Иммунитет. Как у тебя дела?

скачать книгу бесплатно

Структуры, схожие по строению с тканями вилочковой железы, обнаружили немецкие ученые у миног после длительных поисков болезнетворных агентов в их организме. Сделанное ими открытие было сенсационным. За счет того, что животные не претерпели изменений как минимум в течение последних 500 млн лет, сегодня мы достоверно знаем, что возраст адаптивной иммунной системы – грандиозного изобретения эволюции – гораздо больше, чем предполагалось ранее. И доступна она была не только высшим позвоночным, к которым относится и человек, – именно такой точки зрения придерживались ученые последние 150 лет. С позиции двойной системы иммунного ответа, минога и человек очень схожи между собой. Но эволюция позаботилась о том, чтобы иммунная система человека в ходе его развития становилось более сложной. Различные органы во всем организме трудятся во благо иммунной системы. Они синтезируют большое разнообразие различных клеток иммунного ответа, антител и сигнальных веществ (медиаторов). Кроме того, есть клетки, которые регулируют данные процессы с помощью сложных систем, управляют ими и контролируют их.

ИММУННАЯ СИСТЕМА – ЭТО НЕ СТАЦИОНАРНАЯ УСТАНОВКА ПО ПРОИЗВОДСТВУ ЗАЩИТНЫХ ШАРИКОВ, А ХАОТИЧЕСКИ РАЗРОЗНЕННАЯ И ВМЕСТЕ С ТЕМ ВЫСОКОУПОРЯДОЧЕННАЯ СЕТЬ ИЗ МНОЖЕСТВА КОМПОНЕНТОВ.

В общем, наша иммунная система – это не стационарная установка по производству защитных шариков, а скорее хаотически разрозненная и вместе с тем высокоупорядоченная гениальная сеть из многих компонентов.

Компоненты взаимодействуют между собой, иногда лучше, иногда хуже, иногда мгновенно, а иногда с задержками. Но постоянно занимаются самообразованием и применяют полученные знания и навыки, чтобы сохранять нас здоровыми. Одним словом, суперорган.

Иногда пациенты задают мне вопрос: «А где находится наша иммунная система?» Самый простой ответ звучит так: «Везде, где она нужна».

Ученые со всего мира каждую неделю сигнализируют о новых открытиях и неизвестных ранее фактах, о способностях и свойствах иммунной системы. Но каждое новое открытие порождает новые вопросы. Главные из них относятся к области регуляции и управления иммунной системой. Кто или что дает команду для захвата болезнетворных агентов? Кто или что координирует ход сражения с возбудителями? Какие воины ведут за собой в атаку остальных бойцов и в каком количестве? Кто или что сигналит о выигранном бое и дает распоряжение принять исходные позиции? Как выстраивается линия защиты при повторной атаке?

Но при всех этих многочисленных вопросах как же радостно просто знать, что наша иммунная система существует. Существует везде, где она нужна. И для начала я предлагаю остановиться именно на этом простом тезисе.

Итак, наша иммунная система в действительности не представляет собой какой-то отдельный орган, она состоит из различных органов, которые работают в связке друг с другом: тимус, селезенка, глоточные миндалины, огромное количество лимфоузлов по всему телу, а также костный мозг. В состав иммунной системы входит огромное разнообразие клеток и огромное количество других помощников, которые рассредоточены по всему организму: антитела, медиаторы, различные разновидности белков, которые принимают участие в иммунном ответе.

К иммунной системе относятся и бактерии, обитающие на поверхности нашего кожного покрова, слизистых оболочек, бактерии кишечника, а также биохимические вещества, например, соляная кислота желудка и слизь. Все вместе, на первый взгляд, выглядит как хаос. Только при более детальном рассмотрении удается понять, насколько гениальна наша иммунная система, насколько она высоко упорядоченная и хрупкая одновременно. Но обо всем по порядку.

2. Беременность и роды

В самом начале нашей жизни иммунной системы еще не существует просто потому, что она еще не нужна. В маточных трубах и матке, где обосновывается уже оплодотворенная яйцеклетка, чище, чем в самой стерильной лаборатории. В этой безмикробной среде мы развиваемся в первые дни. Это начало нашей, надеюсь, замечательной жизни.

