Влияние животных на иммунитет человека
Люди стали более зависимыми от лекарств, к которым приспосабливаются патогены, считают опрошенные «Известиями» врачи и ученые. В результате создается порочный круг. Иммунитет человека становится всё слабее, и это порождает серьезные эпидемии, подобные той, которую мы сейчас наблюдаем. На снижение защитной реакции работает и плохая экологическая обстановка. Новые вирусы будут появляться, в том числе и из-за глобального потепления, утверждают биоэкологи. Но проблема не в них, а в нас самих.
Сами себе разрушители
Вирусы постоянно проверяют человечество на прочность. При этом иммунитет людей не может оказывать им должного сопротивления, считают опрошенные «Известиями» эксперты.
— Иммунитет человеческой популяции очень сильно ухудшился: взрослые и дети стали чаще болеть, инфекции протекают тяжелее, вызывая всё больше осложнений. И если появится какой-то новый неизвестный вирус, то организм может с ним и не справиться, — заявила врач аллерголог–иммунолог Марина Аплетаева.
Одна из главных причин этого, по мнению эксперта, в бесконтрольном самостоятельном применении антибиотиков, что делает нас менее чувствительными к ним.
— Антибиотики влияют на иммунную систему своими угнетающими свойствами, — пояснила Марина Аплетаева. — Надо помнить, что вирусы антибиотиками не уничтожаются. Ими лечатся бактериальные инфекции, проявившиеся при осложнениях от вирусных заболеваний.
Бесконтрольное употребление антибиотиков приводит к гибели нормальной микрофлоры организма, которая является неотъемлемой частью иммунной системы, считает доцент кафедры иммунологии РНИМУ им. Н.И. Пирогова, аллерголог-иммунолог Ольга Пащенко.
Фото: ТАСС/DPA/Armin Weigel
— С другой стороны, усиливается резистентность (невосприимчивость) патогенов к антибиотикам за счет множественных мутаций генома вирусов и бактерий. Другими словами, чем неправильней мы принимаем антибиотики, тем более устойчива к ним флора, — рассказала «Известиям» иммунолог.
Эксперты обратили внимание и на то, что антибиотики используются в животноводстве. Но с пищей животного происхождения в организм человека попадают только остаточные продукты, которые не могут оказать глобального влияния на его иммунитет.
Иммунологи подчеркнули: сейчас наступает благоприятный период для укрепления здоровья. Прежде всего, увеличивается световой день, что позволят получать необходимый для организма витамин D. Кроме того, скоро появятся свежие овощи и фрукты — природные источники необходимых для иммунитета веществ.
Тайники природы
На людей — в отличие от микробов и вирусов — также влияет ухудшение окружающей среды, отметили опрошенные эксперты.
— Повышение содержания в атмосфере выхлопных газов и химических промышленных выбросов ведет к росту концентрации солей тяжелых металлов и других нежелательных микроэлементов, — заявила «Известиям» врач-аллерголог-иммунолог Ольга Пащенко.
По ее словам, загрязнение водоемов и почвы отходами человеческой деятельности ведет к попаданию токсичных веществ в организм. Следствием этого становится увеличение риска аллергических и аутоиммунных реакций, когда клетки нашей иммунной системы неадекватно реагируют как на внешние факторы, так и на собственные белки.
Фото: REUTERS/Danish Siddiqui
— В результате иммунитет все большего количества людей становится уязвимым не только к новым вирусам, но и к хорошо известным патогенам. Плюс ко всему под влиянием вирусов и бактерий клетки иммунной системы выступают агрессорами против собственного организма, — пояснила иммунолог.
Агрессивность вируса характеризуется его высокой патогенностью, сильными разрушающими воздействиями на организм. При этом, в природе существует много их разновидностей, которые еще прячутся от человека в организмах животных, отметила биоэколог, магистр экологии и природопользования, эксперт движения ЭКА Лидия Беляева.
