肝臟發炎

庫氏細胞是巨噬細胞的一種，在正常生理狀態之下巨噬細胞是處 於 不 活 化 狀 態 ， 只 有 在 受 到 外 來 病 菌 或 其 產 物 ， 例 如 脂 多 糖 (lipopolysaccharide; LPS)、lipoteichoic acid 等刺激才會活化。被活化 的庫氏細胞會釋放出 Tumor necrosis factor-α (TNF-α)、Transforming growth factor-β1 (TGF-β1)、Interleukin 6 (IL-6)、Interleukin-10 (IL-10) 等細胞激素和發炎因子促使傷害進行 (Su, 2002)。

在四氯化碳、酒精等毒性物質引發肝臟受損的過程中，會引發庫 氏細胞活化，釋出細胞激素如 TNF-α 等。這些細胞激素會進ㄧ步活 化發炎路徑，促使肝細胞釋出 TGF-β1 活化星狀細胞，庫氏細胞等 持續發炎，引起周圍肝細胞受損或死亡 (Son et al., 2007)。因此，阻 斷 庫 氏 細 胞 活 化 ， 被 視 為 一 種 阻 止 肝 臟 纖 維 化 病 程 進 展 的 方 式 (Luckey & Petersen, 2001; Rivera et al., 2001)。

1 ) LPS

LPS 為革蘭氏陰性菌細胞壁上的物質，會由腸道進入肝門脈血

流，其細胞壁會釋放 LPS，或稱內毒素，引起發炎反應 (Nanji, 2002)。

大鼠給予四氯化碳誘發肝纖維化，可以發現血清中有大量的 LPS 存

當巨噬細胞受到 LPS 刺激後，會誘導許多發炎媒介物的基因表現。

而 LPS 會與 LPS 結合蛋白 (LPS-binding protein, LBP) 在血漿中結 合形成 LPS / LBP 複合體，運送並促進 LPS 與巨噬細胞膜上的接受 體 CD14 結合，進一步轉移並結合到 Toll-like receptor-4，才將訊息 傳入細胞內。之後藉由相關的蛋白的調節作用活化 Nuclear factor-κB (NFκB)。一般活化 NFκB 的路徑分兩種 (1) inhibitory κB (IκB) kinase (IKK) / NF-κB 途徑、(2) mitogenactivated protein kinases (MAPKs) 途 徑。NFκB的活化可以調節發炎相關基因，如誘發性表現型一氧化氮 合 成 酶 (inducible nitric oxide synthase, iNOS) 、 環 氧 酵 素 -2 (cyclooxygenase-2, COX-2)、細胞激素 (IL-1、IL-2、IL-6、TNF-α)。

2 ) IKK / NFκB 途徑

NF-κB 是 由 不 同 的 次 單 元 體 (subunits) 組 成 的 同 二 聚 體 (homodimers) 或是異二聚體 (heterodimers)。家族成員被分為五種不

同的相關結構蛋白質：p50、p52、p65 (RelA)、RelB 以及 c-Rel。 NF-κB 的活化必須自細胞質外移入 (translocation) 細胞核中，來執行其調節 作用。因此，NF-κB 移入細胞核的能力，是討論 NF-κB 活性的重要 指標。NF-κB 以 p65/p50 異二聚體存在最為普遍。p65/p50 異二聚 體具有很強的轉錄活性 (transcriptional activity) (Teng et al., 2006)。在

未受到活化細胞，細胞質中的 p65/p50會與抑制其活性的 IκBα 結 合。IκBα 會遮蔽掉 NF-κB 的 nuclear localization signal (NLS)，使 其無法進入細胞核內，而停留在細胞質中。

在 IKK/NF-κB 途徑，LPS 的刺激會活化上游的 NFκB-inducing kinase (NIK)，造成 Iκ-B kinase 磷酸化，進而使 IκBα 磷酸化。當 IκBα 被磷酸化後與 polyubquitin 結合，使 IκBα 與 NF-κB 的結合 分開，NF-κB 成為自由態暴露 NLS，NF-κB 異二聚體可以進入到細 胞核內，活化 NF-κB 所調節的基因表現，產生並釋放相關蛋白，包 括 iNOS、COX2、TNF-α、IL-6 等 (Szabo et al., 2007)。

3) MAPK 路徑

在哺乳動物細胞，MAPK 訊息傳遞路徑扮演相當重要的生物功 能調控角色。當細胞接受不同的外界環境因子刺激活化了 MAPK 訊 息傳導路徑，進而調控細胞增殖、分化、存活或細胞凋亡。MAPK 訊 息傳遞路徑可分為三大類，extracellular signal-regulated kinase (ERK 1/2) 路徑、c-Jun N-terminal kinase (JNK) 路徑及 p38 MAPK 路徑 (Papatsoris & Papavassiliou, 2001)。此三條 MAPK 路徑在 LPS 誘發 NF-κB 的活化過程中扮演重要的角色。MAPK 被激活以後，轉移至 细胞核内，進而影響核内 NF-κB 基因的調控作用 (Liao et al., 2004)。

在未受刺激的细胞内，MAPK 為静止型，當其接收上游分子 MAP Kinase Kinase (MAPKK) 的磷酸化調控信號後，MAPK 會被磷 酸化，轉為活化形式的 MAPK。使 MAPK 磷酸化的 MAPKK 又受 到 MAP Kinase Kinase Kinase 的調節。

( http://www.sigmaaldrich.com/img/assets/25160/LPS-stimulated-MAPK -small.jpg )

