Читать книгу Код иммунитета. Как циркадные ритмы, питание и хронический стресс влияют на иммунное старение - Джеймс ДиНиколантонио - Страница 8

Слово «иммунитет» восходит к латинскому «immunis», что означает «невосприимчивый». То есть обладающий способностью противостоять инфекциям, патогенам, вредным микроорганизмам и вырабатывать иммунитет к болезням. Для оптимальной работы иммунной системе нужно уметь находить и устранять как можно больше патогенов, при этом отличать их от здоровых компонентов тела. В противном случае организм может атаковать сам себя, то есть спровоцировать аутоиммунную реакцию, что наносит такой же сильный вред организму, как и сама инфекция.

Иммунная система состоит из множества категорий и подсистем, которые включаются в работу на разных этапах развития инфекции или заболевания. Она работает по типу многослойной защиты, где такие физические барьеры, как кожа и слизистые оболочки, обеспечивают первый слой защиты. Они препятствуют попаданию в организм самых крупных и наименее сложно устроенных вредных микроорганизмов. Однако большинство бактерий и вирусов обладают настолько мелкими размерами, что протискиваются даже в самые крошечные лазейки. В этот момент иммунная система берет ситуацию под контроль и немедленно отвечает на вторжение.

Существуют две основные категории иммунной системы, которые управляют нашими защитными механизмами:

● Врожденный (естественный) иммунитет, который включает в себя большинство защитных сил организма. [59] С ним человек рождается и по умолчанию получает способность распознавать инородные вещества и реагировать на них неспецифическим, обобщенным способом. Врожденный иммунитет проявляет активность, когда микробы или патогены вторгаются в организм, и образраспознающие рецепторы (ОРР) распознают эти микробные компоненты. [60] То же происходит в момент получения травмы, нарушения физической целостности и стресса. [61] Все живые организмы используют рецепторы ОРР.

• К поверхностным защитным барьерам, которые препятствуют попаданию патогенов в организм, относятся кожа и слизистые оболочки животных, экзоскелет насекомых и внешняя оболочка листьев. Также существуют химические барьеры, такие как антимикробные пептиды, которые выделяет кожа, [62] антибактериальные ферменты слюны, слез, [63] грудного молока и желудочного сока. [64] Когда частицы попадают внутрь через функциональные отверстия тела, например, ноздри или рот, такие механические реакции, как чихание, кашель и мочеиспускание, помогают быстро избавиться от нависшей угрозы. [65]

• Образраспознающие рецепторы в основном представлены клетками врожденного иммунитета, например, дендритными клетками, макрофагами, моноцитами, нейтрофилами и эпителиальными клетками. [66] Они распознают патоген-ассоциированные молекулярные паттерны (ПАМП) и дефект-ассоциированные молекулярные паттерны (ДАМП). Внеклеточные ПАМП частично подтверждаются толл-подобными рецепторами. [67] Толл-подобные рецепторы запускают секрецию цитокинов, которые включают последующие защитные механизмы тела.

– Процесс уничтожения патогенов антителами реализуется за счет каскада или системы комплемента, в которой принимают участие более 30 различных белков. Эта система представляет наибольшее гуморальное звено врожденного иммунитета. [68] Система комплемента активирует фагоцитоз, воспаление и атаку клеточных мембран вредных бактерий.

– Антитела или иммуноглобулины (Ig) – это крупные белки Y-образной формы, которые производятся плазматическими клетками для обезвреживания патогенов. Они распознают специфические молекулярные характеристики у определенных патогенов-антигенов и помечают их как подлежащие уничтожению. У млекопитающих существует пять видов антител (IgA, IgD, IgE, IgG и IgM). [69]

• Врожденная иммунная система опосредована белыми кровяными тельцами (лейкоцитами), к которым относятся фагоциты (макрофаги, нейтрофилы, дендритные клетки), врожденные лимфоидные клетки, тучные клетки, эозинофилы, базофилы и естественные киллеры. Они либо физически атакуют и уничтожают патогены, либо поглощают их. [70] Второй процесс называется фагоцитозом и представляет собой древнейшую форму иммунной защиты организма. [71] Фагоциты мигрируют по организму в поисках инородных частиц и откликаются на зов цитокинов. [72]

– Дендритные клетки – это фагоциты, которые живут на коже, в носу, легких и кишечнике. Они поддерживают связь между тканями тела и иммунной системой, предоставляя (презентуя) антигены Т-лимфоцитам. [73]

