Что и как защищает нас от внешних врагов? (иммунная система — основной щит)

Что и как защищает нас от внешних врагов?

(иммунная система — основной щит)

Ни один орган, ни одна ткань, ни одна молекула не функционируют независимо от других, и жизнь частей превращается в жизнь целого.

С. Ганеман

Прежде чем продолжить наш рассказ о СПИДе и причинах, его вызывающих, нельзя не сказать несколько слов об основных механизмах устройства защитной системы человека, которая спасает нас на протяжении всей жизни от всевозможных вредных микроорганизмов (в том числе и вирусов) и которая-то в первую очередь «ломается» при СПИДе. Без общего представления о работе этой системы будет трудно понять, что же происходит в организме у больных СПИДом, как осуществляются другие «поломки» и почему все это столь критично для жизни человека, почему при СПИДе неизбежно наступает exitus letalis (смертельный исход).

Наш организм нередко сравнивают с хорошо укрепленной крепостью, все подступы к которой находятся под неусыпным надзором многочисленных защитников. Вообще-то эти защитники весьма сильны, и микробу обычно очень трудно проникнуть внутрь организма.

Первый эшелон обороны представлен кожей и слизистыми оболочками, преодолеть которые, если они не повреждены, многие микроорганизмы не в состоянии (рис. 1). Начнем с кожи, которая покрывает нас с головы до ног. Она не только механически защищает нас, но и обладает специальной системой для самоочищения от микроорганизмов, которые попадают на ее поверхность. Осуществляют это самоочищение сальные и потовые железы, которые выделяют молочные и жирные кислоты.

Чистая кожа лучше самостерилизуется, поскольку в ней лучше работают кожные железы. Например, возбудитель дизентерии, попав на чистую кожу, погибает через 15 минут, а на грязной коже большая часть бактерий и через 30 минут продолжает себя нормально чувствовать.

^{Рис. 1. Большинство возбудителей болезней человека не способны проникать во внутреннюю среду организма благодаря разнообразным физическим, биохимическим и микробным барьерам, которые представляют собой первый эшелон защиты. Размножение многих вредных микроорганизмов подавляется микробами-комменсалами, которые живут в организме человека в обычной нормальной обстановке без всякого вреда для него}

Общая площадь слизистых оболочек значительно превышает площадь поверхности кожи. Тибетская медицина утверждает, что «рот является воротами всех болезней». И вот микроб с грязных рук попал в рот или в глаз. Здесь он сразу встречается с секретом слюнных или слезных желез. И в слюне, и в слезах содержатся специальные вещества-ферменты, которые губительны для многих микробов (не зря животные вылизывают раны). Если случится, что микроорганизм сумел проскочить ротовую полость, то далее он встречается с еще одним защитником — слизистой оболочкой желудочно-кишечного тракта. В ней также содержатся вещества, губительные для микробов-«пришельцев». В желудке (если микроб туда добрался), он подвергается действию желудочного сока, содержащего соляную кислоту.

Но это еще не все. На нас и внутри нас проживают разнообразные и многочисленные микроорганизмы — «постоянные обитатели», комменсалы, — совокупность которых называют микрофлорой (может быть, лучше было бы их назвать микрофауной). Так, в нашем кишечнике содержится огромное количество микроорганизмов, которые приобрели способность жить там постоянно, не причиняя нам никакого вреда, а, наоборот, чаще всего помогая нашему организму нормально функционировать. «Постоянные обитатели» весьма ревностно относятся к «пришельцам» и, как правило, побеждают их, отвоевывая для себя «место под солнцем» (для «постоянных обитателей» наш кишечник равносилен солнцу, без которого они жить не могут). Здесь действует принцип «микробы против микробов». На нашей коже также существуют «постоянные обитатели», они, например, способны успешно бороться с таким грозным микробом, как возбудитель сибирской язвы. Прижившиеся у нас в верхних дыхательных путях пневмококки успешно справляются с вирусами гриппа. Еще одни ворота для инфекции — влагалище у женщин. Нормальная флора влагалища содержит около шести разных видов бактерий, поддерживающих среду, неблагоприятную для проживания других бактерий. В частности, там «прописан» постоянный обитатель по имени палочка Додерлейна, который занимается глубоким самоочищением влагалища от микробов-«пришельцев».

Из сказанного ясно, что микрофлора человека — еще один важный защитник организма от внешних врагов. Об этом следует помнить, когда бесконтрольно применяются для лечения антибактериальные препараты, такие, например, как антибиотики. При этом развивается так называемый дисбактериоз — разрушение и обеднение нормальной микрофлоры. Недаром еще в позапрошлом веке известный микробиолог И. И. Мечников настоятельно советовал внимательно относиться к микробному «населению» нашего кишечника, вовремя обогащать его полезными микроорганизмами, такими как молочно-кислые бактерии. Сейчас это доступно всем — в любом молочном магазине можно купить кефир с бифидобактериями.

Все выше перечисленные барьеры обусловливают так называемую естественную неспецифическую устойчивость организма, направленную сразу на многие (если не на все) инфекционные агенты.

