Кто открыл вирусы мечников
Обновлено: 18.04.2024
Об иммунитете сегодня знает каждый школьник, причем он уверенно расскажет, что под иммунитетом подразумевается способность человеческого организма сопротивляться вредному воздействию болезнетворных микробов и других негативных факторов, то есть он не дает болеть или помогает легче переносить заболевание и быстро выздоравливать. Ведь не зря говорят, что у часто хворающего ребенка или взрослого слабый иммунитет, а у человека, который с детства не знал болезней, иммунитет, напротив, сильный.
Сейчас любому человеку известно, что состояние иммунитета можно оценить по анализу крови.
А вот вплоть до второй половины XIX века ничего об иммунитете не знали, а о механизме заболевания и выздоровления существовали только догадки. Первая завеса тайны была приоткрыта в 1880-е годы, когда в этой области начал работать русский ученый Илья Ильич Мечников.
Именно он заложил основы современной иммунологии, высказав главные принципы, по которым наш организм может сопротивляться болезням. Ученый не первым заметил некоторые основополагающие иммунологические процессы, но он первым смог правильно их интерпретировать, изучить и подвести прочную теоретическую основу. Все ученые, работавшие над проблемами иммунологии много позже Мечникова, опирались на его достижения и идеи. Так что мы сейчас по праву считаем именно нашего соотечественника основателем иммунологии как научной дисциплины.
Почему человек заболевает и выздоравливает?
В древности разного рода заболевания приписывались злым духам и прочей нечисти, которая якобы поселялась в человеческом теле либо воздействовала на расстоянии. Но в то же время люди пытались бороться с теми заболеваниями, которые мы сейчас называем инфекционными, то есть заразными. Наверное, не стоит говорить, что те попытки были практически безрезультатны, так как не имели никакой теоретической основы, а строились лишь на домыслах.
К концу XVIII века сложилась уникальная ситуация: уже предпринимались успешные попытки борьбы с инфекционными заболеваниями с помощью вакцинации — введения в организм небольших доз возбудителей болезни. Однако теории, которая объясняла бы, почему и как помогает вакцина, не существовало.
С точки зрения врача и ученого начала XIX века, происходило что-то странное и непонятное: если человеку дать переболеть слабой формой болезни, то настоящее заболевание его не коснется. Объяснить это было крайне трудно.
Однако до того, как Мечников начал проводить исследования, была разработана целая теория, названная сейчас инфекционной иммунологией. Речь идет о знаменитых работах великого французского ученого Луи Пастера, который целенаправленно искал вакцины, эффективно работающие против разных заболеваний.
В 1880-е годы он сделал ряд открытий огромной важности, на которых основана вся современная наука о вакцинации. Более удивителен тот факт, что Луи Пастер хоть и находил действенные вакцинные препараты, не мог объяснить, почему они помогают. Однако такое положение в науке было недолгим — уже в конце XIX века на механизм действия вакцин и выздоровления человека пролил свет Мечников, а также другие ученые.
Итак, к тому времени ученые уже знали о том, что со многими инфекционными болезнями, раньше считавшимися неизлечимыми, можно бороться с помощью вакцин. Но при этом до сих пор было непонятно, каким образом организм человека, прошедшего вакцинацию, борется с инфекционными болезнями.
Сильный пожирает слабого…
В 1882 году Илья Мечников, работавший тогда в Италии, сделал неожиданное открытие, перевернувшее и его жизнь, и историю биологии, физиологии и многих других наук, в том числе и медицины. Как говорил сам ученый, он в одночасье из зоолога превратился в патолога, начавшего с интересом изучать жизнь организмов на уровне клеток. Так о чем же таком узнал Мечников?
В один прекрасный день Мечников заметил, что в прозрачных тельцах личинок морских звезд существуют небольшие подвижные клетки, которые окружают и поглощают все попавшие в организм инородные тела.
Эти клетки буквально пожирали пылинки, бактерии и другие микроорганизмы. Само по себе это наблюдение не было открытием — ученым относительно давно был известен факт, что в крови животных и человека обитают клетки-фагоциты, которые буквально пожирают (заложено в их названии: фаго — пожирать, цитос — клетка) попадающие в кровь микроорганизмы. Однако Мечников интерпретировал это событие не так, как ученые до него, а совершенно по-новому.
До работ Ильи Мечникова считалось, что фагоциты помогают болезнетворным микроорганизмам распространяться по телу животного или человека. Русский же ученый сделал совершенно противоположный вывод — по его мнению, эти клетки, напротив, убивают микробы, не позволяя болезни захватить весь организм. Но так вышло, что с Мечниковым в то время почти никто не согласился.
Впоследствии Илья Ильич заметил и еще одну особенность фагоцитов — они окружали и поглощали не только бактерии или чужеродные тела, а также уничтожали и отмершие (либо ставшие ненужными из-за развития организма) ткани организма-хозяина. Это было важным открытием, наводившим на мысли об особой роли фагоцитов. Ведь если отмершие ткани не убирать и не выводить из организма, то они могут нанести вред или даже привести к смерти. Значит, фагоциты, среди которых и лейкоциты, живущие в крови животных и человека, играют в организме санитарную роль, поддерживая здоровье!
