Как развивается иммунная система
В предыдущей книге, написанной мною совместно с женой в 2008–2009 гг. и вышедшей в свет в 2010 г., мы описали развитие иммунной системы человека и факторы, влияющие на этот процесс. Развитие иммунной системы включает два ключевых аспекта: созревание различных иммунных клеток и «обучение» иммунной системы тому, как, когда и где она должна реагировать на те или иные воздействия. Поскольку эта система рассредоточена по телу и отличается огромным многообразием специализированных клеток, она очень чувствительна к различным нарушениям развития человека. Но не все отрезки пре- и постнатальной жизни малыша имеют для ее развития одинаковое значение. Существуют периоды, когда в развитии иммунной системы происходят особенно важные события, а в другие периоды жизни она развивается спокойно и неспешно. Наиболее критические периоды развития иммунной системы ученые назвали «окнами иммунной уязвимости».
В эти критические периоды уязвимости иммунная система особенно подвержена программированию неадекватных реакций и болезней, которые могут проявиться в более поздней жизни человека. Сбои в ее развитии в это время приводят к нарушению баланса популяций иммунных клеток и/или лишают ее способности «обучаться» адекватным реакциям на различные воздействия. К числу событий, нарушающих нормальное иммунное развитие, относятся воздействия некоторых химических веществ или лекарств, сильный или длительный стресс, которому подвергается мать или малыш, и т. д. Если пропущен какой-либо этап созревания иммунной системы или прерван процесс ее «обучения и воспитания», могут сильно пострадать ее способности отличать «друзей» от «врагов». Возможны следующие последствия в самых разных сочетаниях: (1) иммунная система не способна реагировать на истинную угрозу; (2) иммунная система реагирует на угрозу неадекватным ответом и/или (3) иммунная система человека атакует здоровые ткани его же собственного тела. Болезни, связанные с иммунной системой, нередко смертельно опасны.
Хотя в моей книге, вышедшей в свет в 2010 г., описаны многие средовые факторы, влияющие на развитие иммунной системы, и даже установлена их приоритетность, о роли микробиома в данной сфере не говорится ни слова. Дело в том, что тогда ученые только начали изучать этот вопрос. В 2015 г. картина «воспитания» иммунной системы во время критических периодов развития выглядит совершенно иначе — и главным образом благодаря влиянию микробиома на этот процесс. Вот как быстро меняются наши представления о биологии иммунной системы и ее влиянии на здоровье.
Влияние микробиома на «воспитание» иммунной системы имеет критическое значение; по сути дела, он играет ключевую роль в ее защите у детей. Микробиом — не просто один из факторов окружающей среды. Последствия внешних воздействий и иммунного программирования должны рассматриваться сегодня с учетом сосуществующих с человеком микробов и его признания в иммунологическом плане как суперорганизма.
Напомним, что микробиом — это главный привратник нашего тела. А между микробиомом и остальной частью нашего тела находится иммунная система: это следующая линия нашей связи с окружающим миром. Наше тело покрыто кожей, а кое-где (например, в кишечнике и дыхательных путях) выстлано эпителием, но по другую сторону этих барьеров начинаются владения иммунных клеток.
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.
