Вирус, который сломал планету. Почему SARS-CoV-2 такой особенный и что нам с ним делать

Что делают антитела

Во время пандемии коронавируса, кажется, даже самые далекие от биологии и медицины люди выучили слово «антитела». Многие считают их панацеей от вируса — но что в действительности они делают и откуда берутся? Антитела — это белки, составленные из нескольких полипептидных цепей. Отдельное антитело по форме напоминает букву Y. Рожки игрека предназначены для того, чтобы узнавать и крепко приклеиваться к чужеродным молекулам или их фрагментам, а ножку распознают различные иммунные клетки. Задача антител — находить в организме чужеродные элементы и прицепляться к ним. В некоторых случаях такое связывание само по себе обезвреживает врага — если, например, прикрепившиеся к вирусным частицам антитела физически блокируют белок, при помощи которого патоген соединяется с клеточными структурами (антитела, способные на такое, называют нейтрализующими). Но гораздо чаще антительные метки служат сигналом для других компонентов иммунной системы, в первую очередь макрофагов: они видят торчащую ножку Y, а точнее — множество торчащих ножек, и немедленно уничтожают подозрительный объект, к которому она прикреплена. Без таких меток найти врага клеткам-убийцам гораздо сложнее.

Антитела синтезируются особой разновидностью лимфоцитов — B-клетками. Благодаря хитрым мутационным процессам, изменяющим только строго выделенные части генома предшественников B-клеток, в нашем организме исходно, еще до встреч с любыми патогенами, присутствуют миллиарды типов B-лимфоцитов, которые готовы производить антитела, узнающие миллиарды же типов чужеродных (то есть тех, которых нет в наших клетках) молекулярных мотивов. Когда в организм попадает вирус, бактерия, простейшее или другой потенциальный враг, какое-нибудь из антител обязательно узнает тот или иной вражеский фрагмент — его называют антиген — и прилепится к нему. Такие исходные антитела не плавают в крови, а встроены в мембрану B-клеток, и, после того как рожки свяжут антиген, B-клетка активируется и начинает бешено делиться^{26}. Ее потомки производят и выделяют только правильные антитела, узнающие именно этот антиген, более того, в них запускается тот самый хитрый мутагенез, благодаря которому каждый раз синтезируются игреки с немного видоизмененными рожками. По теории вероятностей какие-то из них будут связывать антиген лучше изначальных — и дальше делиться и производить новые антитела будут уже потомки этой клетки. Благодаря такой селекции к концу болезни в организме начинают синтезироваться сверхточные антитела, идеально узнающие конкретного врага. После победы в организме остаются так называемые B-клетки памяти, которые хранят инструкции по производству именно этих антител. Если через какое-то время тот же патоген вновь попытается проникнуть внутрь, синтез специфичных, максимально липучих антител будет запущен сразу, а не через пару недель, как при первой встрече.

Антитела делятся на пять типов, каждый из которых заточен на выполнение своих задач. «Классические» антитела в форме Y — это IgG. Они путешествуют по организму в плазме крови, очень точно узнают свой антиген (то есть реагируют на один, и только один конкретный фрагмент) и намертво прилипают к нему. IgG начинают синтезироваться в больших количествах в среднем на 10–14 день от начала болезни — это продукт той самой мутационной «подстройки» и отбора B-клеток.

Первыми на незнакомый патоген реагируют IgM. Это неспецифические антитела, они узнают множество теоретически возможных антигенов, но не настроены на какой-то конкретный. В отличие от одиночек IgG, молекулы этого типа антител плавают впятером: они сцеплены за «ножки» и образуют красивую звезду. Благодаря такой форме узнающие антиген рожки торчат в разные стороны — это позволяет IgM «склеивать» чужеродные объекты даже несмотря на то, что связывание с ними может быть не очень прочным. Также IgM могут выполнять роль рецепторов на поверхности B-клеток: с их помощью эти лимфоциты узнают «свои» антигены.

Антитела, работающие преимущественно не в крови, а на слизистых и в секретируемых жидкостях, — IgA. Это специфические антитела, то есть они образуются к конкретному антигену после того, как организм познакомится с ним. По этой причине у новорожденных нет своих иммуноглобулинов типа A, но они в большом количестве получают их из материнского молока. Постепенно у младенцев вырабатываются собственные IgA: уже к году их количество составляет примерно 20 % от взрослой нормы и полностью достигает ее к 4–6 годам[120]. Большая часть IgA синтезируется в виде скрепленных «ножками» димеров, реже они встречаются в полимерной или одиночной форме. Роль иммуноглобулинов типа А в плазме крови ясна не до конца, но в последние годы ученые находят все больше доказательств, что они принимают важное участие в регуляции иммунного ответа, в том числе модулируя как воспалительные, так и противовоспалительные процессы[121].

Иммуноглобулины типа E были предназначены для борьбы с крупными паразитами вроде червей, причем не с привычными и относительно безобидными острицами или аскаридами, а с теми, что живут в тканях и могут легко убить хозяина. В современном западном обществе такая напасть встречается редко, IgE простаивают и от безделья занимаются нападением на безвредные антигены типа пыльцы или кошачьей шерсти, стимулируя процессы, приводящие к аллергиям.

Функции IgD известны слабо: они могут выполнять функции рецепторов на незрелых B-клетках и секретироваться в плазму вместе с IgM. Предполагается, что этот тип антител может участвовать в борьбе как раз с респираторными инфекционными агентами[122].