文獻回顧

走向 CVD，如心肌梗塞 (myocardial infarction, MI)、粥狀動脈硬化 (atherosclerosis) 等。主要成因是高血糖、胰島素抗性 (insulin resistance)，造成血脂、血糖代謝異常。

且發現常引起心血管功能障礙 [6]。Insulin resistance 和飲食誘導之發炎反應有關，

藉由細胞發炎反應干擾 IRS 的磷酸化 (Insulin signaling pathway) [8]。AMI、T2DM 病人等也被發現血液中的促發炎細胞因子，如 IL-1、TNF-等，較正常人高[6, 8-10]。很多人在研究，脂肪酸除了誘導 insulin resistance 發生，其在發炎反應中扮 演什麼重要角色，而學者經常透餵食高膽固醇脂飲食 (high-fat diet, HFD) 誘導 insulin resistance 或糖尿病發生之動物模式進行研究。

也有許多文獻提到，inflammasome 活化促進 IL-1的產生，在肥胖、insulin

resistance 和 T2DM 的發生扮演重要的角色 [11, 12]。 IL-1常在這些病人血液中 被發現，除了作為一個發炎反應的指標，會刺激下游產生更廣的發炎進展。IL-1

只在特定的細胞中產生，像是血液中單核球、組織中的巨噬細胞跟樹突細胞。IL-1產生會刺激許多細胞因子和趨化因子的產生和分泌、誘導內皮細胞表現細胞黏 附分子，促單核球分化移動到血管內膜，分化成巨噬細胞等 [13]。而 oxidized LDL 以往被認為是造成 atherosclerosis 的主要因子，也有人在探討其和 T2DM、發炎反 應和 IL-1產生之關係 [14]。非酒精脂肪肝病 (NAFLD) 嚴重會發展到肝硬化、

secretory lysosomes 攜帶、形成exosomes，被胞吐至細胞外(exocytosis)、透過 specific transporters 運送，或從和細胞膜融合 vesicles 釋出 [20]。而其中細胞膜上 的受體等可能影響 IL-1的釋出，如P2X7 離子通道在其中扮演重要角色，P2X7 之

樹突細胞 (dendritic cell) 和巨噬細胞 (macrophage) 等。但平時在這些細胞保持低 度表現，在有損傷或病原 (Damage/ Pathogen -associated molecular patterns) 刺激，

造成 priming signal，進而促進他們的轉錄 [22]。成熟態 IL-1的產生需要進行轉 譯後修飾，藉由第二條訊號 (activating signal) 刺激、誘導 NLRP3 inflammasome 的 組裝和 caspase-1 的活化，切割 pro-IL-1使成為成熟態 IL-1。 Caspase-1/ASC/NLRP3 路徑，NLRP3 (nucleotide-binding oligomerization domain, leucine-rich repeat and pyrin domain containing 3)、ASC (apoptosis-associated speck-like protein containing a caspase recruitment domain) 和 pro-Caspase-1 (cysteine protease) 經過彼 此連接且摺疊，組成大型複合物，稱為 NLRP3 inflammasome。被活化的 NLRP3 inflammasome 其中 pro-Caspase-1 進行自我切割 (autocleavage)， 產生活化態 Caspase- 1 ( p10/p20 tetramer)，再將 pro-IL-1進行切割，形成成熟態 IL-1，進而 分泌到細胞外 [25]。故常以分泌至胞外的 IL-1和 Caspase-1 增加，表示 NLRP3 inflammasome 的活化。不過在肥胖相關疾病和 NLRP3 所介導的 IL-1 產生之間 的分子連結機制目前尚不完全清楚。

活化 NLRP3 inflammasome 上游有幾個常見的機制，包括粒線體 ROS (reactive oxygen species) 的產生、溶酶體功能失調 (lysosome dysfunction) [26]、鉀 離子排出到細胞外 (potassium efflux) 和胞外高濃度 ATP (ATP release) 等 [27]。而 aluminum hydroxide (alum)、oxidized LDL、膽固醇結晶體 (cholesterol crystals)、單 鈉尿酸鹽晶體 (monosodium urate, MSU crystals) 和游離脂肪酸 (free fatty acids) 等 被認為是 NLRP3 inflammasome 的活化子 (activator) [28]。有人甚至提出，alum 和

MSU 被細胞吞噬，造成 lysosome dysfunction 和 ATP release，形成的濃度梯度， 質等組成改變；且發現在 apolipoprotein B (ApoB)上 lysine 殘基的εamino groups 進行了修飾而提高負電荷。將培養後含有經過自然修飾之 LDL 的培養基，轉移至

巨噬細胞進行培養，這些修飾的LDL 會被巨噬細胞攝入並促進形成泡沫細胞。而

經化學修飾的 acetylated LDL (acetyl-LDL) 亦會被巨噬細胞攝入，並且形成泡沫細 胞 [33]。而這種自然發生的 LDL 修飾，被發現是一種氧化性修飾 (oxidative modification)，故稱這種 LDL 為 oxidized LDL (oxLDL) [35, 36]。之後常有人以二