Мечников не сдался, а продолжил работать. К 1892-му он уже во всех деталях разработал теорию фагоцитоза — поглощения чужеродных тел, попавших в организм, особыми клетками-фагоцитами.
При этом ученым было доказано, что фагоциты многих живых существ (в том числе и активно изучаемых им морских звезд) гомологичны (то есть имеют общее происхождение, схожее строение и функции) человеческим лейкоцитам, а значит, играют одну и ту же роль.
Фагоциты или антитела?
Разработанная биологом теория иммунитета не воспринималась большинством ученых того времени. Несмотря на это, Илья Ильич, уже много лет работавший во Франции, посчитал проблему иммунитета более или менее разрешенной и увлекся другими научными проблемами.
Неприятие теории Мечникова основывалось на достижениях так называемой гуморальной теории иммунитета, в которой главная роль защитников организма отводилась особым веществам — антителам, присутствующим в крови.
Впервые о присутствии в крови зараженного организма особых веществ заговорили японский бактериолог Сибасабуро Китасато и немецкий врач Эмиль Беринг.
Так получилось, что эти ученые положили начало гуморальной теории иммунитета, которую развил и практически довел до научного совершенства немецкий химик, фармаколог и бактериолог Пауль Эрлих. Он работал практически параллельно с Мечниковым и, к слову сказать, заложил основы химиотерапии, разработал много эффективных лекарственных препаратов против инфекционных заболеваний. Однако немецкий ученый не поддерживал идею о клетках-фагоцитах, считая главными в борьбе организма с болезнью именно антитела.
Эрлих предположил, что при попадании в кровь возбудителя заболевания в особых клетках образуются антитела, убивающие его. Ученый также утверждал, что появление антител провоцируют сами болезнетворные микроорганизмы — они несут на себе так называемый антиген, запускающий в заболевшем организме механизм выработки антител.
Из теории Эрлиха вытекал один любопытный факт — получалось, что в организме может вырабатываться (либо уже присутствует) огромное количество антител, действующих только против какого-либо одного вредоносного микроорганизма. В рамках гуморальной теории было выдвинуто еще множество интересных предположений, объясняющих механизм выздоровления и то, почему иногда с болезнью невозможно бороться.
Уверенность в истинности гуморальной теории возникла не на пустом месте — ведь не зря же фагоцитарная теория иммунитета Мечникова не была сразу принята! Дело в том, что правильность выводов Эрлиха и других ученых подтверждалась наблюдениями — всегда при попадании в кровь животного или человека разных болезнетворных микроорганизмов появлялись разные антитела. При этом наблюдаемый Мечниковым факт поглощения возбудителей разных болезней лейкоцитами крови животных не считался сильным доводом.
Кроме того, Эрлих, будучи в первую очередь врачом, на основе своей теории создал несколько достаточно эффективных лекарственных препаратов, которые помогали лечить разные недуги. Это ли не признание успеха?
Командная работа фагоцитов и антител
На самом деле иммунитет оказался гораздо более сложным, чем предполагала каждая из теорий.
Оказалось, что защита организма от болезнетворных микроорганизмов основана на совместной работе клеток-фагоцитов и особых веществ антител. Вот так природа обхитрила ученых, объединив их теории в одну.
Илья Мечников говорил о том, что бактерии, чужеродные тела и отмершие ткани захватываются и уничтожаются клетками-фагоцитами, роль которых в человеческом организме играют лейкоциты. Эрлих утверждал, что борьба с вредными бактериями происходит посредством антител. Интересно отметить, что Мечников и Эрлих сделали несколько прозорливых замечаний, нашедших подтверждение лишь много лет спустя.
Эрлих настолько был увлечен протеканием процесса противостояния болезни, что на многие другие аспекты иммунитета не обращал внимания. Мало того — для немецкого ученого иммунитет был лишь средством борьбы с инфекционными заболеваниями. Мечников же отводил ему гораздо более широкую и важную роль. В частности, русский биолог выдвинул идею, что иммунитет — это защита не только от разного рода инфекций, но и от вредоносных воздействий вообще. Под эту идею он подводил и тот факт, что лейкоциты уничтожают отмершие клетки собственных тканей организма, ведь в противном случае организм отравился бы и погиб.
Но, как оказалось, обе теории правильно объясняли разные стороны одного и того же явления, поэтому и Эрлих, и Мечников оказались по-своему правы.
Однако нужно сказать, что даже сейчас в рамках науки иммунологии рассматриваются две теории иммунитета. Как нетрудно догадаться — фагоцитарная (клеточная) и гуморальная.
После Мечникова и Эрлиха над проблемами зародившейся иммунологии работало множество ученых, однако наибольший вклад внес австралиец Фрэнк Макфарлейн Бернет. Благодаря его трудам иммунология приобрела современный вид.
