Рэм Петров

Я или не я

Рэм Викторович Петров

Академик АМН СССР Рэм Викторович Петров, директор Московского института иммунологии, известен у нас в стране и за рубежом как иммунолог и иммуногенетик. Более 200 его научных работ посвящены этим актуальным в наши дни разделам медицинской биологии.

Рэм Викторович — страстный пропагандист иммунологии, В 1965 году в Новосибирском университете им был организован первый в стране курс иммунологии для студентов медико-биологического факультета. С 1970 года подобный курс был введен во 2-м Московском медицинском институте, а в 1975 году в этом институте возникла первая в нашей стране кафедра иммунологии, которой заведует Рэм Викторович.

Широкому кругу читателей Рэм Викторович известен как автор научно-популярных книг и очерков. Его книги "Сфинксы XX века" и "Беседы о новой иммунологии", выходившие в серии "Эврика", переведены на многие языки народов мира.

Новая книга Рэма Викторовича Петрова — это книга-беседа, то очень серьезная, то шутливая, то фантастическая, но неизменно увлекательная. Как и сама иммунология, она имеет отношение к проблемам, интересующим всех: защита от инфекций и пересадка органов, врожденные уродства и старение, аллергия и рак, космос и криминалистика.

Два типа индивидуальности (Вместо предисловия)

Лет десять тому назад академик Владимир Александрович Энгельгардт пригласил известного швейцарского ученого Нильса Ерне посетить Институт молекулярной биологии Академии наук СССР. Ерне беседовал с профессорами и молодыми научными сотрудниками, читал замечательную лекцию. Объясняя свою увлеченность разработкой сетевой теории регуляции, Ерне сказал, что из всего множества биологических проблем самые захватывающие две: как работает мозг и как функционирует система защиты организма, как работает иммунитет.

Действительно, в нашем организме функционирует десяток систем жизнеобеспечения. Глаза обеспечивают зрение, уши — слух, костно-мышечная система — движение. Органы пищеварения поставляют в кровь питательные вещества, легкие насыщают ее кислородом. Сердце перекачивает кровь по сосудам, доставляя питательные вещества и кислород во все точки тела. Обратите внимание, каждый орган выполняет какое-то одно (единственное) дело. И только два органа выделяются из общего конвейера "узких специалистов".

Мозг, который вырабатывает тысячи, десятки тысяч мыслей, разных на все случаи жизни. И каждый раз возникает особая мысль, понятие, заключение. Да еще и запоминается. Память создает интеллектуальный опыт. Деятельность мозга создает интеллектуальную индивидуальность.

Орган иммунитета, который создает тысячи, десятки тысяч защитных белков на все случаи жизни. Против каждого микроба специализированное оружие точного действия. Тысячи микробов — тысячи типов оружия. И тоже память. Орган иммунитета помнит. Всю жизнь помнит, с каким вредоносным агентом организм уже встречался. Против него оружие вырабатывается мгновенно. Переболел тифом — второй раз не заболеешь. Работает иммунологическая память. Она создает иммунологический опыт индивидуума, его иммунологическую индивидуальность. Каждый из нас неповторим не только по духовным критериям, но и по телесным.

Два типа индивидуальности — духовная и телесная. Первая обеспечивается центральной нервной системой, вторая иммунной системой. Одна охраняет неповторимость интеллекта, вкусов, способностей, привычек, характера каждого индивидуума. Другая — неповторимость биологических структур, из которых построены клетки каждого индивидуума. Ведь иммунная система защищает каждого из нас не только от микробов и вирусов, но и от любого чужеродного белка, от любой чужеродной клетки. В том числе и от раковых клеток!

Может быть, именно для того и создана природой иммунная система, чтобы в организме не могло "завестись" ничего отличающегося от него самого. Ничего чужого, только свое. Может быть, именно для этого нужно отличаться от всего и вся. Иначе как распознать микроба, проникшего в организм, или раковую клетку — предателя, если наше тело не будет отличаться от проникающих или зарождающихся внутри врагов?

Каждая частица организма должна нести опознавательный знак, "нашивки на петлицах": это я. Если значка нет, если "нашивки" другие: значит, это не я. Все то, что не я, иммунная система уничтожает.

Я сопоставил два типа индивидуальности — духовную и телесную — не для того, чтобы вести это сопоставление через всю книгу, а для того, чтобы показать общечеловеческую значимость иммунологии, сложность и многогранность работы иммунной системы и сказать, что будущее может вскрыть общие механизмы работы мозга и иммунитета.

Эта книга выросла из "Бесед о новой, иммунологии", которые вышли в серии "Эврика" в 1976 году. Выросла не только по объему. Принципиально изменила форму повествования и в этой новой форме подает читателю всю гигантскую научную информацию, накопившуюся в молодой науке — иммунологии.

Классика и современность

Расходы на "Аполло"

Когда говорят: "классическое искусство", "классик литературы" или "классик естествознания", вспоминаешь Боттичелли, Микеланджело, Репина, Толстого, Пушкина, Достоевского, Ньютона, Дарвина, Ломоносова. Вспоминаешь творения людей, живших в старину и заложивших основы искусства, литературы, науки. Когда слышишь: "современное искусство", "современная литература", "современная наука", взору и мыслям представляются новые творения, деяния наших дней. И если в искусстве нередко спорят, что лучше — старое или новое, то в науке, в которой нет и не может быть субъективизма, такой спор бессмыслен. Новый объективный закон природы открывается на основе старого и готовит открытие будущего.

Иммунология — наука об иммунитете. И ее тоже нередко делят на классическую и современную, на старую и новую, хотя ей всего сто лет. Но вот что интересно. Не всем иммунологам нравится, когда их науку разделяют на старую и новую. Как будто старая — значит ненужная, выброшенная за борт развитием науки. Казалось бы, надо гордиться тем, что знания растут, накапливаются новые. Наука расширяет сферы своего влияния, становится все более нужной.

Новая иммунология выросла из классической, из той, которая изготовила прививки против оспы, бешенства, сибирской язвы и так далее. Из той, что принесла человечеству золотые яблоки.

Знаете ли вы, что прививки против оспы, предохранившие каждого из нас от вероятности заболеть оспой, привели к полной ликвидации этой страшной болезни на земном шаре? В течение предыдущего десятилетия Всемирная организация здравоохранения при ООН завершила выполнение глобальной программы поголовной противооспенной вакцинации всех жителей всех стран. И оспы на земле не стало. Нет нигде! Даже в Азии, где она всегда гнездилась. Последний случай оспы на нашей планете был зарегистрирован в Сомали в 1977 году.

В Женеве в штаб-квартире Всемирной организации здравоохранения заведен специальный "регистр слухов". За три года в этом регистре появилось 142 записи о слухах о заболеваниях оспой из разных стран. Все проверены, ни один не подтвердился. Это оказались ветрянка, крапивница и т. п. В мае 1980 года на Всемирной ассамблее Организация здравоохранения провозгласила: оспа на земном шаре ликвидирована! Большинство стран, в том числе СССР, отменили оспопрививание. Теперь наших малышей можно не беспокоить и отметины на плечах можно не иметь. Оспы просто нет, ее не стало.

И это не единственный пример.

