Екатерина Умнякова
Как работает иммунитет
Вступление
Мы живем в мире, который не принадлежит человечеству. Вокруг нас обитает бессчетное множество бактерий, вирусов, микроскопических грибков, одноклеточных водорослей и простейших. Именно они — представители древнейших форм жизни — составляют большинство организмов и фактически господствуют на Земле. Многие из них представляют опасность для других живых существ. В том числе, могут нанести сокрушительный удар по здоровью человека. Например, бактерия Yersinia pestis спровоцировала три крупнейших в человеческой истории эпидемий чумы, которые в сумме унесли жизни более 130 млн человек. Другой опасный возбудитель — вирус натуральной оспы. По оценкам Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ), к середине XX века ежегодно около 50 миллионов человек заболевали оспой, а два миллиона инфицированных — умирали. К счастью, оспу удалось победить к 1980 году, но это вовсе не означает, что вспышки заболевания не смогут повториться в будущем.
Люди во все времена ежедневно контактировали с массой возбудителей инфекций. Чтобы противостоять самым разным угрозам — внешними и внутренними, а также обеспечить организму постоянство внутренней среды, эволюция создала защитную систему, которую сегодня мы называем иммунитетом. Изучением его работы занимается наука иммунология. Несмотря на то, что люди с древнейших времен имели некоторые представления об инфекционных заболеваниях и пытались теми или иными способами с ними бороться, как система знаний и раздел медицины иммунология сформировалась только около века назад благодаря трем основоположникам этого направления — Луи Пастеру, Паулю Эрлиху и Илье Мечникову. Около 120 лет назад они совершили важнейшие фундаментальные открытия в этой области.
Человечество сегодня не знает еще очень многого о работе иммунитета. Например, как иммунная система и ее отдельные компоненты связаны с другими системами нашего организма. Какие именно функции выполняют некоторые компоненты иммунной системы? Из-за чего происходит сбой в работе иммунитета, при котором он начинает атаку на клетки организма, а не на вредоносных возбудителей? Неизвестным до сих пор остается и механизм появления клеток памяти — лимфоцитов, которые «запоминают» патоген и при повторной встрече с ним молниеносно запускают иммунные реакции.
Идея книги заключается в том, чтобы максимально доступно, но без излишних упрощений рассказать о том, что сегодня наука знает об иммунитете. Как функционирует иммунная система и что может происходить при нарушении работы иммунитета? Как на самом деле защитить организм от заболеваний?
Кроме того, вы узнаете о самых распространенных заблуждениях, связанных с иммунитетом. Действительно ли прививки вредны, а для укрепления иммунной системы достаточно витаминов? Правда ли, что новорожденным следует создавать стерильные условия для того, чтобы дети выросли здоровыми? Могут ли иммуностимуляторы и витамин С остановить развитие инфекционных заболеваний?
Разберемся вместе. Приятного чтения!
Часть I
Общие представления о защитных механизмах организма человека
Как наше тело оберегает себя от внешних угроз?
Чтобы это понять, давайте представим себе средневековый замок: высокие покатые стены, ров с водой, который окружает здание с четырех сторон, котлы с кипятком или кипящим маслом, расположенные при входе над вратами для обороны.
Защитная система нашего организма по своим функциям напоминает средневековый замок. Ее «стены» — это покровные ткани или эпителии, которые в том числе мешают инфекциям проникнуть внутрь нашего тела. Жидкая защитная среда организма или воображаемый ров с водой — это слизь носоглотки, мочеполовых путей и желудочно-кишечного тракта. А котлами с кипящим маслом в организме служат антимикробные вещества, которые способны напрямую убивать бактерии и другие вредоносные патогены. Например, желудочный сок, растворяющий потенциально опасные микробы за счет высокого содержания кислоты и различных пищеварительных ферментов. Все перечисленные виды защиты— неспецифические. Их еще называют физиологическими барьерами для инфекций. Они защищают организм в любой момент без каких-либо специальных сигналов.
Кроме неспецифических защитных механизмов, существуют специализированные «инструменты» обороны нашего организма. Они напоминают стражников замка, которые ведут боевое дежурство и действуют в ситуациях нападения противника в соответствии со своей специализацией. Например, антимикробные пептиды — это клетки иммунитета, которые способны «расстреливать» потенциальных возбудителей заболеваний.