Нужно сказать, что Бернет развил идею Ильи Мечникова о главенствующей роли лейкоцитов в иммунной системе. Ученый разработал концепцию, которую в двух словах можно выразить так: организм с помощью иммунной системы отличает свое от чужого и ведет борьбу со всем чужим. Эта теория отлично объясняет и излечение от инфекционных заболеваний, и отторжение чужеродных тел, в том числе трансплантированных органов.
Иммунитет — какой он?
Выше было много сказано о том, что идеи, заложенные Мечниковым и Эрлихом, объединились в одну теорию иммунитета, которая стала основой иммунологии. Однако не было сказано ни слова о том, что же такое иммунитет в современном понимании.
Нужно сразу сказать, что иммунология, начало которой было положено трудами Мечникова в 1880-х годах, не такая уж и простая наука. В ней до сих пор масса загадок, к которым современные ученые только-только пытаются подступиться. Среди них и ВИЧ — вирус, вызывающий СПИД и практически полностью уничтожающий иммунную систему человека. Как бороться с этим страшным заболеванием — пока не совсем ясно. Другой загадкой является необычное поведение иммунной системы, которая без каких бы то ни было причин, вместо того чтобы защищать человека, начинает его убивать.
Пока в иммунологии масса неразрешимых задач, однако очень многое уже известно, а самое главное — почти полностью разработан процесс работы иммунитета в разных ситуациях (при разных заболеваниях, внешних и внутренних факторах).
Еще один класс клеток необходим только для того, чтобы в ответ на попадание болезнетворных микроорганизмов выделять антитела. Именно здесь происходит объединение клеточной и гуморальной теорий. Однако нужно сказать, что антитела вырабатываются далеко не всегда — с некоторыми заболеваниями справляются только лейкоциты и другие клетки. И, напротив, иногда организм спасается только антителами, а фагоциты в это время бездействуют.
В организме людей и животных проходят и другие иммунные реакции, однако они все так или иначе основаны либо на клетках, выделяющих антитела, либо на клетках, физически уничтожающих болезнетворные микроорганизмы или чужеродные тела.
И нельзя не сказать об одном интересном факте, который основатели иммунологии наблюдали, но не могли объяснить со всей научной строгостью. Речь идет о существовании двух видов иммунитета — врожденного и приобретенного (или, как говорят ученые, специфического и неспецифического). Как нетрудно понять из названия (да и каждый из нас знает об этом еще со школьной скамьи), врожденным иммунитетом мы (как, впрочем, и многие животные) обладаем с самого рождения, а приобретенный формируется в процессе нашего роста и развития.
Механизмы врожденного иммунитета заложены на генном уровне — они сформировались за многие миллионы лет эволюционного процесса.
А вот приобретенный иммунитет — это постоянно развивающаяся и быстро изменяющаяся система организма. Здесь механизм прост — как только организм столкнется с патогеном (болезнетворным микроорганизмом, вирусом или токсическим веществом), на него вырабатывается строго определенная реакция. Когда данный патоген попадет в организм в следующий раз, иммунная система ответит уже сформированной реакцией, тем самым возбудитель заболевания или токсин будет просто-напросто обезврежен (либо его вред будет сведен к минимуму). Именно так мы сейчас боремся со многими болезнями, делая одну прививку, благодаря которой и вырабатывается иммунная реакция на много лет или вообще на всю жизнь.
Именно на иммунологию как науку возложены большие надежды человечества. Эта наука со временем должна дать ответ на самые важные вопросы: как побороть инфекционные заболевания и другие болезни
Как было сказано, иммунитет — гораздо более сложная система, чем просто сообщество специализированных клеток, уничтожающих болезнетворные микроорганизмы либо вырабатывающих антитела. Это большое количество клеток и особых механизмов их взаимодействия друг с другом, с патогенными микроорганизмами и организмом в целом. И многое еще остается за гранью неизвестного.
Иммунология — из XIX в XXI век
Со времени открытия фагоцитов и антител минуло уже больше века, иммунология за это время прошла огромный путь, познав многие тайны иммунной системы человека. И сейчас можно с уверенностью заявить, что идеи Мечникова и Эрлиха нашли подтверждение.
Современная иммунология дала ответы на множество вопросов, предложила немало способов борьбы с инфекционными заболеваниями и иммунными проблемами (в том числе и отторжением трансплантированных и искусственных тканей и органов). И можно не сомневаться, что в будущем будет решено еще больше задач.
Все это может показаться фантастикой, но именно иммунология со временем должна дать ответ, как побороть все инфекционные заболевания, а также иные болезни, в основе которых лежат совсем другие процессы (например, образование опухолей, аутоиммунные проблемы). И помогут человечеству избавиться если и не ото всех, то от очень многих болезней продолжатели дела Мечникова.
Мечников, продлевающий жизнь. Шарж. Илья Ильич кроме исследований и открытия иммунитета занимался самыми разными вопросами. В частности, его интересовал вопрос продления жизни
Краткая биография
С 1870-го по 1882-й Мечников работал в Одессе, после чего по политическим причинам уехал в Италию. Именно в Европе биологом были заложены основы иммунологии (создал так называемую фагоцитарную теорию) и сделан ряд важных наблюдений и открытий в этой области.
