(科学前沿)——一项新研究表明，一种引发炎症的分子可能会使细胞进入一种类似恐慌的状态，促使它们仓促做出何时自杀的决定。这有助于在感染细胞在释放新病毒之前死亡，从而抑制病毒感染。但似乎也付出了代价：未感染的细胞有时会错误地自杀。
这项新研究于3月在美国物理学会的一次虚拟会议上发表，重点研究了一种名为肿瘤坏死因子-α (TNF) 的信号分子的作用。TNF 是免疫系统用来增强炎症的信使之一。
过去的研究表明，TNF 会促进两种相反的过程：一种是促进细胞死亡，也称为凋亡，另一种是促使细胞继续生存。哈佛医学院的免疫学家兼系统生物学家 Jennifer Oyler-Yaniv 表示，在正常情况下，这两种信号往往会相互抵消，尽管在 TNF 存在的情况下，细胞死亡率通常会略高。研究人员一直想知道，这种发出矛盾信息的分子有什么意义。
匹兹堡大学医学院的系统生物学家 Robin Lee（未参与该研究）说：“我们称之为一种自相矛盾的分子。” “为什么同一事物——同一个分子，在细胞环境中发出同一个信号——却会做两件完全相反的事情？”
Oyler-Yaniv 在用感染了疱疹病毒的小鼠细胞进行实验时，可能找到了部分答案。甚至在计算数据之前，她和她的同事们就能看到，当细胞同时暴露于 TNF 和疱疹病毒时，它们的死亡速度比单独暴露于疱疹病毒或 TNF 时快得多。在 TNF 存在的情况下，感染细胞死亡如此之快，以至于病毒似乎无法传播。
Oyler-Yaniv 说：“我们当时想，‘哇，这太明显了，简直是从视频里跳出来的。’”
这一观察促使该实验室将重点转移到之前的一个副项目上。研究人员使用荧光标记物来测量细胞被感染到死亡的确切时间，并用结缔组织细胞和鼠视网膜对结果进行了确认。他们还进行了计算机模拟，以确定细胞自杀的速度如何改变感染的进程。模拟显示，只要从感染到死亡的平均时间短于病毒完成其生命周期所需的平均时间，感染就无法蔓延。
但是 TNF 也导致未感染细胞的死亡率升高。虽然研究人员无法确定这些发现的真正含义，但他们认为 TNF 会使细胞对其他感染信号更加敏感，例如细胞质中存在病毒分子。少量的分子可能不成问题，但数量的增加意味着细胞感染活跃病毒的可能性越来越大。如果这些信号积累到超过某个阈值，细胞就会认为自己已被感染并选择自杀。TNF 会降低这个阈值，从而增加健康细胞自杀的可能性。
Oyler-Yaniv 说：“这让你进入了一种‘易触发’的细胞状态。”
她补充说，如果存在这样的系统，它可能有助于身体评估感染风险，“有点像那些‘今日野火风险很高’的‘烟熏熊’标志。” 当 TNF 警告感染风险很高时，细胞就更有可能假设最坏的情况。一份描述这些发现的初步版本的论文已在预印本服务器 bioRxiv 上发布，Oyler-Yaniv 表示该论文已被同行评审期刊接受发表。
Lee 称这项研究“精巧”。他和他人之前曾表明，当细胞同时面临 TNF 和某种压力源时，细胞死亡率常常会急剧上升。但 Lee 表示，TNF 会促使细胞进入一种快速但易出错的决策模式的想法是新颖的，它可能对病毒感染以外的领域产生广泛影响。TNF 在许多不同疾病中都扮演着复杂的作用，从癌症到类风湿性关节炎和克罗恩病等自身免疫性疾病。
Oyler-Yaniv 猜测，在免疫系统的其他部分也可能存在速度-准确性权衡。这种权衡有助于解释为什么慢性炎症会导致健康问题。如果细胞不断地做出瞬时决策，错误最终可能会堆积起来，导致其他身体机能崩溃。
这个故事发布在 Inside Science 上。在此处阅读原文。
