Кто и как открыл иммунитет
Как устроен иммунитет: Объясняем по пунктам
Наш организм непрерывно меняется, но при этом очень «любит» постоянство и может нормально работать только при определенных параметрах своей внутренней среды. Например, нормальная температура тела колеблется между 36 и 37 градусами по Цельсию. Вспомните последнюю простуду и то, как плохо вы себя чувствовали, стоило температуре подняться всего на полградуса. Такая же ситуация и с другими показателями: артериальным давлением, рН крови, уровнем кислорода и глюкозы в крови и другими. Постоянство значений этих параметров называется гомеостазом, а поддержкой его стабильного уровня занимаются практически все органы и системы организма: сердце и сосуды поддерживают постоянное артериальное давление, легкие — уровень кислорода в крови, печень — уровень глюкозы и так далее.
Иммунная же система отвечает за генетический гомеостаз. Она помогает поддерживать постоянство генетического состава организма. То есть ее задача — уничтожать не только все чужеродные организмы и продукты их жизнедеятельности, проникающие извне (бактерии, вирусы, грибки, токсины и прочее), но также и клетки собственного организма, если «что-то пошло не так» и, например, они превратились в злокачественную опухоль, то есть стали генетически чужеродными.
Как клетки иммунной системы уничтожают «врагов»?
Чтобы разобраться с этим, сначала нужно понять, как иммунная система устроена и какие бывают виды иммунитета.
Иммунитет бывает врожденным (он же неспецифический) и приобретенным (он же адаптивный, или специфический). Врожденный иммунитет одинаков у всех людей и идентичным образом реагирует на любых «врагов». Реакция начинается немедленно после проникновения микроба в организм и не формирует иммунологическую память. То есть, если такой же микроб проникнет в организм снова, система неспецифического иммунитета его «не узнает» и будет реагировать «как обычно». Неспецифический иммунитет очень важен — он первым сигнализирует об опасности и немедленно начинает давать отпор проникшим микробам.
Однако эти реакции не могут защитить организм от серьезных инфекций, поэтому после неспецифического иммунитета в дело вступает приобретенный иммунитет. Здесь уже реакция организма индивидуальна для каждого «врага», поэтому «арсенал» специфического иммунитета у разных людей различается и зависит от того, с какими инфекциями человек сталкивался в жизни и какие прививки делал.
Специфическому иммунитету нужно время, чтобы изучить проникшую в организм инфекцию, поэтому реакции при первом контакте с инфекцией развиваются медленнее, зато работают гораздо эффективнее. Но самое главное, что, один раз уничтожив микроба, иммунная система «запоминает» его и в следующий раз при столкновении с таким же реагирует гораздо быстрее, часто уничтожая его еще до появления первых симптомов заболевания. Именно так работают прививки: когда в организм вводят ослабленных или убитых микробов, которые уже не могут вызвать заболевание, у иммунной системы есть время изучить их и запомнить, сформировать иммунологическую память. Поэтому, когда человек после вакцинации сталкивается с реальной инфекцией, иммунная система уже полностью готова дать отпор, и заболевание не начинается вообще или протекает гораздо легче.
Кто отвечает за работу различных видов иммунитета?
- Костный мозг. Это центральный орган иммуногенеза. В костном мозге образуются все клетки, участвующие в иммунных реакциях.
- Тимус (вилочковая железа). В тимусе происходит дозревание некоторых иммунных клеток (Т-лимфоцитов) после того, как они образовались в костном мозге.
- Селезенка. В селезенке также дозревают иммунные клетки (B-лимфоциты), кроме того, в ней активно происходит процесс фагоцитоза — когда специальные клетки иммунной системы ловят и переваривают проникших в организм микробов, фрагменты собственных погибших клеток и так далее.
- Лимфатические узлы. По своему строению они напоминают губку, через которую постоянно фильтруется лимфа. В порах этой губки есть очень много иммунных клеток, которые также ловят и переваривают микробов, проникших в организм. Кроме того, в лимфатических узлах находятся клетки памяти — это специальные клетки иммунной системы, которые хранят информацию о микробах, уже проникавших в организм ранее.