Но вот, несмотря на многочисленные заслоны, вредный микроорганизм все-таки все преодолел, сумел выжить и стал изнутри разрушать наш организм. Тут и вступает в действие основной щит — наша собственная иммунная система, основная функция которой — распознавание и удаление из организма всего чужеродного — микробов, вирусов, грибков и даже собственных клеток и тканей, если они под действием факторов окружающей среды изменяются и становятся чужеродными. Иммунная система обеспечивает как дополнительный неспецифический, так и строго специфический иммунный ответ. Последний проявляется при попадании микроба во внутреннюю среду организма и мешает развитию только этого конкретного вида микроорганизма.

Немного истории

Сам термин «иммунитет» возник от латинского слова immunitas — освобождение, избавление от чего-либо. В медицинскую практику он вошел в XIX в., когда им стали обозначать «освобождение от болезни» (французский словарь Литте, 1869). Но еще задолго до появления самого термина у медиков уже существовало понятие об иммунитете в значении невосприимчивости человека к болезни, которое обозначалось как «самоисцеляющая сила организма» (vis medicatrix naturae) (Гиппократ), «жизненная сила» (Гален) или «залечивающая сила» (Парацельс). Врачам давно была известна присущая людям от рождения невосприимчивость (или, как говорят специалисты, резистентность) к болезням животных (например, куриной холере, чуме собак). Сейчас это называют врожденным (естественным) иммунитетом. С древних времен медики знали, что человек не болеет некоторыми болезнями дважды. Так, еще в IV в. до н. э. Фукидид, описывая чуму в Афинах, отмечал факты, когда те люди, которые чудом выживали, могли ухаживать за больными без риска заболеть вновь. Жизненный опыт показывал, что у людей может возникать стойкая невосприимчивость к повторному заражению после перенесенных тяжелых инфекций, таких, например, как тиф, оспа, скарлатина. Такое явление сегодня называют приобретенным иммунитетом. Это более совершенный механизм защиты организма от биологической агрессии. Он возник в эволюции позже и означает распознавание самых тонких различий между чужеродными агентами.

Лишь в конце XVIII в. произошел первый важный прорыв в практическом использовании накопленных ранее абстрактных представлений об иммунитете. Им стала знаменитая работа англичанина Эдварда Дженнера. Много лет он тщательно изучал разные случаи заболевания человека «коровьей» оспой. В конечном итоге все это навело Дженнера на мысль о возможности практического использования коровьей оспы для защиты человека от такого страшного заболевания, как натуральная оспа. Будучи убежденным, что такая форма искусственного заражения человека — безвредный способ предотвращения тяжелой болезни, которой является оспа, он в 1796 г. провел первый успешный эксперимент на человеке. Результат превзошел все ожидания! Подробнее мы еще поговорим об этом, когда речь пойдет о вакцинах. Но для справедливости заметим, что в Китае и Индии прививку оспы практиковали еще за несколько столетий до ее введения в Европе. Болячками переболевшего оспой человека расцарапывали кожу здорового человека, который обычно после этого переносил инфекцию в слабой, не смертельной форме, после чего выздоравливал и оставался устойчивым к последующим заражениям оспой.

Однако существовавшие эмпирические знания и даже успех Дженнера, за который он получил довольно большую денежную премию от Британского парламента, долгое время не находили своего полного объяснения, и природа иммунитета оставалась загадкой за семью печатями.

Спустя почти 100 лет открытый Э. Дженнером факт лег в основу дальнейших экспериментов Л. Пастера на куриной холере, завершившихся формулировкой принципа профилактики от инфекционных заболеваний — принцип иммунизации ослабленными или убитыми возбудителями (1881 г.). Чуть позднее (в 1890 г.) Эмиль фон Беринг сообщил, что после введения в организм животного не целых дифтерийных бактерий, а всего лишь некоего токсина, выделенного из них, в крови появляется нечто, способное нейтрализовать или разрушать токсин и тем самым предотвращать само заболевание, вызываемое целой бактерией. Более того, оказалось, что приготовленные из крови таких животных препараты (их назвали сыворотками) исцеляли детей, уже больных дифтерией. Вещество, которое нейтрализовало токсин и появлялось в крови только в его присутствии, получило название антитоксина. В дальнейшем это и подобные ему вещества стали называть общим термином — антитела. А тот агент, который вызывает образование этих антител, стали называть антигеном. За эти работы Эмиль фон Беринг был удостоен в 1901 г. Нобелевской премии по физиологии и медицине. (Хотелось бы отметить, что термин «антиген» сегодня кажется крайне неудачным, поскольку по смыслу он может быть применен к некоему агенту, направленному против гена. Но термин «прижился», и, по всей видимости, никуда теперь от него не уйти. Еще наши предки подметили: Multa sunt in moribus dissentanea, multa sine ratione — в обычаях много несообразного, много неразумного.) В дальнейшем П. Эрлих разработал на этой базе теорию гуморального иммунитета (т. е. иммунитета, обеспечиваемого антителами, которые, продвигаясь по жидким внутренним средам организма, такими как кровь и лимфа (от лат. humor — жидкость), поражают чужеродные тела на любом расстоянии от лимфоцита, который их производит.

