Карл Циммер - Паразиты: тайный мир
• • •
Одноклеточному паразиту непросто уцелеть в схватке с иммунной системой, но малый размер по крайней мере дает ему преимущество. Он может спрятаться в карманах клеток или изгибах лимфатических протоков, чего нельзя сказать о животных-паразитах. Эти многоклеточные существа появляются на радарах иммунной системы, как громадные дирижабли. Они так же очевидны, как пересаженное легкое. Известно, что без постоянного приема иммунодепрессантов, которые держали бы иммунную систему человека в узде, пересаженное легкое непременно погибнет. А вот животные-паразиты, иногда достигающие пятнадцати метров в длину, умудряются жить внутри нас годами, ни в чем не нуждаясь и производя на свет сотни тысяч детенышей.
Эти животные процветают, потому что освоили множество способов обмана нашей иммунной системы. Замечательным примером в этом отношении может служить ленточный червь Taenia solium. Прежде чем яйца этого паразита превратятся в человеческом теле в длинные живые ленты, они должны провести некоторое время в промежуточном хозяине, обычно в свинье. Свинья проглатывает яйца с пищей, и, когда яйца попадают в кишечник, из них выходят паразиты. При помощи энзимов они проделывают в стенке кишечника отверстие и протискиваются наружу. Добравшись до капилляра, они отправляются дальше и добираются с потоком крови до какой-нибудь мышцы или органа. Там они и устраиваются, вырастив для себя новые дома — перламутровые шарики. В этих цистах они способны годами ждать окончательного хозяина. Если бы паразиты проводили период ожидания только внутри свиней, мы, возможно, никогда бы не узнали, как они переживают встречу с иммунной системой. Но иногда яйца Taenia solium случайно попадают в организм человека. (К примеру, яйца могут попасть на руки человека, у которого в кишечнике обитает взрослая особь червя, а он, в свою очередь, может приготовить пищу для других людей.) Яйца ведут себя так, будто оказались в свинье; личинки точно так же выбираются из кишечника и находят себе дом где-нибудь в теле (часто внутри глаза или в мозгу). Затем они сооружают цисту и в зависимости от места, где устроились, оказываются безвредными или несут хозяину смерть. Если циста ленточного червя пережмет кровеносные сосуды, она может вызвать омертвение тканей; возникшее из-за нее воспаление мозга может привести к эпилептическим припадкам. Если личинка найдет себе более безопасное место, она может на много лет остаться незамеченной. Но, в отличие от токсоплазмы, которая по-настоящему засыпает в своей цисте, тения даже в домике остается активной. Через крохотные поры в оболочке цисты она всасывает углеводы и аминокислоты и растет.
Иммунная система хозяина замечает появление яиц ленточного червя и готовит антитела, однако к моменту, когда атака будет подготовлена, яйца уже исчезнут: личинка за это время успеет сбежать и выстроить для себя цисту. Иммунные клетки собираются вокруг цисты и окружают ее стеной из коллагена, но больше ничего сделать не могут. Циста, поглощая пищу, одновременно выбрасывает наружу молекулы нескольких разновидностей, каждая из которых оглушает иммунную систему. Комплемент пытается атаковать цисту, но червь выпускает химическое вещество, которое связывает молекулы комплемента, не дает им собраться в буравчик и просверлить в цисте отверстие. Иммунные клетки атакуют цисту высокоактивными молекулами, способными убивать живую ткань, но червь выпускает другой химикат, которые обезоруживает их. Подобно лейшмании, червь умеет каким-то образом глушить сигналы, которые в обычных обстоятельствах собрали бы в нужное место целую армию воспалительных Т-лимфоцитов. Вместо этого он подталкивает иммунную систему к усиленному производству антител. Некоторые данные позволяют предположить причину, по которой они так стараются этого добиться. Когда антитела прикрепляются к цисте, червь втягивает их внутрь своего убежища и поедает. Иными словами, червь растет за счет бесплодных усилий иммунной системы его уничтожить.
И все же, как и токсоплазма, червь не хочет убивать своего промежуточного хозяина. Только когда циста начинает сдаваться, когда она не может больше ждать и надеяться на встречу с окончательным хозяином, она становится опасной. В этот момент червь уже не может производить химикаты для управления иммунной системой, и она начинает массовое производство воспалительных Т-лимфоцитов, настроенных на червя; они должны повести в бой макрофаги и другие иммунные клетки. Мишень велика, и имунные клетки возбуждаются до предела. Начинается яростная схватка; ткани вокруг цисты распухают. Бывают случаи, когда давление в тканях возрастает настолько, что человек погибает. Но это не паразит убивает хозяина, а хозяин убивает себя сам.