Откроем книгу Оганеса Вагаршаковича Барояна "Итоги полувековой борьбы с инфекциями в СССР". В 1955-1956 годах была передана в практику достаточно эффективная вакцина против коклюша и дифтерии. В то время ежегодно дифтерией заболевало не менее 150 тысяч детей. За 10 лет прививок болезнь фактически ликвидирована. Коклюшем заболевало по 700-800 тысяч детей ежегодно, а теперь его практически не стало.

Полиомиелит...

В 1959-1960 годах в Советском Союзе иммунизировали всех детей. Уже в 1961 году число заболеваний упало с 22 тысяч до 4 тысяч. В 1964 году заболела всего тысяча человек, а к 1967 году полиомиелит был ликвидирован. Спасены от смерти или тяжелейших параличей более 20 тысяч детей ежегодно.

Сто тысяч за пять лет!

Впрочем, наиболее впечатляющие расчеты приводит Цинадер — канадский иммунолог, бывший президент Всемирного общества иммунологов. Они касаются США. С некоторой долей американского цинизма Цинадер все переводит на доллары. Национальный доход, который получает страна от среднего американца, равен 226 тысячам долларов, от одной американки — 45 тысячам. В случае смерти мальчика или девочки они не принесут этого дохода. В случаях несмертельного исхода полиомиелита даже парализованные люди смогут работать, но не более чем с 50-процентной эффективностью. Работоспособность инвалидов средней степени принята при расчетах за 75 процентов, а легкой — за 90.

И вот что получилось.

За период 1955-1961 годов (а в США вакцинация началась на год позже, чем у нас) полиомиелитом заболели 154 тысячи человек. Из них 12500 умерли, 36 тысяч получили тяжелую степень инвалидности из-за неизлечимых параличей, 58100 — среднюю степень, 32700 — легкую. Только 14300 выздоровели полностью.

Расходы на 'Аполло'

Потеря национального дохода составила 6,4 миллиарда долларов. Да еще 300 миллионов стоило лечение больных и содержание инвалидов. Итого 6,7 миллиарда.

Стоимость вакцинации, включая цену вакцины, зарплату врачей и администрации, а также всю исследовательскую работу по созданию препарата, составила 0,65 миллиарда долларов. Даже если из 6,7 миллиарда вычесть 0,65, то все равно каждые 6 лет иммунология дает стране более 6 миллиардов долларов. По 1 миллиарду в год. Только за счет ликвидации полиомиелита.

Программа "Аполлон", закончившаяся высадкой людей на Луну, стоила 25 миллиардов долларов. Иммунология могла бы оплатить расходы.

Этот расчет Цинадер приводит в учебнике иммунологии, чтобы не забывали, как много дала эта наука человечеству. Впереди еще вакцины против гриппа, инфекционной желтухи и многого другого. Уверен, и против рака тоже. Но это уже иммунология новая.

Породнившись с генетикой

Сегодня можно говорить о "старой" или "новой" иммунологии, не нарушая преемственной связи между ними. Чтобы разобраться, чем "новая" иммунология отличается от "старой", необходимо вспомнить зарождение иммунологии.

Родники знания берут начало из практической деятельности человека. В древние и средние века человек был несравнимо более зависим от стихийных сил природы, нежели сегодня. И основным бичом человечества вплоть до не столь далекого XIX века были эпидемии. Чума, холера, оспа бушевали на планете, унося больше человеческих жизней, чем самые опустошительные нашествия скифов или гуннов. И практика подсказала человеку, как бороться против эпидемий.

Показательна, например, история победы человека над оспой. Китайцы утверждают, что способ предохранения от оспы известен им с начала XI века. Они вводили в ноздри здоровым людям оспенные струпья больных. Приблизительно в то же время в Персии оспенную прививку проводили в банях, где служители втирали купающимся в разрезы кожи порошок из оспенных струпьев. В XVIII веке черкесы и грузины, желая сохранить красоту своих дочерей, делали им уколы иголками, смоченными в жидкости из оспенных язв.

Задолго до рождения иммунологии как определенного научного направления было известно, что такими заболеваниями, как ветрянка, корь, свинка, дети болеют только один раз. Чисто практический опыт указывал на то, что организм способен вырабатывать защитные свойства против инфекции, если ранее был контакт с ней.

Опыт накапливался и послужил предтечей экспериментальной иммунологии. Ее рождение связано с именем английского врача Эдварда Дженнера. Он заметил, что люди, заражавшиеся ранее "коровьей" оспой, оказываются защищенными от "человеческой" оспы. Человек проницательный и образованный, Дженнер почувствовал в этом явлении рациональное начало и взялся за экспериментальную разработку метода борьбы с инфекцией.

В 1788 году он опубликовал свои исследования, в которых доказал, что заражение человека натуральной оспой после того, как ему была привита "коровья оспа", не вызывало развития "черной заразы". Несмотря на нападки скептиков и религиозно настроенных обывателей, метод противооспенной прививки по Дженнеру был принят повсеместно. Им пользуются и сейчас. Состоит он в том, что на кожу наносят вирус "коровьей оспы".

Крупнейший французский ученый XIX века Луи Пастер стоит у истоков теоретической иммунологии. Отправным положением Пастера, определившим все его успехи, было признание факта, что инфекционные заболевания вызываются микроорганизмами. Он смело обобщил это представление, доказав его справедливость для болезней пива, вина, шелковичных червей, животных, человека. Познав эту истину, ученый использовал виновников заболеваний в борьбе с самими заболеваниями.

Кому посчастливилось быть на юге Франции, тот, конечно, постарался посетить два маленьких городка — Доль и Арбуа. В Доле родился Пастер, один из самых великих людей Франции. Родился в небольшом двухэтажном домике, который так тесно прижат к реке, что задняя дверь его открывается прямо на воду. С порога можно зачерпнуть воды или выполоскать белье. Веранда нависает над рекой. Посетителю кажется, будто он на корабле.

В Арбуа переселился Пастер после женитьбы, здесь он вел свои первые научные работы. Как говорят французы, Пастер трижды спас Францию. В Арбуа он ее спас в первый раз. Произошло это в 1865 году, когда Пастер открыл причины болезни пива и вина, разорявшей французских виноградарей и пивоваров. Он научил их пастеризовать вино и пиво.

До сих пор в Арбуа плодоносит большой, несколько гектаров, виноградник, принадлежавший Пастеру, вернее — его жене. Первое вино, подвергшееся пастеризации, было получено с этого участка. С тех пор прошло сто лет. Арбуа, как и Доль, привлекает к себе миллионы туристов. Они пьют прекрасное вино и чувствуют себя приобщенными к великому таинству, открытому Пастером. А теперешний владелец всех виноградников Арбуа Генри Мейер чтит память Пастера.

В 1973 году, когда ученые всего мира собрались во Франции, чтобы отметить 150-летие со дня рождения Пастера, Мейер устроил большой прием, не столько в их честь, сколь в честь Пастера. Многие ученые получили звание почетных пэров города Арбуа. Это неофициальная пэрия, это пэрия во славу вина. У нее свой трехцветный флаг из трех полос — зеленой, желтой, красной — трех символов: виноградная лоза, солнце, вино. Кусочек этого флага на дипломе почетного пэра. На такой же трехцветной ленте, надеваемой через плечо, тяжелая бронзовая медаль, утверждающая, что ты — пэр города Арбуа. На лицевой ее стороне — барельеф нимфы с виноградными гроздьями вместо волос, на оборотной — две руки с кубками и надпись: "Pairie des vins d'Arbois".

