Текст книги "Просто про иммунитет. Как работает наша защитная система и что делает ее сильнее"

На вирусах, бактериях и грибах опасности для нашего организма не заканчиваются. Существуют и другие патогены, с которыми борется наш иммунитет. К ним относятся паразиты и аллергены. О них мы подробно поговорим, разбирая клетки иммунной системы. Так легче будет понять, как они работают.

Здесь же нам осталось рассказать еще об одном патогене – прионе. На английском понятие звучит как prion: оно было образовано из слов protein (белок) и infection (инфекция). В общем, инфекционный белок. Он не так распространен, как остальные патогены, поэтому многие о нем никогда не слышали. Более того, он очень мало изучен и до сих пор нет информации, может ли наш иммунитет хоть как-то повлиять на прионы и их деятельность в организме. Но чтобы картина о патогенах, угрожающих жизни и здоровью человека, у вас сложилась полная, я все-таки решила рассказать и о них.

Чем прион отличается от остальных патогенов? В целом он похож на вирус, но, во-первых, гораздо меньших размеров. Да-да, еще меньше, чем вирус, совсем кроха. Во-вторых, в отличие от всех остальных патогенов он не содержит собственного генетического материала. Практически до конца прошлого века о прионах и знать не знали. Долгое время заболевания, которые вызывает этот патоген, считали вирусными.

 История открытия приона началась с племени форе, живущего в горах Новой Гвинеи. В середине прошлого века появилась статья о загадочной болезни куру (газетчики окрестили ее «хохочущая смерть»). Болели ей исключительно аборигены данного племени. Сами они веками верили, что недуг насылают на них чужие шаманы.

Слово «куру» на языке форе означает «дрожь» и «порча». Симптомы выглядели жутковато. Сначала больному становилось трудно ходить, затем полностью нарушалась согласованность движений различных мышц и они становились непроизвольными. Человек мог только лежать и дергаться, после этого – дрожать, и наконец наступал полный паралич, а за ним и смерть. От начала первых симптомов до летального исхода могло пройти до года и даже чуть больше. И все это время больной знал, что ждет его в конце. Смерть наступала в 100 процентах случаев.

В 1960-е годы в племени случилась настоящая эпидемия – за несколько лет от болезни куру погибло более тысячи человек. Серьезные потери для народности, численность которой даже в лучшие времена не превышала двадцати тысяч. Разумеется, такая локальная эпидемия привлекла внимание ученых, и в Новую Гвинею отправился известный вирусолог Карлтон Гайдушек. Сами прионы он не открыл, но предположил, что болезнь вызывает патоген невероятно маленького размера, который невозможно рассмотреть под микроскопом. Исследуя умерших от болезни, Гайдушек обратил внимание: их мозг выглядел словно губка. Вирусолог пришел к выводу, что заболевание носит инфекционный характер, и установил его причину – ритуальный каннибализм. Дело в том, что у аборигенов форе была давняя традиция – поедать мозг умерших соплеменников. Они считали, будто таким образом, во-первых, чтят память усопшего, а во-вторых, забирают себе мудрость, таланты и другие полезные качества этого человека. О том, что мозг может быть больным и, поедая его, они заражаются сами, аборигены не подозревали. Несмотря на то что власти Новой Гвинеи официально запретили ритуальный каннибализм и строго наказывали за него, в отдаленных деревнях его продолжали практиковать. После открытия Гайдушека, за которое он, кстати, получил Нобелевскую премию, с традицией было покончено, и болезнь куру практически перестала существовать. Есть данные, что в племени форе до сих пор случаются единичные случаи, так как инкубационный период инфекции может длиться более 30 лет.

Открытие Карлтона Гайдушека поначалу приняли за новый вирус, однако, углубившись в проблему, ученые в конце концов выяснили, что это совсем иной патоген. Он действительно похож на вирус, так как не имеет клеточной структуры, но при этом у него отсутствует и генетический материал – ДНК и РНК. По своей сути прион – это простой белок, но с аномальной структурой. Такая необычная структура и превращает безвредный белок в патоген, делая его смертельно опасным для организма.

