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星星之火如何燎原:淺談細胞激素與發燒機轉 (上)---- 泛科學
2022/09/12 19:39
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2020.06.24 SLEK 文/王子維

面對千奇百怪的病原,我們的身體並不會輕易就範,且總會為我們的生存拚盡全力一戰,其中一個例子,就是發燒。無論如何,你一定有發燒的經驗。你可能也和我一樣,在感受眼底快被灼傷的同時,只能無助地問上天:「我們到底為什麼要發燒? 」 「發燒是為了燒死你身體內的病毒喔!」這個說法,你一定聽過,但它其實並不完全正確。究竟發燒是怎麼發生的呢?在高中我們學過,下視丘是體溫調節中樞。下視丘是中樞神經系統的一部份,但我們不會等到病毒或細菌本身「入駐」中樞神經系統的當下才開始發燒——相對地,那只是我們的免疫系統正在奮勇應戰,順便發個支援訊號給我們的神經系統的結果罷了。那麼,發燒是怎麼開始的?這關鍵的生理反應都與免疫系統中的「信號彈」──細胞激素有關。 在本篇文章中將說明身體如何「炮製可發動全面警戒的信號彈」的——要完整解讀這句話,你就必須知道細胞激素的定義、我們發燒的機轉、退燒藥的機制,以及這些細胞激素到底怎麼體現「星星之火,可以燎原」的真締。

你的體內,共有約 7.5*10億個嗜中性球在血液中隨時巡邏著。而你知道,你的免疫系統中絕不只有嗜中性球在工作,還有諸如巨噬細胞、自然殺手細胞等細胞也正在忙著。那麼萬一你的手指被劃傷,這些負責免疫功能的細胞如何感知並迅速聚集,以防止在傷口外面的各式病原趁虛而入?就是靠細胞激素。 細胞激素之於免疫系統,就如信號彈之於軍隊,可以快速、大範圍地通知或召集其他免疫細胞,以產生身體此時所需的免疫反應。說到訊號傳遞,你或許會想到動作電位。對於以動作電位傳遞訊息的神經,不同訊號傳遞的重點在於動作電位的頻率改變,而不在其強度或離子種類。 不過細胞激素就不是這麼一回事了——光是著名的大學免疫學課本《 Janeway’s Immunobiology 》的附錄中,就描述了 64 種細胞激素的大小、來源以及其受器、功能等。每種細胞激素就如五顏六色的信號彈,每種信號彈都有其目標、功能以及意義,有時甚至不同的組合還會產生不同的高階功能!

雖然細胞激素十分複雜,但對於理解發燒機轉不需要灰心喪志,請放心,我今天只有要提到三種與發燒最相關的關鍵細胞激素:

1.介白素-1β(Interleukin-1β):主由巨噬細胞、上皮細胞分泌,以下簡稱 IL-1β

2.介白素-6(Interleukin-6):由淋巴球、巨噬細胞、上皮細胞分泌,以下簡稱 IL-6

3.腫瘤壞死因子(Tumor Necrosis Factor-α):由巨噬細胞、自然殺手細胞、T細胞分泌,以下簡稱 TNF-α

細胞激素如何引發身體「全面警戒」而發燒?

「我們是如何發燒的?」要了解我們是如何達到「發燒」的狀態,那麼就要先了解我們的身體是如何感知並維持現在的體溫。首先,皮膚裡、下視丘中的溫度受器「讀取」周遭的溫度後,將訊息傳遞至下視丘前葉。下視丘前葉就像握有考試答案的老師一樣,時刻比對著現在的體溫是否如標準答案所寫的一樣。如果量測到的體溫比設定值來得低,那麼下視丘後葉則會以提高代謝速度、顫抖、血管收縮等方式使體溫上升;相對地,若下視丘前葉量測到的體溫比設定值高,那麼諸如流汗、血管擴張等等的散熱機制,由下視丘前葉負責活化。對,我沒有寫錯,降低體溫的指令一樣由下視丘前葉送達各動器。 至於發燒的起點,就不得不提到前列腺素 E2(Prostaglandin E2)­這種激素了,而前列腺素 E2 是由花生四烯酸(Arachidonic acid)透過環氧合酶(Cyclooxygenase,COX)合成的。環氧合酶又可分成較常被表現的 COX-1 ,和較易被物質(如細胞激素)誘導產生的 COX-2 。剛剛提到下視丘前葉是決定是否調整體溫的中樞,而前列腺素 E2 的功能就是提高「標準溫度」,促進身體產熱。我們於第一段提到的三種細胞激素,都屬於「內在性致熱質」(Endogenous pyrogens),因為是由我們身體自己產生的,並且會促進下視丘前葉產生前列腺素 E2 ,讓後葉負責提高體溫。

既然有「內在性致熱質」,那自然有「外源性致熱質」(Exogenous pyrogens)啦,革蘭氏陰性菌獨有的脂多醣(Lipopolysaccharide,LPS)就是其中一種。外源性致熱質可促使內在性致熱質的產生,也可以直接促進環氧合酶的產生,進而製造更多前列腺素 E2 ,殊途同歸,讓你發燒。發燒通常對你是有利的,因為大部分的病原適合在較低溫的環境生存,而且後天免疫反應在高溫下會更加強大。在溫度升高的同時, TNF-α 則負責保護你的細胞免受高溫的傷害。

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