Во время беременности. Толерантность и защита

С точки зрения иммунной системы матери, такое начало выглядит совсем иначе. Иммунная система видит целое скопление незнакомых белков, один из которых цепляется к собственной (своей) клетке и объединяется с ней. Затем чужак в полости маточных труб увеличивается в размерах, начинает делиться, становится двухклеточным, четырехклеточным, восьмиклеточным и прочно обосновывается в слизистой матки. На помощь! Тем временем иммунная система еще ничего не подозревающей матери, которая ждет не дождется, когда забеременеет, с высокой скоростью готовит клетки иммунного ответа, чтобы как можно быстрее нейтрализовать явно чужеродный элемент. После оплодотворения слизистая матки кишит огромным количеством различных иммунных клеток. Это может стать концом беременности. Но только в том случае, если среди них не окажется представителей особой группы иммунных клеток, как лимфоциты Т-регуляторы. Эти клетки выполняют функцию третейского судьи, своевременно распознают волнения и тормозят противоборствующие стороны, пока те не поубивали друг друга. Кроме всего прочего, лимфоциты Т-регуляторы вырабатывают подавляющие борьбу факторы, такие как интерлейкин-10.

В присутствии лимфоцитов Т-регуляторов клеток другие иммунные клетки успокаиваются и смиряются с началом новой жизни. Happy end!

К сожалению, так происходит не всегда. Ученые предполагают, что большинство преждевременных родов и выкидышей имеет взаимосвязь с нарушениями иммунной системы, в частности с нарушением функции лимфоцитов Т-регуляторов. Тогда эмбрион распознается как чужеродный агент, и все силы иммунной системы направлены на его изгнание.

При благоприятном сценарии оплодотворенная яйцеклетка продолжает делиться. Изначально скопление эмбриональных клеток имеет очертание лягушки и только со временем начинает принимать человеческий облик. Еда, которая требуется эмбриону для роста и развития, уже в переваренном виде поступает с материнской кровью через плаценту вместе с кислородом. Продукты отходов жизнедеятельности, которые больше не требуются маленькому организму, выводятся обратно в кровоток матери через пуповину. Пуповина является единственным средством связи малыша с внешним миром. Через нее доставляются нужные питательные вещества, кислород, вода и некоторые витамины. На 8–12-й неделе беременности пуповина начинает осуществлять трансфер материнских антител – белковых молекул, способных распознавать возбудителей, с которыми однажды уже контактировала мать. Это своего рода передаваемая по наследству иммунная система, которая на данном этапе еще даже и не требуется нерожденному ребенку. Только после рождения она начнет работать на его благо. В течение первых месяцев жизни она будет защищать малыша от многих заболеваний, которые однажды перенесла мать или против которых была вакцинирована, например кори или краснухи. Против других заболеваний антитела тоже передаются в утробе матери, но их время жизни после рождения ребенка намного короче и к 2–3 месяцам их практически не остается. На первый план выходит вакцинация младенца от этих инфекций, что, по календарю прививок, начинается в 3 месяца.

Вернемся к матке. Теоретически вирусы, бактерии, грибы и паразиты могут через кровоток будущей матери проникать в пуповину, а затем и в организм плода. Но тоненькая мембрана, которая присутствует в плаценте, препятствует тому, чтобы кровь ребенка и матери смешивались между собой. Плацентарный барьер является дополнительной защитой, оберегающей ребенка от элементов материнской иммунной системы, которые идентифицируют ребенка не как ребенка, а как угрозу в виде чужеродного агента. Ведь клеточные мембраны плода на своей поверхности имеют огромное количество отцовских признаков, которые представлены чужеродными для организма матери белковыми молекулами.

