Как микробы влияют на нашу жизнь. Новое и удивительное о многогранных соседях - Сюзанна Тиле

Обучающиеся иммунные клетки

Нас постоянно окружают миллиарды микробов. Почему эти бактерии, грибки и вирусы не делают нас больными и не убивают сразу? Каким-то образом наш организм нашел способ сосуществовать с тысячами различных видов крошечных сожителей. Секрет кроется в настоящем чуде природы — нашей иммунологической резистентности. За последние 200 тысяч лет между микробиомом и иммунными клетками сложился точно скоординированный баланс.

Что бы произошло, если бы мы жили без работающей иммунной системы? Такова была судьба Дэвида Веттера, родившегося в Техасе в 1971 году именно с этим редким генетическим нарушением[12]. У его матери был измененный ген на одной из Х-хромосом, она уже потеряла одного ребенка. Любой контакт с нормальным миром, полным микроорганизмов, привел бы к смерти Дэвида. Поэтому он появился на свет путем кесарева сечения и был немедленно перемещен в стерильную пластиковую палатку. В этом искусственном пузыре он вырос в больнице, получив из-за этого имя Bubble Boy — «мальчик в пузыре». Дэвида часто лечили антибиотиками, чтобы предотвратить любые инфекции. Поскольку у него не было кишечных бактерий с их полезным действием, его держали на специальной диете с жизненно необходимыми витаминами К и В, которые обычно производятся кишечными бактериями.

Умер мальчик в возрасте двенадцати лет, через несколько месяцев после того, как врачи и родители решили провести трансплантацию костного мозга его сестры. К сожалению, вместе с этим органом он также получил и вирус гепатита, который оказался для него смертельным. Трагическая история Дэвида показывает, что невозможно жить в мире, полном микробов, без защиты иммунной системы; одновременно это свидетельство нашей зависимости от веществ, которые производят для нас микроорганизмы.

Решение о том, будут ли микробы приняты или отклонены в нашей среде, принимает хорошо обученная иммунная система. Когда появляется чужеродная бактерия, вирус, грибок или другие виды наших маленьких соседей, иммунная система быстро оценивает, друг это, враг или безобидный зритель. Если решено, что пришелец несет угрозу, в тот же миг поднимается защитная гвардия, чтобы перехватить и уничтожить противника сразу же за первой преградой. В случае обнаружения безвредного комменсала или друга иммунные клетки позволяют дальнейший проход. Это похоже на защиту государства. Только поле боя, человеческое тело, намного меньше и в разы менее обозримое, оно сложнее и непонятнее, чем любое поле военного сражения.

Своей защитой люди обязаны врожденному и адаптивному, обучающемуся иммунитету. Мы рождаемся с физическими барьерами, такими как кожа и слизистые оболочки легких. В носу, легких или кишечнике клетки-фагоциты поджидают чужаков. В крови содержатся белки плазмы, которые активируют защитные клетки и отправляют их в место инфекции, а также сами могут атаковать чужеродные клетки.

Наш первый филигранный защитный барьер из антител присутствует уже при рождении, но все еще пропускает агрессоров. Эти антитела еще в плаценте передаются ребенку из системы материнского кровообращения. Когда ребенок появляется на свет, еще больше антител поступает в его организм через грудное молоко.

И только после рождения образуются клетки адаптивной, самообучающейся иммунной системы — во взаимодействии с окружающим миром. Так что бактерии — важные спарринг-партнеры нашей иммунной защиты. Иммунные клетки, B- и T-лимфоциты, сначала должны как следует присмотреться к возбудителям и обменяться между собой информацией. Так называемые клетки памяти при повторном инфицировании быстро создают антитела или активируют клетки-киллеры. Полноценную защиту от инфекционных болезней эта система обороны формирует к периоду позднего детства и раннего взрослого возраста. Со временем иммунитет ослабевает, реакции на нападения постепенно становятся более вялыми, соответственно тело более уязвимо для инфекций.

Здоровая гвардия обороны нашего организма всегда готова к бою. Его состояние постоянно патрулируют иммунные клетки через кровеносные сосуды и лимфу. Они обладают уникальным свойством: могут перемещаться из сосудов в ткани и обратно. Через один-единственный лимфоузел за секунду в поисках вредителей пролетает примерно 14 тысяч клеток. Если нейромедиаторы сообщают об имеющихся ранах или инфекциях, то на месте атаки тут же сосредоточиваются иммунные клетки. Если мы чувствуем себя хорошо, иммунная система мирно работает себе в нашем организме. Как только появляется сигнал тревоги, она фокусируется на оказании помощи и делает все для сохранения здоровья.

Важную роль играет в этом сотрудничество Т-лимфоцитов: они распознают и устраняют вредных микробов. Потом они становятся причиной типичного отека, покраснения или повышения температуры, которые сопутствуют воспалительной реакции на возбудителя болезни. Но, как только организм поднял по тревоге Т-лимфоциты, запустившие воспалительный процесс, он тут же подключает для регулирования другие Т-клетки, которые противодействуют первым. Это особенно важная функция.

Однако опасность для здоровья может возникнуть и при отсутствии вредных возбудителей. Наша иммунная система и без того не всегда полностью заслуживает доверия, а иногда она и вовсе отправляет свою армию на неконтролируемую агрессию против предполагаемых врагов или даже против клеток собственного организма, в худшем случае это может повредить жизненно важные органы, такие как печень или поджелудочная железа.

К счастью, регуляторные Т-лимфоциты образуют белок, который несколько сдерживает усердие готовых к борьбе Т-лимфоцитов. Этот белок гасит воспалительную реакцию и предотвращает атаку иммунной системы на собственные ткани. Регуляторные клетки успокаивают оборонительную борьбу и затем ищут новый очаг конфликта в организме. Пока отношения между агрессивными Т-лимфоцитами и миротворцами сбалансированы, организм остается здоровым.

Для регуляторных клеток особенно важна их функция памяти. Если они кого-то признали другом, эта информация сохраняется на всю нашу жизнь, в течение которой количество одобряемых иммунной системой микробов, естественно, прибывает. Иммунные клетки просто привыкают к этим соседям. Но это не значит, что так будет всегда и что ситуация не может измениться. Чтобы сдать экзамен, эти микроорганизмы должны быть узнаваемы. Но микробы преображаются — могут изменить как внешний вид, так и свою деятельность. Тогда мы теряем толерантность к ним и проверяем своих друзей или комменсалов заново, а может быть, даже уничтожаем их.

Крепкая иммунологическая толерантность и хорошо обученный иммунитет формируются тогда, когда мы регулярно контактируем с большим разнообразием микробов. Только так возможно подготовить иммунную систему ко всевозможным ситуациям. Если же нам не хватает этих спарринг-партнеров — микробов, то иммунитет начинает нападать на все без разбора и атакует безобидные вещества или собственный организм. Этот баланс очень точно отрегулирован, он сформировался в ходе эволюции человека.

Утрата друзей: как беднеет наш микробиом

Микробы на нас и внутри нас развивались вместе с нами как ближайшие партнеры. Будучи охотниками и собирателями, наши предки кочевали с места на место со всеми своими пожитками.