Текст: ГодЛитературы.РФ
Издательство «Портал» привезло научно-популярную новинку — переведенную уже на 20 языков книгу Филиппа Деттмера, основателя YouTube-канала «Kurzgesagt — In a Nutshell» с восемнадцатью миллионами подписчиков и почти двумя миллиардами просмотров.
Его книга, ровно как написано на обложке, рассказывает об иммунитете — и делает это в лучших традициях YouTube: просто и с иллюстрациями. При этом сам предмет разговора совсем не простой: иммунная система немногим уступает по сложности своего устройства человеческому мозгу. Так что готовьтесь открывать для себя новый мир внутри своего организма — экспертом в иммунологии вряд ли станете, но точно узнаете много нового о своем организме. К слову, пока вы это читаете, ваша иммунная система, возможно, распознала и уничтожила раковую клетку, которая начала расти в вашем теле!..
Филипп Деттмер «Иммунитет: путешествие по загадочной системе, благодаря которой мы живы», пер. с англ. Е. Смотровой — СПб.: Портал, 2022
Что защищаем?
Перед тем как погрузиться в тонкости защитных механизмов, стоит взглянуть на то, что же у человека требует защиты, — на наш организм. В каком-то смысле обрисовать границы довольно легко: кожа и все, что под ней. Куда уж проще, верно? На самом деле нет. Разглядывая планету с орбиты, мы никогда точно не узнаем, какова она.
И потому, прежде чем взяться за все остальное, нам придется вместе отправиться в путешествие по миру более таинственному, чем глубины океана и далекие планеты. По миру, жители которого даже не знают, что они существуют, где чудовища — часть повседневности, которая никого не пугает. Давайте всмотримся в себя и разглядим в органах и тканях, из которых мы состоим, клетки.
Размеры их очень малы. Клетки — одни из самых маленьких живых элементов на Земле. Мы для каждой из них — все равно что планеты, плывущие сквозь враждебную Вселенную. Чтобы понять бесконечное число измерений нашего организма, придется взглянуть на него с точки зрения крошек, из которых мы состоим. На этом уровне наше тело — исполинская конструкция трубок размерами с горы, полная океанов жидкостей и быстрых течений, которые пронизывают целые страны извилистыми ходами пещер.
Клеткам иммунитета этого гиганта приходится защищать. И особенно тщательно — слабые места, где врагу проще всего проникнуть, то есть границы, внешний покров тела. Вспомните, чем мы покрыты снаружи. Первое, что приходит в голову, — конечно, кожа. Площадь всей вашей кожи примерно равна двум квадратным метрам (половина бильярдного стола), и, к счастью, защищать ее не так сложно, ведь по большей части это прочный барьер, покрытый собственными защитными сооружениями. На ощупь она может казаться нежной и уязвимой, но через неповрежденную кожу микроорганизмам прорваться довольно сложно.
По-настоящему уязвимы для инфекций слизистые оболочки — поверхность трахеи, легких, век, ноздрей, кишечника, половых путей и мочевого пузыря. Их площадь измерить не так легко, но в среднем у здорового взрослого человека поверхность всех слизистых по площади достигает двухсот квадратных метров — примерно с теннисный корт — и по большей части приходится на легкие и органы пищеварения.
Возможно, вы думаете, что слизистые оболочки у нас внутри, однако это не так. На самом деле это тоже покров, и находится он снаружи тела.
Половые пути, ноздри и уши — это дополнительные отверстия, ведущие в обширные туннели и в целую систему пещер сквозь человеческое тело. И каждый их элемент — непосредственная граница с внешним миром, контактные точки.
Мы — не просто гора плоти, которая ждет захватчиков. К счастью, у нас есть отличный союзник в борьбе за выживание, просто мы недостаточно его ценим, и это — иммунная система.
Благодаря ей наше тело — крепость. Более того, в этой крепости миллиарды самых эффективных, отменно обученных бойцов. У них в распоряжении богатый запас оружия, с которым они умеют обращаться. Армия вашей иммунной системы успела сразить миллиарды захватчиков и готова убить еще миллиарды и триллионы врагов.
Знакомьтесь: ваши враги
Чтобы понять, как работают наши защитные механизмы, очень важно разобраться в том, кто же на нас нападает. Как мы уже говорили, для большинства других живых существ мы — не личности, а континенты, полные лесов, болот и океанов, богатых ресурсами и подходящими уголками для того, чтобы остепениться и создать семью.
С большинством микроорганизмов, которые случайно попадают в наше тело, разговор короткий — они просто не готовы к борьбе с мощными защитными механизмами и лишь попусту докучают нашей иммунной системе.
