Текст книги "Беседы о новой иммунологии"

Автор книги: Рэм Петров

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 16 страниц)

Организм с его иммунной системой уподобить какому–либо кибернетическому устройству с обратной связью и со способностью к самоохранению.

– Нельзя ли организм с его иммунной системой уподобить какому–либо кибернетическому устройству с обратной связью и со способностью к самоохранению в меняющихся условиях внешнего мира?

– Можно, но, чтобы аналогия была правдоподобной, необходимо ввести одно обязательное условие.

– Какое же?

– Необходимо условиться, что для внутренней и внешней связи машина пользуется словами, составленными из 20 букв. Запас слов ограничен, и машина ни в коем случае не может использовать чужое слово, не входящее в ее запас.

Вообразим машину, которая знает сто слов. Ими она запрограммирована при рождении. Ими она пользуется, чтобы отдать ту или иную команду своим частям и получить ответ. Машина даже может сочинять стихи. Но ей все время нужно восстанавливать запас слов, истраченных на команды или на стихи. Ведь однажды использованное слово навсегда исчезает из словаря. Его уже нет. А без этого слова какая–то команда не сможет быть передана одной из частей машины. Стихи тоже перестанут получаться. Поддерживать свое активное существование сколько–нибудь долго машина не сможет. Мы не вложили в нее бесконечного количества копий каждого из ста слов. А она тратит каждое слово после однократного использования. Как только кончится запас любого из ста слов, выключится управляемый этим словом узел или блок. Машина станет. Она не сможет разумно реагировать и писать стихи.

Но у нашей машины есть специальный канал, по которому из внешнего мира поступают целые фразы – конгломераты слов. Назовем их табличками со словами. В этом канале таблички разбиваются на отдельные буквы. Получается котел, наполненный всеми буквами латинского алфавита. Из этих букв машина строит свои сто слов и тратит их на всевозможные жизненные нужды.

Машина могла бы заимствовать из внешнего мира готовые слова. Да нужное слово не вдруг услышишь. И если пойти по такому пути, то в машину смогут проникать посторонние слова, не входящие в ее сотню. Посторонние слова будут создавать шумы. Посланное в качестве команды лишнее или неправильное слово та или иная реагирующая часть машины в лучшем случае не воспримет. В худшем случае реакция будет неправильной. Стихи утратят смысл. Машина погибнет.

Техника

А если посторонние слова и фразы, или, как мы их назвали, таблички, все–таки попадут в машину? Если они проникнут, минуя естественный путь – канал, в котором эти таблички разбиваются на составляющие их кирпичики–буквы? Что нужно иметь машине, чтобы сохранить свою целостность? Необходимы специальные устройства, расположенные по всему телу. Они есть.

Распознающий механизм абсолютно строг и не выключается никогда. Любая проплывающая табличка внутреннего или внешнего происхождения подвергается цензуре. Таблички прочитываются. И если в них хоть одно слово чужое или в своем слове стоит не та буква, дается команда, и табличка выкидывается из машины. Это правило строжайше соблюдается, так как оно жизненно обусловлено. Чуждая информация может вывести из строя важную часть или всю машину.

Что будет, если в каналы связи машины ввести информацию, записанную китайскими иероглифами.

– Следовательно, если мы искусственно введем в каналы связи машины табличку с любыми из ее ста слов, эту табличку цензура пропустит?

– Конечно.

– А если с отдельными буквами, не сложенными в слова?

– Тоже пропустит. Ведь чужая информация не проникает. Если на табличке ничего не будет записано, ее тоже не выбросят. Она не представит опасности и может быть использована для собственных записей.

– Ну а если ввести в машину, минуя естественный путь, табличку, записи на которой сделаны не латинским шрифтом, а китайскими иероглифами? Пропустит ее цензура или отдаст команду, и машина ее выбросит? Заподозрит ли она какой–либо смысл в иероглифах или решит, что табличка пустая?