Таким образом, органы иммунной системы обеспечивают образование, созревание и место для жизни иммунных клеток. В нашем организме есть много их видов, вот основные из них.
- Т-лимфоциты. Названы так, потому что после образования в костном мозге дозревают в вилочковой железе — тимусе. Разные подвиды Т-лимфоцитов отвечают за разные функции. Например, Т-киллеры могут убивать зараженные вирусами клетки, чтобы остановить развитие инфекции, Т-хелперы помогают иммунной системе распознавать конкретные виды микробов, а Т-супрессоры регулируют силу и продолжительность иммунной реакции.
- B-лимфоциты. Название их происходит от Bursa fabricii (сумка Фабрициуса) — особого органа у птиц, в котором впервые обнаружили эти клетки. В-лимфоциты умеют синтезировать антитела (иммуноглобулины). Это специальные белки, которые «прилипают» к микробам и вызывают их гибель. Также антитела могут нейтрализовывать некоторые токсины.
- Натуральные киллеры. Эти клетки находят и убивают раковые клетки и клетки, пораженные вирусами.
- Нейтрофилы и макрофаги умеют ловить и переваривать микробов — осуществлять фагоцитоз. Кроме того, макрофаги выполняют важнейшую роль в процессе презентации антигена, когда макрофаг знакомит другие клетки иммунной системы с кусочками переваренного микроба, что позволяет организму лучше бороться с инфекцией.
- Эозинофилы защищают наш организм от паразитов — обеспечивают антигельминтный иммунитет.
- Базофилы — выполняют главным образом сигнальную функцию, выделяя большое количество сигнальных веществ (цитокинов) и привлекая этим другие иммунные клетки в очаг воспаления.
Как клетки иммунной системы отличают «своих» от «чужих» и понимают, с кем нужно бороться?
В этом им помогает главный комплекс гистосовместимости первого типа (MHC-I). Это группа белков, которая располагается на поверхности каждой клетки нашего организма и уникальна для каждого человека. Это своего рода «паспорт» клетки, который позволяет иммунной системе понимать, что перед ней «свои». Если с клеткой организма происходит что-то нехорошее, например, она поражается вирусом или перерождается в опухолевую клетку, то конфигурация MHC-I меняется или же он исчезает вовсе. Натуральные киллеры и Т-киллеры умеют распознавать MHC-I рецептор, и как только они находят клетку с измененным или отсутствующим MHC-I, они ее убивают. Так работает клеточный иммунитет.
Но у нас есть еще один вид иммунитета — гуморальный. Основными защитниками в этом случае являются антитела — специальные белки, синтезируемые B-лимфоцитами, которые связываются с чужеродными объектами (антигенами), будь то бактерия, вирусная частица или токсин, и нейтрализуют их. Для каждого вида антигена наш организм умеет синтезировать специальные, подходящие именно для этого антигена антитела. Молекулу каждого антитела, также их называют иммуноглобулинами, можно условно разделить на две части: Fc-участок, который одинаков у всех иммуноглобулинов, и Fab-участок, который уникален для каждого вида антител. Именно с помощью Fab-участка антитело «прилипает» к антигену, поэтому строение этого участка молекулы зависит от строения антигена.
Как наша иммунная система понимает устройство антигена и подбирает подходящее для него антитело?
Рассмотрим этот процесс на примере развития бактериальной инфекции. Например, вы поцарапали палец. При повреждении кожи в рану чаще всего попадают бактерии. При повреждении любой ткани организма сразу же запускается воспалительная реакция. Поврежденные клетки выделяют большое количество разных веществ — цитокинов, к которым очень чувствительны нейтрофилы и макрофаги. Реагируя на цитокины, они проникают через стенки капилляров, «приплывают» к месту повреждения и начинают поглощать и переваривать попавших в рану бактерий — так запускается неспецифический иммунитет, но до синтеза антител дело пока еще не дошло.