Настоящие же наши враги — это боевая элита микроорганизмов, которая нашла способы прорваться сквозь оборону. Некоторые любят поражать именно человека или проводить в нашем организме главную часть своего жизненного цикла, например те, что решили изо всех сил действовать нам на нервы вроде вируса кори. Или микобактерии туберкулеза, многие из которых эволюционировали параллельно с нами еще семьдесят тысяч лет назад и до сих пор ежегодно лишают жизни около двух миллионов человек. Другие, вроде нового вируса SARS-CoV-2, находят нас случайно и сами не могут поверить своему счастью.
Иммунная система знает, что существуют разные виды патогенов и избавляться от них нужно разными способами. В процессе эволюции мы обзавелись различными видами оружия и механизмами защиты. Но если обсуждать их разом, то мы быстро запутаемся, а и без того сложная иммунная система станет еще сложнее и непонятнее. А потому мы будем рассматривать сложные защитные механизмы на примере борьбы с конкретными врагами. По очереди, один за другим. Затем ознакомимся с отдельными заболеваниями и узнаем, какими именно способами они портят нам жизнь, а напоследок рассмотрим внутренние угрозы — рак, аллергии и аутоиммунные заболевания.
Порез
Незначительные действия иногда приводят к заметным последствиям. Простые ошибки — к катастрофическим результатам. Какая-нибудь досадная мелочь по меркам гиганта-человека на уровне клеток превращается в чрезвычайно опасную ситуацию.
Представьте себе: стоит приятный летний день, вы гуляете по зеленым окрестностям. По теплой влажной погоде вы отправились бродить в легких туфлях, а не в приспособленных для прогулки ботинках (ведь в конце концов, вы не по джунглям гуляете, и вообще, вы взрослый человек и сами можете принимать решения). Взбираясь по холму, вы вдруг чувствуете резкую боль. Опускаете взгляд и понимаете, что наступили на какую-то гнилую доску. Длинный ржавый гвоздь впился в подошву. Вы выдергиваете его, жалуясь на весь белый свет и свою горькую судьбу. Но кто ж знал, что так выйдет... и вообще вам не так уж больно. Вы снимаете туфлю, стягиваете носок и видите: ерунда, только немного идет кровь. И идете гулять дальше.
А вот клеткам вашего организма в тот же момент приходится нелегко. Когда гвоздь проткнул подошву, его кончик порвал кожу на большом пальце. Ваши клетки жили нормальной жизнью, и вдруг их мир взорвался. С их точки зрения только что упал огромный металлический астероид. И что еще хуже: он был измазан землей и грязью и населен тысячами бактерий, которые неожиданно для себя оказались по ту сторону непроницаемой для них кожи.
Бактерии тут же расползлись по теплым пещеркам меж клеток, готовые исследовать новую местность и поглощать питательные вещества. Тут-то гораздо лучше, чем в почве! Есть еда и вода, тепло и уют, а соседи — не соперники, а скорее беспомощные жертвы. Бактерии, которые попали под кожу из почвы, не собираются никуда отсюда уходить, и они — не единственные незваные гости. Тысячи бактерий, которые обитали на поверхности кожи и во влаге носка, тоже решили взглянуть на райские уголки, куда судьба внезапно распахнула двери. Какой чудесный для них выдался день!
Ваш организм все это отвергает. Сотни тысяч обычных клеток, его населяющих, убиты, разорванные в клочья инородным объектом, который вдруг обрушился на них с неба, есть раненые, есть встревоженные. И как и бывает при бедствиях, мирные жители кричат от страха, зовут на помощь, паникуют. Сигналы ужаса и страха, остатки погибших клеток и следы тысяч бактерий распространяются по окружающим тканям.
Врожденная иммунная система реагирует незамедлительно. Клетки-часовые появляются на месте первыми. До того они мирно патрулировали округу, но случилось вторжение, и они тут же ринулись туда, где раздаются крики и царит разруха. Это макрофаги, самые крупные клетки человеческой иммунной системы. Макрофаги впечатляют размерами. Если средняя клетка будет размером с человека, то макрофаг — с черного носорога. Как и черного носорога, макрофага лучше не злить. Его задача — поглощать погибшие клетки и еще живых врагов, координировать защиту, помогать залечивать раны. Для этой работы нужно много макрофагов, потому что бактерии стремительно размножаются, и чтобы переломить ситуацию, процессу необходимо быстро положить конец.
В царящем хаосе макрофаги впадают в ярость, какой раньше никогда не испытывали. Через считаные секунды они ввязываются в борьбу с бактериями и отчаянно бросаются на врага — как если бы носорог затаптывал перепуганных кроликов. Очевидно, кролики не очень-то хотят погибать под ногами разъяренного носорога и бросаются врассыпную от огромной мощной клетки. Однако макрофаги умеют вытягивать свои части в разные стороны, как щупальца осьминога, если учуют запах перепуганных бактерий. Хватка макрофага крепка, сопротивляться бесполезно, и вот он живьем поглощает и переваривает неудачливую бактерию.