В 1886 году вернулся в Одессу, где основал первую бактериологическую станцию. Однако уже через год по приглашению микробиолога Луи Пастера перебрался в Париж, где работал почти до конца жизни.
В 1908 году Мечников за труды по иммунологии был удостоен Нобелевской премии (совместно с Паулем Эрлихом). В это время он уже был директором института Пастера.
История вирусологии довольно необычна. Первая вакцина для предупреждения вирусной инфекции — оспы была предложена английским врачом Э. Дженнером в 1796 г., почти за сто лет до открытия вирусов, вторая вакцина — антирабическая, была предложена основателем микробиологии Л. Пастером в 1885 г. — за семь лет до открытия вирусов.
Честь открытия вирусов принадлежит нашему соотечественнику Д.И. Ивановскому, который впервые в 1892 г. доказал существование нового типа возбудителя болезней на примере мозаичной болезни табака.
Рис. 1. Дмитрий Иосифович Ивановский – основатель вирусологии.
Ивановский установил, что болезнь табака, распространенная в Крыму, вызывается вирусом, который обладает высокой заразительностью и строго выраженной специфичностью действия. Это открытие показало, что наряду с клеточными формами существуют живые системы, невидимые в обычные световые микроскопы, проходящие через мелкопористые фильтры и лишенные клеточной структуры.
Спустя 6 лет в 1898 г. после открытия Д.И. Ивановского голландский ученый М. Бейеринк подтвердил данные, полученные русским ученым, придя, однако, к выводу, что возбудитель табачной мозаики — жидкий живой контагий. Ивановский с этим выводом не согласился. Благодаря его замечательным исследованиям ого Ф. Леффлер и П. Фрош в 1897 г. установили вирусную этиологию ящура, показали, что возбудитель ящура также проходит через бактериальные фильтры. Ивановский, анализируя эти данные, пришел к выводу, что агенты ящура и табачной мозаики принципиально сходны. В споре с М. В. Бейеринком прав оказался Ивановский.
В дальнейшем были открыты и изучены возбудители многих вирусных заболеваний человека, животных и растений.
Ивановский открыл вирус растений. Леффлер и Фрош открыли вирус, поражающий животных. Наконец, в 1917 г. Д'Эррель открыл бактериофаг — вирус, поражающий бактерии. Таким образом, вирусы вызывают болезни растений, животных, бактерий.
В 1892 г. современник Пастера и ближайший сотрудник И.И. Мечникова Н.Ф. Гамалея (1859-1949 гг.) обнаружил явление спонтанного растворения микробов, которое, как было установлено Д'Эреллем, обусловлено действием вируса бактерий — фага.
Под руководством И.И. Мечникова Н.Ф. Гамалея участвовал в создании первой бактериологической станции в России и второй в мире пастеровской станции. Его исследования посвящены изучению инфекции и иммунитета, изменчивости бактерий, профилактике сыпного тифа, оспы, чумы и других болезней.
В 1935 году У.Стенли из сока табака, пораженного мозаичной болезнью, выделил в кристаллическом виде вирус табачной мозаики (ВТМ). За это в 1946 году ему была вручена Нобелевская премия.
В 1958 году Р.Франклин и К.Холм, исследуя строение ВТМ, открыли, что ВТМ является полым цилиндрическим образованием.
В 1960 году Гордон и Смит установили, что некоторые растения заражаются свободной нуклеиновой кислотой ВТМ, а не целой частицей нуклеотида. В этом же году крупный советский ученый Л.А.Зильбер сформулировал основные положения вирусогенетической теории.
В 1962 году американские ученые А.Зигель, М.Цейтлин и О.И.Зегал экспериментально получили вариант ВТМ, не обладающий белковой оболочкой, выяснили, что у дефектных ВТМ частиц белки располагаются беспорядочно, и нуклеиновая кислота ведет себя, как полноценный вирус.
В 1968 году Р.Шепард обнаружил ДНК-содержащий вирус.
Одним из крупнейших открытий в вирусологии является открытие большинства структур различных вирусов, их генов и кодирующих ферментов - обратная транскриптаза. Назначение этого фермента - катализировать синтез молекул ДНК на матрице молекулы РНК.
Революционные прорывы в любой области науки происходят нечасто, раз-два в столетие. Да и для того, чтобы осознать, что революция в познании окружающего мира действительно произошла, оценить её результаты, научному сообществу и обществу в целом порой требуется не один год и даже не одно десятилетие. В иммунологии такая революция случилась в конце прошедшего века. Готовили её десятки выдающихся учёных, выдвигавших гипотезы, совершавших открытия и формулирующих теории, причём некоторые из этих теорий и открытий были сделаны сто лет назад.
Дрозофила, мутантная по гену Toll, заросла грибками и погибла, так как у неё нет иммунных рецепторов, распознающих грибковые инфекции.
