艾滋病毒感染和完全爆发的艾滋病之间的区别,很大程度上在于免疫系统的CD4 T细胞的大量死亡。但研究人员只观察到病毒杀死了这些细胞中的一小部分,这导致了一个长期存在的问题:是什么导致了其他细胞的消失?新的研究表明,身体正在通过一种鲜为人知的过程杀死自己的细胞。更重要的是,一种现有的、安全的药物可以中断这种自我毁灭,从而为治疗艾滋病提供了一种途径。
这种破坏性的过程让科学家们感到惊讶。“我们认为艾滋病毒感染细胞,建立病毒生产工厂,然后细胞因被病毒淹没而死亡。但是没有足够的工厂来解释大量损失,”格莱斯顿研究所病毒学和免疫学主任华纳·格林说,他的团队今天在《科学》和《自然》杂志上发表了两篇描述这项工作的论文。(《大众科学》是自然出版集团的一部分。)
格林怀疑,过去的研究人员没有注意到这个过程,是因为他们找错了地方。他的团队没有研究血液中活跃的CD4 T细胞,而是检查了脾脏和扁桃体组织,那里的大部分细胞都处于静止状态。当艾滋病毒进入静止细胞时,它会将自己的基因转录为DNA,但随后陷入死胡同:细胞的机器无法完成复制过程。这个故事的一部分已经广为人知,但格林的团队发现接下来会发生非常令人惊讶的事情。“细胞不是就此结束,而是检测到细胞质中的DNA,并对其发起免疫反应,而免疫反应会导致这些细胞的死亡。”
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这种反应是一种称为细胞焦亡的自毁协议。与更为人所知的细胞凋亡不同,细胞凋亡是细胞静静地死亡而不会引发炎症,而细胞焦亡“不是平淡的,而是烈焰般的死亡”,格林说。这些细胞在死亡时会喷出引起炎症的化学物质,吸引更多的T细胞,这些T细胞随后会被新释放的艾滋病毒感染。“在细菌感染中,招募所有这些细胞可能是控制感染的好策略,”格林说,但对于艾滋病毒来说,会导致感染的恶性循环。细胞焦亡也解释了为什么艾滋病与高水平的炎症有关。
格林团队的实验表明,阻止细胞焦亡的关键组成部分可以完全阻止细胞死亡;他们还确定了感知病毒DNA以启动该过程的蛋白质。在研究了培养的脾脏和扁桃体组织中的途径后,他们有机会在患者新鲜取出的淋巴结中证实这些发现,并对他们的目标蛋白进行染色,并在显微镜下观察。它显示了传统病毒复制发生在淋巴结中心的细胞中,而静止的细胞则在周围死亡。对格林来说,这一幕令人难以置信:“我们可以看到这种细胞焦亡途径正在肆虐。在这一瞬间,我们可以看到我们已经工作了八年的成果。”
不过,有个好消息:格林估计,在艾滋病毒感染中死亡的细胞中有95%是通过细胞焦亡杀死的,因此这些发现为一种新的治疗方法带来了希望,这种方法可以阻止艾滋病毒发展为艾滋病。“抑制免疫系统的激活不是一个新概念,但这为我们提供了一个新的靶向途径,”马里兰大学医学院人类病毒学研究所所长罗伯特·加洛说,他没有参与这项研究。他警告说,可能还有其他未知的途径在起作用,但如果这种途径确实占T细胞死亡的很大比例,那么这种途径是有希望的。
事实上,已经存在一种可以阻止细胞焦亡的药物。它被称为VX-765,几年前由Vertex Pharmaceuticals公司作为治疗慢性癫痫发作的药物进行了测试。一项试验表明,它对癫痫发作的疗效不足,但对人体是安全的。“现在它只是放在架子上,等待治愈疾病,”格林说,他正试图安排一个II期试验,以测试该药物在艾滋病毒患者中的疗效。”
“这是艾滋病毒发病机制领域可靠、有趣、有用的科学研究,”加洛说,尽管他质疑阻止细胞死亡是否会导致它们稍后复制病毒。(格林认为细胞会降解病毒DNA并恢复。)
格林设想,如果该药物被证明有效,它可以作为发展中国家无法轻易获得抗逆转录病毒药物的患者的权宜之计。它也可以作为此类疗法的补充。因为它针对炎症,它可以降低艾滋病患者患上与衰老相关的疾病的风险,例如心脏病和肾病,比未感染的同龄人早十年。