Почему мы не похожи друг на друга

Очерки о биологической индивидуальности

Белки тканевой несовместимости отличают каждого из нас от окружающих и от всех живущих на планете людей. Чем же мы отличаемся друг от друга, в чем причина этой несхожести?

Этот сайт рассказывает о новейших исследованиях и намечающихся перспективах в расшифровке многих секретов биологической индивидуальности организмов.

 

Бастионы защиты

Проследим для примера цепочку иммунологических событий при такой банальной инфекции, как грипп. Вирус проникает в клетки, выстилающие носоглотку, встраивается в их геном и заставляет те же клетки производить вирус в еще большем количестве. Клетка переполняется вирусами, разрывается, что распространяет инфекцию далее. Прогрессия поражения смертельна. Но захватчиков на первом этапе встречают фагоциты, которые заглатывают и переваривают комплексы чужого. Такие клетки, а ими могут быть лейкоциты крови и макрофаги тканей, выделяют химические вещества, расширяющие близлежащие кровеносные сосуды. В результате к месту начинающегося воспаления прибывают все новые порции фагоцитов. Инфицированные частицы истребляются также загадочными клетками, обладающими молниеносной реакцией на «чужое». Эти клетки называют естественными киллерами (убийцами), так как они присутствуют в организме еще до встречи с инородным агентом. Правда, при вирусных инфекциях они часто оказываются парализованными.

После встречи с вирусом макрофаг делает нечто более важное, чем поглощение антигена. На его поверхности образуется комплекс белков ТС 2-го класса с молекулами расщепленного неприятеля. Этот комплекс и служит «сиреной» для всех до того спокойных защитных клеток. Неся характерную для данного врага этикетку, макрофаг отыскивает среди Т-хелперов таких помощников, которые наиболее активно кооперируют с ним (вспомним клонально-селекционную теорию Барнета). Макрофаг способен к передвижению на длинных клеточных отростках (псевдоподиях), чтобы повысить вероятность встречи с нужным Т-хелпером, он «переходит» из тканей в ближайший лимфатический узел, через который постоянно протекают Т-клетки всех типов.

Когда, наконец, макрофаг находит соответствующий Т-хелпер, он передает «вилку» с антигеном и белком ТС «штепселю» лимфоцита. Защелка захлопывается, и макрофаг переключается на продукцию вещества, способствующего размножению Т-хелперов найденного типа. Это вещество считают иммунологическим гормоном, обеспечивающим взаимодействие лимфоцитов, поэтому его назвали интерлейкином-1. Одновременно интерлейкин-1 действует на центральный «термостат» организма, вызывая повышение температуры тела, что снижает активность размножения вируса и усиливает иммунные реакции.

Быстро размножающиеся Т-хелперы начинают выделять поток своих собственных химических сигналов, так называемых лимфокинов. Это очень важные растворимые курьеры клеток. К ним относятся гаммаинтерферон, ряд интерлейкинов, особенно активный интерлейкин-2. Они еще сильнее стимулируют защиту, вызывая размножение фагоцитов и других бойцов армии спасения. Это сигналы всеобщей мобилизации. В результате образуется известное всем припухание и воспаление в инфицированном месте.

В то же время другие Т-хелперы в лимфатических узлах движутся на соединение с еще одним видом лимфоцитов: Б-клетками. Выделяя интерлейкин-2, Т-хелперы стимулируют Б-клетки к размножению. Те порождают плазматические клетки с густой сетью белкового «конвейера». Это «фабрики» антител. На первом этапе образуются иммуноглобулины класса М, они метят зараженные клетки в очаге воспаления, это средства «экстренного реагирования». Через несколько дней другие Б-клетки начинают вырабатывать иммуноглобулин Ж, который достает инфицированные клетки в любом участке тела и вместе с комплементом истребляет их. Часть Б-лимфоцитозов становится клетками памяти, которые в будущем обеспечат быструю реакцию на данный вирус, если он снова появится в организме.