Две школы, две теории
Иммунология как наука возникла полтора столетия назад. Хотя первую вакцинацию связывают с именем Дженнера, отцом-основателем иммунологии по праву считается великий Луи Пастер, начавший искать разгадку выживания рода человеческого, несмотря на регулярные опустошительные эпидемии чумы, чёрной оспы, холеры, обрушивающиеся на страны и континенты словно карающий меч судьбы. Миллионы, десятки миллионов погибших. Но в городах и селениях, где похоронные команды не успевали убирать с улиц трупы, находились такие, кто самостоятельно, без помощи знахарей и колдунов справлялся со смертельной напастью. А также те, кого болезнь не коснулась совершенно. Значит, существует в организме человека механизм, защищающий его хотя бы от некоторых вторжений извне. Он и называется иммунитетом.
Пастер развивал представления об искусственном иммунитете, разрабатывая методики его создания посредством вакцинации, однако постепенно стало ясно, что иммунитет существует в двух ипостасях: естественный (врождённый) и адаптивный (приобретённый). Который же из них важнее? Какой из них играет роль при успешной вакцинации? В начале ХХ столетия в ответе на этот принципиальный вопрос столкнулись в острой научной полемике две теории, две школы — Пауля Эрлиха и Ильи Мечникова.
Пауль Эрлих ни в Харькове, ни в Одессе не бывал. Свои университеты проходил в Бреславле (Бреслау, ныне Вроцлав) и Страсбурге, трудился в Берлине, в институте Коха, где создал первую в мире серологическую контрольную станцию, а потом возглавил институт экспериментальной терапии во Франкфурте-на-Майне, носящий сегодня его имя. И тут следует признать, что в концептуальном плане Эрлих сделал для иммунологии за всю историю существования этой науки более, чем кто-либо ещё.
Мечников открыл явление фагоцитоза — захвата и уничтожения специальными клетками — макрофагами и нейтрофилами — микробов и других чужеродных организму биологических частиц. Именно этот механизм, полагал он, и является основным в иммунной системе, выстраивая линии защиты от вторжения патогенов. Именно фагоциты бросаются в атаку, вызывая реакцию воспаления, к примеру при уколе, занозе и т.д.
Эрлих доказывал противоположное. Главная роль в защите от инфекций принадлежит не клеткам, а открытым им антителам — специфическим молекулам, которые образуются в сыворотке крови в ответ на внедрение агрессора. Теория Эрлиха получила название теории гуморального иммунитета.
Интересно, что непримиримые научные соперники — Мечников и Эрлих — разделили в 1908 году Нобелевскую премию по физиологии и медицине за работы в области иммунологии, хотя к этому времени теоретические и практические успехи Эрлиха и его последователей, казалось бы, полностью опровергали воззрения Мечникова. Даже поговаривали, что премия последнему была присуждена, скорее, по совокупности заслуг (что вовсе не исключено и не зазорно: иммунология — лишь одна из областей, в которых работал русский учёный, вклад его в мировую науку огромен). Впрочем, даже если и так, члены Нобелевского комитета, как оказалось, были намного более правы, чем полагали сами, хотя подтверждение тому пришло только через столетие.
Таким образом, до 80-х годов ХХ столетия иммунология в основном развивалась по пути, указанному Эрлихом, а не Мечниковым. Невероятно сложный, фантастически изощрённый миллионами лет эволюции адаптивный иммунитет постепенно раскрывал свои загадки. Учёные создавали вакцины и сыворотки, которые должны были помочь организму как можно быстрее и эффективнее организовать иммунный ответ на заражение, и получали антибиотики, способные подавить биологическую активность агрессора, облегчив тем самым работу лимфоцитов. Правда, поскольку многие микроорганизмы находятся в симбиозе с хозяином, антибиотики с неменьшим энтузиазмом обрушиваются и на своих союзников, ослабляя и даже сводя на нет их полезные функции, но медицина заметила это и забила тревогу много, много позднее…
Однако рубежи полной победы над болезнями, поначалу казавшиеся такими достижимыми, отодвигались всё дальше к горизонту, потому что с течением времени появлялись и накапливались вопросы, на которые господствующая теория отвечать затруднялась или не могла ответить вовсе. Да и создание вакцин шло вовсе не так гладко, как предполагалось.
Известно, что 98% живущих на Земле существ вообще лишено адаптивного иммунитета (в эволюции он появляется лишь с уровня челюстных рыб). А ведь у всех у них тоже есть свои враги в биологическом микромире, свои болезни и даже эпидемии, с которыми, однако, популяции справляются вполне успешно. Известно также, что в составе микрофлоры человека есть масса организмов, которые, казалось бы, просто обязаны вызывать заболевания и инициировать иммунный ответ. Тем не менее этого не происходит.
Подобных вопросов десятки. Десятилетиями они оставались открытыми.
Как начинаются революции
Вот эти два события — почти умозрительную теорию и первый неожиданный экспериментальный результат — и следует считать началом великой иммунологической революции. Дальше, как и бывает в науке, события развивались по нарастающей. Руслан Меджитов, который окончил Ташкентский университет, потом аспирантуру в МГУ, а впоследствии стал профессором Йельского университета (США) и восходящей звездой мировой иммунологии, первым обнаружил эти рецепторы на клетках человека.
