在流感引起的发烧过程中,很容易问自己身体为什么会让自己经历寒战、出汗和发烧时的酸痛。新的研究为我们深入了解表面之下的情况提供了一些见解。根据 9 月 20 日发表在《科学免疫学》杂志上的一项研究,发烧般的体温会改变某些免疫细胞的行为方式,增强一些关键的感染抵抗者的活动,并通过改变其代谢来减弱调节细胞的抑制作用。
这些发现为了解一个长期以来一直神秘的生物过程提供了见解,有助于部分解释发烧如何抵抗感染。但新的研究也可能揭示我们免疫反应的阴暗面。研究人员确定的特定生物途径可能在与长期炎症相关的癌症风险增加中起作用。简而言之,“少量发烧有益,但大量发烧有害,”资深研究作者、范德堡大学医学中心 (VUMC) 免疫生物学教授 Jeff Rathmell 说。
发烧是全身性的、体温的整体升高——通常与感染有关。炎症,即由损伤或疾病引起的局部体温升高,也很常见。Rathmell 说,虽然长期以来人们都知道温度是许多生物过程中一个重要的变量,但热量的功能以及当“恒温器”被调高时我们的免疫系统到底发生了什么,这一点知之甚少。“科学还没有一个好的答案,”他说。他补充说,一般来说,人们一直认为高温会使身体不太适合入侵的微生物——那些使我们生病的病原体——“但这真的不清楚”。
根据新的研究,现实似乎比简单的解释要复杂得多。还有整个方程式需要考虑的另一面:我们的细胞如何对额外的温暖做出反应。之前的研究表明,热量通过刺激活性来帮助免疫系统。本周的研究说明了这一点,一直深入到细胞内部。
Rathmell 和他的合著者研究了几种不同类型的 T 细胞——一种白细胞亚群——如何对热做出反应。在对实验室培养的细胞进行的多次实验中,他们发现大约 102 华氏度的“温和发烧”会增加一组广谱 T 细胞的代谢、增殖和活性,这些 T 细胞会分化成多种免疫功能。同时,通常抑制免疫反应的调节性 T 细胞受到损害,这种双重负面效应意味着身体防御系统的抑制被放松了。
最后,而且是反直觉的,一种重要的辅助 T 细胞类型(对抵御病毒很重要)在高温下受到压力。许多这些 Th1 细胞在压力下死亡。然而,幸存者是超级细胞——反应更快,数量更多。“活下来的细胞具有能克服压力的适应性。它们从长远来看更好,但它们必须经历中间这个严峻的考验,”Rathmell 说。
“在正常感染的背景下,这种平衡是合乎逻辑的,”VUMC 的博士后研究员、研究主要作者 Darren Heintzman 说。“你希望你的抑制者变差,而你的效应器变好。”但有一个问题。
在随后的实验中,科学家们深入研究了许多观察到的变化背后的机制。细胞代谢和线粒体至关重要——特别是其中一个重要的代谢蛋白,称为电子传输链 1。这种蛋白质复合物为细胞提供能量,但在较高温度条件下效率大大降低。在辅助 T 细胞中发生的细胞压力很可能发生在全身——在许多不同细胞的线粒体中,导致 DNA 损伤,从而可能导致癌症生长。“当这种热量和炎症变得慢性时,它就会成为一个问题——像自身免疫性疾病这样的情况,这就不太好了,”Heintzman 解释道。
某些癌症,如结肠癌,已知与像克罗恩病这样的肠道疾病的炎症有关。现在,至少有一个明确的假设可以解释原因。Rathmell 告诉《Popular Science》:“与局部炎症相关的热量可能源于这种线粒体机制……并可能最终导致[促进癌症的]突变。”
不过,他补充说,目前这还只是推测。他们有培养皿实验,以及过去对小鼠和人类研究的数据,以表明他们的理论经得起考验——但还需要对实际的、活的系统进行更多研究来证实这一想法。Rathmell 说,研究动物体温变化是一个挑战,因为存在许多相互作用的变量,使得分离任何一个变化的影响几乎不可能,“但它确实非常重要,而且我们非常有兴趣去做。”
Heintzman 说:“每个人都会发烧。每个人都会经历体温变化——他们会感觉到手指[受伤]的肿胀和跳动。”现在,他补充说,我们对这些热过程如何帮助我们和伤害我们有了更好的理解。他说,这并不意味着你生病时就一定应该跳过退烧药——也不应该过于担心脚踝扭伤肿胀。但这确实意味着即使是天生的生物反应,适度也是最好的。