История иммунной системы

Наши иммунные органы: основа обороны

Подобно многим другим видам млекопитающих, мы обладаем специальными формами тканей, которые можно назвать органами иммунной системы. Как и все органы животных, они образовались в ходе процесса разделения функций и специализации клеток. Этот процесс развития прослеживается в эволюции вплоть до самых ранних попыток сосуществования клеток в рамках колоний амеб или сферических образований вольвокса. По мере роста специализации и дифференциации типов клеток отдельные клетки утрачивали способность выживать самостоятельно.

Клетки врожденной иммунной системы образуются в первичных иммунных органах. У нас это костный мозг и вилочковая железа (тимус). Через кровеносные и лимфатические сосуды, пронизывающие все тело млекопитающих, иммунные клетки попадают из первичных во вторичные иммунные органы и все ткани тела, где в них возникает необходимость. Вторичными иммунными органами являются селезенка, лимфатические узлы и диффузные лимфатические ткани.

В костном мозге (у взрослых главным образом в костях таза и грудине, а у детей еще и в костях рук и ног) из стволовых клеток образуются все наши клетки крови, в том числе белые кровяные тельца, представляющие врожденную клеточную иммунную систему. Их называют лейкоцитами. Особой формой лейкоцитов являются лимфоциты — В-клетки, Т-клетки и естественные киллеры.

В античной Греции тимус считался вместилищем человеческой души. Греческое слово thymos означает «жизненная сила». Биологические функции этого органа были раскрыты только в 1950-е годы. До этого его назначение и польза для человека и других млекопитающих оставались неизвестными. К пониманию его функций привел эксперимент над животными в Австралии. Исследователи удалили вилочковую железу у новорожденных мышей. Ход дальнейших событий показал, что у них серьезно повреждена иммунная система и что они намного чаще подвергаются заболеваниям, чем их собратья с тимусом. К настоящему времени мы знаем, что вилочковая железа представляет собой некое подобие школы для иммунных клеток, особенно для Т-клеток, и диспетчерского центра иммунной системы. Некоторые биологи называют ее «мозгом» иммунной системы.

Тимус входит в систему лимфатических органов. В его тканях предшественники Т-клеток развиваются и дифференцируются, разделяясь на различные подвиды, которые будут затем специализироваться на распознавании различных антигенов возбудителей болезней. В ходе процесса созревания Т-клеткам «демонстрируются» различные антигены, осуществляется их обучение и программирование. Антигенами именуются молекулярные структуры, например белки, которые характерны для тех или иных видов возбудителей. Сумма всех антигенов, которым Т-клетки обучаются в вилочковой железе, называется в иммунобиологии антигенным репертуаром.

Созревание Т-клеток в тимусе, от которого, кстати, и происходит название этих иммунных клеток, представляет собой весьма расточительную процедуру. Только десяти процентам зрелых Т-клеток у людей и других млекопитающих суждено закончить эту «школу». Причина заключается в строгости отбора. Только те клетки, которые эффективно реагируют на антигены и не обращают внимания на собственные ткани тела, получают допуск в систему кровообращения. За счет этого предотвращаются аутоиммунные реакции. 90 процентов Т-клеток не могут преодолеть систему контроля качества.

Лимфатические узлы человека рассредоточены по всему телу. Каждый отдельный узел в нормальном состоянии имеет величину и форму фасолины. Одна из задач лимфатических узлов заключается в удалении возбудителей болезней из прилегающих тканей организма. Для этого готовится иммунный ответ на основе обнаруженных в этой области антигенов. Они демонстрируются В-клеткам, которые созревают в лимфатическом узле и «тренируются» наподобие Т-клеток в тимусе. После контакта с антигеном (например, вируса гриппа) B-клетки превращаются в клетки плазмы крови. Из них образуются антитела против антигена, в нашем случае против возбудителя гриппа.

Наряду с лимфатическими узлами как локальными центрами иммунной системы наше тело пронизывает рыхлая (диффузная) лимфатическая ткань, которая становится плотнее в местах, где ожидается проникновение возбудителей болезни в тело. Это, например, так называемые Пейеровы бляшки, которые можно встретить по всей протяженности тонкого кишечника и особенно в подвздошной кишке — третьем отделе тонкого кишечника непосредственно перед переходом в толстую кишку. К лимфатическим тканям принадлежат также червеобразный отросток слепой кишки, именуемый аппендиксом, и миндалины в области глотки, которые обычно называют гландами.

В число органов защиты входит также селезенка. Она занимается перехватом из кровотока антигенов возбудителей. В светлой ткани селезенки, носящей название белой пульпы, сосредоточены белые кровяные тельца. Тут собираются все три вида лимфоцитов: Т-клетки, В-клетки и естественные киллеры. Также здесь находятся макрофаги и дендритные клетки, которые тоже являются белыми кровяными тельцами, то есть лейкоцитами, хотя и не относятся к специализированным лимфоцитам. Функции различных иммунных клеток мы рассмотрим несколько подробнее.