Глава 3. Тридцатилетняя война

Глава 3. Тридцатилетняя война

О роза, ты больна.

Во мраке ночи бурной

Разведал червь тайник

Любви твоей пурпурной.

И он туда проник,

Незримый, ненасытный,

И жизнь твою сгубил

Своей любовью скрытной.

Уильям Блейк. Больная роза[2]

Как паразиты провоцируют нашу иммунную систему, манипулируют ею и входят к ней в доверие

Однажды в Королевскую больницу Перта в Австралии пришел мужчина и пожаловался на утомляемость. Последние два года он чувствовал постоянную усталость, и летом 1980 г. решил наконец разобраться, что с ним происходит. Его здоровье и самочувствие не было идеальным, но не было и ужасным. В юности — до и после двадцати лет — он много курил, но теперь, в сорок четыре года, единственной слабостью, которую он себе позволял, был ежедневный бокал белого вина.

При осмотре доктор заметил, что печень пациента увеличена. На ультразвуковом изображении две из трех ее долей выглядели чересчур крупными, но никаких признаков других проблем, которых опасался доктор, — опухоли или цирроза — не наблюдалось. Все выяснилось, когда был получен результат анализа стула пациента: в нем были обнаружены шипастые яйца Schistosoma mansoni — шистосом, которых можно найти только в Африке и Латинской Америке.

Доктор заставил пациента подробно рассказать о своей жизни. Началась она бурно. Мужчина родился в Польше в 1936 г. Во время Второй мировой войны его семья была захвачена Советской армией и оказалась в сибирском лагере. Ближе к концу войны им удалось бежать и добраться через Афганистан и Персию до лагеря беженцев в Восточной Африке. Шесть лет африканские саванны были для мальчика игровой площадкой, пока в 1950 г. семья не эмигрировала в Австралию, где этот человек и прожил всю остальную жизнь.

Математика в данном случае достаточно проста, но поверить в результат трудно: единственное время, когда этот пациент находился в ареале распространения Schistosoma mansoni, приходится на конец 1940-х гг. Пока мальчик купался и плавал в танзанийских озерах, по крайней мере одна пара кровавых сосальщиков проникла через кожу в его кровеносные сосуды; вместе с ним паразиты приехали в Австралию и начали новую жизнь, причем очевидно, что в 1980 г. и самец, и самка были живы. Получается, что они более тридцати лет спокойно жили, тихо спаривались и выпускали в свет свои яйца.

Долгожительство кровавых сосальщиков производит сильное впечатление потому, что живут эти паразиты под постоянной угрозой и вынуждены отражать постоянные нападения извне. Ланкестер почему-то считал, что паразит, оказавшись внутри хозяина, живет дальше на всем готовом. Он может просто всасывать пищу, которая приходит к нему сама, и совершенно ничего не делать. Но Ланкестер писал свой очерк «Дегенерация» в 1879 г., когда иммунология — наука о защитных силах организма — по доказательности ненамного превосходила алхимию. Врачи уже знали, что можно защитить человека от оспы, введя в маленькую ранку кусочек язвы от больного оспой, но не представляли, почему и как им на самом деле удается спасать жизни. Лишь через несколько лет после выхода в свет очерка Ланкестера ученые обнаружили в нашем организме хищные клетки, патрулирующие тело и истребляющие чуждые бактерии. Так родилась иммунология.

Рассказывать кратко, что узнали ученые с тех пор об иммунной системе, — все равно что пытаться скопировать росписи Сикстинской капеллы цветными мелками. По сложности иммунная система напоминает оркестр; в ней множество разновидностей клеток, и все они сообщаются друг с другом при помощи сигналов, по которым можно составить настоящий словарь; кроме того, в ней действуют десятки видов молекул, назначение которых — помогать клеткам решать, что опасно и заслуживает уничтожения, а что можно и пощадить. Иммунная система работает как настоящий мозг нашей крови. Рассмотрим несколько наиболее важных способов, при помощи которых наше тело убивает паразитов.

Иммунная система атакует чужаков — к примеру, бактерии, попадающие в порез на коже, — последовательными волнами. Одна из первых волн представляет собой набор молекул, известный как комплемент. Молекулы комплемента, соприкасаясь с поверхностью бактерии, прицепляются к ней и изменяют свою форму таким образом, чтобы захватывать и другие проходящие мимо молекулы комплемента. Постепенно молекулы накапливаются на поверхности бактерии. Из них формируются орудия разрушения — что-то вроде коловоротов, способных проделывать отверстия в бактериальных мембранах. Кроме того, молекулы действуют как маячки, делая бактерии более заметными для иммунных клеток. Молекулы комплемента садятся и на наши собственные клетки, но не причиняют им вреда. Наши клетки покрыты молекулами, которые способны зажать молекулу комплемента и разрезать ее на части.

Очень быстро к порезу прибывают блуждающие иммунные клетки, важнейшие из которых — макрофаги. Они владеют довольно грубыми способами опознания бактерий, если им случается с ними столкнуться, и способны засосать чужака внутрь и медленно переварить. В то же время макрофаги испускают сигналы, которые привлекают к месту травмы внимание всей иммунной системы. Некоторые из этих сигналов разрыхляют стенки кровеносных сосудов в месте проникновения инфекции и вызывают ее распухание. Это открывает дорогу к поврежденным тканям другим иммунным клеткам и молекулам. Сигнальные молекулы, испускаемые макрофагами, цепляются к иммунным клеткам, проплывающим мимо по кровеносным сосудам. Они проводят клетки сквозь стенки сосудов и направляют к месту инфекции — так маленький мальчик тянет мать за руку к прилавку с игрушками.

При достаточном количестве времени иммунная система может организовать новую линию атаки с использованием гораздо более сложных и умелых В- и Т-клеток. Большая часть клеток нашего тела снабжена стандартным набором рецепторов на поверхности. Все красные кровяные клетки выглядят примерно одинаково. Но, когда формируются В- и Т-клетки, гены, отвечающие за поверхностные рецепторы, как будто тасуются случайным образом. Клетки используют измененные гены для строительства новых рецепторов, не похожих по форме на рецепторы других иммунных клеток. Перетасовывание генов позволяет получать сотни миллиардов разных форм, так что каждая новая В- или Т-клетка уникальна, как человеческое лицо.

