Чтение с Кровь5: фрагмент из книги «Невероятный иммунитет» – Кровь5

Чтение с Кровь5: фрагмент из книги «Невероятный иммунитет»

Фото: Издательство «Лайвбук»

Дэниэл Дэвис, профессор иммунологии Университета Манчестера, написал увлекательную книгу «Невероятный иммунитет. Как работает естественная защита вашего организма». С разрешения издательства «Лайвбук», выпустившего ее на русском языке, Кровь5 публикует фрагмент – о том, как температура и стресс помогают иммунитету бороться с патогенами и даже раком.

Однажды в начале 1996 года я наткнулся на метод, каким можно помочь иммунным клеткам бороться с раком. Мне тогда было двадцать пять лет, я только что защитил диссертацию по физике в Глазго и прибыл в Гарвардский университет изучать иммунную систему. Глава лаборатории Джек Стромингер еще в 1950-х помогал разобраться, как действует пенициллин, и с тех пор пытался понять, как Т-клетки выявляют признаки болезни в теле; эта работа сделала его претендентом на Нобелевскую премию. В его группе было полно целеустремленных и талантливых ученых – человек двадцать в основном студгородке Гарварда, где работал и я, и еще двадцать – во второй лаборатории, которую Стромингер возглавлял, в паре миль от университета – в Гарвардской медицинской школе, и все они знали об иммунной системе гораздо больше, чем я смог усвоить, пока учил физику. Казалось, меня взяли по какой-то канцелярской ошибке.

Когда я приехал, лаборатория Стромингера пыталась разобраться, как и в какой мере наши белые кровяные тельца под названием «естественные киллеры» способны расправляться с раковыми клетками. Для этого исследования такие клетки выделяли из крови – кровь брали у исследователей, работавших в том же коридоре, – и смешивали их с раковыми клетками разных видов. Затем раковые клетки помечали радиоактивным изотопом, чтобы, если их уничтожат, радиоактивным стал бульон, в котором плавали обломки убитых клеток. Затем нужно было измерить радиоактивность жидкости и из этих данных делать выводы, какая часть раковых клеток уничтожена естественными киллерами. В один прекрасный день, вероятно, потому что образование у меня в первую очередь физическое, а не биологическое, я задумался, что произойдет, если клетки слегка нагреть.

Никакой гипотезы на проверку у меня не было, как не было и прогноза, чем дело кончится, – я просто заинтересовался. Слегка нагрел раковые клетки – где-то до 41 градуса по Цельсию – и обнаружил, что уничтожение произошло гораздо эффективнее.

Возиться дальше с этим наблюдением я не стал, но через несколько лет другие ученые совершили прорыв – поняли, почему это происходит: нагревание способно заставить раковые клетки некоторых видов выдавать на поверхность стресс-индуцируемые белки – так их называют, потому что клетка показывает эти белки в состоянии стресса. Не в бытовом смысле слова «стресс», но клетки все же переживают то, что именуется «стрессовым откликом», когда повреждаются, например, под воздействием высоких температур, ядов или ультрафиолета. Из-за жара белковые молекулы теряют форму, а УФ-излучение способно испортить генетический материал клетки, и если у клетки возникают такие неприятности, она выделяет на поверхность белковые молекулы, которых нет в здоровой клетке. Эти белки – пометки на поврежденных клетках, и когда естественные киллеры засекают их на клетке, они ее атакуют. Мое исследование тут значения не имеет – большое открытие совершили те, кто понял суть процесса, – но иллюстрирует, как наука иногда движется вперед, когда у кого-нибудь возникает побочный вопрос. Поэтому многие руководители лабораторий любят нанимать людей с несмежным образованием. Я сам, возглавив лабораторию, знаю, что в первоклассную лабораторию меня, доктора физических наук, взяли не по ошибке. Профессура в Гарварде знает, как преуспевать.

Мысль о том, что можно лечить рак нагреванием, не нова. Более того, она встречается в старейшем известном описании этой болезни – в папирусе Эдвина Смита, 3000-летней давности. Скорее всего, копия древнеегипетской медицинской прописи, папирус Эдвина Смита подробно излагает, как лечить рак груди горячими лезвиями и палочками. Наверное, это были попытки выжечь раковые клетки, а не лечить болезнь как-то изощреннее. Впрочем, современные эксперименты показывают, что нагревание способно не только выжигать больные клетки, но и действительно помочь в лечении некоторых разновидностей рака. У мышей с раком легких определенного вида, например, лихорадочная температура понижала вероятность распространения опухоли. А содержание мышей в емкости, нагретой до 30 градусов по Цельсию, способно увеличить число Т-клеток, проникающих в опухоль и поражающих там больные клетки. (Что не доказывает прямое действие: мыши, содержащиеся в теплых условиях, менее оживлены, больше пьют и так далее, а любая из этих особенностей поведения, в общем, может укреплять иммунный ответ.)

В сегодняшней медицине температуры выше 50 градусов по Цельсию иногда применяют для прямого уничтожения раковых клеток – посредством радиоволн, например.

Иногда, чтобы помочь одновременно введенным химическим препаратам, температуры, сопоставимые с теми, когда у человека жар, иногда вызывают локально или же во всем теле пациента – такое лечение называется гипертермическим. Однако нагрев – не самая обыденная процедура лечения рака. Дело в том, что взаимосвязь жара, стресс-индуцируемых белков, воспаления и рака оказалась гораздо сложнее, чем было известно, когда я проводил свой тепловой эксперимент.

