Книга История иммунной системы - Клеменс Арвай

в медузах аурелин привлекает к себе особое научное внимание, так как не имеет никакого химического сходства с известными до сих пор противомикробными веществами. Он замедляет размножение вирусов и блокирует транспортировку ионов калия на мембранах бактерий, которые представляют угрозу для книдарий, в результате чего эти возбудители теряют способность выживать и размножаться. Из стрекающих уже получено несколько тысяч биоактивных веществ, которые ждут более подробного изучения. Книдарии представляют собой живую иммунобиологическую лабораторию для получения защитных средств и потенциальных лекарств.

Тела всех стрекающих — медуз, кораллов, анемон и пресноводных полипов — пронизаны простой нервной сетью. Они принадлежат к древнейшим формам жизни, обладающим нервной системой. Так что они эволюционные пионеры и в этом смысле. Из результатов последних исследований известно, что нервные клетки этих морских обитателей участвуют в иммунной деятельности. Они помогают в передаче сигналов между рецепторами иммунной системы. В случае необходимости нервная система запускает цепную реакцию выработки определенных белков, с помощью которых иммунная система борется с возбудителями.

Таким образом, книдарии — это первая форма жизни, в которой развилась нейроиммунологическая сеть. Нервные и иммунные функции кооперируются и взаимно влияют друг на друга. За счет этого иммунные функции не просто сосредоточены на отдельных клетках, как в растениях, а систематически координируют свою работу в рамках всего тела. В связи с этим можно с полным правом утверждать, что родоначальниками психонейроиммунологии, изучающей взаимодействие нервной системы и иммунитета человека и животных, стали книдарии. Ввиду нашей близости к приматам в сферу изучения этой науки входят не только люди, но и человекообразные обезьяны.

Медуза — родоначальник нервной и иммунной систем

Как дрозофила «придала дух» иммунной системе

Насекомые населяют нашу планету уже на протяжении 300—400 миллионов лет. Они появились на арене в девонском периоде в середине палеозойской эры и были поначалу значительно больше в размерах, чем сейчас. 150 миллионов лет назад ситуация изменилась. Размеры большинства насекомых уменьшились до привычных нам величин. Появившаяся в начале кайнозойской эры плодовая мушка Drosophila melanogaster, чей возраст насчитывает около 40 миллионов лет, считается сегодня самым исследованным в научном плане существом на Земле. Это объясняется в том числе и тем, что она имеет огромное значение для эволюционного понимания иммунной системы. Ей мы обязаны многими открытиями в области врожденных иммунных функций.

Дрозофила

В 1865 году французский биохимик и физик Луи Пастер обнаружил, что микроспоридии — ведущие паразитический образ жизни микроскопические грибки — вызывают у шелкопряда болезнь под названием пебрина. Шелкопряды относятся к отряду бабочек. Инфицированные гусеницы покрываются черными пятнами и теряют способность к окукливанию. Ввиду того, что в XIX веке распространение паразита во Франции приняло эпидемический характер, производство шелка в этой стране оказалось в 1860-е годы перед угрозой банкротства. Ситуация изменилась, когда Пас­тер в 1870 году установил, что паразиты развиваются из инфицированных яиц шелкопряда. Он нашел метод, позволявший распознавать такие яйца и отсортировывать их в процессе выведения ценных насекомых. Открытие Пастера привлекло внимание к исследованиям насекомых и их патогенов.

Очередной вехой в изучении инфекционных болезней стало открытие кубинского врача Карлоса Финлея в 1865 году. Он обнаружил, что переносчиками желтой лихорадки являются москиты, и это вдохнуло новую жизнь в инфекциологические исследования насекомых. Разумеется, Финлей в то время еще не догадывался, что желтая лихорадка вызывается одним из представителей флавивирусов, так как первый вирус был обнаружен в табачных листьях лишь в 1892 году. Однако в XIX веке уже было в целом известно, что болезни передаются от одного живого существа другому через невидимые невооруженным глазом патогены. Не последнюю роль в этом сыграли труды венгерского хирурга и акушера Игнаца Земмельвейса. Не будем также забывать, что и Эдвард Дженнер, уже в 1796 году создавший первую вакцину против оспы, тоже ничего не знал о вирусах.

К началу ХХ века наука вплотную занялась процессами микробного заражения насекомых. Но лишь к 1960-м годам ученые окончательно поняли, что насекомые, как и люди, могут становиться объектами нападения со стороны бактерий, грибков, других одноклеточных и вирусов и что они могут играть роль промежуточных организмов-хозяев при передаче болезней людям. В 1972 году биолог Ханс Боман написал работу о защитных механизмах дрозофилы против бактерий. Эта публикация стала вехой в иммунобиологии и положила начало действующей до сих пор научной традиции. В 1990-е годы из иммунной системы дрозофил были выделены многочисленные антибиотики. В лечении людей применяются, в частности, дефензин, диптерицин, дрозоцин и аттацин. Дрозомицин — это противогрибковое средство, которое также было впервые обнаружено в организме дрозофил и нашло впоследствии медицинское применение.

Эти защитные субстанции накапливаются в организме дрозофилы, как и у стрекающих, после того как рецептор иммунной системы распознает молекулярные структуры или РАМР возбудителя. Правда, рецепторные белки насекомых куда более совершенны по сравнению с похожими белками стрекающих. Речь идет о толл-рецепторах. Они были впервые обнаружены и исследованы в 1990-е годы на клеточных мембранах дрозофил[26]. Вскоре после этого открытия аналогичные белки-рецепторы были выявлены и у людей. Они получили название толл-подобных рецепторов (TLR). Мы еще рассмотрим подробно эти рецепторные белки как часть нашей врожденной иммунной системы, но всему свое время. Пока сосредоточимся на насекомых и оригинальных толл-рецепторах дрозофил.

Толл-рецепторы реагируют на так называемые грамположительные бактерии. Так именуют бактерии, которые под микроскопом приобретают специфическую окраску при использовании метода, разработанного в 1884 году бактериологом Хансом Грамом. Кроме того, толл-рецепторы реагируют на грибковые возбуди­тели. Для распознавания грамотрицательных бактерий, которые не приобретают окраски при использовании метода Грама, имеется вторая рецепторная система IMD. Принцип ее работы тот же, что и у системы толл-рецепторов.

В отличие от людей, у которых аналогичные рецепторы непосредственно взаимодействуют с молекулярными структурами патогенов, толл-рецепторы дрозофилы активизируются косвенным путем, когда бактерия или грибок оказываются вблизи клетки. Сначала энзимы иммунной системы, носящие название сериновых протеаз, непосредственно реагируют на патоген. Затем они активизируют другой иммунопротеин, получивший название шпетцле, так как его молекулярная структура напоминала ученым одноименное блюдо баварской кухни. Как видим, присвоение названий открытиям в области иммунобиологии носит весьма креативный характер. В конечном итоге задача шпетцле состоит в том, чтобы достучаться до толл-рецептора и сообщить ему о присутствии определенного возбудителя[27]. Этот процесс представляет собой отличный пример цепных реакций в иммунной системе, которые называются каскадами.

Белок шпетцле выполняет в данном случае ту же функцию, что и цитокины у людей и других млекопитающих. Они служат посредниками и спусковыми механизмами иммунных реакций, а также регулируют их интенсивность. В иммунной системе дрозофилы активно работают и другие белки, которые, подобно цитокинам, вызывают и регулируют защитные реакции. Они носят такие громкие имена, как змея или кактус. Я уж не говорю про белок под названием дух, который участвует в цепных реакциях иммунной системы этого насекомого. Таким образом, «дух»