Формула иммунитета. Научи свою защитную систему побеждать любую болезнь

В-лимфоциты вырабатывают антитела, о которых я расскажу позже. Хотя антитела известны еще с 1890-х годов, В-лимфоциты были полностью описаны только в 1960-х.

Лимфоциты являются элитными единицами

Как выглядят лимфоциты? На рисунке 10 вы можете увидеть, как они выглядят под микроскопом. Большинство из них не очень большие, чуть заметнее эритроцитов, и имеют крупное ядро, которое занимает почти всю клетку, оставляя мало места для митохондрий (которые обеспечивают энергию), рибосом (которые синтезируют белки) и аппарата Гольджи (который делает все понемногу).

Рисунок 10. Лимфоцит

Приблизительно 10 % лимфоцитов крупнее, имеют меньшее ядро, содержат больше рибосом и митохондрий. Как правило, это активированные лимфоциты. Но что это значит?

Иммунный ответ представляет собой процесс, требующий больших затрат энергии.

Именно поэтому бо льшая часть лимфоцитов, проходящих через кровь, находится в спокойном состоянии, «патрулируя город», как сказал бы Фэри, но без траты чрезмерной энергии или ресурсов. Они подобны гражданским охранникам, которые ездят на своем Nissan Patrol и следят за тем, чтобы в тихом городке Саморе не было инцидентов, требующих их вмешательства.

Однако, когда что-то внезапно происходит, они начинают действовать. Начальник патруля принимает сигнал и уведомляет Оперативную службу о необходимости задать взбучку правонарушителям, как будто опасные наркоторговцы забаррикадировались в доме и расстреливают других плохих парней, укрывающихся за стеной. Затем прибудет много элитных подразделений, таких как GRS, GAR или UEI[21], которые будут действовать определенным образом в зависимости от ситуации. Эти мускулистые и проворные красавчики вооружены впечатляющим арсеналом, чтобы противостоять опасностям. Активные лимфоциты крупнее и обладают способностью производить различные вещества, необходимые для должного иммунного ответа; им нужно больше пространства для органелл. Знаете, как говорит Хосе Мота: «Дайте мне место – будет мне счастье».

Эозинофилы, базофилы и тучные клетки

Я уже рассказала о нейтрофилах, гнойниках и о том, что в них содержатся гранулы с определенными веществами. Что ж, в других клетках они тоже содержатся – такие называют гранулоцитами. Их меньше, чем нейтрофилов, но это не значит, что они менее важны. Гранулоциты делят на эозинофилы и базофилы. Эозинофилы[22] выполняют основную функцию защиты от паразитов, например глистов. Так как сейчас мы практически не подвержены заражению глистами, клеткам, бедным, становится скучно, и они увеличиваются при таких заболеваниях, как аллергия, астма или крапивница. Базофилы заряжены гистамином – веществом, ответственным за симптомы аллергии, когда мы ею страдаем, хотя гистамин также влияет и на многие другие органы. Антигистаминные препараты воздействуют на это вещество, облегчая симптомы аллергии, но не устраняя ее причину.

Тучные клетки, о которых я уже упоминала, находятся во многих местах организма, но помните: их не должно быть в крови. Они служат для защиты от бактерий, паразитов и различных токсинов. Внутри у них много гистамина, поэтому выглядят они как базофилы, но содержат и гепарин. Да, это антикоагулянтное вещество, которое вводят в область живота, когда вы попадаете в больницу на операцию или вам не повезло оказаться с ногой в гипсе. Эти клетки также важны при остром воспалении и называются мастоцитами, или тучными клетками, потому что, когда Эрлих смотрел на них, он вообразил, что они съели кучу питательных веществ. Поэтому он и окрестил их Mastzellen, что с немецкого значит что-то вроде «откормленные клетки».

Пограничный контроль и внутренняя безопасность

Мы уже рассмотрели нейтрофилы, лимфоциты, эозинофилы и базофилы, обнаруживаемые в анализе крови, и тучные клетки, находящиеся в тканях.

Если вы посмотрите на свой последний анализ, то увидите, что там значится еще один тип лейкоцитов – моноциты, названные так потому, что они имеют одно ядро. Удивительно! По-видимому, у других кажется, что их несколько, из-за их характерных долей.