— Нельзя не обращать внимания и на глобальное потепление, из-за которого происходит таяние ледников. А вместе с ними могут оттаивать вирусы и споры микроорганизмов, образовавшиеся много лет назад. И неизвестно сможет ли человеческий организм оказать им сопротивление, — сказала «Известиям» биоэколог. — Человек всёе больше и больше внедряется в природу, контактируя с дикими животными, перенимая от них неизвестные вирусы. Ярким примером тому служит Китай, в котором начал распространяться COVID-19.
Профессор базовой кафедры Института биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН Андрей Зиновьев отметил, что микроорганизмы и вирусы легко приспосабливаются к любой среде.
Фото: REUTERS/Daniel Acker
— Появление новых штаммов вируса — абсолютно нормальный процесс. На самом деле им не выгодно уничтожать организм, в котором они поселились, поэтому со временем происходит привыкание. Хоть вирус и продолжает находиться внутри человека, но уже не вызывает осложнений, — сказал «Известиям» Андрей Зиновьев.
По его словам, человечество не раз уже переживало сильные эпидемии, приведшие к гибели 70% населения. И невозможно исключать, что может появиться вирус, способный повторить эти исторические события.
Иммунитет (от лат. immunitas — освобождение или избавление от чего-либо) — состояние невосприимчивости организма к воздействию патогенных микробов, их токсинов и других чужеродных веществ биологической природы. Организмы человека и животных весьма точно дифференцируют «свое» и «чужое», благодаря чему обеспечивается защита не только от внедрения патогенных микробов, но и чужеродных белков, липополисахаридов, полисахаридов и других чужеродных веществ. Следовательно, главное значение иммунитета состоит в распознавании «своего» и «чужого», что жизненно важно. Поступление во внутреннюю среду организма веществ с признаками чужеродной информации (макромолекул белков, полисахаридов и др.) грозит нарушением структурного и химического состава этого организма. Количественное и качественное «постоянство» внутренней среды, называемое гомеостазом, обеспечивается процессами саморегулирования во всех живых системах. Иммунитет — одно из проявлений гомеостаза. В этой связи иммунитет является свойством всего живого: человека, животных, растений и даже бактерий.
Система органов и клеток, осуществляющая реагирование против чужеродных субстанций, получила название иммунной системы организма. Она распределена по всему организму, ее клетки постоянно рециркулируют по всему телу через кровоток, она обладает способностью вырабатывать сугубо специфические молекулы антител, различные по своей специфике в отношении каждого антигена.
По происхождению различают два вида иммунитета: врожденный и приобретенный.
Врожденный иммунитет
Врожденный (видовой, наследственный, генетический) иммунитет — это невосприимчивость к инфекционным агентам, детерминированная в геноме и проявляемая количеством и порядком расположения ганглиозидов определенного типа на поверхности мембран клеток. Этот вид иммунитета свойственен животным определенного вида к определенному возбудителю инфекции и передается из поколения в поколение. Например, лошади не болеют ящуром, крупный рогатый скот — сапом, собаки — чумой свиней, животные — сифилисом и т. д. В основе механизмов врожденного иммунитета к определенным возбудителям лежат отсутствие в клетках организма рецепторов и субстратов, необходимых для адгезии и размножения возбудителя, наличие веществ, блокирующих размножение патогенных микробов. Последние не могут размножаться в организме, и заболевание не возникает. Например, Brucclla abortus будет размножаться в плаценте только тех видов животных, которые содержат углевод эритритол.
Врожденный иммунитет весьма прочный, но не абсолютный. Так, в естественных условиях куры не болеют сибирской язвой, однако Пастер заразил курицу сибиреязвенной бациллой после искусственного понижения температуры тела погружением ее конечностей в холодную воду. Мечникову удалось вызвать экспериментальный столбняк у лягушки (весьма устойчивой к столбнячному токсину) путем согревания ее в термостате. Врожденной резистентностью в основном обладают взрослые животные. У новорожденных во многих случаях видовая устойчивость отсутствуют. Например, кролики-сосуны и мышата чувствительны к заражению вирусом ящура. Весьма чувствительны к заражению вирусами и бактериями развивающиеся куриные эмбрионы, что в практике используют для получения вакцин.