Расправляясь с бактериями, макрофаги выводят на свою поверхность разные их кусочки, чтобы познакомить Т-хелперов и B-лимфоцитов со строением этих бактерий. Этот процесс называется презентацией антигена. Т-хелпер и B-лимфоцит изучают кусочки переваренной бактерии и подбирают соответствующую структуру антитела так, чтобы потом оно хорошо «прилипало» к таким же бактериям. Так запускается специфический гуморальный иммунитет. Это довольно длительный процесс, поэтому при первом контакте с инфекцией организму может понадобиться до двух недель, чтобы подобрать структуру и начать синтезировать нужные антитела.
После этого успешно справившийся с задачей B-лимфоцит превращается в плазматическую клетку и начинает в большом количестве синтезировать антитела. Они поступают в кровь, разносятся по всему организму и связываются со всеми проникшими бактериями, вызывая их гибель. Кроме того, бактерии с прилипшими антителами гораздо быстрее поглощаются макрофагами, что также способствует уничтожению инфекции.
Есть ли еще какие-то механизмы?
Специфический иммунитет не был бы столь эффективен, если бы каждый раз при встрече с инфекцией организм в течение двух недель синтезировал необходимое антитело. Но здесь нас выручает другой механизм: часть активированных Т-хелпером В-лимфоцитов превращается в так называемые клетки памяти. Эти клетки не синтезируют антитела, но несут в себе информацию о структуре проникшей в организм бактерии. Клетки памяти мигрируют в лимфатические узлы и могут сохраняться там десятилетиями. При повторной встрече с этим же видом бактерий благодаря клеткам памяти организм намного быстрее начинает синтезировать нужные антитела и иммунный ответ запускается раньше.
Таким образом, наша иммунная система имеет целый арсенал различных клеток, органов и механизмов, чтобы отличать клетки собственного организма от генетически чужеродных объектов, уничтожая последние и выполняя свою главную функцию — поддержание генетического гомеостаза.
Французские вирусологи из Страсбургского и Руанского университетов исследовали образцы крови членов семей, где есть заболевшие Ковидом. И получили поразительные результаты. Что именно выяснили ученые и как это правильно трактовать? Чтобы узнать все подробности, мы досконально изучили оригинал научной работы вместе с экспертом-иммунологом, кандидатом медицинских наук, гендиректором контрактно-исследовательской компании Николаем Крючковым.
БОЛЕЗНЬ ОБНАРУЖЕНА, ИММУНИТЕТ — НЕТ
— Французские исследователи решили проверить, как возникает иммунитет у членов семей, которые живут вместе с заболевшими COVID-19 в легкой форме (то есть у контактных лиц), — поясняет эксперт. — В наблюдении участвовало 7 семей, в которых были в общей сложности 9 заболевших и 8 контактных.
Ученые прицельно исследовали не знакомые уже многим антитела, а другой важный компонент иммунной системы — клеточный иммунитет. Его основные «бойцы» — иммунные клетки памяти, или Т-лимфоциты. У добровольцев брали анализ крови в период от 44 до 80 дней после появления симптомов болезни. И оценивали: есть ли в образцах крови соответствующие клетки памяти к новой инфекции, или нет.
Результаты оказались такие:
— У двоих контактных лиц не удалось обнаружить вообще никаких признаков иммунитета — ни Т-лимфоцитов (клеток памяти), ни антител.
— Еще у двоих не появилось никаких симптомов «ковида» (то есть из восьми контактных лиц шесть заболели с признаками болезни, начиная с температуры и заканчивая кашлем).
— У одного из двоих, не имевших симптомов, брали анализ на антитела тремя разными тестами и — анализ на специфические Т-клетки. Не нашли ничего.
— У второго человека без признаков болезни тоже не оказалось никаких антител. Но! Нашлись Т-лимфоциты, иммунные клетки памяти.
Однако это не все поразительные факты. Среди контактных лиц был еще один человек, который заболел, но анализы на антитела и на Т-клетки дали отрицательный результат. То есть организм этого больного как будто вообще не запомнил коронавирус! Во всяком случае, через 44 дня после появления симптомов уже не было никаких признаков иммунитета к «ковиду».
У шести человек из восьми со временем появились и антитела, и Т-лимфоциты.
ТРИ НОВЫЕ ЗАГАДКИ КОРОНАВИРУСА
— Это исследование поставило перед нами три новых вопроса, — говорит Николай Крючков.
