2.3. Главные функции иммунной системы

107. Морфогеиетическая (обеспечение своевременного рас­познавания и аккуратной элиминации уже ненужных клеток, тканей и органов в онтогенезе многоклеточного организма).

108. Противоинфекдионная, или, шире, — антиинвазивная. Сюда также относят дополнительный иммунный барьер, по­могающий пищеварительной системе в работе со значитель­ным ежедневным потоком пищевых антигенов, и реакции лимфоцитов на ингаляторные и аппликаторные внешние ве­щества, проникающие во внутреннюю среду организма.

Другие естественные предназначения системы не очевид­ны. Но в «списке» функций иммунной системы есть еще по крайней мере один целиком искусственный, антропогенный, а именно ятрогенный пункт — иммунитет против так назы­ваемых аллоантигенов, т.е. антигенов чужеродных тканей, трансплантированных во внутреннюю среду организма. Не было бы медицинских пересадок органов и тканей, включая переливание крови и введение кровепрепаратов, не было бы и понятия о трансплантационном иммунитете. В природе нет естественных процессов, при которых уже рожденные особи

обменивались бы с другими особями кровью, тканями, орга­нами, разве только каннибалы-сыроеды с обширными ульце-ративными колитами. Привнесение во внутреннюю среду одного организма тканей от другой особи — чисто искусствен­ное, ятрогенное явление. По этой причине оно требует к себе особого отношения, ибо если в природе нет процессов такого рода, то в эволюции млекопитающих, в том числе в иммунной системе, не мог идти отбор молекулярных механизмов адап­тации к таким ситуациям и защитного контроля над такими ситуациями. Есть основания полагать, что именно это лежит в основе неспособности иммунной системы санировать орга­низм от кровяных инфекций, т.е. инфекций, распространяю­щихся в популяции с переливанием крови и введением про­дуктов медицинского назначения, полученных из крови или тканей млекопитающих. В настоящее время такими инфек­циями являются ВИЧ-инфекция (СПИД) и прионные инфек­ции типа губчатого энцефалита (бешенства) коров, заразных для человека по пищевому пути. Может быть, стоит хотя бы временно признать, что бессмысленно рассчитывать на вакци­ну от СПИДа. Вакцина в классическом понимании (и на се­годня другого понимания, основываясь на здравом смысле, пока никто не предложил) рассчитана на мобилизацию им­мунных механизмов, нредсуществующих в организме, заложен­ных в процессе лимфоноэза, т.е. генетической дифференцировки лимфоцитов до встречи с антигеном. А если в генетической программе лимфоцитов эволюционно и не закладывались ме­ханизмы защиты, адекватные патогенным свойствам ретрови-русов, прионов и неизвестных нам новых инфекций, эволю­ция которых идет темпами, несоизмеримыми с темпами эво­люции млекопитающих? Тогда вакцинировать от таких ин­фекций так же полезно, как заставлять спеть красивую мело­дию человека, от природы лишенного и слуха, и голоса.

Опыт показывает, что антигены, т.е. то, что распознает им­мунная система, а именно антигенраспознающие рецепторы лимфоцитов, — это молекулы наружных мембран клеток. По биохимической природе антигены относятся к белкам и их производным — гликопротеидам, липопротеидам. Антигенами бывают также чистые углеводы, липополисахариды, фосфори-лированные производные органических молекул. Принципи­ально, что иммунные механизмы работают с внеклеточным материалом и с поверхностью клеток, но не внутри клеток, не в ядре, не с геномом, т.е. иммунная система распознает то, что в классической генетике называют фенотипом. Внешние ве­щества, микроорганизмы и продукты их деградации становят­ся объектом, на который организм развивает иммунный ответ, только в том случае, когда эти внешние вещества прочно свя­зываются с поверхностью клеток организма и/или с молекула­ми межклеточного матрикса.

Таким образом, определение иммунитета следующее.

Иммунитет — особое биологическое защитное свойство многоклеточных, осуществляемое специализированными клетками — лимфоцитами и состоящее в молекулярном рас­познавании клеточного фенотипа во внутренней среде орга­низма с целью деструкции и элиминации поврежденных па­тогеном (инфекционными микроорганизмами, гельминтами, лекарственными препаратами и т.п.) клеток и молекул меж­клеточного матрикса.

