Почему мы до сих пор живы? Путеводитель по иммунной системе - Айдан Бен-Барак

Все это очень вдохновляет и очень полезно, спору нет. Но почему это вообще происходит? Пастер давал такое объяснение. Определенный микроб заражает организм, обустраивается в нем и принимается размножаться. Для этого микробам нужны питательные вещества, которые захватчик и забирает из окружающей его среды. Поскольку каждая разновидность микробов обладает своими особыми потребностями по части питания (в том числе и потребностями в незначительных количествах так называемых следовых питательных веществ, жизненно необходимых микробам), в конце концов захватчики исчерпывают запас этих веществ в организме-хозяине и погибают от голода. Когда тот же организм снова инфицируется таким же микробом, новоприбывшие не могут найти для себя нужной пищи, а значит, не могут и выжить. Поскольку различные виды микробов имеют разные потребности по части пищи, то, что вырабатывает иммунитет к одному виду микробов, не оказывает воздействия на другие их виды.

Пастеровская теория исчерпания питательных веществ (не первая теория такого рода) напрямую увязывалась с тем, что он наблюдал у себя в лаборатории. Новые усовершенствования бактериологических методов впервые позволили ученым выращивать чистые культуры, своего рода резервуары, содержащие лишь одну-единственную разновидность бактерий, которую затем можно изучать. Это был многообещающий научный прорыв. Он навсегда изменил биологию – и, полагаю, мир как таковой. В пастеровских лабораторных культурах разным бактериям действительно требовались разные питательные вещества, иначе эти бактерии не могли расти (на заботу о питании бактерий даже в нынешних лабораториях уходит масса трудов). Если поместить бактериальную клетку в химический стакан или на пластинку, где содержится питательная среда (субстрат), которую она предпочитает, бактерия поведет себя в точности по Пастеру: станет неудержимо размножаться, а когда запас питательных веществ истощится, все бактерии умрут. Пастер просто перенес то, что наблюдал в лабораторных условиях, на человеческий организм, который не воспринимал как исполнителя активной защитной роли: организм для него служил просто еще одним резервуаром, похожим в этом отношении на обычную чашку Петри.

Теория Пастера не продержалась долго. Он сам поспешил отвергнуть ее, когда в 1880-е годы ученые совершили новые открытия (выяснив, например, что погибшие микробы, которые уже явно не могут истощать никакие ресурсы, все же способны наделять организм иммунитетом). Мне хотелось рассказать вам об этом, потому что для меня здесь стоит последняя веха преиммунологии. Пастера часто именуют отцом иммунологии, и во многом это верно, однако он был бактериологом и придумал теорию иммунитета как бактериолог. Бактерии в его теории выполняют главную (и вообще единственную) роль, тогда как человеческий организм в этом смысле, по его мнению, пассивен.

Нобелевскую премию по физиологии и медицине 1908 года разделили Илья Мечников и Пауль Эрлих, что символично: они представляли два конфликтующих течения в иммунологических исследованиях.

Давайте сначала обратимся к Мечникову, поскольку у него более впечатляющая борода. Этот русский зоолог тихо и трудолюбиво изучал на Сицилии пищеварительные системы морских беспозвоночных. Однажды, в 1882 году, разглядывая под микроскопом личинок морской звезды, он вдруг подумал, что подвижные клетки, которые он увидел внутри личинки, могут защищать этот организм от инфекции – подобно белым кровяным тельцам, которые (ученые тогда об этом уже знали) собираются вокруг воспаленных участков тела человека. Он воткнул в личинок шипы и на следующее утро обнаружил, что эти подвижные клетки перестали бесцельно плавать, а все сосредоточились вокруг мест укола. Дальнейшие эксперименты, сначала на беспозвоночных, а затем на кроликах, подтвердили его правоту: определенные белые кровяные тельца способны при определенных обстоятельствах атаковать, поглощать и переваривать захватчиков, тем самым защищая организм от инфекции. Он назвал такие клетки фагоцитами («поедающими клетками»).

Мечников не первым заметил это явление. Ученые и раньше обнаруживали бактерий внутри клеток, однако не понимали, что они там делают. Мечниковская фагоцитарная теория позволила связать воедино эти разрозненные наблюдения, дав первое логичное объяснение иммунитета, над которым бились Пастер и другие. Идея иммунитета как свойства организма в целом (а не как локализованных индивидуальных реакций, происходящих в месте заражения) не так уж очевидна. Благодаря Мечникову иммунология стала больше напоминать науку, а не просто область практической медицины.

Более того, Мечников первым сумел взглянуть на воспалительный процесс в нужном контексте. Ранее воспаление считалось «вредоносным» процессом, проблемой, которую нужно преодолевать. Мечников понял, что само по себе воспаление может и не быть проблемой, скорее, оно – часть процесса исцеления. Конечно, воспаление может приносить и вред (мы до сих пор используем противовоспалительные препараты), но отнюдь не потому, что оно дурно по самой своей сути, а потому, что иногда выходит из-под контроля.

Редкий ученый свободен от чрезмерного энтузиазма при оценке возможностей своей новой теории. Мечников не стал исключением. Он пустился объяснять при помощи своей теории самые разные вещи. Для него воспаление служило универсальным ответом организма на любые затруднения, внешнего или внутреннего происхождения. Фагоциты, по его мнению, отвечали за пожирание нейронов при нейродегенеративных заболеваниях и за пожирание пигмента в волосах (вызывая седину).

В основе мечниковских идей лежали теории Вирхова о клеточных причинах болезней. Им бросало вызов новое воплощение древней медицинской теории – гуморализма.

Ушли в прошлое представления о «четырех телесных гуморах», царствовавшие в медицине много веков. На их место пришло представление о том, что какие-то неклеточные элементы в крови отвечают за оборону организма против инфекционных агентов. В 1886 году Йозеф Фодор обнаружил, что сыворотка крови (жидкость, получаемая после того, как из крови отфильтруют все клетки) способна повреждать бактерии. Эмиль фон Беринг в 1890 году выяснил, что компоненты этой сыворотки (позже названные антителами) могут служить защитой от токсинов.

Последовали дальнейшие открытия. Завязалась жаркая научная битва. На одной стороне оказались целлюларисты («клеточники») – Мечников (который к тому времени уже работал в парижском Институте Пастера), его студенты и коллеги, по большей части французы. Они подчеркивали первостепенное значение клеточного иммунного отклика на инородные антигены. На другой стороне оказались гуморалисты, главным образом немцы. Они подчеркивали важность действия компонентов сыворотки – антител – и того, что мы называем теперь комплементарной реакцией.

Два лагеря разделились, грубо говоря, по государственным границам (отметим, что Франция и Германия тогда находились в весьма недружественных отношениях) и по границам междисциплинарным. В массе своей (встречались и исключения) целлюларисты вели рассуждения с биологической точки зрения. Для них иммунитет являлся результатом взаимодействия живой клетки с чужеродным антигеном. Гуморалисты же, напротив, скорее рассматривали иммунитет с химических позиций, уделяя главное внимание антителу. Откуда оно взялось? Как оно образуется? В чем причины его специфичности по отношению к антигену? В ту пору как раз пристально изучали специфичность белковых молекул, особенно ферментов, и антитела служили здесь очередным немаловажным примером.