Непосредственно сами прионы открыл американский врач Стенли Прузинер в конце XX века. За это он в 1997 году получил Нобелевскую премию. Прузинер выяснил, что ген, который превращает обычный белок в прионный, содержится в нашей ДНК. Так что болезнью можно заразиться не только извне, съев чужой мозг. Она способна возникнуть в организме сама по себе, спонтанно, без какой-либо причины. Возможно, причина и есть, но современной науке об этом пока ничего неизвестно.

Самым частым прионным недугом у людей является смертельная болезнь Крейцфельдта-Якоба. На нее приходится 85 процентов всех проблем, вызванных прионами. Спонтанно она чаще всего поражает людей старше 50 лет и встречается довольно редко – всего 1–2 случая на миллион человек. Болезнь также может передаться по наследству – в этом случае она тоже проявляется в довольно преклонном возрасте.

В 1995 году появилась новая форма болезни Крейцфельдта-Якоба. Выяснилось, что она так же на 100 процентов смертельна, как предыдущая, но при этом поражает людей любого возраста. Причиной ее возникновения стало употребление в пищу говядины, зараженной возбудителем коровьего бешенства или губчатой энцефалопатией, как чаще называют недуг ученые. Об эпидемии этой болезни вы наверняка наслышаны.

Коровье бешенство было обнаружено в 1986 году в Великобритании. Диагноз поставили нескольким сотням тысяч коров. В основном в Великобритании, но и в других европейских странах тоже. Выяснилось, что причиной болезни животных стало скармливание в пищу останков других животных, которые были инфицированы. Звучит, конечно, дико, что травоядных коров сделали каннибалами и кормили умершими собратьями. Но на тот момент подобное питание было нормой в животноводстве. Мясокостную муку, получаемую из непригодных в пищу павших животных, в том числе больных, повсеместно включали в рацион свиней, коров и птиц. Производители считали, что таким образом улучшают белковую составляющую. После вспышки коровьего бешенства мясокостную муку запретили к использованию в животноводстве.

Источником же заражения стали больные овцы. Если крупный рогатый скот страдает от коровьего бешенства, то у мелкого есть собственный прионный недуг. Называется он «скрейпи» или же «почесуха», «овечья трясучка», «дрожание баранов». Чаще всего от нее страдают овцы, реже козы. Болезнь известна очень давно – упоминания о ней есть уже в первой половине VIII века. Считается, что именно она стала причиной эпидемии коровьего бешенства. Умерших от «скрейпи» овец использовали для изготовления мясокостной муки, которой потом кормили коров и от которой они заразились прионной болезнью. Причем, в отличие от коровьего бешенства, овцам не нужно есть зараженный корм или друг друга, «овечья трясучка» передается контактным путем.

 Эпидемию коровьего бешенства удалось остановить. Были уничтожены сотни тысяч животных, многие страны запретили импорт говядины и мясных продуктов из Великобритании и европейских стран, где были случаи губчатой энцефалопатии. Казалось бы, угроза миновала. Но периодически в разных изданиях можно встретить информацию о том, что до обнаружения болезни зараженной говядиной успели накормить не менее миллиарда человек по всему миру.

Не только в форме колбасы и мясных изделий. Желатин, который чаще всего делают из костей и хрящей коров, повсеместно используется в кондитерской промышленности, производстве таблеток и даже в некоторых вакцинах. Учитывая историю болезни куру, чей инкубационный период может быть более 30 лет, вполне вероятно, что в будущем человечество еще столкнется с волной слегших с болезнью Крейцфельдта-Якоба, которым не повезло съесть зараженные бургер, пиццу с колбасой или мармеладку…

Чтобы закончить тему прионов, хочу рассказать вам еще пару интересных фактов. Например, опишу симптомы новой формы болезни Крейцфельдта-Якоба. Один из первых – изменение личности. Человек теряет интерес к своей жизни, впадает в депрессию и начинает избегать контактов с другими людьми. Затем следуют симптомы, аналогичные симптомам болезни куру, – постепенный отказ двигательных функций в результате повреждения мозга, полный паралич и смерть.

