炎症可能会导致细胞匆忙做出生死抉择

(世界杯万博app科学内幕)——根据一项新的研究，一种引发炎症的分子可能会让细胞进入一种类似恐慌的状态，促使它们匆忙决定何时自杀。这可以通过确保被感染的细胞在新病毒释放之前死亡来帮助抑制病毒感染。但这似乎是有代价的:未受感染的细胞有时会错误地杀死自己。

新的研究是在3月在美国物理学会的一次虚拟会议上，他专注于一种叫做肿瘤坏死因子的信号分子的影响。TNF是免疫系统用来加剧炎症的信使之一。

过去的研究表明，TNF促进了两个相反的过程:一个是鼓励细胞自杀，也被称为凋亡，另一个是告诉细胞继续生存。哈佛医学院的免疫学家和系统生物学家Jennifer Oyler-Yaniv说，在正常情况下，这两种信号往往会相互抵消，尽管TNF存在时细胞死亡率通常略高。研究人员一直想知道，拥有一种传递矛盾信息的分子有什么意义。

“我们称之为矛盾分子，”匹兹堡大学医学院(University of Pittsburgh School of Medicine)的系统生物学家罗宾·李(Robin Lee)说，他没有参与这项研究。“为什么同样的东西——同样的分子，细胞环境中的同样的信号——会产生两种完全相反的结果?”

在用感染了疱疹病毒的老鼠细胞做实验时，奥伊勒-亚尼夫可能已经找到了部分答案。甚至在统计数据之前，她和她的同事就发现，同时接触TNF和疱疹病毒的细胞比单独接触疱疹病毒或TNF病毒的细胞死亡得更快。在TNF存在的情况下，受感染的细胞迅速爆炸，病毒似乎无法传播。

“我们的反应是，‘哇，太清楚了，它就像从视频中跳出来一样。’”Oyler-Yaniv说。

这一发现促使实验室将注意力转移到以前的一个副业项目上。研究人员在结缔组织细胞和小鼠视网膜上证实了这一结果，使用荧光标记来测量细胞从感染到死亡的确切时间。他们还进行了计算机模拟，以确定细胞自杀的速度可能如何改变感染过程。模拟结果显示，只要从感染到死亡的平均时间短于病毒完成生命周期的平均时间，病毒就不会被感染。

但TNF也会导致未感染细胞以更高的速度死亡。虽然研究人员不能确定这些发现意味着什么，但他们认为TNF使细胞对其他感染信号更加敏感，比如细胞质中病毒分子的存在。一些分子可能没有问题，但数量的增加意味着细胞感染活性病毒的机会增加。如果这种信号超过了某个阈值，细胞就会认为自己受到了感染，然后自杀。TNF降低了这个阈值，增加了健康细胞自杀的机会。

“它让你进入一种喜欢触发的细胞状态，”奥耶勒-亚尼夫说。

如果存在这样一个系统，它可以帮助身体评估感染的风险，“有点像小斯莫基熊的标志，说，‘你今天野火的风险很高，’”她补充说。当TNF警告感染风险很高时，细胞更有可能假设最坏的情况。一个初步的版本描述这一发现的一篇论文的照片可以在预印本服务器bioRxiv上找到，Oyler-Yaniv说，这篇文章已经被一份同行评议的杂志接受发表。

李称这项研究是“优雅的”。他和其他人之前已经证明，当细胞同时面对TNF和某种压力源时，细胞死亡率通常会上升。但是，Lee说，TNF使细胞进入一种快速但容易出错的决策模式的想法是新颖的，它可能有广泛的影响，超越病毒感染。从癌症到类风湿关节炎和克罗恩病等自身免疫性疾病，TNF在许多不同的情况下发挥着复杂的作用。

Oyler-Yaniv怀疑在免疫系统的其他部分也可能存在速度-准确性的权衡。这样的权衡可以帮助解释为什么慢性炎症会导致健康问题。如果细胞不断地在瞬间做出决定，错误最终可能堆积起来，导致其他身体过程崩溃。