IL-1β (인터루킨-1 베타)란 무엇인가요?

IL-1β를 주로 생성하는 주요 세포는 단핵구, 대식세포, 및 중성구입니다. 뇌에서는 IL-1β가 주로 미세아교세포와 별아교세포에 의해 생성됩니다. IL-1β의 분비는 병원체 관련 분자 패턴(PAMPs) 또는 손상 관련 분자 패턴(DAMPs)에 의해 유발되며, 이는 패턴 인식 수용체(PRRs)를 활성화합니다. 이 과정의 주요 구성 요소는 NLRP3 염증체입니다. 활성화된 NLRP3 염증체 복합체는 카스파제-1을 모집하고 활성화시켜 프로-IL-1β를 성숙한 활성 형태로 분해합니다. 중성구도 마이엘오블라스틴을 통해 프로-IL-1β을 IL-1β로 분해할 수 있습니다. 이 과정은 IL-1β의 분비를 유발하여 후속 염증 반응을 촉발합니다.

IL-1β는 염증 반응과 면역 체계 활성화에 중요한 역할을 합니다. 이 물질은 림프구가 감염과 싸우는 데 도움을 주고, 백혈구가 감염 부위로 이동하는 것을 촉진합니다. 염증 반응의 주요 매개체로서 IL-1β는 염증 과정을 시작하고 촉진합니다. 이는 선천적 면역과 적응 면역 모두에 관여합니다. 또한 IL-1β는 체온 조절을 담당하는 뇌 부위에 영향을 미쳐 발열을 유발합니다. 급성 염증을 해소하는 데 유익하지만, 과도한 IL-1β 수치는 다양한 질환에 기여할 수 있습니다.

IL-1β는 다양한 자가면역 질환뿐만 아니라 대사 및 신경염증성 장애와도 관련이 있습니다. 구체적으로, IL-1β는 류마티스 관절염, 통풍, 여러 종류의 암, 그리고 Cryopyrin-Associated Periodic Syndromes (CAPS)와 같은 특정 자가염증 증후군과 연관되어 있습니다. IL-1β는 신경염증에 기여하며, 알츠하이머 병, 파킨슨 병, 다발성 경화증(MS), 근위축성 측삭경화증(ALS)과 같은 신경퇴행성 질환과도 연관되어 있습니다.

IL-1β는 염증성 사이토킨으로서의 역할로 인해 잘 확립된 치료 표적입니다. 이 물질이 다양한 염증성 및 자가면역 질환에 관여한다는 사실은 약물 개발 분야에서 상당한 노력을 이끌어냈습니다. IL-1β 활성을 차단하는 치료제인 아나킨라, 리로나셉트, 카나키누맙 등은 류마티스 관절염(RA), 신생아 발병 다계통 염증 질환(NOMID), 인터루킨-1 수용체 억제제 결핍증(DIRA)과 같은 염증성 질환에서 질환의 중증도를 감소시키고 치료 결과를 개선하는 데 유망한 결과를 보여주었습니다. 이러한 치료법의 신경퇴행성 질환에 대한 잠재적 혜택은 여전히 연구 중입니다.

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알파-시누클레인: 파킨슨병(PD)과 유전적 및 신경병리학적으로 연관된 전신경세포 단백질.

알츠하이머 병: 인지 기능 저하, 기억력 상실, 행동 변화로 특징지어지는 진행성 신경퇴행성 질환입니다. 뇌 내 아밀로이드-베타 플라크와 타우 엉킴의 축적, 대뇌 피질 및 피질 하부 영역에서의 신경세포와 시냅스의 손실과 연관되어 있습니다.  

아밀로이드-베타(Aβ): 아밀로이드 전구체 단백질(APP)에서 유래한 펩타이드로, 플라크를 형성하기 위해 응집될 수 있습니다.    