2. 發炎反應

當 LPS 入侵後會引起體內的免疫反應，促使巨噬細胞活化以對 抗外來病原，而降低其對體內之傷害。以 LPS 刺激巨噬細胞時，所

生成的物質有三類， reactive oxygen species (ROS)、脂質衍生物、細 胞激素。

1 ) ROS：NO

NO 是一種具有多種生物活性的自由基，可由 nitric oxide synthase (NOS) 的催化而產生。NOS 一有三種亞型，包括 eNOS、

NOS、NOS。一般 eNOS 及 nNOS 是在平常狀態即存在 (constitutive expression)，以維持正常的生理功能。相反的 type II NOS，又稱作 inducible NOS (iNOS)，它在平常的細胞中並沒有表現，只有在受到 發炎等刺激下才會被誘發出來，iNOS 與受質 L-arginine 作用產生 NO，釋放到細胞外。許多血管中的細胞，例如巨噬細胞、平滑肌細 胞和纖維母細胞等，在受到發炎細胞激素的刺激都會表現出 iNOS (Luoma & Yla-Herttuala, 1999)。平滑肌細胞藉由 iNOS 所產生的 NO 可以代償 eNOS 的作用，使得血管舒張 (Fukumoto et al., 1997)，抑 制血管平滑肌細胞增生 (Tanner et al., 2000)、血小板附著 (Yan et al., 1996) 及 LDL 的氧化 (Rikitake et al., 1998)，使原本增厚的血管壁有 漸漸復原的趨勢。雖然 NO 如上述有保護的角色，但實際上它的作 用是一刀的兩面，其在不同的病理狀態下有時反而是一有害的分子。

舉例來說，革蘭氏細菌感染產生敗血症時，細菌細胞膜上的組成 LPS

會誘發 iNOS 大量表現，產生大量的 NO 而導致血管舒張、血壓下 降、休克及多重器官衰竭。因此同樣一種分子所扮演的角色是保護性 還是傷害性，會因其釋放量的高低及在不同病理狀況下而呈現不同的 作用。除 LPS 外，iNOS 的表現也受細胞激素的調節。由 T 淋巴球 細胞釋放的 interferon-γ (IFN- γ) 在發炎反應過程中也扮演一個重要 角色，因為它可以加強 LPS 誘發許多發炎媒介物質的基因表現，

iNOS 即是其中一例。

2 ) 脂質衍生物

在人體中有兩種環氧化酵素 (Cyclooxygenase，COX)，COX-1與 COX-2，基因大小分別為 25 kb 與 8 kb，在細胞中 COX-1 大多分 部在內質網與核膜，COX-2 則只存在核膜，兩者參與完全不同的生

理作用。COX-1 酵素，平時即出現在體內，在正常生理狀況下，COX-2 是不表現的；只有當細胞受到外來刺激時，COX-2 才會大量表現，

並將細胞膜上的花生四烯酸催化成 Prostaglandin，引起嚴重的發炎反 應 (Genc et al., 2007)。

3 ) 細胞激素

(1) TNF-α (tumor necrosis factor-α)

TNF-α 是從單核球細胞及巨噬細胞中所產生出來，其功能可以誘

導單核白血球及巨噬細胞分化、活化巨噬細胞、刺激補體及凝血系 統。在 LPS 誘導的發炎反應中，TNF-α 是一個最早期被誘發的調節 因子，其次誘發 IL-1、IL-6 及 IL-8 的產生，進而誘導感染區域血 管表達黏附分子，促使內皮細胞產生血小板活化因子，以催化血液凝 結及局部血管阻塞，防止病原菌擴散，當其產生量不足或過度時反而 會傷害宿主，許多疾病如敗血症、風濕性關節炎、氣喘等皆與 TNF-α 的過量形成有關 (Tracey & Cerami, 1993)，因此產生適量的 IL-1β、

IL-6 及 TNF-α 之調控是相當重要。TNF-α 在四氯化碳誘導的發炎 反應中，扮演十分重要的角色 (Elsharkawy & Mann, 2007; Horn et al., 2000)。

(2) INF ( Interferon )

是最先發現的細胞激素，具有干擾病毒感染和複製的能力。干擾 素分為 α、β 和 γ。IFN-α、β 主要由白血球、成纖維細胞和病毒感 染的組織細胞產生，也稱為 I 型干擾素。IFN-γ 主要由活化 T 細胞 和 NK 細胞產生，也稱為 Ⅱ 型干擾素 (Obara et al., 2005)。在 LPS 誘導的肝發炎反應中，IFN-γ 也是一個會被刺激產生的細胞激素 (Wang, 2008 )。

(3) IL-6 ( Interleukin-6 )

IL-6 屬多功能之細胞素，是由巨噬細胞、T 細胞、纖維母細胞及

內皮細胞所分泌，其功能包括誘導急性期蛋白質之生合成、增加體 溫、刺激 T 細胞的活化及刺激 B 細胞產生抗體等。研究發現，在

四氯化碳誘導肝損傷之下，IL-6 的表現量會增加 (Elsharkawy &

Mann, 2007)。

(4) IL-10 (Interleukin-10)

IL-10 可以抑制發炎反應時 NF-κB 的活化、減緩吞噬細胞產生 促發炎細胞激素 (proinflammatory cytokine)，例如 TNF-α、IL-6、

IL-12；抑制 cell-mediated immunity (TH1 response) 所引發的發炎反 應，調控 B cell 功能、導向 humoral immunity (Th2 response)。

IL-10 對許多發炎反應、自體免疫實驗動物模式有顯著療效，例 如：胰臟炎 (pancreatitis)、糖尿病 (diabetes mellitus) 、敗血性休克 (septic shock)、和器官移植 (organ transplantation) 等實驗動物模式。

在四氯化碳誘導肝損傷之下，IL-10 的存在可降低纖維化的程度，但 其也抑制了肝細胞的增生 (Louis et al., 1998)。