27 января 2021 г.

За устойчивость организма перед инфекциями, вирусами и прочими патогенными агантами отвечает иммунная система. Гены совместимости определяют характер иммунной системы; и они так же изменчивы, как патогены, с которыми иммунитет борется. В процессе эволюции молекулы генов совместимости мутируют в соответствии с мутациями вредоносных микроорганизмов.

Иммунолог Дженна Маччиоки — о том, как генетика, образ жизни и окружающая среда конструируют защитную систему организма.

Наука о том, как быть здоровым

Благодаря эпидемии коронавируса каждый стал немного иммунологом. Мы узнали, что такое иммунный ответ, как на способность организма бороться с патогенами влияет возраст, хронические болезни и образ жизни. Для тех, кто хочет получить более системное представление о вопросе, иммунолог с двадцатилетним стажем Дженна Маччиоки написала простую и понятную книгу «Иммунитет. Наука о том, как быть здоровым».

На основе последних научных данных (книга была закончена весной 2020-го) она рассказывает, как формируется и функционирует иммунная система человека, почему у каждого она уникальна, как отпечаток пальца, какое влияние на нее оказывают физическая активность и стрессы, что такое системное воспаление и аутоиммунные болезни. Reminder публикует отрывок о том, почему одни из нас простужаются часто, а другие — как будто бы никогда.  

Я стараюсь в полной мере использовать свои знания и в целом неплохо понимаю, как заботиться о здоровье, но все равно каждый год умудряюсь хоть раз подхватить простуду или какой-то вирус. В среднем взрослые простужаются от двух до четырех раз за год, но есть счастливчики, которые вообще не болеют и никогда не берут больничного. Все встречали таких людей среди коллег, знакомых или родных: даже в самые сильные морозы или в период, когда все вокруг болеют, они прекрасно себя чувствуют. В чем секрет? И как стать на них похожими?

В ходе развития, так называемого онтогенеза, у каждого формируется собственный, уникальный иммунитет, и зависит это от ряда важных факторов. Тут имеет значение генетика, но не в том смысле, в котором многие это понимают. У человека около 25 тысяч генов, однако наш генетический код отличается от кода любого другого человека не более чем на 1%.

Можно предположить, что генетические отличия в основном проявляются в том, как мы выглядим, какие у нас цвет волос, рост или характер. Однако в наибольшей степени это видно в работе мозга, а также в крошечном кластере генов, которые имеют колоссальную важность для здоровья. Это лейкоцитарные антигены человека (ЛАЧ, или HLA — Human Leukocyte Antigen); иначе их называют главным комплексом гистосовместимости (ГКГ, или МНС — Major Histocompatibility Complex). Для краткости будем называть их генами совместимости.

Наши гены совместимости определяют характер иммунной системы; при этом они не менее изменчивы, чем патогены (бактерии или вирусы), с которыми иммунитет призван бороться. В ходе эволюции молекулы генов совместимости стали отличаться формой и размером, и от поколения к поколению продолжают мутировать — в отличие от других генов — в соответствии с мутациями угрожающих нам микроорганизмов. Слаженность иммунной системы зависит от совместных усилий этих генов. Гены совместимости выявляют в организме вирусы и бактерии; иммунная система начинает с ними борьбу. Именно потому, что гены совместимости так разнообразны, вирусам и бактериям крайне сложно не засветиться на радарах иммунной системы.

На примере этих особых генов мы видим, насколько тонкое равновесие поддерживается в иммунной системе организма и как оно важно не только для здоровья каждого из нас, но и для выживания человечества в целом. Люди во многом схожи и одновременно сильно отличаются друг от друга; благодаря генам совместимости проявляются наши индивидуальные черты.

Проще говоря, если бы иммунитет у всех был одинаковым, то от первой же смертельно опасной болезни человечество вымерло бы. С другой стороны, существование уникальной системы иммунной защиты связано с определенными сложностями. Гены совместимости имеют колоссальное значение при трансплантации органов, и именно в силу уникальности генетического набора каждого отдельного человека далеко не всегда даже кровные родственники могут быть донорами органов друг для друга.