Следует учитывать, что животные, не заболевая определенной инфекционной болезнью, могут быть носителем возбудителя и представлять опасность для других видов. Например, человек может быть носителем вируса чумы собак.
Важно отметить, что естественная невосприимчивость является не только видовым признаком, среди восприимчивых к определенным микробам видов существуют породы, популяции и линии, животных, отличающиеся высокой устойчивостью к данному возбудителю. Так, при высокой чувствительности овец к сибирской язве алжирские овцы отличаются высокой к ней устойчивостью. Свиньи йоркширской породы по сравнению с другими породами устойчивее к роже свиней. Куры породы белый леггорн более устойчивы к пуллорозу, чем птицы пород красный род-айленд и плимутрок.
Приобретенный иммунитет
Характерная особенность приобретенного иммунитета — его специфичность, т. е. устойчивость организма только к определенному возбудителю болезни. Приобретенный иммунитет подразделяют на естественный и искусственный. Естественно приобретенный иммунитет, в свою очередь, делят на активный и пассивный. Активный (постинфекционный) образуется после естественного переболевания животного. Естественно приобретенный иммунитет не обязательно должен быть связан с клинически выраженным переболеванием. Во многих случаях в организм животного систематически попадают дозы возбудителя меньше той, которая может вызвать заболевание. В этом случае происходит скрытая иммунизация, которая у животных, достигших определенного возраста, создает активный иммунитет к определенному возбудителю. Такое явление называют иммунизирующей субинфекцией.
Естественно приобретенный пассивный иммунитет — иммунитет новорожденных, приобретенный ими за счет поступления плоду от матери антител через плаценту (трансплацентарный) либо уже после рождения через кишечник с молозивом (колостральньш, или молозивный). У птиц (например, кур) материнские антитела передаются с лецитиновой фракцией желтка (трансовариальный). Важно отметить, что насыщение кровотока иммунными фракциями новорожденных жвачных, лошадей, свиней происходит в основном колостральным путем. В этой связи различают естественно и искусственно вызванный колостральный иммунитет. В первом случае иммунитет обусловлен антителами, естественно выработанными в организме матери под воздействием различных антигенов окружающей среды. Во втором случае путем направленной иммунизации организма матери определенными антигенами вырабатываются специфические антитела против определенного возбудителя болезни.
Молозиво неиммунизированных коров обладает бактериостатическими и антитоксическими свойствами в отношении многих патогенных микроорганизмов — кишечной палочки, сальмонелл, стафилококков и др. Так, в молозиве в среднем при первой дойке содержится в 100 мл Ig — 900 мг, IgG — 200, IgM — 400, IgA — 300 мг, а в том же количестве молока уже соответственно 50, 2, 5 и 8 мг. Воспринятые с молозивом иммуноглобулины (антитела) в кишечнике, например новорожденных телят, абсорбируются и неизмененными проходят через стенку кишечника в лимфатическую систему, а затем в кровеносное русло. Следует знать, что у домашних животных кишечник проницаем для молозивных антител лишь первые 24—36 ч, поэтому молозиво новорожденный должен получить как можно раньше с момента рождения.
Естественно приобретенный активный иммунитет может сохраняться 1—2 года, но в некоторых случаях — пожизненно (например, у собак, переболевших чумой, у овец, переболевших оспой). Естественно приобретенный пассивный иммунитет обеспечивает состояние невосприимчивости от нескольких недель до нескольких месяцев.
Искусственно приобретенный иммунитет также подразделяют на активный и пассивный. Активный (поствакцинальный) возникает в результате иммунизации животных вакцинами. Вакцинный иммунитет развивается через 7—14 дней и сохраняется от нескольких месяцев до одного года и более. Пассивный иммунитет создается при введении в организм иммунной сыворотки, содержащей специфические антитела против определенного возбудителя болезни. Пассивный иммунитет можно создать и при введении сывороток крови животных-реконвалесцентов (переболевших данной болезнью), например при ящуре. Пассивный иммунитет, как правило, не превышает 15 дней.
Иммунитет также принято классифицировать по направленности действия защитных механизмов организма на микроорганизмы или их продукты. Различают антибактериальный иммунитет, когда защитные механизмы направлены против патогенного микроба, в результате предотвращается размножение и распространение в нем микроба.
