Читать онлайн Екатерина Умнякова - Как работает иммунитет

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.

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.

Физиологические барьеры и некоторые условные рефлексы – это неспецифические механизмы защиты организма, которые действуют в любое время дня и ночи без распознавания и создают препятствия разным возбудителям инфекций. Однако сам по себе такой «защитный бастион» не может уберечь организм человека от многих угроз, поэтому нам необходимы более специфические механизмы защиты.

Специфические защитные реакции принято называть иммунитетом. Точного и общепринятого определения этого термина нет до сих пор, но функции защитной системы организма ученым более или менее понятны. Компоненты иммунной системы обнаруживают патоген и запускают физиологические процессы, которые приводят к его удалению из тела, а также ликвидируют последствия пребывания инфекционного агента. В крайних случаях, когда уничтожение невозможно, иммунная система осуществляет локализацию угрозы. Ключевое событие для запуска иммунного ответа – распознавание.

Традиционно считается, что прежде всего иммунитет оберегает нас от инфекций, которые могут вызываться различными вирусами, бактериями, простейшими, червями-паразитами. Для распознавания, уничтожения и локализации угроз иммунитет использует множество специальных клеток и молекул, которые выполняют все эти процессы в кратчайшие сроки, а во многих случаях помогают организму приобрести устойчивость к заражениям определенными инфекциями в будущем. Кроме того, иммунная система занимается сбором «клеточного мусора» – собственных клеток организма, которые разрушаются естественным образом. Их присутствие в теле человека увеличивает риск развития самых разных заболеваний, в том числе – аутоиммунных, при которых иммунная система атакует здоровые клетки организма вместо того, чтобы защищать их.