Второй раз Пастер спас Францию, вернее — французских шелководов, в 1868 году, когда обнаружил причину распространившихся по стране болезней шелковичных червей. В третий раз он помог животноводам, изготовив вакцину против сибирской язвы, уносившей ежегодно сотни тысяч коров, лошадей, овец, коз. Это произошло сразу после 1881 года — года рождения открытой им науки — иммунологии.

В 1881 году Пастер создал общий принцип разработки предохранительных прививок путем введения ослабленных микробов. Ученым и его сотрудниками были найдены методы предупредительной вакцинации не только против сибирской язвы, но и против куриной холеры, свиной краснухи, бешенства. Впоследствии были получены вакцины против многих других инфекций — чумы, холеры, полиомиелита и т. д.

Итак, к концу XIX столетия выяснилось главное: при помощи прививок ослабленными культурами возбудителей инфекции можно создать иммунитет к определенному инфекционному заболеванию. Однако за счет каких механизмов создается иммунитет, что лежит в основе естественной и приобретенной невосприимчивости, не знали. Вскрыть механизмы иммунитета было суждено другим ученым.

Наука об иммунитете родилась из суровой жизненной необходимости преодолеть инфекционные заболевания. Огромная армия исследователей направила свои силы на изучение механизмов невосприимчивости к инфекции, на познание того, как организм защищает себя. В связи с этим и определение иммунологии звучало приблизительно так: иммунология — наука о факторах и механизмах, обусловливающих невосприимчивость человека и животных к инфекционным микроорганизмам.

Более жизненно необходимое научное направление трудно найти. И все-таки процветание и долголетие любого научного направления возможно лишь в том случае, если оно не замкнулось одной задачей, а смогло расширить сферу своего влияния, проникнуть в смежные и даже довольно далеко отстоящие научные дисциплины.

Образно говоря, от того, насколько "инфекционность" одной науки и "восприимчивость" других соответствуют друг другу, зависит процветание конкретного научного направления.

Углубленное изучение механизмов иммунитета привело к объединению иммунологии с другими биологическими дисциплинами. Например, изучение строения антител (с их помощью организм расправляется с чужеродными пришельцами) породнило иммунологию с биохимией и молекулярной биологией. Возникла самостоятельная область иммунологии — иммунохимия. Исследование клеток, которые вырабатывают антитела и участвуют в иммунных реакциях, оказалось сопряженным с интересами цитологии и гистологии, морфологических дисциплин, изучающих строение клеток и тканей. Возникла иммуноморфология. Но главное: иммунология породнилась с генетикой — наукой о наследственности.

Казалось, все противоречит самой возможности участия наследственных механизмов в развитии иммунных реакций. Действительно, человек, переболевший оспой, никогда повторно ею не заболевает. Он приобретает иммунитет на всю жизнь. Но его дети к этой болезни так же восприимчивы, как был он сам до заболевания. Все люди в детстве переболевают корью и становятся иммунными на всю жизнь. Но когда у них самих появляются дети, оказывается, что они неиммунны. Дети заражаются и заболевают корью. Все прямо говорит: приобретенный иммунитет не наследуется, генетика тут ни при чем.

И все-таки эти две науки встретились. Сама способность реагировать оказалась под жестким генетическим контролем. К концу 60-х годов нашего века были открыты гены иммунного ответа. Их назвали IR-генами от слов Immune Response — иммунный ответ. Есть у тебя ген IR-1 — ты способен реагировать на определенную чужеродную субстанцию, проникшую в организм; нет этого гена — не способен. Есть ген IR-2 — способен реагировать на другую субстанцию и так далее. Родилась иммуногенетика.

К этому же времени возникли принципиально новые разделы иммунологии. Прежде всего это трансплантационная иммунология, иммунология рака, иммунопатология. Именно эти направления иммунологии призваны решать задачи первостепенной важности. Именно в этих направлениях с наибольшей силой выявились принципы генетического анализа механизмов, препятствующих успешной пересадке органов от одного человека к другому, факторов, подавляющих раковый рост и т. д.

Новая иммунология — это прежде всего иммунология, о которой можно сказать как о биологической дисциплине, породнившейся с генетикой. Если говорить строго, то вся современная иммунология связана иммуногенетикой в единое целое.

Действительно, причины отторжения органа при пересадках — генетические, механизм отторжения — иммунный; причины возникновения раковых клеток — генетические, механизмы, включающиеся в борьбу с раковым ростом, — иммунные; причины разной степени чувствительности к инфекционным микроорганизмам — генетические, а механизмы, побеждающие инфекцию и создающие невосприимчивость, иммунные.

Сейчас "старая", или, как ее стали называть, инфекционная, иммунология лишь один из равноправных членов блестящей когорты наук, в которой бок о бок стоят иммунохимия, иммунопатология, трансплантационная иммунология, иммунология рака. Обратите внимание — иммуногенетика в этот ряд не включена. Иммуногенетика — основание, на котором покоятся все указанные науки.

Для чего такая строгость!

Современную иммунологию называют новой не только потому, что у нее появились новые цели, но и потому, что она по-новому осмыслила сама себя. В наши дни нельзя считать главной, а тем более единственной задачей иммунитета защиту организма от микробов — возбудителей инфекционных болезней.

Новое осмысление иммунологии началось после 1944 года, после публикаций работ английского исследователя, лауреата Нобелевской премии, сэра Питера Медавара.

Шли тяжелые военные годы. Советский народ вел священную войну. Воевали с гитлеровской Германией и наши союзники. В их числе была Англия. Тревожные ночи стояли в Лондоне. Фашистские самолеты-снаряды еще не умели перехватывать над Ла-Маншем. Они врезались в ночные лондонские кварталы. Лондонцы прозвали это оружие "летающими газовыми магистралями". Взрывы и пожары, возникавшие без объявления воздушных тревог, производили впечатление аварий магистральных газопроводов. Госпитали заполнились сотнями обожженных лондонцев.

Молодой профессор зоологии Лондонского университета оставил кафедру и пошел работать в один из госпиталей, лечить раненых и обожженных. Он стал пересаживать донорскую кожу вместо обожженной. Но чужая кожа не хотела приживаться. Почему?

Самолеты-снаряды научились расстреливать над Ла-Маншем. "Газовые магистрали" перестали летать. Проблему лондонских ожогов решили не врачи, а инженеры, создавшие радиолокаторы. Но вопрос: почему чужая кожа не приживается, остался для Медавара главным научным вопросом. В серии опытов на кроликах ученый показал, что отторжение пересаженной кожи относится к разряду иммунологических явлений.

В 1945 году было окончательно доказано, что иммунитет — это такие силы организма, которые защищают его не только от микробов; они защищают от всех генетически чужеродных клеток и тканей, от пересаженной кожи, от пересаженного органа, например почки.

По словам Лесли Брента, одного из его учеников, Медавар нанес явление отторжения пересаженных тканей на карту иммунологии. Проблема несовместимости генетически чужеродных тканей при пересадках оказалась иммунологической.

В последующее десятилетие генетики вывели особые породы лабораторных животных, в частности мышей. Эти породы получили название чистых линий. Все животные в пределах одной чистой линии идентичны. Как однояйцевые близнецы. Тождественны во всем! Пересаженные друг от друга ткани и органы животных одной линии приживаются, потому что они не несут элементов генетической чужеродности.