В- и Т-клетки так разнообразны, что могут захватывать громадное количество разных молекул, включая те, что находятся на поверхности чужих клеток. (Чужие молекулы, вызывающие иммунный ответ, называются антигенами.) Сначала, однако, эти клетки должны быть «формально представлены» антигенам. Этой работой занимаются макрофаги — другие иммунные клетки. Захватывая бактерии или их фрагменты, они разделывают их на мелкие кусочки. Затем выставляют антигены на своей поверхности, в специальной «чашке» (главный комплекс гистосовместимости, или кратко МНС — major histocompatibility complex). Так, демонстрируя всем желающим свою добычу, иммунные клетки направляются с ней в лимфатические узлы, где встречаются с Т-клетками. Если Т-клетка обладает рецептором нужного типа — рецептором, способным сомкнуться на захваченном макрофагом антигене, — то, распознав этот антиген, она начинает быстро делиться, рождая целое войско совершенно одинаковых клеток, снабженных нужным рецептором.

Т-клетки способны принимать одну из трех возможных форм, каждая из которых по-своему убивает чужаков. Иногда они становятся Т-киллерами и рыщут по телу в поисках клеток, захваченных патогенами. Зараженные клетки они распознают опять же благодаря МНС. Подобно макрофагам, большинство клеток в человеческом организме способны демонстрировать антигены на собственных рецепторах МНС. Стоит Т-киллеру заметить эти признаки беды, и он сразу же отдает инфицированной клетке распоряжение саморазрушиться. Обосновавшийся внутри паразит гибнет вместе с клеткой.

В других случаях активированные Т-клетки начинают координировать работу иммунных клеток, помогая им эффективнее ликвидировать «пришельцев». Иногда они помогают тем, что превращаются в воспалительные Т-клетки. Эти клетки стремятся подобраться поближе к макрофагам, пока те сражаются с пришельцами и пытаются отразить нашествие бактерий. Т-клетки захватывают антиген, выставленный на МНС макрофага, тем самым превращая макрофаг в еще более безжалостного убийцу и заставляя его вырабатывать еще больше ядов. Именно из-за воспалительных Т-клеток любой порез так сильно распухает, одним макрофагам никогда не удалось бы этого добиться. Кроме всего прочего, воспалительные Т-клетки убивают усталые старые макрофаги и подстегивают производство новых, которые могли бы поглотить старых, отслуживших свой век «коллег». Они напоминают крошечных генералов, жадных до схватки: их хорошо иметь под рукой в случае войны, но ни в коем случае нельзя выпускать из-под контроля. Если воспаление становится слишком сильным, а макрофаги вырабатывают слишком много ядов, иммунная система начинает разрушать организм.

В третьей своей ипостаси Т-клетки помогают В-клеткам производить антитела — это Т-хелперы. Поверхностные молекулы В-клеток столь же разнообразны, как и у Т-клеток, поэтому В-клетки тоже способны цепляться за миллиарды разнообразнейших антигенов. После того как В-клетка захватила какой-то фрагмент, Т-хелпер может подойти и тоже в него вцепиться. Роль Т-клетки в подобном союзе — дать В-клетке сигнал к началу производства антител. Антитела — своего рода свободно плавающие версии рецепторов, таких же, как на самой В-клетке, которые способные намертво вцепиться в антиген пришельца.

После активации В-клетка начинает выбрасывать в организм антитела. Эти антитела в зависимости от конкретного вида могут бороться с инфекцией разными способами. Они могут собираться кучками вокруг выброшенных бактерией токсинов и нейтрализовать их. Они могут достраивать молекулы, которые пытаются ввинчиваться в мембраны бактерий, чтобы отверстия получались побольше. Они могут вцепляться в бактерию и портить химические инструменты, при помощи которых те проникают в клетки тела. Они могут помечать бактерии, делая их более заметной мишенью для макрофагов.

В то время как большинство В- и Т-клеток заняты уничтожением противника — бактерий в порезе, — некоторые отсиживаются в сторонке. Эти клетки известны как клетки памяти; их работа — сохранить информацию о пришельцах на много лет после инфекции. Если в теле вновь появятся такие же бактерии, клетки памяти тут же включатся и организуют стремительную ошеломляющую атаку. В этих клетках — тайна вакцин. Иммунные клетки, сталкиваясь даже не с бактериями, а только с их антигенами, могут производить клетки памяти. Поскольку вакцина, как правило, содержит лишь молекулы, а не живые организмы, то она не вызывает болезни, зато настраивает иммунную систему на быстрое и целенаправленное уничтожение патогена при первой же встрече.

Т-клетки, В-клетки, макрофаги, молекулы комплемента, антитела и другие составные части иммунной системы образуют мелкую сетку, которая непрерывно очищает наши тела. Тем не менее время от времени какому-нибудь паразиту удается проскользнуть сквозь эту сеть и устроиться внутри. Своим успехом это существо обязано не просто какому-то недосмотру или ошибке, а собственному умению обойти и обмануть иммунную систему. У бактерий и вирусов имеются свои уловки, но большую часть самых интересных стратегий можно обнаружить у «классических» паразитов — простейших, трематод, ленточных червей и других эукариот. Они умеют уклоняться от встречи с иммунной системой, отвлекать ее, изматывать и даже брать под свой контроль, ослабляя или при необходимости усиливая подаваемые ею сигналы. Признаком изощренности их методов может служить тот факт, что вакцин против подобных паразитов не существует, тогда как вакцины против бактерий и вирусов давно стали привычным явлением. Если бы Ланкестер знал обо всем этом, он, возможно, не стал бы наделять паразитов дурной репутацией, от которой они не в состоянии избавиться и по сей день.