Если с антигеном все было более или менее ясно почти с самого начала, то, чтобы понять природу антител, потребовалось еще более полувека, пока Арне Тизелиус (Нобелевская премия по химии за 1948 г.) не показал, что это всего лишь обычные белки, но с очень большим молекулярным весом. Химическую структуру антител расшифровали Джералд Морис Эдельман (США) и Родни Роберт Портер (Великобритания), за что они оба получили Нобелевскую премию в 1972 г. В конечном итоге было установлено, что каждое антитело (они еще называются иммуноглобулинами) состоит из четырех белков — двух легких цепей и двух тяжелых цепей. Такая структура в электронном микроскопе по своему виду напоминает «рогатку» (рис. 2). Часть молекулы антитела, которая связывается с антигеном, очень изменчива, поэтому ее называют вариабельной. Эта область содержится на самом кончике антитела, поэтому защитную молекулу иногда сравнивают с пинцетом, ухватывающим с помощью острых концов мельчайшие детали самого замысловатого часового механизма. Активный центр распознает в молекуле антигена небольшие участки, состоящие обычно из 4–8 аминокислот. Эти участки антигена подходят к структуре антитела, «как ключ к замку». «Родственные объятия» антител с антигеном (микробом) редко кончаются для последнего благополучно. Если даже антитела не могут с ним справиться самостоятельно, на помощь им придут другие компоненты, и в первую очередь специальные «клетки-пожиратели».

Значительно позднее, японец Сусумо Тонегава, основываясь на достижении Эдельмана и Портера, показал то, что никто в принципе не мог даже ожидать: те гены в геноме, которые отвечают за синтез антител, в отличие от всех других генов человека, обладают потрясающей способностью — многократно изменять свою структуру в отдельных клетках человека в течение его жизни. При этом они, варьируя в своей структуре, перераспределяются так, что потенциально готовы обеспечить производство нескольких сотен миллионов различных белков-антител, т. е. намного больше теоретического количества, потенциально действующих на человеческий организм извне чужеродных веществ — антигенов. В 1987 г. С. Тонегаве была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине «за открытие генетических принципов генерации антител».

^{Рис. 2. Антитела (иммуноглобулины) — сложные белковые агрегаты, которые состоят из четырех взаимосвязанных между собой цепей молекул белков: двух одинаковых коротких (легких) цепей и двух одинаковых длинных (тяжелых). Темные участки — связи между белковыми молекулами. N — обозначение начала молекулы белка, С — обозначение конца молекулы белка. У всех антител С-концы молекул белков одинаковы (их называют константными), а N-концы отличаются (они вариабельны)}

Параллельно с создателем теории гуморального иммунитета Эрлихом в те же годы наш соотечественник И. И. Мечников («поэт микробиологии», по образному определению Эмиля Ру) создавал учение о невосприимчивости (иммунитете), разработав теорию фагоцитоза и обосновав фагоцитарную теорию иммунитета. Он доказал, что у животных и человека существуют специальные клетки, — фагоциты (или «пожирающие» клетки), — способные поглощать и разрушать патогенные микроорганизмы и другой генетически чужеродный материал, волею судьбы оказавшийся в нашем организме. Осуществляемый фагоцитами процесс — фагоцитоз — был известен ученым с 1862 г. по работам Э. Геккеля, но только Мечников первым связал фагоцитоз с защитной функцией иммунной системы. В последующей многолетней и плодотворной дискуссии между сторонниками фагоцитарной и гуморальной теорий были раскрыты многие механизмы иммунитета. Спор между Мечниковым и Эрлихом привлек интерес не только ученых, но и широкой публики. Бернард Шоу даже написал на эту тему пьесу под названием «Врач на распутье». Фагоцитоз, открытый Мечниковым, получил в дальнейшем название клеточного иммунитета, а антителообразование, обнаруженное Эрлихом, — гуморального иммунитета. Все завершилось тем, что оба ученых были признаны мировой научной общественностью и разделили между собой Нобелевскую премию по физиологии и медицине за 1908 г.

Это были первые Нобелевские премии по зарождавшейся в те годы новой науке иммунологии, а всего за XX в. около 30 ученых стали Нобелевскими лауреатами по иммунологии и близким к иммунологии областям. В результате работ всех этих исследователей наши знания о защитной системе постоянно расширялись, дополнялись и уточнялись. Так постепенно складывалось современное представление об иммунной системе животного организма и тончайших механизмах ее функционирования. Нынешним людям трудно осознать, насколько каждый из нас, ныне живущих, обязан французу Пастеру, русскому Мечникову, немцу Берингу и другим ученым, раскрывшим тайны инфекционных болезней и иммунитета. До XIX в. средняя продолжительность жизни в Европе составляла немногим более 30 лет. Если принять во внимание, что теперь она в большинстве развитых стран более 60 лет, то выходит, что перечисленные выше труженики науки подарили всем нам по меньшей мере вторую жизнь!

Благодаря наличию иммунной системы организм защищен от большинства болезнетворных микроорганизмов (вирусов, бактерий, грибков, простейших, гельминтов) и токсических продуктов их жизнедеятельности. Иммунитет также защищает организм от воздействия различных веществ, обладающих чужеродными свойствами (например, растительных и животных ядов), от развития опухолевых клеток. Кроме того, иммунитет определяет исход трансплантации органов и тканей, в том числе переливания крови, контролирует внутриутробное развитие плода и процессы старения. Таким образом, иммунитет направлен на защиту организма, поддержание его целостности и индивидуальности.