Но несмотря на безжалостную и мощную защиту, пробоина слишком велика, урон значителен, слишком большая территория открыта врагу. Поглощая неприятелей одного за другим, макрофаги понимают, что в лучшем случае им удастся лишь замедлить вторжение, но не остановить его. Они зовут на помощь — отправляют срочный сигнал тревоги и готовят поле боя к прибытию подкрепления, которое вот-вот подоспеет. К счастью, помощь уже в пути. Тысячи нейтрофилов услышали призыв, учуяли запах смерти и устремились на зов по кровотоку. На месте инфицирования они покидают бурлящий океан крови и бросаются в бой. Их, как и макрофагов, активируют сигналы о нападении, и из довольно спокойных клеток они превращаются в маньяков, жаждущих убийства.
Они сразу же принимаются охотиться и поглощать бактерии, но и с окружающими клетками обходятся не особо трепетно. У нейтрофилов каждая секунда на счету: их оружие не восстанавливается, и всего через несколько часов они погибнут от изнеможения. Поэтому они выжимают максимум и делают все, что могут: они не только убивают врагов, но и повреждают ткани, на защиту которых спешили. Однако им не до мелочей. Благополучие мирных жителей — вообще не их забота, потому что слишком велика опасность от бактерий, которые распространяются по телу, и случайных жертв считать некогда. Вступая в единственную на своем веку битву, нейтрофилы жертвуют собой. Некоторые, например, взрываются, разбрасывая вокруг себя ядовитые сети. Они усеяны опасными химическими веществами, и если в них попадается бактерия, то ей становится сложнее убежать и спрятаться.
А в это время вы... нашли куда присесть, чтобы осмотреть свою рану. На ней появилась тонкая пленочка. Это работа миллионов клеток, прибывших по кровотоку, — тромбоцитов, которые в срочном порядке ремонтируют пробоины и залатывают раны. Они создают нечто вроде липкой сети, в которой застревают сами в компании с невезучими эритроцитами, останавливают кровотечение и создают между раной и внешним миром барьер, который не пускает внутрь новых врагов. Благодаря этому клетки кожи могут начать заделывать огромную дыру в своем мире.
Вы замечаете, что пораненный палец немного отекает, побаливает и стал горячим. Да, неприятно, но в целом ничего интересного, думаете вы и собираетесь гулять дальше. Но вам только кажется, что ничего интересного. То, что вам кажется небольшим отеком, для иммунной системы — часть плана действий. Клетки, которые борются с инфекцией, перешли к главной тактической операции — воспалению.
Это значит, что кровяные сосуды открылись и теплый поток крови пролился на поле боя, как при открытии дамбы заливает долину. Благодаря этому стимулируются и сжимаются нервные клетки, которым совсем не нравится сложившаяся ситуация, и они отправляют сигнал в мозг, который сообщает нам, что что-то не так, — мы поранились.
Это не помогает справиться с сотнями тысяч врагов, уже проникших внутрь, но, к счастью, поток жидкости, вызванный воспалением, доставляет в самое пекло битвы молчаливого убийцу. На бактериях таинственным образом появляются крошечные раны, они начинают дергаться и выплескивать наружу внутренности, чему, конечно, не рады, потому что от этого умирают. С таинственным убийцей мы еще познакомимся поближе, но потом.
Итак, битва в самом разгаре: бактерии умирают, погибают и первые солдаты иммунной системы, миллионы новых спешат им на замену и сносят столько вражеских голов, сколько успеют, а затем тоже погибают. Теперь ситуация может развиваться по нескольким сценариям. В большинстве случаев, если все идет хорошо, никакого другого ущерба организм не получает. Иммунная система истребит бактерии и поможет мирным клеткам залечить раны. Тогда можно говорить о том, что это был крошечный порез, какие случаются довольно часто, и даже задумываться о нем нечего.
Но может реализоваться и другой сценарий, не такой благополучный. Среди вторгнувшихся оказался патоген. Бактерия из почвы, которая способна пережить сопротивление иммунных клеток и быстро размножается. Бактерии — живые существа, и они умеют реагировать на ситуацию. Что они и делают, усложняя задачу защитным механизмам. Иногда самое большее, на что способна врожденная иммунная система, — просто их сдержать.
Тогда приходит черед другой клетке иммунной системы принимать решение. До того она тихо наблюдала за полем боя, отслеживала, что происходит на передовой. Теперь, через несколько часов после катастрофы и попадания инфекции в организм, ей пора показать себя во всей красе…
