Nova studija, koja je predstavljena u ožujku na virtualnom sastanku Američkog fizičkog društva, usredotočila se na učinke signalne molekule nazvane faktor nekroze tumora alfa, ili TNF. TNF je jedan od glasnika koje imunološki sustav koristi za pojačavanje upale.

Dosadašnja istraživanja pokazala su da TNF pojačava dva suprotstavljena procesa: onaj koji potiče stanično samoubojstvo, također poznat kao apoptoza, i onaj koji govori stanicama da nastave živjeti. U normalnim uvjetima, dva signala imaju tendenciju da se međusobno poništavaju, iako je stopa smrtnosti stanica često nešto veća u prisutnosti TNF-a, rekla je Jennifer Oyler-Yaniv, imunologinja i sistemska biologinja na Harvard Medical School. Istraživači su se pitali koja je svrha imati molekulu koja šalje kontradiktorne poruke.

"Mi to zovemo paradoksalna molekula", rekao je Robin Lee, sistemski biolog na Medicinskom fakultetu Sveučilišta u Pittsburghu, koji nije bio uključen u studiju. "Zašto ista stvar - ista molekula, isti signal u staničnom okruženju - čini dvije potpuno
suprotstavljene stvari?"

Oyler-Yaniv je možda pronašao dio odgovora dok je eksperimentirao s mišjim stanicama zaraženim virusom herpesa. ÄŒak i prije dobivenih brojeva, ona i njezini kolege mogli su vidjeti da su stanice umrle mnogo brže kada su bile izložene i TNF-u i herpesu nego samo s herpesom ili TNF-om. U prisutnosti TNF-a, zaražene stanice su eksplodirale tako brzo da se činilo da se virus ne može širiti.

"Bili smo iznenađeni, to je izgledalo kao da stanice iskaču iz videa na vas'", rekao je Oyler-Yaniv.

To opažanje potaknulo je laboratorij da preusmjeri fokus na ono što je ranije bio sporedni projekt. Istraživači su potvrdili rezultate sa stanicama vezivnog tkiva i mišjim mrežnicama, koristeći fluorescentne markere za mjerenje točnog vremena između trenutka kada se stanica zarazila i kada je umrla. Također su pokrenuli računalne simulacije kako bi utvrdili kako brzina staničnog samoubojstva može promijeniti tijek infekcije. Simulacije su pokazale da sve dok je prosječno vrijeme između infekcije i smrti kraće od prosječnog vremena potrebnog virusu da završi svoj životni ciklus, infekcija ne može prevladati.

Ali TNF je također uzrokovao da nezaražene stanice umru većom brzinom. Iako istraživači ne mogu biti sigurni što znače nalazi, misle da TNF čini stanice osjetljivijima na druge signale infekcije, kao što je prisutnost virusnih molekula u njihovoj citoplazmi. Nekoliko molekula možda nije problem, ali sve veći broj znači sve veću šansu da je stanica zaražena aktivnim virusom. Ako se takvi signali nakupe iznad određenog praga, stanica pretpostavlja da je zaražena i počini samoubojstvo. TNF spušta taj prag, povećavajući šanse da će se zdrava stanica uništiti.

"To vas stavlja u ovo stanje sretno-okidačkih stanica", rekao je Oyler-Yaniv.

Ako takav sustav postoji, to bi moglo pomoći tijelu da procijeni rizik od infekcije, "nešto poput onih malih 'smokey medvjeda' koji kažu: vaš rizik od požara danas je visok", dodala je Oyler-Yaniv. Kada TNF upozori da je rizik od infekcije visok, stanice će vjerojatnije pretpostaviti najgori scenarij.

Lee je studiju nazvao "elegantnom". On i drugi su ranije pokazali da stopa smrtnosti stanica često raste kada su stanice suočene s TNF-om i nekom vrstom stresora u isto vrijeme. Međutim, ideja da TNF trese stanice u način donošenja odluka koji je brz, ali sklon pogreškama, nova je, rekao je Lee, i to bi moglo imati široke implikacije izvan virusnih infekcija. Poznato je da TNF igra komplicirane uloge u mnogim različitim stanjima, od raka do autoimunih bolesti poput reumatoidnog artritisa i Crohnove bolesti.

Oyler-Yaniv sumnja da bi moglo doći do kompromisa između točnosti i brzine u procesu i u drugim dijelovima imunološkog sustava. Takvi kompromisi mogli bi pomoći objasniti zašto kronična upala dovodi do zdravstvenih problema. Ako stanice stalno donose odluke u djeliću sekunde, pogreške bi se na kraju mogle nagomilati, uzrokujući raspadanje drugih tjelesnih procesa.