Особи одной чистой линии чужеродны особям другой.

Многие гены у них различны. Иммунитет узнает генетическую чужеродность и отторгает ткань. Создание новых чистых линий привело к появлению конгенных линий. Генетические различия между ними всего лишь в один ген.

Пересадки тканей между представителями конгенных линий закончились отторжением. Стало очевидным, что иммунитет срабатывает на чужую клетку или орган даже в том случае, если эта клетка или орган отличаются всего по одному гену, то есть но минимальному генетическому признаку.

Перед исследователями встал вопрос: для чего такая строгость? Для чего существует столь жесткая цензура, которая умеет отличать чужеродность по минимальному признаку, то есть по одному гену?

Вот этот вопрос, который сформулировался к началу 60-х годов, и сделал иммунологию новой. Каждый задавший себе этот вопрос с неизбежностью отвечал, что такая жесткая цензура всего генетически чужого создана природой, конечно, не для того, чтобы построить какие-то препятствия для хирургов, пересаживающих органы, а для каких-то гораздо более серьезных целей. Они оказались весьма существенными.

Человеческий организм состоит из 10^13 клеток. Это огромное сообщество генотипически идентичных друг другу клеток, возникших из одной оплодотворенной клетки и содержащих в себе одинаковые наборы генов. Но все в природе подвержено изменениям. Гены — тоже.

Случайные изменения генов называются мутациями. Клетка, в которой произошла мутация гена, становится мутантом. Мутация — явление редкое, но среди скопления клеток всегда есть мутанты. Их частота примерно один на миллион, то есть 1:10^6. Если в человеческом теле 10^13 клеток, то в каждый данный момент в нем может быть 10^7 мутантов. Десять миллионов клеток с иными (и, возможно, опасными) свойствами! Десять миллионов изменников! А если они начнут размножатся? Если примутся выполнять не ту работу, которая требуется организму? Не так ли возникают рак и некоторые другие неинфекционные болезни?

Кто-то должен справляться с этими "изменниками". Теперь мы знаем кто — иммунитет. Ведь именно он умеет распознать и уничтожить "чужака", даже если тот отличается всего одним геном. К этому сводится главная цель иммунитета — иммунологический надзор, иммунологический контроль за внутренним постоянством организма.

Рассматривая иммунитет с этих позиций, следует считать его одним из проявлений еще не сформулированного закона охраны биологической индивидуальности: наследственность обеспечивает сохранение индивидуальности от поколения к поколению, иммунитет на протяжении жизни каждого индивидуума.

Распознавание "своего" и "чужого", иммунологический надзор, охрана биологической индивидуальности, иммунологическая цензура, полицейская функция иммунитета — все это синонимы, используемые различными учеными с одной целью: подчеркнуть главную задачу иммунитета — охрану генетического постоянства внутренней среды организма. В случае ослабления или нарушения этой охраны появляются бесконечные инфекционные заболевания, аутоиммунные расстройства; вероятность возникновения рака возрастает в десятки, даже в сотни раз.

Клуб "Под интегралом"

В апреле 1965 года я приехал в академгородок под Новосибирском, во владения Сибирского отделения Академии наук СССР. Цель — курс лекций по иммунологии, который я должен был прочитать студентам четвертого курса биофака Университета академгородка. Конечно же, я начал первую лекцию вопросом:

— Кто мне скажет, что такое иммунология?

— Мне кажется, это наука о предупреждении инфекционных болезней, — ответила одна из студенток.

— И о тех процессах, которые происходят в организме при попадании микробов, — добавил юноша.

— Так вот, — продолжал я, — мои двенадцать лекций будут посвящены тому, чтобы рассеять это ваше заблуждение и показать, что учение о защите от инфекций лишь небольшая часть современной иммунологии.

Академгородок необычное место. Этот город науки наполнен молодежью. Молодые ученые, аспиранты, студенты, как и везде, общительны. Как нигде, их объединяет дух познания и исканий, дух научного неравнодушия и заинтересованности во всем. Биологи хотят знать математику, физику, кибернетику. Физики и математики находят захватывающе интересными биологию и медицину. Химики и генетики, экономисты и энергетики ищут интересное, полезное в работах и научных увлечениях друг друга.

В результате всего этого в академгородке возник клуб "Под интегралом". Молодые ученые отвоевали у местных властей дом, предназначавшийся для кафе. Здесь собирается молодежь. Здесь интегрируются интересы. Здесь удовлетворяется взаимное неравнодушие к знаниям. Здесь обсуждаются злободневные научные вопросы. Здесь знакомятся с новыми научными отраслями. Здесь проводятся диспуты о способах научного мышления, о математизации биологии, о биологизации техники и о многом другом. Клуб любят посещать и зрелые ученые, профессора, академики. Но не всех принимают одинаково, уживаются только самые одержимые. Клуб молодежный.

После одной из лекций, в которой я рассказал об иммунологических проблемах, связанных с освоением космоса, ко мне подошла девушка. Отрекомендовалась просто Ирой. Сказала, что она член совета клуба "Под интегралом", и по поручению совета пригласила рассказать в клубе об иммунологии.

— Только, — добавила она, — там почти все не биологи. Рассказывать придется главным образом физикам, инженерам, математикам. И они любят поспорить. И просили затронуть какую-либо из проблем космической иммунологии.

Мне ничего не оставалось, как придумать форму рассказа об иммунитете. Научно достоверную, доступную и интересную для специфической аудитории клуба, чтобы вызвать дискуссию. Наконец, и это абсолютно обязательно, рассказ должен был отмести инерцию представления об иммунитете только как о невосприимчивости к возбудителям инфекционных болезней, преодолеть инерцию узкого отношения к иммунологии.

В клубе два зала. В одном буфет, эстрада, столики, место для танцев. Над эстрадой висят две бронзовые стилизованные маски. Одна — глубокомысленная, другая — смеющаяся. Гул... Пьют кофе или вино, играют в шахматы или беседуют, танцуют. Организованный "научный треп" происходит в другом зале. Там тоже столики, но мало. Много стульев. Сидят и на подоконниках. Никакой сцены, трибуны. Доска с мелом. Обстановка непринужденной беседы.

— Давайте представим себе некое кибернетическое устройство, — начал я, расхаживая между стульями. — Это довольно совершенная машина с обратной связью. Она весьма точно и целесообразно реагирует на внешние условия. Целесообразность определяется самосохранением в меняющихся условиях внешнего мира. Для внутренней и внешней связи она пользуется словами, составленными, предположим, из латинских букв. Наша машина знает сто слов. Ими она была запрограммирована при рождении. Этими словами она пользуется и даже может сочинять стихи. Но однажды использованное слово навсегда исчезает из ее словаря. Его уже нет. А без этого слова какая-то команда не сможет быть передана одной из частей машины. Стихи тоже перестанут получаться.

Рассказывая, я наблюдал за аудиторией, которая никак не ожидала от меня подобных рассуждений. Особый интерес, как мне показалось, проявили два молодых человека. Один из них, как потом выяснилось, работал в Институте вычислительной техники, другой был аспирантом лаборатории бионики.

— Можно представить такую машину? — обратился я к ним.

