Неудивительно, что некоторые из наиболее примитивных, наименее сложно устроенных иммунных клеток (опосредующие наш врожденный, или естественный, иммунитет — в отличие от приобретенного иммунитета, возникающего у нас на протяжении жизни) — это клетки, которые чаще всего вступают в наиболее тесные контакты с микробами, населяющими различные «порталы» нашего тела (кишечник, кожу, дыхательные пути, мочеполовую систему). Эти клетки довольно своенравны, очень подвижны, и портить им настроение не стоит. Лучше всего относиться к ним, как к той самой бродячей собаке, о которой речь шла в начале главы. Им нужна терпеливая дрессировка в самом начале жизни, иначе они станут непредсказуемыми и опасными. Для правильного развития иммунной системы огромную важность имеет ее крепкая дружба и тесный контакт с полноценным микробиомом. Это обеспечивается как их физическими взаимодействиями (наподобие крепких объятий), так и химическими сигналами, присутствующими в метаболитах микробиома. Если иммунные клетки не контактируют с достаточным количеством микробов и не получают надлежащих микробных сигналов на раннем этапе «воспитания» иммунной системы (то есть вскоре после рождения ребенка), правильно работать она не будет. Возникновение неадекватного иммунного ответа — лишь вопрос времени. «Лучшие друзья навечно» должны оставаться вместе хотя бы на протяжении раннего периода жизни ребенка. В конце концов, иммунная система — это судья, самостоятельно решающий, каких пришельцев нужно атаковать, а каких можно и потерпеть в нашем организме. Она в значительной степени контролирует риск развития у человека аллергий, аутоиммунных болезней и множество других воспалительных заболеваний и рака.
Наиболее примитивные клетки, доставшиеся нам от рождения, встречаются и у большинства самых просто устроенных и древних организмов. На свете живут существа, у которых не могут возникать иммунные ответы, называемые иммунологами приобретенным, или адаптивным, иммунитетом (например иммунные реакции на введение вакцины). У них нет для этого нужных иммунных клеток. Все иммунные клетки, которыми они в лучшем случае располагают, — доставшиеся им от рождения примитивные иммунные клетки, такие, например, как некоторые формы макрофагов. И это не просто совпадение. Если микробы с самого начала сосуществовали и контактировали с защитными силами беспозвоночных и позвоночных животных, значит, у всех этих животных должны присутствовать макрофаги, даже если они лишены более сложно устроенных иммунных клеток (например, некоторых типов лимфоцитов).
Своими довольно обстоятельными знаниями об иммунологии беспозвоночных мы обязаны главным образом фундаментальным исследованиям Эдвина Купера из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и его учеников. У таких беспозвоночных животных, как, например, дождевые черви, имеется врожденная иммунная защита, но приобретенный иммунитет (такой как у млекопитающих) вырабатываться не может. Активность, напоминающую поведение макрофагов, обнаруживают даже амебы; при необходимости она позволяет им атаковать бактерий.
О важности крепких дружеских отношений между микробиомом и клетками врожденного иммунитета свидетельствуют результаты недавних исследований чешских ученых. Они выявили различия в вызванных микробами иммунных ответах двух близкородственных видов дождевых червей, живущих в совершенно разных по составу природных компостах. Вид, обитающий в навозном компосте, богатом различными патогенами, и нуждающийся в сильной иммунологической защите, обнаруживал гораздо более высокий уровень иммунной активности, чем близкородственный ему вид дождевого червя, живущий в лесном листовом перегное с меньшим количеством патогенов. Ученые сделали вывод, что основным фактором, определяющим статус врожденной иммунной системы у этих беспозвоночных, является их микробное окружение. Но какой бы примитивной ни была иммунная система в начале своей эволюции, ее важность для человеческого организма переоценить невозможно.
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.