Взаимодействие межклеточных структур
Взаимодействие межклеточных структур
Еще очевиднее взаимосвязь физического состояния с психическим при хронических заболеваниях. Выразительным примером является атопическая экзема (которая потому и называется нейродермитом) — генетическая предрасположенность к сверхчувствительности, ведущая к тяжелым аллергиям. Это заболевание вызывает у 10–15 % населения планеты физические и психические страдания — начиная от зуда кожи и заканчивая тяжелыми формами астмы.
Изучение аллергических заболеваний кожи привело ученых к понятию межклеточного информационного поля, в котором посредством тесной кооперативной связи коммуницируют клетки нервной и иммунной систем.
Томас Люгер, один из руководителей клиники кожных болезней в Мюнстере, так оценивает эту взаимосвязь: «Ее механизм был до сих пор неясен. Установлено лишь, что сигнальные вещества иммунной системы — цитокины — действуют не только как иммуномодулирующие сигналы, но также регулируют функции нейронных клеток. Это заметно уже в процессе возникновения цитокинов — они образуются не только в клетках, ответственных за иммунитет, но и в нервных клетках, распространяя свое влияние на обе системы».
Одной из попыток объяснения связи между иммунной и нервной системой ученые находят в многофункциональности цитокинов, которые являются носителями сигналов из различных областей организма. Так, например, под их воздействием нервные клетки выделяют сигнальные вещества, цитоксины.
Во второй половине человеческой жизни цитокины меняют свою специфичность, перестают бороться с инфекциями и амилоидом, о чем мы уже говорили выше. Это ведет к повышенному производству последнего, что является фактором риска возникновения БА, что еще раз подтверждает мнение многих ученых о том, что не существует хороших и плохих генов — просто под влиянием фактора времени они теряют одни свои характеристики и приобретают новые.
И это еще не все. К упомянутым нейропептидам относятся также иммуномоделирующие нейрогормоны, такие, например, как «Growth Hormone» (GH) и «Propiomelanocortin» (РОМС). РОМС особо интересен в связи с воспалительными и аллергическими заболеваниями кожи. Он был обнаружен совсем недавно как в нервных клетках, так и в иммунокомпетентных клетках различных органов, в том числе и кожи. Особенно ускоряет синтез РОМС ультрафиолетовое облучение, предраковые новообразования и цитокины, ведущие к воспалительным процессам, например интерлейкин-10.
Рис. 2. Различные виды нервных клеток, производящих сигнальные вещества.
В нервных клетках производятся сигнальные вещества цитокины.
Присутствие таких веществ в коже имеет большое значение, так как кожа — это орган, находящийся на передовых позициях в системе защиты от воздействий внешней среды, прежде всего за счет производства иммуноглобулина.
«Нейрогормоны, образованные в коже, — подытоживает доктор Люгер, — влияют на иммунные реакции при аллергиях и нейродермитах».
Лучшее понимание коммуникации нервной и иммунной систем, посредством общих сигнальных веществ, приводит к распознаванию и лечению различных болезней, в том числе и аллергических. При этом большое внимание уделяется не только пониманию процессов и механизмов возникновения заболеваний, но и созданию различных моделей или аналогов, позволяющих нам приблизиться к пониманию сложных переплетений потоков информационных сигналов, движущихся по клеточным системам и ансамблям и их реакции на внешние раздражители.
«Понимание и разгадка защитной связи двух систем — нервной и иммунной — это увлекательный вызов времени всем наукам, связанным с медициной, — говорит Георг Стингл, ученый Венского университета. — Специфичность и память являются главными характеристиками иммунного ответа нашего организма».
Но в попытках улучшить эффективность недостаточных и исключить ошибочные реакции иммунной системы мы парадоксальным образом оказываемся перед дилеммой ее недостаточной специфичности. Иммунная система животных и человека направлена против носителей заболеваний — бактерий, вирусов, одноклеточных микробов, грибков, паразитов, а также против своих собственных отживших клеток или против перерождающихся клеток, например раковых.