КЛЕТОЧНЫЕ МЕМБРАНЫ ПЛОДА НА СВОЕЙ ПОВЕРХНОСТИ НЕСУТ ОГРОМНОЕ КОЛИЧЕСТВО ОТЦОВСКИХ ПРИЗНАКОВ, БЕЛКОВЫХ МОЛЕКУЛ, И ДЛЯ ОРГАНИЗМА МАТЕРИ ОНИ ЧУЖЕРОДНЫ. ПЛАЦЕНТАРНЫЙ БАРЬЕР РАЗДЕЛЯЕТ МЕЖДУ СОБОЙ ДВА ГЕНЕТИЧЕСКИ РАЗНЫХ ИНДИВИДУУМА.

Плацентарный барьер разделяет между собой два генетически разных индивидуума: ребенка и мать. Но такой барьер не является абсолютно непроницаемым, и некоторые клетки ребенка через плаценту умудряются попасть в организм матери, при этом очень бодро себя чувствуют. Случается такое, что в крови женщины, которая однажды родила сына, еще многие годы спустя можно обнаружить мужские клетки. Как им удается так долго оставаться в организме матери живыми, наука объяснить не может. Между тем эти эмбриональные клетки активно используют для проведения специальных тестов в рамках генетического обследования еще не рожденного ребенка.

Сама по себе плацента не абсолютно стерильна. В ней присутствует небольшое количество бактериальной флоры, отличной по видовому составу у каждой женщины. По составу она похожа на микрофлору ротовой полости, что было установлено американскими учеными некоторое время назад. Эти бактерии относительно безопасны, как считают ученые, и некоторые микроорганизмы, обитающие в плаценте, через пуповину проникают к ребенку. Предполагается, что уже тогда они вступают в контакт с первыми клетками эмбриональной иммунной системы и тем самым дают толчок к ее развитию.

Уже на 13-й неделе беременности сформированная таким образом защитная система работоспособна и оснащена необходимыми ресурсами для выполнения специальных заданий на период течения беременности, что установил иммунолог Florent Ginhoux из Университета Сингапура. В то время как в зрелой иммунной системе дендритные клетки координируют работу Т-лимфоцитов и осуществляют презентацию антигенов Т-лимфоцитам, тем самым тренируя их, в организме не рожденного ребенка они занимаются тем, что активируют лимфоциты Т-регуляторы, основной задачей которых является подавление иммунного ответа со стороны материнских клеток. Таким образом, чужеродное живое существо может спокойно жить и развиваться в утробе матери. О том, как осуществляется взаимная игра иммунных клеток, мы расскажем подробнее в следующей главе.

Хорошая экипировка для прыжка в жизнь

На протяжении 9 месяцев беременности формируются не только органы, но и часть нашей так называемой врожденной иммунной системы, своего рода базовой комплектации всего иммунного комплекса, оружия на все случаи жизни. Развитие врожденного иммунитета по большей части заложено в нашей генетической программе. Некоторые его элементы развиваются и после появления человека на свет. С появлением на свет врожденный иммунитет способен выполнять возложенные на него задачи.

Чтобы познакомиться ближе с врожденной иммунной системой, совершим небольшой экскурс по нашему организму. Начнем снаружи, затем заглянем внутрь, в кровеносные сосуды, органы и ткани. Некоторые элементы мы сможем распознать невооруженным глазом, другие можно увидеть только при помощи микроскопа или специальных тестов.

Надежная защита: кожа и волосы

Прежде всего, врожденный иммунитет состоит из механических и физических барьеров, очень ненадежных защитных окопов. На передовой не принято долго расспрашивать и размышлять, кто и зачем пытается прорвать оборону. Здесь атакуют любого чужака.

Самым наружным защитным барьером является наша кожа. Если точнее, то ее самый верхний слой и слизистые оболочки. У новорожденных кожа и слизистые еще очень тонкие, но это никак не уменьшает их защитных свойств, они достаточно хорошо функционируют. К физическим и механическим компонентам врожденного иммунитета относится не только кожа.

