«Ты не пройдешь!»

Снаружи

Мы все обернуты самой первой нашей защитницей – кожей. Это самый большой орган нашего тела. Ее вес составляет 5 % от общей массы человека, а площадь равняется приблизительно 2–2,5 м2. И это первый барьерный слой иммунитета. Поверхность кожи составляют уже мертвые клетки, через них инфекции пробраться сложно, но некоторые бойцы все же умудряются и попадают в следующий слой кожи – глубокий. Здесь наши клетки настолько плотно прилегают друг к другу, что микробы просто застревают в них, а затем и вовсе «выталкиваются» обратно наружу. Этим занимается процесс регенерации. Пот, кстати, своей кислой средой также атакует внешних микро-недоброжелателей.

Эпидермис – это многослойный, плоский эпителий, сравнительно богатый липидами, но бедный питательными веществами. Его среда – кислая. Под эпидермисом находится разнообразный набор иммунных клеток, которые усиливают физический барьер. nature.com

Но кожа покрывает нас не на 100 %, нам же нужно как-то видеть, есть, дышать и выводить лишнее. Все наши наружные отверстия, предназначенные для вышеперечисленного и не только, ведут в свою очередь ко внутренним органам, а покрыты и те и другие – слизистой оболочкой. Площадь наших слизистых в 150 раз превышает площадь кожи (около 300 м2). И вот слизь как раз и есть самая настоящая оборона. Микробы вязнут в ней и просто не могут двигаться дальше. Также в легких и кишечнике есть специальные реснички, они колышутся, не давая инфекциям задерживаться, вымывая их. В желудке вообще содержится кислота, разъедающая большинство вражеских микроорганизмов, оказавшихся на борту. С теми же вирусами и бактериями, которые все-таки пробрались через барьерный слой иммунитета, организм разбирается уже изнутри.

Ресничатые и нересничатые клетки легких. Фото: Louisa Howard, remf.dartmouth.edu

Изнутри

Для борьбы с вирусами и другими болезнетворными бактериями, проникшими внутрь организма, у нас есть набор специальных клеток, которые производятся органами иммунной системы. Их делят на две группы: центральные и периферические. К первым относятся костный мозг и тимус. В них происходит созревание и дифференцировка клеток иммунной системы из стволовых клеток. К периферическим относят селезенку, лимфоузлы и лимфоидную ткань слизистых оболочек. В них происходит дозревание клеток и их окончательное дифференцирование. Эти органы – части лимфатической системы нашего организма, а сама лимфа – та прозрачная жидкость, которая вытекает, например, на месте пореза.

Костный мозг и тимус направлены на создание, отбор и обучение Т-лимфоцитов (или Т-клеток). Они представляют собой белковый комплекс, который отвечает за распознавание и уничтожение зараженных клеток. Ведь если в клетку уже попал, допустим, вирус и поразил ее, то она превратилась в некого «зомби», разгуливающего по организму. Т-лимфоциты с помощью одного белка нарушают целостную структуру пораженной клетки, а второй запускают внутрь нее, чтобы, грубо говоря, запустить механизм самоуничтожения «зомби». Клетка словно взрывается изнутри и распадается на множество мелких частичек (этот процесс называется апоптозом), которые сразу «подъедают» макрофаги. Это самые большие клетки из всех работников иммунной системы, они также образуются в костном мозге, а обитают в тканях организма. Когда иммунитету требуется их помощь в зачистке, макрофаги проникают в сосуды и по ним отправляются до точки сбора, откуда вызов и поступил. Например, вы упали на асфальт и ободрали колено. В эту же секунду макрофаги летят к вам на помощь, чтобы «поглотить» все инфекции, попавшие в рану. Борются, кстати, они не одни, а на пару с нейтрофилами. Эти ребята тоже образовались в костном мозге и тоже часть иммунной системы. В отличие от макрофагов, они находятся сразу в кровотоке и не продолжают свою работу после поглощения одной патогенной бактерии, а умирают вместе с ней. Их останками, кстати, макрофаги тоже не брезгуют и подъедают своих павших в бою товарищей, очищая организм. Это все механизмы нашего врожденного иммунитета. Но существует еще гуморальный (адаптивный) иммунитет.

Именно макрофаги повышают нашу температуру тела во время болезни, чтобы истребить все вирусы и болезнетворные бактерии.

Борцами адаптивного иммунитета являются В-лимфоциты (или В-клетки), созревают они в костном мозге, как и все вышеперечисленные, а затем отправляются в лимфатические узлы на обучение. Это те бугорки на шее, в подмышечных впадинах (и еще других местах), которые увеличиваются, когда вы заболеваете. Пока Т-клетки борются с чужеродной заразой, напавшей на организм, В-клетки изготавливают антитела. Процесс это небыстрый. Иммунная система не знает точно, какая комбинация клеток подойдет для борьбы с конкретным вирусом, поэтому просто начинает подбирать ее рандомно. Это могут быть тысячи или даже миллионы комбинаций.

