Текст книги "Беседы о новой иммунологии"

Автор книги: Рэм Петров

сообщить о нарушении

Текущая страница: 10 (всего у книги 16 страниц)

До открытия иммунологической толерантности пересадка органов казалась бессмысленной.

– Если иммунитет столь неумолим, значит, пересадки бессмысленны?

– На этот вопрос до 1953 года отвечали утвердительно: да, бессмысленны.

– Что же произошло в 1953 году?

– Открыли иммунологическую толерантность. Именно это сдвинуло проблему трансплантации с мертвой точки.

– Кто совершил открытие?

– Два человека, работавшие в разных странах, независимо друг от друга.

Летом 1952 года молодой сотрудник одной из лабораторий Института экспериментальной биологии Чехословацкой академии наук в Праге Милан Гашек поехал на птицеферму. И все началось… Во всяком случае, так утверждает сам Гашек.

В лаборатории задумали интересное исследование. Не совсем было ясно – вернее, совсем было не ясно, что получится, если в период эмбрионального развития двум зародышам сделать общую систему кровообращения. Так, чтобы в период, когда самостоятельные организмы еще не создались, кровь одного из них проходила через кровеносные сосуды другого, и наоборот. Главное здесь не столько общая система кровообращения, сколько общая кровь. Системы кровообращения различны, но в одном месте соединяются, и кровь обобществляется.

Потомство

Не ясно было, возможно ли создать такую модель. Не ясно было, жизнеспособна ли такая модель. Не ясно было (если окажется жизнеспособной), отразится ли эта операция на длительности жизни. Не ясно было, как скажется в дальнейшей самостоятельной жизни (если такая наступит) взаимное влияние двух зародышей разных пород.

Поставить такой эксперимент на кроликах, собаках или любых других млекопитающих казалось невозможным. Ведь эмбрионы млекопитающих развиваются в матке материнского организма. Как соединить в эксперименте кровеносные системы двух эмбрионов, развивающихся в разных материнских организмах?

Невозможно…

Зародыши птиц куда доступнее. Они развиваются отдельно от матери. Их можно вообще растить без матери. Зародыши птиц отделены от мира лишь тонкой яичной скорлупой. Под скорлупой на одной из наружных оболочек зародыша развивается сеть кровеносных сосудов, связанная с системой кровообращения тела зародыша.

Приблизительно к восьмому дню инкубации яйца при 37 градусах и развивается эта оболочка. Называется она «хорионаллантоисная мембрана». Если после восьмого дня в скорлупе двух яиц выпилить окошки, можно соединить эти мембраны.

Короче говоря, первое, что надо сделать, – поехать на ферму, договориться о поставке в институт яиц разных пород кур. Второе: в лаборатории необходимо завести инкубатор. Без него не будут развиваться куриные эмбрионы, соединенные хорионаллантоисными мембранами. Никакой самой деликатной матери–курице нельзя доверить столь тонкое устройство, как сращенные яйца. Когда такие цыплята вылупятся, их можно изучать, определяя влияние эмбрионального соединения, или, как его стали называть, эмбрионального парабиоза.

Парабиоз в переводе обозначает «около жизни». Парабиоз имеет много значений. Например, «около жизни» может пониматься как что–то около жизни и около смерти (полумертвый). Но в данном случае, когда мы говорим «парабионты», мы имеем в виду другое – две жизни развиваются непосредственно около друг друга.

Начались до обиды короткие дни экспериментирования и бесконечно долгие недели ожидания результатов.

Эти тонкие, хрупкие мембраны не так–то легко было соединить. Хирургические швы не помогали. Решение было найдено не сразу. Хорионаллантоисные мембраны двух десятидневных куриных зародышей прекрасно срастались только тогда, когда между ними помещали зародышевую ткань от третьего, еще более молодого эмбриона. Мембраны срастались и взаимно прорастали кровеносными сосудами друг в друга.

Проверка: краска, введенная в кровь одному зародышу, появляется в крови другого.

Итак, методика эксперимента отработана и усвоена. Можно начинать планомерное изучение цыплят, бывших парабионтов. Но до этого через лабораторию, операционную и инкубатор прошли десятки, а потом и сотни куриных эмбрионов.