Оказалось, что у нас их не менее десятка. Каждый специализируется на определённом классе патогенов. Если говорить упрощённо, то один распознаёт грамотрицательные инфекции, другой — грамположительные, третий — грибковые, четвёртый — белки одноклеточных паразитов, пятый — вирусы и так далее. Рецепторы располагаются на многих типах клеток и даже на клетках кожи и эпителия. Но в самую первую очередь — на тех, что отвечают за врождённый иммунитет, — фагоцитах. Подобные рецепторы были обнаружены у амфибий, рыб, других животных и даже растений (хотя у последних механизмы врождённого иммунитета функционируют по-другому).
Так, спустя почти сто лет, окончательно решился давний теоретический спор великих научных соперников. Решился тем, что оба были правы — их теории дополняли друг друга, причём теория И. И. Мечникова получила новое экспериментальное подтверждение.
Новые взгляды на взаимодействие врождённой и приобретённой ветвей иммунитета помогли разобраться в том, что до сей поры было непонятно.
Как действуют вакцины в тех случаях, когда они работают? В общем (и весьма упрощённом) виде это происходит примерно так. Ослабленный возбудитель болезни (как правило, вирус или бактерия) вводится в кровь животного-донора, например лошади, коровы, кролика и т.д. Иммунная система животного продуцирует защитный ответ. Если защитный ответ связан с гуморальными факторами — антителами, то его материальные носители можно очистить и перенести в кровь человека, одновременно перенося и защитный механизм. В других случаях ослабленным (или убитым) патогеном заражают или иммунизуют самого человека, надеясь вызвать иммунную реакцию, которая сможет защитить от реального возбудителя болезни и даже закрепиться в клеточной памяти на долгие годы. Именно так Эдвард Дженнер в конце XVIII века впервые в истории медицины провёл вакцинацию против оспы.
Однако такая методика срабатывает далеко не всегда. Не случайно до сих пор нет вакцин против СПИДа, туберкулёза и малярии — трёх наиболее опасных заболеваний в мировом масштабе. Более того, на многие простые химические соединения или белки, которые являются чужеродными для организма и просто обязаны были бы инициировать ответ иммунной системы, — ответ не возникает! И часто происходит это по той причине, что механизм основного защитника — врождённого иммунитета — остаётся неразбуженным.
Один из способов преодолеть это препятствие экспериментально продемонстрировал американский патолог Дж. Фрейнд (J. Freund). Иммунная система заработает в полную силу, если враждебный антиген смешать с адъювантом. Адъювант — своего рода посредник, помощник при иммунизации, в опытах Фрейнда он состоял из двух компонентов. Первый — водо-масляная суспензия — выполнял чисто механическую задачу медленного высвобождения антигена. А второй компонент — на первый взгляд достаточно парадоксальный: высушенные и хорошо растолчённые бактерии туберкулёза (палочки Коха). Бактерии мертвы, они не способны вызвать заражение, но рецепторы врождённого иммунитета их всё равно немедленно распознáют и включат защитные механизмы на полную мощность. Вот тогда и запускается процесс активации адаптивного иммунного ответа на антиген, который был подмешан к адъюванту.
Небольшое отступление в контексте основной темы.
Оказалось, что стенки микобактерий — а именно к ним относятся туберкулёзные палочки — устроены особенно сложно и распознаются сразу несколькими рецепторами. Наверное, поэтому у них превосходные адъювантные свойства. Итак, смысл применения адъюванта — обмануть иммунную систему, послать ей ложный сигнал о том, что организм заражён опасным патогеном. Заставить реагировать. А на самом деле в вакцине такого патогена нет вообще или он не такой опасный.
Нет сомнений, что можно будет найти и другие, в том числе неприродные, адъюванты для иммунизаций и вакцинаций. Это новое направление биологической науки имеет колоссальное значение для медицины.
Включаем-выключаем нужный ген
О пользе простокваши
Стоит вспомнить ещё об одном предвидении И. И. Мечникова. Сто лет назад он связывал активность открытых им фагоцитов с питанием человека. Хорошо известно, что в последние годы жизни он активно употреблял и пропагандировал простоквашу и прочие кисломолочные продукты, утверждая, что поддержание необходимой бактериальной среды в желудке и кишечнике чрезвычайно важно и для иммунитета, и для продолжительности жизни. И тут он опять оказался прав.
Двадцать лет, прошедшие с момента последней (последней ли?) революции в иммунологии, — слишком малый срок для широкого практического применения новых идей и теорий. Хотя вряд ли в мире осталась хоть одна серьёзная фармацевтическая компания, которая ведёт разработки без учёта новых знаний о механизмах врождённого иммунитета. И некоторые практические успехи уже достигнуты, в частности в разработке новых адъювантов для вакцин.
А более глубокое понимание молекулярных механизмов иммунитета — как врождённого, так и приобретённого (не надо забывать, что они должны действовать вместе — победила дружба) — неизбежно приведёт к значительному прогрессу в медицине. Сомневаться в этом не стоит. Следует лишь немного подождать.
Но вот в чём промедление крайне нежелательно, так это в просвещении населения, а также в смене стереотипов в преподавании иммунологии. Иначе наши аптеки будут по-прежнему ломиться от доморощенных лекарств, якобы универсально усиливающих иммунитет.