Как к этому всему относиться, пока не ясно. С одной стороны, смертельной болезнью Крейцфельдта-Якоба, от которой не существует лекарства, заражаются так мало человек, что ее можно не опасаться. В том числе и ее новой формы. Ученые предполагают, что, даже съев зараженное коровьим бешенством мясо, болезнь Крейцфельдта-Якоба обнаружат у себя далеко не все, а лишь люди с определенным генным типом. И таких в мире довольно мало.

Но, с другой стороны, современная наука лишь недавно открыла прионы и начала изучать их влияние на человека. До сих пор неизвестно, какую роль в развитии прионных заболеваний играет иммунитет и играет ли вообще. На данный момент ученые во многих лабораториях по всему миру активно изучают природу прионов. Так что, возможно, уже в ближайшем будущем нас ждут поразительные открытия.

Домашнего задания по теме прионов не будет. Сами прионы, история их открытия и болезни, которые они вызывают, – просто мечта для сценариста триллеров. Но эту тему до сих пор масштабно не обыграли. Разве что периодически встречаются малобюджетные и не особенно впечатляющие ужастики. Единственное, что заслуживает хоть какого-то внимания, – эпизод Treehouse of Horror XX из 21 сезона мультсериала «Симпсоны». В одном из сюжетов четвертой серии, посвященной Хеллоуину, рассказывается история о том, как в бургерной стали продавать новые «Бургеры в квадрате» – из говядины, которую кормили говядиной. Попробовавшие их превратились в зомби, и через 28 дней в городе из людей осталась только семья Симпсонов. Забавный мультфильм на тему коровьего бешенства, пародирующий кинокартины о зомби.

Итак, мы с вами рассмотрели основные патогены, угрожающие человечеству, кроме паразитов и аллергенов, о которых речь пойдет чуть позже. Теперь приступаем к изучению непосредственно иммунитета. И начнем с иммунных клеток нашего организма.

Глава 2
Клетки иммунной системы

Все клетки нашей крови, включая иммунные, появляются на свет в костном мозге. Именно в нем происходит непрерывный процесс кроветворения – рождение новых клеток крови, которые заменяют те, что погибли. К ним относятся абсолютно все клетки крови: лимфоциты, эритроциты, тромбоциты, моноциты, базофилы и другие. Знакомые слова, не так ли?

Даже если вы напрочь забыли школьные уроки анатомии, то эти научные термины, скорее всего, регулярно появляются в вашей жизни. Достаточно открыть свою медицинскую карту и посмотреть результаты общего анализа крови. Я надеюсь, вы регулярно проходите диспансеризацию? Собственно, самый простой анализ крови, который ваш участковый терапевт отправляет вас сдавать минимум раз в год, показывает уровень и количество тех самых лимфоцитов, эритроцитов и остальных. Если количество каких-то клеток в нашем теле оказывается ниже или выше нормы, это означает, что в организме что-то не в порядке и требуются дополнительные исследования, чтобы в этом разобраться.

Но вернемся к нашему костному мозгу. Итак, в нем рождаются все наши клетки крови, но в рамках изучения темы иммунитета нам интересны только лейкоциты. Так называют белые кровяные клетки, главная функция которых защищать наш организм от инфекций. Именно лейкоциты являются клетками нашей иммунной системы. Существует несколько видов данного типа клеток крови. Они как разные виды войск, которые есть в каждой армии. Давайте разбираться, какие лейкоциты бывают и чем они занимаются в нашем организме.

Лейкоциты бывают двух видов: зернистые (гранулоциты) и незернистые (агранулоциты). Если посмотреть на них в микроскоп, то в одних лейкоцитах будут видны гранулы, а в других догадайтесь что? Именно! Гранул не будет. Те, что с гранулами (или зернами), называются гранулоцитами, те, что без, – агранулоцитами.