Веки наших глаз, подобно автомобильным дворникам, непринужденным движением смахивают возбудителей, оседающих на поверхности конъюнктивы[8 - Тонкая прозрачная ткань, покрывающая глаз снаружи и заднюю поверхность век.]. В дыхательных путях расположены реснички – тонкие подвижные волосики, которые с помощью слизи захватывают возбудителя и, как по конвейеру, направляют вверх, в направлении гортани. В этом случае у нас появляется выбор: незаметно проглотить возбудителя и тем самым отправить его в желудок для нейтрализации соляной кислотой или отрыгнуть и выплюнуть. К последнему методу рекомендуется прибегать только в среде и культуре, где плевательница является неотъемлемой частью интерьера, например в Китае.

Биохимические и биологические защитники

Соляная кислота является компонентом химической защиты врожденного иммунитета. Она убивает болезнетворные микроорганизмы, которые мы можем занести в наш организм с пищей. Подобный механизм особенно удобен для всеядных, что подтверждают результаты исследования, проведенного учеными университетского колледжа Лондона. Ученые проводили исследования на более чем 560 000 пациентов. Целью эксперимента было понять, каким образом изменяется кишечная микрофлора на фоне приема блокаторов секреции соляной кислоты. Только на территории Германии в 2015 году 14 миллионам пациентов были прописаны препараты данной группы, всего по стране было принято 3,7 миллиарда суточных доз этих препаратов. Результат оказался удручающим: прием блокаторов секреции соляной кислоты в 4 раза увеличивает риск развития инфекционного заболевания, вызванного бактерией кампилобактер. Этот патогенный микроорганизм часто присутствует в мясе птицы. Также результаты исследования свидетельствуют о возросшем риске возникновения бактериальной диареи на фоне отсутствия защиты в виде соляной кислоты. Слизь наших дыхательных путей, а также кишечника, слезная жидкость и слюна являются биохимическим оружием. Последние содержат мельчайшие белковые молекулы, так называемый лизоцим, который убивает возбудителей, предотвращает или подавляет его распространение внутри организма.

ПОЛЕЗНЫЕ БАКТЕРИИ ЗАНИМАЮТ КАЖДЫЙ СВОБОДНЫЙ УЧАСТОК НА ПОВЕРХНОСТИ КОЖИ И В КИШЕЧНИКЕ. БОЛЕЗНЕТВОРНЫМ МИКРООРГАНИЗМАМ ПРОСТО НЕ ОСТАЕТСЯ МЕСТА ДЛЯ ЖИЗНИ И РАЗМНОЖЕНИЯ.

О других защитных белковых молекулах, способных отражать угрозы, уже говорилось ранее. Это дефензины, обитающие на поверхности кожи, слизистых и в кишечнике. Они обладают способностью подавлять рост или уничтожать опасные бактерии, вирусы и грибы тем, что разрушают их клеточные стенки. Они действуют как собственные антибиотики.

К биологическим защитникам относится и бактериальный ландшафт на поверхности кожи, в кишечнике, у девочек в области влагалища. Этот бактериальный ландшафт формируется уже в первые часы и дни после рождения. Полезные бактерии занимают каждый свободный участок, болезнетворным микроорганизмам просто не остается места для жизни и размножения. В главе 3 мы подробнее остановимся на этом вопросе.

Свежеиспеченные на клеточной фабрике. Как помогают наши клетки

Костный мозг – это фабрика по производству клеток. Уже с первых дней жизни костный мозг производит огромное количество красных и белых кровяных телец и кровяных пластинок, которые циркулируют в кровотоке и лимфе – транспортной жидкости для иммунных клеток, питательных веществ и продуктов распада, которые образуются в межклеточных пространствах тканей нашего организма и органах. Несмотря на то что красные и белые кровяные клетки внешне отличаются друг от друга и в организме выполняют абсолютно разные задачи, между ними есть очень много родственного. И те и другие являются потомками всемогущей клетки-предшественника, так называемой гемопоэтической стволовой клетки.