Защитная система организма человека действует комплексно на самых разных фронтах. С одной стороны, она при помощи покровных тканей, жидких сред организма и других неспецифических механизмов защиты создает фундаментальный барьер для проникновения и размножения вредоносных организмов, с другой — умеет распознавать угрозу и предпринимать различные по силе и направлению действия, чтобы ее ликвидировать. В крайнем случае — успешно обороняться, если не удается сразу справиться с угрозой. Каким образом работает иммунная система? Что нам известно о специфических и неспецифических способах защиты организма, и как они взаимодействуют друг с другом? Об этом речь пойдет в следующих главах, а пока более подробно остановимся на неспецифических механизмах защиты — физиологических барьерах.
Физиологические барьеры организма и инфекции
Наша система защиты включает в себя неспецифические механизмы или физиологические барьеры. Мы сравнивали их с замком — они защищают организм от вредоносных микроорганизмов без запуска определенных иммунных реакций. Такого рода защита подразумевает создание «экстремальных» условий для возбудителей заболеваний.
Наше тело снаружи и внутри выстилают различные эпителии— покровные ткани, состоящие из специализированных клеток. Разумеется, эпителиальные клетки кожи, воздухоносных путей и легких, желудочно-кишечного и мочеполового трактов различны по строению. И, тем не менее, все они плотно прилегают друг к другу и препятствуют проникновению каких-либо чужеродных организмов физически и химически — большинство эпителиальных клеток вырабатывают слизь, антибиотические или бактериостатические вещества. Это жирные кислоты, антимикробные белки, пептиды и многие другие. Поверхность некоторых эпителиальных тканей покрыта клетками с ресничками. Они обеспечивают постоянный ток воздуха или жидкости. Все эти и другие меры чаще всего не позволяют микробам и вирусам проникнуть в организм, закрепиться на тканях и оставить свое потомство. Но исключения все же бывают.
Инфекции развиваются только тогда, когда патоген колонизирует поверхности или преодолевает физиологические барьеры организма. Эти процессы происходят особенно стремительно при ожогах и ранах. Быстрее всего инфекции распространяются, если повреждены эпителиальные ткани внутренней среды организма. В подобных ситуациях инфекция часто становится одной из основных причин смерти, потому что инфекционные процессы в теле могут протекать незаметно и долго без яркой симптоматики.
При отсутствии ранений или ожогов некоторые патогены иногда прикрепляются к эпителиальным поверхностям, размножаются и заселяют доступные ткани. Они делают все это несмотря на создаваемые организмом препятствия. Патогены устанавливают в районах колонизации свои порядки — забирают питательные вещества и используют их в собственных интересах, мешают росту и нормальному функционированию клеток и тканей организма. Они могут нарушить или истребить нормальную микробиоту человека.
В норме всего этого не происходит. Бактерии организма препятствуют размножению патогенов и стимулируют выработку необходимых для организма человека полезных веществ. Например, некоторые виды лактобактерий кишечника могут синтезировать витамины группы B. Этот процесс очень важен для организма, ведь самостоятельно — без кишечных бактерий — он не может вырабатывать ни витамины, ни многие другие необходимые для жизни вещества.
Относительно низкий pH кожи (pH 4,0–7,0), довольно низкий pH желудочного сока (pH 1,5–2) также препятствуют размножению патогенных микроорганизмов. В желудке вырабатывается соляная кислота HCl. Она создает необходимые условия для переработки поступившей пищи, а также обеззараживает содержимое желудка.
За низкий уровень pH кожи ответственны сразу несколько кислот. В первую очередь, это лактат — молочная кислота, различные жирные кислоты, а также сульфаты холестерола. Сами по себе все эти вещества не оказывают такого сильного воздействия, как, например, соляная кислота, но в комплексе они создают непригодные условия для жизни болезнетворных микроорганизмов.
Ферменты, содержащиеся в желудочно-кишечном тракте, в слизистых, воздухоносных и мочеполовых путях, тоже обеспечивают неблагоприятные условия для жизни болезнетворных бактерий. Еще одним физиологическим барьером нашей защитной системы организма часто становятся постоянные токи жидкости, слизи и воздуха — все они мешают патогенным клеткам закрепиться на различных поверхностях тела и их колонизировать. Кроме того, защититься от возбудителей инфекций людям помогают безусловные рефлексы: кашель и чихание удаляют микробы из верхних дыхательных путей, рвота очищает от патогенов желудок, а диарея — кишечник. Согласно одной из гипотез, повышение температуры тела при лихорадке стимулирует иммунный ответ и ускоряет процесс ликвидации инфекций.