Сергей Артурович Недоспасов — заведующий кафедрой иммунологии биологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова, заведующий лабораторией Института молекулярной биологии им. В. А. Энгельгардта РАН, заведующий отделом Института физико-химической биологии им. А. Н. Белозерского.
Петров Р. Точно по цели. — 1990, № 8.
Мате Ж. Человек с точки зрения иммунолога. — 1990, № 8.
Чайковский Ю. Юбилей Ламарка—Дарвина и революция в иммунологии. — 2009, №№ 2, 3, 4, 5.
Эпидемии гриппа возникали довольно часто, но характер всемирного бедствия принимали три-четыре раза в столетие. Такие крупные эпидемии получили название пандемий.
Первые сведения о гриппе относятся к 412 году до нашей эры. Именно тогда величайший врач древности Гиппократ описал заболевание, очень похожее на грипп. У больных резко повышалась температура, болела голова и мышцы, появлялась боль в горле. При этом главной особенностью болезни была невероятная заразность. Если заболевал хотя бы один человек, через пару дней болели уже десятки, а через неделю сотни людей. Возникала настоящая эпидемия. Самые масштабные из них охватывали целые страны, а иногда и континенты, именно такие эпидемии и фиксировались в исторических летописях.
Эпидемии гриппа возникали довольно часто, но характер всемирного бедствия принимали три-четыре раза в столетие. Такие крупные эпидемии получили название пандемий. Известны пандемии 1580, 1675, 1729, 1742-1743, 1780, 1831, 1857, 1874-1875 годов. За многие столетия у ученых накопилось много информации о гриппе, но до понимания его природы было еще очень далеко. Почему возникает грипп, почему эпидемии возникают раз в 30 лет, и как, в конце концов, его лечить?
Над причиной гриппа врачи продолжали безуспешно биться до 1889 года. Теории гриппозных созвездий и моченых яблок уже давно себя изжили, зато появились новые, более прогрессивные. Ученые пытались связать вспышки гриппа с болезнетворным влиянием электрического поля Земли, колебаниями температуры воздуха и изменением количества осадков. Некоторые специалисты размышляли о влиянии количества озона в воздухе на возникновение эпидемий. Возникло даже подозрение, что инфлюэнца — ранняя стадия холеры.
Конец фантастическим теориям положил немецкий врач Ричард Пфайфер. Во время эпидемии 1889-1892 года из мокроты больных он выделил чрезвычайно мелкую бактерию, похожую на палочку. Неужели она вызывала грипп? Открытие Пфайфера подтвердили исследования французских и немецких ученых. Научный мир праздновал победу: наконец-то причина гриппа известна, это бактерия — палочка Пфайфера! Впрочем, антибиотики еще не были придуманы, и лечить грипп, как и раньше, было нечем.
Святая троица
Время шло, а звери болеть не собирались. Ученые почти отчаялись и уже готовы были сделать вывод, что человеческий грипп животным не передается, как вдруг им повезло. Обходя очередной раз виварий, они обратили внимание, что один из хорьков выглядит нездоровым. Когда сотрудник лаборатории Уилсон Смит взял животное на руки, хорек чихнул. Оказалось, что зверь болен, но чем? Каково же было удивление ученых, когда через два дня Смит сам заболел гриппом. Это был первый в истории случай экспериментального заражения гриппом, именно в ходе этого исследования был выделен возбудитель болезни — вирус гриппа типа А.
Казалось бы, возбудитель болезни найден, но в 1940 году научный мир потрясает еще одно открытие — Томас Френсис выделяет еще один вирус гриппа, вирус типа В, а в 1947 году Ричард Тейлор открывает вирус гриппа типа С. На сегодняшний день об этих вирусах известно много. Вирус гриппа типа А чаще всего приводит к заболеваниям средней или сильной тяжести, и вызывает болезнь не только у человека, но и у некоторых животных: лошадей, свиней, хорьков, птиц. Все тяжелые эпидемии и пандемии вызваны этим вирусом. Вирус типа В поражает только человека, чаще всего детей, не вызывает пандемий и обычно является причиной локальных вспышек и эпидемий, иногда охватывающих одну или несколько стран. Вирус гриппа С изучен меньше других. Инфицирует он только человека. Симптомы болезни обычно очень легкие, либо не проявляются вообще. Грипп типа С не вызывает эпидемий и не приводит к серьезным последствиям.
После того, как окончательно выяснилось, что возбудители гриппа — вирусы, многие таинственные факты из истории заболевания стало возможно объяснить, например его изменчивость и заразность. Вот только проблем меньше не стало. Как найти лекарство от гриппа? Ведь вирус, в отличие от бактерии, нельзя назвать полноценным организмом, он находится как бы на границе живого и неживого, значит убить его невозможно. Все, что есть у вируса — цепочка нуклеиновых кислот с генетической информацией и защитная оболочка. Только внедрившись в чужие клетки вирус может существовать. С помощью особых структур на своей поверхности он прикрепляется к клетке-хозяину, а затем проникает внутрь, где начинает диктовать свои правила. Нуклеиновые кислоты вируса встраиваются в ДНК здоровой клетки, и пораженная клетка вместе со своими белками начинает в большом количестве синтезировать вирусы. Новорожденные вирусы выходят на волю и ищут нового хозяина, а приютившая их клетка обречена на гибель.