Сегодня мы знаем, что иммунная система нашего организма, наш главный щит, многослойна. Она, как и другие системы организма, состоит из органов и клеток. Иммунитет обеспечивается совокупностью лимфоидных органов и клеток, которые порой не имеют строго фиксированных анатомических связей, но трудятся весьма согласованно за счет подвижности клеток и тех специфических факторов, которые они синтезируют. На иммунитет работает целая «команда» клеток и белков, действующая красиво, слаженно и надежно. Эта «служба спасения» связана практически со всеми тканями и жидкостями организма. Как только в ее «центр управления» поступает сигнал о появлении агрессора, начинается операция по его обезвреживанию. Это в чем-то подобно современному МЧС, в которое достаточно позвонить по телефону «01», и можно быть уверенным, что возникшая проблема будет быстро и квалифицированно ликвидирована.

^{Рис. 3. В центральных лимфоидных органах человека — тимусе и костном мозге — созревают Т- и В-клетки соответственно. В гуморальный и клеточный иммунные ответы вовлечены периферические лимфоидные органы}

Органы иммунной системы разбросаны по всему телу и связаны друг с другом и другими органами сетью лимфатических сосудов подобно кровеносным сосудам. В создании иммунной системы человека принимают участие как центральные органы, в которых иммунные клетки вырабатываются и созревают — костный мозг и вилочковая железа (тимус), так и периферические, где клетки дозревают и «обучаются» — селезенка, лимфатические узлы, лимфоидная ткань и др. (рис. 3). В лимфатических сосудах и лимфоузлах содержится лимфа, которая в отличие от крови представляет собой прозрачную слегка желтоватую жидкость. Греки называли словом лимфа чистую и прозрачную воду подземных ключей и источников.

В сумме в организме взрослого человека содержится примерно 10¹² лимфоидных клеток, а лимфоидная ткань составляет приблизительно 2 % общей массы тела. В организме функционирует несколько типов иммунных клеток, которые и осуществляют надзор за порядком в нем. Эти клетки располагаются как непосредственно в лимфоидной системе, так и в отдельных тканях и в крови. Все они имеют общее происхождение, у них один и тот же прародитель. При общности происхождения устройство и функции лимфоидных клеток сильно отличаются. В крови наиболее известные клетки — красные кровяные шарики, или эритроциты, которые заняты переносом кислорода в организме и к иммунной системе не имеют никакого отношения. Кроме того, там «плавает» свыше десятка других видов клеток, некоторые из них упоминаются врачами, когда они нам делают анализ крови. Среди них белые кровяные шарики — лейкоциты. В одном микролитре крови содержится 4–5 миллионов эритроцитов и от 5 до 9 тыс. лейкоцитов. Если все эритроциты довольно похожи друг на друга, то лейкоциты представляют собой весьма неоднородную популяцию клеток. К ним относятся и главные клетки иммунной системы — фагоциты и лимфоциты (их называют еще общим словом иммуноциты).

Фагоциты («пожирающие» клетки) способны связывать на своей поверхности, а затем поглощать и уничтожать самые разнообразные микробы и их токсические продукты. Для этого первоначально, узнав чужеродную клетку или вирус, в наружной мембране фагоцита образуется углубление, которое обволакивает «чужестранца». В конечном итоге «чужак» оказывается в цитоплазме фагоцита, где подвергается массированной атаке разнообразных ферментов, которые его полностью уничтожают. К фагоцитам относятся несколько типов клеток, из которых наиболее важными являются макрофаги. Фагоциты — основа врожденного иммунитета, первая линия защиты против инфекций, проникших в организм.

Около 73 лейкоцитов представляют собой лимфоциты, общее число которых в организме человека составляет около 2х10¹¹. Этим клеткам принадлежит ведущая роль во всех реакциях приобретенного иммунитета, поскольку они специфически распознают конкретный чужеродный агент, пробравшийся в организм. Каждый из лимфоцитов, циркулирующих в крови и лимфе человека, 10–20 раз в сутки проходит через все кровеносные и лимфатические сосуды тела. Популяция лимфоцитов в организме человека также весьма неоднородна. Она состоит из клеток, сильно отличающихся по размерам (от 6 до 10 мкм), структуре и, главное, по функциям. Уже в костном мозге, который является их колыбелью, предшественники лимфоцитов разделяются на две крупные ветви. Одна из них завершает свое развитие в костном мозге и получила название B-лимфоцитов (от первой буквы английского слова bone — кость). Они — основа гуморального иммунитета. B-лимфоциты циркулируют в лимфатической системе и крови и вырабатывают специфические белки-иммуноглобулины (антитела). Именно B-лимфоциты и обеспечивают организм антителами.