Красные кровяные клетки представляют собой не что иное, как такси для перемещения молекул кислорода. Белые кровяные клетки – лейкоциты – являются частью иммунной системы, осуществляют большое количество операций иммунного ответа. Лейкоциты включают в себя множество подвидов. Среди них есть лимфоциты, объединяющие В- и Т-клетки, формирующие адаптивную иммунную систему, о которой подробнее мы поговорим чуть позже. Есть гранулоциты и моноциты, а также произошедшие от них макрофаги[9 - Клетки в организме животных, и в т. ч. человека, способные к активному захвату и перевариванию бактерий, остатков погибших клеток и других чужеродных или токсичных для организма частиц.], которые относятся к врожденной иммунной системе. Все три вида клеток являются клетками-пожирателями и вместе с тем выполняют сторожевые функции. Кроме всего прочего, имеются клетки – натуральные киллеры. Внешне они похожи на лимфоциты, но относятся к системе врожденного иммунитета.

Гранулоциты, макрофаги и натуральные киллеры не переставая курсируют по организму и следят за тем, чтобы везде был порядок. Если где-то обнаруживается очаг воспаления, например если мы порезали палец или разбили колено или где-то зародилась опухолевая клетка, они распознают угрозу и направляют сигнал внимательным сторожевым. Передавать информацию им помогают специализированные белковые структуры на поверхности их клеточной мембраны. У позвоночных животных они называются ГКГС (главный комплекс гистосовместимости; англ. MHC, major histocompatibility complex). У человека такая система носит название HLA (человеческие лейкоцитарные антигены, Human Leukocyte Antigens) и играет огромную роль в трансплантологии.

Структура этих белковых комплексов у каждого человека индивидуальна. Существует множество миллионов вариантов их конфигураций. МНС расположены не только на поверхности лейкоцитов, но и на других клетках нашего организма, имеющих ядро (= ядерных клетках). Красные кровяные клетки не имеют ядра, поэтому на их поверхности такие комплексы отсутствуют.

Возбудитель малярии научился использовать этот пробел в иммунной системе самым коварным образом. Он прочно прикрепляется к красным кровяным тельцам, где отсутствует МНС-система, и ничто не выдает их присутствия. Великолепное укрытие. К счастью, большинство других возбудителей заболеваний не знакомы с таким фокусом. Они проникают в лейкоцит или другую ядерную клетку и там трагически погибают. Это происходит следующим образом. Например, вирус проникает в клетку или нормальная клетка организма перерождается в опухолевую, в результате чего изменяется структура МНС-комплекса на поверхности клеточной мембраны. МНС-комплекс функционирует по принципу маленького монитора. На этот монитор клетка передает все, что происходит внутри нее. Таким образом, она сигнализирует, что она нормальная клетка организма и выполняет возложенные на нее функции в штатном режиме. Она сообщает о том, что хорошо себя чувствует, что с ней все в порядке. Данный механизм позволяет сигнализировать и о катастрофе. «На помощь! – высвечивается тогда на мониторе, – по моей клеточной стенке только что проехались чем-то острым». Или: «Аккуратно, на меня напал вирус, сейчас я вынуждена заниматься построением его копий». Как только поступает такое сообщение, на помощь приходят белые кровяные клетки. У тех, что оказались ближе всего к месту бедствия, имеются цитокины – сигнальные вещества, которые стимулируют кровоток и реакции иммунной системы. Суть этого заключается в том, чтобы как можно быстрее позвать на помощь другие иммунные клетки, которые перемещаются по кровеносному руслу. Данное явление мы можем наблюдать достаточно часто: на месте раны или там, где бактерия или вирус пытаются захватить командующие позиции, наблюдается покраснение тканей и местное повышение температуры, т. е. кожа там становится горячей на ощупь. Происходит это в результате того, что кровеносные сосуды расширяются и становятся более проницаемыми, чтобы как можно скорее доставить на место бедствия группу помощи. Также начинает вырабатываться защитная слизь, именно она виновата, что при простудных заболеваниях у нас заложен нос и мучает кашель с мокротой.

Существуют лейкоциты, способные обезвреживать чужеродные вещества, такие как белки или яды. Одна группа пожирает наших врагов – возбудителей заболеваний: вирусы, бактерии, грибки и паразитов. Другая тем временем транспортирует мертвые клетки и яды. А еще существуют специалисты, которые при ранении впрыскивают в кровь вещества, останавливающие кровотечение и стимулирующие процесс восстановления кожного покрова на месте ранки.