• • •

В сентябре 1909 г. сильный молодой человек из Нортумберленда слег с сонной болезнью в северо-восточной Родезии, недалеко от реки Луангва. В течение двух месяцев его болезнь не могли диагностировать, но затем он вернулся в Англию и обратился к докторам Ливерпульской школы тропической медицины. 4 декабря он поступил в Королевскую южную больницу, где его лечащим врачом стал майор Рональд Росс. Росс был одним из ведущих специалистов по тропической медицине; десять лет назад именно ему удалось вычислить жизненный цикл возбудителя малярии — то, как Plasmodium путешествует между москитом и человеком. Кровь больного сонной болезнью буквально кишела паразитами-трипаносомами — в каждой капле можно было насчитать тысячи существ, по форме напоминающих буравчики. Лимфатические узлы пациента распухли, ноги покрылись сыпью. Он сильно похудел. Росс пытался уничтожить паразитов при помощи состава с мышьяком, но вынужден был прервать лечение, потому что яд поразил глаза пациента. В апреле больного непрерывно рвало в течение нескольких дней, он потерял в весе десять фунтов. После этого он становился все более вялым, хотя иногда ненадолго приободрялся. Печень увеличилась, кровь в сосудах мозга начала застаиваться.

Росс пробовал и другие методы лечения. Он ввел кровь пациента крысе и дал паразитам размножиться. Затем он взял у крысы немного крови, нагрел ее, чтобы убить трипаносом, и вновь ввел эту грубую вакцину пациенту. Ничего не произошло. В мае у больного отказал анальный сфинктер, и Росс уже был уверен, что пациент умирает, но неделю спустя у молодого человека наступило внезапное и резкое улучшение. Оно продлилось всего несколько дней; вскоре больной вновь сдал, слег с пневмонией и умер. При вскрытии Росс не смог обнаружить в его организме ни одной трипаносомы.

Несколькими годами ранее Росс изобрел быстрый способ обнаружения паразитов в крови и в последние три месяца не раз пробовал его на своем пациенте. За это время он сумел получить первый в мире подробный «портрет» сонной болезни и построить то, что он описал в своем отчете как «замечательный график». На графике выявился четкий ритм: в течение нескольких дней трипаносомы бешено размножались, их количество увеличивалось едва ли не в пятнадцать раз. Затем столь же внезапно их число резко падало до почти незаметного уровня. Весь цикл занимал неделю или около того; вместе с числом паразитов изменялось и состояние пациента (лихорадка усиливалась или ослабевала), и число белых кровяных телец в его крови. Стало ясно, что больного атакуют не единичные паразиты — за время болезни в его организме они то неумеренно размножались, то почти полностью вымирали.

Росс увидел в этом пациенте «борьбу между защитными силами зараженного организма и агрессивной мощью трипаносом». Но какова, собственно, была природа этой борьбы, он сказать не мог. Сегодня, после еще девяноста лет исследований, ученые по-прежнему не в состоянии изготовить вакцину от сонной болезни, но теперь они по крайней мере понимают, как трипаносомы умудряются удержаться на гребне своей шипастой волны до самой смерти хозяина. Оказалось, эти существа играют в очень утомительную игру, которую можно было бы назвать «заманить и подменить».

Если бы вы смогли пролететь над трипаносомой, как в фильме «Фантастическое путешествие», зрелище, вероятно, показалось бы вам скучным. Больше всего оно напоминало бы однообразнейшее кукурузное поле где-нибудь в штате Айова: миллионы стеблей, стоящих сплошным ковром почти без промежутков между ними. Перелетите к соседней трипаносоме, и не увидите ничего нового: «стебли» точно так же торчат из ее шкуры густой щетиной. Если рассматривать любую из миллионов и миллионов трипаносом, обитающих в любой момент болезни в теле человека-хозяина, вы, скорее всего, увидите ту же картину.

Для иммунной системы человека эти паразиты должны быть легкой жертвой — примерно как рыба в бочке. Стоит иммунной системе познакомиться всего с одной из этих бесчисленных молекул-стеблей и запомнить ее, и она сможет истребить практически всех паразитов в организме. И в самом деле, когда В-клетки хозяина начинают производить антитела, настроенные на молекулы-стебли, трипаносомы начинают умирать. Но не вымирают полностью. В тот момент, когда кажется, что все трипаносомы в теле вот-вот исчезнут навсегда, их численность достигает минимума и вновь начинает расти. Их вид меняется, и если вы теперь будете пролетать над трипаносомой, то увидите не кукурузное поле, а пшеничное — тоже однообразный до предела пейзаж, но совсем другой.

Причина такой быстрой и резкой перемены — в уникальной организации генов трипаносомы. Все инструкции по строительству молекулы, которая служит строительным материалом для оболочки паразита, расположены в одном-единственном гене. Обычно при делении трипаносомы у новых особей под действием этого гена возникает точно такая же поверхность. Но примерно один раз за десять тысяч делений трипаносома вдруг отправляет этот ген в отставку — вырезает его с законного места в собственной ДНК. Затем паразит обращается к резервному запасу из тысячи с чем-то других генов, отвечающих за строение поверхности, выбирает из них один и вставляет его в ДНК на место прежнего. И поверхностную молекулу трипаносомы начинает формировать новый ген: эта молекула похожа на предыдущую, но не идентична ей.

Теперь иммунной системе, успевшей сосредоточиться на предыдущем облике чужака, требуется время на перенастройку — на то, чтобы опознать изменившегося паразита и изготовить для него новые антитела. Пока этого не произойдет, трипаносомы с новым обликом будут в безопасности и смогут стремительно размножаться. Когда же иммунная система перенастроится и начнет охоту за трипаносомой с новым антителом, где-нибудь успеет объявиться паразит с третьей разновидностью гена и, соответственно, третьим видом оболочки. Гонка может продолжаться несколько месяцев или даже лет — за это время трипаносомы успевают сбросить и поменять шкурку сотни раз. В крови хозяина накапливается множество самых разных фрагментов трипаносом, его иммунная система приходит в состояние перманентного перевозбуждения и атакует клетки собственного тела. В конце концов жертва умирает.

Такая стратегия — «заманить и подменить» — работает только потому, что у паразита имеется запас готовых генов, каждый из которых может отвечать за строительство молекул поверхностного слоя. Но эти гены невозможно извлекать из «загона» в произвольном порядке. Представьте, что произошло бы, если бы трипаносомы, попав в тело человека, успели использовать все имеющиеся в запасе гены и «походить» в каждой из оболочек. Иммунная система заготовила бы антитела к каждой из них и в конце концов покончила с инфекцией. А если бы трипаносома попыталась прибегнуть к старому трюку и вновь сменила оболочку, то оказалось бы, что этот ген уже использовался и у иммунной системы уже имеется шаблон для выпуска соответствующих антител. На самом же деле все обстоит не так. Трипаносомы перебирают свой запас генов в строго определенном порядке, по очереди. Возьмите две идентичные трипаносомы и заразите ими двух мышей, и их потомки будут менять гены и оболочки в одинаковом порядке. Таким образом паразит может растянуть свое существование в организме хозяина на многие месяцы.