Вирус гриппа действует по такому же принципу. Его мишень — клетки, выстилающие дыхательные пути: рот, нос, трахею. Именно туда после заражения воздушно-капельным или контактно-бытовым путем внедряются и там усиленно размножаются вирусы. Пока еще человек чувствует себя здоровым, идет так называемый инкубационный период. Длится он от 6-12 часов до 2 суток. Потом начинается отравляющее действие вирусной инфекции. Человек резко заболевает. У него может появиться насморк и боль в горле. К этому времени великое множество вирусов проникает в кровь и разносится по всему организму, действуя в первую очередь на нервную систему и мозг. Больной начинает чувствовать слабость, головные боли, у него поднимается температура.
Следующий этап — вирусы захватывают весь организм, поражают сердце, мозг и легкие и т.д. Все осложнения гриппа возникают из-за такой распространенной инфекции, а также из-за того, что ослабленный организм начинают атаковать различные болезнетворные бактерии. В зависимости от состояния иммунитета больного грипп может длиться от одной до нескольких недель. За это время защитные силы организма уничтожат все вирусы и справятся с последствиями болезни. Сначала этот процесс идет достаточно медленно, и только когда иммунная система обучится распознавать вирусные частицы и начнет создавать против них специальную защиту, борьба с вирусом становится более эффективной. Такой иммунитет к гриппу длится многие годы.
Неуловимый облик
К настоящему времени прошло почти тридцать лет со времени последней пандемии гриппа, и судя по всему не за горами следующая. Врачи всего мира пребывают в напряженном ожидании и постоянной боевой готовности. Нам же остается только вовремя колоть вакцину от гриппа, надеясь, что ученые из ВОЗ правильно угадали штамм грядущего вируса. Запасаться на случай болезни ремантадином. Поднимать иммунитет интерфероном и витаминами. И надеяться, что уж в XXI веке лекарство от гриппа обязательно будет изобретено.
5 декабря 1963 года был открыт онкогенный вирус Эпштейна-Барр. За ним охотились три года, и неизвестно, сколько бы он ещё скрывался, не задержи манчестерский туман прибытие самолёта из Африки.
При этих словах Эпштейн заподозрил инфекционную природу опухоли, по аналогии с куриной саркомой. Сезон дождей – время бурного размножения переносчиков, кто бы они ни были: москиты, комары или клещи. Раз в обычный микроскоп Бёркитт не видел в гистологическом препарате ничего особенного, значит, возбудитель – не бактерия, а вирус.
Эпштейн запросил у африканских патологоанатомов образец лифмомы Бёркитта. Увы, под электронным микроскопом препарат выглядел банально, никаких вирусов. Пробовали культивировать неведомый возбудитель в куриных эмбрионах и на почечных клетках, как уже открытые вирусы полиомиелита или кори – безрезультатно. Три года потратили впустую: уже африканские колонии получили независимость, правитель Буганды стал президентом суверенной Уганды, а Эпштейн всё бился над своей гипотезой.
В декабре 63-го года очередной образец везли слишком долго. Туман задержал прибывающий в Манчестер самолёт почти на сутки, до вечера 5-го. Опухоль из Энтеббе, похоже, протухла по дороге: она плавала в мутной дурно пахнущей жидкости. И всё-таки аспирантка Ивонна Барр, которая готовила Эпштейну препараты, не вылила эту жижу. Она предположила, что муть вызвана размножением неведомых бактерий. Может быть, это они три года водили всех за нос.
Но муть создавали не бактерии, а вполне жизнеспособные раковые клетки, которые отделялись от края опухоли и пускались в плавание. Посмотрев на эти клетки в электронный микроскоп, Эпштейн сразу же заметил внутри них знакомые очертания герпес-вирусов. Поразительно: вирусы не губили клетки, в которых размножались, а кажется, наоборот, помогали им расти и плодиться. Эпштейн так разволновался, что бросил микроскоп и выбежал на улицу – надо было прогуляться, чтобы голова снова заработала. Крупными хлопьями шёл снег, успокаивая душу, и за полчаса смятение прошло. На смену ему явилась ужасная мысль: а вдруг электронный луч микроскопа сжёг уникальный образец? Но вирусы чувствовали себя прекрасно. Их даже стало больше в поле зрения – не 5, а 9. Сомнений не было: это новый, особенный вид в семействе герпес-вирусов.
Быть может, вирус Эпштейна-Барр – наш самый хитрый враг. Он умеет не убивать клетки-хозяева, а сотрудничать с ними, да ещё в разных органах. Досье на него пухнет день ото дня. Вменяют в вину и аутоиммунные заболевания, и рак желудка, и паркинсонизм. Следствие не закончено. Преступник гуляет на свободе, пока вакцина от него в стадии клинических испытаний. Но мы хотя бы знаем его в лицо.
Читайте также: