История иммунной системы

Без программируемой клеточной смерти многоклеточные существа не смогли бы выжить. Но этот добровольный уход из жизни противоречит основополагающим принципам эволюции, в соответствии с которыми клетки должны жить, а не умирать. Они стремятся к развитию с помощью мутаций и селекции, которые являются важными двигателями эволюции. Поэтому иногда бывает, что клетки сопротивляются своей заранее запрограммированной смерти и мутируют, изменяя свой генетический код. В этом случае нам грозит вырождение тканей. Из одной клетки кожи в результате размножения появляются все новые клетки. То же самое происходит и с клетками печени, которые порождают генетически и функционально идентичные поколения себе подобных. В данном случае слово «вырождение» означает, что мутировавшие клетки утрачивают свои функциональные качества и становятся бессмертными. На месте состарившейся мутировавшей клетки с поврежденными генами, которая отказывается умирать, может образоваться опухоль, если эта клетка начнет производить массу подобных себе бессмертных клеток. Орган утратит свою функцию и станет угрозой для всего организма. Для таких случаев и существуют естественные киллеры.

Вся предыдущая естественная история иммунной системы демонстрирует нам, что иммунные клетки умеют отличать «свое» от «чужого», чтобы вступать в борьбу с «чужим», если оно начинает представлять угрозу. Однако естественные киллеры, кроме того, имеют задачу бороться и с собственными патогенными клетками, если от них исходит опасность. В случае с потенциальной или уже существующей опухолью речь идет об онкогенной угрозе. Если клетка поражена вирусом, то угроза носит инфекционный характер, поскольку возбудитель перепрограммировал клетку, сделав ее копировальной машиной для вирусов. Естественные киллеры специализируются на том, чтобы по сигналам, исходящим от клеточных мембран, определять, о какой форме патогена идет речь. Ученые называют эти сигналы «съешь меня». Как уже говорилось, зачастую этот сигнал заключается просто в отсутствии сигнальных веществ, затормаживающих постоянные агрессивные наклонности естественных киллеров.

Убивая инфицированные, поврежденные, состарившиеся или переродившиеся клетки, естественные киллеры прибегают к помощи иммунопротеинов, которые сами же и вырабатывают. Уже упомянутый перфорин, которым пользуются и прототипы клеток-убийц у оболочников, вскрывает мембрану подлежащей уничтожению клетки и обеспечивает киллеру доступ внутрь. Само название этого иммунопротеина говорит о том, что он производит перфорацию мембраны. После этого киллер впрыскивает через образовавшееся отверстие так называемые гранзимы, обозначаемые буквами А и В. В гранзимах содержится клеточный яд гранулизин, убивающий клетку. В англоязычных биологических публикациях эти иммунопротеины называют также противораковыми белками. Однако естественные киллеры задействуют эти белки против собственных клеток в любом случае, в том числе и тогда, когда речь идет лишь об инфицированных клетках.

Дополнительно естественные киллеры производят интерферон гамма — цитокин, который стимулирует дальнейшие иммунные реакции против возбудителей, патогенов и собственных пораженных клеток и, кроме того, сам обладает противовирусными и противора­ковыми свойствами.

T- и В-клетки: переход к адаптивной иммунной системе

«Большой взрыв» в иммунобиологии, то есть появление приобретенной иммунной системы с антителами в организме палеозойской рыбы, стал началом эволюционного пути, который привел нас к млекопитающим и людям. Без этой знаковой вехи у нас не было Т- и В-клеток, а ведь именно их появление знаменует зарождение адаптивных иммунных функций и образование антител, то есть процессов, которые не могут передаваться по наследству.

Конечно, созревающие в вилочковой железе Т-клетки являются частью нашей клеточной защитной системы, но они знаменуют собой переход к приобретенным иммунным реакциям. Т-клетки — это белые кровяные тельца (лейкоциты), которые вместе с естественными киллерами и B-клетками принадлежат к низшей группе лимфоцитов.

Т-клетки постоянно циркулируют в системе кровообращения и могут передвигаться в тканях, следя за болезненными изменениями в них. Как мы уже знаем, на поверхности клеток, зараженных патогенами или перенесших повреждение ДНК, грозящее развитием рака, происходит изменение сигнальных молекул. На их сигналы реагируют в том числе и Т-клетки, которые делятся на две разновидности — эффекторные Т-клетки и Т-клетки памяти.

Т-клетка знаменует переход к адаптивной иммунной системе