Паразиты. Тайный мир - Циммер Карл (электронная книга txt) 📗
Рассказывать кратко, что узнали ученые с тех пор об иммунной системе, — все равно что пытаться скопировать росписи Сикстинской капеллы цветными мелками. По сложности иммунная система напоминает оркестр; в ней множество разновидностей клеток, и все они сообщаются друг с другом при помощи сигналов, по которым можно составить настоящий словарь; кроме того, в ней действуют десятки видов молекул, назначение которых — помогать клеткам решать, что опасно и заслуживает уничтожения, а что можно и пощадить. Иммунная система работает как настоящий мозг нашей крови. Рассмотрим несколько наиболее важных способов, при помощи которых наше тело убивает паразитов.
Иммунная система атакует чужаков—к примеру, бактерии, попадающие в порез на коже, — последовательными волнами. Одна из первых волн представляет собой набор молекул, известный как комплемент. Молекулы комплемента, соприкасаясь с поверхностью бактерии, прицепляются к ней и изменяют свою форму таким образом, чтобы захватывать и другие проходящие мимо молекулы комплемента. Постепенно молекулы накапливаются на поверхности бактерии. Из них формируются орудия разрушения — что-то вроде коловоротов, способных проделывать отверстия в бактериальных мембранах. Кроме того, молекулы действуют как маячки, делая бактерии более заметными для иммунных клеток. Молекулы комплемента садятся и на наши собственные клетки, но не причиняют им вреда. Наши клетки покрыты молекулами, которые способны зажать молекулу комплемента и разрезать ее на части.
Очень быстро к порезу прибывают блуждающие иммунные клетки, важнейшие из которых—макрофаги. Они владеют довольно грубыми способами опознания бактерий, если им случается с ними столкнуться, и способны засосать чужака внутрь и медленно переварить. В то же время макрофаги испускают сигналы, которые привлекают к месту травмы внимание всей иммунной системы. Некоторые из этих сигналов разрыхляют стенки кровеносных сосудов в месте проникновения инфекции и вызывают ее распухание. Это открывает дорогу к поврежденным тканям другим иммунным клеткам и молекулам. Сигнальные молекулы, испускаемые макрофагами, цепляются к иммунным клеткам, проплывающим мимо по кровеносным сосудам. Они проводят клетки сквозь стенки сосудов и направляют к месту инфекции — так маленький мальчик тянет мать за руку к прилавку с игрушками.
При достаточном количестве времени иммунная система может организовать новую линию атаки с использованием гораздо более сложных и умелых В- и Т-клеток. Большая часть клеток нашего тела снабжена стандартным набором рецепторов на поверхности. Все красные кровяные клетки выглядят примерно одинаково. Но, когда формируются В- и Т-клетки, гены, отвечающие за поверхностные рецепторы, как будто тасуются случайным образом. Клетки используют измененные гены для строительства новых рецепторов, не похожих по форме на рецепторы других иммунных клеток. Перетасовывание генов позволяет получать сотни миллиардов разных форм, так что каждая новая В- или Т-клетка уникальна, как человеческое лицо.
В- и Т-клетки так разнообразны, что могут захватывать громадное количество разных молекул, включая те, что находятся на поверхности чужих клеток. (Чужие молекулы, вызывающие иммунный ответ, называются антигенами.) Сначала, однако, эти клетки должны быть «формально представлены» антигенам. Этой работой занимаются макрофаги—другие иммунные клетки. Захватывая бактерии или их фрагменты, они разделывают их на мелкие кусочки. Затем выставляют антигены на своей поверхности, в специальной «чашке» (главный комплекс гистосовместимости, или кратко МНС — major histocompatibility complex). Так, демонстрируя всем желающим свою добычу, иммунные клетки направляются с ней в лимфатические узлы, где встречаются с Т-клетками. Если Т-клетка обладает рецептором нужного типа — рецептором, способным сомкнуться на захваченном макрофагом антигене, — то, распознав этот антиген, она начинает быстро делиться, рождая целое войско совершенно одинаковых клеток, снабженных нужным рецептором.
Т-клетки способны принимать одну из трех возможных форм, каждая из которых по-своему убивает чужаков. Иногда они становятся Т-киллерами и рыщут по телу в поисках клеток, захваченных патогенами. Зараженные клетки они распознают опять же благодаря МНС. Подобно макрофагам, большинство клеток в человеческом организме способны демонстрировать антигены на собственных рецепторах МНС. Стоит Т-киллеру заметить эти признаки беды, и он сразу же отдает инфицированной клетке распоряжение саморазрушиться. Обосновавшийся внутри паразит гибнет вместе с клеткой.