Сегодня Рональда Росса помнят больше по работам о малярии, а не о сонной болезни. Тем не менее ему почти ничего не удалось узнать о том, как Plasmodium борется с иммунной системой человека. Трипаносомы выставляют свое умение напоказ — взлеты и падения их численности в организме очевидны, плазмодии же действуют более тонко. Значительную часть времени в теле хозяина этот паразит бегает от одного укрытия к другому. Попав впервые в тело через укус комара, он способен за полчаса добраться до печени; за это время иммунная система часто не успевает заметить чужака. Оказавшись в печени, плазмодий прячется в одну из клеток, где созревает и одновременно привлекает к себе внимание организма. Инфицированная клетка печени хватает случайные протеины плазмодия, свободно плавающие внутри, разрезает их на части и отправляет наверх, чтобы выставить для всеобщего обозрения на своих молекулах МНС. Иммунная система хозяина распознает эти антигены и начинает готовить атаку на больные клетки печени. Но подготовка требует времени — достаточного, чтобы паразит успел разделиться на сорок тысяч копий (это займет примерно неделю), вырваться из печени и приняться за клетки крови. К моменту, когда иммунная система будет готова уничтожить зараженные клетки печени, от клеток останутся одни пустые оболочки.

Тем временем паразиты заселяются в эритроциты и обустраивают свой новый дом. Плазмодию приходится приложить массу усилий, чтобы компенсировать отсутствие у клеток крови генов и протеинов, но у пустоты есть и положительные моменты: в красных кровяных клетках очень удобно прятаться. Поскольку в них нет генов, они не умеют строить и молекулы МНС, а значит, никак не могут сообщить иммунной системе о том, что появилось у них внутри. Некоторое время плазмодий, проживая внутри эритроцита и пользуясь его идеальной маскировкой, может наслаждаться полной безопасностью.

Но паразит активно делится, быстро заполняет клетку и в какой-то момент начинает укреплять стенки эритроцита собственными протеинами. Чтобы не погибнуть вместе с эритроцитом в селезенке, он строит на поверхности клетки специальные выросты и снабжает их крохотными защелками, способными зацепиться за стенку кровеносного сосуда и накрепко приковать к ней клетку-дом. Эти защелки представляют собой отдельную опасность: они рискуют привлечь к себе внимание иммунной системы. Против них могут быть изготовлены антитела, и тогда соберется целая армия Т-киллеров, которые смогут легко узнавать по этим признакам инфицированные клетки.

Поскольку иммунная система способна опознавать эти защелки, ученые потратили немало времени на их изучение в надежде разработать вакцину против малярии. В 1990-х гг. они впервые смогли установить последовательность генов, отвечающих за создание защелок. Выяснилось, что для их строительства достаточно лишь одного гена, но в структуре ДНК плазмодия таких генов больше сотни. Получается, что защелки бывают самой разной формы, но каждая из них способна прочно прикрепить эритроцит к стенке кровеносного сосуда.

Впервые забравшись внутрь эритроцита, Plasmodium включает одновременно множество генов, отвечающих за строительство захватов, но выбирает для оболочки своего дома защелок лишь одного типа. Таким образом, поверхность эритроцита покрывается защелками одинаковой формы. Наконец клетка разрывается, и из нее выходит шестнадцать новых паразитов. В следующий раз каждый из них почти наверняка воспользуется тем же геном и снабдит свой новый дом-эритроцит защелками той же формы, но время от времени один из паразитов переключается на другой ген и делает защелки на своем эритроците неузнаваемыми для иммунной системы. Да, именно так: плазмодий умудряется спрятаться на самом виду; к моменту, когда иммунная система научится узнавать новые защелки, паразит перейдет на следующую модель. Иными словами, возбудитель малярии пользуется точно такой же стратегией «заманить и подменить», что и возбудитель сонной болезни. Рональд Росс и не подозревал, что его пациенты, страдающие малярией и сонной болезнью, проигрывают партии в одной и той же изматывающей игре.

Плазмодий — лишь один из множества паразитов, которые живут внутри наших клеток. Одни из них способны жить в любых клетках, тогда как другие выбирают клетки только одного типа. Есть такие, которые специализируются на самых опасных клетках, макрофагах, чья работа — убивать и пожирать паразитов. К последней категории относятся и простейшие Leishmania. Любой из более чем десятка видов этого паразита переносится от человека к человеку через укусы насекомого, известного как москит, или песчаная мошка. Каждый вид этих простейших вызывает собственную болезнь. Leishmania major вызывает кожный лейшманиоз — неприятный волдырь, который затем превращается в язву. Leishmania donovani нападает внутри организма на макрофагов и меньше чем за год может убить хозяина. Leishmania brasiliensis, третий паразит рода Leishmania, вызывает эспундию — злокачественный лейшманиоз, при котором паразит вгрызается в мягкие ткани головы до тех пор, пока его жертва не лишится лица.

Лейшмании не приходится проникать в макрофаги хозяина силой, как плазмодий проникает в эритроциты. Лейшмания больше напоминает вражеского лазутчика, который стучит в двери полицейского участка и просит, чтобы его арестовали. Попав в организм человека с укусом москита, этот паразит привлекает к себе молекулы комплемента; те пытаются просверлить его мембрану и в свою очередь привлекают макрофагов, которые по идее должны сожрать чужаков. Лейшмания вполне способна пресечь все попытки комплемента нарушить целостность ее оболочки, но сами молекулы она не уничтожает. Напротив, она позволяет комплементу выполнить вторую часть задачи: послужить маячком. Прибывший на место макрофаг проползает по паразиту, обнаруживает комплемент и открывает в своей мембране отверстие, чтобы сожрать лейшманию.