Агранулоциты (незернистые лейкоциты) бывают двух видов: лимфоциты и моноциты.

Гранулоциты (зернистые лейкоциты) бывают трех видов: эозинофилы, нейтрофилы и базофилы. Все эти лейкоциты играют разные роли в борьбе с врагами нашего организма – антигенами.

Лимфоциты – важные клетки нашей иммунной системы. Они бывают нескольких видов в зависимости от того, какую роль играют в войне с антигенами.

В-лимфоциты или В-клетки

Это дежурный патруль нашего тела. Как полиция объезжает район, высматривая нарушителей общественного порядка, так и В-лимфоциты перемещаются в нашей крови, зорко поглядывая по сторонам. Они способны распознать в обычной, казалось бы, клетке болезнетворную бактерию или вирус, проникшие в наш организм, чтобы навредить.

Пока В-лимфоцит новобранец – только заступил на дежурство и еще не встретил своего первого врага-антигена, – его называют «наивным». Действительно, ученые так и называют его: «наивный В-лимфоцит».

Встретив вражеский антиген, В-лимофоцит вырабатывает антитела. Наверняка вы слышали это слово, но вот знаете ли, что оно означает? Если нет, то сейчас все поймете.

Антитела – это особые белковые молекулы, которые прикрепляются к вирусу, бактерии и другим антигенам. Своеобразная метка, которую В-лимофоцит цепляет к патогену и тем самым делает его заметным для других иммунных клеток. Весь этот процесс можно сравнить с отработанной схемой обезвреживания преступников у полиции.

У антител несколько целей. Во-первых, они мешают вражеским вирусам и бактериям наносить нашему телу вред, а во-вторых, активируют так называемый иммунный ответ – сложный многоуровневый алгоритм нашего организма по уничтожению антигена.

В общем, как только В-лимфоцит видит врага-антигена, он помечает его антителами и тем самым запускает процесс его уничтожения. Звучит просто, не правда ли? Но на деле не все так легко. Дело в том, что для каждого антигена В-лимфоцит должен выработать уникальные и подходящие только ему антитела. Они крепятся особым способом – привязываются к определенному участку вируса или бактерии, который называется «эпитоп». Сложность работы В-лимфоцита в том, что эпитоп врага-антигена и антитело должны идеально совпасть друг с другом, словно кусочки пазла. Только при этом пазла трехмерного и очень сложной формы. Так что В-лимфоциты не просто дежурные патрули – они еще и хакеры, способные взломать защиту противника, подобрав верный код и сделав возможным его уничтожение. Такой процесс может занять некоторое время. Пока антитела не подобраны, болезнетворные микроорганизмы бесконтрольно размножаются и хозяйничают в нашем теле, творя бесчинства, а мы болеем. Но как только В-лимфоцит разберется, взломает антиген и прикрепит к нему антитело, с врагом будет покончено быстро – другие иммунные клетки уничтожат патоген и тем самым поборют болезнь, а мы станем здоровы.

На этом история не закончится. После того как «наивный» В-лимфоцит встретит вражеский антиген и одержит над ним сокрушительную победу, он из новобранца и салаги превратится в матерого воина. Ученые называют его «активированный В-лимфоцит» (то есть уже столкнувшийся со своим антигеном). Он запоминает врага и даже спустя много лет знает, как с ним бороться. Подобная особенность нашего организма называется долговременным иммунитетом. Самый простой пример – ветряная оспа или, попросту говоря, ветрянка. Если мы заразились ей в детстве и заболели, то наши В-лимфоциты подбирают к вирусу антитела и затем помнят о них всю нашу жизнь. Если спустя много лет наш ребенок заразится ветрянкой в детском саду, то нас эта проблема никак не коснется. Попав в наш организм повторно, вирус тут же натолкнется на В-клетки памяти – потомков (клонов) тех самых лимфоцитов, что сражались с ветряной оспой много лет назад. У них под рукой, разумеется, будут уже когда-то разработанные антитела. Минутное дело, и с вирусом покончено – и никаких высыпаний на коже!