Противовирусный иммунитет обусловливается выработкой организмом противовирусных антител и механизмами клеточной защиты.
Антитоксический иммунитет, при образовании которого бактерии не разрушаются, но вырабатываются антитела, эффективно нейтрализующие токсины в организме больного животного.
Иммунитет при протозойных и гсльминтозных заболеваниях направлен на обезвреживание и уничтожение возбудителей болезней.
Различают также местный (локальный) иммунитет. Понятие «местный иммунитет» впервые было введено А. М. Бередка в 1925 г. Логическим выводом теории местного иммунитета явилось изыскание методов локальной иммунизации тканей и органов, являющихся воротами инфекции — первого защитного барьера против инфекционного агента. В этой связи стали широко в практике применять аэрогенный и пероральный способы иммунизации.
Если после перенесенной болезни организм освобождается от возбудителя, сохраняя при этом состояние невосприимчивости, то такой иммунитет называют стерильным. Однако при многих инфекциях иммунитет сохраняется только до тех пор, пока в организме находится возбудитель болезни. В этом случае говорят об инфекционном или нестерильном иммунитете (премуниция).
В зависимости от механизмов зашиты организма различают также гуморальный и клеточный иммунитет. Гуморальный иммунитет обусловливается выработкой в зараженном организме специфических антител, клеточный иммунитет — за счет образования специфически реагирующих с возбудителем (антигеном) Т-лимфоцитов.
Крепкий иммунитет является гарантией того, что человек будет меньше болеть и большее время чувствовать себя хорошо. Дело в том, что правильно работа иммунной системы обеспечивает нашему организму защиту от всевозможных вирусных инфекций и других вызванных бактериями болезней. А все потому, что она быстро распознает попадающие в организм чужеродные клетки и вырабатывает антитела, которые уничтожают этих чужаков. Чтобы выработать крепкий иммунитет, человеку нужно соблюдать правильную диету, потому что некоторые продукты могут сильно разрушить защитные механизмы человеческого организма. Так от чего же нам стоит освободить свой рацион питания, чтобы иммунитет стал крепким?
Иммунитет нужен для защиты человека от болезнетворных бактерий
Как правило, слабый иммунитет преимущественно встречается у людей с сахарным диабетом. В крови человека содержатся белые кровяные клетки под названием лейкоциты, которые и занимаются борьбой с чужеродными бактериями и инфекциями в нашем организме. При высоком уровне сахара крови работа лейкоцитов замедляется, поэтому человеческий организм оказывается сильнее подвержен развитию опасных заболеваний. Поэтому многие ученые настоятельно рекомендуют людям сократить количество потребляемых сладких продуктов, чтобы иммунитет всегда оставался крепким.
Как укрепить иммунитет?
Для многих это может оказаться большой неожиданностью, но для укрепления иммунитета стоит сократить количество употребляемого сыра. Во многих сырных продуктах содержатся бактерии листерии, которые в ходе многочисленных научных исследований доказали свою способность разрушать иммунную систему человека. Примечательно, что полностью отказываться от сыра не стоит, потому что желудочно-кишечный тракт в большинстве случаев убивает листерии при помощи желудочного сока. Но если злоупотреблять употреблением сыра, проблем вряд ли удастся миновать.
Сыр может быть опасен для вашего здоровья
Многие диетологи также рекомендуют людям полностью отказаться от колбасных изделий. Но отказываться от всех видов таких продуктов тоже не стоит. Перед употреблением важно взглянуть на состав и остерегаться тех колбасных изделий, в которых содержится много глутамата натрия. По мнению многих ученых, именно эта добавка плохо влияет на работу иммунной системы человека. Если же в составе колбасы ее нет, то в умеренных количествах эти продукты есть можно.
Но знаете ли вы, что усиленная работа иммунитета способна испортить ваши зубы?