В других случаях активированные Т-клетки начинают координировать работу иммунных клеток, помогая им эффективнее ликвидировать «пришельцев». Иногда они помогают тем, что превращаются в воспалительные Т-клетки. Эти клетки стремятся подобраться поближе к макрофагам, пока те сражаются с пришельцами и пытаются отразить нашествие бактерий. Т-клетки захватывают антиген, выставленный на МНС макрофага, тем самым превращая макрофаг в еще более безжалостного убийцу и заставляя его вырабатывать еще больше ядов. Именно из-за воспалительных Т-клеток любой порез так сильно распухает, одним макрофагам никогда не удалось бы этого добиться. Кроме всего прочего, воспалительные Т-клетки убивают усталые старые макрофаги и подстегивают производство новых, которые могли бы поглотить старых, отслуживших свой век «коллег». Они напоминают крошечных генералов, жадных до схватки: их хорошо иметь под рукой в случае войны, но ни в коем случае нельзя выпускать из-под контроля. Если воспаление становится слишком сильным, а макрофаги вырабатывают слишком много ядов, иммунная система начинает разрушать организм.
В третьей своей ипостаси Т-клетки помогают В-клеткам производить антитела — это Т-хелперы. Поверхностные молекулы В-клеток столь же разнообразны, как и у Т-клеток, поэтому В-клетки тоже способны цепляться за миллиарды разнообразнейших антигенов. После того как В-клетка захватила какой-то фрагмент, Т-хелпер может подойти и тоже в него вцепиться. Роль Т-клетки в подобном союзе — дать В-клетке сигнал к началу производства антител. Антитела—своего рода свободно плавающие версии рецепторов, таких же, как на самой В-клетке, которые способные намертво вцепиться в антиген пришельца.
После активации В-клетка начинает выбрасывать в организм антитела. Эти антитела в зависимости от конкретного вида могут бороться с инфекцией разными способами. Они могут собираться кучками вокруг выброшенных бактерией токсинов и нейтрализовать их. Они могут достраивать молекулы, которые пытаются ввинчиваться в мембраны бактерий, чтобы отверстия получались побольше. Они могут вцепляться в бактерию и портить химические инструменты, при помощи которых те проникают в клетки тела. Они могут помечать бактерии, делая их более заметной мишенью для макрофагов.
В то время как большинство В- и Т-клеток заняты уничтожением противника — бактерий в порезе, — некоторые отсиживаются в сторонке. Эти клетки известны как клетки памяти; их работа — сохранить информацию о пришельцах на много лет после инфекции. Если в теле вновь появятся такие же бактерии, клетки памяти тут же включатся и организуют стремительную ошеломляющую атаку. В этих клетках — тайна вакцин. Иммунные клетки, сталкиваясь даже не с бактериями, а только с их антигенами, могут производить клетки памяти. Поскольку вакцина, как правило, содержит лишь молекулы, а не живые организмы, то она не вызывает болезни, зато настраивает иммунную систему на быстрое и целенаправленное уничтожение патогена при первой же встрече.
Т-клетки, В-клетки, макрофаги, молекулы комплемента, антитела и другие составные части иммунной системы образуют мелкую сетку, которая непрерывно очищает наши тела. Тем не менее время от времени какому-нибудь паразиту удается проскользнуть сквозь эту сеть и устроиться внутри. Своим успехом это существо обязано не просто какому-то недосмотру или ошибке, а собственному умению обойти и обмануть иммунную систему. У бактерий и вирусов имеются свои уловки, но большую часть самых интересных стратегий можно обнаружить у «классических» паразитов — простейших, трематод, ленточных червей и других эукариот. Они умеют уклоняться от встречи с иммунной системой, отвлекать ее, изматывать и даже брать под свой контроль, ослабляя или при необходимости усиливая подаваемые ею сигналы. Признаком изощренности их методов может служить тот факт, что вакцин против подобных паразитов не существует, тогда как вакцины против бактерий и вирусов давно стали привычным явлением. Если бы Ланкестер знал обо всем этом, он, возможно, не стал бы наделять паразитов дурной репутацией, от которой они не в состоянии избавиться и по сей день.