Каким же образом антиген, попадая в организм, вызывает усиленный синтез именно тех антител, которые специфично реагируют только с ними? Ответ на этот вопрос дала теория селекции клонов австралийского исследователя Ф. М. Бернета. Согласно этой теории, каждая B-клетка синтезирует лишь один тип антител, которые локализуются на ее поверхности. Репертуар антител формируется в организме задолго до и независимо от встречи с антигеном. У человека разнообразие антител, присутствующих в норме на поверхности многочисленных В-лимфоцитов, столь велико, что на практике против любого антигена найдется лимфоцит, который способен его «узнать». Роль антигена заключается лишь в том, чтобы найти ту единственную клетку, которая содержит на своей мембране антитело, реагирующее именно с ним. После такого взаимодействия «узнающие» B-лимфоциты активизируются, начинают быстро размножаться, производить и выпускать в кровь в достаточном количестве нужные для уничтожения антигена антитела (до двух тысяч антител в секунду). Активированный лимфоцит вступает в деление и дифференцировку. И вскоре из одной клетки возникает 500—1000 генетически идентичных клеток (клон). Клон синтезирует один и тот же тип антител, способных специфически распознавать антиген и соединяться с ним.

Антитела атакуют вторгшиеся в нас микробы и другие патогены, расположенные в крови вне клеток, и нейтрализуют их. Здесь реализуется некий принцип избыточности. Многие антитела, содержащиеся на поверхности лимфоцитов, могут быть вообще в течение жизни не востребованы для защиты конкретного индивидуума. Но зато другие всегда начеку. И случись любая инфекция, они сразу готовы к бою. Важно, что эта система антител не только участвует в уничтожении вторгшегося противника, но и запоминает всех своих врагов, с которыми прежде встречалась. После выздоровления организм может приобретать устойчивость к определенному возбудителю болезни, или, как говорят, приобрести иммунитет.

Чаще всего антителам достаточно связаться с определенным возбудителем, чтобы оказать ему противодействие. В случае вируса, находящегося в свободном состоянии, они препятствуют его связыванию с клеткой хозяина и проникновению внутрь ее. Однако антитела не в состоянии самостоятельно бороться с вирусами и другими возбудителями после того, когда они «прячутся» внутри клетки.

Борьба с внутриклеточными паразитами, которыми являются вирусы, — главная забота второй линии обороны — клеточного иммунитета. Клеточным этот иммунитет именуют потому, что в нем участвуют специальные клетки, которые и являются эффективным оружием для поражения чужеродных клеток при непосредственном контакте с ними. Для этой цели служат уже упоминавшиеся фагоциты, которые циркулируют в крови и бросаются на незваных пришельцев-чужаков, помеченных антителами, поглощая и разрушая проникшие в организм микробы, ядовитые вещества и другие чужеродные для организма клетки и ткани. При этом, победив врага, фагоциты тоже погибают. Они как бы жертвуют собой для блага целого организма.

Но главную основу клеточного иммунитета составляют лимфоциты, которые для своего созревания переселяются из костного мозга в другой центральный орган лимфоидной системы — тимус (вилочковая железа). Эта ветвь лимфоцитов получила название «тимус-зависимые», или «Т-лимфоциты» (от первой буквы английского слова thymus).

В организме человека Т-лимфоциты многократно покидают лимфоидные органы, попадая сначала в лимфу, затем в кровь, а из крови снова возвращаясь в органы. Т-лимфоциты — «вечные странники», они постоянно в движении. За свою жизнь лимфоцит может проходить поразительно большие расстояния — от 100 и более километров. Благодаря интенсивной циркуляции лимфоциты, когда в них возникает потребность, удивительно быстро появляются в «горячих точках». Без такой способности лимфоцитов были бы невозможны своевременное их развитие, взаимодействие и эффективное участие в иммунном ответе при вторжении в организм чужеродных агентов.

В тимусе формируются разные виды Т-клеток, поэтому тимус иногда называют школой обучения Т-клеток. «Ученики» после окончания этой школы сильно отличаются друг от друга. Одни из них участвуют в регуляции развития B-клеток и образования антител, другие взаимодействуют с фагоцитами, помогая им разрушать поглощенные микробные клетки. Некоторые Т-лимфоциты сами обладают способностью разрушать чужеродные клетки, умерщвлять их. По этой причине их назвали цитотоксическими, или «киллерами». B отличие от антител Т-киллер ничего не может сделать с растворимым антигеном — ни обезвредить его, ни удалить из организма. Но он очень активно и целенаправленно убивает клетки, содержащие чужеродный антиген. Т-киллер проходит мимо растворимого антигена, но не пропускает антиген, находящийся на поверхности «чужой» клетки.

Другая разновидность лимфоцитов — Т-хелперы (от английского слова helper — помощник). Названы они так по той причине, что первыми распознают чужеродные вещества и помогают другим лимфоцитам выполнять их прямую функцию. Т-хелперы сами по себе не способны ни вырабатывать антитела, ни убивать клетки-мишени. Но, распознавая чужеродный антиген, они реагируют на него выработкой различных факторов, которые крайне необходимы для размножения и созревания B-клеток и Т-киллеров. Наконец, существуют еще специальные клетки Т-супрессоры, которые, в отличие от двух других видов, заняты прямо противоположным действием — подавляют активность иммунного ответа, когда необходимость в нем отпадает. Это служит надежной защитой самой иммунной системы от переистощения.