Макрофаг проглатывает паразита, и тот оказывается внутри, в пузырьке. В принципе, этот пузырек мог бы стать для паразита камерой смерти. Макрофаг мог бы слить пузырек-тюрьму с другим пузырьком, наполненным молекулярными скальпелями, и приступить к расчленению лейшмании. Но каким-то образом — ученые до сих пор не знают, каким именно, — лейшмания останавливает слияние пузырьков, и пузырек-тюрьма становится для паразита удобным домом.

Лейшмания не только воздействует на того макрофага, внутри которого находится, но и меняет всю иммунную систему организма. Когда молодые Т-лимфоциты в первый раз встречаются с антигенами и сцепляются с ними, они могут превратиться в Т-хелперы. Хелперами какого типа они станут — воспалительными или теми, что помогают В-клеткам производить антитела, — зависит от соотношения определенных сигнальных признаков, циркулирующих по телу. Сначала оба типа Т-клеток свободно размножаются, но через некоторое время начинают взаимодействовать друг с другом. При многих инфекциях результат именно этой борьбы склоняет чашу весов в пользу одного из двух типов Т-клеток. После этого победившая сторона ведет войну с паразитами по собственным правилам.

Лейшмания научилась решать исход этой схватки. Очевидно, что лучшим способом уничтожить паразита было бы произвести множество воспалительных Т-лимфоцитов, которые могли бы помочь макрофагам расправиться с проглоченными паразитами. Именно это, судя по всему, происходит в организмах тех людей, кому удается справиться с лейшманией. Паразитологи провели интересный эксперимент. Заразив мышей лейшманией, они отсасывали воспалительные Т-лимфоциты из крови мышей, перенесших инфекцию, и вводили их мышам, генетически почти лишенным иммунной системы. Эта инъекция позволяла беспомощным мышам столь же успешно справляться с паразитом.

Но очень часто нашим телам не удается наладить надлежащую оборону, и эта неудача играет на руку лейшмании. Сидя внутри хозяина-макрофага, паразит вынуждает его испускать сигналы, которые склоняют чашу весов в пользу Т-лимфоцитов, помогающих В-клеткам производить антитела. Но внутри макрофага лейшмания находится в полной безопасности, антитела никак не могут до нее добраться. Болезнь развивается.

Плазмодий и лейшмания весьма разборчивы при выборе дома: эти паразиты могут жить только в клетках определенного типа. Большинство паразитических простейших не менее привередливы, но некоторые способны неплохо устроиться в клетке практически любого типа. Один из таких видов — Toxoplasma gondii, существо, пребывающее в незаслуженной безвестности. Мало кто вообще знает о токсоплазме, хотя существует реальная вероятность того, что мозг множества ничего не подозревающих людей несет в себе не одну тысячу особей этого паразита. Им заражена треть всего населения Земли; в некоторых районах Европы носителями являются почти все поголовно.

Хотя носителями токсоплазмы являются миллиарды людей, на самом деле человек — не настоящий ее хозяин. Обычный жизненный цикл этого паразита включает кошек, домашних и диких, и животных, которыми питаются кошки. Кошки выделяют яйцеподобные ооцисты токсоплазмы с фекалиями; после этого ооцисты могут много лет ждать в земле, пока не будут подобраны каким-нибудь другим животным — птицей, крысой или газелью. В новом хозяине ооцисты оживают, и простейшие начинают путешествовать по телу в поисках клетки, которую можно сделать домом.

Токсоплазма — близкий родич плазмодия, простейшего, вызывающего малярию. Она также имеет на кончике приспособление, позволяющее ввинчиваться в клетку, но если плазмодий может жить только в клетках печени и позже в эритроцитах, то токсоплазме, в общем-то, все равно. Она может с удобством устроиться в клетке практически любого типа.

Оккупировав клетку, токсоплазма начинает питаться и размножаться. Разделившись на 128 новых копий, паразит разрывает клетку, и молодые паразиты выходят в свет, готовые оккупировать новые клетки. Через несколько дней образ действий паразита меняется. Теперь вместо того, чтобы внедряться в клетки, он строит плотные оболочки, в каждой из которых скрывается несколько сотен особей Toxoplasma. Время от времени одна из таких цист раскрывается, паразиты выходят, внедряются в клетки и производят потомство. Но новые особи сразу же строят собственные цисты и скрываются в них. Там они будут сидеть годами — до тех пор, пока хозяина не съест кто-нибудь из кошачьих. Оказавшись в окончательном хозяине, токсоплазма вновь просыпается и начинает делиться. Появляются мужские и женские половые формы. Они спариваются и производят ооцисты — начинается новый жизненный цикл.

Если яйца токсоплазмы проглотит человек — в частице почвы или в мясе зараженного животного, — паразит пройдет в его организме те же стадии быстрого, а затем медленного размножения. Люди едва замечают вторжение токсоплазмы; в худшем случае она ощущается как легкий грипп. После того как паразит удаляется в свою тихую пристань — цисту, — здоровый человек вообще перестает его замечать. Может показаться, что токсоплазма — существо мягкое и не заслуживает упоминания в одном ряду с такими паразитами, как трипаносомы или плазмодии. Однако на самом деле токсоплазма манипулирует иммунной системой хозяина не менее изящно, чем упомянутые виды. Если бы паразиты продолжали бешено размножаться, перемалывая все попадающиеся на их пути клетки, они быстро оказались бы в трупе, а не в живом человеке, но ни одна кошка не станет охотиться на труп. Токсоплазме нужно сохранить своего промежуточного хозяина живым, поэтому она использует для регулирования собственной численности иммунную систему хозяина.

Toxoplasma добивается этого при помощи стратегии, противоположной стратегии Leishmania. Если лейшмания подталкивает иммунную систему к производству Т-лимфоцитов, помогающих в производстве антител, то токсоплазма, напротив, высвобождает молекулы, сдвигающие чаши весов в пользу воспалительных Т-лимфоцитов. Т-лимфоциты размножаются в громадных количествах; макрофаги превращаются в убийц, они гоняются за паразитами-простейшими и разрывают их на части. Уцелеть в этой охоте могут только те особи токсоплазмы, что спят внутри плотных цист. Время от времени несколько паразитов вырываются из своих цист, чтобы добавить в кровь новую порцию своих молекул и тем самым, подобно вакцине, стимулировать иммунную систему. Макрофаги хозяина, насторожившись, вновь загоняют паразита в цисты. Таким образом, благодаря манипуляциям токсоплазмы, ее хозяин остается здоровым и может сопротивляться болезни, тогда как паразит спокойно сидит в своей цисте и терпеливо ждет попадания в землю обетованную — в организм какой-нибудь кошки.