Еще более подробными знаниями об иммунной системе человека обладают кровяные сосальщики — трематоды, путешественники, перебравшиеся из Африки в Австралию, мафусаилы, способные прожить с хозяином тридцать лет. Когда молодые трематоды впервые ввинчиваются в кожу и забираются внутрь организма, они сразу же привлекают к себе пристальное внимание иммунной системы. На первом этапе проникновения иммунным клеткам иногда удается справиться с трематодами — обычно это происходит в момент проникновения через кожу или когда трематода находится в легких. Но чуть позже червь, избавившись от прежней оболочки, обзаводится новой—да такой, что иммунная система не может с ней разобраться.
Причина, по которой новая оболочка червя оказывается идеальной защитой, проста: дело в том, что она частично состоит из кусочков хозяина. Как работает такая маскировка, можно увидеть при помощи несложного эксперимента. Когда паразитологи извлекают пару трематод из мыши и помещают их в обезьяну, ничего не происходит; трематоды остаются целыми и невредимыми и вскоре вновь начинают откладывать яйца. Но, если ученые предварительно введут обезьяне антигены из крови мыши, дело обернется совсем иначе. Вообще, инъекция работает как вакцина, настраивая иммунную систему обезьяны на распознавание и уничтожение антигенов мышиной крови. Если трематоды перенести из мыши в «привитую» таким образом обезьяну, ее иммунная система уничтожит паразитов. Другими словами, трематоды так похожи на прежнего хозяина-мышь, что иммунная система обезьяны воспринимает их как пересаженный от мыши орган.
Этот эксперимент привел к гибели паразитов, но одновременно продемонстрировал их блестящую маскировку. Ученые не до конца понимают, каким образом трематодам удается перенимать чужой вид, но похоже, что наружный слой их тела частично строится из молекул, покрывающих наши собственные клетки крови. Не исключено, что трематода, проплывая мимо эритроцитов или отбивая атаки лейкоцитов, умеет срывать молекулы с их поверхности и закреплять на своей. Таким образом, паразиты в глазах иммунной системы выглядят как красные тени в красной реке.
Протеины, которые трематода навешивает на себя, — не единственное, что она крадет у тела хозяина. Молекулы комплемента садятся на наши собственные клетки точно так же, как на паразитов, и если позволить им беспрепятственно делать свое дело — устанавливать маячки для макрофагов, то наша иммунная система начнет разрушать наше же тело. Чтобы избежать этого, наши клетки производят вещества (к примеру, стимулятор гемолиза, или сокращенно DAF), разрезающие молекулы комплемента на части. Трематоды тоже способны уничтожать молекулы комплемента, попавшие к ним на поверхность. Паразитологи выделили энзим, которым они пользуются, и оказалось, что это тоже DAF.
Неясно, крадет ли паразит его у клеток хозяина или сам обладает соответствующим геном. Возможно когда-то, в далеком прошлом, какой-то вирус проник в человека, подхватил ген, отвечающий за производство DAF, а затем перекинулся на трематоду, передав заодно краденую ДНК новому хозяину. В любом случае это вещество (DAF) позволяет кровавому сосальщику чувствовать себя в наших венах как дома.
В 1995 г. паразитологи, изучавшие трематоду на берегах озера Виктория, обнаружили парадоксальный факт. Ученые исследовали мужчин-кенийцев, которые зарабатывают на жизнь тем, что моют машины на берегах озера. Этим людям приходится работать на мелководье, и нередко они заражаются шисто- сомозом — болезнью, которую вызывают кровяные сосальщики. В этом районе также распространен СПИД, так что многие мойщики машин страдают одновременно и СПИДом, и ши- стосомозом. ВИЧ уничтожает воспалительные Т-лимфоциты, воинственные клетки, задача которых вести макрофаги в бой против паразитов. Вымирание Т-лимфоцитов приводит к нашествию незаметных прежде паразитов вроде токсоплазмы. А вот трематоды плохо уживаются с ВИЧ. Трематоды, хозяева которых больны СПИДом, откладывают значительно меньше яиц, чем те, чьи хозяева страдают только шистосомозом.
Причина парадокса африканских мойщиков в том, что трематоды используют иммунную систему хозяина, чтобы вывести из его организма свои яйца. Без реакции иммунной системы они не могут размножаться. Когда самка трематоды откладывает в стенке вены свои яйца, они начинают вырабатывать целый коктейль химических веществ, воздействующих на ближайшие макрофаги. Под действием химического «заклинания» этих яиц макрофаги вырабатывают сигнальные молекулы, важнейшая из которых называется фактором некроза опухоли-альфа (TNF-a). TNF-a особенно хорошо умеют вызывать воспаление — они расслабляют венозные стенки и привлекают к этому месту еще больше иммунных клеток. Иммунные клетки пытаются уничтожить яйца паразитов, выбрасывая яд, но плотная оболочка надежно защищает яйца. Все, что могут сделать иммунные клетки, — это окружить яйца плотной стеной и заключить их в коллагеновую капсулу.