價金屬離子氧化 LDL 進行相關實驗，如 Cu²⁺-oxLDL。不過也證實了巨噬細胞上 的一些受體對於acetyl-LDL 和 oxLDL 的專一性不一樣 [37-39]。推測有數個因子 會造成LDL 氧化，而其中一個重要的氧化因子為骨髓過氧化酶 (Myeloperoxidase, MPO)，被活化的嗜中性球和單核球中會大量表現 MPO，其會使 LDL 上的脂質和 蛋白質被氧化，進而產生活性氧化物質 (Reactive oxygen species, ROS)，促進更多 的 LDL 被氧化[40]。

我們也發現 LDL(-) 會誘導 G-CSF 和 GM-CSF 的產生 [45]。在這先研究也比較 phospholipases A2 (PLA2) 水解 phosphatidylcholine，產生 lysophosphatidylcholine，

而 游 離 脂 肪 酸 的 含 量 增 加[46] 。 Sphingomyelinase (SMase) 將 LDL 上 的 sphingomyelin 水解成 ceramide [46]，而過程中，構型發生了改變，增加了 SMase 對 ApoB 的活性。 膽固醇酯 (cholesteryl ester) 則被 水解，不 過由於其不像 phospholipid 在血漿發生水解作用，故其產生的過氧化物，為 atherosclerosis lesions 中找到最主要的脂質氧化產物[47]。而 LDL(-) 被認為是 mildly 或是 moderately oxidized LDL，氧化程度介於 MM-LDL 和 extensively oxLDL [46]。亦有學者發現，

LDL(-) 和 native LDL 相比，其中 ApoB 的二級結構減少，整個構型嚴重改變 [38]，

且因為ApoB 發生錯誤摺疊 (misfolding)，進而造成 LDL 聚合 (aggregation)，而

LDL 發生 aggregation 和 atherosclerosis 發生的成因有密切的關係 [48, 49]。此外 ， 量減少；總膽固醇 (total cholesterol)、三酸甘油酯 (triglyceride)、游離脂肪酸 (non-esterified fatty acids)、sialic acid 和 TBARS 含量增加；和 LDLR 之親和力下降 [47]。

(五) 游離脂肪酸在發炎反應扮演的角色

在 T2DM 病人血液中 FFAs 的濃度增加；在以 high-fat diet (HFD) 誘導糖尿 病或胰島素抗性 (insulin resistance)之動物模式中也有 FFAs 提高的現象。FFAs 可 能是造成 insulin resistance 的主要因素之一。Insulin resistance 在臨床上很重要，

和 T2DM、高血糖和血脂異常等密切相關，為心血管疾病 (CVD) 的危險因子 [51]。 (mitogen-activated protein kinase) pathway [53, 54]、促發炎 signaling pathways [51, 55, 56]。也 就是說，FFAs 可能對於 IL-1的產生可能是經由 TLRs，活化 priming signal，但 都尚未有直接的證明。

多篇報導指出，FFAs 中的飽和脂肪酸 (saturated fatty acids, SFAs)，特別指血 液中含量最多的兩個 FFAs，棕櫚酸 (palmitic acid) 和硬脂酸 (stearic acid) 在巨噬 細胞能活化NLRP3 inflammasome (activating signal)，進而促進 IL-1 的產生 [26, 30]。SFAs 活化 NLRP3 inflammasome，且其中有AMPK-ROS signaling 參與[56]。

其他報導甚至認為，細胞內SFAs 增加、lysosomal dysfunction 和 SFAs 衍生的晶 體能夠在巨噬細胞活化 NLRP3 inflammasome [26]。在我們先前的研究發現，LDL(-) 在巨噬細胞可能透過 ROS 誘導 IL-1產生，且非經吞噬作用(phagocytosis) 和 lysosomal dysfunction [4]。而我們好奇，若是 LDL(-) 能活化 IL-1產生之priming signal，那 SFAs 是否扮演活化NLRP3 inflammasome 的角色，促進 IL-1大量產 acids, UFAs)；-亞麻酸 (-linolenic acid) (C18:3 n-3)、花生四烯酸 (arachidonic acid) (C20:4 n-6) 和 DHA (docosahexaenoic acid) (C22:6 n-3) 等含量較少 [61]。 SFAs 和發炎反應之間的關係，目前還不太清楚。不過，許多文獻指出 SFAs 能誘導

NLRP3 inflammasome 活化，甚至造成其他和肥胖、代謝異常相關的發炎過程， 被氧化的 phospholipid；Toll like receptor 4 (TLR4) 則辨認被氧化的 cholesteryl ester，

這些 scavenger receptor 也表現在其他細胞，包括平滑肌細胞和血小板等 [46]。

時大量表現 LOX-1 [64]。不過 LOX-1 的表現在多數病變中發現，也在堆積於 intima 的巨噬細胞和平滑肌細胞有高度表現 [64, 65]。有學者甚至指出這些不同受 體和 oxLDL 之間的關係，還會依據 oxLDL 不同的氧化程度，如 CD36 和 extensively oxidized LDL；LOX-1 和 mildly oxLDL [46]；LOX-1 和 LDL(-) [50] 之 間有較強的交互作用。後來出現許多報導指出，LDL(-) 和 LOX-1 引起發炎反應 pro-IL-1和 NLRP3。而 NLRP3 inflammasome 與 Caspase-1 的活化主要應該是透 過其他因子。心肌梗塞或是糖尿病病人共通的是，血液中除了發現 LDL(-) 和 IL-1的存在， FFAs 的濃度也較正常人的高，這些都和心血管疾病 (CAD) 的發生