Иллюстрация: NIAID, flickr.com/photos/niaid

Полученные антитела облепляют вирус и помечают его, так, остальные борцы, перечисленные выше, сразу находят врага, чтобы истребить до того момента, когда он поразит здоровую клетку и превратит ее в «зомби». После полного уничтожения болезни В-лимфоциты преобразуются в клетки памяти, и если точно такой же антиген поразит организм вновь, они уже будут знать победную комбинацию. Пока они находятся в организме, заболеть человек повторно не может – это называется приобретенный иммунитет. Почему же тогда мы так часто болеем одними и теми же вирусами? Например, гриппом? Вирус гриппа, как и другие вирусы, очень хитер. Он меняет свой облик настолько часто, что человеческому организму приходится каждый раз подбирать новые и новые антитела для борьбы с ним.

Фото: AP Photo/Jeff Roberson, accuweather.comТо, что можно заболеть от холода, – это миф. На нашей планете есть два места, где вирусов вообще нет, и это – Северный и Южный полюса. Заразиться там никак нельзя. А то, что зимой люди болеют чаще, так это потому, что от холода организм ослабляется. Т- и В-клетки хуже созревают, а сосуды становятся уже, что затрудняет доступ иммунных бойцов к очагу заражения.

У всех по-разному

Почему кто-то болеет чаще, а кто-то реже, если процесс борьбы с любыми антигенами изначально у всех людей одинаковый? Долгое время ученые считали, что иммунитет заложен в нас на генетическом уровне, однако Марк Дэвис и его коллеги из университета Стэнфорда провели ряд исследований и выяснили, что это не совсем так.

Для исследования иммунитета ученые взяли 78 пар однояйцевых и 27 пар двуяйцевых близнецов. Такая выборка обоснована тем, что гомозиготные братья и сестры идентичны друг другу на 100 процентов, в отличие от гетерозиготных, но при этом каждая пара растет и воспитывается в одной семье, одинаковой окружающей среде и вместе находится в материнской утробе. И благодаря исследованию было выяснено, что генетический фактор влияет на формирование иммунитета меньше всего. Ненаследственные факторы, в свою очередь, преобладали в 3 из 4 случаев. Сюда входят: прививки, рацион питания, загрязнения окружающей среды и даже отношение к личной гигиене тела. Если бы генетика влияла на формирование иммунной системы сильнее, то одинаковый результат был бы только у однояйцевых близнецов. Кстати, чем старше были испытуемые, тем заметнее прослеживалась ненаследственная взаимосвязь, ведь с возрастом у людей накапливается больше уникального опыта. А вот у тех пар, которым было меньше 20 лет (и у однояйцевых, и у двуяйцевых), уровень иммунитета был примерно одинаковый, и количество личного жизненного опыта у каждого из них минимальное.

Дэвид Веттер. chron.comСуществует генетический дефект, при котором отсутствуют Т-клетки, а В-клетки не работают (SCID). Он встречается 1 раз на 100 000 новорожденных. Самый известный из таких детей – Дэвид Веттер. Мальчик прожил 13 лет в полностью стерильном пузыре, НАСА даже сделала для него специальный скафандр. К сожалению, Дэвид умер в результате неудачной операции по пересадке костного мозга (это единственный вариант справиться с заболеванием).

