Читать книгу Дивовижний імунітет. Про антитіла, інфекції та інші цікавинки імунної системи - Філіпп Деттмер - Страница 2

Історія імунної системи розпочалася майже три з половиною мільярди років тому водночас із зародженням самого життя в якійсь дивній калюжі на не надто сприятливій за життєвими умовами планеті. Невідомо, чим займалися ці перші живі істоти та як їм велося, але ми знаємо, що дуже скоро вони вороже налаштувались одна до одної. Якщо життя здається вам тяжким, бо треба рано вставати, щоб підготувати дітей до нового дня, або ваш гамбургер не дуже смачний, то перші живі клітини на Землі багато чого розповіли б вам про справжні життєві труднощі. Коли їм довелося вигадувати, як із речовин навколо себе добути потрібну для існування енергію, деякі з них пішли найкоротшим шляхом. Навіщо завдавати собі клопоту й самотужки виконувати нелегку роботу, якщо можна просто вкрасти все потрібне в когось іншого? Робили це кількома способами. Наприклад, ковтали когось цілком або робили в ньому дірки й висмоктували нутрощі. Однак це було небезпечно, і замість того, щоб дістати дармові харчі, нападник міг стати їжею потенційної жертви, особливо більшої та сильнішої. Можна було отримати бажане й із меншим ризиком для себе – потрапити комусь у черево й уже там розслабитися. Харчуватися тим, що їсть він, і почуватися захищено в його теплих обіймах. Начебто добре, якби це не завдавало жахливих страждань господареві.

Оскільки важливою стратегією виживання стало отримання всього потрібного для існування від інших, то на еволюційну потребу перетворилася здатність захищатися від подібних кровопивць. Так мікроорганізми змагалися поміж собою протягом наступних 2,9 мільярда років, удосконалюючи обидва типи зброї – для нападу та для захисту. Якби ми мали машину часу, щоб помилуватися їх боротьбою, то картина не видалася б надто цікавою. Ми не помітили б нічого, крім тонких плівок бактерій подекуди на вологому камінні. Перші кілька мільярдів років Земля була доволі нудним місцем. Поки життя не зробило найбільший і найскладніший за всю свою історію стрибок.

Невідомо, як саме розпочався перехід від одиночних, переважно самостійних клітин до величезних спеціалізованих клітинних колективів, які тісно співпрацювали[1]. Майже 541 мільйон років тому життя багатоклітинних тварин раптом почало бурхливо розвиватись і стало помітним. Ба більше, дуже швидко воно стало надзвичайно різноманітним. Однак у наших новоявлених предків виникли великі проблеми. Мільярди років мікроби, які жили у своєму мікроскопічному світі, змагалися за простір і ресурси в усіх доступних їм екосистемах. А що ж таке тварини для бактерій та інших дрібних істот, якщо не надзвичайно сприятлива екосистема? Екосистема, ущерть заповнена дармовими поживними речовинами. Тож від самого початку всілякі непрохані гості й паразити становили реальну небезпеку для існування багатоклітинного життя.

Вижили й дістали шанс стати ще складнішими лише ті багатоклітинні істоти, які знайшли способи боротьби з цією загрозою. Клітини та тканини погано зберігаються протягом сотень мільйонів років, тому, на жаль, ми не можемо розглянути скам’янілі рештки первісної імунної системи. Але завдяки магії науки можна вивчати розмаїте дерево життя тварин, які існують сьогодні, і їхню імунну систему. Що далі одна від одної на цьому дереві перебувають дві істоти зі спільною ознакою імунної системи, то старшою має бути ця ознака.

Тож виникає цікаве запитання: чим відрізняються та в чому однакові імунні системи різних тварин? Майже всі нинішні живі істоти мають певну форму внутрішнього захисту. Якщо вони складнішають, то складнішає і їхня імунна система. Можна дізнатися багато нового про вік імунної системи, порівнюючи захисні засоби дуже віддалених родичів.

Навіть найдрібніші бактерії мають способи захисту від вірусів, і тим не вдається захопити їх без боротьби. Губки, найдавніші з усіх багатоклітинних тварин, які існують уже понад пів мільярда років, володіють чимось на кшталт первісної примітивної імунної відповіді, характерної для тварин. Це так званий гуморальний імунітет. «Гумор» у цьому контексті – це давньогрецький термін, яким позначають тілесні рідини. Гуморальний імунітет формують дрібні білкові утворення, які плавають у позаклітинних тілесних рідинах тварин. Ці білки пошкоджують і вбивають мікроорганізми, яких там не має бути. Цей тип захисту виявився настільки успішним і корисним, що є практично в усіх сучасних тваринних організмів, зокрема й у нас. Еволюція не відмовилася від нього, а, навпаки, зробила вирішальним для будь-якого імунного захисту. Загалом він не змінився за пів мільярда років.