И вот наконец бесспорные результаты. В руках у Гашека объекты основного эксперимента: цыплята, вылупившиеся из соединенных яиц. (Сами цыплята не соединены между собой. Их сращенные оболочки остались на скорлупе, а цыплята проклюнули ее и освободились.) Как они будут вырабатывать антитела на антигены друг друга? И будут ли? Впереди еще эксперимент.

Возраст цыплят – 107 дней. Это молодые куры породы белый леггорн. В эмбриональном периоде своей жизни они были парабионтами. Сосудистые мембраны будущих кур были соединены на 10–м дне инкубации яиц. На 21–й день, как и положено, цыплята вылупились и получили свои номера – 516 и 517.

Цыплята выросли…

Милан Гашек готовит шприц, чтобы начать иммунизацию двух цыплят. Он берет кровь у одного и у другого. На пробирках появляются надписи: «Кровь парабионта № 516» и «Кровь парабионта № 517». Следующая процедура: иммунизация цыпленка № 516 кровью № 517 и, наоборот, цыпленка № 517 кровью 516–го. Известно и еще раз проверено, что обычные, не парабионтные цыплята леггорны в ответ на введение крови других цыплят вырабатывают антитела, которые склеивают эритроциты вводимой крови.

Милан Гашек взаимно иммунизирует своих питомцев № 516, № 517 один раз, два, три, шесть…

Антител нет! Цыплята инертны!

Через четыре недели Гашек повторяет иммунизацию. Результат тот же!

Бывшие парабионты не вырабатывают антител против эритроцитов друг друга! В остальном их иммунитет полностью сохранился. Они не утратили способности вырабатывать антитела вообще. На попадание в их кровь эритроцитов других кур – не парабионтов – эти цыплята со странными цифровыми именами реагируют нормально.

Впоследствии оказалось, что цыплятам, находившимся в эмбриональном парабиозе, можно пересаживать кожу от своих необычных партнеров. И она приживается! А лоскут кожи от любого другого цыпленка отторгается в свой обычный срок. Для кур этот срок 8—12 дней.

…Открыто нечто новое, ранее неизвестное науке. Открыто явление, противоположное иммунитету.

Контакт взрослого животного с антигеном приводит к стимуляции иммунитета и к выработке антител. Контакт эмбриона с чужеродными антигенами другого организма порождает терпимость к этим антигенам. По отношению к этим антигенам иммунитет выключается на всю жизнь.

Иммунитет – страж индивидуальности организма – поддался. Пробита брешь в, казалось, неприступной стене. Найдена щель для разрушения биологической уникальности индивидуума.

Пока еще в эту щель ничего не проникло. Но она появилась. Стало ясно, что контролируемое воздействие может хоть в какой–то степени лишить индивидуум уникальности.

О своем открытии Гашек сообщил в печати в 1953 году.

Гашек назвал свое открытое им явление «вегетативной гибридизацией» у птиц. Поэтому к его публикации в первое время отнеслись скептически.

– Как он назвал свое открытие?

– Не очень удачно. Гашек назвал описанное явление «вегетативной гибридизацией» у птиц. Это сочетание слов было в предыдущие годы скомпрометировано работами Лысенко, который пытался вегетативной гибридизацией заменить генетику. Поэтому к публикации Гашека в первое время отнеслись скептически.

– Кто же дал настоящее название феномену?

– Медавар.

В том же 1952 году английский исследователь профессор Питер Медавар вместе со своими молодыми сотрудниками занимался пересадкой кожи у телят. Особенно их интересовало, как приживается кожа у телят–близнецов, если ее пересаживать им друг от друга.

Не думайте, что с близнецами все ясно: если однояйцевые – кожа приживается, разнояйцевые – отторгается. Все сложнее.

Если близнецы идентичны, если они развились из одной яйцеклетки (однояйцевые близнецы), кожа всегда приживается. Если же они генетически неидентичны, из разных яйцеклеток (разнояйцевые), кожа друг от друга приживаться не должна. Теоретически так. На практике не всегда так.

Оказалось, у некоторых явно неидентичных близнецов пересаженные кожные лоскуты приживались навсегда как свои. Кожа любого другого теленка отторгалась. Ясно, что удивительная терпимость иммунитета телят–близнецов к коже друг друга была следствием какого–то естественного процесса. Медавар вспомнил работы ученых, живущих в США и Австралии.