1. Если человек заболевает, то у него, по идее, должны образоваться и антитела, и Т-лимфоциты, распознающие коронавирус. У одного из участников исследования не обнаружилось антител в положенный срок, однако нашелся другой элемент иммунитета — Т-лимфоциты, или клетки памяти.
2. Еще у одного заболевшего при всех признаках COVID-19 не обнаружилось никаких намеков на иммунитет — ни антител, ни Т-клеток.
3. Наконец, в ходе наблюдения нашелся человек, у которого анализ показал Т-лимфоциты, но при этом не было ни малейших признаков болезни.
НЕ ВСЕ ТАК ГЛАДКО: КАКИЕ ПРЕТЕНЗИИ ЕСТЬ К ИССЛЕДОВАНИЮ
— Во-первых, мы должны понимать, что изучение проведено на очень маленьком количестве участников. В таких случаях результаты исследования не признаются подтверждением гипотезы. Считается, что они позволяют сформулировать, выдвинуть гипотезу, которую еще предстоит проверять в дальнейшем, — говорит Николай Крючков.
Кандидат медицинских наук, гендиректор контрактно-исследовательской компании Николай Крючков. Фото: Личный архив.
Это значит: мы не можем сделать вывод, что вместо антител многие люди обзавелись Т-клеточным иммунитетом. Соответственно, нет никаких доказательств, что иммунная прослойка в обществе намного больше, чем показывают анализы на антитела, подчеркивает эксперт.
Второй важный момент. Отсутствие Т-клеток у одного из переболевших и, наоборот, их обнаружение у не болевшего человека, может быть не признаком «коварности» или новой загадкой коронавируса. Не исключено, что это объясняется неточностью теста. Поскольку, в отличие от тест-систем для обнаружения антител, наличие Т-лимфоцитов исследуется очень сложным методом для научных исследований, который не прошел достаточную валидацию для применения в рутинной клинической практике (упрощенно говоря, проверки точности. — Ред.).
ВЫВОДЫ: ХОРОШАЯ И ПЛОХАЯ НОВОСТЬ
— Подчеркну еще раз: в данном случае мы говорим именно о гипотезах, которые еще предстоит подтвердить в масштабных исследованиях, — отмечает Николай Крючков. Учитывая это, мы можем предполагать:
— Похоже, есть группа людей, которые столкнулись с вирусом, не наработали достаточного количества антител (анализ «не видит» их), но при этом получили Т-клеточный иммунитет. Судя по данному исследованию, таких людей относительно немного — максимум 20% от всех переболевших.
— У части людей, переболевших в легкой форме, организм, возможно, вообще «не замечает» новой инфекции. У них не возникает никаких элементов иммунитета, и есть все шансы заболеть повторно. Если только в этой части исследования не были получены ложные результаты из-за неточности теста на Т-лимфоциты к новому коронавирусу.
КСТАТИ
Можно ли по желанию протестироваться на Т-клетки?
Это сложный дорогостоящий метод, который применяется только в научно-исследовательских целях. То есть вы не сможете сделать его в обычной медицинской лаборатории.
В ТЕМУ
Что выяснили шведы
В Интернете сейчас широко обсуждается еще одно исследование, где упоминаются «ковид» и Т-клетки. Это шведская научная работа.
— Николай, говорят, в новом шведском исследовании доказано, что у большого количества людей есть иммунные Т-клетки к новому коронавирусу.
— На самом деле в этой научной работе речь о другом. Здесь ученые исследовали виды Т-клеток у разных групп людей. Изучались иммунные клетки, способные реагировать на разные фрагменты коронавирусов в целом. И основной вывод касается кросс-реактивности (перекрестного иммунитета). То есть подтверждается, что у людей, перенесших сезонные коронавирусы (традиционные простуды), появляются иммунные Т-клетки, реагирующие на сходные участки сезонных коронавирусов и SARS-CoV-2. При этом по-прежнему нет никаких доказательств, что такой перекрестный иммунитет защищает от нынешней инфекции. Возможно, он позволяет тем, кто простужался из-за сезонных коронавирусов, переносить новую инфекцию в более легкой форме. Но это пока лишь гипотеза.