– Естественные киллеры (NK-клетки) – это лимфоциты, которые не атакуют инородные частицы напрямую. Вместо этого они устраняют дисфункциональные защитные клетки организма, например, опухолевые клетки, стареющие или инфицированные клетки путем секреции цитотоксических молекул. [74] Естественные киллеры распознают инфицированные клетки по признаку «потеря своего», которым обладают клетки с низким уровнем мембранного маркера MHC I (главный комплекс гистосовместимости I). Нормальные здоровые клетки поддерживают оптимальный уровень MHC-антигенов, и NK-клетки их не трогают. [75]

• Воспаление – это мгновенный ответ врожденного иммунитета на появление инфекции. [76] В результате этой реакции появляются отек, жар, потоотделение, боль, а также усиливается прилив крови к поврежденной области. Повышение температуры обусловливают простагландины, которые представляют собой группу липидов-эйкозаноидов, обладающих гормоноподобным воздействием. [77] Также воспалительный процесс могут запускать цитокины, например, интерлейкины, которые поддерживают общение между белыми кровяными тельцами и интерферонами, которые управляют клеточными функциями в период вирусной инфекции. [78] Цитокины призывают иммунные клетки, чтобы те уничтожили патогены и инициировали процесс заживления. [79]

● Адаптивную иммунную систему человек приобретает в результате взаимодействия с различными патогенами на протяжении жизни. Каждая перенесенная инфекция записывается в иммунологической памяти, которая хранит воспоминания обо всех инфекционных агентах и наделяет их личными антигенами. [80] Это более специфическая реакция, которая запускается при распознавании чужеродных антигенов во время так называемой презентации антигена. Адаптивный иммунитет можно приобрести естественным путем через знакомство с вредными микроорганизмами, либо искусственным через вакцинацию. Впервые адаптивная иммунная система начала функционировать у позвоночных, так как у беспозвоночных видов она отсутствует. [81] Отметим, что адаптивный иммунитет способен помогать бороться даже с теми инфекциями, с которыми вы не сталкивались ранее. Например, ранее перенесенная простуда, вызванная обычными штаммами коронавируса, дает некоторую защиту от SARS-CoV2 в связи со сходством структур этих вирусов. [82, 83] Необходимо отметить, что иммунитет Т-клеток сохраняется десятилетиями, тогда как защита антител длится всего несколько месяцев. Для адаптивного иммунитета крайне важно наличие правильно функционирующих Т-лимфоцитов. К сожалению, по причине возраста, плохого питания и хронических заболеваний их функции деградируют.

• Адаптивная иммунная система состоит из лимфоцитов, таких как Т-клетки (Т-киллеры, Т-хелперы) и В-клетки (продуцирующие антитела), которые происходят от гемопоэтических стволовых клеток в костном мозге. Т-клетки связаны с клеточно-опосредованным иммунным ответом, в то время как В-клетки вовлечены в гуморальный иммунный ответ. Как только вредная инородная частица попадает в клетку, а значит, умудряется беспрепятственно обойти барьер антител, организм подключает Т-клетки для уничтожения патогена.

– Т-киллеры уничтожают инфицированные, поврежденные и неработоспособные клетки, [84] которые они узнают по антигенам, прикрепленным к молекулам MCH I. Этому процессу способствуют корецепторы CD8, расположенные на Т-лимфоцитах. Когда между ними устанавливается контакт, Т-клетки выпускают цитотоксины, которые проникают через мембрану клетки-мишени и инициируют апоптоз (программируемую клеточную смерть), [85] чтобы остановить репликацию вируса.

– Т-хелперы (или T-лимфоциты, имеющие CD4) влияют на врожденный и адаптивный иммунитет, помогая принимать решение, какой из иммунных ответов наилучшим образом подойдет к определенному патогену. [86] Они не обладают цитотоксическими или прямыми патогенными свойствами. Однако после активации Т-хелперы выбрасывают цитокины, которые усиливают бактерицидное воздействие макрофагов и повышают активность Т-киллеров. [87] Т-хелперы и регуляторные Т-лимфоциты распознают антигены на молекулах MCH II через экспрессию рецепторов на Т-лимфоцитах.

