Теория тотального иммунитета
Иммунолог Равшан Атауллаханов – об антибиотиках, фагоцитах и защитных свойствах крови
Сегодня попробуем рассмотреть общие принципы, которые использованы для защиты нашего организма от каких-то напастей. Уточним, какие это напасти. Защита называется иммунитет, и она имеется у всех многоклеточных. Она защищает от тех живых существ, которых не видно глазом, нельзя почувствовать их прикосновение, нельзя ощутить по запаху. То есть это невидимые живые существа, которые склонны вторгаться в наш организм, паразитировать, использовать его в своих целях, а мы обязаны защищаться. Эта защита есть у любого многоклеточного, начиная с самых маленьких, состоящих всего лишь из нескольких сотен клеток, и заканчивая такими большими, как мы, или еще больше, где клеток 100 триллионов.
Какие идеи и решения природа использовала для того, чтобы защитить? Самая простая идея – просто не пускать, оградиться от любого вторжения любого маленького невидимого существа, сделать непроницаемую батисферу, батискаф. Но эта идея не проходит, потому что живое существо должно получать пищу из внешнего мира, должно обмениваться газами, получать кислород, отдавая углекислый газ. Должно выполнять сложные поведенческие функции, убегать от опасности, ловить, догонять пищу, вступать в половые отношения, размножаться. Все это делать в батисфере, в батискафе невозможно. Поэтому идея полностью защититься не проходит, она неосуществима.
Но граница тела с внешним миром сделана очень прочной и непроницаемой практически для всего, для любого маленького, самого маленького живого существа она непроницаема. Какие это границы? Это граница, на которой надо впитывать или всасывать пищевые субстраты, эта граница – поверхность кишечника. Всякая поверхность называется эпителий, поверхностный слой. Другая граница – поверхность, где происходит газообмен. Это наши легкие, дыхательная система. Но есть еще границы, значительно меньшие по размеру.
Пищеварительная граница огромна, потому что нам требуется много пищевого субстрата. У нас с вами она размером примерно 300 квадратных метров, и это все надо защищать. Дыхательная – 70 квадратных метров. Для того чтобы эта граница не была батисферой, батискафом, а могла функционировать, природа сделала ее очень тонкой, чтобы сквозь нее можно было транспортировать вещества, газы и растворимые молекулы. Очень тонкая – размером с одну, максимум несколько клеточек толщиной. Если перевести это в обычные метрические единицы, то это примерно одна десятая миллиметра. То есть толщина этой границы чрезвычайно невелика. И тогда сквозь нее можно транспортировать пищевые вещества. А дыхательная граница еще тоньше, она полмикрометра. Это в тысячу раз меньше, чем миллиметр, и тогда можно транспортировать газы.
Но как сделать такую границу прочной, да еще и защитить от вторжения? Прочной ее сделала природа, создав внутри этой границы непрерывную сеть тончайших волокон толщиной порядка 40 нанометров. Представьте себе сеть, сделанную из каната, очень прочного, синтетического, плетеного, но очень тонкую. Это дает прочность поверхности, состоящей всего из одного слоя клеток. Таким образом, границы огромные, тонкие, гибкие, функциональные, прозрачные для молекул, которые надо транспортировать, но прочные.
Следующая идея – поливать эти границы антибиотиками, чтобы микроорганизмы, соприкасаясь с нашей границей, тут же погибали. И клетки, образующие границы, выделяют множество разных веществ, которые служат антибиотиками, подавляют и убивают микроорганизмы. Это усиливает защиту границ. Это идея, которую природа использует: в нашем организме около ста разных веществ выполняют функцию антибиотиков.
Следующая идея, которую реализует организм, – усилить защиту границ с помощью мобильных, подвижных клеток – специальный тип клеток, хорошо вооруженных и умеющих убивать любого миниатюрного врага и даже пожирать его. Называются они фагоцитами и дендритными клетками – это два типа многочисленных клеток. Они не рождаются в пограничной ткани, а специально туда приходят и живут постоянно. Эти мобильные патрули в пограничной ткани усиливают защиту, поскольку могут убивать вторгшегося врага и передвигаться туда, где они наиболее нужны, в ту часть ткани, где произошло вторжение.