Тем временем гамма-интерферон успевает замедлить размножение вируса и повысить боеспособность фагоцитов. Оболочка последних становится складчатой, умножаются псевдоподии, активируются молекулы «аппетита» - лизосомы, заведующие внутриклеточным перевариванием «чужого». Однако с вирусами еще не покончено, они укрываются в глубинах собственных клеток организма. Для их распознавания и истребления иммунитет кует новую карательную армию Т-киллеров. Эти убийцы, созревающие под влиянием интерлейкина-2, распознают зараженные мишени по белкам ТС 1-го класса. Информацию же от Т-хелперов они получают под влиянием белков ТС 2-го класса. Это классический пример многоканального влияния белков ТС на все защитные реакции. Т-киллер единственный, кто может разрушить мембрану инфицированной мишени.

Т-киллеры, или, иначе, цитотоксические Т-лимфоци-ты, служат главным действующим лицом клеточного иммунитета. Естественные киллерные клетки тоже лимфоциты, но их точное происхождение не установлено. Основной мишенью их действия служат опухолевые клетки и клетки, зараженные бактериями.

Распознав комплекс «чужого» со своими белками ТС, Т-киллеры прикрепляются к зараженным клеткам и «расстреливают» их мембрану ядовитыми белками, называемыми порфиринами. В месте попадания этих белков образуются отверстии диаметром до 20 нм, через которые изливается содержимое клеток. Чтобы окончательно разрушить вместилище вирусных частиц, Т-киллеры наносят завершающий удар, передавая сигнал, заставляющий клетку истребить вместе с вирусной и собственную ДНК. Затем киллер покидает свою жертву и устремляется к другой мишени. Порфирин, попадающий в межклеточное пространство, быстро теряет свои свойства, поэтому соседние неизменные клетки не подвергаются опасности. Эта двойная перекрывающая система уничтожения измененных клеток обеспечивает устранение из организма самой возможности размножения вируса, а также в обычных условиях - и разрастания опухолевых клеток. На какое-то время редеет популяция клеток, несущая биомолекулу, привлекательную для опустошающего вируса.

Следующей стадией иммунного ответа является активация Т-супрессоров. В начале вирусной атаки их число невелико, но после размножения активированных Т- и Б-лимфоцитов оно заметно увеличивается. Когда Т-киллеры атакуют клетки-мишени, супрессорные лимфоциты подавляют клон киллеров по типу обратной отрицательной связи. Тем самым достигается полная целесообразность защитных реакций по времени и силе. Т-киллеры убивают те собственные клетки, которые не изменили характеристики белков ТС 1-го класса. В особых условиях, как мы увидим ниже, клетки-мишени прибегают к спасительной для них мимикрии, и тогда Т-киллер слепнет.

Здоровой иммунной системе может потребоваться почти 3 недели на завершение работы по отражению атаки вируса гриппа. Но ее следующая реакция на такой же тип вируса достигает пика уже через 2-3 дня, и вторгшиеся враги оказываются нейтрализованными еще до того, как они принесут какой-либо ущерб организму. Организм стал иммунным, вооруженным, но только по отношению к данному типу вирусов. Чтобы не погибнуть, вирус гриппа мутирует и в следующий раз вторгается в человеческий контингент в видоизмененной форме. Чем быстрее паразит способен мутировать, тем выше его патогенность.

Рецептор Т-клетки можно сравнить с детской рогаткой. Этим своим чувствительным органом лимфоциты узнают чужой белок и собственные белки ТС. За срок, который мы тратим на чтение книжной страницы, в нашем организме появляется около 10 млн. новых лимфоцитов. Поскольку они встретятся с разнообразными раздражителями, производными этих лимфоцитов будет порядка миллиарда новых молекул антител. Это действительно новые для организма молекулы, ибо их вариабельный участок будет составлять вновь образованный узор аминокислот. Швейцарский иммунолог К. Йерне доказал, что к этим впервые возникшим антителам возникают затем зеркальные копии, только с обратным знаком. Антитела называют «идиотипами», а противоположные им структуры - «антиидиотипами». Суть не в названиях, достаточно специальных, а в том, что образующаяся сложная система взаимосвязей, или «иммунологическая сеть», регулирует сама себя и служит порукой сохранения постоянства внутренней среды организма.