Иммунитет = распознавание + деструкция. Это определе­ние отражает пределы действия иммунной защиты — вне и снаружи клеток собственного тела. Иммунная система не ра­ботает с геномом клеток. Поэтому вирусные инфекции с кова-лентным встраиванием вируса в геном, а также малоизучен­ные внутриклеточные прионные инфекции, видимо, недо­ступны санирующим механизмам иммунитета. А иммунитет, похоже, эволюционно самый последний и самый сильный биологический защитный механизм у многоклеточных. Поэ­тому, вероятно, в защите от ретровирусных и прионных ин­фекций человеку надо бы полагаться на ментальные механиз­мы защиты, а не на бессознательный иммунитет. Распознава­ние патогена — специальная функция лимфоцитов. На де­струкцию и элиминацию патогена лимфоциты «нанимают» все клетки крови:

• эритроциты (сорбируют растворимые иммунные ком­плексы с IgM и комплементом и уносят их на расщепле­ние в синусоиды печени и селезенки);

• нейтрофилы (фагоцитируют иммунные комплексы с IgG и продуцируют активные формы кислорода и гидролити­ческие ферменты, а также пептиды-антибиотики и, воз­можно, другое);

• макрофаги (фагоциты и эффекторы воспаления по типу ГЗТ — гиперчувствительности замедленного типа);

• эозинофилы (активируются иммунными комплексами с IgE и IL-5 и продуцируют токсичные протеины гранул — эозинофильный катионный протеин, миелопероксидазу, которые способны убить гельминта, — это естественный механизм противогельминтного иммунитета в норме. При патологии продукты активированных эозинофилов вызывают деструктивное воспаление в тканях, например в стенке бронхов при бронхиальной астме;

• тучные клетки (активируются IgE и антигеном, секрети-руют биологически активные вещества, обеспечивающие быстрое развитие в норме защитных сосудистых реакций и реакций миоконстрикции, например, в желудочно-ки­шечном тракте. При патологии те же медиаторы тучных

5—1385

65

клеток обеспечивают развитие деструктивных аллерги­ческих воспалительных реакций; • базофилы (содержат те же медиаторы, что и тучные клет­ки, только анатомически локализованы в крови, тогда как тучные клетки — в соединительной ткани).

Иммунологическое распознавание — это физическое свя­зывание (нековалентное, не катализируемое ферментами, комплементарное за счет ван-дер-ваальсовых водородных гид­рофобных и ионных связей) неопределенно большого числа разнообразных молекул-антигенов (как своих, так и чужерод­ных) с антигенспецифичными распознающими рецепторами лимфоцитов. Иммунологическое распознавание — уникальное свойство лимфоцитов, которого нет ни у каких других клеток в организме многоклеточных. Оно возникает в результате осо­бой и молекулярно весьма «трудоемкой» дифференцировки лимфоцитов в процессе лимфопоэза. В результате этой диф­ференцировки на наружной мембране лимфоцита экспресси-руется рецептор для антигена. Кроме этого рецептора, в боль­шинстве лимфоцитов экспрессируется еще некоторое опреде­ленное количество молекул на мембране, предназначенных для определенных межклеточных взаимодействий (молекулы адгезии клеток и корецепторы).

В распознавших антиген лимфоцитах еще экспрессируют-ся определенные гены цитокинов, предназначенных для орга­низации определенных межклеточных коммуникаций. На осу­ществление второй половины иммунного ответа — деструкции и элиминации — большинство специализированных субпопу­ляций лимфоцитов уже себя «не тратят» (исключение — толь­ко цитотоксические лимфоциты-эффекторы). Распознав анти­ген и синтезировав определенные цитокины, лимфоцит «нани­мает» (посредством цитокинов) для деструкции и элимина­ции антигена лейкоциты крови, известные как классические клетки-эффекторы общей воспалительной реакции. Лейкоци­ты имеют каждый свой специализированный тип протеолити-ческих, окислительных, цитотоксических, вазоактивных био­логически активных веществ, локализованных внутриклеточ-но или секретируемых, но имеющих общее предназначение — отторгнуть, выбросить из организма, расщепить. Деструктив­ные, окислительные, цитотоксические, вазоактивные меха­низмы макрофагов, эозинофилов, базофилов, тучных клеток неспецифичны по антигену, т.е. одни и те же в случае любого антигена. Но лимфоцит, распознавший антиген, собирает в нужном месте, активирует и направляет на свой антиген де­структивные биохимические механизмы общевоспалительных белых клеток крови.