Начать с того, что наша иммунная система пусть нередко и способна подавлять или устранять рак, она умеет и противоположное, и существует по крайней мере два способа, какими рак может получить преимущество от иммунного отклика, а возникающие при этом осложнения от тепла станут еще тяжелее. Во-первых, многие раковые клетки присваивают себе черты иммунных – экспрессией наборов белков, используемых иммунными клетками, – и тем самым делаются способны откликаться на цитокины и другие выделяемые при воспалении вещества. Это позволяет клеткам рака перехватывать сигналы, по команде которых иммунные клетки размножаются и перемещаются в организме, и таким образом разрастаться и распространяться. Во-вторых, плотные опухоли от местного воспаления иногда выигрывают, потому что оно способно увеличить подачу питательных веществ и кислорода к этому месту. Более того, иммунные клетки могут оказаться настолько выгодны раковым, что, бывает, некоторые опухоли не избегают иммунных атак, а выделяют белковые молекулы, которые привлекают иммунные клетки селиться внутри самой опухоли. Такие опухоли часто выделяют гормоны, меняющие природу иммунного отклика на месте опухоли, – они отключают способность иммунных клеток нападать, попутно поддерживая благотворное для опухоли местное воспаление. Опухоль, поддерживающую местное воспаление, иногда воспринимают как незаживающую рану.

Приткнувшийся на границе Индии и Непала Горакхпур являет собой сочетание хаоса и загрязнения крупного промышленного города и крайней нищеты, характерной для сельских районов Индии. Единственная ветка железной дороги и автотрасса, находящаяся не в лучшем состоянии, соединяют Горакхпур с Лакнау — столицей штата.

Еще одна сложность состоит в том, что раковые клетки, показывающие на поверхности стресс-индуцируемые белки – белки, которые естественные киллеры определяют как признак болезни, – способны выделять вовне растворимые разновидности тех же самых белков. Эти выделения действуют как приманка, налипают на рецепторные белки иммунных клеток и тем самым не дают им засекать раковые клетки. Но опять-таки может происходить и совершенно противоположное. В некоторых экспериментах было обнаружено, что растворимые выделения стресс-индуцируемых белков из опухолей помогают клеткам-киллерам быть еще бдительнее и нападать на опухоль деятельнее. Иными словами, выделения из раковых клеток могут в одних обстоятельствах отключать иммунную атаку, а в других – усиливать. Это передовая область сегодняшнего знания, здесь наше понимание смутно, и именно поэтому так трудно разобраться, когда, по каким причинам и для каких типов рака может быть полезно увеличивать или уменьшать производство стресс-индуцируемых белков – нагреванием или как-то еще.

Пока оставим в стороне этот особый случай рака, хотя то, что при воспалении у всех теплокровных животных повышается базовая температура тела – мы это называем жаром или лихорадкой – подсказывает, что такая способность дает им неимоверно важное преимущество в выживании, особенно потому, что такое повышение температуры тела сопряжено с большими энергозатратами: повышение температуры тела на один градус требует ускорения метаболизма на 10–12%.

Еще удивительнее то, что холоднокровные животные – пресмыкающиеся, рыбы и насекомые – тоже переживают лихорадку во время заражения. Неспособные менять температуру изнутри, они добиваются жара, перебираясь в среду потеплее.

Поразительно то, что поведение, связанное с поиском тепла, у зараженной игуаны или тунца можно изменить лекарствами, которые сбивают жар у людей, – аспирином, например. Это означает, что во всяком случае некоторые химические и биологические процессы, подталкивающие рептилию или рыбу при инфекции искать пространство потеплее, похожи на те, что протекают в человеческом организме при жаре. Даже у растений бывает нечто похожее на лихорадку: замечено, что в некоторых случаях грибкового поражения листьев фасоли у них повышается температура.

На протяжении почти всей истории человечества лихорадке приписывали демонические или сверхъестественные свойства, ее считали необходимым устранять. Весь XVIII и XIX век люди, как это часто говорилось, умирали от лихорадки: желтой, пурпурной, денге, тифозной и так далее. Для лечения лихорадки лекари применяли зверские методы – вызывали у пациентов потение и тошноту или пускали им кровь. Ныне мы знаем, что жар – тоже отклик тела на болезнь, а не болезнь как таковая. Повышенная температура у нас случается всю жизнь, то и дело: периодическое напоминание о том, насколько наше самочувствие сводится к фундаментальной физиологии тела.

Подъем температуры помогает телу бороться с инфекциями всевозможными способами – он и воздействует на микробов и вирусы напрямую, и активизирует деятельность иммунной системы. Большинство микробов, поражающих человеческий организм, эволюционировали так, чтобы благоденствовать при нормальной температуре тела хозяина. В результате скорость размножения вируса, когда температура подскакивает, например, до 40–41 градуса по Цельсию, падает двухсоткратно. Жар также помогает иммунной системе: благодаря ему в кровяное русло попадает больше иммунных клеток из костного мозга, где они и производятся. Вследствие этого – а также потому, что из-за жара иммунные клетки производят рецепторные белки, направляющие клетку к местам воспаления, – жар увеличивает приток иммунных клеток туда, где они нужны. Когда клетки оказываются в нужном месте, всевозможную деятельность с их участием подстегивает именно тепло: макрофагам лучше удается поглощать бактерии, В-клетки производят больше антител, дендритные клетки успешнее включают Т-клетки и так далее. Но, как и со всем, что связано с иммунной системой, с этим процессом тоже можно переборщить. Лихорадка редко бывает по-настоящему опасна, однако иногда может вызвать судороги. Гораздо более распространенный эффект – ощущение, что ваши ум и тело вам временно не принадлежат.

Стать донором Помочь донорам
Читайте также
20 сентября 2022
08 сентября 2022
07 сентября 2022
01 сентября 2022
26 августа 2022
23 августа 2022
22 августа 2022
16 августа 2022
11 августа 2022
08 августа 2022
26 июля 2022
12 июля 2022