Также иммунная система разрушается из-за чрезмерного употребления алкоголя, тем более низкого качества. Дело в том, что в этих напитках содержится огромное количество сахара, о вреде которого мы уже говорили выше. Также известно, что алкоголь буквально вымывает из человеческого организма все питательные вещества и лейкоциты, которые играют огромную роль в работе иммунной системы.
Алкоголь вымывает из человеческого организма все полезные вещества
В завершении стоит сказать, что работа иммунитета также может ухудшаться из-за чрезмерного употребления животного белка. Дело в том, что в нем содержится много так называемых свободных радикалов, которые вызывают в человеческих клетках мутации и разрушают их. Именно поэтому многие диетологи советуют заменить животные жиры растительными аналогами.
Была ли эта статья полезной для вас? Своим ответом делитесь в комментариях.
Ученые из США предложили методику создания мышей с гуманизированными (состоящими из человеческих клеток) легкими и иммунной системой. По их мнению, у исследователей сейчас нет подходящей модели животных, которая могла бы пролить свет на то, как SARS-CoV-2 ведет себя в организме человека. Хорьки, нечеловеческие приматы и трансгенные мыши, на которых делали ставку, показывают неудовлетворительные результаты в экспериментах. Они либо рано погибают, либо не демонстрируют нужных симптомов. Российские специалисты высоко оценили потенциал этого предложения, несмотря на его сложность и затратность. Они полагают, что если даже коронавирусная инфекция в скором времени отступит, создание таких моделей сильно продвинет науку вперед.
Очеловечить мышей
Ученые Центра динамики инфекционных заболеваний и Института биологических наук им. Хака (The Center for Infections Disease Dynamics and Huck Institutes of the Life Sciences) опубликовали обзорную статью, в которой описали способы создания мышей с гуманизированными легкими и иммунной системой. Такие особи необходимы для тестирования безопасности и эффективности вакцин от нового коронавируса. Как пояснили специалисты, человечество сейчас находится в поисках подходящей модели животных, которая могла бы помочь понять, как SARS-CoV-2 ведет себя в организме людей. Но пока найти ее не удается.
Как говорится в статье, трансгенные мыши, на которых надеялись ученые со всего мира («Известия» писали о них в материале «Мышей наловят: грызунов для испытания вакцины продают по $3 тыс.»), погибают к шестому дню инфицирования, демонстрируя при этом лишь незначительные симптомы COVID-19. Хорьки, физиология легких которых похожа на человеческую, слабо восприимчивы к коронавирусам. А с нечеловеческими приматами работать дорого и сложно.
Фото: Depositphotos
Любая животная модель имеет так называемый трансляционный потенциал — вероятность, с которой полученные на ней результаты могут быть перенесены на человека, сообщил «Известиям» заведующий лабораторией трансляционной медицины ФФМ МГУ имени М.В.Ломоносова Владимир Попов.
— Для обычных лабораторных мышей он совсем невелик: в пределах 10–15%. Создание трансгенной мышиной модели, даже если введенная генетическая конструкция — человеческий ген, увеличивает его незначительно. Ведь ткани, системы органов, да и весь организм в целом остаются мышиными, — уверен эксперт.
Трансгенные модели, по словам ученого, бывают нужны при исследовании молекулярных механизмов каких-то уже описанных физиологических процессов, при исследовании патогенеза заболеваний, вызванных поломкой одного (или немногих) генов. Но они мало полезны при исследовании системных патологий, к которым, по-видимому, относится заболевание, вызванное SARS-CoV-2. С этой точки зрения способность вызвать у мышей развитие человеческой легочной ткани и иммунных клеток — это очевидный шаг вперед, — считает Владимир Попов.
Две возможные модели
Гуманизированные мыши с легкими человека позволят изучить именно человеческие иммунные реакции. Частой причиной смерти больных COVID-19 является острый респираторный дистресс-синдром, вызванный чрезмерным выделением воспалительных цитокинов, сообщил «Известиям» руководитель Центра доклинических исследований Сеченовского Университета (вуз — участник проекта повышения конкурентоспособности образования «5–100») Андрей Недорубов.