Мы говорим о некой машинной модели живого существа, обладающего иммунитетом. Прототипы этой машины – мы с вами и все другие обитатели планеты Земля: и птицы, и земноводные, и рыбы. Слова – это основной жизненный субстрат. Для всего живого на Земле таким субстратом являются белки. Сто слов – это сто условных белков живого организма. Буквы, из которых складываются слова, – аминокислоты.

Самые разнообразные белки человеческого тела и тела кролика, кошки, лошади и лягушки, орла и окуня составлены из двадцати основных аминокислот – алфавита белковых слов. И как из малого количества букв алфавита складывается бесконечное число совершенно различных по смыслу слов и фраз, так из двадцати аминокислот получается бесконечное число разнообразных по форме и свойствам белковых молекул земных организмов.

Каждый организм строит свои «сто слов», типичные только для него белки. Строит по матрицам–генам, которые находятся в ядрах клеток. Набор генов каждого организма–индивидуума уникален и неповторим. Уникален и неповторим и узор белковых молекул. Итак, у любого организма свои «сто слов». Он использует их в процессе своего существования, а поистратив, строит снова.

Канал, по которому в нашу машину поступают буквы из внешнего мира, – аналогия с пищеварительным каналом животных. В нем, как и в машине, попадающие извне с пищей чужеродные белки–слова, или, как мы их назвали, таблички, разбиваются на составляющие их буквы–аминокислоты. Это необходимо потому, что узор чужих белков иной. Они построены под влиянием чужеродной генетической информации, тоже уникальной, а следовательно, иной, по чужим чертежам, чужим матрицам. Их сначала необходимо разбить на составляющие буквы–аминокислоты, чтобы сложить свои слова.

Иммунитет

Теперь представим, что в организме появляется белок, который не мог быть создан под влиянием собственной генетической информации. Иммунологическая цензура в тот же миг отдаст приказ, иммунологической армии уничтожить его и выкинуть из организма. Начинается выработка антител, разрушение и отторжение пришельца. Будь то микроб, или чужеродные клетки крови, или чужеродные белки, или пересаженные ткани и органы. А если машина сама случайно ошибется и неправильно построит свое слово, напишет с ошибкой, если произойдет опечатка, цензура расценит его как чужое и уничтожит или выкинет.

Таким образом, если раньше главной задачей иммунной системы считалась защита организма от инфекций, то после 1945 года, после работ в области трансплантационной иммунологии, сформировалось новое понимание. Главная задача иммунитета – уничтожение клеток, которые генетически отличаются от собственных, будь то клетка чужая или клетка собственного тела, изменившаяся в генетическом отношении. А поскольку микроб тоже чужеродный биологический агент, действие иммунных механизмов распространяется и на него. Иммунитет – это способ защиты внутреннего постоянства организма от живых тел и веществ, несущих на себе признаки генетически чужеродной информации.

Имеются различные формулировки главной миссии иммунитета. Наиболее четкие две: первая принадлежит нобелевскому лауреату Фрэнку Бернету, вторая – научному обозревателю английского радио Дэвиду Уилсону. По Бернету, главная задача иммунитета – распознавание своего и чужого. Эта формулировка требует некоторых пояснений. Необходимо подчеркнуть, что, скажем, для человека чужими считаются не только микробы или клетки организма иного вида, но и клетки любого другого человека, даже матери, отца или брата.

Уилсон, не искажая научной сути, а, напротив, делая ее более точной, доводит формулировку до вершины образности. В его интерпретации главная миссия иммунитета – отличать «Я» от «не Я». Любая клетка, любой белок или ткань должны уничтожаться, если это «не Я». Иными словами, иммунная система признает своими только свои субстанции: «Я или не Я», и никаких компромиссов.

