發炎反應(Inflammation)是先天免疫系統對組織損傷的程序化反應,涉及微循環重塑、白血球遷移、介質網路的時序性釋放,以及組織修復與纖維化之間的精密平衡。現代觀點將發炎視為一個具有起始(initiation)、增幅(amplification)和消退(resolution)三個階段的主動程序,而非單純的被動反應。
起始:模式辨識與炎症體活化
發炎的觸發始於模式辨識受體(PRRs)偵測到 PAMPs 或 DAMPs。TLR4 辨識 LPS 後經 MyD88 依賴路徑活化 NF-κB,誘導 pro-IL-1β 和 pro-IL-18 的轉錄(信號一,priming)。信號二由 NLRP3 炎症體(inflammasome)提供——NLRP3 感應多種危險信號(K⁺ 外流、粒線體 ROS、溶酶體破裂釋放 cathepsin B),寡聚化後招募 ASC 接合蛋白,活化 caspase-1,切割 pro-IL-1β 為成熟 IL-1β 並切割 gasdermin D(GSDMD)形成膜孔道驅動焦亡(pyroptosis)。自 Martinon et al.(2002)首次描述炎症體以來,NLRP3 已被確認為痛風(尿酸結晶)、動脈粥狀硬化(膽固醇結晶)和第 2 型糖尿病(IAPP 澱粉樣沉積)的共同病理核心。CANTOS 試驗(Ridker et al., 2017, NEJM)以抗 IL-1β 單抗 canakinumab 降低心血管事件,首次在大型 RCT 中證實抗發炎介入可預防心血管疾病。
增幅:血管內皮活化與白血球外滲
TNF-α 和 IL-1β 活化血管內皮細胞,誘導 E-selectin、P-selectin、ICAM-1 和 VCAM-1 的表現,建構白血球外滲的分子平台。外滲級聯的分子機制由 Butcher 和 Springer 在 1990 年代闡明:selectins 介導滾動(rolling)→ 趨化因子啟動 integrin 的 inside-out signaling → integrin-ICAM 介導穩固黏附 → PECAM-1 和 JAMs 引導經內皮遷移(TEM)。到達組織的嗜中性球以 fMLP、C5a 和 LTB4 的濃度梯度為導航,經 PI3Kγ 和小 GTPase(Rac/Cdc42)重塑肌動蛋白骨架實現定向趨化運動。
消退:一個主動的程序化過程
2000 年代 Serhan 實驗室的工作徹底改變了發炎消退的觀念。消退的分子程序包括:嗜中性球凋亡(受 Mcl-1 下調和 Bax 活化驅動)→ 巨噬細胞識別磷脂絲胺酸(PS)經由 MerTK 和 TIM-4 執行 efferocytosis → efferocytosis 本身誘導巨噬細胞產生 TGF-β 和 IL-10 形成正回饋 → SPMs 抑制 NF-κB 和促發炎基因。消退指數(Ri)由 Bannenberg & Serhan(2010)定義為嗜中性球從峰值降至半數的時間,提供了消退動力學的定量框架。
慢性發炎與 metaflammation
Hotamisligil(2006)提出「代謝性發炎」(metaflammation)概念:肥胖時脂肪細胞肥大 → 缺氧 → HIF-1α 活化 → MCP-1/CCL2 招募巨噬細胞 → M1 極化巨噬細胞釋放 TNF-α → IRS-1 絲胺酸磷酸化 → 胰島素阻抗。此發炎-代謝介面是 T2DM、NAFLD 和動脈粥狀硬化的交匯病理。CANTOS 和 COLCOT(低劑量 colchicine)試驗的心血管保護效果驗證了靶向此軸的臨床潛力。單細胞 RNA 定序和空間轉錄組學正在揭示不同器官中組織駐留型免疫細胞的發炎微環境圖譜。