— В современной клинической практике есть препараты на основе моноклональных антител (созданных в лаборатории клонов), которые способны блокировать этот цитокиновый шторм на самых ранних этапах его активации. Но проблема заключается в том, что большая часть данных средств блокирует только человеческие пути активации цитокинов. И на лабораторных животных они не активны в виду эволюционного и видового различий, — пояснил эксперт.
Именно с этими ограничениями способны справиться гуманизированные мыши.
Фото: Global Look Press/Berti HANNA
Ученые описали две возможные методики создания таких лабораторных грызунов. В первом случае мышам предлагают ввести человеческие гемопоэтические стволовые клетки. Это предшественники B-клеток, необходимых для продукции антител и активации гуморального иммунного ответа (когда образуются вещества с защитными функциями).
Также грызунам необходимо будет подсадить эмбриональную человеческую печень и тимус, которые продуцируют Т-клетки и осуществляют их созревание и селекцию для получения клеточного иммунного ответа. Фрагмент легочной ткани человека пересаживают мышам в специальной капсуле подкожно. Таким образом внутри животного как пазл собирают самые важные элементы человеческой иммунной системы и позволяют ей нормально функционировать по законам человеческого организма.
— В итоге в первой модели есть локализованное человеческое легкое, которое сохраняет структуру, жизнеспособность и основные ветки человеческого иммунитета, которые отвечают за реакцию организма на чужеродное вторжение, — пояснил Андрей Недорубов. — Мышиная собственная защитная система не оказывает влияния на данные компоненты, так как мыши генномодифицированны и лишены иммунитета, чтобы избежать отторжения органов.
Во втором случае ученые предлагают использовать метод бластоцистной комплементации (бластоциста — это следующий этап формирования зародыша после зиготы. — «Известия»), сообщил изданию руководитель лаборатории геномной инженерии МФТИ Павел Волчков. При этой методике в бластоцисту мыши, у которой «выключены» гены, ответственные за развитие того или иного органа, необходимо ввести эмбриональные стволовые клетки, из которых позже могут развиться эти же органы другого вида. В данном случае, человеческие легкие.
— Однако нужно понимать, что пока экспериментально человеческие клетки животным никто не вводил. Тут есть этическое противоречие, которое связано с тем, что у животного могут развиться не только легкие, но и, скажем, нервная ткань. В таком случае остается открытым вопрос, в какой степени это животное, а в какой человек, — пояснил ученый. — Однако это очень перспективная модель, над созданием которой нужно работать.
Обе описанные методики подходят для изучения как человеческой иммунной системы, так и работы легких. И у каждой из них есть свои плюсы и минусы, отметил эксперт.
Дорого, но перспективно
Однако такие эксперименты требуют больших финансовых вложений. Стоимость трансгенных мышей может составлять до нескольких тысяч долларов за одно ядро (несколько животных, от которых можно получить потомство), а гуманизированные модели стоят еще дороже. Однако если они действительно будут воспроизводить патогенез COVD-19, сходный с заболеванием у людей, а также развитие иммунитета против SARS-CoV-2 и других похожих инфекций, эти затраты полностью оправдаются, уверена заведующая лабораторией Института регенеративной медицины МНОЦ МГУ имени М.В. Ломоносова Анастасия Ефименко.
Фото: Global Look Press/Friso Gentsch/dpa
— Часто в публикациях гуманизированными называют трансгенных мышей, которым ввели человеческий ген или несколько. Хотя это не совсем корректно. На уровне организма введение генов человека вовсе не означает развития человеческих реакций, например на инфекцию, — рассказала специалист. — В этой статье описаны именно гуманизированные мыши, у которых значительная часть клеток легких и крови являются человеческими. И их ответ на вирус должен соответствовать тем, которые возникают у пациентов.
Специалисты говорят, что даже если коронавирусная инфекция в скором времени отступит, создание таких моделей сильно продвинет науку вперед. Однако есть и обратная сторона медали: если рассуждать о создании рукотворных вирусов (а разговоры о лабораторном происхождении SARS-CoV-2 не утихают), то разработка гуманизированных моделей животных может ускорить процесс перехода патогена от животного к человеку, предупреждают некоторые ученые. Поэтому необходимо строго контролировать работу с такими животными.