Суша, вода и воздух нашей планеты заселены сотнями тысяч видов живых существ. Среди них самые представительные микроорганизмы – бациллы, бактерии, вибрионы, кокки, вирусы. Их мириады. Человек живет в мире микроорганизмов; иммунитет – его пропуск в этот мир. Такова суть старой иммунологии, которая занималась изучением защиты организма от инфекционных болезней. Квинтэссенция новой иммунологии в другом: иммунитет не только пропуск во внешний мир, но и гарантия от внутренней измены. А это значит, что ненормальная работа иммунной системы может быть причиной многих болезней. Среди них рак, ревматические поражения суставов, астма, некоторые виды малокровия, болезни щитовидной железы, бесплодие, красная волчанка и другие кожные заболевания. Ряд болезней новорожденных связан с иммунологическим конфликтом между матерью и плодом (резус–несовместимость) и с недоразвитием иммунной системы.

Недаром новую иммунологию называют «лекарством от всех болезней». Правда, о «лекарстве» говорить рано. Скорее это «надежда на лекарство» от многих болезней.

Вопрос о «китайских иероглифах» представляет собой одну из проблем новой иммунологии.

Иммунитет как способ защиты от всего биологически чужеродного возник в результате развития жизни на Земле. Основа жизни на нашей планете – белки. Вспомним опять таблички машины, исписанные белковыми словами, состоящими из букв–аминокислот. Наша цензура знает лишь этот земной аминокислотный алфавит. И охрана порядка строится в соответствии со знакомыми явлениями.

А если жизнь на других планетах зиждется на иных принципах? Если она строит иной тип генетической информации – не аминокислоты и белки? Способна ли наша иммунологическая цензура, веками обученная лишь аминокислотному алфавиту, столкнувшись с мельчайшими, может быть микроскопическими, наверняка непонятными обитателями иной планеты, распознать чужаков? Это мы и должны выяснить. Она может пропустить их, приняв таблички с «китайскими иероглифами» за пустые. А тогда они размножатся в крови и тканях и могут погубить человека.

Помните, в «Войне миров» Герберта Уэллса пришельцы с Марса гибнут от невинных, неболезнетворных земных бактерий?

Неужели исследования космоса действительно поставили перед иммунологами серьезные задачи?

– Более чем серьезные. И не только на перспективу, но и на сегодня. Возникла целая отрасль – космическая иммунология. Это одна из самых современных связей иммунологии.

Конечно, говорить «иммунология и космос» не совсем верно. Иммунология вступает в связь не с самим космическим пространством. Не будем придираться к словам. Понятно, что речь идет о космической медицине и биологии самых последних лет.

В наиболее краткой и приближенной форме задачи космической медицины: изучить влияние космического полета – невесомости, ускорения, космической радиации на человека; обеспечить нормальную жизнедеятельность организма в герметически замкнутом пространстве корабля, а в будущем и на других планетах и небесных телах.

Содружество

Возникает масса биологических проблем. А перед иммунологией встает вопрос: как поведет себя в необычных условиях космического полета одна из важнейших систем человеческого организма – иммунологическая система защиты от микробов? Будет ли устойчивость организма к бактериям и вирусам столь же надежна, как в нормальных условиях жизни на Земле?

Вопрос может показаться излишним. Ведь и результаты известных всему миру космических полетов не дают оснований опасаться инфекционных осложнений.

Но нельзя забывать: мы живем в такое время, когда первый этап завоевания космоса, освоение и исследование околоземного космического пространства, завершается. Следующий этап – освоение ближайших небесных тел, в частности, планет солнечной системы. А наименьшее из возможных расстояний от Земли до Марса – 78 миллионов километров.

С медико–биологической точки зрения главная особенность следующего этапа – длительность. Она–то во многом и определяет задачи, стоящие перед космической биологией и медициной. Космическая медицина и биология наших дней должны изучить и обеспечить длительные космические полеты, продолжающиеся месяцы и годы. С наступлением эры длительных космических полетов возникают новые биологические проблемы. В частности, иммунологические: взаимодействие человеческого организма и микробов во внеземных условиях. Это уже целая отрасль науки – космическая иммунология.

