Микробы хорошие и плохие. Наше здоровье и выживание в мире бактерий

Чтобы проверить это, в 2004 году Умэцу подробнее изучил клетки Th1, реагировавшие на его вакцину из листерии и аллергена у подопытных мышей. Оказалось, что это не обычные T-хелперы. Они не выделяли тех сигнальных молекул, которые указывают иммунной системе, какие зараженные или иным образом поврежденные клетки собственного организма ей атаковать. Эти клетки Th1 выделяли интерлейкин-10 – универсальный сигнал, приказывающий иммунной системе “отменить боевую готовность”³⁹. Этим свойством они напоминали другую недавно открытую породу иммунных клеток, получивших название регуляторных T-клеток, или клеток T-reg, помогающих удерживать иммунную систему от атаки тканей собственного организма – то есть от развития аутоиммунных реакций.

Класс регуляторных T-клеток за год до этого открыли японские иммунологи⁴⁰. Кроме того, они показали, что порча главного регуляторного вещества (Foxp3) клеток T-reg вызывает развитие фатального сочетания сильнейших аллергий, воспалительных заболеваний желудочно-кишечного тракта и аутоиммунных расстройств⁴¹. В дальнейшем в лаборатории Умэцу разработанную там листериево-аллергенную вакцину с успехом использовали для выработки толерантности к аллергенам, содержащимся в таких продуктах, как яйца, орехи и плесень, предотвращая развитие угрожающих жизни респираторных и пищевых аллергий⁴². Что особенно важно, при участии этой лаборатории было показано, как безвредные бактерии, такие как убитые клетки листерии, могут способствовать выработке подобной толерантности. И сделать это удалось, задействовав не столь хорошо изученный, но намного более древний отдел иммунной системы.

Врожденный иммунитет

Т-клетки с их способностью узнавать и атаковать определенные антигены входят в состав так называемого адаптивного отдела иммунной системы. Адаптивная иммунная система работает поразительно эффективно: стоит ей однажды встретить определенный антиген, как в ней запускается производство долгоживущих клеток памяти, которые продолжают циркулировать по телу. Когда антиген опять покажет свое молекулярное лицо, эти клетки памяти начнут быстро размножаться, порождая целую армию клонов. Благодаря этому вакцины и некоторые разновидности инфекций и вызывают выработку длительного и даже пожизненного иммунитета.

Механизмами адаптивного иммунитета объясняется то, как иммунная система реагирует на угрозы, с которыми она уже сталкивалась. Но на протяжении большей части XX века иммунологи плохо понимали, каким образом “наивные” (то есть необученные) Т-клетки отличают антигены, которые стоит атаковать (связанные с болезнетворными микробами или пораженными клетками), от антигенов, по отношению к которым нужна толерантность (связанных с едой, мусором и пылью, встречающимися нам в повседневной жизни, а также с полезными бактериями, живущими у нас в толстой кишке).

Затем, в конце восьмидесятых и в начале девяностых, исследователи открыли древнее семейство белков, назвав их толл-подобными рецепторами⁴³. Их обнаружили на поверхности иммунных “клеток-разведчиков”, работа которых состоит в том, чтобы ловить чужеродные вещества и предъявлять их генерал-майорам – Т-клеткам. В ходе дальнейшего изучения этих белков ученые поняли, что толл-подобные рецепторы представляют собой молекулы распознавания образов, реагирующие на уникальные для микробов генетические маркеры. Например, первые два открытых толл-подобных рецептора, TLRi и TLR2, связываются с липопептидами (жирными белками) на поверхности грамположительных бактерий. Активацию TLR3 вызывает вирусная РНК. TLR4 узнаёт характерные выступы на поверхности липополисахаридной оболочки грамотрицательных бактерий. TLR5 реагирует на химическое прикосновение жгутика (то есть “хвоста”) плавающих бактерий. Толл-подобные рецепторы еще одной разновидности связываются с “голыми генами” (неметилированной ДНК), которыми пользуются все бактерии и многие вирусы.

У растений и беспозвоночных животных толл-подобными рецепторами усыпана поверхность клеток многих типов. Около 400 миллионов лет назад в ходе эволюции адаптивного иммунитета рыб и высших позвоночных клетки, несущие толл-подобные рецепторы, взяли на себя особую роль: они начали ловить микробов и другие чужеродные вещества и предъявлять их предварительно обработанные останки T-клеткам в качестве антигенов⁴⁴. Важнейшие из этих антиген-предъявляющих клеток – напоминающие осьминогов дендритные клетки, которые концентрируются под слизистыми оболочками дыхательной системы и пищеварительного тракта, протягивая свои длинные щупальца наружу, сквозь нежную выстилку соответствующих органов, и собирая пробы всевозможных бактерий, частиц пищи и других веществ, проносящихся или ковыляющих мимо⁴⁵.