— Конечно, можно, — ответил молодой кибернетик. — Только она не способна поддерживать "активное существование" сколько-нибудь долго. Ведь мы не можем вложить в нее бесконечного количества копий каждого из ста слов. Их число должно быть конечным. А машина тратит каждое слово после однократного использования. Как только кончится запас любого из ста слов, выключится управляемый им узел или блок. Машина станет. Она не сможет "разумно" реагировать и, как вы предлагаете, писать стихи.

— Отлично! 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.

— А для чего такая сложность? — спросил тот же юноша. — Не проще ли машине заимствовать из внешнего мира готовые слова?

— Видите ли, — пояснил я, — во-первых, это была бы ненадежная система. Нужного слова можно долго не услышать. А во-вторых, в машину не должны проникать посторонние слова, не входящие в ее сотню. Это строжайшее правило. Посланное в качестве команды лишнее или неправильное слово машина в лучшем случае не воспримет. В худшем случае реакция будет неправильной. Стихи утратят смысл. Машина погибнет.

В процессе рассказа я старался все в большей мере говорить о нашей фантастической машине как о живом существе. В этом мне помог аспирант-бионик.

— Ну а если посторонние слова и фразы, или, как вы назвали, таблички, все-таки будут попадать в машину? — спросил он. Проникать, минуя "естественный" путь — канал, в котором эти таблички разбиваются на составляющие их кирпичики-буквы? Они могут попасть случайно, или мы можем индуцировать их извне. Так сказать, введем чужие слова во внутреннюю среду машины, минуя канал обработки.

— В машине предусмотрена такая возможность, — поспешил сказать я. — В каналах связи по всему телу машины расположены специальные устройства. Они распознают свое и чужое. 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 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.

— Следовательно, если мы искусственно введем в каналы связи машины табличку с любыми из ее ста слов, эту табличку "цензура" пропустит? — спросил кто-то из слушателей.

— Пропустит. Ведь чужой информации не проникает. Если на табличке ничего не будет написано, она тоже не будет выброшена. Она не представит опасности и может быть использована для собственных записей, — закончил я характеристику нашего кибернетического существа. Теперь осталось только вызвать активное обсуждение его "жизни".

— Ответьте мне на вопрос, — начал я развертывать боевые действия. — Допустим, мы ввели в нашу 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?

— Выбросит! Пропустит! Пропустит! Выбросит! — раздалось одновременно несколько мнений.

— Почему вы считаете, что выбросит? — спросил я кибернетика.

— Да потому, что там написаны незнакомые знаки.

— Но ведь, — вмешался бионик, — китайские иероглифы настолько отличны от латинского шрифта, что "цензура" ничего не увидит. Она примет эту табличку за пустую и пропустит в машину.

В спор включились другие. Начались непонятные для меня рассуждения о возможностях современных машин и способах считывания. К единому мнению не пришли. Одни утверждали, что табличка, заполненная коренным образом отличающимися письменами, будет расценена как пустая и пропущена в каналы связи машины. Другие настаивали на том, что эта табличка будет выброшена.

Клуб 'Под интегралом'

Я уселся в сторонке и молча слушал дискуссию. Наконец кто-то обратился ко мне:

— К чему мы, собственно, спорим? Ведь таких машин нет, и мы не собираемся их строить. Да и зачем вся эта фантазия?

Ошибаетесь. Их необыкновенно много. Эта машина не выдумка. Ее прототипы, если угодно, мы с вами. И все другие млекопитающие планеты Земля, и птицы, и земноводные, и рыбы. Наша машина — модель живого существа, обладающего иммунитетом. Слова — основной жизненный субстрат.

Для всего живого на Земле таким субстратом служат белки. Сто слов — это сто условных белков живого организма. Буквы, из которых складываются слова, — аминокислоты, из которых построены все белки. 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 воспроизводит свои "сто слов", типичные только для него белки. Белки он строит по матрицам-генам. Они находятся в ядрах клеток. Набор генов каждого организма — индивидуума уникален и неповторим. Как уникален и неповторим и "узор" белковых молекул каждого индивидуума. Он их расходует на осуществление своих жизненных функций, 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, приходящие 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. Белки пищи сначала необходимо разбить на составляющие буквы — аминокислоты, чтобы построить свои слова.

Если же ввести животному или человеку чужеродные белки — таблички, минуя пищеварительный канал, например, прямо в кровь, то вступит в действие страж внутреннего постоянства — иммунитет. Система цензуры в нашей машине — это иммунологическая система организма. Введем в кровь животному не белки, а их составные части — аминокислоты, то есть таблички, состоящие из букв. Иммунологическая система цензуры их пропустит: разрозненные буквы не несут признаков чужой информации. Если ввести табличку из белков, то цензура прежде всего прочтет эту табличку и сравнит все ее белки-слова со своей сотней слов, чтобы распознать свое от чужого. Теперь представим, что один белок является незнакомым словом, которое не могло быть написано под влиянием собственной генетической информации. Иммунологическая цензура в тот же миг отдаст приказ уничтожить и выкинуть табличку из организма. Начнется выработка антител, фагоцитирование и отторжение чужеродного пришельца. Будь то микроб, чужеродные клетки крови, чужеродные белки или пересаженные ткани и органы.

Итак, что же самое главное? То, что иммунитет — не только способ защиты от микробов. Иммунитет — это способ защиты внутреннего постоянства организма от живых тел и веществ, несущих признаки генетически чужеродной информации. А уж поскольку микроб тоже чужеродный биологический агент, действие иммунных механизмов распространяется и на него. Вот и все.

— А загадка с китайскими иероглифами? — спросил аспирант-бионик.

— Вот это как раз и есть одна из проблем космической 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 словами, состоящими из букв — аминокислот. Наша цензура знает лишь земной аминокислотный алфавит. И охрана порядка строится в соответствии со знакомыми явлениями.

Если жизнь на других планетах основана на других принципах, строит иной итог генетической информации — не аминокислоты и белки, а человек столкнется с мельчайшими, может быть, микроскопическими, наверняка непонятными обитателями такой планеты, то сможет ли иммунологическая "цензура", веками обученная лишь аминокислотному алфавиту, распознать чужаков? Это мы и должны выяснить. Она может пропустить их, приняв эти 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? Сейчас это уже не фантазия. Это существующая научная проблема.

Мы долго беседовали, обсуждая эту проблему космической биологии. Я рассказывал о достоверных фактах, свидетельствующих о реальности таких опасений. В дискуссию включились химики; их больше волновал вопрос: может ли жизнь быть построена на иных, чем на Земле, принципах? Потом говорили о путях изучения этой проблемы. Потом пили кофе и вино. Потом танцевали. Со стены смотрели две бронзовые маски: одна глубокомысленная, другая — смеющаяся.

Иммунология и космос

Конечно, говорить "иммунология и космос" не совсем верно. Иммунология вступает в связь не с самим космическим пространством, а с другой научной отраслью. 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.

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. Космонавты отлично переносят все условия полета. Правда, продолжительность полетов измерялась пока лишь днями и месяцами.

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. Космическая медицина и биология наших дней должны изучить и обеспечить длительные космические полеты, продолжающиеся месяцы и годы. Пока главным образом изучали поведение организма при кратковременных перегрузках и невесомости, функциональные возможности и особенности сердечно-сосудистой, нервной и других систем в этих условиях, вопросы работоспособности, тренировки, психофизиологии. С наступлением эры длительных космических полетов возникают новые ведущие 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 кишечника, кожи, рта... Кабина корабля — замкнутое пространство, своеобразная ампула, в которую помещены люди. Стерильность 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 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, как в окружающей среде, так и на теле человека значительно возрастает.