В 1945 году американский ученый из Калифорнии Рэй Оуэн обнаружил интересную вещь. При одновременном внутриутробном развитии сразу двух телят их кровообращение приходит в тесный контакт, и они обмениваются кровью. Оуэн доказал, что у родившихся телят–близнецов в крови циркулируют эритроциты друг друга.

Барьер несовместимости

Оуэн нашел то, что моделировал Гашек. Нашел на восемь лет раньше. Ему бы проверить механизмы иммунитета этих телят по отношению друг к другу. И не в том дело, что Оуэн не догадался, видимо, время еще не пришло. Эти несколько лет еще нужны были ученому миру, чтобы сделать шаг вперед. Он был сделан в 1949 году, когда Бернет и Феннер опубликовали свою теорию иммунитета. С точки зрения этой теории стало понятным явление, подмеченное Оуэном. Вернет и Феннер высказали общее положение: если организм в период эмбрионального развития контактирует с какими–либо антигенами (в данном случае с тканями другого организма), то он должен стать иммунологически инертен к этим антигенам на всю жизнь. Предсказание надо было проверить.

Что бы там ни думали авторы хитроумных экспериментов, во имя чего бы они ни делали свои исследования, жизнь, истина все ставит на свои места. Эксперимент Гашека и, главное, правильное объяснение его опытов не были возможными до всех этих работ. Не потому, что без них нельзя. А потому, что они постепенно, шаг за шагом подводили мировую исследовательскую мысль к этим работам. Иммунология взрослела. И линию подобных работ она не могла пройти. И в то же время блестящий опыт Гашека не может быть обойден и не может не учитываться во всех последующих работах и рассуждениях иммунологов.

В 1953 году профессор Лондонского университета Питер Медавар совместно со своими сотрудниками Рупертом Биллингхемом и Лесли Брентом опубликовали замечательные эксперименты. Цель этих экспериментов – воспроизведение редкого природного явления, описанного Оуэном. Моделированием этого явления можно проверить предсказание Бернета и Феннера.

Предположение: встреча зародыша с чужеродными клетками должна создать терпимость к соответствующим антигенам во взрослой жизни.

Объект эксперимента: чистолинейные мыши двух пород – серые СВА и белые А.

Эксперимент: искусственное введение зародышам СВА клеток от мышей А.

Ожидаемый результат: развитие у родившихся мышей СВА терпимости к клеткам и тканям породы А.

Описание одного из экспериментов, опубликованного в журнале «Nature» («Природа») от 3 октября 1953 года. Это был эксперимент № 73.

Взята самка СВА на 15—16–й день беременности. Под наркозом у мыши по средней линии был вскрыт живот. Сквозь растянутую стенку матки видны зародыши–мышата. Тонкой иглой прокололи стенку матки и каждому эмбриону ввели по 10 миллиграммов клеточной взвеси, приготовленной из селезенки и почек мыши линии А. Эти клетки были жизнеспособными и теоретически должны были прижиться в эмбрионе. (Новое положение для нас. Еще об этом не упоминали: иммунитет у эмбриона, как и многое другое, неразвит. Трансплантаты хорошо приживаются, не отторгаются: у эмбриона нет иммунитета.) После этого живот был зашит.

Через четыре дня, в нормальный срок, мышь родила пять мышат. Выглядели они совершенно нормально.

Через восемь недель мыши, как им положено, стали взрослыми и весили по 21 грамму. Каждой из них пересадили лоскуты кожи от мышей линии А, ткань той же природы, той же антигенной структуры, что и клетки, введенные эмбрионам.

Через 11 дней обследовали состояние пересаженной кожи. Это не случайный срок. Предварительными опытами установлено: кожа мышей линии А, пересаженная мышам линии СВА, отторгается через 11 дней. У двух подопытных мышат трансплантаты погибли. У трех других пересаженная кожа чувствовала себя прекрасно. Она приросла, будто собственная ткань. Ее чуждое происхождение выдавал только цвет: на сером фоне шерсти мышей СВА ярко выделялся белый лоскут. Типичная для мышей А белая шерсть была нормальной густоты и жесткости.

