来自范德比尔特大学医学中心的研究揭示，发热温度增强了免疫细胞的代谢、复制和功能；然而，它们也会在特定类型的T细胞中引发线粒体压力、DNA损伤和细胞死亡。
这些发现于9月20日发表在期刊《科学免疫学》上，为细胞如何对热反应提供了洞见，这可能揭示了慢性炎症在癌症发展中的作用。
该研究的首席作者、柯尼利厄斯·范德比尔特免疫生物学教授杰夫·拉斯梅尔（Jeff Rathmell）博士指出，发热温度对细胞的影响尚未得到充分探索。许多研究集中在极端温度对农业的影响，而非免疫反应。他解释说，在动物模型中调节温度而不造成压力是困难的，而实验室细胞培养通常维持在标准人类体温：37摄氏度（98.6华氏度）。
“正常体温不一定反映大多数炎症过程，但很少有研究旨在确定温度变化时发生的情况，”拉斯梅尔表示，他也是范德比尔特免疫生物学中心的主任。
研究生达伦·海因茨曼（Darren Heintzman）因个人经历对发热的影响产生了好奇：他的父亲因自身免疫疾病导致持续发热。他说：”考虑到提高的温度设定点可能对身体产生的影响是很有趣的。”
海因茨曼在39摄氏度（大约102华氏度）培养了免疫系统T细胞，并发现这种升高的温度增强了辅助T细胞的代谢、复制和炎症活性，同时减弱了调节性T细胞的抑制功能。
“这与典型的免疫反应对感染的反应一致：效应T细胞应该对病原体更具反应性，而调节性T细胞应该减少他们的抑制，”海因茨曼解释道。
然而，一个意想不到的发现出现了：一种被称为Th1细胞的辅助T细胞亚群经历了线粒体压力、DNA损伤以及一些细胞死亡。研究人员对此感到困惑，因为Th1细胞在发热期间对于对抗感染至关重要。这些重要细胞为什么会死亡？
经过进一步调查，研究人员发现并非所有Th1细胞都消亡；许多细胞进行了适应，改变了它们的线粒体，以便更抗压力。
“一波压力发生，导致一些细胞死亡，但那些适应并存活下来的细胞显示出增加的增殖和细胞因子产生，”拉斯梅尔观察到。
海因茨曼从分子水平上描述了细胞对升高温度的反应。他发现，热量迅速损害了一种名为电子传递链复合体1（ETC1）的线粒体蛋白复合体，这对能量产生至关重要。这种损害引发了导致DNA损伤和肿瘤抑制蛋白p53激活的信号通路，p53有助于修复DNA或启动细胞死亡以保护基因组。值得注意的是，Th1细胞对ETC1的损害比其他T细胞类型更加脆弱。
研究小组发现，Th1细胞在克罗恩病和类风湿关节炎患者的测序数据中显示出类似的分子变化，进一步支持了所识别的信号通路。
“我们相信这种反应是细胞检测热量和管理压力的基本机制，”拉斯梅尔说。”温度水平在组织和时间上波动，但其确切影响仍然 largely unknown。如果温度变化通过ETC1改变细胞代谢，那可能具有重要意义。这是应该出现在教科书里的基础信息。”
研究表明，热可能诱发突变，尤其是当线粒体压力的细胞未能修复DNA损伤或发生细胞死亡时。
“来自慢性炎症的持续升高的组织温度可能阐明某些细胞如何癌变，”海因茨曼指出，几乎25%的癌症与慢性炎症有关。
拉斯梅尔总结道：”人们常常询问发热是有益还是有害。简单的答案是：轻微发热可以是有益的，而高热可能是有害的。我们已经知道这一点，但现在对不良影响背后的机制有了更清晰的理解。”
这项研究得到了来自国家卫生研究院的多个资助（包括R01DK105550，R01HL136664，R01CA217987，R01HL118979，R01AI153167，R01CA245134，T32AI112541，T32DK101003，T32AR059039，K00CA253718）、狼疮研究联盟、瓦德尔·沃克·汉考克癌症发现基金和国家科学基金会的资助。