Т-лимфоциты или Т-клетки

Еще один подвид лимфоцитов, которые участвуют в отражении атак антигенов, называют Т-лимфоцитами или Т-клетками. Подразделяются они на три группы с очень говорящими именами:

Т-хелперы – от английского слова helper – помощник. Как следует из имени, данные Т-лимфоциты помогают. У них самих силенок маловато, но, завидев врага, они тут же зовут на помощь. Например, активируют В-лимфоциты, чтобы те начали подбирать к антигену соответствующие антитела. В этом Т-хелперы, кстати, тоже активно помогают. Могут они призвать на помощь и другие клетки – Т-киллеры или моноциты, о них мы поговорим чуть ниже. Полагаю, смысл работы Т-хелперов в целом понятен. Главная их задача – обнаружив антигены, позвать на помощь ребят посильнее и помочь им обезвредить врага.

Т-киллеры – да-да, это настоящие убийцы. Как мы помним из первой главы, вирусы и некоторые бактерии проникают внутрь наших клеток. В этом случае для В-лимфоцитов с их антителами враги становятся недоступны. На помощь приходят Т-киллеры. Они распознают клетки нашего организма, внутрь которых проникли антигены, и уничтожают их вместе с притаившимся врагом, чтобы избежать заражения соседних клеток.

В нашем теле есть десятки миллионов разных видов Т-киллеров, каждый из которых отвечает за определенный патоген – вирус или внутриклеточную бактерию. Когда в организм попадает та или иная инфекция, соответствующий вид Т-киллеров начинает безудержно клонировать сам себя, чтобы справиться с нападением антигенов.

Т-супрессоры – от английского слова suppressor – подавитель. Задача данного вида войск нашей многочисленной внутренней армии – регулировать работу своих коллег: Т-хелперов и Т-киллеров. Например, после того как враг уничтожен и угроза миновала, успокоить их, дать команду перестать суетиться и клонироваться: «Ребята, всем спасибо, вы отлично справились с угрозой, молодцы! Но теперь ваша смена окончена и в ваших услугах больше нет необходимости, можете расслабиться и праздновать победу».

Кстати, Т-лимфоциты точно так же, как и В-лимфоциты, пока не встретят свой первый антиген, считаются «наивными». Но как только они столкнутся со своим первым патогеном, ранее не известным иммунитету, уничтожат его и запомнят, становятся активированными. В случае проникновения внутрь клеток тех же самых вирусов или бактерий Т-клетки справятся с недругом уже намного быстрее, чем в первый раз.

Натуральные киллеры

Еще один вид лимфоцитов – натуральные киллеры. Их называют также естественными киллерами, NK-клетками или NK-лимфоцитами. NK – это natural killer – «натуральные киллеры» в переводе с английского. Реальные убийцы внутри нашего тела, которые действуют наподобие T-киллеров, только на порядок быстрее. Главная задача натуральных киллеров – обнаружить инфицированную клетку, внутрь которой проникли чужеродные бактерии и вирусы, и уничтожить ее, не допустив распространения заразы на соседние здоровые клетки. При этом NK-лимфоцитам не требуются антитела, но от помощи Т-хелперов они не отказываются. Помимо борьбы с патогенами, натуральные киллеры борются и с опухолями в нашем теле.

В общем, такой отряд быстрого реагирования нашего организма. Их боевую тактику с патогенами можно описать примерно так: пока Т-киллеры раскачиваются, допивают кофе и облачаются в броню, натуральные киллеры уже прибыли на поле боя и удерживают позиции. Потом подоспевает тяжелая кавалерия в виде Т-киллеров, разносит отряды противника и уезжает отмечать победу. Натуральные же киллеры не успокаиваются. Они еще раз внимательно осматривают поле боя и уничтожают притаившиеся антигены, оставшиеся «в живых» после массированной атаки Т-киллеров.