Через 50 дней одной из этих трех мышей снова пересадили кожу той же линии А. С этого дня она стала носителем двух чужеродных лоскутов кожи.

…Открыто нечто новое, ранее не известное науке. Открыто явление, противоположное иммунитету.

Контакт взрослого животного с антигенами приводит к стимуляции иммунитета. Иммунитет, возникший в результате искусственной стимуляции, издавна называется активно приобретенным иммунитетом. Если же первая встреча организма с антигенами, в частности с чужеродными клетками, происходит в эмбриональный период, возникает противоположный эффект – иммунитет к этим антигенам выключается на всю жизнь. Это явление, аналогичное активно приобретенному иммунитету, но с обратным знаком, Медавар назвал активно приобретенной толерантностью, то есть терпимостью.

В медаварской лаборатории начался поток исследований. По комнатам бегали мыши, несущие на себе мех разных цветов от разных пород. Это были неотторгающиеся лоскуты пересаженной кожи – живые свидетельства того, что барьер несовместимости нельзя считать непреодолимым.

Статьи и доклады Медавара подливали масла в огонь. В течение нескольких лет интерес к его исследованиям возрос настолько, что, когда в 1960 году он читал лекции в Гарварде, самая большая аудитория не вмещала всех желающих слушать их. Потребовался дополнительный зал, в который лекции транслировались через усилитель.

Так в 1953 году Гашек в Чехословакии, а Медавар в Англии, независимо друг от друга и не зная друг друга, описали новое иммунологическое явление. И конечно, каждый узнал из журналов о работах другого.

«В то же время, когда были опубликованы мои работы, – рассказывал Гашек, – вышла и статья Медавара. Я увидел в ней подтверждение своих результатов и сразу же попытался его методом внутриэмбриональных инъекций вызвать у цыплят и мышей толерантность. Медавар, в свою очередь, повторил нашу методику. Впервые мы встретились на эмбриологическом съезде в Брюсселе в 1955 году, где мы познакомились лично и поделились опытом».

Так поступают настоящие ученые. Радость познания, радость удивления на первом месте. Не доказывают друг другу, кто на сколько часов или дней додумался до чего–то раньше другого. Они повторяют опыты далекого товарища. Они радостно и искренне жмут руки друг другу.

Почему географы древности не открыли Северного полюса, а заодно и Южного.

– Как могло открытие толерантности сдвинуть проблему трансплантации с мертвой точки? Больного, которому требуется пересадка кожи, почки или костного мозга, не вернешь в эмбриональное состояние.

– Конечно, не вернешь. Не в этом дело. Дело в открытии самой возможности преодоления несовместимости! У Даниила Данина есть хорошие слова: «Отчего географы древности не открыли Северного полюса, а заодно и Южного? Отваги не хватило? Нужды не было? Да нет же! Надо было прежде всего знать, что где–то полюсы существуют». После 1953 года стало ясно, что полюсы преодоления иммунологического барьера несовместимости существуют.

Что же конкретно дала иммунология хирургии после 1953 года? Если коротко ответить на этот вопрос, то потребуется всего две фразы. Во–первых, создала способы выбирать наиболее подходящего донора. Во–вторых, нашла и дала хирургам способы подавления иммунитета.

Подбор донора…

Это непросто. Ведь антигенов несовместимости открыто более 30. В тканях каждого человека содержится 2, 3 или 4 из этих антигенов. Это значит, что число возможных комбинаций не меньше 7000. Иначе говоря, подобрать тождественного по антигенам донора практически невозможно. Тогда какой смысл подбирать?

Над пропастью

Оказывается, смысл есть. Дело в том, что значение тех или иных различий и «сила» разных антигенов не одинаковы, что трансплантационные антигены, имеющиеся в почке, сердце или другом пересаживаемом органе, можно обнаруживать на лейкоцитах, то есть белых клетках крови. По ним типируют предполагаемых реципиентов и доноров. Из нескольких зол выбирают меньшее. То есть подбирают пару донор – реципиент, между которыми нет больших различий. Здесь весь расчет строится на известном иммунологическом правиле: чем меньше различия по антигенам совместимости, тем слабее реакции отторжения тканей, тем легче с ними бороться.

