啟動身體的警報器 ─ NLRP3發炎體

更新於 2024/12/29發佈於 2021/12/30閱讀時間約 4 分鐘

我們在前面許多文章都已提過發炎反應，對於這個狀態，我們可以把它視作身體的緊急作戰狀態，比方說熱緊迫，就是為了要阻止溫度上升而發炎，所以直到溫度降低，發炎反應才會停止；或是當病原入侵，發炎的目的便是要殺死這些病原。

那麼，大家有沒有想過，像發炎這樣一個「全身性」的反應，身體要怎麼命令、整合身體內的細胞呢？還記得我們之前我們有提到「介白素18 (interleukin 18, IL-18)」與「腫瘤壞死因子 (tumor necrosis factor alpha, TNFα)」嗎？他們就能幫到這件事情，這2種物質被稱為「促發炎因子」，可以將他們想像成部隊的傳信兵，會帶著訊息到目標細胞傳達命令，讓細胞執行各種發炎的反應，例如刺激B細胞的增生與成熟來產生大量抗體對抗病原。

而要出動這些傳信兵，便要有一個下達命令的長官，這個長官便是本篇文章的主角「NLRP3發炎體」。在本篇文章中，我們要介紹它是如何知道身體受到入侵並發出警報的，那就讓我們於文內詳解其內容吧！

什麼是NLRP3發炎體呢？

我們先簡單介紹一下，NLRP3發炎體，它的全名是Nucleotide-binding oligomerization domain leucine-rich repeat and pyrin domain containing 3，也就是這個蛋白質他主要分成三個區域，分別是NOD 區 (nucleotide-binding oligomerization domain)，這裡主要是接收訊息刺激。LRR區 (Leucine-rich repeat)，有不斷重複的白胺酸 (Leucine)，參與蛋白質間的交互作用。以及PYD區 (pyrin domain)，具有這個結構的蛋白質通常會參與細胞凋亡 (apoptosis) 或焦亡 (pyroptosis) 的過程，這兩個都是身體刺激細胞死亡的方式。

NLRP3發炎體它怎麼知道要上工了？

NLRP3發炎體存在於細胞內，而它的刺激主要有三種途徑：

首先第一種是有鉀離子參與的途徑，大多數的鉀離子存在於細胞質中，所以當細胞膜被破壞時，鉀離子便可離開細胞，例如熱緊迫產生的活性氧物質與病原體都會破壞細胞膜，或是因為其他細胞訊息或是細菌毒素刺激這些鉀離子通道蛋白活化排出鉀離子，使細胞內的鉀離子減少，而當鉀離子減少便會使NLRP3發炎體被活化。
第二種是表現在吞噬細胞 (phagocyte)，在吞噬細胞膜上的TLR4蛋白 (Toll-like receptor 4)，當它辨識出入侵微生物時便會活化，經一連串反應後致活NLRP3發炎體。
第三種是因應熱緊迫或其他生理緊迫需求，導致身體需要大量能量時，糖解作用與粒線體的代謝增加，使代謝副產物「活性氧物質」(如自由基) 增加，活性氧物質會氧化粒線體DNA並破壞粒線體，釋出心磷脂與被氧化的粒線體DNA，這些東西都會使NLRP3被活化。

NLRP3發炎發布緊急命令

當NLRP3發炎體被活化後：

會刺激Caspase1凋亡蛋白酶活化，
Caspase1會再去活化IL-1β、IL-18以及Gasdermin D蛋白，
Gasdermin D蛋白會在細胞膜上打洞讓鉀離子流出以增加NLRP3發炎體的效果
細胞外液從Gasdermin D打的洞流入細胞使細胞脹破後，便會釋出IL-1β跟IL-18這些促發炎因子 (傳信兵) 包含NLRP3發炎體到血液中，
促發炎因子流到目標細胞會導致發炎反應。

因此測定發炎反應的指標，也會根據血液中的NLRP3發炎體來了解發炎的程度。而事實上長官也不只有NLRP3發炎體，形成發炎反應有許多路徑，藉此才能立即且大量表現來引發發炎，應對環境的挑戰，所以要了解實驗中的添加劑是否能降低發炎反應，通常會看很多指標，包含這些促發炎因子是否都降低，解剖來看有無紅腫或出血斑。這樣才能肯定對發炎有所改善。

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撰寫/種咖啡的五色鳥
IG製圖/想啡的貓

參考文獻

Mangan, M., Olhava, E. J., Roush, W. R., Seidel, H. M., Glick, G. D., & Latz, E. (2018). Targeting the NLRP3 inflammasome in inflammatory diseases. Nature reviews. Drug discovery, 17(8), 588–606. https://doi.org/10.1038/nrd.2018.97

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