Еще одна идея, которую природа реализует: природа снабдила каждую клетку нашего организма молекулярными сенсорами, датчиками, которые умеют чувствовать инфекцию. Если происходит соприкосновение инфекции с пограничной клеткой или лежащей уже в наших тканях клеткой, то клеточка это узнает с помощью сенсоров и осуществляет две реакции. Обе реакции защитные: первая – это выработка веществ, которые убивают инфекцию, а вторая – выработка химических сигналов, которые сообщают другим клеткам о нападении. И на эти сигналы, распространяющиеся от клетки, которая встретилась с инфекцией, приползают те самые мобильные патрули, которые эти сигналы умеют улавливать и знают, куда ползти: по направлению к химическому сигналу, на который они реагируют. Это называется хемотаксис клеток, они движутся туда, где произошло вторжение.
Если недостаточно местных сил, укрепленных границ, мобильных патрулей, системы сигнализации, системы выработки противомикробных ядов… На самом деле она бывает достаточна в подавляющем большинстве случаев. Но если вдруг враг оказался очень хитрым или его так много, что он проскочил сквозь эти редуты, его не удалось уничтожить, тогда подключается централизованная защита: местные силы не справились.
Резервы централизованной защиты находятся в крови. И клетки, образующие стенку кровеносных сосудов, умеют регулировать проницаемость этих кровеносных сосудов для веществ и для клеток. Циркулирующие в крови вещества и клетки – это почти нелимитированный резерв той защиты, которая придет туда, где она нужна, и в тот момент, когда она нужна.
Как об этом узнает этот резерв? Клетки сосудов, ближайших к месту вторжения инфекции, изменятся таким образом, что они сделают проницаемость сосуда для веществ и клеток повышенной. И именно в этом месте выйдут крупные защитные молекулы из кровотока в эту ткань и помогут защититься. Именно в это место выйдут особые клетки-защитники, которые тоже либо убьют инфекцию, либо убьют и поглотят ее, истребят полностью. Этих клеток в крови циркулирует несметное количество. Более того, они постоянно обновляются и пополняются из костного мозга. Это явление выхода крупных молекул, защищающих нас от инфекций, от всего чужого в том месте, куда они вышли, а также клеток, которые обладают защитной функцией, мы знаем как воспаление. Мы знаем признаки этого воспаления, но в основе этой защиты – выход из крови молекул и клеток в то место, где надо защищать.
Здесь очень важно подсветить центральную идею, озвучить, что все клетки и каждая клетка нашего организма умеют защищаться и защищаются. Представление о том, что этим занимаются только особые типы клеток и особая система – иммунитет – неправильное. Занимаются защитой все, но клетки иммунитета умеют это делать лучше других, они специалисты в этом деле. Защитные свойства и функции есть у каждой клетки, даже такие упрощенные клетки, как эритроцит и тромбоцит, тоже обладают способностью защищаться, они тоже имеют сенсоры, узнающие инфекцию, у них есть вещества, которые могут защищать нас от инфекции.
Это означает, что все клетки организма участвуют в защите и могут это делать, в том числе жидкая фаза организма – кровь и жидкая часть крови, которая с крупными молекулами выходит в ту ткань, где она защищает нас с помощью факторов комплемента. Это означает, что жидкие фазы организма тоже нас защищают. Итак, все клетки и все жидкости участвуют в защите от вторжения чужаков или от вторгшихся чужаков. И это своего рода теория – теория тотального иммунитета.
Равшан Атауллаханов – доктор медицинских наук, профессор, руководитель отдела иммунной биотехнологии, руководитель лаборатории активации иммунитета Института иммунологии ФМБА России, профессор кафедры иммунологии биологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
20.07.2017