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, изменяются 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 воздействием новых, 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 неизвестно.

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 столкновений 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, писателей — 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, 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. Окажется ли человеческий организм 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 несут генетически чужеродную информацию. Но для этого они должны быть построены из эволюционно знакомых для иммунных механизмов молекул и признаки чужеродности должны быть записаны земным "шрифтом".

Степень универсальности иммунитета неизвестна. Если внеземные микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности не несут химических группировок, позволяющих нашим 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 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 тоже химическое строение. Лишь одна группировка расположена под иным углом ко всей молекуле. И этого достаточно, чтобы сложное органическое вещество 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.

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, путей превращения неантигенных соединений в антигены и иммунологические исследования объектов из космоса — вот этапы космической иммунологии в этой области.

Отцы иммунологии

Эдвард Дженнер

Ученый чаще всего не знает, насколько правилен его замысел и подтвердится ли его идея. Тем не менее он работает, верит в замысел, верит в идею.

Уверенность рождает решимость. Но не только решимость к многолетним научным исканиям. Порой она концентрируется в одном кульминационном пункте.

Эдвард Дженнер родился более двухсот лет назад в Англии, в графстве Глесстершир, в местечке Беркли.

Дженнеру 21 год.

Молодой врач обратил внимание на существовавшее в народе поверье: человек, переболевший весьма безобидной коровьей оспой, никогда не заболевает натуральной, или, как ее называют, черной, оспой, от которой только в Лондоне умирало от одной до трех тысяч человек ежегодно.

Дженнер поверил в народную молву. 26 лет зрела эта вера. 26 лет он наблюдал и сопоставлял факты. Сомнений оставалось все меньше и меньше. Люди, чаще всего доярки, перенесшие коровью оспу, действительно не заболевали натуральной!

Дженнеру 47 лет.

Эдвард Дженнер

14 мая 1796 года врач и ученый Эдвард Дженнер решился на эксперимент, который избавил человечество от оспы, и стал прародителем новой науки — иммунологии. Уверенный в своей правоте, ученый ставит опыт на человеке.

Крестьянка Сарра Нелмс заразилась коровьей оспой, и у нее на руке появилось несколько типичных пузырьков. Содержимое одного из них будет привито Эдвардом Дженнером восьмилетнему мальчику Джеймсу Фиппсу. Но этого мало. Потом мальчика надо будет заразить настоящей черной оспой. Если он ошибется, мальчик умрет. После этого нельзя будет жить и Дженнеру...

Достаточно ли он уверен? Достаточно ли доказательств, подтверждающих идею? Как жаль, что опыт нельзя поставить на себе... Нужен человек, никогда раньше не контактировавший с больными оспой. Впрочем, это и опыт на себе. Если вспомнить, как боролись в той же Англии с противооспенной вакциной в последующие годы.

"Для того чтобы с большей точностью наблюдать за ходом заражения, — пишет Дженнер, — я выбрал здорового мальчика (Джеймса Фиппса) около восьми лет с целью привить ему коровью оспу. Я взял материю с пустулы на руке одной скотницы (Сарры Нелмс), которая заразилась коровьей оспой от коров своего хозяина. Эту материю я привил на руку мальчика 14 мая 1796 года посредством двух поверхностных надрезов, едва проникнувших через толщу кожи, длиной около полудюйма каждый. На седьмой день мальчик начал жаловаться на боль под мышкой, а на девятый его стало немного лихорадить, он потерял аппетит, и появилась легкая головная боль. На следующий день он был совершенно здоров... Все болезненные явления исчезли, оставив на месте прививки струпья и незначительные рубцы, но не причинив ни малейшего беспокойства ни мне, ни моему пациенту. Для того чтобы удостовериться в том, что мальчик, над которым я производил опыт, после этого легкого заболевания от прививки яда коровьей оспы был огражден от заражения настоящей оспой, я произвел ему 1 июля того же года инокуляцию человеческой оспы, взятой непосредственно с оспенной пустулы.

Несколько легких уколов и надрезов были сделаны на его обеих руках и материя тщательно втерта, но какого-либо заметного заболевания не последовало".

Решающий эксперимент — апофеоз идеи — прошел успешно. Маленький Фиппс приобрел в результате безопасной прививки невосприимчивость к одной из самых страшных болезней — черной оспе. Эта прививка была названа вакцинацией, от латинского слова "вакка", что значит "корова". Термин прижился, и всякая профилактическая прививка болезнетворного начала с тех пор и называется вакцинацией, хотя вакцина может быть приготовлена из мозга зараженного кролика, как в случае бешенства, или из легочной ткани мышей, как в случае сыпного тифа.

Уверенность ученого родила решимость. Решимость ученого привела к открытию. Нужно ли подчеркивать слово ученого? Да, нужно. Уверенность и решимость невежды может привести в лучшем случае к нелепости, в худшем — к трагедии. Уверенность ученого — это вера, основанная на длительных наблюдениях, сопоставлениях, точных знаниях. Вера ученого, основанная на строгих доводах разума, — великая созидающая сила.

Рассказывать ли о том, что значили для Дженнера эти дни и ночи наблюдения за мальчиком! Говорить ли о той радости, которая пришла в итоге!

Эдвард Дженнер полюбил мальчика как родного сына. Ведь в конце концов, если Дженнер активное начало в этом открытии, то мальчик тоже был соавтором. Хотя он даже не знал, чему он помог и чем рисковал.

Но активный родитель знал. И никогда не забывал. Он любил мальчика, любил соавтора. Любил свое детище, свою воплощенную идею.

Луи Пастер

И все-таки открытие Дженнера не родило новой науки. Это было гениальное наблюдение, опередившее время почти на 100 лет. Но оно дало человечеству лишь способ предупреждать оспу.

Нет слов, это очень большой подарок. И человечество благодарило великого англичанина еще при жизни. Его способ предупреждения оспы был признан и распространен во многих странах. Лондонское медицинское общество выбило в честь Дженнера Большую золотую медаль. Английский парламент вручил ему награду в 10 тысяч фунтов стерлингов, а потом вторично в 20 тысяч. Дженнер стал почетным гражданином Лондона. Русская императрица Елизавета — жена Александра I — послала Дженнеру в подарок перстень с крупным бриллиантом. Первого вакцинированного русского ребенка, Антона Петрова, нарекли Вакциновым и воспитывали за казенный счет. Во Франции Наполеон Бонапарт официально содействовал оспопрививанию и сделал его обязательным в армии. Рассказывают, что однажды Наполеона попросили об освобождении английского пленного. "Об этом просит Дженнер", — заметила Жозефина. "Ах, Дженнер! — воскликнул Наполеон. — Ну Дженнеру я ни в чем не могу отказать".

Итак, Дженнер научил человечество не бояться оспы. Но ни он, ни медицина того времени не создали всеобщего метода предупреждения заразных болезней. Не было учения, не было теории.

Наука должна была еще немножко подрасти. Человечество должно было еще кое-что познать. Наконец, должен был родиться Луи Пастер, чтобы через 85 лет после открытия Дженнера создать науку иммунологию и дать людям принципы изготовления вакцин против любой инфекции.