Следует отметить, что центральная роль в клеточном иммунитете принадлежит Т-хелперам. Они помогают координировать работу всех клеток, задействованных в иммунной реакции. Именно Т-хелперы являются ключевым звеном в распознавании антигенов, влияют на деятельность других типов Т-клеток, оказывают помощь B-клеткам в образовании антител. По их командам к «чужакам», нарушившим спокойствие, иммунная система сначала направляет специальный отряд Т-лимфоцитов-киллеров, основная задача которых с помощью непосредственного контакта убивать зараженные клетки. Для того чтобы «киллеры» нашли и уничтожили противника, им надо отличить нормальные клетки от пораженных. Как и в случае антител, опознание происходит за счет антигена, если он высовывается из клетки, расположен на ее поверхности.

Подобно B-лимфоцитам, каждая Т-клетка имеет специфический рецептор, который распознает этот антиген. С помощью рецепторов Т-лимфоциты-киллеры вступают в теснейший контакт со своей мишенью. Прикрепившись, они выделяют в просвет между собой и мишенью особый белок, «продырявливающий» мембрану клетки-мишени, в результате чего клетка гибнет. Затем они открепляются от мишени и переходят на другую клетку, и так несколько раз. Это явление иммунологи называют «поцелуем смерти».

Важную роль в защитной реакции организма играют и Т-супрессоры. Они вступают в действие, когда основная «работа» закончена. Главная задача Т-супрессоров — подавлять активность иммунного ответа, когда необходимость в нем исчезает. Их роль чрезвычайно важна: если иммунный ответ не будет прекращен после обезвреживания чужеродного агента, иммунные клетки будут продолжать работать, а в результате — поражать собственные здоровые клетки организма, что приведет к развитию различных болезней (их называют аутоиммунными). Так работает еще один компонент иммунной системы — очень сложный, но весьма мощный и важный для выживания организма.

Для того чтобы различать все существующие разнообразные популяции лимфоидных клеток между собой, ученые использовали тот факт, что на поверхности каждой из них присутствуют определенные специфические белки, которые могут служить своеобразными «метками». Такие белки-метки получили сокращенное название CD (по-русски — групповой маркер). На сегодняшний день известно около 200 подобных маркеров. Например, маркером для Т-клеток-хелперов служит белок, названный CD4. Этот факт следует запомнить, поскольку мы неоднократно будем возвращаться к нему.

Т-лимфоциты способны выполнять свои функции только при определенных условиях и поддержке других клеток. К таковым в первую очередь относятся В-лимфоциты и различные фагоцитирующие клетки, в первую очередь один из видов фагоцитов — макрофаги — большие по размерам клетки, поглощающие и переваривающие микробы и другие погибшие клетки. Существенную роль в работе иммунной системы играют так называемые дендритные (ветвистые) клетки, часть которых находится непосредственно под кожей и слизистой оболочкой человека. Такие клетки обычно затаиваются, как бы поджидая микробы и вирусы типа ВИЧ, проникающие через слизистую, захватывают их, а затем переносят в лимфоузлы, где «представляют» непрошеных гостей В- и Т-лимфоцитам, которые их и атакуют. Когда говорят, что клетка «представляет антиген» (такие клетки еще называют антигенпредставляющими), то имеется в виду почти то же самое, что происходит в компании людей, когда хозяин знакомит уже собравшихся гостей с новым незнакомым им посетителем (т. е. представляет его присутствующим).

Все клетки иммунной системы имеют определенные функции и работают в четко согласованном взаимодействии, которое обеспечивается специальными биологически активными веществами — цитокинами — регуляторами иммунных реакций. Цитокинами обобщенно назвали специфические белки, с помощью которых многочисленные и разнообразные клетки иммунной системы могут «переговариваться», обмениваться друг с другом информацией и в результате этого осуществлять строгую координацию своих действий. Набор и количества цитокинов, действующих на рецепторы клеточной поверхности, — «цитокиновая среда» — представляют собой матрицу взаимодействующих и часто меняющихся сигналов. Эти сигналы носят сложный характер из-за большого разнообразия цитокиновых рецепторов и из-за того, что каждый из цитокинов может активировать или подавлять несколько процессов, включая свой собственный синтез и синтез других цитокинов, а также образование и появление на поверхности клеток цитокиновых рецепторов. Для различных тканей характерна своя здоровая «цитокиновая среда», возможны вариации для одной и той же ткани на разные моменты времени. К настоящему времени обнаружено уже более сотни разнообразных цитокинов, и не факт, что на этом дело ограничится.

Иммунную систему часто сравнивают с «системой коллективной безопасности», механизм которой чрезвычайно сложен, но согласованные действия всех составных частей, осуществляемые благодаря цитокинам, гармоничны и целесообразны. Цитокины являются важным элементом при взаимодействии разных лимфоцитов между собой и с фагоцитами (рис. 4). B частности, именно посредством цитокинов Т-хелперы помогают координировать работу разнообразных клеток, задействованных в иммунной реакции.

B реальности разделить полностью клеточный и гуморальный иммунитет невозможно, да, наверно, и не очень нужно. Это делается, скорее всего, по традиции и для удобства исследователей. Дело в том, что, как уже говорилось, в образовании антител участвуют клетки, а определенные этапы клеточного иммунитета не могут реализоваться без участия антител. Но не будем спорить с традициями, в них тоже есть свой смысл.