Чтобы подбор был эффективен, необходимо протипировать как можно большее количество предполагаемых реципиентов и доноров. Только при достаточно большом выборе можно найти достаточно высокую степень совместимости. Вот почему и возникли специальные международные организации Евротрансплант в Лейдене, Риме, Париже, Осло. Они ведут подбор на уровне нескольких стран.

Как же осуществляется типирование? Что необходимо иметь? Прежде всего нужно иметь набор специальных сывороток. Их создавали в течение последнего десятилетия одновременно несколько групп иммунологов, работающих в разных странах. Шаг за шагом, путем бесконечных проб и сопоставлений открывался один лейкоцитарный антиген за другим, получалась одна типирующая сыворотка за другой. Первым эту работу начал известный французский иммунолог Жан Доссе. Затем подключились лаборатории Пола Терасаки (США), Иона Ван Руда (Голландия), Ричарда Батчелора (Англия), Ругеро Чепелини (Италия), Павла Ивани (Чехословакия), Юлии Михайловны Зарецкой (СССР) и других ученых в других странах. К настоящему времени разные лаборатории обладают наборами сывороток, типирующих более тридцати антигенов тканевой совместимости.

У человека берут кровь и выделяют из нее лейкоциты. Их промывают и в отдельных пробирках смешивают с каждой из типирующих сывороток. Затем к смеси прибавляют небольшое количество какого–нибудь нетоксичного красителя, например метиленовую синь. Если лейкоциты содержат определенный антиген, то в соответствующих пробирках они окрасятся. Это происходит оттого, что антитела повреждают клеточную оболочку лейкоцитов и краска легко проникает в них.

Так в течение нескольких минут определяется антигенная характеристика лейкоцитов человека. Остается только сравнить ее с такими же характеристиками других людей и подобрать наименее различающуюся пару.

Вот что дали иммунологи хирургам во–первых: научили выбирать самых оптимальных для пересадок доноров. Конечно, это не отменяет полностью несовместимости, но степень ее может быть сведена до минимума. И тогда становится особенно эффективной иммунодепрессивная терапия, то есть то, что иммунология дала хирургии во–вторых.

Современная химиотерапия обладает набором удивительных препаратов, чье действие направлено именно на то звено в организме, на которое врачу надо подействовать в данный момент. Не будем говорить об антибиотиках, которые избирательно поражают микробов. Оставим в стороне гормоны, упомянув только об инсулине, который заставляет печень превратить сахар крови – глюкозу – в печеночные запасы гликогена. Вспомним эфир и другие наркотические вещества с их уникальным свойством выключать сознание или лобелии – стимулятор дыхательного центра. В распоряжении врачей имеются химические вещества, понижающие температуру тела и повышающие ее, стимулирующие сердечную деятельность и многие другие.

Существуют ли химические агенты, способные останавливать иммунный ответ? В наши дни на этот вопрос можно ответить утвердительно. Такие вещества есть, хотя они и очень токсичны. Чтобы затормозить иммунные реакции отторжения, нужно ввести почти смертельные дозы этих веществ.

Отсутствие строго специфических препаратов, выключающих только иммунитет, не затрагивая других важных функций, и, следовательно, не токсичных, объясняется тем, что механизмы иммунных реакций до сих пор во многом еще являются тайной. Никто не знает, каким образом клетка, вступив в контакт с чужеродным белком, строит молекулу направленного против белка антитела. Но придет время, и химиотерапия поставит на полку своего арсенала ампулы с веществом, избирательно останавливающим выработку антител. Тогда барьер несовместимости тканей будет окончательно ликвидирован.

Но уже сейчас можно похвастать успехами. Успехами, показывающими, что с помощью введения взрослым животным некоторых химических веществ можно получить состояние длительной иммунологической неотвечаемости, добиться длительного приживления чужих клеток, тканей, органов. К сожалению, подавляется весь иммунитет, в том числе и противомикробная защита. Резко вырастает опасность послеоперационных инфекционных осложнений.

Современные способы подавления иммунологической несовместимости тканей – это еще только первые шаги, И все–таки прогресс несомненен. Лучше всего он может быть проиллюстрирован на примере пересадок почек от одного человека другому.

