Неизученная иммунная система

Согласно общепринятым представлениям последних десятилетий, иммунная система – это своего рода крепостная стена, защищающая наше человеческое тело от вторжения микробов. Так меня учили в университете. Здесь я узнал также, что иммунная система: (1) локализована лишь в некоторых местах нашего тела – в так называемых органах иммунной системы, или лимфоидных органах (тимусе, селезенке, костном мозге и др.); (2) представлена клетками, путешествующими по телу с кровью и (3) контролирует порталы нашего организма на предмет вторжения бактерий и вирусов. Но практически никаких упоминаний о кишечнике как главном хранилище иммунных клеток в нашем теле я не встречал – и это несмотря на то, что именно здесь сосредоточена большая часть наших иммунных клеток, что практически любая ткань и орган нашего тела располагает постоянно локализованной здесь собственной иммунной мини-системой. В результате родились некоторые заблуждения относительно истинного предназначения и функций иммунной системы. Она представлена во всех наших тканях не просто для того, чтобы распознавать малейшие признаки вторжения микробов в организм: в конце концов, печень и головной мозг – органы, заражающиеся микробами далеко не в первую очередь. Нет, иммунная система находится в печени, головном мозге и других органах и тканях, чтобы контролировать их целостность и сбалансированность функций наших специализированных тканей.

Как ни забавно, группы иммунных клеток, живущие внутри разных наших органов (головного мозга, печени, почек), настолько сильно различаются видом и некоторыми свойствами, что во времена моего студенчества ученые даже сомневались, являются ли они на самом деле иммунными клетками. Но эти высокоспециализированные иммунные клетки присутствуют в специализированных тканях нашего тела не просто для того, чтобы охотиться на микробов. Теперь нам известно, что микробы – не единственная угроза для организма. Иммунной системе иногда приходится иметь дело и с развивающимся внутри него раком. Кроме того, она очищает наше тело от всех мертвых и отмирающих клеток, подобно ночному смотрителю здания, который хочет как можно меньше нарушать нормальную дневную рутину.

Таким образом, иммунная система – не только охотник на микробов, но и аналог системы экологической безопасности и контроля в современном офисном здании. Она является неотъемлемой составной частью практически всех наших органов, обеспечивающей создание и поддержание надлежащих условий для их эффективного функционирования. Когда иммунные клетки-резиденты в наших органах работают нормально, нормально работают и сами органы. Но, если эти иммунные клетки начинают «мошенничать», наши органы подвергаются серьезной опасности. Неадекватные иммунные реакции внутри органа вызывают его повреждение, утрату функций и повышение риска развития рака в этом органе или ткани. Кроме того, иммунные клетки-резиденты обычно начинают посылать сигналы о помощи окружающим иммунным клеткам, которые устремляются в органы и атакуют здоровые клетки тела. А это в свою очередь может привести к сравнительно быстрому превращению таких эндокринных органов, как щитовидка или поджелудочная железа, в некое подобие иммунных органов (например, при аутоиммунном тиреоидите и диабете).

Почему иммунные клетки начинают так себя вести? Почему, вместо того чтобы защищать целостность наших органов и тканей, они причиняют нам вред? Причин этому может быть несколько. Но лично я убежден, что главная причина иммунных и других неинфекционных заболеваний – утрата суперорганизмом, включая и микробиом, его целостности. Если иммунная система созревает в неполноценном, «недоукомплектованном» организме, лишенном надлежащего микробиома, она заведомо программируется на выдачу в будущем хаотических, неадекватных ответов. Вопрос в этом случае лишь в том, когда и в какой ткани проявится болезнь. Недуг может поразить мозг – и вызвать нейроповеденческие и нейродегенеративные расстройства, печень – и вызвать метаболические нарушения, кишечник – и привести к пищеварительным и воспалительным расстройствам, эндокринные органы – и привести к гормональным или метаболическим проблемам, кости – и привести к остеопорозу, рот – и привести к разрушению зубов, кровеносные сосуды – и привести к сердечно-сосудистым заболеваниям, или любой из этих органов – и привести к раку.

Помните макрофагов, о которых я рассказывал выше и которые присутствуют во всех наших тканях? Похоже, они способны видоизменяться и принимать различные формы, имеющие особые названия, а также оперативно контролировать функции тканей и даже, если на то будет их воля, разрушать ткани. Как-то я сказал в шутку своим студентам, что на самом деле миром правят макрофаги и, если бы мы научились управлять этими клетками, мир стал бы намного лучше. Сегодня мы знаем, как это сделать: с помощью микробиома.

Асбест: опасен, как бешеный пес

Большинство из нас наверняка слышали про асбест, хотя, возможно, и не все вспомнят, по какому поводу. Кто-то, наверное, видел предупредительные надписи в коридорах старых зданий или на их наружных стенах, оповещающие о высоком содержании асбестовой пыли в воздухе, другие слышали по радио или телевидению объявления фирм и компаний, предлагающих юридическую помощь людям с мезотелиомой, вызванной воздействием асбеста. Существует даже своего рода юридическое руководство, насчитывающее 900 с лишним страниц и описывающее многочисленные судебные разбирательства, связанные с причинением асбестом вреда здоровью людей. Кое-кто, возможно, читал статью, недавно опубликованную в журнале Scientific American, авторы которой спрашивают родителей, не пользуется ли их ребенок цветными карандашами, содержащими асбест. Статья снабжена соответствующими комментариями признанного специалиста по охране детского здоровья д-ра Филипа Лэндригана из нью-йоркской детской больницы Mount Sinai’s Kravis. В молодости мне тоже приходилось иметь дело с асбестовыми продуктами. Одно время, например, не было ни одной мало-мальски прилично оборудованной лаборатории, где не нашлась бы пара матерчатых перчаток с асбестовыми волокнами – с их помощью вынимали горячую лабораторную посуду из стерилизационных печей. В XX в. мало кто задумывался об их опасности для здоровья. Считалось, что асбестовые перчатки сильно здоровью навредить не могут, зато надежно защищают ученых и лаборантов от ожогов.