В крови присутствуют разные виды моноцитов, которые, как и нейтрофилы, поедают микроорганизмы и другие частицы.

Но самое интересное в моноцитах то, что они могут трансформироваться в макрофаги и дендритные клетки. Кто это?

Макрофаги – это клетки, присутствующие во многих тканях организма: печени, кишечнике, поджелудочной железе, жировой ткани – повсюду; даже в мозгу у нас живут видоизмененные макрофаги, о которых я вам уже говорила (микроглия). Как следует из их названия, макрофаги – обжоры.

Дендритные клетки, с другой стороны, называются так потому, что они имеют своего рода разветвления и присутствуют прежде всего в тех местах, которые соприкасаются с внешней средой, например на коже, слизистых оболочках носа, легких или кишечнике. Они едят то, что появляется на этих поверхностях, чтобы обработать их, а затем передают кусочки съеденного (например, бактерии) другим клеткам[23].

Они как жандармы Гражданской гвардии, контролирующие границы. Да, я о тех, что появляются в телевизионных программах. Представим, что на границу прибывает фургон, попавший в Испанию на пароме.

Трудолюбивая Гражданская гвардия считает его подозрительным и решает осмотреть груз. Обнаруживается, что внутри есть загадочный пакет, и не очень понятно, все ли в порядке с водителем фургона.

Наверняка сотрудник Гражданской гвардии возьмет пакет и попросит у водителя права и паспорт, а затем покажет все другим коллегам. Если выяснится, что водитель приезжает не в первый раз и ведет себя как законопослушный человек, а в пакете находится 5 килограммов обычной крупы, они пропустят фургон без дальнейших вопросов.

Однако если у водителя есть записи о правонарушениях, а в пакете отмечаются следы марихуаны, будут задействованы необходимые полицейские и судебные механизмы.

Если же за этим стоит организованная преступная группа, то будет начато целое расследование, в котором гвардии помогут другие подразделения соответствующего органа.

Точно так же дендритные клетки находятся на наших границах (барьерах), фиксируя все, что происходит, и потому важно, чтобы они показывали другим клеткам то, что им удается поймать, в дополнение к сигналам о текущей обстановке. Если на барьерах образуется среда, полная патогенов и токсинов, вероятно, то, что поглотила дендритная клетка, на всякий случай вызовет воспалительную реакцию иммунной системы, даже если ничего плохого не происходит.

Как будто кучка наркоторговцев, фальшивомонетчиков, контрабандистов и прочих неугодных вдруг сосредоточилась на конкретном погранпереходе. Гражданская охрана пограничного контроля передаст эту информацию и отправит подкрепление из разных подразделений, чтобы разобраться со всеми плохими парнями разом.

С другой стороны, макрофаги затем и расположены в органах – ни барьер, ни пограничный контроль не могут работать без перебоев, и иногда «особи» могут проникнуть туда, куда не должны, как наемники разъяренной микробиоты, о которых мы говорили ранее. Например, в головном мозге и печени макрофаги поглощают и отлавливают все: от микроорганизмов до инородных частиц и остатков мертвых клеток. Бесполезно иметь безупречный пограничный контроль, если мы не контролируем преступные элементы внутри нас независимо от их происхождения, верно?

Лимфатическая система и другие органы иммунной системы

Эта шишка на шее…

Все рассмотренные нами клетки, а также различные молекулы иммунной системы находятся в разных жидкостях организма, чаще всего – в лимфе и крови. Мы уже знаем, что такое кровь и что ее состав, клетки и молекулы, мы можем разобрать с помощью анализа. Но про лимфу забывают до тех пор, пока она не вызывает проблемы. Слово «лимфа» происходит из латыни и означает «вода», из которой, как и любая другая жидкость в нашем организме, в основном и состоит. Крошечные кровеносные сосуды, называемые капиллярами, перемещают избыток жидкости в пространство между клетками. Оттуда она собирается в лимфатические капилляры, которые становятся более крупными лимфатическими сосудами, пока не достигают грудной клетки и не впадают в крупные (подключичные) вены.

В лимфе нет эритроцитов, но есть лейкоциты. Та, что идет от рук и ног, практически прозрачная, а от живота – беловатая. Так как сердце не тянет и не выталкивает лимфу, 3 литра, которые мы производим в день, циркулируют по телу с очень медленной скоростью.