Иммунная реакция вызывается посредством макромолекул, которые называются антигенами, и осуществляется за счет частичек крови — лимфоцитов. Различают ?-лимфоциты и Т-лимфоциты. Первые распознают антигены, активируются, вызревают до клеток плазмы и вырабатывают антитела.
Т-лимфоциты также распознают антигены. Сами они не вырабатывают антитела, но влияют различными способами на иммунную систему: Т-возбуждающие клетки стимулируют ?-лимфоциты к образованию антител; Т-тормозящие клетки прекращают или ограничивают ответные реакции иммунной системы; токсичные Т-клетки распознают и уничтожают чуждые организму или собственные вырождающиеся клетки.
Только прежде чем все эти механизмы придут в движение, иммунная система должна взять «под прицел» своих противников. Для этого клетки «преподносят» антиген лимфоцитам так, чтобы те могли оптимально на него реагировать. Такой способностью обладают дендритные клетки с отростками, напоминающими руки. Они были описаны еще в 1858 году Полем Лангерхансом. Сто лет спустя они были открыты вновь в связи с иммунными реакциями кожи.
Обнаружив патоген, они захватывают его и несут через лимфатические каналы в лимфатические узлы — патрульные пункты иммунной системы. Там и возникает иммунная реакция, ведущая к нейтрализации или уничтожению патогена.
Качественный патрульный пост должен уметь правильно оценить опасность и исключать ненужные реакции. Дендритные клетки наделены такими иммунотолерантными свойствами — это своего рода дипломаты, ведущие к мирному разрешению конфликта.
Почему же эти клетки действуют иногда тормозяще, иногда стимулирующе?
Ученый Стингл поясняет: «Это зависит от степени их вызревания, в свою очередь зависящей от сигналов, поступающих к ним». Так, например, ультрафиолетовое облучение вызывает появление молекул, которые побуждают дендритные клетки к активизации Т-тормозящих клеток, ограничивающих иммунную реакцию. В опытах с мышами была таким способом достигнута толерантность к определенному аллергену.
При так называемых аутоиммунных заболеваниях действие иммунной системы направлено против собственного организма. Пример тому — рассеяный склероз (MS). При этом заболевании токсические Т-клетки ошибочно реагируют на собственный протеин (myelin basic protein — МВР) или на его части (Peptide).
Ученые Швейцарии, Италии, Канады и США привили MS-пациентам пептид, который лишь минимально отличается от пептида, вызывающего MS. Это привело к активации качественно измененных Т-клеток. Хотя они также реагируют на клетки протеина собственного организма МВР, однако не ведут к демиелинизации (потере защитных свойств) оболочки нерва. Благодаря им стало возможным значительное облегчение течения болезни.
При так называемых аутоиммунных заболеваниях, действие иммунной системы направлено против собственного организма. Пример тому — рассеяный склероз (MS).
Иммунная система активируется также в борьбе с раковыми клетками. Иногда это приводит к спонтанному сокращению опухоли в размерах, вплоть до ее полного исчезновения; в тканях находят белые кровяные клетки, которые обладают способностью, по крайней мере, в реагентном сосуде растворять раковые клетки. Такое сокращение размера опухоли чаще всего бывает лишь временным по той причине, что раковые клетки производят сигнальные вещества, подавляющие действие иммунной системы, например интерлейкин— 10.
Это изменяет дендрические клетки так, что они больше не выделяют иммуностимулирующих сигналов.
Посредством генетически модифицированных клеток меланомы, которые были инъецированы мышам, американским ученым удалось так манипулировать иммунной реакцией организма, что у мышей не образовывались раковые опухоли. Лечение по этому принципу было применено австрийским ученым Стинглом из института молекулярной патологии к 15 пациентам с развитой стадией меланомы. Более чем у половины пациентов было выявлено положительное действие применяемой терапии. У некоторых наблюдалось даже прекращение роста метастаз.
Еще один шанс в борьбе с раком Стингл видит в манипуляции стадий созревания дендритных клеток. В зависимости от состояния созревания дендритные клетки действуют как иммуностимулирующие или иммунотормозящие.
