Невидимый страж. Как иммунитет защищает нас от внешних и внутренних угроз

До сих пор мы говорили лишь об одной роли цитокинов – их участии в активации иммунных клеток и иммунного ответа. Но в войне с микробами, как и в любой другой, важно не только быстро начать, но и вовремя остановиться. Иммунитет необходимо не только активировать, но и обуздывать. Впрочем, это же относится практически ко всем биологическим функциям, ведь наше тело стремится поддерживать гомеостаз – постоянство своей внутренней среды. Этот термин предложил американский физиолог Уолтер Кеннон в 1932 году в книге «Мудрость тела» (The Wisdom of the Body). Для того чтобы добиться этого постоянства, организм использует регуляторные системы, основанные на принципе отрицательной обратной связи.

Классический пример – регуляция уровня сахара в крови с помощью двух гормонов-антагонистов: инсулина и глюкагона. У здорового человека уровень сахара составляет 3,6–5,8 ммоль/л, и, пока он соответствует этим значениям, все в порядке. Углеводы присутствуют в крови не просто так. Глюкоза нам необходима и постоянно расходуется, уровень сахара снижается. К счастью, у организма есть резервы, чтобы его восполнить. Углеводы запасаются в печени. Когда уровень сахара снижается, поджелудочная железа начинает выделять гормон глюкагон. Он посылает клеткам печени сигнал перестать запасать глюкозу и начать понемногу выпускать ее назад в кровь, и уровень сахара возвращается в норму. Именно этот механизм позволяет нам «продержаться» в паузах между приемами пищи. Но вот мы пообедали, и уровень сахара в крови буквально за несколько минут резко поднялся, а это по многим причинам тоже нехорошо. Высокий уровень сахара служит сигналом для синтеза другого гормона – инсулина. Инсулин дает команду клеткам печени начать запасать глюкозу «на черный день». Клетки печени выбирают излишки углеводов из крови – баланс восстанавливается.

Аналогичная система сдержек и противовесов существует и в цитокиновой регуляции иммунного ответа. Все цитокины можно условно разделить на две группы: воспалительные (например, интерлейкины 1, 2, 12, TNF, интерферон-γ) и противовоспалительные (такие как интерлейкин 10, TGFB). Первые активируют иммунный ответ, вторые его тормозят. (На этом самом месте коллеги-иммунологи имеют полное право выразить негодование и назвать подобное описание неоправданным упрощением. Спокойствие, только спокойствие! Позже мы добавим деталей в эту и впрямь несколько схематичную картину. Пока нам важнее уловить принцип.)

Представьте себе активность иммунной системы в виде костра, разожженного туристами в лесу. Чтобы заставить его гореть ярче, льют жидкость для розжига, чтобы пригасить, используют воду – и таким образом поддерживают интенсивность пламени на нужном уровне.

Примерно так же уравновешивают друг друга воспалительные и противовоспалительные цитокины. Если баланс между ними нарушается в пользу противовоспалительных цитокинов, развивается иммунодефицит – иммунный ответ оказывается подавлен, и организм становится необыкновенно чувствителен к любой инфекции. Это довольно опасное состояние, но иногда в него вводят специально. Например, пациенты после пересадки органов должны еще несколько лет принимать специальные препараты, снижающие иммунный ответ, чтобы избежать отторжения чужеродной ткани. Если же баланс нарушается в противоположную сторону, может развиться цитокиновый шторм. В первом приближении его можно рассматривать как «приступ помешательства» у иммунных клеток, когда они одновременно получают слишком много активирующих сигналов.

Представьте себе полицейского, которому во время захвата опасных преступников одно начальство приказывает: «Немедленно вперед!», другое: «Прячься и выжидай!», а третье: «Стреляй!» Человек, обладая свободой воли, еще может как-то выкрутиться, проигнорировав часть противоречивых указаний. Но химическая природа сигналов, которыми обмениваются клетки иммунной системы, исключает подобный вариант. В этом случае иммунные клетки буквально «идут вразнос», производя все больше и больше активных молекул. Цитокиновый шторм – когда ничем не сдерживаемые лейкоциты производят цитокины, побуждающие производить еще больше цитокинов, – это пример положительной обратной связи. Впрочем, слово «положительная» пусть не вводит вас в заблуждение, поскольку ничего хорошего эта связь организму в данном случае не сулит. Именно с разрушениями, которые несет цитокиновый шторм, связана большая часть осложнений и смертей при коронавирусной инфекции.

Цитокиновый шторм – смертельно опасное состояние, приводящее к быстрому отказу многих внутренних органов. Всякий раз, когда меня спрашивают, как усилить иммунный ответ, я рассказываю об этом явлении и пытаюсь донести до слушателя простую мысль: иммунный ответ не должен быть слабым, не должен быть сильным – он должен быть прежде всего адекватным. Взаимодействие элементов иммунной системы, реализуемое с помощью цитокинов, служит именно этой цели. Всякий раз, когда в книге будет возникать тема взаимодействия иммунных клеток, мы снова и снова будем вспоминать об этих молекулах.