ВОПРОС-РЕБРОМ
Сколько же людей на самом деле переболело коронавирусом?
— Некоторые эксперты говорят о том, что вывод по анализам на антитела — около 20% по статистике в Москве — занижен. На самом деле нужно увеличивать эту цифру едва ли не в 2-3 раза. В том числе потому, что у многих не появились антитела, зато есть Т-клеточный иммунитет. Вы согласны?
— Увы, как исследователь и иммунолог не могу поддержать таких оптимистичных выводов. Скорее, научные данные сейчас говорят о том, что объем иммунной прослойки на уровне 20% не занижен, а преувеличен. Причина в дизайне исследования. Если говорить упрощенно, то тестироваться на антитела в подавляющем большинстве случаев идут люди, у которых были какие-то симптомы, контакты, то есть те или иные основания подозревать болезнь. Естественно, среди таких процент антител будет ощутимо выше, чем если бы выборка была действительно репрезентативной, то есть сформированной объективно. При этом практика показывает, что среди людей, которые уверены, что не переболели, очень высокая частота отказа проходить тестирование на антитела.
Что касается большого вклада Т-клеточного иммунитета, то имеющиеся на сегодня исследования как раз говорят о том, что процент людей без антител, но с Т-клетками к SARS-COV-2 очень невелик, максимум 20% от всех переболевших. Точно оценить это значение пока еще сложно.
Словом, думаю, до высокой иммунной прослойки нам еще далеко. Впрочем, коронавирус преподносит немало сюрпризов. Осенью увидим, чьи предположения окажутся ближе к истине.
Коронавирус: мифы и реальность.Чем коронавирус дальше, тем больше вокруг него правды и домыслов. Мы постарались разобраться с основными мифами о пандемии Covid-19
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ
Доктор Мясников: «Из Китая могут прийти смертельные вирусы. Страшнее коронавируса и бубонной чумы»
Врач назвал настоящие болезни-убийцы, которые могут подкосить человечество (подробности)
Добровольцы, испытывающие вакцину от COVID-19, готовятся к следующему этапу тестов
Более 100 лет назад выдающийся ученый Илья Ильич Мечников писал: «…Пусть те, у кого воинственный пыл никак не остынет, лучше направят его на войну не против людей, а против микробов». Ученый мечтал избавить человечество от болезней и эпидемий.
Илья Ильич Мечников, русский биолог, основоположник эволюционной эмбриологии, создатель фагоцитарной теории иммунитета, уже с ранних лет увлекался естественными науками. Это привело его на естественное отделение Харьковского Университета, которое он закончил с золотой медалью. В дальнейшем он продолжил свое образование в университетах Германии, Италии, Франции. В 1867 году был удостоен премии Петербургской Академии наук имени К. Бэра за работы в области эволюционной эмбриологии, доказывающие единство происхождения позвоночных и беспозвоночных животных. В 1908 году ему была присуждена Нобелевская премия за открытие фагоцитоза и клеточную теорию иммунитета. В течение многих лет он возглавлял Институт Пастера в Париже, занимающийся исследованиями в области биологии, инфекционных заболеваний и вакцин. Открытия Мечникова И. И. носили революционный характер для своего времени и не всегда воспринимались научным сообществом. Илья Ильич внес неоценимый вклад в науку и человечество в следующих направлениях:
— изучение внутриклеточного пищеварения низших животных;
— открытие и детальное изучение клеточного звена иммунитета;
— создание первой русской школы микробиологов, иммунологов и патологов;
— активное участие в создании научно-исследовательских учреждений, разрабатывающих различные формы борьбы с инфекционными заболеваниями.