Токсоплазма становится угрозой человеку лишь в том случае, если уютный мирок, созданный ею, по каким-то причинам рушится. К примеру, зародыш не имеет собственной иммунной системы. Его защищают только антитела матери, проникающие через плаценту. Но материнским Т-лимфоцитам вход в кровеносную систему плода запрещен, поскольку они приняли бы зародыш за гигантского паразита и начали бы борьбу.

Материнские антитела успешно справляются с вирусом гриппа или бактерией Escherichia coli, но не могут защитить от токсоплазмы. Для этого необходимы воспалительные Т-лимфоциты, которые загнали бы паразита в цисты. В результате для женщины во время беременности заражение токсоплазмой очень опасно. Если паразит сумеет проникнуть через плаценту в плод, он начнет бешено размножаться. Он попытается включить иммунную систему, которая обуздала бы процесс, но внутри плода некому услышать его зов. Токсоплазма будет бесконтрольно размножаться, пока не вызовет обширное и часто фатальное поражение головного мозга.

В 1980-х гг. токсоплазма научилась убивать при случае еще один тип человека-хозяина — больных СПИДом. Вирус иммунодефицита человека — ВИЧ, причина СПИДа, — проникает в воспалительные Т-лимфоциты и использует их для размножения, убивая при этом. Когда токсоплазма внутри больного СПИДом выходит из цисты и начинает делиться, она ожидает встретить мощный иммунный ответ и рассчитывает, что реакция организма заставит ее вновь спрятаться в укрытие. Но в организме больного почти не остается воспалительных Т-лимфоцитов, и хозяин оказывается беззащитен перед паразитом, как младенец в утробе матери. Паразит начинает бешено размножаться, вызывая поражение мозга. У хозяина начинается расстройство сознания, и в некоторых случаях наступает смерть.

Более десяти лет врачи ничего не могли сделать, чтобы остановить буйство Toxoplasma среди больных СПИДом. Но в 1990-х гг. ученые создали лекарства, способные замедлять ВИЧ и, соответственно, сохранять Т-лимфоциты в организме больного. Тем относительно немногим, кто может позволить себе эти лекарства, токсоплазма больше не угрожает: под действием армии здоровых Т-лимфоцитов паразит с готовностью убирается в свое логово. Но миллионам больных, которые не могут приобрести эти дорогие лекарства, по-прежнему грозит безумие — результат деятельности этого упорного паразита.

• • •

Одноклеточному паразиту непросто уцелеть в схватке с иммунной системой, но малый размер по крайней мере дает ему преимущество. Он может спрятаться в карманах клеток или изгибах лимфатических протоков, чего нельзя сказать о животных-паразитах. Эти многоклеточные существа появляются на радарах иммунной системы, как громадные дирижабли. Они так же очевидны, как пересаженное легкое. Известно, что без постоянного приема иммунодепрессантов, которые держали бы иммунную систему человека в узде, пересаженное легкое непременно погибнет. А вот животные-паразиты, иногда достигающие пятнадцати метров в длину, умудряются жить внутри нас годами, ни в чем не нуждаясь и производя на свет сотни тысяч детенышей.

Эти животные процветают, потому что освоили множество способов обмана нашей иммунной системы. Замечательным примером в этом отношении может служить ленточный червь Taenia solium. Прежде чем яйца этого паразита превратятся в человеческом теле в длинные живые ленты, они должны провести некоторое время в промежуточном хозяине, обычно в свинье. Свинья проглатывает яйца с пищей, и, когда яйца попадают в кишечник, из них выходят паразиты. При помощи энзимов они проделывают в стенке кишечника отверстие и протискиваются наружу. Добравшись до капилляра, они отправляются дальше и добираются с потоком крови до какой-нибудь мышцы или органа. Там они и устраиваются, вырастив для себя новые дома — перламутровые шарики. В этих цистах они способны годами ждать окончательного хозяина. Если бы паразиты проводили период ожидания только внутри свиней, мы, возможно, никогда бы не узнали, как они переживают встречу с иммунной системой. Но иногда яйца Taenia solium случайно попадают в организм человека. (К примеру, яйца могут попасть на руки человека, у которого в кишечнике обитает взрослая особь червя, а он, в свою очередь, может приготовить пищу для других людей.) Яйца ведут себя так, будто оказались в свинье; личинки точно так же выбираются из кишечника и находят себе дом где-нибудь в теле (часто внутри глаза или в мозгу). Затем они сооружают цисту и в зависимости от места, где устроились, оказываются безвредными или несут хозяину смерть. Если циста ленточного червя пережмет кровеносные сосуды, она может вызвать омертвение тканей; возникшее из-за нее воспаление мозга может привести к эпилептическим припадкам. Если личинка найдет себе более безопасное место, она может на много лет остаться незамеченной. Но, в отличие от токсоплазмы, которая по-настоящему засыпает в своей цисте, тения даже в домике остается активной. Через крохотные поры в оболочке цисты она всасывает углеводы и аминокислоты и растет.

Иммунная система хозяина замечает появление яиц ленточного червя и готовит антитела, однако к моменту, когда атака будет подготовлена, яйца уже исчезнут: личинка за это время успеет сбежать и выстроить для себя цисту. Иммунные клетки собираются вокруг цисты и окружают ее стеной из коллагена, но больше ничего сделать не могут. Циста, поглощая пищу, одновременно выбрасывает наружу молекулы нескольких разновидностей, каждая из которых оглушает иммунную систему. Комплемент пытается атаковать цисту, но червь выпускает химическое вещество, которое связывает молекулы комплемента, не дает им собраться в буравчик и просверлить в цисте отверстие. Иммунные клетки атакуют цисту высокоактивными молекулами, способными убивать живую ткань, но червь выпускает другой химикат, которые обезоруживает их. Подобно лейшмании, червь умеет каким-то образом глушить сигналы, которые в обычных обстоятельствах собрали бы в нужное место целую армию воспалительных Т-лимфоцитов. Вместо этого он подталкивает иммунную систему к усиленному производству антител. Некоторые данные позволяют предположить причину, по которой они так стараются этого добиться. Когда антитела прикрепляются к цисте, червь втягивает их внутрь своего убежища и поедает. Иными словами, червь растет за счет бесплодных усилий иммунной системы его уничтожить.