근위축성 측삭경화증(ALS): 루 게릭병으로도 알려진 이 질환은 운동 신경 세포의 가장 흔한 형태로, 상위 및 하위 운동 신경 세포를 공격합니다. 이 치명적인 신경근육 질환은 움직임, 말하기, 먹기, 숨쉬기 등에 필요한 근육의 점진적인 약화로 특징지어집니다.

생물학적 지표: 생물학적 상태나 조건을 측정할수 있는 지표입니다 . 생물학적 지표는 의학과 연구에서 질병의 존재, 진행, 심각도를 탐지하거나 모니터링하는 데 사용되며, 치료법의 효과를 평가하는 데도 활용됩니다.

혈액-뇌 장벽(BBB) 투과성: BBB는 순환계와 뇌 사이에 위치한 고도로 선택적인 반투과성 내피 세포층입니다. 이 층은 혈액 내 유해하거나 불필요한 물질로부터 뇌를 보호하는 장벽을 형성합니다. BBB 투과성 증가 는 신경 질환이나 외상성 손상으로 인해 발생할 수 있으며, 가돌리늄 스캔을 통해 관찰될 수 있습니다. BBB 투과성 증가은 다발성 경화증(MS) 병변 형성의 핵심 요인으로, 면역 세포가 뇌로 침투하여 염증을 유발합니다.

뇌척수액(CSF): 뇌의 뇌실과 뇌 및 척수 주변의 뇌막 사이 공간에 존재하는 혈장의초여과액입니다 .

사이토킨: 면역 체계 세포 간 신호 전달 분자로 작용하는단백질 . 사이토킨은 인터루킨, 인터페론, 종양 괴사 인자(TNF), 케모카인, 콜로니 자극 인자, 변형 성장 인자로 분류됩니다. 면역 반응에서의 역할에 따라 사이토킨은 염증 유발성 또는 염증 억제성으로 분류됩니다.

인지 장애: 기억, 사고, 추론 능력 등 인지 기능의 저하를 의미합니다 .

도파민: 신경계에서 중요한 역할을 하는 카테콜아민신경전달물질입니다 .

도파민 신경세포: 도파민을 생성하고 분비하는신경세포로 , 운동 기능, 보상 처리, 행동, 기분 등에 관여합니다. 이 신경세포는 뇌의 흑질(substantia nigra)이라는 부위에서 주로 생성됩니다.

실험적 자가면역 뇌척수염 (EAE): CD4+ T 세포가 미엘린 유래 항원에 특이적으로 반응하여 유발되는 다발성 경화증 (MS)의 자가면역 매개모델로 , 중추 신경계 (CNS)에서의 염증, 미엘린 탈락, 축삭 손상, 신경 퇴화로 인한 마비가 특징입니다.

전두측두엽 치매(FTD): 뇌의 전두엽과/또는 측두엽에 진행성 손상을 특징으로 하는 신경퇴행성 질환의 한 그룹입니다. 이 손상은 성격 변화, 행동 변화, 언어 능력 저하 등 다양한 증상을 유발합니다. FTD는 알츠하이머 병과 같은 다른 유형의 치매와 달리, 일반적으로 45세에서 65세 사이의 젊은 연령층에서 발생하며, 기억력 상실보다는 사회적 행동, 실행 기능, 언어 능력의 초기 및 두드러진 변화가 특징입니다. FTD의 세 가지 주요 하위 유형은 행동 변이형 FTD(bvFTD), 비유창성 변이형 원발성 진행성 실어증(nfvPPA), 의미 변이형 원발성 진행성 실어증(svPPA)입니다.

미세아교세포: 뇌와 척수에서 발견되는 신경교세포의한 유형입니다. 뇌 전체 세포의 약 10~15%를 차지하는 미세아교세포는 중추 신경계의 주요 면역 세포로 기능합니다. 이 세포들은 뇌 내부의 균형 유지, 세포 잔여물 제거, 필수적인 지원 기능을 수행하는 데 필수적입니다.

다발성 경화증(MS): 중추 신경계(CNS)에서 가장 흔한 탈수초화질환입니다 . MS는 T 세포, B 세포, 미세아교세포, 대식세포가 관여하는 면역 매개 질환으로, 염증, 탈수초화, 축삭 손상, 신경 퇴행이 특징입니다.