Любой, кому пришлось пережить операцию по трансплантации, знает, с какими сложностями и серьезными изменениями уклада жизни приходится мириться, чтобы избежать отторжения донорских тканей организмом. Получается, что иммунитет, оберегающий нас от всего чужеродного и обеспечивающий защиту в одних случаях, может становиться причиной серьезных рисков и осложнений в других ситуациях.

Именно уникальностью генов совместимости объясняется то, что мы так по-разному реагируем на одни и те же инфекции. Вы могли унаследовать набор генов, блестяще противостоящих вирусам, которые вызывают, скажем, простуду. Но это не значит, что ваша иммунная система сильнее или слабее моей, — просто она лучше подготовлена к борьбе с этим типом болезней.

Однако если мы оба столкнемся с вирусом совершенно другого типа, мой иммунитет может оказаться сильнее вашего. Имеющаяся у каждого уникальная комбинация генов совместимости объясняет не только подверженность тем или иным инфекциям. К примеру, определенные мутации этих генов обеспечивают надежную защиту от ВИЧ, однако в 80% случаев иммунная система не справляется с тяжелым аутоиммунным заболеванием под названием «болезнь Бехтерева».

Как и отпечатки пальцев, иммунная система делает нас по-настоящему особенными. В силу врожденных особенностей ответ иммунитета на разные болезни у каждого свой. Человечество никак не перестанет спорить о физических различиях между людьми, однако ни один из уникальных наборов генов совместимости не обеспечивает безоговорочного превосходства. Для всеобщего благополучия крайне важно сохранять многообразие этих наборов. В течение миллионов лет эволюции у нас сформировалась иммунная система, способная поддерживать баланс и обеспечивающая нам надежную защиту от всего чужеродного. Возможно, мы никогда не получим полной неуязвимости перед болезнями, но именно благодаря разнообразию генов совместимости ни одна эпидемия не смогла уничтожить человечество. 

Иммунная система живых организмов существует и развивается около 500 миллионов лет. Во многом наш иммунитет схож с системами защиты, сформировавшимися у всех челюстных позвоночных и не менявшимися радикально. Человеческому иммунитету тысячи лет, он оттачивался в ходе эволюции, и это прекрасно. То, что наша иммунная система в значительной мере остается неизменной на протяжении такого долгого периода, указывает на ее эффективность и важность для живых организмов.

Эволюция — не просто процесс создания живых организмов по заранее определенным идеальным параметрам. Она реализуется на основе многочисленных проб и ошибок — иногда по воле случая, иногда из очевидной необходимости. Ваши потомки унаследуют не просто результат эволюционных экспериментов, не раз и навсегда сформировавшуюся оптимальную систему, а сложный комплекс элементов, которые были присущи иммунным системам далеких предков.

Если иммунитет нас защищает, почему же мы болеем?

Как правило, наш организм выходит победителем из столкновений с микробами, но не всегда. Даже тем, кто «никогда не болеет», все же случается подхватить простуду или испытать болезненные ощущения, связанные с другими недугами. И это логично, поскольку все мы живем в окружении микроорганизмов, которые, кстати, населили Землю задолго до нас.

Микробы не только угрожают нам, но и напрямую определяют состояние нашего здоровья. Именно они были первой формой жизни на планете. Гораздо позже они же стали основой для формирования первых экосистем, которые в ходе эволюции превратились в многоклеточные организмы. Мы никогда не были и не будем изолированы от микробов.

Известно, что на Земле существует около триллиона разновидностей микроорганизмов, и лишь небольшая их доля вызывает опасные болезни. Так что считать все без исключения микробы опасными было бы ошибкой — возможно, одной из самых серьезных. Тем не менее страх перед микробами сохраняется в общественном сознании. Как я уже говорила, взрослый человек может переносить вирусные заболевания до четырех раз в год. Но поскольку инфекция отбивается благодаря современной санитарии, вакцинации и антибиотикам, наблюдается огромный рост «неинфекционных» заболеваний, связанных с образом жизни. Как мы вскоре увидим, все это неслучайно.

