История иммунной системы

Естественные киллеры и собственные патогенные клетки

Естественные киллеры (их также называют NK-клетками) тоже принадлежат к числу лейкоцитов и представляют собой белые кровяные тельца. Они все еще являются частью врожденной иммунной системы, хотя вместе с Т- и В-клетками уже могут считаться низшей формой лимфоцитов. В биологических исследованиях их с удовольствием используют как индикатор воздействия на организм методов лечения, лекарств, социальных и экологических факторов, так как они легко обнаруживаются в лабораторных условиях и выполняют важные иммунные функции. Так, например, в ходе одного из экспериментов было доказано, что регулярный прием экстракта эхинацеи пурпурной (Echinacea purpurea) способствует укреплению защитных сил организма. Это проявилось в росте количества и активности естественных киллеров в крови[37]. Мы еще встретимся с этими иммунными клетками в третьей части книги, где будет рассматриваться тема экоиммунологии. Поэтому хотелось бы остановиться на них немного подробнее.

Задача естественных киллеров заключается в неспецифической охоте на все, что может представлять опасность для нашего здоровья на клеточном уровне. Они атакуют бактерии, вирусы и другие микробы, а также клетки собственного тела, инфицированные возбудителями болезней. Кроме того, они играют важную роль в защите от раковых заболеваний, отравляя и уничтожая потенциальные опухолевые клетки, склонные к перерождению или имеющие повреждения в ДНК.

Оглядываясь на естественную историю, мы видим, что в ходе эволюции не один раз появлялись организмы, обладающие клетками, схожими с нашими естественными киллерами, например оболочники. Неспецифические цитотоксические клетки (NCC) данио рерио стоят уже весьма близко к естественным киллерам млекопитающих. Но выделяющая нас особенность заключается в том, что наши клетки, помимо своей эффективности в роли «серийных убийц», обладают еще и широким набором инструментов, которые помогают в выполнении возложенных на них функций по поддержанию здоровья.

Естественные киллеры охотятся на все, что может угрожать нашему здоровью

Поскольку естественные киллеры нацелены не только на возбудителей болезней, но и на клетки собственного тела, их активность должна строго контролироваться иммунной системой. Например, здоровые клетки вырабатывают так называемые молекулы MHC, которые подают киллерам сигнал, что на них нельзя нападать. Эти импульсы улавливаются рецепторами киллеров и затормаживают их активность. Если какая-то клетка подвергается нападению вируса или получает повреждение ДНК, производство этих молекул прекращается. Их отсутствие ориентирует естественных киллеров на охоту за этой клеткой.

Естественные киллеры охотятся не только на инфицированные клетки, но и на любые, от которых может исходить какая-то опасность. Клетки нашего тела имеют «срок годности», который время от времени истекает. Тогда они отмирают и уступают место новым. За счет этого происходит регенерация органов. Срок жизни клетки эпидермиса составляет около четырех недель. Клетки печени живут несколько месяцев. После этого клетки подвергаются процедуре программируемой смерти — своего рода клеточному «самоубийству» ради здоровья всего организма. Этот жизненно важный защитный процесс генетически запрограммирован в клетках и характерен для всех форм жизни, о которых уже рассказывалось в предыдущих главах. Даже бактерии и другие одноклеточные нередко уничтожают сами себя, подвергаясь нападениям бактериофагов или вирусов. Так они защищают свою популяцию от распространения возбудителей болезней.

Без программируемой клеточной смерти многоклеточные существа не смогли бы выжить. Но этот добровольный уход из жизни противоречит основополагающим принципам эволюции, в соответствии с которыми клетки должны жить, а не умирать. Они стремятся к развитию с помощью мутаций и селекции, которые являются важными двигателями эволюции. Поэтому иногда бывает, что клетки сопротивляются своей заранее запрограммированной смерти и мутируют, изменяя свой генетический код. В этом случае нам грозит вырождение тканей. Из одной клетки кожи в результате размножения появляются все новые клетки. То же самое происходит и с клетками печени, которые порождают генетически и функционально идентичные поколения себе подобных. В данном случае слово «вырождение» означает, что мутировавшие клетки утрачивают свои функциональные качества и становятся бессмертными. На месте состарившейся мутировавшей клетки с поврежденными генами, которая отказывается умирать, может образоваться опухоль, если эта клетка начнет производить массу подобных себе бессмертных клеток. Орган утратит свою функцию и станет угрозой для всего организма. Для таких случаев и существуют естественные киллеры.

Вся предыдущая естественная история иммунной системы демонстрирует нам, что иммунные клетки умеют отличать «свое» от «чужого», чтобы вступать в борьбу с «чужим», если оно начинает представлять угрозу. Однако естественные киллеры, кроме того, имеют задачу бороться и с собственными патогенными клетками, если от них исходит опасность. В случае с потенциальной или уже существующей опухолью речь идет об онкогенной угрозе. Если клетка поражена вирусом, то угроза носит инфекционный характер, поскольку возбудитель перепрограммировал клетку, сделав ее копировальной машиной для вирусов. Естественные киллеры специализируются на том, чтобы по сигналам, исходящим от клеточных мембран, определять, о какой форме патогена идет речь. Ученые называют эти сигналы «съешь меня». Как уже говорилось, зачастую этот сигнал заключается просто в отсутствии сигнальных веществ, затормаживающих постоянные агрессивные наклонности естественных киллеров.

Убивая инфицированные, поврежденные, состарившиеся или переродившиеся клетки, естественные киллеры прибегают к помощи иммунопротеинов, которые сами же и вырабатывают. Уже упомянутый перфорин, которым пользуются и прототипы клеток-убийц у оболочников, вскрывает мембрану подлежащей уничтожению клетки и обеспечивает киллеру доступ внутрь. Само название этого иммунопротеина говорит о том, что он производит перфорацию мембраны. После этого киллер впрыскивает через образовавшееся отверстие так называемые гранзимы, обозначаемые буквами А и В. В гранзимах содержится клеточный яд гранулизин, убивающий клетку. В англоязычных биологических публикациях эти иммунопротеины называют также противораковыми белками. Однако естественные киллеры задействуют эти белки против собственных клеток в любом случае, в том числе и тогда, когда речь идет лишь об инфицированных клетках.

Дополнительно естественные киллеры производят интерферон гамма — цитокин, который стимулирует дальнейшие иммунные реакции против возбудителей, патогенов и собственных пораженных клеток и, кроме того, сам обладает противовирусными и противораковыми свойствами.