Але це був лише початок. Багатоклітинні тварини дістали змогу мати багато різних спеціалізованих клітин. Тож таким тваринам не знадобилося забагато часу в еволюційному зрізі, щоб набути клітин, які спеціалізувалися саме на захисті організму. Цей новий вид захисту, клітинний імунітет, мав успіх від самого початку. Навіть у червів і комах ми знаходимо спеціалізовані імунні клітини-бійці, які вільно пересуваються маленьким тілом тваринки й завше готові стати до бою з непроханими прибульцями. Що вище ми піднімаємося еволюційним деревом, то досконалішою стає імунна система. Але вже на найнижчій гілці хребетних видно певні основоположні новації. Це окремі імунні органи й центри утворення імунних клітин, які з’явилися разом з одним із найефективніших принципів імунітету – здатністю розпізнавати конкретних ворогів, швидко виробляти багато спеціальної зброї проти них і зберігати пам’ять про цих ворогів на майбутнє!

Такий механізм є навіть у найпримітивніших хребетних – кумедних на вигляд безщелепних риб. Протягом сотень мільйонів років ця захисна система ставала дедалі витонченішою та досконалішою. Але її основні принципи, які доволі добре працюють і досі, існували в певних формах уже приблизно пів мільярда років тому. Отже, наразі ми послуговуємося потужною розвиненою системою захисту, однак її основні механізми надзвичайно поширені серед тварин, і історія їх походження сягає сотень мільйонів років. Еволюції не доводилося винаходити імунну систему знову та знову – вона просто вдосконалювала її.

І це, урешті решт, привело до створення імунної системи людини. Тобто нашої з вами. Ми користуємось імунною системою, удосконалення якої тривало сотні мільйонів років. Наша імунна система сягнула вершини розвитку. Однак насправді це не щось окреме всередині нас. Вона і є нами. Імунна система – це прояв нашої біології, який захищає нас і робить можливим наше життя. Отже, говорячи про свою імунну систему, ми говоримо про себе.

Імунна система – не щось окреме. Це складна взаємопов’язана мережа сотень баз і вербувальних центрів по всьому організму. Їх з’єднують магістралі й мережі, які пронизують весь організм так само, як і судини. Окрім того, у нас у грудях є ще й спеціальний імунний орган завбільшки з крильце курчати, ефективність якого зменшується з віком.

На додачу до спеціальних органів з їхньою інфраструктурою, десятки мільярдів імунних клітин, готових захоплювати ворогів у разі потреби, патрулюють у магістралях нашого кровотоку. Ще мільярди клітин охороняють від загарбників тканини нашого організму, які межують із навколишнім середовищем. Крім цієї активної оборони, є й інша захисна система, яка складається з квінтильйонів одиниць білкової зброї, схожої на самозбірні міни, які вільно плавають. Наша імунна система також має спеціальні «університети», де клітини навчаються того, з ким і як боротися. У цих «університетах» діє щось на кшталт найбільшої біологічної бібліотеки у світі, яка дає змогу ідентифікувати й запам’ятовувати кожного можливого загарбника, з яким ми коли-небудь стикалися.

За своєю суттю імунна система – це інструмент, який дає змогу відрізнити іншого від самого себе. Не має значення, шкодить нам цей інший чи ні. Якщо іншого немає в ексклюзивному списку гостей, яким дозволено заходити, його треба атакувати та знищити, оскільки він потенційно може завдати нам шкоди. З погляду імунної системи будь-що «інше» не варте ризику. Без цієї умови ми померли б за кілька днів. І, на жаль, якщо наша імунна система недостатньо або надміру старанна, наслідком цього може бути хвороба або навіть смерть, про що я розповім далі в цій книжці.

Тим часом визначення свого й чужого – це суть, а не мета нашої імунної системи. Головна її мета – налагодження та підтримування гомеостазу, тобто рівноваги між усіма елементами та клітинами в організмі. Імунна система докладає неймовірних старань, намагаючись діяти врівноважено та спокійно, без надмірної реакції. Оберігати мир в організмі, так би мовити. Стабільний порядок, який робить життя приємним і легким. Це і є те, що ми називаємо здоров’ям. А здоров’я – основа комфортного й вільного життя, коли ми, не обмежені болем і хворобами, можемо робити те, що хочемо.

Наскільки важливе здоров’я, розумієш, коли його втрачаєш. Насправді здоров’я – абстрактне поняття, оскільки описує відсутність страждань і болю, обмежень. Якщо ми здорові, то почуваємося нормально, добре. Коли ж помічаємо, що здоров’я зникає, хоч би й ненадовго, одразу із сумом згадуємо, які ми вразливі й недовговічні. Хвороби – це атрибут нашого життя. Якщо пощастило, то ви, можливо, досі не стикалися з ними. Якщо ж вам або комусь із ваших близьких уже доводилося пережити тяжкі хвороби, то ви усвідомлюєте, що для нормального життя немає нічого важливішого за здоров’я. Для імунної системи здоров’я означає стан гомеостазу. Результат битви за його збереження в підсумку, на жаль, визначений наперед, і ми в будь-якому разі колись остаточно її програємо, однак намагаємося вибороти для себе якомога більше років, місяців, днів і годин. Бо загалом дуже добре бути людиною, і хочеться, щоб цей досвід був якомога довшим.

