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

В своем труде «Потребность организма в кислороде» (The Oxygen Need of Organisms) Эрлих писал: «Живая протоплазма должна соответствовать гигантской молекуле, взаимодействующей с обычными химическими молекулами так, как Солнце с мельчайшими метеоритами. Мы можем предположить, что в живой протоплазме ядро со специальной структурой отвечает за специфические, свойственные клетке функции и к этому ядру присоединены наподобие боковых цепей атомы и их комплексы…»

Если перевести его теорию с поэтического языка конца XIX века на язык современных научных терминов, то Эрлих предположил буквально следующее. Антитела – это особый вид молекул, расположенных в виде боковых цепей на поверхности клеток. (Так Эрлих заодно, походя, предсказал существование огромной группы белков – рецепторов, имеющих важнейшее значение для понимания механизмов взаимодействия живых клеток друг с другом и окружающей средой.) Боковые цепи (рецепторы) благодаря особой структуре, комплементарной молекуле антигена, способны необратимо взаимодействовать с ней по принципу «ключ – замок» (эту сильно опережающую время идею Лайнус Полинг смог подтвердить лишь в 1940-е годы). Такое взаимодействие является специфичным: один антиген – одно антитело. На поверхности клеток исходно существует некий набор (репертуар) таких «боковых цепей». Антиген же способен отбирать специфичные ему рецепторы, которые открепляются от поверхности клетки, циркулируют в крови в поиске «своего» антигена и в конечном счете инактивируют его.

Можно только удивляться, с какой точностью Эрлих смог предсказать механизмы одной из ветвей адаптивного иммунитета, практически не имея конкретных фактов. Конечно, со временем эта теория была уточнена благодаря более поздним открытиям. Однако, как вы сможете убедиться дальше, в основе современной теории гуморального иммунитета по-прежнему лежат несколько ключевых принципов, описанных, а точнее, предсказанных Эрлихом еще в конце XIX века. Описать их в полном смысле этого слова в то время не смог бы никто, ведь техник, позволяющих работать с отдельными клетками и отдельными белками, еще просто не существовало.

Теория Эрлиха неплохо объясняла эффект антитоксинов. Связывание антител с молекулами токсинов наверняка нарушало их способность влиять на живые клетки. Однако оставался непонятным механизм, обеспечивающий прямой антибактериальный эффект антител, который к тому времени был неоднократно продемонстрирован экспериментально. Мало ли что может налипнуть на микроорганизм. Защищенные плотными клеточными стенками бактерии легко переносили воздействие высоких температур и агрессивных химических веществ, и было совершенно непонятно, каким образом им могли повредить антитела, у которых не обнаруживалось никакой заметной биохимической активности, помимо способности намертво связываться с патогеном.

В 1904 году, вскоре после публикации статей Мечникова и Эрлиха, британский иммунолог Алмрот Райт предложил гипотезу, объясняющую антибактериальный эффект антител. Его идея объединяла обе конкурирующие теории иммунитета. Райт предположил, что роль растворимых антител состоит в том, чтобы, связываясь с бактериями, «помечать» их для дальнейшего уничтожения фагоцитами. Этот процесс, Райт назвал опсонизацией. Однако предложенные им индексы для измерения этого эффекта оказались слишком сложны для использования. Кроме того, далеко не все результаты его экспериментов удалось воспроизвести коллегам в других лабораториях, так что особой популярности теория опсонизации в начале XX века не снискала. Во всяком случае, ни Мечников, ни Эрлих не стали использовать ее, чтобы примирить свои взгляды на природу иммунитета, и предпочли остаться каждый при своей теории.

Однако время показало, что именно Райт был прав и эффект гуморального иммунитета обусловлен (по крайней мере частично) активностью уже знакомых нам фагоцитов. Сегодня мы знаем, что на поверхности большинства фагоцитов присутствуют специальные рецепторы Fc, способные распознавать антитела, налипшие на чужеродные микроорганизмы (бактерии, простейшие, одноклеточные грибы), и запускать реакцию фагоцитоза.

Таким образом, эти молекулы и впрямь служат «черной меткой» для чужеродных клеток, как и предполагал Райт.

Зачем необходима эта дополнительная система распознавания? Разве уже знакомых нам рецепторов врожденного иммунитета недостаточно, чтобы «натравить» фагоциты на чужеродные клетки? Вот именно – недостаточно. Сама природа приблизительного распознавания паттернов патогенности делает иммунную систему несколько подслеповатой. Предоставленные сами себе фагоциты могут не заметить патоген, пока его количество не превысит определенного критического уровня, или, напротив, атакуя зараженную клетку, увлечься и «за компанию» разрушить здоровую ткань.