^{Рис. 4. В В-лимфоцитах синтезируются антитела, взаимодействующие с болезнетворными микроорганизмами и продуктами их жизнедеятельности. Этим В-лимфоциты помогают фагоцитам распознавать чужеродный антиген. Цитокины, выделяемые преимущественно Т-лимфоцитами-хелперами, активируют фагоциты для разрушения поглощенных ими микробов (обозначены маленькими кружочками внутри фагоцита), а также стимулируют В-лимфоциты. В-лимфоциты и фагоциты обладают способностью представлять антиген Т-лимфоцитам в форме, подходящей для распознавания, вызывая этим их активацию}

Как врожденный, так и приобретенный в течение жизни иммунитет зависит от согласованной деятельности нескольких механизмов. На ранних стадиях инфекции преобладают механизмы врожденного иммунитета, а на более поздних — приобретенного. Лишь наличие трех клеточных типов (Т- и В-клеток и макрофагов) в кооперации позволяет сформировать полноценный иммунный ответ. Какая-либо одна или две из указанных популяций клеток не способны в отдельности обеспечить защиту от внешних врагов. Это ключевые игроки иммунной системы, хотя и не единственные. Кроме них имеется множество других клеток, которые обобщенно называют вспомогательными, или А-клетками. Чтобы не затруднять повествование, мы не будем здесь описывать все разнообразие клеток иммунной системы (для этого существуют специальные толстые книги). Однако не упомянуть об их существовании было бы неправильным, иначе у читателя может сложиться слишком упрощенное представление об устройстве и функционировании иммунной системы, которые в реальности чрезвычайно сложны, а некоторые из них до сих пор до конца не поняты.

Чужеродный возбудитель, попадая в организм, начинает размножаться, но то же самое делают и наши защитные клетки. Далее происходит «сражение» между внешними врагами и внутренними защитниками. Исход болезни зависит от того, кто окажется в конечном итоге сильнее и проворнее. Однако даже самая надежная система защиты может давать сбои и расстраиваться. А расстройства иммунной системы приводят к таким патологиям, как аллергия, аутоиммунные болезни и иммунодефициты.

^{Рис. 5. Последовательность событий при иммунном ответе следующая: 1 — Вирус, являющийся антигеном (АГ), попадает в организм человека; 2 — B слизистой оболочке макрофаги (М) поглощают часть антигенов и «представляют» их Т-хелперам (Тх); 3 — Т-хелперы дают стимулирующий сигнал B-лимфоцитам (B), активируют Т-киллеры (Тк) и Т-супрессоры (Тс); 4 — B-лимфоциты образуют антитела (АТ) и «клетки памяти» («КП»); 5 — Антитела взаимодействуют со свободными антигенами и обезвреживают их; 6 — Макрофаги захватывают, переваривают и уничтожают комплекс «антиген-антитело» (АГ-АТ); 7 — Т-киллеры разрушают клетки, инфицированные вирусом; 8 — Т-супрессоры подавляют активность иммунного ответа; 9 — Зараженные клетки синтезируют интерфероны, которые защищают от заражения соседние неинфицированные клетки}

Рассмотрим работу иммунной системы на примере заражения вирусом (рис. 5). Как правило, вирусы проникают во внутреннюю среду организма через слизистые оболочки или посредством прямого входа через кровоток. Обычно при появлении в крови или в межклеточных пространствах какого-нибудь вируса иммунная система сразу начинает производить специфические антитела, вступающие в борьбу с ним. Эти антитела препятствуют связыванию вируса с клетками и проникновению в них. Однако особенность вируса как паразита состоит в том, что он предпочитает внутриклеточный паразитизм, т. е. жизнь и размножение исключительно внутри клеток хозяина и за их счет. Если антитела не справились с вирусом, пока еще он был вне каких-либо клеток, т. е. был уязвим для них (например, «плавал» в крови), то в таких условиях остается только два пути борьбы против вируса-паразита: или атаковать и убивать зараженные вирусами клетки вместе с вирусами, или каким-то образом воспрепятствовать внутриклеточному размножению вирусов, если не удалось помешать внедрению вирусов на входе в организм. Антитела участвуют в разрушении инфицированных вирусом клеток, активируя определенный тип белков крови. Уничтожением зараженных вирусом клеток занимаются макрофаги и Т-киллеры. Макрофаги «пожирают» вирус. Т-киллеры, распознав на поверхности зараженной клетки вирусные антигены, впрыскивают в такую клетку-мишень содержимое своих цитоплазматических гранул (куда входят некоторые цитокины и другие молекулы, повреждающие клетку-мишень). Результатом атаки Т-киллера, как правило, является гибель клетки-мишени вместе с внутриклеточными паразитами. Правда, гибель и разрушение собственных клеток организма небезразлично для его жизнедеятельности. При некоторых вирусных инфекциях такого рода защитные реакции приносят иногда больше вреда, чем пользы.