По меньшей мере три предпосылки определяют возникновение этой отрасли.

Во–первых, люди путешествуют в космических кораблях и везут с собой обязательных бесплатных пассажиров – микробов – обитателей их кишечника, кожи, рта и других полостей организма. Кабина корабля, замкнутое пространство, своеобразная ампула, в которую помещены и герметически закрыты люди с микробами. Стерилизация человека невозможна хотя бы потому, что ряд микробов выполняет жизненно важные для организма функции – ферментативные, витаминообразующие и прочие, и расстаться с ними нам будет не просто тяжело, сегодня это абсолютно невозможно. Вместе с тем многие представители нормального микробного населения нашего тела, безусловно, носители зла. Либо всегда, либо при определенных условиях. Например, стафилококки, стрептококки, кишечная палочка, возбудители газовой гангрены, вирусы.

В условиях закупоренной «ампулы» – кабины процессы циркуляции и удаления микробов будут иные, чем в обычных наземных условиях. Возникнут изменения в микробных ассоциациях воздуха, поверхностей кабины и в теле человека. Изменение привычных, индивидуальных для данного человека микробных сообществ может произойти также вследствие тесного контакта космонавтов между собой опять же в герметизированном пространстве. Встает ранее не существовавшая проблема заражения одного человека микробами, безвредными для другого. Но у первого они могут вызвать различные болезненные состояния.

Недавно были опубликованы данные советских исследователей об условиях длительного обитания людей в герметических пространствах, имитирующих условия полета. Выяснилось, что количество микробов, в том числе и болезнетворных, возрастает как в окружающей среде, так и на теле человека.

Таким образом, в условиях длительных космических полетов реально возможны изменения нормального микробного населения тела космонавтов и окружающего их пространства. Ожидаются изменения обычных микробных ассоциаций и чрезмерное накопление отдельных форм бактерий. По–видимому, в результате, например, мутаций, возникающих под влиянием ионизирующих излучений, изменятся также и свойства микробов.

Иммунологию волнует, какие виды микроорганизмов займут главенствующее положение в этих новых ассоциациях, какие типы внутри этих видов. И кто может явиться наиболее вероятным и частым болезнетворным агентом? Эти вопросы ставятся не для удовлетворения научной любознательности. Решение их должно ответить: против каких возбудителей необходимо вакцинировать перед полетом?

Второе, что интересует космическую иммунологию: действие условий длительного полета на невосприимчивость к возбудителям инфекций, в том числе и к представителям обычной микрофлоры тела человека. Ведь в космических кораблях человек окажется под влиянием необычных, длительно действующих факторов: невесомость или искусственная гравитация, специальная диета и искусственная атмосфера, вынужденное ограничение подвижности, влияние космической радиации и др. И как поведет себя иммунологическая защита при всех этих странностях, пока известно мало. Может быть, эти факторы окажутся настолько неблагоприятными, что защитные силы организма ослабнут? Да и в микрофлоре тела и кабины неизбежно произойдут сдвиги, о которых говорилось выше.

Основной путь решения этих вопросов – моделирование необычных условий космического полета на Земле и изучение их воздействия на иммунитет. Надо выяснить, сколь эффективна будет вакцинация. Вскрыть механизм действия этих условий на основные иммунные процессы. Космическая иммунология должна не только решить эти задачи, но и найти пути предотвращения возможных осложнений.

Третья предпосылка – почти фантастика. Но она не менее важна, а со временем может стать ведущей проблемой космической иммунологии. Речь идет о возможном столкновении человека с внеземными формами жизни. Отправляясь в космос, мы отправляемся почти в неведомое. Кто знает, что будет при очередном полете и особенно при залете куда–нибудь?

