Смерть на выходных

Например, шиповидный белок SARS-CoV-2 или S-белок – это антиген. Горсть пыльцы – это антиген. Сахар типа Neu5Gc, присутствующий в мясе млекопитающих, – это тоже антиген. В наших собственных клетках много компонентов, которые являются аутоантигенами, но иммунная система не реагирует на них в нормальных условиях, потому что выработала устойчивость к их присутствию. Для правильного функционирования иммунной системы ей необходимо уметь следующее:

• распознавать патогены и токсины как чужеродные и опасные;

• распознавать безвредные антигены, такие как пыльца или продукты питания;

• различать собственные структуры организма как правильные и хорошие;

• определять момент, когда собственный антиген испортился, например при раке.

Пример

Когда в наш организм вторгается вирус, например знаменитый SARS-CoV-2, он запускает множество защитных механизмов. Как себя поведет адаптивный иммунитет?

Запустится активация Т-лимфоцитов, которые в основном убивают инфицированные клетки, а также протягивают руку помощи В-лимфоцитам.

В-лимфоциты превратятся в плазматические клетки и начнут вырабатывать антитела, изначально относящиеся к типу IgM. Через несколько дней выработаются и другие типы антител, называемые IgG и IgA.

Если все работает нормально, инфекцию получится взять под контроль.

Дополнительная информация

Антитела типа IgM говорят нам об относительно недавнем заражении. При каждой инфекции они активны в течение разного количества времени. IgG, напротив, появляются позже и могут оставаться в организме годами. Антитела типа IgA секретируются в слизистых оболочках, где готовы действовать в случае повторной попытки проникновения вируса. Эти антитела вырабатываются против различных типов вирусных антигенов. В случае SARS-CoV-2 вырабатываются антитела против S-, N-, M- и E-белков вируса.

Тот факт, что в определенное время в анализе крови не обнаруживаются антитела к этому вирусу или другим возбудителям, не означает, что у вас нет адаптивного иммунитета против данного возбудителя. Иммунитет гуморального типа является лишь частью ответа организма. Кроме того, существует клеточный иммунитет – лимфоциты, которые после первого контакта трансформируются в клетки памяти как Т-, так и В-лимфоцитарного типа, которые помнят свой контакт с вирусом (или чем-то другим), и при следующем воздействии они подействуют намного быстрее.

Каждый из этих лимфоцитов специфичен для патогена, против которого был запрограммирован. Наше тело обладает иммунологической памятью против миллионов различных антигенов, однако оно не вырабатывает антитела против всех из них постоянно (табл. 6).

Антитела – это не волшебный белок, который лечит нас от всех болезней.

Таблица 6. Типы антител

Есть и антитела, от которых мало пользы. Подумайте, например, о гепатите С. Сейчас мы можем вылечить его современными противовирусными препаратами, но вылеченный человек навсегда останется с антителами против этой болезни. Значит ли это, что он не заразится повторно? К сожалению, нет, поскольку антитела не защищают от инфекции. Собственно, то же самое относится и ко многим другим вирусам: не все антитела нейтрализуют угрозу навсегда.

По этой причине существуют такие вирусы, как гепатит С или ВИЧ, против которых мы еще не смогли разработать эффективные вакцины. Вакцины не творят чудес – скорее стимулируют иммунную систему делать то, что она умеет, то есть вырабатывать антитела и генерировать клетки памяти. Но если наш иммунный ответ не способен избавиться от инфекции, независимо от того, сколько вакцин мы вводим, нам будет трудно добиться эффективного ответа против возбудителя той или иной болезни.

Я уверена, как и все в этой области, что действительно эффективная и защищающая вакцина против ВИЧ однажды будет разработана. Но это требует гораздо больше времени, денег и усилий, чем предполагалось в 1980-х годах, не говоря уже об ужасающем количестве человеческих жизней, потерянных на этом пути.

Переход от врожденного к адаптивному

В предыдущей главе я рассказала вам о многих клетках, но давайте теперь вспомним некоторые особенно специфические – антигенпрезентирующие клетки, которые действуют как мост между врожденным и адаптивным иммунитетом. Они подобны офицеру полиции, который берет отпечатки пальцев преступника в центральном оперативном подразделении и передает их агентам специализированного отдела.

В-лимфоциты способны распознавать разные антигены, однако Т-лимфоциты, хотя и имеют рецепторы, нуждаются в другой клетке, которая укажет на вредителей, частички пыльцы или пищи или что-то подобное.

Представьте себе, например, что существует патоген, который съедается дендритной клеткой и разбирается ею на части. Затем она берет некоторые из этих кусочков и прикрепляет их к белкам, которые сама же и вырабатывает. Эти белки составляют так называемую систему человеческого лейкоцитарного антигена (HLA)[27 - Кодируется семейством генов, называемых главным комплексом гистосовместимости (ГКГ [исп. СМН]), который у человека расположен на 6-й хромосоме.].

Таким образом, часть вредителя с частью белка HLA выходит из клетки на мембрану. Там встречаются Т-клетка и дендритная клетка, и последняя говорит: «Посмотрите, что я там обнаружил! Опасный вредитель!» Система HLA зависит от генетики, что влияет на реакцию Т-лимфоцитов на частичку вредителя в белке HLA (рис. 11).

Рисунок 11

К примеру, есть люди, которые очень хорошо реагируют на бактерию бубонной чумы. В этих случаях дендритная клетка показывает кусочек чумной бактерии Т-лимфоциту и сопровождает его своим белком, которым говорит: «Озу! Смотри, какой у нас тут вредитель. Избавься от него как можно скорее». И тогда активируется иммунный ответ, который спасает человеку жизнь.

А теперь представьте человека с другой генетикой. В этом случае дендритная клетка скажет Т-лимфоциту: «Посмотри, что у меня здесь. Вроде что-то плохое, но не знаю, может быть, не так уж все и страшно… В общем, посмотри». И на этом история заканчивается, потому что человек умирает от чумы.

Вот почему наша генетика в значительной степени определяет, как хорошо мы можем защититься от определенных патогенов. Генетически детерминированная система HLA дает нам определенную защиту от различных патогенов. Кроме того, система HLA представляет кусочки наших собственных клеток или, например, клеток пересаженного органа иммунной системе[28 - Совместимость систем между донором и реципиентом – это то, что проверяется при поиске донора.] и говорит: «Это мое» или «Это чужеродное».

Воспаляйся и выздоравливай

Как клетки иммунной системы узнают, что что-то не так?

Представьте, что какой-либо возбудитель попадает в ваш организм. Первое, что должна сделать иммунная система, – это ПРИЗНАТЬ, что это нечто представляет опасность. Эта фаза очень важна, потому что, если что-то патогенное не будет признано таковым, мы не сможем от него защититься. С другой стороны, если система распознавания дает сбой и принимает в качестве врагов собственные или чужеродные, но безвредные структуры, это может вызвать аутоиммунное заболевание или аллергию.

Фагоциты – клетки, пожирающие вредителей, – делают это с помощью рецепторов, которые обобщенно называются PRR (pattern recognition receptors[29 - Рецепторы опознавания паттерна.]), хотя они есть и в других клетках. Всякий раз, когда мы говорим о рецепторах, мы как будто имеем в виду замок, который используется для ключа. Они относятся к разным типам[30 - У них много названий, в числе толлподобный рецептор, NOD-подобный рецептор или маннозный рецептор.] и распознают молекулярные паттерны патогенов[31 - Которые называются патогенассоциированными молекулярными паттернами (PAMP).] – то, что сходно у многих разных патогенов, как одинаковые шины на автомобилях. Существуют также рецепторы, которые распознают вещества, образующиеся при повреждении собственных клеток или тканей организма[32 - Эти молекулы называются молекулярными фрагментами, ассоциированными с повреждениями (DAMP).]. Если есть повреждение ткани, как это случилось с Гурфом, когда он получил растяжение, иммунная система должна понять это, активировать процесс воспаления, очистить поврежденный участок, а затем восстановить его. Лимфоциты также могут распознавать патогены. В-лимфоциты обладают антителами на мембране, которые распознают различные антигены, в то время как Т-лимфоциты немного сложнее – им нужны другие клетки, которые сообщат им о наличии вредителей (рис. 12).

Рисунок 12. Распознавание возбудителей и активация иммунной системы

Как только иммунная система понимает, что имеет дело с чем-то опасным, активируются различные клетки и вырабатываются разные типы молекул – тут-то и разворачивается целый комплекс защитных действий.

Воспаление

Одним из защитных действий является воспаление – неспецифический процесс, нацеленный на уничтожение возбудителя или того, что вызвало повреждение, и предотвращение, насколько это возможно, его распространения за пределы организма. Своеобразная точка входа.

Воспаление может быть вызвано различными внешними факторами, а не только патогенными микроорганизмами, хотя последние и встречаются чаще. Например, холод или жара, а также укус насекомого или токсин способны запустить воспалительный процесс. Вспомните, как выглядит ваша кожа после укуса комара или осы – она опухает и краснеет.

Травма (например, растяжение связок или перелом) тоже провоцирует воспаление, как и наличие инородных тел, например занозы. Я помню человека, который упал на опунцию, пытаясь дотянуться до одного из ее плодов. Опунция – это разновидность кактуса. Ее плоды очень вкусны, но, как и все кактусы, имеют много шипов. Что ж, этот бедняга вонзил в себя сотни игл, из-за чего ранки заметно воспалились. У мужчины была лихорадка и постоянные боли в течение недели. Стоит ли говорить, что с тех пор он не ел опунцию?

Отсутствие кровотока в ткани или наличие собственных веществ, таких как мочевая кислота в суставах при подагре, тоже определяются как воспаление.

И да, психосоциальные стресс-факторы также способны его спровоцировать.

Конечно, нельзя забывать и о дисбактериозе – нарушении баланса микробиоты. Хотя это не инфекция, воспалительная реакция все же возникает, даже если она слабо выражена.

Но что происходит, когда возникает воспаление? Реакция всегда одинакова, независимо от типа раздражителя, который ее вызывает. Сейчас мы отлично понимаем клеточные и молекулярные процессы, происходящие при воспалении, но люди знали об этом процессе и гораздо раньше – уже в Античности и египтяне, и китайские, и греко-римские врачи четко описывали классические признаки воспаления. В древности их выделяли 4: отек, покраснение, жар и боль.

Отек – это припухлость воспаленной области. Подумайте о том, как выглядит вывихнутая лодыжка. Отек возникает из-за увеличения количества интерстициальной жидкости, которая находится между клетками.

Покраснение может быть как заметным, так и не очень. В следующий раз, когда вы порежетесь во время приготовления пищи (будьте осторожны, я не хочу, чтобы это случилось), обратите внимание, как быстро краснеет рана. В основном это связано с расширением сосудов: в воспаленной области они увеличиваются в диаметре, и к ним поступает больше крови с клетками, которые участвуют в процессе воспаления. Кроме того, происходит увеличение проницаемости этих сосудов, а это значит, что соединения между клетками сосуда становятся более рыхлыми – так клеткам и молекулам крови (и жидкости) легче выйти из сосуда. И, конечно же, поскольку крови становится больше, повышается температура воспаленного участка.

Что касается боли, то она обусловлена выделением различных веществ, которые раздражают болевые рецепторы. В этом заключен глубокий эволюционный смысл: нужно быть осторожным с опухшим участком и обращать на него внимание. Тело как бы говорит нам: «Эй! Что-то не так, сделай что-нибудь».

Боль при острой травме очень важна для нашего выживания. А если вы так не считаете, вспомните диабетиков, у которых проблемы с кровотоком в ногах и которые также страдают от повреждения нервов, из-за чего не могут чувствовать боль от раны на подошве стопы или между пальцами. Так как у них ничего не болит, они не знают, что есть проблема, и, следовательно, не лечат рану, которая может инфицироваться и воспалиться вплоть до кости. В крайних случаях это может привести к ампутации. Так что да, существование боли имеет смысл. И при острых травмах она позволяет нам планировать дальнейшие действия.

Сегодня, благодаря врачу и патологоанатому Вирхову, есть и пятый признак, заключающийся в нарушении функции воспаленной части. Если вы сильно порезали палец во время приготовления обеда, у вас уже есть предлог не мыть посуду: «Мистер Вирхов сказал, мой опухший палец лишает меня некоторых функций, так что я не могу мыть посуду».

Вирхов был одним из тех ученых, который постоянно упоминался в медицинских исследованиях, пока мы учились в университете. Его считают основателем современной патологии, а также социальной медицины, так как он подтвердил, что вспышка сыпного тифа была вызвана ужасными условиями жизни. Кроме того, он был первым, кто предположил, что болезни начинаются в клетках. И пусть он не получил Нобелевскую премию по медицине ни в одном из трех случаев, когда его номинировали, он ее заслужил.

Конечно, он не был прав во всем, поскольку не думал, что бактерии могут вызывать болезни, да и дарвиновская теория естественного отбора не казалась ему убедительной. Его учениками были такие люди, как Роберт Кох, автор известных постулатов Коха, и Эдвин Клебс, давший свое имя бактерии клебсиелла.

Бульон из воспалений