Загадка иммунитета. Механизм развития аутоиммунных заболеваний и доступные способы остановить этот п
Проще говоря, для всех потенциальных врагов, существующих на Земле – или Марсе, если мы когда-нибудь туда отправимся, – в организме есть В-лимфоциты и Т-лимфоциты. За всю жизнь человека только крошечный процент этих врагов сможет проникнуть в организм, поэтому большинство формирований специального назначения никогда не встречают антигены и остаются неактивными на протяжении всей своей жизни. Они похожи на Супермена, который летает в боевой готовности, но так и не встречает своего заклятого врага Лекса Лютора.
В организме всегда находится около 300 миллиардов Т-лимфоцитов и трех миллиардов В-лимфоцитов, но лишь немногие из них обучены распознавать стрептококки. Эти малочисленные формирования специального назначения не могут победить врага в одиночку, поэтому у них в рукаве есть козырь. Когда сигнал тревоги достигает нужных Т– и В-лимфоцитов, происходит нечто впечатляющее. Убийцы стрептококка начинают массово производить копии самих себя, и вскоре мобилизуется целая армия клонов, каждый из которых способен распознавать стрептококки и уничтожать их. Тысячи клонов производятся менее чем за неделю и идут на войну.
* * *Т-лимфоциты и В-лимфоциты действуют по-разному. Когда враг – бактерия, например при стрептококковой инфекции, атака В-лимфоцитов имеет главное значение. В-лимфоциты производят оружие, известное как антитела. Они работают как гончие собаки: вынюхивают жертву, которую обучены атаковать. Когда одна из таких гончих собак обнаруживает стрептококк, она прицепляется к нему и зовет другие клетки, которые либо убивают бактерию, либо обезвреживают ее.
Что касается Т-лимфоцитов, они бывают нескольких типов. Первая группа – это отряды смерти, которые атакуют инфицированные клетки и уничтожают их. Вирусы нападают на клетки не так, как бактерии: они захватывают одну из клеток организма и заставляют ее производить копии вируса. Отряд смерти видит клетку, захваченную вирусом, и уничтожает ее. Таким образом, эти Т-клетки необходимы для предотвращения распространения вируса.
В организме также есть клетки под названием «Т-хелперы» – они действуют как командиры и отдают приказы другим клеткам иммунной системы, чтобы координировать их атаку. Если Т-хелперы неактивны, ситуация может быстро усугубиться. В качестве примера можно привести СПИД, когда вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) уничтожает Т-хелперы. Без лечения пациент умирает, потому что иммунная система разрушается.
Последнюю группу составляют регуляторные Т-лимфоциты, которые следят, чтобы вооруженные силы не переусердствовали с атакой. Словно миротворцы, они врываются и объявляют всем, что опасность прошла и сражение пора прекратить. Без миротворцев войны могут выйти из-под контроля, поэтому эта группа клеток играет главную роль в предотвращении аутоиммунных заболеваний.
Редкий IPEX-синдром показывает, насколько все может быть плохо, когда регуляторные Т-лимфоциты не функционируют нормально. Этот синдром бывает только у мальчиков и представляет результат мутации гена, ответственного за нормальное развитие регуляторных Т-лимфоцитов. У людей с IPEX-синдромом эти клетки не функционируют должным образом, что приводит к множественным аутоиммунным атакам. Дети, не получающие лечения, обычно умирают в течение двух лет. Страшные последствия неправильной работы миротворцев показывают, как они важны для предотвращения аутоиммунных реакций. По этой причине спецназ организма должен побывать в тренировочном лагере и сдать выпускной экзамен. Те, кто этого не делает, быстро погибают.
Тренировочные лагеря
Спецназ может выйти из-под контроля и ошибочно атаковать организм – это цена, которую мы платим за то, что Т– и В-лимфоциты могут распознавать всех потенциальных врагов. Наличие огромного количества вариантов означает, что некоторые клетки могут быть неправильно запрограммированы на атаку собственного тела, и, чтобы предотвратить ошибочное нападение, им нужно пройти тщательное обучение. Тренировочные лагеря расположены в вилочковой железе (тимусе) и костном мозге.