Отсюда ясно видна роль иммунной системы в развитии па­тологических процессов. Иммунный ответ по самой своей

сути, по цели направлен на деструкцию и элиминацию патоге­на из организма. Но патогены, попав во внутреннюю среду, не являются патогенами, если они не проникли внутрь клетки или не связались с межклеточным матриксом. Поэтому разру­шить патоген — всегда означает разрушить собственную клет­ку или молекулы межклеточного матрикса. Целостный орга­низм не чувствует боли от какого-либо иммунного ответа только в тех случаях, когда количество разрушаемого и убирае­мого антигена невелико и работа воспалительных лейкоцитов-эффекторов остается под порогом чувствительности анализа­торов нервной системы. Если же количество антигена больше порогового, особенно если антиген самовоспроизводящий (микроорганизмы, гельминты), то деструктивная фаза иммун­ного ответа будет восприниматься с симптомами rubor, tumor, calor, dolor, т.е. как болезненный процесс. Его локализация, степень распространенности, продолжительность, качествен­ные особенности будут определяться качествами и количест­вом антигена, а также индивидуальными способностями им­мунной системы особи и связанных с этой системой сосуди­стой системы и органов детоксикации (печень) и выделения. В данной лекции мы перечислим конкретные варианты пато­логических процессов, развивающихся с участием иммунной системы.

2.4. Анатомия и физиология иммунной системы. Основные закономерности развития иммунного ответа*

В тексте мы будем использовать ряд английских терминов без перевода, местами — транслитерацией по двум причинам: а) из уважения к лидирующему языку первоисточника факти­ческой информации (точнее, к работающим в этой области

*В данной главе почти вся фактическая информация относится к иммунной системе человека. Структура и функции иммунной систе­мы человека и мыши (главного экспериментального животного в им­мунологии) в высокой степени сходны. Такое сходство свидетель­ствует о высокой степени консервативности гомологичных призна­ков иммунной системы. Этот консерватизм относится не только к паре человек—мышь. Например, строение и свойства 5 классов им­муноглобулинов консервативны у всех млекопитающих, что указыва­ет на то, что молекулы иммуноглобулинов возникли до начала видо­образования млекопитающих. Такая эволюционная консерватив­ность в свою очередь указывает на то, что строение и функции этих молекул эволюционно «выгодны», т.е. приспособительно очень хоро­ши. Мы не рассматриваем в данной работе немногочисленные из­вестные несовпадения в устройстве иммунокомпетентных молекул человека и мыши. Ссылки на эксперименты по генетическому но­кауту и трансфекции генов относятся только к мышиным моделям.

5*

67

людям) и б) для лучшего понимания международных обще­принятых устойчивых сокращений.

Итак, анатомический синоним иммунной системы — лим-фоидная система. Однако понять суть функционирования им­мунной системы можно, только проследив конкретные взаи­мосвязи лимфоидной системы по крайней мере с системой клеток крови и кровеносных сосудов. Эти две системы — бли­жайшие, на которые опирается в своей работе система лимфо-цитарного иммунитета. В организме взрослого человека при­мерно 10¹³ лимфоцитов. Только 0,2—2 % из них в каждый дан­ный момент времени циркулируют в крови, остальные нахо­дятся в лимфоидных органах, в неинкапсулированной лимфо­идной ткани слизистых оболочек и среди клеток иных, нелим-фоидных тканей организма (например, внутриэпителиальные лимфоциты слизистых оболочек — IEL — intraepitelial lympho­cytes).

Иммунная система устроена органно-циркуляторно. Орга­ны иммунной системы следующие. Центральные (органы лимфопоэза):

а кроветворный костный мозг (орган гемопоэза и лимфо­поэза В-2-лимфоцитов);

а вилочковая железа (орган лимфопоэза Тсф-лимфоци-тов);

а плевральная полость (В-1-лимфоциты) и слизистая обо­лочка ЖКТ (Туб-лимфоциты).

Периферические лимфоидные органы (места развития им­мунного ответа):

а лимфатические узлы; а селезенка;

а неинкапсулированные лимфоидные образования сли­зистых оболочек (пейеровы бляшки, аппендикс, минда­лины и др.);

а лимфоидные подсистемы барьерных тканей и органов — кожи, слизистых оболочек, печени, матки.