История иммунной системы

Окружающая среда, социальная жизнь и иммунная система птиц

Класс птиц, относящийся к подтипу позвоночных, во многом отличается от остальных представителей царства животных. Ни одно другое наземное позвоночное животное не приспособлено так хорошо к полету, как птицы (даже рукокрылые млекопитающие, к которым принадлежат летучие мыши и летучие собаки). Обмен веществ у птиц происходит чрезвычайно быстро и эффективно. Их мозг достаточно велик по отношению к черепу, и они обладают весьма высоким интеллектом. Самый древний ископаемый скелет первоптицы, которая получила название археоптерикс, был обнаружен в 1861 году, еще при жизни Чарльза Дарвина, в Зольнхофене (Бавария). Этот предок сегодняшних птиц жил 150 миллионов лет назад, в юрском периоде мезозойской эры. Строение его тела демонстрировало черты, роднившие его с более древними динозаврами. У него был хвост и острые когти, как у рептилии, и одновременно крылья, как у птицы. Последующие находки подтвердили гипотезу, что птицы произошли от динозавров.

Все дикие животные, особенно птицы, демонстрируют тесную связь с ритмами природы. Их сезон размножения, приходящийся на весну, начинается с исходящих из окружающей среды сигналов о том, что пора повышать активность, строить гнезда, приступать к брачным играм и заботиться о потомстве. В этот период птицы тратят много энергии. В умеренных климатических зонах линька, то есть обновление оперения у птиц, никогда не совпадает по времени со строительством гнезд и спариванием, потому что этот важный регенерационный процесс, обеспечивающий способность к полету, также отличается большими затратами энергии. В зависимости от вида птиц он начинается либо до периода спаривания поздней зимой или ранней весной, либо после него — поздней весной или ранним летом. Некоторые птицы, например утки, на протяжении всей линьки не могут летать. У молодых птиц линька обычно бывает частичной и происходит после того, как они научились летать и покинули гнездо. У птиц, которые круглый год живут в теплых климатических зонах, линька может наблюдаться в любое время. Перья при этом не выпадают все сразу, а заменяются постепенно.

У перелетных птиц сезонные миграции также служат примером существования жизненно важных внутренних часов (их изучением занимается такая наука, как хронобиология). За управление этими ритмами и работу внутреннего компаса отвечает гормональная система. Она реагирует на такие факторы окружающей среды, как температура, продолжительность дня и пригодность среды обитания для жизни. Опыт всех предыдущих поколений закреплен генетически и является врожденным. Птицы инстинктивно знают, годится ли им то или иное место обитания или лучше поискать другое. Поддержку в этом им оказывает гормональная система, реагирующая на информацию, которая поступает от органов чувств. К примеру, если птица занимается строительством гнезда в подходящем для этого месте, то активизируются дремавшие до этого сведения о положительных и отрицательных свойствах среды обитания, которые были накоплены в ходе эволюции. Гормональная система вырабатывает вещества, вызывающие позитивные чувства. Как и у людей, эти вещества принадлежат к группе эндорфинов — гормонов счастья и удовлетворенности.

Полевые экоиммунологические изыскания показали, что на иммунные функции птиц оказывают сильное влияние гормональные процессы. У птиц, выводящих потомство в подходящих для данного вида условиях, наблюдалась повышенная активность врожденной иммунной системы, что выражалось в слабой подверженности воздействиям со стороны возбудителей болезней и паразитов. Совсем по-другому обстояли дела у птиц, которые гнездовались в менее подходящих для этого местах — например, из-за того, что там было недостаточно возможностей для укрытия, было слишком шумно и грязно, или потому, что окружающая среда сильно пострадала в результате вырубки зеленых насаждений. У этой группы отмечалось повышенное содержание в крови гормонов стресса, а также подверженность заболеваниям. Кроме того, было задокументировано снижение производства антител[68].

Одним из важнейших гормонов стресса у птиц, как и у грызунов, является кортикостерон. Он вырабатывается совместно с кортизолом в коре надпочечников. У людей оба этих гормона также выбрасываются в кровь при стрессе и производятся, как и у птиц, в коре надпочечников, однако кортикостерон, в отличие от кортизола, играет второстепенную роль.

Известно, что и кортикостерон, и кортизол оказывают угнетающее воздействие на иммунную систему. Поэтому данная группа гормонов используется для целенаправленного лечения очагов воспаления. В организмах птиц или людей они участвуют в катаболических процессах обмена веществ и совместно с другими сигнальными веществами управляют биологической реакцией «сражайся или беги» в ситуациях потенциальной опасности. Чтобы обеспечить состояние физической готовности необходимой энергией, они забирают ее у иммунной системы. Поэтому длительное повышенное содержание в крови этих гормонов может повысить риск инфекции. В экспериментах на птицах, которые гнездовались не в самых подходящих для этого местах, это проявлялось в ослаблении клеточного иммунитета и снижении количества антител. Стресс несет с собой болезни — даже для птиц! И стресс может вызываться факторами окружающей среды, как показывают вышеприведенные примеры.