Спецназ сдает выпускной экзамен на стрельбище. Возможно, вы видели учения спецназа по телевизору: бойцы бегают из комнаты в комнату, где неожиданно появляются картонные фигуры террористов, партизан, пожилых женщин и маленьких детей. Они должны за мгновение определить, нужно стрелять или нет. Выпускной экзамен, который сдают иммунные клетки, имеет аналогичный формат, только вместо картонных фигур бабушек и маленьких детей перед ними возникают клетки и молекулы тела.
Экзамен сдают только умелые стрелки, поражающие исключительно врагов: опасные бактерии, вирусы и других подозрительных чужеземцев. Клетки, стреляющие прямо между глаз картонной фигуры стрептококка, становятся солдатами и отправляются на войну, когда тот вторгается в организм.
НЕКОТОРЫЕ НАШИ КЛЕТКИ МОГУТ БЫТЬ НЕПРАВИЛЬНО ЗАПРОГРАММИРОВАНЫ НА АТАКУ ТЕЛА, ПОЭТОМУ ОНИ ПРОХОДЯТ ТЩАТЕЛЬНОЕ ОБУЧЕНИЕ В ТРЕНИРОВОЧНОМ ЛАГЕРЕ, РАСПОЛАГАЮЩЕМСЯ В ВИЛОЧКОВОЙ ЖЕЛЕЗЕ И КОСТНОМ МОЗГЕ.
Т– и В-лимфоциты, стреляющие по клеткам или молекулам тела, проваливают экзамен. Цена неудачи – их собственная гибель. В конце концов, это тренировочные лагеря с самыми жесткими условиями, и организм избавляется от клеток иммунной системы, которые могут атаковать его. Этот процесс известен как отрицательный отбор, он имеет первостепенное значение в предотвращении аутоиммунных реакций.
Несмотря на строгий режим, некомпетентным солдатам иногда удается сбежать из тренировочного лагеря. По этой причине в организме есть несколько механизмов, предотвращающих аутоиммунную реакцию, в том числе контроль со стороны регуляторных Т-лимфоцитов. Эти контрольные функции существуют для того, чтобы солдаты при встрече с мирными жителями не нападали на них. На медицинском языке это называется иммунологической толерантностью.
Однако системы контроля могут выйти из строя, что нанесет ущерб коммуникации внутри армии: солдаты будут получать приказы, которых им не отдавали.
Посредники
Т– и В-лимфоциты – первоклассные солдаты, но, чтобы выполнять работу надлежащим образом, им нужны четкие приказы. У иммунной системы есть арсенал посредников, которые передают сообщения вперед и назад на поле боя, прямо в разгар битвы. Этими посредниками выступают цитокины, или сигнальные молекулы [9]. Во время своего исследования я измеряла уровень не только гормонов, но и цитокинов. И те и другие служат курьерами, доставляющими сообщения из одной области организма в другую. Подобно тому как мир погрузился бы в хаос, если бы мы внезапно утратили средства коммуникации друг с другом, благополучие тела зависит от работы посредников.
Гормоны вырабатываются железами и часто преодолевают большие расстояния до нужного места, например органа или совсем другой области тела, однако работа цитокинов более локальна. Если я сижу на работе и хочу что-то передать коллеге в соседнем кабинете, я не буду писать электронное письмо, а пойду и передам сообщение лично. Но если мне нужно связаться с коллегой из Нью-Йорка, я вряд ли решу полететь к нему. Проще говоря, цитокины ходят из кабинета в кабинет в офисе, а гормоны – это электронные письма, которые мы отправляем людям, находящимся далеко.
Когда иммунная система борется с врагом, развивается воспаление. Очень важно, чтобы клетки на поле боя эффективно взаимодействовали, поэтому они производят цитокины, чтобы передавать сообщения клеткам, находящимся поблизости. В воспаленном участке организма кипит коммуникация: разные клетки передают приказы и координируют все происходящее.
Иммунная клетка общается с помощью рецепторов на своей поверхности. Эти рецепторы похожи на замочные скважины, ключи от которых есть у посредников. Последние могут передавать сообщения только тем клеткам, от которых у них есть ключи, что гарантирует доставку письма нужному адресату.