Посредством сигналов тревоги, которые имитирует так называемый медиаторный коктейль, дендритные клетки достигают максимальной зрелости и могут использоваться в качестве прививочного материала. Работы по определению степени и качества таких прививок проводятся по всему миру с пациентами, страдающими лимфомами, меланомами, раковыми заболеваниями почек, простаты и т. д.
Конечно, вероятность того, что такие иммунные стратегии будут успешно применяться в борьбе с раком, очень мала, но комбинированные стратегические концепции, такие, например, как ограничения снабжения раковых клеток кровью, что заставляет их умирать от «голода», или стимулирование программ «самоубийства» клеток, подают большие надежды. Только совместная работа ученых в различных областях медицины может решить такие широкоформатные задачи.
Как мы видим, все дело опять же во всеохватывающей системе передачи сигналов, их правильной расшифровке и дальнейшем направлении и ориентации возникающих биохимических процессов в нашем организме.
Конечно, трудно представить, что когда-либо будет разработана единая модель и механизм всего комплекса коммуникационных процессов организма, найдены объективные параметры, нарушение которых, подобно повышению температуры, создает предпосылку у лечащего врача возможности применения жаропонижающих медикаментов или антибиотиков широкого спектра действия, предполагая наличие у пациента воспалительного процесса.
Это не значит, что не надо мечтать, да и не только мечтать, но и интенсивно работать, добиваясь результатов, привлекающих к себе общественность и финансовые круги, которые обеспечивают дальнейшую стимулирующую поддержку изысканий, выводя их на уровень обескураживающих открытий.
Получившие, например, около 1 млн евро и престижную премию Австрийского правительства за свои открытия ученые Герберт Гирт из Венского университета и Мейнрад Буслингер из Института молекулярной биологии инвестируют эти деньги в дальнейшие исследования.
«При делении клеток не должно произойти ошибки, — объясняет Гирт, — это чревато развитием опухолей и смертью клеток». «И дифференциация клеток должна находиться под строгим контролем, — добавляет Буслингер, — иначе будут образовываться клетки только одного типа».
Для обеспечения своего качества клетки работают в обоих направлениях с помощью сложных каскадов сигналов, которые в большинстве своем развились и закрепились в процессе эволюции.
Гирт сообщает: «У дрожжевых грибков и у млекопитающих деление клеток управляется одним и тем же молекулярным переключателем — энзимом CDK. Мы сумели доказать, что тот же процесс происходит и у растений: если CDK растения поместить в дрожжи с поврежденным CDK, деление дрожжевых клеток снова упорядочивается».
Но одного деления недостаточно — клетки должны еще правильно развиться.
«Мы смогли показать, как в системе кровообращения из стволовой клетки крови развиваются дифференцированные клетки, — поясняет Буслингер. — Для этого мы проанализировали в деталях специфический для ?-клеток транскрипционный фактор — Рах5. ?-клетки (мы уже говорили об этом) — это клетки иммунной системы, которые атакуют вторгшихся в организм пришельцев и борются с ними посредством антител, а транскрипционные факторы решают, какие из генов должны быть активированы или, наоборот, заторможены».
В крови из одной и той же стволовой клетки образуются на различных стадиях наравне с ?-клетками также и другие — например, Т-клетки. Для того чтобы образовывались ?-клетки, Рах5 должен быть активным на всех этапах развития. Буслингер доказал это в опытах на мышах, выключая действие Рах5 на разных стадиях.
«Так, Рах5 демонстрирует развитие целой клеточной структуры», — объясняет ученый, который концентрируется в своих работах на основах этого процесса.
Гирт, с другой стороны, предполагает в скором времени превратить растения в «остров сокровищ»: «Включатели деления клеток будут использоваться только в благоприятных условиях окружающей среды. Находится растение в состоянии стресса — деление клеток прекращается, а вместо этого растения производят вещества, уменьшающие последствия стресса, которые могут быть использованы в качестве медикаментов.
Итак, на многих примерах, включая и механизмы образования целого ряда заболеваний (сюда с легкостью можно добавить болезнь простаты), мы увидели наличие взаимодействия сложных информационных систем, вызывающих определенные биохимические процессы, связанные с нормальным функционированием нашего организма.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.