Истребить все неизвестноеКстати, выводы о том, что образ жизни и среда обитания сильно влияют на наш иммунитет, можно было сделать даже в XIX веке. Тогда аллергию называли болезнью аристократов. Так как организмы особ голубых кровей не сталкивались ежедневно с изобилием растений и не контактировали с животными, в отличие от работяг, трудящихся в поле, их организм воспринимал все это как что-то чужеродное и атаковал, словно это патоген. Сейчас аллергией страдают около 40 % населения земного шара. Иммунитет таких людей стал сверхчувствительным и воспринимает пыльцу, орехи, шерсть или что-либо другое также, как вирус, и дает патологическую реакцию. Клетки, отвечающие за уничтожение аллергенов, называются базофилы.Вопреки расхожему мнению аллергия — не врожденный дефект иммунитета. Люди могут начать страдать аллергией и в 30, и в 40 лет, например, при смене места жительства или образа жизни. А еще можно невольно стать вегетарианцем, получив аллергию на мясо после укуса клеща. Клещ Amblyomma americanum (его также называют «одинокая звезда») во время укуса впрыскивает в кровь молекулу, которая содержится в мясе. Клетки иммунитета начинают бороться с напастью и вырабатывают к этой молекуле антитела, в результате чего при любом другом ее попадании в организм начинается страшнейшая аллергия. Amblyomma americanum. Фото: Matt Bertone, content.ces.ncsu.eduАллергия неизлечима, а также никак не связана со слабым иммунитетом. Что касается паразитов, то для борьбы с ними у нашей иммунной системы тоже есть свои клетки! Они называются эозинофилы. Они набрасываются на чужака, преобладающего и в размерах, облепляют и истребляют его своей токсичностью. Белки эозинофилов индуцируют гибель клеток посредством апоптоза и некроза. Кстати, паразиты в некоторых случаях для нас могут быть не недугом, а наоборот спасением. Один из способов борьбы с болезнью Крона, которая поражает ЖКТ (в некоторых случаях начиная от полости рта и заканчивая прямой кишкой) – это подселить в организм специального паразита – волосоглава (Trichuris trichiura). Паразит, хоть и приносит дискомфорт своему носителю, но выступает в роли иммуномодулятора. Привлекая к себе внимание, он нормализует работу Т-клеток, пока находится в организме. К слову, выбрали его не случайно, ведь внутри человека паразит размножаться не способен, а его продолжительность жизни составляет не больше 3 недель. Далее придется получать «дозу паразита» повторно. За паразита организм матери может принять и собственного ребенка. Это называется резус-конфликт. Резус-фактор – это белок, находящийся на поверхности эритроцитов. У некоторых людей он есть (определяем как Rh+), а у других отсутствует (Rh-). Если у матери резус-фактор отрицательный, а у отца положительный, то их чадо генетически может приобрести его от отца. Тогда организм женщины, вынашивающей такого ребенка, может определить этот белок как что-то чужеродное, и направить клетки иммунитета на борьбу с ним, что может даже привести к смерти плода.Игра в свои воротаИногда иммунитет совсем сходит с ума и воспринимает, как патоген, не только что-то чужеродное, но не несущее никакой опасности, а себя самого. Так появляются аутоиммунные заболевания. Пожалуй, одно из самых известных аутоиммунных заболеваний – сахарный диабет 1-го типа. Он чаще всего является либо врожденным, либо приобретенным до 30 лет. 1-й тип отличается от 2-го типа абсолютной недостаточностью инсулина. Иммунные клетки принимают клетки поджелудочной железы, отвечающие за выработку инсулина, за врага и метят их антителами, но которые уже собираются Т-лимфоциты и истребляют «врага». На слуху у любителей сериалов наверняка есть такая болезнь, как волчанка. Системная красная волчанка (СКВ) названа так еще в средневековье из-за внешнего своего проявления. Красная сыпь на щеках и переносице почему-то людям того времени напоминала укус волка. При СКВ клетки иммунной системы атакуют преимущественно здоровые клетки соединительной ткани с обязательным наличием сосудов. Красная волчанка. Иллюстрация: «Atlas of portraits of diseases of the skin», onlineexhibits.library.yale.eduНи что иное, как рассеянный склероз тоже является аутоиммунным заболеванием. Некоторые ошибочно полагают, что это старческое заболевание, при котором страдает память, путая его с деменцией. На самом деле, при рассеянном склерозе иммунитет за чужаков принимает клетки собственного мозга (головного и спинного). На месте истребленных клеток появляются бляшки из соединительной ткани, портится зрение, происходит нарушение координации движений, а, в конечном итоге, наступает паралич.Ревматоидный артрит тоже входит в группу аутоиммунных болезней. В этом случае иммунитет атакует суставы, а конкретно хрящи внутри них. Поражение достигает такой силы, что от сустава ничего не остается, а кости срастаются между собой. Ревматоидный артрит приводит к инвалидности в 70 % случаев.Не такой страшной, но все же неприятной аутоиммунной болезнью является псориаз. Он проявляется в виде покраснения и шелушений разных участков кожи, а происходит это из-за чрезмерного количества Т-лимфоцитов и макрофагов. Псориаз может привести к деформации суставов, снижению подвижности, а также к псориатическому артриту.Полное или частичное отсутствие волос на теле может быть вызвано таким аутоиммунным заболеванием, как очаговая алопеция. Здесь все просто – клетки иммунитета за «чужестранцев» принимают волосяные фоликулы. Пожалуй, это самое безобидное из аутоиммунных заболеваний – никаких последствий кроме облысения оно в себе не несет. Очаговая алопеция. Фото: George Henry Fox, en.wikipedia.orgВИЧНельзя не упомянуть о вирусе иммунодефицита человека (ВИЧ), ведь это заболевание тоже напрямую связано с иммунной системой. Это ретровирус, который в первую очередь поражает Т-клетки и макрофагов. Они попросту разрушаются и перестают работать, что приводит к иммунодефициту, ведь именно эти ребята и должны защищать нас от вирусов. Получается некая болезнь-парадокс.Истребить клетки ВИЧ, не причинив вреда человеку, попросту невозможно, но в современном мире существует поддерживающая терапия. Мы писали о ВИЧ подробнее здесь. Антиретровирусные препараты не убивают вирус, но не дают ему размножаться и останавливают прогрессию ВИЧ.Пофантазируем напоследокИммунитет – невероятно сложная система со своим набором «работников», настройками и удивительными механизмами защиты. Он эволюционировал вместе с нами, развивался миллионы лет и сейчас помогает нам продолжать счастливо жить на нашей планете. Если, теоретически, представить, что существуют инопланетные формы жизни, которые могут вторгнуться к нам на Землю, то именно иммунитет спасет нас от захвата мира иными цивилизациями. Ведь пришельцы никак не приспособлены к нашим вирусам и бактериям, кишащим буквально на каждом шагу! Эх, даже стало немного жаль, что НЛО не существует…