Давайте обсудим механизмы распространения инфекций. Возьмем для примера риновирус, вызывающий обычную простуду. В среднем примерно каждый пятый — его носитель в тканях носовых проходов («ринос» в переводе с греческого означает «нос»). Чтобы вы заразились, должны совпасть три фактора:

• вирусу нужен способ выбраться из резервуара (то есть из организма сидящего рядом больного человека);
• ему необходима возможность перебраться из организма носителя в новый организм (носитель вируса чихает, и из его носа вылетает до 40 тысяч капель, содержащих вирус; вы рискуете вдохнуть одну из них и заразиться);
• требуется удержаться в новом организме (в вашем).

Еще один классический способ распространения микробов связан с низким уровнем гигиены и особенно неумением грамотно мыть руки. Бактерии остаются на всем, к чему мы прикасаемся. Однако если взять за правило тщательно мыть руки, мы имеем все шансы избежать заражения опасными бактериями. Отвечать за поведение уже зараженных людей мы не в состоянии, но можем скорректировать собственные привычки и повысить свой уровень защиты.

Природа или воспитание?

Как и отпечатки пальцев, иммунная система у каждого своя. Мы наследуем неповторимый набор генов, формирующих наш иммунитет, но это лишь стартовые условия: изменить этот набор нельзя, но использовать его можно по-разному. Каждый из нас в состоянии укреплять и обучать свой иммунитет. Эпигенетика (изменение экспрессии генов без изменения ДНК) подвержена влиянию внешних факторов в течение всей жизни человека. Один из примеров — изменение уровня метилирования ДНК. (Метилирование — это своего рода наручники для гена. Метилированный ген не может быть задействован, то есть у соответствующей клетки в нужный момент не реализуются ключевые функции, и тогда клетка может стать, к примеру, раковой.) Разнообразные факторы внешней среды, в частности неправильное питание, загрязненный воздух, курение, злоупотребление алкоголем, могут менять сценарии метилирования в организме. Подобные вынужденные вариации приводят к ослаблению иммунного ответа, причем даже в критических ситуациях. Ученые объясняют это так: ваши гены заряжают ружье, но курок спускает внешняя среда. Крайне важно регулярно уделять внимание состоянию иммунной системы — и она станет работать гораздо более слаженно и эффективно.

Генетика играет важнейшую роль, но иммунитет определяется не только генетическими факторами. Иммунная система постоянно меняется под влиянием внешних событий, переживаемых нами эмоций, реакций на то, что с нами происходит. Как мы уже говорили, она очень умна и очень хорошо нас знает, помнит как хорошие, так и плохие события нашей жизни, накапливает знания и хранит воспоминания.

От влияния внешних факторов, которому мы подвержены в течение жизни, зависит наша устойчивость при встрече с опасным микроорганизмом, а если все же заболеем, то тяжесть и продолжительность болезни. Этот человеческий экспосом (экспосом — совокупность жизненного опыта, эмоциональных реакций, особенностей окружающей среды — прим. Reminder) и есть наша иммунная биография, то есть совокупность всех факторов, влияющих на регуляцию генов и способных ослабить здоровье или нанести ему вред. Сюда относятся и перенесенные инфекции, и привычная нам диета, и образ жизни в целом, и влияние социума. Все это мы называем приобретенными особенностями (в противоположность природным, то есть наследуемым генетически). Такой целостный взгляд на здоровье и болезни позволяет лучше понять, почему некоторые из нас оказываются особенно уязвимыми и чаще болеют.

Дженна Маччиоки, jтрывок из книги «Иммунитет. Наука о том, как быть здоровым»

Источник: econet