И все же, как и токсоплазма, червь не хочет убивать своего промежуточного хозяина. Только когда циста начинает сдаваться, когда она не может больше ждать и надеяться на встречу с окончательным хозяином, она становится опасной. В этот момент червь уже не может производить химикаты для управления иммунной системой, и она начинает массовое производство воспалительных Т-лимфоцитов, настроенных на червя; они должны повести в бой макрофаги и другие иммунные клетки. Мишень велика, и имунные клетки возбуждаются до предела. Начинается яростная схватка; ткани вокруг цисты распухают. Бывают случаи, когда давление в тканях возрастает настолько, что человек погибает. Но это не паразит убивает хозяина, а хозяин убивает себя сам.

Еще более подробными знаниями об иммунной системе человека обладают кровяные сосальщики — трематоды, путешественники, перебравшиеся из Африки в Австралию, мафусаилы, способные прожить с хозяином тридцать лет. Когда молодые трематоды впервые ввинчиваются в кожу и забираются внутрь организма, они сразу же привлекают к себе пристальное внимание иммунной системы. На первом этапе проникновения иммунным клеткам иногда удается справиться с трематодами — обычно это происходит в момент проникновения через кожу или когда трематода находится в легких. Но чуть позже червь, избавившись от прежней оболочки, обзаводится новой — да такой, что иммунная система не может с ней разобраться.

Причина, по которой новая оболочка червя оказывается идеальной защитой, проста: дело в том, что она частично состоит из кусочков хозяина. Как работает такая маскировка, можно увидеть при помощи несложного эксперимента. Когда паразитологи извлекают пару трематод из мыши и помещают их в обезьяну, ничего не происходит; трематоды остаются целыми и невредимыми и вскоре вновь начинают откладывать яйца. Но, если ученые предварительно введут обезьяне антигены из крови мыши, дело обернется совсем иначе. Вообще, инъекция работает как вакцина, настраивая иммунную систему обезьяны на распознавание и уничтожение антигенов мышиной крови. Если трематоды перенести из мыши в «привитую» таким образом обезьяну, ее иммунная система уничтожит паразитов. Другими словами, трематоды так похожи на прежнего хозяина-мышь, что иммунная система обезьяны воспринимает их как пересаженный от мыши орган.

Этот эксперимент привел к гибели паразитов, но одновременно продемонстрировал их блестящую маскировку. Ученые не до конца понимают, каким образом трематодам удается перенимать чужой вид, но похоже, что наружный слой их тела частично строится из молекул, покрывающих наши собственные клетки крови. Не исключено, что трематода, проплывая мимо эритроцитов или отбивая атаки лейкоцитов, умеет срывать молекулы с их поверхности и закреплять на своей. Таким образом, паразиты в глазах иммунной системы выглядят как красные тени в красной реке.

Протеины, которые трематода навешивает на себя, — не единственное, что она крадет у тела хозяина. Молекулы комплемента садятся на наши собственные клетки точно так же, как на паразитов, и если позволить им беспрепятственно делать свое дело — устанавливать маячки для макрофагов, то наша иммунная система начнет разрушать наше же тело. Чтобы избежать этого, наши клетки производят вещества (к примеру, стимулятор гемолиза, или сокращенно DAF), разрезающие молекулы комплемента на части. Трематоды тоже способны уничтожать молекулы комплемента, попавшие к ним на поверхность. Паразитологи выделили энзим, которым они пользуются, и оказалось, что это тоже DAF.

Неясно, крадет ли паразит его у клеток хозяина или сам обладает соответствующим геном. Возможно когда-то, в далеком прошлом, какой-то вирус проник в человека, подхватил ген, отвечающий за производство DAF, а затем перекинулся на трематоду, передав заодно краденую ДНК новому хозяину. В любом случае это вещество (DAF) позволяет кровавому сосальщику чувствовать себя в наших венах как дома.

В 1995 г. паразитологи, изучавшие трематоду на берегах озера Виктория, обнаружили парадоксальный факт. Ученые исследовали мужчин-кенийцев, которые зарабатывают на жизнь тем, что моют машины на берегах озера. Этим людям приходится работать на мелководье, и нередко они заражаются шистосомозом — болезнью, которую вызывают кровяные сосальщики. В этом районе также распространен СПИД, так что многие мойщики машин страдают одновременно и СПИДом, и шистосомозом. ВИЧ уничтожает воспалительные Т-лимфоциты, воинственные клетки, задача которых вести макрофаги в бой против паразитов. Вымирание Т-лимфоцитов приводит к нашествию незаметных прежде паразитов вроде токсоплазмы. А вот трематоды плохо уживаются с ВИЧ. Трематоды, хозяева которых больны СПИДом, откладывают значительно меньше яиц, чем те, чьи хозяева страдают только шистосомозом.

Причина парадокса африканских мойщиков в том, что трематоды используют иммунную систему хозяина, чтобы вывести из его организма свои яйца. Без реакции иммунной системы они не могут размножаться. Когда самка трематоды откладывает в стенке вены свои яйца, они начинают вырабатывать целый коктейль химических веществ, воздействующих на ближайшие макрофаги. Под действием химического «заклинания» этих яиц макрофаги вырабатывают сигнальные молекулы, важнейшая из которых называется фактором некроза опухоли-альфа (TNF-a). TNF-a особенно хорошо умеют вызывать воспаление — они расслабляют венозные стенки и привлекают к этому месту еще больше иммунных клеток. Иммунные клетки пытаются уничтожить яйца паразитов, выбрасывая яд, но плотная оболочка надежно защищает яйца. Все, что могут сделать иммунные клетки, — это окружить яйца плотной стеной и заключить их в коллагеновую капсулу.

