盡管如此，研究發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元細(xì)胞有一種內(nèi)在的防御機制。它可以通過分泌支持腦組織愈合和修復(fù)的分子，例如抗炎細(xì)胞因子白介素4 (IL-4)，來快速響應(yīng)缺血狀態(tài)。IL-4與其受體 (IL-4Rα)結(jié)合,可減少促炎癥因子的產(chǎn)生。IL-4還可刺激小膠質(zhì)細(xì)胞的吞噬作用，使其能有效清除凋亡神經(jīng)元。 增強的神經(jīng)元IL-4信號傳導(dǎo)還可能調(diào)節(jié)神經(jīng)元膜電位，從而影響大腦中神經(jīng)元的興奮性。因此，我們假設(shè)IL-4的缺乏可能對卒中后缺血性損傷期間的神經(jīng)元缺氧去極化或興奮過度有直接影響。

      在本文中，我們設(shè)計實驗 (如圖1) 驗證了內(nèi)源性IL-4對局灶性腦缺血再灌注 (I/R) 損傷中的神經(jīng)保護作用，并嘗試探索其內(nèi)在機制。 首先， 我們借助Maestro MEA平臺，測試 IL-4對神經(jīng)元電活動的影響 。檢測結(jié)果(如圖2)顯示， IL-4處理野生型小鼠原代皮層神經(jīng)元，可使其平均放電率、簇放電率、網(wǎng)絡(luò)簇放電和同步性參數(shù)等都降低。說明IL-4會削弱神經(jīng)元自發(fā)放電和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)活動，對其興奮性有直接的抑制作用。 隨后，我們構(gòu)建了 Il-4基因敲除小鼠模型，并取其皮質(zhì)錐體和星狀神經(jīng)元進(jìn)行膜片鉗分析。結(jié)果顯示， Il-4基因缺陷可增強神經(jīng)元的興奮性和興奮性突觸傳遞。在接下來進(jìn)行的動物實驗中我們發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，KO組小鼠對于短暫性大腦中動脈閉塞 (tMCAO) 誘導(dǎo)的I/R 更加敏感。LDH檢測也發(fā)現(xiàn)氧糖剝奪 (OGD) 可引發(fā)KO組神經(jīng)元更高的死亡率。最后，神經(jīng)元活力分析和腦片實驗均顯示出，補充外源IL-4可保護皮質(zhì)神經(jīng)元免受OGD損傷。進(jìn)一步檢測發(fā)現(xiàn)外源IL-4還可促進(jìn)Nav1.1通道上調(diào)、KCa3.1通道和GABAA受體α6亞基的下調(diào) 。這些結(jié)果共同闡明了IL-4缺失所引起的神經(jīng)過度興奮這種先前未知的機制。

圖1 實驗設(shè)計思路

                                                 1）Maestro MEA 平臺檢測IL-4對野生型小鼠神經(jīng)元電活動的抑制作用

                                                 2）膜片鉗技術(shù)測得 Il-4基因缺血小鼠神經(jīng)元AP和mEPSC均有增加

                                                 3） Il-4基因缺陷可加劇I/R和OGD引起的損傷

                                                 4）補充IL-4后可減輕OGD對KO組神經(jīng)元的傷害作用

   圖2 在培養(yǎng)基中加入 (20 ng/mL) IL-4，連續(xù)培養(yǎng)小鼠原代皮層神經(jīng)元16天后，處理組與對照組樣本神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能檢測結(jié)果：

 A)/B)/C)依次為放電連續(xù)波形圖、放電熱圖、光柵圖

D）從左到右依次為 加權(quán)平均放電率、簇放電率、網(wǎng)絡(luò)簇放電率、同步性參數(shù)柱形圖。

  IL-4處理均可降低這些參數(shù)的檢出值，顯示出其對神經(jīng)元可興奮性的抑制作用。

 綜上所述， IL-4缺乏會導(dǎo)致神經(jīng)過度興奮并加重I/R損傷。 加入外源 IL-4可減少神經(jīng)元放電和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)活動，并同時增強 神經(jīng)元生存能力。 因此， IL-4在缺血和再灌注損傷中起神經(jīng)保護作用，未來可考慮將補充IL-4作為 中風(fēng)后缺血性損傷的治療手段之一。