В Париже на одном из зданий висит мемориальная доска. На этой доске даты — вехи открытий Луи Пастера.

"Здесь — была лаборатория Пастера.

1857. Брожение.

1860. Самопроизвольное зарождение.

1865. Болезни вина и пива.

1868. Болезни шелковичных червей.

1881. Зараза и вакцина.

1885. Предохранение от бешенства."

1881 год — год рождения иммунологии. И опять все началось с того, что ученый должен был поверить мелькнувшей в результате исследования догадке, поверить себе.

Внешне открытие пришло случайно. Но нужно было обладать гениальным умом Пастера, чтобы сделать как будто бы "немного": заметить, проверить и глубоко уверовать во всеобщность принципа.

1880 год. Пастер изучает куриную холеру. У кур своя холера, безопасная для человека. Микроб, живущий в пробирках лаборатории, действовал безотказно, когда им заражали подопытных птиц. Смерть наступала через день-два. В каникулярный период работу временно прервали и пробирки оставили в термостате при свободном доступе воздуха. Когда через три недели микробами из этих пробирок заразили кур, они заболели... но не погибли. Неудачу решили исправить: через несколько дней птиц заразили свежими микробами.

Птицы даже не заболели!

На основании этого, казалось бы, неудачного эксперимента у Пастера возникла обобщающая идея. Он проверил то, что заметил, и глубоко уверовал во всеобщность принципа: если понизить ядовитость микробов, понизить их способность вызывать болезнь и смерть, они превращаются в препарат, защищающий от этой болезни. Ученый поверил, хотя и говорил в ответ на расспросы: "Я ничего не могу сказать, я не осмеливаюсь громко формулировать все то, на что я надеюсь". И это он говорил, создавая в соответствии со своей идеей новую вакцину. Уже не против куриной холеры, а против сибирской язвы, которая поражает и животных и людей. Он готовил ее, создавая "ужасные жизненные условия" сибироязвенным бациллам. Их длительно держали в подогретом состоянии.

Когда вакцина против сибирской язвы была готова, Луи Пастер, абсолютно уверенный в успехе, решился на публичный эксперимент.

Пастер был мастером публичных выступлений. Он умел вызывать слезы на глазах слушателей, он умел и любил запугать, а затем указать путь к спасению. Он устраивал научные вечера, приглашал на них Александра Дюма, Жорж Санд, высокопоставленных вельмож. Темноту зала пронзал лучом света и, указывая на пляшущие пылинки, говорил о мириадах микробов, несущих болезни и смерть. Он знал, как расшевелить журналистов, интеллигентов, снобов, буржуа, молодежь.

Ученых расшевелить сложнее. Особенно умудренных опытом членов Французской академии наук. Не всякий ученый, добившись успеха и усевшись в кресло академика, склонен воспринимать новое, особенно устрашающее новое. К тому же строгим, педантичным ученым нелегко воспринимать идеи, низвергаемые на них бурным, непостижимо уверенным Пастером. Но он был гениален. Он почти всегда был прав. Он увлекался, но никогда не придумывал.

Французская академия наук уже знала о создании сибиреязвенной вакцины. Сообщение о своем открытии Пастер сделал в академии 28 февраля 1881 года. Как всегда, новая идея многими была встречена весьма сдержанно. Но Пастер обещал публичный эксперимент. Было принято решение проверить его идеи, его работу, его вакцину на скотоводческой ферме в Пуильи-ле-Фор. Пастер вынес на суд ученых, и не только ученых, на суд толпы сановников, журналистов, обывателей свое открытие.

Этот один из самых опасных экспериментов Пастера состоялся в мае 1881 года. А если бы опыт не удался? Если бы опыт не удался, лаборатория Пастера тотчас лишилась бы ассигнований. Ему трудно было бы продолжать работу. А ведь впереди еще неначатая борьба с бешенством. Он еще не знает, чем рискует. Он еще не знает, чем он будет заниматься дальше. Но мы-то теперь знаем, чем он рисковал. Впереди была одна из самых драматических его работ. Но азартный Пастер уверовал в свою идею, апробировал ее в лаборатории, и родилась решимость. А ученым в академии он без эффектов говорил о главном — о принципе, об иммунитете.

Доклад в академии был не простым сообщением о создании вакцин против куриной холеры и сибирской язвы. Доклад сообщал об универсальном принципе создания искусственного иммунитета введением ослабленного возбудителя болезни, к которой необходимо выработать невосприимчивость. Вот почему публичный эксперимент был больше, чем апробация вакцины против сибирской язвы. На карту ставилась судьба только что рожденной науки об иммунитете. Многие ученые в академии не одобряли решения Пастера, упрекали его в излишней самоуверенности.

И все же можно представить себе тяжесть сомнений, силу решимости и глубину уверенности Пастера в те знаменательные дни.

В начале мая 1881 года на ферме в Пуильи-ле-Фор вакцинировали 30 овец и 5 коров. Столько же животных оставили в качестве контрольных. 31 мая все 70 животных были заражены сибирской язвой. Эксперимент проводился в присутствии врачей, ученых, государственных деятелей, журналистов. Через двое суток Пастер и гости снова были на ферме.

Все контрольные животные погибли. Все вакцинированные остались жить!

Пастер до начала эксперимента предсказал его результаты. Он не сомневался в них.

Вопреки тогдашним законам чести Пастер отказывался от дуэли, даже когда первым наносил оскорбления, но смело шел на, казалось бы, авантюрный, рекламный эксперимент. Этаумелость побольше, чем при дуэли.

Пастер открыл общий принцип стимуляции иммунитета с помощью вакцин. Человечество избавилось от многих заразных болезней. Но он не знал, почему прививки предохраняют, не знал, что происходит в организме, какие системы срабатывают, как организм защищается, каковы механизмы иммунитета. У него было сверхнаивное представление, будто введенные первый раз ослабленные микробы "выедают" что-то нужное именно этому виду микробов. Попадающим второй раз микробам нечего есть, они дохнут, инфекция не развивается. То есть не организм реагирует, не его иммунная система срабатывает и создает защиту, а микроб сам "излишне много съедает".

Илья Мечников и Пауль Эрлих

"С самых древнейших и до самых позднейших времен принималось за несомненное, что организм обладает какой-то способностью реагировать против входящих в негр извне вредных влияний. Эту способность сопротивления называли разно. Исследования Мечникова довольно твердо устанавливают факт, что эта способность зависит от свойств фагоцитов, главным образом, белых кровяных телец и соединительно-тканных клеток, пожирать попадающие в тело высшего животного микроскопические организмы". Так рассказывал журнал "Русская медицина" о докладе Ильи Ильича Мечникова в Обществе киевских врачей, сделанном 21 января 1884 года.

Можно ли день доклада считать днем рождения первой научно обоснованной теории, объясняющей механизмы невосприимчивости к инфекционным болезням?

Конечно нет. Доклад формулировал мысли, родившиеся в голове ученого много раньше, во время работы. Отдельные элементы фагоцитарной теории были обнародованы раньше в статьях и докладах. Но назвать эту дату днем рождения великой дискуссии по теории иммунитета можно.

