现为发烧) 、脑功能改变与行为变化之间建立起联系,而IL-17正是这三者之间的桥梁。
IL-17E扮演“神经调质”
IL-17共有六种不同的形式 (IL-17A、IL-17B、IL-17C、IL-17D、IL-17E、IL-17F) ,可与五种受体 (IL-17RA、IL-17RB、IL-17RC、IL-17RD、IL-17RE) 结合。
在新研究中,研究团队系统地绘制了这些受体在脑中的分布图。结果发现,在包括S1DZ区域的大脑皮质中,存在一对受体——IL-17RA和IL-17RB。这一对受体主要分布在接收 本体感觉 输入并参与调节行为的神经元中。
当IL-17E与这对受体结合时,神经元的兴奋性会降低,动物的异常行为得以缓解 。这一作用机制与2019年研究中的现象高度一致。研究人员进一步证明,IL-17E对这种行为改善是必不可少的,而且其作用几乎完全如同一种“ 神经调质 ”,因为他能迅速降低神经元的兴奋性。这说明这种免疫分子在脑中也可以调节神经元的兴奋性。
研究人员推测, IL-17可能最初就是一种神经调质,后来才被免疫系统“劫持”,参与调控炎症 。这一假设也得到了早期研究的支持:在秀丽隐杆线虫 ( C. elegans ) 中,IL-17并不具备免疫功能,而是直接作用于神经元,诱导聚集行为 (一种社会行为) ;在哺乳动物中,IL-17E甚至是由大脑皮质 ( 包括S1DZ区域) 的神经元产生的。
焦虑的诱因
杏仁核在调控情绪 (特别是恐惧和焦虑) 方面发挥着重要作用。在另一篇论文中,研究人员将目光转向杏仁核,特别是其中一个名为 基底外侧杏仁核 (BLA) 的区域。研究显示, BLA区域内的一些离散的神经元,会表达成对运作的IL-17RA与IL-17RE受体。当IL-17A或IL-17C与这些受体结合时,神经元兴奋性会增加,从而引发焦虑 。
有趣的是,研究人员还发现一个反直觉的现象:如果使用抗体来阻断这些IL-17受体,体内循环的IL-17C水平反而会升高。这一结果帮助解释了某些 (通过阻断IL-17RA受体) 治疗白疕的药物在临床中出现的意想不到的副作用,尤其是会对心理健康产生潜在的不良影响。
研究团队怀疑,这些患者体内上调的IL-17配体可能直接作用于脑,从而诱发了类似自杀念头的情绪反应——这在小鼠实验中表现为焦虑。他们进一步指出,在感染期间,这种焦虑行为可能具有有益的适应意义:它能促使个体远离群体,从而减少疾病传播风险。
换句话说, 除了抗击病原体,免疫系统还可能通过细胞因子控制宿主的行为,以保护个体自身及其所属的群体 。
研究人员还发现,那些拥有IL-17受体的BLA神经元,同样也具有IL-10的受体。IL-10是一种抑制炎症的细胞因子,它能对抗IL-17引发的神经兴奋性反应,起到“关闭焦虑反应”的作用。当焦虑不再有利于生存时,IL-10提供了一种神经生理上的“关机机制”。
从免疫系统通往脑的路径
综上所述,这两项研究表明, 即使是单一的细胞因子族,如IL-17,也能通过在不同脑区作用于不同神经元群体,调控截然不同的行为反应——既可以诱导焦虑,也可以增强社交行为 。
目前,研究团队 正在进一步绘制IL-17及其受体在脑中的分布图,并且重点聚焦在S1DZ区域。他们希望借此更深入理解“神经-免疫”交互机制,为包括自闭症和抑郁症在内的神经精神疾病提供新的干预思路。
研究人员指出,这些分子虽然源自免疫系统,但它们为我们提供了新的调控脑功能的方法——与其直接作用于脑,或许可以考虑通过免疫系统来间接实现干预
来源:时空探险家