Фото: Shutterstock.com
Все началось с того, что Мечников заинтересовался вопросом, как организм защищается от вредоносных микроорганизмов. Ответ нашелся неожиданно. Воткнув в тело личинки морской звезды шип розы, ученый наблюдал, как вокруг последнего начинают скапливаться подвижные клетки, которые пытались либо поглотить шип, либо создать защитный слой вокруг него. Мечников назвал эти клетки фагоцитами (от греческого слова «есть»), а само явление – фагоцитозом. Свою теорию фагоцитоза, зародившуюся из наблюдений за морскими микроорганизмами, Мечников развил в систему, объясняющую явления воспаления и иммунитета. Открытие фагоцитоза было положено в основу биологической (фагоцитарной) теории иммунитета. Мечников утверждал, что полноценный иммунитет может быть гарантирован только при полноценности всех реакций фагоцитоза. При выпадении хотя бы одной из фаз фагоцитоза вероятно развитие заболевания.
Вопросы старения занимали значительное место в трудах Мечникова. Он считал, что старость и смерть у человека наступают преждевременно, в результате самоотравления организма микробными и иными ядами. В своей работе «Этюды оптимизма», опубликованной в начале ХХ столетия, И. И. Мечников попытался проанализировать истоки долголетия, как отдельных людей, так и целых народов, и высказал предположение, что существенную часть их рациона составляет кисломолочный продукт – болгарская простокваша. В начале ХХ века был обнаружен особый вид лактобактерий в образцах болгарской простокваши, который был назван Lactobacillus Bulgaricus – болгарская палочка. В своих трудах Мечников стал пропагандировать широкой общественности полезность болгарской простокваши, считая основным средством в борьбе против старения и самоотравления организма болгарскую молочнокислую палочку. Позднее болгарский ученый И. Богданов выделил из болгарского йогурта специальный штамм Lactobacillus Bulgaricus LB-51 tumoronecroticance (в переводе с эсперанто: болгарская палочка LB-51, убивающая опухоли). На основе своего открытия ученый разработал препарат «Бластолизин», который представлял собой фрагменты гликопептидов.
В начале 1970-х годов И. Богданов обратился в Институт биоорганической химии АН СССР в Москве с предложением о совместной работе по выяснению структуры активных компонентов препарата. Изучение биологической активности «Бластолизина», определение его химической структуры группой ученых под руководством академика В. Т. Иванова привело к идентификации и синтезу обширной серии производных мурамилдипептида. Один из самых активных и безопасных гликопептидов из этой линейки – глюкозаминилмурамилдипептид (ГМДП) был синтезирован в 1989 году к. х. н. Т. М. Андроновой. Именно этот гликопептид лег в основу создания российского препарата Ликопид 1 мг.
Действие Ликопида 1 мг (лекарственная форма ГМДП) в наибольшей степени приближено к процессу естественной иммунорегуляции, так как его действующим началом является структурный фрагмент клеточной стенки тех «нужных иммунитету» бактерий, которые уже присутствуют в организме человека с рождения. Ликопид активирует макрофагально-фагоцитарное, гуморальное и клеточное звенья иммунитета. Ликопид прежде всего воздействует на клетки врожденного иммунитета, который в дальнейшем помогает системе приобретенного иммунитета противостоять воздействию внешних агентов, таким образом усиливая первую линию защиты иммунитета. Фармакологическая активность препарата реализуется посредством связывания его активной основы ГМДП с рецептором NOD-2. Клиническая эффективность Ликопида проявляется в усилении противоинфекционного иммунитета (антибактериальный, противовирусный, противогрибковый), оказании противовоспалительного действия, усилении противоопухолевого иммунитета. Также Ликопид уменьшает аллергические реакции, обладает адъювантным эффектом, способен оказывать лейкопоэтический эффект.
Препарат может использоваться для профилактики и в комплексной терапии частых заболеваний ЛОР-органов, для снижения сезонной заболеваемости ОРЗ, усиливает действие противомикробных препаратов. Отмечается синергизм с противовирусными средствами, показан при герпетических инфекциях.
Лекарственный препарат Ликопид® 1мг, созданный на основе ГМДП, производится в соответствии с требованиями GMP на фармацевтическом предприятии АО «Пептек» и успешно применяется в клинической практике с 1995 года.
ИМЕЮТСЯ ПРОТИВОПОКАЗАНИЯ. НЕОБХОДИМО ПРОКОНСУЛЬТИРОВАТЬСЯ СО СПЕЦИАЛИСТОМ.
Реклама