Иммунные клетки создают эту капсулу (известную как гранулёма) в надежде избавиться от находящегося внутри чуждого объекта. К примеру, если в ваш палец вонзится заноза, клетки сформируют вокруг нее гранулёму, которая затем будет вынесена на поверхность кожи и удалена из тела. Это же происходит и с гранулёмой, сформированной в венозной стенке вокруг яйца трематоды. Гранулёма проходит сначала сквозь венозную стенку, затем сквозь стенку кишечника, что и нужно паразиту, поскольку яйцо должно покинуть тело хозяина и проклюнуться в воде. Другими словами, трематода использует лейкоциты в качестве носильщиков, которые должны пронести яйца сквозь непреодолимый барьер. Когда обе стенки пройдены, иммунные клетки в гранулёме растворяются под действием пищеварительных соков кишечника, но яйцо в плотной оболочке остается невредимым и со временем покидает тело естественным путем. Отсюда и парадокс мойщиков машин с озера Виктория: СПИД лишил их иммунных клеток, без которых трематоды не могут отправить своих детенышей в свет.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

Похожие главы из других книг

Глава 4 Война против акул

Из книги Тени в море автора Мак-Кормик Гарольд

Глава 4 Война против акул «Никогда не следует забывать, — предупреждает нас доктор Перри Джилберт, председатель КИА, — что пока еще акулы для нас загадка. Мы знаем сравнительно мало о повадках акул, об условиях, вызывающих их нападения, о том, что именно в поведении


Глава I

Из книги Аналогия автора Медников Борис Михайлович

Глава I Восемь лет назад я написал небольшую книгу «Аксиомы биологии»[1], в конце которой высказал предположение, что возможно создание общей теории эволюции последовательно реплицирующихся систем. Завершил я книгу словами: «Под эту категорию попадают не только объекты


Глава 1

Из книги Лечебная кинология. Теоретические подходы и практическая реализация (с иллюстрациями) автора Субботин А В

Глава 1


Глава 1

Из книги Лечебная кинология. Теоретические подходы и практическая реализация автора Субботин А В

Глава 1


Глава 2

Из книги Во имя человека автора Поповский Александр Данилович

Глава 2


Глава 3

Из книги Новая система земледелия автора Овсинский Иван Евгеньевич

Глава 3 Описание метода лечебной кинологии и результатов исследования В предыдущих главах описывались теоретические аспекты метода лечебной кинологии. Постараемся схематически описать практический аспект методологии. Как уже отмечалось, данный метод находится на


Отечественная война

Из книги Краткая история биологии [От алхимии до генетики] автора Азимов Айзек

Отечественная война Великая Отечественная война.Снова в котлованах трудились хирурги. Достойное место в работе госпиталей заняла анестезия; большинство операций делалось под новокаином. Против шока все чаще применялась блокада; при газовой гангрене, помимо разрезов и


ГЛАВА XVI.

Из книги Антропологический детектив. Боги, люди, обезьяны... [с иллюстрациями] автора Белов Александр Иванович

ГЛАВА XVI. Посев.Как нужно сеять, чтобы получить самый обильный урожай? Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно будет припомнить те условия, при которых растения развиваются в желательном для земледельца направлении. Эти условия, о которых мы говорили во второй главе,


Глава 9 Болезням объявлена война

Из книги Бегство от одиночества автора Панов Евгений Николаевич

Глава 9 Болезням объявлена война ВакцинацииРассматривая дискуссии относительно эволюции и витализма, важно не забывать, что человеческий интерес к биологии вырос из практического интереса к медицине; нарушения функционирования организма были «закваской» научных


ВОЙНА МИРОВ

Из книги По аллеям гидросада автора Махлин Марк Давидович

ВОЙНА МИРОВ Кто с кем может воевать на Земле? Да кто угодно, но главная великая война идет, не прекращаясь, между представителями разных цивилизаций, или даже миров, — позвоночными, в том числе людьми, и членистоногими. Эти два столь непохожих представительства живых


Мир и война

Из книги По следам минувшего автора Яковлева Ирина Николаевна

Мир и война Изучение этносов, сохранивших черты первобытно-общинного строя, — это всегда экскурсия в мир поражающих воображение, зачастую плохо понятных стороннему наблюдателю верований, обычаев и ритуалов. Но более всего ученых-этнографов и социологов удивляет


Аллея третья: ВОЙНА С ГИАЦИНТАМИ

Из книги Хозяева Земли автора Уилсон Эдвард

Аллея третья: ВОЙНА С ГИАЦИНТАМИ Растения этой аллеи нежные и хрупкие — зеленые округлые листочки, соцветие колосовидное, напоминающее соцветие гиацинта. Это растение в обиходе называют водным гиацинтом, а научное его название — эйхорния (Eichornia crassipes). Весной, когда в


ВОЙНА ЗВЕРЕЙ И ЯЩЕРОВ

Из книги Утки тоже делают «это» [Путешествие во времени к истокам сексуальности] автора Лонг Джон

ВОЙНА ЗВЕРЕЙ И ЯЩЕРОВ В триасовом периоде звероподобные, которых уже можно по праву называть зверями или млекопитающими (что одно и то же), жестоко расплачиваются за свое родство со стегоцефалами. Именно благодаря тому, что признаки амфибий взяли в них верх над


8. Война — наследственное проклятье человечества

Из книги Секс и эволюция человеческой природы автора Ридли Мэтт

8. Война — наследственное проклятье человечества «История — это кровавый чан», — писал в 1906 году Уильям Джемс1 в своем эссе «Моральный эквивалент войны» — пожалуй, лучшем антивоенном произведении из когда-либо написанных. «В наше время война обходится так дорого, —


Глава 13. Война спермы: чего не могут рассказать открытия палеонтологии

Из книги автора

Глава 13. Война спермы: чего не могут рассказать открытия палеонтологии Ничего, или почти ничего, в размножении животных нет осмысленного, если только не рассматривать репродукцию в свете соревнования спермы. Профессор Тим Беркхед Скандальная книга Робина Бейкера «Войны


Лемминги и война букв

Из книги автора

Лемминги и война букв За исключением некоторых жительниц Нанси, пол у людей определяется хромосомами. Когда вас зачинали, на яйцеклетку вашей мамы охотились два типа папиных сперматозоидов: один содержал X-хромосому, другой — Y-хромосому. Тот, который оказался первым, и