Моноциты – это самые крупные лейкоциты, настоящий спецназ нашего иммунитета. Как и их коллеги из других подразделений, свой путь моноциты начинают в костном мозге. Выпускаются они с дипломом «Макрофага», что на древнегреческом означает «Большой пожиратель». Звучит зловеще, не так ли? Но дело обстоит именно так. Эти ребята – настоящие монстры. Они способны поглощать другие клетки. Хотя давайте лучше скажем «пожирать», чтобы история моноцитов стала максимально захватывающей и вы бы точно ее запомнили. И сожрать макрофаги способны многое – антигены, поврежденные клетки, погибшие лейкоциты. Попав из костного мозга в кровь, моноциты проводят в ней совсем немного времени – от силы пару дней, после чего эмигрируют на постоянное место жительства в ткани. Например, в печень или легкие. Там моноциты превращаются в макрофаги и начинают свое пожирательское дело. По количеству макрофагов в крови можно понять, идет ли у вас в организме процесс воспаления – в этом случае количество данного типа клеток сильно увеличивается. В норме же в крови взрослого человека их содержится максимум 10 процентов.

Макрофаги ученые относят к типу фагоцитов (в переводе с древнегреческого «пожиратели клеток»), а сам процесс пожирания называют фагоцитозом. Помимо макрофагов в нашем теле есть еще микрофаги – нейтрофилы и эозинофилы, о которых я вам расскажу чуть позже. А пока пара слов о том, как был открыт процесс фагоцитоза. Впервые о нем написал отец теории иммунитета, биолог Илья Мечников. Это произошло, когда в 1882 году он вышел в отставку и переехал в Мессину на итальянском острове Сицилия. Вот как он описал историю открытия фагоцитоза:

«В чудесной обстановке Мессинского пролива, отдыхая от университетских передряг, я со страстью отдавался работе. Однажды, когда вся семья отправилась в цирк смотреть каких-то удивительных дрессированных обезьян и я остался один над своим микроскопом, наблюдая за жизнью подвижных клеток у прозрачной личинки морской звезды, меня осенила новая мысль. Мне пришло в голову, что подобные клетки должны служить в организме для противодействия вредным деятелям. Я сказал себе, что если мое предположение справедливо, то заноза, вставленная в тело личинки морской звезды, не имеющей ни сосудистой, ни нервной системы, должна в короткое время окружиться налезшими на нее подвижными клетками, подобно тому, как это наблюдается у человека, занозившего себе палец. В крошечном садике при нашем доме я сорвал несколько розовых шипов и тотчас же вставил их под кожу великолепных, прозрачных, как вода, личинок морской звезды. Я, разумеется, всю ночь волновался в ожидании результата и на другой день, рано утром, с радостью констатировал удачу опыта. Этот последний и составил основу теории фагоцитов, разработке которой были посвящены последующие 25 лет моей жизни»[1]1
  Мечникова О. Н. Жизнь Ильи Ильича Мечникова. М., 2019. 240 с.


[Закрыть]. Наблюдая, как в теле личинки морской звезды амебоциты (фагоциты беспозвоночных животных), скопившись вокруг занозы, пытаются поглотить инородное тело или создать вокруг него защитный слой, великий русский ученый открыл это явление и назвал его фагоцитозом, а клетки-пожиратели – фагоцитами. Основываясь на процессе фагоцитоза, Мечников выдвинул теорию иммунитета. В первоначальном виде она звучала так: фагоциты захватывают и изолируют вредные вирусы и бактерии, которые вызывают болезни, что позволяет нашему организму изучить врага и выработать стратегию борьбы с ним. Наше тело производит соответствующие антитела и при повторном заражении уже знает, как с ним бороться. За теорию иммунитета в 1908 году Илья Ильич Мечников получил Нобелевскую премию.