– Гамма/дельта Т-лимфоциты обладают теми же свойствами, что и Т-киллеры, Т-хелперы и NK-клетки. [88] На них расположены нетипичные рецепторы Т-лимфоцитов, состоящие из одной γ (гамма) цепи и одной δ (дельта) цепи в отличие от обычной αβ (альфа/бета). Наибольшую концентрацию гамма/дельта Т-лимфоцитов можно заметить в слизистой оболочке кишечника, которые участвуют в адаптивной и врожденной иммунной реакции. [89] Гамма/дельта Т-лимфоциты распознают интактные антигены, связанные с MCH-рецепторами.

• На поверхности В-лимфоцитов расположены антигенспецифические рецепторы В-клеток, которые распознают патогены полностью, без потребности в обработке антигенов. Они связываются с чужеродными антигенами и превращают их в антигенные пептиды посредством протеолиза. [90] Эти пептиды появляются на молекулах MCH II, расположенных на поверхности В-лимфоцитов, и привлекают Т-хелперов. Т-хелперы продуцируют лимфокины, которые активируют В-клетки. [91] В результате В-клетки начинают делиться, и их потомки секретируют миллионы антител, которые попадают в кровеносную и лимфатическую систему, где они распознают патогены, экспрессирующие определенный антиген. Затем они связываются с этими патогенами и помечают их на уничтожение. Каждая родственная линия В-лимфоцитов экспрессирует определенное антитело, таким образом весь комплекс антигенных рецепторов представляет совокупность антител, которые способно произвести наше тело. [92]

Патогены разработали множество механизмов, чтобы с их помощью успешно проникать в организм и инфицировать его, не попадаясь бдительным иммунным клеткам. [93] Бактерии прорывают внешние барьеры, выделяя пищеварительные ферменты через секреторную систему 2 типа. [94] При помощи секреторной системы 3 типа они пронизывают клетку-мишень шприцеподобным каналом, по которому направляют инфицированные белки и отключают защитные системы клетки. [95] Некоторые патогены, такие как сальмонеллы, которые вызывают пищевые отравления, и Plasmodium falciparum, которые несут ответственность за развитие малярии, прячутся в клетке-хозяине, чтобы ничем себя не выдать. Палочка Коха (Mycobacterium tuberculosis) закрывается в защитную капсулу. [96] Другие бактерии, например, синегнойная палочка (Pseudomonas aeruginosa) и Burkholderia cenocepacia у больных муковисцидозом, создают биопленку, которая защищает их от иммунных клеток. [97] Некоторые патогены на поверхности производят белки и соединения, которые лишают антитела эффективности. [98]

В-лимфоциты и Т-лимфоциты обладают долгосрочной памятью, в которой хранятся «записи» о всех патогенах, с которыми они сталкивались. Поэтому они сумеют эффективно противостоять им при следующей встрече. Здесь мы подходим к функции иммунологической памяти адаптивного иммунитета, которая формируется на протяжении жизни человека. Она может иметь вид пассивной краткосрочной или активной длительной памяти.

Эпизодические недомогания оказывают положительное воздействие на организм в течение длительного периода времени. Повышенная температура и не слишком агрессивные инфекции, перенесенные в раннем детстве, защищают во взрослой жизни.

Согласно результатам исследования 2019 года, переболевшие гриппом маленькие дети в будущем вырабатывают сильный иммунитет к мутировавшим штаммам того же вируса. [99] Когда мы получаем опыт взаимодействия с инфекциями, тело учится эффективно уничтожать похожие патогены. Однако бывают случаи, когда происходит совершенно противоположное. Например, корь может стирать приобретенную память иммунной системы, что делает человека беззащитным перед заболеванием. [100] Поэтому серьезные заболевания не приносят пользы, так как они истощают иммунные ресурсы организма, а недомогания, которые мы испытываем время от времени, наоборот, помогают человеку приспосабливаться.

Перенесенная инфекция через Т-лимфоциты и В-лимфоциты создает долгосрочный активный иммунитет. Также его можно создать искусственным путем при помощи вакцинации. Вакцины работают за счет принципа, что при попадании в систему небольшого количества антигенов от патогена развивается иммунитет от этого конкретного патогена через инициирование иммунного ответа. Они действуют по модели естественного заражения инфекцией, с разницей только в способе введения. Вакцинация – один из самых успешных методов контроля распространения инфекционных заболеваний, который помог искоренить такие болезни, как оспа, полиомиелит и столбняк. [101] Однако существует множество вирусов, например вирусы гриппа и ВИЧ, которые регулярно мутируют и не дают выработать перманентный иммунитет или разработать один вид лечения. [102] Поэтому нам необходимо заранее уделять внимание оптимизации функций иммунной системы и не допускать ослабления иммунной реакции.