신경섬유 엉킴: 신경세포 내 타우 단백질의 비정상적 축적. 건강한 신경세포에서 타우 단백질은 미세관 구조를 안정화시키는 역할을 하지만, 알츠하이머 병과 같은 특정 신경퇴행성 질환에서 타우 단백질이 과도하게 인산화되어 뭉쳐져 꼬인 실 모양의 구조인 엉킴을 형성합니다.

신경염증: 중추신경계(CNS) 내에서의 염증 반응으로, 주로 미세아교세포와 아스트로사이트의 활성화로 특징지어집니다. 이 과정은 감염, 외상성 뇌 손상, 독성 대사산물, 자가면역 질환 등 다양한 요인에 의해 유발될 수 있습니다.

NLRP3 염증체: 미세아교세포와 별아교세포와 같은 신경염증 세포 및 주변 면역 세포에서 주로 발견되는 세포질 다단백질복합체입니다 . NLRP3 염증체는 다양한 스트레스 신호나 감염에 반응하여 카스파제-1을 활성화시켜 염증성 사이토킨인 IL-1β와 IL-18, 그리고 세포막에 구멍을 내는 분자 GSDMD를 방출합니다. 이 염증 과정은 만성 염증과 신경퇴화에 기여할 수 있으며, 이는 NLRP3를 신경퇴행성 질환의 치료적 개입 대상으로 만들 수 있습니다.

파킨슨병(PD): 신경퇴행성 질환으로 다음과 같은 특징을 보입니다: (a) 운동 관련(운동) 증상, 즉 휴식 시 떨림, 운동 느림, 근육 경직, 자세 불안정성 등, 이는 흑질의 도파민 신경세포 손실과 관련됩니다; (b) 불안, 우울증, 무기력, 환각, 변비, 기립성 저혈압, 수면 장애, 후각 장애/후각 상실, 인지 장애 등 비운동 증상.

흑질(Substantia Nigra): 중뇌에 위치한 도파민신경세포 핵으로 , 기저핵 회로망의 일부로 운동 및 보상 기능을 조절하는 데 중요한 역할을 합니다.

슈퍼옥사이드 디스뮤타제 1(SOD1): SOD1 유전자에 의해编码되는단백질 로 , 21번 염색체에 위치하며 세포 사멸과 가족성 ALS와 연관되어 있습니다.

타우(Tau): 뇌 신경세포의 안정성과 기능을 유지하는 데 중요한 역할을 하는단백질입니다 . 주로 신경세포에서 발견되며, 세포 골격의 일부인 미세관(microtubules)을 안정화시킵니다. 미세관은 세포 모양 유지, 세포 내 물질 운반, 세포 분열을 가능하게 하는 필수적인 구조입니다. 타우의 과인산화는 다양한 신경퇴행성 질환에서 관찰되며, 비정상적으로 인산화된 분자들이 미세관으로부터 타우를 분리시킵니다. 분리된 타우 단백질은 용해되지 않는 섬유인 신경섬유 엉킴을 형성할 수 있습니다. 타우 응집에 의해 영향을 받는 질환을 타우병증(tauopathy)이라고 하며, 알츠하이머 병, 진행성 초핵성 마비(PSP), 전두측두엽 치매(FTD), 피질기저부 퇴화(CBD) 등이 포함됩니다.

43kDa 전사 활성 반응 DNA 결합 단백질(TDP-43): TARDBP 유전자에 의해编码되는 고도로 보존된 핵 내 RNA/DNA 결합단백질로 , RNA 처리 조절에 관여합니다.

전사 인자(TFs): 특정 DNA 서열에 결합하여 DNA에서 RNA로의 전사 과정을 억제하거나 촉진함으로써 유전자 발현을 조절하는 단백질 그룹으로, 유전자를 '켜고' '끄는' 역할을 합니다.