На пути к подключичным венам лимфатические сосуды проходят через лимфатические узлы, где множество лимфоцитов собирают, например микроорганизмы.

В дополнение к защитной функции лимфа переносит интерстициальную (межклеточную) жидкость и жиры из пищи в кровь, поэтому, поступая из кишечника, она содержит липиды, которые придают ей молочно-белый цвет.

Как я уже упоминала ранее, мы вспоминаем о лимфе, только когда что-то идет не так. Лимфедема (отек) часто встречается у женщин, страдающих от рака молочной железы, если нарушены пути оттока лимфы. Существует также и очень неприятная болезнь под названием «элефантиаз», или «слоновая болезнь». Она развивается из-за того, что черви-паразиты препятствуют циркуляции лимфы, и та скапливается в ногах и даже в половых органах, непропорционально увеличивая объем соответствующих частей тела. О ней редко говорят, несмотря на то, что она поразила около 120 миллионов человек и еще более 1,2 миллиарда человек рискуют заболеть ею. Прилагаются усилия по ее искоренению, но, как это часто бывает с болезнями, поражающими лишь развивающиеся страны, прогресс идет очень медленно.

Наверняка вы хоть раз слышали про лимфатические узлы, которые образуют скопления по ходу лимфатических сосудов. В размере они достигают нескольких миллиметров, хотя иногда разрастаются и до 2 сантиметров, и имеют форму почки или боба. Находиться они могут по всему телу. А теперь подумайте о том периоде, когда вы простудились или заболели тонзиллитом… Вспомнили? Что ж, эта болезненная шишка, выступившая у вас сбоку на шее, была лимфоузлом, защищавшим вас от плохих микробов.

Большой, болезненный, мягкий узел обычно признак инфекционной природы заболевания. Когда узел твердый, как камень, и прикрепляется к окружающим тканям, это плохой признак, так как может свидетельствовать о наличии злокачественной опухоли.

Типичным примером является туберкулезная золотуха – инфекция, при которой узел становится огромным и даже лопается, чтобы избавиться от содержимого. Другой поражавшей лимфоузлы инфекцией, очень известной, в особенности благодаря историческим романам и фильмам, была бубонная чума. При ее течении бактерия Yersinia pestis очень болезненно воспаляла узлы, вызывая появление уплотнения.

Селезенка и костный мозг

Другими органами иммунной системы являются селезенка, костный мозг и тимус.

Селезенка, кроме того, что представляет собой место образования эритроцитов у плода и кладбище старых эритроцитов, является настоящим иммунным органом. Антигены также попадают в селезенку и, помимо прочих функций, вырабатывают тип антител, о которых мы чуть позже поговорим. Хоть мы и можем жить без селезенки, когда у человека отсутствует этот орган (например, из-за несчастного случая или травмы, требующей его удаления), его следует вакцинировать против инфекций, вызванных определенным типом бактерий, таких как пневмококк или гемофильная палочка.

Костный мозг выполняет множество функций, но очень важной является производство клеток иммунной системы. Все они родом отсюда!

О вилочковой железе я уже говорила при обсуждении Т-лимфоцитов. Кроме того, такие структуры, как барьеры, о которых я вам уже писала, и другие, такие как миндалины, пейеровы бляшки (скопления лимфоидных тканей, присутствующих в тонкой кишке), лимфоидные фолликулы (скопление лимфоцитов, которые находятся повсюду) и аппендикс также участвуют в защите организма.

Важность коммуникаций

Чтобы эффективно общаться, мы должны понимать, что все по-разному воспринимают мир, и использовать это знание в качестве руководства в общении с другими.

Тони Роббинс

Как вы видели, существует множество видов клеток. То, как нас защищают, например, фагоциты, мы ясно понимаем: они напрямую пожирают болезнетворные микроорганизмы. Но как защищают нас те, кто не посвящает себя съедению первого попавшегося? И, с другой стороны, как клетки узнают, что делают их сородичи?