Иммунологов прежде всего интересуют встречи с микробами. Фантастов – контакты с разумными существами. Но встречи с микробами могут оказаться более фееричны, необычны и фантастичны по своим результатам, что писатели еще пожалеют об упущенных возможностях. Неизвестные микробы могут помочь ликвидировать болезни, создать безумно чудесных качеств напитки, сделать человека светящимся в темноте. Это первое, что приходит в голову. А если поработать, то можно дойти до совершенно сногсшибательно заманчивых выдумок.

В конце концов микробы, наиболее вероятно, станут первыми встретившимися нам аборигенами. Рано или – поздно такое столкновение произойдет. Проблемы, возникающие в связи с этим, имеют самое тесное отношение к экзобиологии – науке о жизни за пределами нашей планеты. Иммунологию прежде всего интересует, что произойдет, когда встретятся землянин и совсем–совсем чужой микроб. Сумеет ли человеческий организм быть столь же невосприимчивым к чужим микробам, как и к своим, земным? Вот в чем вопрос.

Иммунитет как способ защиты организма возник вследствие эволюции жизни в конкретных земных условиях. Реакции иммунитета направлены на отторжение или нейтрализацию всего чужого, проникающего в организм, – вирусов, бактерий, животных клеток, тканей, белков. Но чтобы включились реакции иммунитета, посторонние тела (живые или мертвые) должны быть распознаны и признаны чужеродными.

Первая задача защитных сил – сказать: свой или чужой. Любые клетки или их продукты принимаются за чужое и включают реакции иммунитета, если они несут генетически чужеродную информацию. Для этого они должны быть построены из зволюционно знакомых для иммунных механизмов молекул, а признаки их чужеродности записаны земным «шрифтом».

Степень универсальности иммунитета неизвестна. Если внеземные микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности не несут химических группировок, позволяющих человеческим иммунным механизмам определить их как чужеродных, если они не будут распознаны и не включат защитные реакции, возможно безудержное размножение чужих микробов в крови и тканях человека. Что тогда?

Еще раз вспомним Герберта Уэллса. «Война миров». Пришельцы с Марса погибают от невинных земных бактерий. Сегодня уэллсовская фантазия превращается в реальную научную проблему. Иммунология уже сейчас имеет настораживающие в этом отношении факты. Как говорится, иммунология уже «получила сигнал».

Нам уже абсолютно ясно: иммунитет стимулируется чужеродными веществами – антигенами. Синтезированы очень большие молекулы полипептидов, состоящие из основных компонентов белка – аминокислот. При определенной величине и составе молекул эти искусственные полипептиды становятся антигенами. Но при одном условии: если они составлены из таких же в оптическом отношении аминокислот, из каких построено все живое на Земле. Из аминокислот, отклоняющих плоскость поляризованного света влево, из левовращающих изомеров.

Правовращающие соединения имеют абсолютно то же химическое строение. Лишь одна группировка расположена под иным углом ко всей молекуле. И этого достаточно, чтобы сложное органическое вещество, составленное из правовращающих молекул, не воспринималось как чужое, не стимулировало иммунологических реакций! Земной организм, построенный на основе левовращающих соединений, не может распознать (или делает это несовершенно) чужеродное вещество, составленное из правовращающих аминокислот.

Ясно первое, что нас волнует: чужая жизнь, которая рознится от нашей всего лишь вращением плоскости поляризованного света. Всего лишь! А что, если микроорганизмы других миров построены на основе правовращающих соединений и наш иммунитет окажется бессильным перед ними?

Задачи космической иммунологии в этой области чрезвычайно трудны и интересны: моделирование возможных реакций млекопитающих на различные природные и искусственные высокополимерные соединения. Ибо, какова бы ни была форма внеземной жизни, она обязательно связана с высокополимерными соединениями. Изыскание путей стимуляции иммунитета по отношению к необычным полимерам, изыскание путей превращения неантигенных соединений в антигены и иммунологические исследования объектов из космоса – вот этапы космической иммунологии в этой области.