До начала применения тех или иных физических, химических или биологических средств подавления иммунитета, то есть примерно до конца пятидесятых годов, все клинические попытки трансплантации почек заканчивались отторжением органа в течение нескольких недель.

В 1960—1962 годах появились первые сообщения об использовании таких иммунологических депрессоров, как рентгеновское облучение, 6–меркаптопурин, кортизон и другие. Продолжительность функционирования пересаженных почек возросла в отдельных случаях (не более 20 процентов) до 6—9 месяцев.

Создание новых химических препаратов, совершенствование их применения значительно увеличили количество долгоживущих трансплантатов. По данным Международного почечного центра за 1965 год, процент почек, пересаженных от неродственных доноров и функционирующих больше одного года, возрос до 30. Прогресс в этой области продолжается. По данным того же центра за 1975 год, основанным на анализе более чем 20 тысяч случаев пересадок, этот показатель возрос до 60 процентов. При использовании почек от родственных доноров эта цифра составила 87 процентов. Дольше двух лет функционируют 45—65 процентов пересаженных почек. В советских клиниках Бориса Васильевича Петровского, Юрия Михайловича Лопухина и Николая Алексеевича Лопаткина получены аналогичные результаты.

Академик Петровский впервые в СССР в 1965 году начал серию пересадок почек от живых доноров–родственников. Сейчас его клиника обладает наибольшим опытом в этой области. Лопухин и Лопаткин сделали десятки операций пересадки трупных почек.

Специального внимания заслуживает иммунодепрессивное действие антилимфоцитарных сывороток (АЛС), то есть сывороток против лимфоцитов – клеток, которые вырабатывают антитела и осуществляют отторжение пересаженного органа. АЛС готовят, иммунизируя лошадей или других животных лимфоцитами человека. Эти лошади становятся иммунными против человеческих лимфоцитов, а выделенные из их крови сыворотки обладают способностью убивать лимфоциты людей. Вот эти сыворотки и получили название АЛС, ими стали широко пользоваться в клиниках.

Несмотря на то, что биологическое действие АЛС изучалось со времен крупнейших русских ученых Ильи Ильича Мечникова и Александра Александровича Богомольца, исследование возможности использования этого препарата для подавления трансплантационного иммунитета началось с 1962 года. Первым хирургом, применившим у человека АЛС при трансплантации почки, был профессор из Колорадо Томас Старцл. Произошло это в 1966 году.

Большой интерес к АЛС обусловлен тем фактом, что в этом случае трансплантационный иммунитет подавляется в большей степени, чем противомикробный. Пересаженный орган не отторгается, а организм сохраняет способность сопротивляться инфекции. И тем не менее все известные на сегодня препараты для подавления иммунитета – это яды широкого профиля, повреждающие многие системы организма. Передозируешь препарат – смерть. Недодозируешь – восстанавливается иммунитет, начинается отторжение органа. Вот и балансирует больной между жизнью и смертью, как на проволоке. Чем лучше препарат, тем надежнее эта проволока, Но даже АЛС значительно угнетает кроветворение и резко ослабляет защитные силы организма против микробов.

Принципы получения депрессоров направленного действия, отменяющих только отторжение и не повреждающих ничего больше, еще предстоит создать.

Иммунология дала хирургии выбор наилучшего донора и способы угнетения иммунитета. Какой из этих подарков необходимо совершенствовать в первую очередь? Что более важно? Ответить трудно.

Сам по себе подбор донора не решает проблемы полностью, так как подобрать идеально совпадающего по тканевым антигенам почти невозможно. Но чем меньше различия, тем легче бороться с отторжением. Вот почему даже очень известные хирурги, признанные мастера своего дела, потерпели крах при пересадках органов, если пренебрегли помощью иммунологии, необходимостью подбора доноров по антигенам тканевой совместимости.

Конечно, придет время, когда препараты для подавления иммунитета и предотвращения отторжения станут специфическими и совершенными. Тогда, может быть, отпадет необходимость типировать и подбирать доноров и реципиентов. Но сейчас иммунодепрессивное лечение весьма токсично и опасно. И тем опаснее, чем сильнее степень несовместимости пересаживаемой ткани. Поэтому типирование абсолютно необходимо.