Та підтримувати здоров’я непросто, оскільки щодня протягом життя ми контактуємо із сотнями мільйонів бактерій і вірусів, які хочуть зробити наше тіло своєю домівкою, як це було з одноклітинними організмами мільярди років тому. Для мікроорганізмів ми – екосистема, яка чекає, що вони її завоюють. Це безмежний континент, багатий на ресурси, місця для розмноження та можливості для процвітання їхнього потомства, чудова домівка. Вочевидь, певної миті вони таки завоюють цей континент. Бо коли людина помирає, саме армія розгнузданих мікробів, яких більше не контролює захисна система організму, надзвичайно швидко розкладає тіло.

Нам доводиться перейматися не лише через численні спроби живих істот проникнути до нас усередину, але й через можливі помилки власного організму, які можуть призвести до порушення взаємодії між його системами, а відтак до раку. Стежити за тим, щоб цього не сталося, – одне з найважливіших завдань нашої імунної системи. Насправді, поки ви читали останні кілька сторінок, десь усередині вас імунні клітини тихцем знищували молоду ракову клітину.

Проте навіть із тим, що призначено для вашого захисту, щось може піти не так. Якщо ввести імунну систему в оману, вона може допомагати хворобам поширюватися або захищати ракові клітини від виявлення та знищення. Не налаштований як треба або пошкоджений імунітет може заплутатися і вирішити, що саме наш організм – його ворог. Він може сплутати своє з чужорідним і почати атакувати клітини, які має захищати. Унаслідок цього виникають аутоімунні захворювання, які потребують постійного медикаментозного лікування, іноді з побічними ефектами.

Або візьмемо алергію, яка є надмірно інтенсивною реакцією нашої імунної системи на те, що насправді не мало б її турбувати. Алергічний шок наочно демонструє, наскільки потужний людський імунітет і яке жахіття може статися, якщо з ним щось не так. Хвороба може вбити нас за кілька днів, а власна імунна система – за лічені хвилини.

Навіть якщо імунна система працює за призначенням, вона може завдавати чимало клопоту. Багато неприємних симптомів, які ми відчуваємо під час хвороби, – це наслідок активної роботи імунітету. За деяких захворювань до найбільшої шкоди або навіть смерті призводить його невідповідна реакція на вторгнення. Наприклад, чимало смертей від COVID-19 спричинені саме імунною системою, яка працює з надмірним ентузіазмом.

Ураження, яких завдає нам власна захисна система, можуть накопичуватися з часом. Є думка, що багато смертельних захворювань починаються саме з реакції імунної системи. Отже, наскільки важливо для нашого здоров’я мати швидку й жорстку імунну систему, настільки ж важливо контролювати її та запобігати ураженням, яких вона може завдати. Як і у звичайному житті, якщо вже доводиться йти на війну, ми хочемо, принаймні, щоб вона швидко закінчилася та ще й нашою цілковитою перемогою. Ми прагнемо уникнути тривалої окупації чи безперервних конфліктів, які з’їдають ресурси й залишають по собі зруйновану інфраструктуру.

Отже, на імунній системі лежить величезна відповідальність за те, щоб ми були здоровими якомога довше. Навіть попри те, що, урешті-решт, ми, безумовно, програємо битву, цієї миті для нас важливо перемогти.

Підбиваючи підсумок, можна сказати, що розмежування між своїм і чужим – це суть імунної системи, а підтримування гомеостазу – її мета. Однак, як виявляється, існує безліч приводів для того, щоб усе зненацька пішло не так.

Найцікавіше в складній роботі імунної системи те, що її виконують бездумні структури, нездатні мислити. І все ж вони здатні координувати свої дії та реагувати на динамічну ситуацію, яка швидко розвивається. Уявіть, що відбувається Друга світова війна або навіть щось удесятеро масштабніше, але без генералів на чолі війська. Лише позбавлені здорового глузду солдати Армії імунітету самотужки намагаються з’ясувати, чи потрібні їм танки або винищувачі й куди саме їх треба спрямувати. І все це відбувається кілька днів. Приблизно так само ми боремося зі звичайнісінькою застудою.

Тож розгляньмо докладніше особливості імунної системи, щоб наступного разу, ставши під душ і відчуваючи роздратування через раптові симптоми застуди, замість нарікань хоча б на хвильку замислитися й оцінити, що саме відбувається в нашому організмі.