У птиц, выводивших потомство в благоприятных условиях, в крови часто отмечалось более высокое содержание дегидроэпиандростерона (ДГЭА), чем у тех, которые вынуждены были довольствоваться худшими условиями. Это вещество также представляет собой гормон, вырабатываемый корой надпочечников, но он оказывает действие, противоположное гормонам стресса, и повышает активность иммунной системы[69]. Кора надпочечников человека также производит этот гормон. Как и у птиц, он оказывает положительное влияние на защитные силы и производится в тех случаях, когда мы находимся в здоровых экосистемах. К этому моменту мы еще вернемся, потому что наша гормональная система, как и у других позвоночных животных, является одним из важнейших посредников между окружающей средой и иммунной системой.

Не только неблагоприятные условия окружающей среды, но и социальные стрессовые ситуации могут вызвать у птиц выброс гормонов стресса в кровь и тем самым ослабить иммунную систему. Этот механизм нам уже известен: гормоны стресса выполняют свою задачу, забирая энергию у иммунной системы и других систем организма, чтобы обеспечить реакцию «сражайся или беги». В экспериментах на курах было доказано, что социальные стрессовые факторы повышают содержание в крови кортикостерона и кортизола, Как следствие, подавляется клеточный иммунитет, что делает птиц более подверженными вирусным инфекциям, в частности болезни Ньюкасла[70]. Это крайне заразное заболевание птиц, вызываемое РНК-вирусом. У инфицированных птиц наблюдаются высокая температура, апатия, потеря аппетита, затрудненное дыхание и кровообращение. Смертность весьма высокая, в связи с чем эта болезнь по аналогии со столь же опасной чумой птиц называется также псевдочумой. Даже у птиц доказана связь между социальным стрессом и подверженностью инфекционным заболеваниям.

Стресс, исходящий из окружающей среды, одинаково негативно воздействует и на коноплянку, и на человека

Социальный стресс характерен для птиц, ведущих стайный образ жизни, если у них нарушается иерархия в группе. Когда птицы не знают своего места в иерархии, возникают частые конфликты. Конкурентная борьба и нехватка места вызывают социальный стресс. В птицеводческих хозяйствах стаи обычно очень многочисленны, результатом этого становится высокий уровень стресса. Экоиммунология дает рекомендации по содержанию животных в зависимости от их вида, указывая допустимую численность группы и предусматривая наличие мест, где можно побыть в одиночестве. Это снижает заболеваемость животных, а заодно и людей, так как существуют так называемые зоонозные инфекции, которые могут передаваться от животных человеку.

Вирусные или бактериальные зоонозы порой приобретают масштаб эпидемии или пандемии. Так случилось, например, со штаммом коронавируса, который получил название MERS — коронавирус ближневосточного респираторного синдрома (передался он человеку от верблюдов в ходе контактов с этими животными и потребления сырого верблюжьего молока)[71]. Этот пример показывает, что в наших же собственных интересах следить за тем, чтобы сельскохозяйственные животные содержались в должных условиях, так как это способствует здоровью их иммунной системы.

Экоиммунология также изучает, как условия окружающей среды во время откладывания яиц и инкубации влияют на иммунную систему птенцов. Интересно, что самки птиц готовят свое потомство к контактам с распространенными в данном регионе паразитами и патогенами, обогащая желток соответствующими антителами. Этот процесс также контролируется гормональной системой самки во время созревания яйца в материнском организме. Например, экоиммунологическое исследование показало, что в яйцах птиц, подвергшихся воздействию паразитов, таких как клещи, глисты или бактериальные и вирусные патогены, в желтке было обнаружено значительное количество антител именно против этих патогенов. Оказалось, что этот экоиммунологический баланс между птичьими яйцами и окружающей средой нарушается под воздействием вызывающих стресс условий среды. К ним относятся засуха, чрезмерно суровые погодные условия, непригодная среда обитания и, опять же, факторы социального стресса[72].

Таким образом, экоиммунология уже на примере птиц доказывает, что неблагоприятные физические или социальные факторы внешней среды могут оказывать негативное иммунобиологическое воздействие даже на еще не родившееся потомство. У млекопитающих, детеныши которых проходят весь путь развития до рождения в утробе матери, эта связь еще более очевидна. Так на примере крупного рогатого скота, свиней и других сельскохозяйственных животных было показано, что потомство, чьи матери подвергались воздействию социальных или экологических стрессовых факторов, демонстрировало более слабые иммунные реакции через несколько недель после рождения, чем молодняк, рожденный от матерей, находившихся в благоприятных условиях с низким уровнем социального стресса. Здесь также напрашивается вывод о связи между экологическими и социальными факторами и гормональной системой, которая контролирует в том числе и иммунные реакции. У молодых животных от матерей, подвергшихся экологическому стрессу, наблюдается более слабая реакция лимфоцитов, т. е. Т- и В-клеток, а также естественных киллеров. Кроме того, они хуже усваивают антитела из материнского молока, чем сопоставимый по возрасту молодняк, не подвергавшийся стрессу[73]. Как и в случае с птицами, условия содержания млекопитающих являются решающим фактором для здоровья животных, а значит, и для безопасности и качества пищи людей, употребляющих продукты животного происхождения.