Из практики научных лабораторий можно привести и другие примеры. В химических лабораториях XX в. в качестве подручного средства для мытья посуды широко использовалось иммунотоксичное и канцерогенное вещество бензол. Его вред для здоровья стал очевиден лишь позднее. В результате бензол из популярной моющей жидкости превратился в вещество, требующее особых условий хранения и использования, работать с которым можно лишь в защитной одежде. В середине XX в. в качестве бытового пятновыводителя широко использовался тетрахлорметан. Он легко справлялся и с пятнами от алкогольных напитков, оставленными гостями на скатерти, и с пахучими метками, оставленными на новом диване четвероногим любимцем. Но век его был недолог. В 1970-х гг. использование тетрахлорметана в бытовых химических продуктах было запрещено.

Так что асбест – далеко не единственный чудо-материал, широко применявшийся в XX в., а позднее, когда стало очевидным его вредное воздействие на людей, признанный экологически опасным продуктом. Но что такое асбест, как он влияет на наше здоровье и при чем здесь иммунная система?

Асбесты – это группа силикатных минералов, состоящих из тончайших хрупких волокон. Их добыча сильно напоминает добычу золота, урана и некоторых других металлов. Прежде асбест широко использовали при изготовлении строительных материалов и частей автомобилей, некоторых садовых изделий и даже товаров, предназначенных для детей. Одна из горячих точек, известных пагубным воздействием асбеста на здоровье людей, находилась около городка Либби (штат Монтана), где добывался вермикулит, который в природе нередко соседствует с асбестом. Начиная с 1970-х гг. в США был принят ряд законов, запрещающих использование асбеста в различных товарах, что привело к значительному снижению его ежегодного производства в стране. Что же делает асбест настолько опасным для людей? А то, что он токсичен и обладает канцерогенным действием, опосредуемым иммунной системой.

Сами по себе асбестовые волокна особой опасности не представляют. Проблема в том, что они плохо разрушаются и с трудом покидают организм. Все начинается с того, что эти волокна превращаются в пыль, частицы которой проникают с вдыхаемым воздухом в легкие и приходят здесь в контакт с имеющимися у нас от рождения иммунными клетками – макрофагами (макрофаги легких называются альвеолярными макрофагами). Эти макрофаги наряду с клетками выстилки дыхательных путей поглощают частицы асбеста и накапливают их внутри. Но переварить их макрофаги не могут, а потому поступают следующим образом. Они скапливаются у выстилки дыхательных путей и вызывают массивную, непреходящую воспалительную реакцию с участием свободных радикалов кислорода, повреждающих клетки и сокрушающую нашу антиоксидантную защиту. Если этот процесс продолжается достаточно долго, может возникнуть рак. Одно из наиболее предсказуемых последствий – развитие мезотелиомы.

Одновременно макрофаги и другие имеющиеся у нас от рождения иммунные клетки пытаются восстанавливать возникающие повреждения легочной ткани. Но их усилия в этом направлении обладают двумя критическими особенностями. Во-первых, для этого ремонта используются биологические материалы, которыми они заполняют легочное пространство, но не восстанавливают при этом утраченные функции легких. Иными словами, этот ремонт не восстанавливает необходимый для дыхания переход кислорода из воздуха в кровь. И во-вторых, этот ремонт притупляет противоопухолевые реакции других иммунных клеток. Кроме того, изменения макрофагов в легких, забитых асбестом, также способствуют развитию аутоиммунных состояний и рака. А это особенно плохо, так как после многолетнего окислительного повреждения тканей риск образования опухолей в легких очень высок. Таким образом, врожденная иммунная реакция макрофагов на вторжение асбеста в человеческое тело может привести к нескольким формам легочных заболеваний. Неспособные переваривать этот материал, они пускаются «во все тяжкие», а легкие расплачиваются за это страшной ценой.

Точно такой же сценарий реализуется в нашем организме всякий раз, когда иммунная система не справляется с воздействиями окружающей среды. Только вместо асбеста иногда его инициируют и совершенно безобидные факторы. Они могут заставить дисфункциональные или нетренированные иммунные клетки заняться саморазрушением, вызывать неадекватные воспалительные реакции головного мозга (нейродегенерацию), репродуктивной системы (стерильность), поджелудочной железы (диабет), кишечника (воспалительные болезни кишечника), кожи (псориаз), сердца (миокардит), скелета (остеопороз) или печени (несколько форм гепатита).

И наконец, давно назревший вопрос: играет ли какую-либо роль микробиом легких в развитии легочных заболеваний, вызываемых асбестом? Как недавно предположили ученые, помимо прочих факторов на степень риска рака легких, вызванного асбестом, влияет проникновение асбестовых частиц в выстилку дыхательных путей и контакт этих частиц с альвеолярными макрофагами. А одним из главных факторов, определяющих возможность проникновения этих частиц в выстилку дыхательных путей, является, по их мнению, выработка легочными микробами белков, образующих «дыры» в мембране эпителиальных клеток, что увеличивает границу выстилки и мешает асбесту достигать макрофагов. Это еще раз подтверждает наше представление о микробиоме как привратнике тела, контролирующем проникновение к его клеткам различных агентов внешней среды. Остается лишь выяснить, является ли микробиом основным фактором, определяющим концентрацию асбеста внутри тела.