Если бы каждое подразделение работало само по себе, без связи с другими, они не смогли бы эффективно выполнять свои функции. Когда происходит исчезновение и последующее досадное обнаружение тела, следователь со своим помощником, скажем сержантом и капралом, в одиночку дело не раскроют. В романах Лоренцо Сильвы, например, главные герои – сержант Бевилаква и капрал Чаморро, но их всегда поддерживают множество коллег из других отделов. Им может потребоваться техническая помощь либо из криминалистической лаборатории, либо, уже в наши дни, от инженеров-специалистов по анализу компьютерного оборудования или мобильных телефонов. Другим придется расспрашивать соседей и горожан, чтобы отыскать среди них свидетелей. В случае необходимости поискать улики в море или реке они задействуют отряды с катерами и, возможно, водолазов… Но можете ли вы представить, чтобы они не разговаривали между собой? Как они смогли бы поймать плохого парня и отдать его под суд?

Иммунитет работает так же.

Иммунные клетки должны взаимодействовать как друг с другом, так и с остальными клетками нашего тела, чтобы ответить на угрозу определенным образом.

Но что это значит?

Вспомните, когда вы в последний раз болели гриппом, COVID или простудой. Что вы больше всего хотели сделать? Наверное, завалиться и проспать несколько дней, чтобы наконец отдохнуть. Эта часть болезненного поведения – то, что ваша иммунная система делает для экономии энергии, чтобы организм мог сосредоточиться на исцелении.

Кроме того, остальная часть организма также взаимодействует с иммунной системой: мозг должен передать ей информацию, например, об условиях окружающей среды; мышцы, кишечник и жировая ткань взаимодействуют с нашей защитой и т. д.

Дело не в том, что они разговаривают по телефону или посылают сообщения в мессенджерах. Хотя было бы неплохо, правда? Собственно, примерно об этом нам и рассказывали в «Жила-была жизнь», где быстроногие посыльные несли рулоны бумаги с инструкциями для каждой ситуации. В XXI веке разговор мог бы звучать примерно так.

Кишечник: «Эй, ребята, у меня внутри много еды! Можете сделать свое дело».

Мозг: «Я ЗНАЮ. Я еще до тебя знал, что будет еда. Скажи мне, ты уже наелся?»

Кишечник: «Чувствую себя сытым, но человек продолжает что-то в меня запихивать».

Иммунная система: «Пойду посмотрю, что там у вас».

Печень: «Мозг, почему человек постоянно насыщается фруктозой? Я набрал так много жира, что чувствую себя фуа-гра. Скажи ему что-нибудь. Например, что уже не время есть. Солнце давно село!»

Мозг: «Прости, печень, ты же знаешь, что нас здесь несколько, и некоторые любят легкоусвояемые углеводы. Еду на ночь я даже не комментирую. Мы устраиваем марафон Netfl ix».

Печень: «Никто не может этого вынести. Я собираюсь стрелять, и не завтра, сегодня!»

Иммунная система: «Ну вот! Еще кусочки глютена, много сахара, и еще кое-что, чего я толком не знаю, но на всякий случай немного воспалюсь. Выглядит не очень хорошо. Мозг, ты слышал?»

Мозг покинул чат.

Иммунная система: «Ты посмотри, у него уже мозговой туман… В последнее время ему не хватает энергии».

Как иммунная система взаимодействует?

Клетки иммунной системы взаимодействуют главным образом двумя способами. Один из них – почти прямой контакт. На поверхности мембраны все клетки имеют разные молекулы, которые могут выполнять множество функций, но одна из них заключается в том, чтобы представляться другим клеткам.

Точно так же, когда гвардия носит униформу, служащие понимают, к какому подразделению принадлежит тот или иной человек и каково его место в иерархии, просто по типу униформы, знакам звания, значкам и медалям. То же самое происходит в нашем обществе со специалистами в области здравоохранения, персоналом супермаркетов, садовниками… Все они носят униформу, которая позволяет нам узнать, чем они занимаются. Все мы делаем это в обычной жизни либо потому, что принадлежим к городским жителям, подобно тусклым тяжеловесам или почти устаревшим хипстерам, либо потому, что живем в обществе, где джинсы и футболка – это то, что нужно для звания «человека Запада». Следовательно, по внешнему виду мы можем сделать некоторые выводы о людях.

Помимо этих мембранных молекул, существуют белки, вырабатываемые иммунными клетками, адипоцитами или мышечными клетками, которые обеспечивают связь между различными структурами. Эти белки называются цитокинами – «веществами, которые перемещают клетки». Определенный цитокин не может действовать на все клетки – только на те, у которых есть соответствующий рецептор, подобно тому, как ключ открывает только те замки, к которым подходит. Вы не можете открыть дверь средней школы ключом от начальной школы и детского сада через дорогу.

Таким образом, разные клетки могут продуцировать различные цитокины, которые, в свою очередь, воздействуют на конкретные типы клеток.

Таблица 4. Классификация цитокинов

По месту исполнения:

● Эндокринная система: удаленно.

● Паракринная система: на других близлежащих клетках.

● Аутокринная система: на самой клетке.

Кто их производит:

● Мышцы: миокины.

● Печень: гепатокины.

● Жировая ткань: адипокины.

● Лимфоциты: лимфокины.

● Моноциты: монокины.

● Много разных клеток: интерлейкины, интерфероны, фактор некроза опухоли.

В зависимости от рецепторов, которые их активируют.

В зависимости от функций.

Какие типы цитокинов существуют?

Мы можем классифицировать цитокины по-разному, как показано в таблице выше. Но чем занимаются цитокины? Честно говоря, было бы проще спросить, что они не делают, поскольку они выполняют сотни различных функций. Например, интерлейкины, которые могут быть вам знакомы, обозначаются цифрами: ИЛ-1, ИЛ-2, ИЛ-3, ИЛ-4 и так далее. Наш геном кодирует (для справки) более 50 различных интерлейкинов. В таб лице 5 мы видим некоторые важные их виды. Это не исчерпывающий список, но я включила его ради любопытства. Бардак, знаю – я этого не отрицаю.

А теперь представьте, что каждый из этих белков продуцируется определенным геном в разных клетках и действует на другие, а также что в каждом из этих мест цитокин может выполнять разные функции. С другой стороны, случаются генетические изменения, из-за которых некоторые цитокины не вырабатываются должным образом, и это может вылиться в генетическое заболевание. Кроме того, их производство также зависит от питания, состояния микробиоты, наличия воспалительной среды в организме, наличия инородных веществ, таких как эндокринные разрушители или тяжелые металлы, и даже от душевного состояния человека. Мы знаем, что положительные эмоции связаны с выработкой цитокинов с противовоспалительной функцией, а, например, одиночество или издевательства могут иметь очень негативные последствия для нашей иммунной системы.

Дисциплина, изучающая влияние нейропсихологии на иммунную систему, называется психонейроиммунологией.

Многие препараты, действующие на иммунную систему, весьма специфично блокируют некоторые из этих веществ.

Таблица 5. Типы цитокинов и их функции

Интерлейкины

• ИЛ-1: активирует лимфоциты и макрофаги, вызывает лихорадку и воспаление. В печени он вызывает выработку белков острой фазы[24].

• ИЛ-6: также вызывает воспаление, лихорадку и выработку белков острой фазы. Кроме того, провоцирует активацию В-лимфоцитов и начало их пролиферации.

• ИЛ-17: индуцирует выработку других провоспалительных цитокинов.

• ИЛ-10: интерлейкин «хорошего настроения», обычно с противовоспалительными функциями. Связан с иммунной толерантностью.

Другие

• Интерферон альфа и бета: оба стимулируют противовирусную активность.

• ФНО-альфа: заставляет Т-хелперные лимфоциты дифференцироваться в тип Th 17, активирует нейтрофилы (производители гноя), вызывает воспаление в кровеносных сосудах, выработку белков острой фазы в печени и цитотоксичность во многих клетках. Можно сказать, что это одна из главных молекул воспаления. Неудивительно, что существуют лекарства, которые воздействуют именно на этот цитокин.

• Интерферон-гамма вызывает переключение Th-лимфоциты на тип Thl, что увеличивает выработку молекул типа МНС[25] и активирует макрофаги.

• ТФР-бета[26]: еще один из цитокинов «хорошего настроения», который участвует в подавлении чрезмерного воспаления.

Гемопоэтические цитокины: стимулируют выработку новых клеток в костном мозге. Это такие вещества, как G-CSF, что означает «гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор»; они вызывают производство большего количества гранулоцитов.

Хемокины: цитокины, привлекающие другие клетки. Это множество различных типов веществ, названных буквами и цифрами, например, CCL2, CXCL1, XCL-1 и т. д.

Обнаружение цитокинов предвещало важные изменения в лечении болезней, которые раньше было трудно контролировать, однако они не затрагивают корень проблемы.

Например, несмотря на выработку TNF-альфа, ревматоидный артрит не вызывается этим TNF-альфа, а скорее является маркером последней стадии заболевания. Ранее отмечались и другие триггеры, такие как наличие генетической предрасположенности, на которую воздействуют различные факторы окружающей среды, наряду с кишечным и оральным дисбиозом, которые в конечном счете приводят к воспалению и аутоиммунному ответу. Не лучше ли воздействовать и на причины ревматоидного артрита, то есть на факторы, которые спровоцировали генетическую предрасположенность? Ну конечно же!

Другие важные вещества

В дополнение к этим сигнальным молекулам существует множество других веществ, важных для хорошего ответа иммунной системы.

Белки острой фазы: синтезируются в печени (например, С-реактивный белок или ферритин).

Гистамин: концентрация увеличивается при аллергии. Переизбыток вреден, но и отсутствие его было бы несовместимо с жизнью из-за важных функций, необходимых для работы организма.

Система комплемента: убивает бактерии (просверливая в них отверстия!) и стимулирует воспалительную реакцию.

Заключение

Барьеры – это первая линия защиты человеческого организма. То, что наша кожа, кишечник, рот и так далее здоровы и имеют сбалансированную микробиоту, важно для правильного функционирования иммунной системы.

Производство слизи, слюны и слез с сотнями различных защитных веществ является фундаментальной частью первой линии защиты.

В иммунной системе есть много разных клеток, каждая из которых выполняет свои функции. Но выделяются фагоциты, которые поедают микроорганизмы, мертвые клетки и другие частицы, и лимфоциты, отвечающие за иммунологическую память и адаптивный иммунитет, о которых мы расскажем ниже.

Клетки иммунной системы взаимодействуют как друг с другом, так и с клетками других систем, а также присутствуют во многих тканях и органах, крови и барьерах.

Глава 4

Иммунный ответ

Старайтесь всегда иметь готовый ответ, даже если склонны передумать.

Ричард ГрантИммунный ответ: от врожденного к приобретенному

Мы уже рассмотрели клетки, органы и некоторые молекулы иммунной системы и знаем, что такое силы и органы безопасности нашего организма. Но мало поговорили о том, как они нас защищают. Что такое иммунный ответ? Какие типы существуют? Кто участвует в каждом из этапов?

Классификации, которые люди привыкли делать в любой области, всегда несколько искусственны, хотя они помогают нам лучше понять мир. По этой причине в контексте иммунитета мы говорим о разных типах реакции: врожденной и адаптивной.

Люди выполняют действия врожденного характера, такие как сон, еда или хождение в туалет, и те, которым научились, такие как установка будильника, приготовление пищи или вытирание попки трехслойной туалетной бумагой с изображением щенков, благоухающей ароматом цветов.

Врожденный иммунитет быстр, и говорят, что забывчив

Первая реакция – это реакция врожденного иммунитета, которым в той или иной степени обладают все живые существа, в том числе растения или бактерии. Она возникает через считаные секунды. Вырабатываемая реакция неспецифична, то есть «имя и фамилия» возбудителя не имеет значения: она всегда будет одинакова. Это связано с тем, что иммунитет реагирует не на конкретные вещества, а на сходные молекулярные структуры целых групп микроорганизмов. Этот тип иммунитета распознает около 1000 различных веществ, которых достаточно, чтобы защитить нас от различных типов инфекционных угроз. Например, грамотрицательные бактерии, такие как Escherichia coli или Pseudomonas aeruginosa, имеют молекулу, называемую ЛПС (липополисахарид). И вот врожденная часть иммунной системы распознает этот ЛПС и одинаково реагирует на любую бактерию с этой молекулой. Когда фагоцит встречает эту бактерию, он говорит: «Эй! Вредитель с ЛПС!» Ведь он «знает», что ЛПС – это плохо, и потому съедает его, а также все, что его сопровождает (всю бактерию, независимо от того, что она собой представляет).