Очень важен для защиты от вирусов еще один механизм — молекулярный. Ответственны за эту защиту молекулы цитокинов под названием «интерфероны». Название «интерферон» происходит от глагола «интерферировать», т. е. вступать во взаимодействие, в борьбу. Одни из них синтезируются зараженными вирусами клетками, другие — Т-клетками в ответ на вирусную инфекцию. Все вместе они способны «интерферировать», т. е. придавать противовирусную устойчивость другим незараженным клеткам и в результате препятствовать распространению вируса в организме. Это свойство интерферонов позволяет использовать их препараты для лечения при разных вирусных инфекциях. Молекулы интерферонов кроме антивирусного действия оказывают влияние на функции защитных клеток, увеличивая их число и активность. Клеточные и молекулярные механизмы при защите от вирусов и бактерий работают согласованно, приходя на помощь друг другу.

Итак, если говорить общими словами, иммунный ответ — результат совместного строго скоординированного действия множества различных клеток, входящих в иммунную систему (макрофагов, всевозможных Т- и B-клеток), и разнообразных молекулярных процессов, происходящих при попадании в организм чужеродного агента — антигена.

Таким образом, иммунная система представляет собой одну из важнейших систем человеческого организма. Основная функция иммунной системы заключается в способности опознавать любые патогенные микробы, проникшие в наш организм, и уничтожать их различными способами. Еще одно важное свойство иммунной системы — запоминание чужеродного антигена, с которым она уже сталкивалась, и при повторной встрече быстро и мощно на него воздействовать. Иммунологическая память хранится в специальных «клетках памяти» и закрепляется порой на многие годы, а иногда и на всю жизнь. Такая память и названа иммунитетом. B действительности функции иммунной системы не ограничиваются только обеспечением защиты организма от патогенных микроорганизмов, они значительно шире. Однако на этом вопросе мы не будем здесь подробно останавливаться.

Как и любая другая система организма, иммунная система подвержена нарушениям, что конечно же в конечном итоге сильно сказывается на всем организме. Это имеет различное проявление. Так, в норме иммунная система никак не реагирует на клетки и ткани собственного организма, узнавая, что они «свои». Если вдруг по каким-то причинам она теряет ориентацию, это приводит к так называемым аутоиммунным заболеваниям, примером которых является ревматоидный артрит и гемолитическая анемия. Еще одно нарушение иммунной системы — гиперчувствительность. При некоторых нарушениях иммунная система неадекватно сильно реагирует на чужеродный патоген, а порой и на совсем безвредные агенты, например питательные вещества. О главной же патологии иммунной системы — иммундефиците — речь пойдет далее. Все паталогии в системе иммунитета крайне тяжело сказываются на всем организме. Однако мнение о том, что все болезни — от неполадок с иммунитетом, верно настолько же, насколько верны утверждения типа «все болезни от нервов» или «все от неправильного питания».

Для коррекции нарушений иммунной системы сегодня уже имеется множество специальных медицинских препаратов — иммуномодуляторов и иммуностимуляторов. К лекарствам, повышающим иммунитет, относятся иммуноглобулины (нормальный человеческий иммуноглобулин, комплексный иммунный препарат (КИП), сандоглобулин и т. д.), интерфероны (реаферон, виферон и т. д.), препараты вилочковой железы (Т-активин, тимоген), препараты, содержащие компоненты клеточной стенки бактерий (ликопид, рибомунил). Иммуностимулирующей активностью обладают также витамины, дрожжевые препараты, элеутерококк, жень-шень и многое другое.

Чего только не пишут и не говорят о том, как можно искусственно усилить свою собственную иммунную систему, оказать помощь лимфоцитам. Широкое распространение в последние годы получили всевозможные пищевые добавки. Чуть ли не каждая вторая из них, согласно аннотациям производителей, наряду с другими полезными свойствами способна стимулировать иммунную систему. По данным японских исследователей, выраженным иммуностимулирующим действием обладает один из компонентов зеленого чая — эпигаллокахетин, благодаря которому употребление зеленого чая защищает клетки от поражения ВИЧ. На упаковках кефира бифиди компания «Вимм-Билль-Данн» утверждает, что бифидокультура, содержащаяся в их продукте, также укрепляет иммунитет. Телевизионная реклама утверждает, что продающийся в магазинах «J7 Immunol» спасет нас от всех бед. Хотелось бы в это верить, хотя верится с трудом. При этом забывается, что практически любое лекарство, даже препараты бифидобактерий, принимаемые длительное время, может вызвать не усиление, а, наоборот, ослабление защитных механизмов организма. B популярном издании «Мое здоровье» (№ 16, 2003) можно прочесть о простейшей методике, которая якобы позволяет поднять иммунитет: нужно в течение месяца каждый день прикладывать на 20 мин к голове в области гипоталамуса небольшой кусочек льда. (Гипоталамус заведует в нашем организме иммунными процессами. Он расположен на затылке. Чтобы найти нужное место, нужно подниматься от первого шейного позвонка к макушке. Область гипоталамуса будет в углублении после первой большой выпуклости.)

Но никакие хитроумные приемы, никакое заклинание, ни даже имеющиеся в арсенале медиков дорогостоящие медицинские препараты все равно пока не спасают ВИЧ-инфицированного человека от СПИДа. B результате этой страшной инфекции иммунная система организма в конечном итоге катастрофически разрушается, что делает человека полностью беззащитным перед многочисленными микроорганизмами, и он неизбежно погибает. Что же это за напасть такая, чем она вызывается? Об этом и поговорим далее.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.