Дискуссия длилась 15 лет. Жестокая война, в которой цвета одной точки зрения были на знамени, поднятом Мечниковым. Цвета другого знамени защищали такие великие рыцари бактериологии, как Беринг, Пфейффер, Кох и Эммерих. Возглавлял их в этой борьбе Пауль Эрлих — автор принципиально иной теории иммунитета.

Теории Мечникова и Эрлиха исключали одна другую. На конференциях и съездах, на страницах журналов и книг — всюду скрещивали оружие оппоненты. Оружием были факты. Только факты.

Идея родилась внезапно. Ночью. Мечников сидел один за своим микроскопом и наблюдал жизнь подвижных клеток в теле прозрачных личинок морских звезд. Он вспоминал, что именно в этот вечер, когда вся семья ушла в цирк, а он остался работать, его осенила мысль. Мысль, что эти подвижные клетки должны иметь отношение к защите организма. (Наверное, это и надо считать "мигом рождения".)

Последовали десятки опытов. Инородные частицы — заноза, зерна краски, бактерии — захватываются подвижными клетками. Под микроскопом видно, как собираются клетки вокруг непрошеных пришельцев. Часть клетки вытягивается, образуя ложную ножку, по-латыни — "псевдоподию". Инородные частицы охватываются псевдоподиями и оказываются внутри клетки, как бы пожираются ею. Мечников так и назвал эти клетки фагоцитами, что значит клетки-пожиратели.

Ученый обнаружил их у самых разных животных. У морской звезды и у червей, у лягушек и кроликов и, конечно, у человека. У всех представителей царства животных почти во всех тканях и в крови присутствуют специализированные клетки-фагоциты.

Самое интересное — конечно, фагоцитоз бактерий.

Ученый вводит в ткани лягушки возбудителей сибирской язвы. К месту введения микробов стекаются фагоциты. Каждый захватывает одну, две, а то и десяток бацилл. Клетки пожирают эти палочки и переваривают их.

Так вот он, таинственный механизм невосприимчивости! Вот как идет борьба с возбудителями заразных болезней. Теперь понятно, почему один человек заболевает во время эпидемии холеры (да и не только холеры!), а другой нет. Значит, главное — это количество и активность фагоцитов.

В то же самое время, в начале 80-х годов ученые Европы, особенно Германии, несколько по-иному объяснили механизм иммунитета. Они считали, что микробы, оказавшиеся в организме, уничтожаются вовсе не клетками, а специальными веществами, находящимися в крови и других жидкостях организма. Концепция получила название гуморальной, то есть жидкостной.

И начался спор...

1887 год. Международный гигиенический конгресс в Вене. О фагоцитах Мечникова и его теории говорят лишь попутно, как о чем-то совсем неправдоподобном. Мюнхенский бактериолог, ученик гигиениста Макса Петтенкофера Рудольф Эммерих сообщает, что он вводил иммунным, то есть предварительно вакцинированным, свиньям микроб краснухи и бактерии погибали в течение часа. Погибали без всякого вмешательства фагоцитов, которые за это время не успевали даже "подплыть" к микробам.

Что делает Мечников? Он воспроизводит опыт Эммериха. Мюнхенский коллега ошибся. Даже через 4 часа микробы еще живы. Мечников сообщает результаты своих опытов Эммериху.

Эммерих повторяет эксперименты и убеждается в своей ошибке. Микробы краснухи гибнут через 8-10 часов. А это как раз то время, которое и нужно фагоцитам для работы. В 1891 году Эммерих публично признает свою ошибку.

Илья Мечников и Пауль Эрлих

1891 год. Очередной международный гигиенический конгресс. Теперь в Лондоне. В дискуссию вступает Эмиль Беринг — также немецкий бактериолог. Его имя навсегда останется в памяти людей. Оно связано с открытием, спасшим миллионы жизней. Беринг — создатель противодифтерийной сыворотки.

Последователь гуморальной теории иммунитета, Беринг сделал очень логичное предположение. Если животное перенесло в прошлом какую-нибудь заразную болезнь и у него создался иммунитет, то и сыворотка крови, ее бесклеточная часть, должна повысить свою бактериоубийственную силу. Если это так, то можно искусственно вводить животным микробы, ослабленные или в малых количествах.

Можно искусственно получить такой иммунитет. И сыворотка этого животного должна убивать соответствующие микробы. Беринг создал противостолбнячную сыворотку. Чтобы ее получить, он вводил кроликам яд столбнячных бацилл, постепенно увеличивая дозу его. А теперь надо проверить силу этой сыворотки. Крысу, кролика или мышь заразить столбняком, а потом ввести противостолбнячную сыворотку, сыворотку крови иммунизированного кролика.

Болезнь не развивалась. Животные оставались живыми. То же самое Беринг проделал и с дифтерийными палочками. И именно так дифтерию стали лечить у детей и лечат до сих пор. В 1901 году Беринг за это получил Нобелевскую премию.

Но при чем здесь клетки-пожиратели? Вводили сыворотку, часть крови, где нет клеток. И сыворотка помогала бороться с микробами. Никакие клетки, никакие фагоциты в организм не попадали, и тем не менее он получал какое-то оружие против микробов. Следовательно, клетки ни при чем. Что-то есть в бесклеточной части крови. Значит, верна теория гуморальная. Фагоцитарная теория неверна.

В результате такого удара ученый получает толчок к новой работе, к новым исследованиям. И Мечников опять отвечает экспериментами. В результате выясняется: не сыворотка убивает возбудителей дифтерии и столбняка. Она обезвреживает выделяемые ими токсины, яды, и стимулирует фагоциты. Активизированные сывороткой фагоциты легко расправляются с обезоруженными бактериями, чьи ядовитые выделения нейтрализованы находящимися в той же сыворотке антитоксинами, то есть антиядами.

Две теории начинают сближаться. Мечников по-прежнему убедительно доказывает, что в борьбе с микробами главная роль отводится фагоциту. Ведь в конце концов фагоцит делает решающий шаг и пожирает микробов. Тем не менее и Мечников вынужден принять некоторые элементы гуморальной теории.

Гуморальные механизмы в борьбе с микробами все же действуют. После беринговских исследований приходится согласиться, что контакт организма с микробными телами приводит к накоплению циркулирующих в крови антител. (Появилось новое понятие — антитело; подробнее об антителах будет дальше.) Некоторые микробы, например холерные вибрионы, под влиянием антител гибнут и растворяются.

Отменяет ли это клеточную теорию? Ни в коем случае. Ведь антитела должны вырабатываться, как и все в организме, клетками. И конечно же, на фагоцитах лежит основная работа по захвату и уничтожению бактерий.

1894 год. Будапешт. Очередной международный конгресс. И опять страстная полемика Мечникова, но на этот раз с Августом Пфейффером. Менялись города, менялись темы. Дискуссия уводила все дальше в глубины сложных отношений животных с микробами.

Сила спора, страсть и накал полемики оставались прежними. Через десять лет, на юбилее Ильи Ильича Мечникова, Эмиль Ру вспоминал эти дни:

"До сих пор я так и вижу вас на Будапештском конгрессе 1894 года, возражающим вашим противникам: лицо горит, глаза сверкают, волосы спутались. Вы походили на демона науки, но ваши слова, ваши неопровержимые доводы вызывали рукоплескания аудитории. Новые факты, сначала казавшиеся в противоречии с фагоцитарной теорией, вскоре приходили в стройное сочетание с нею".

Таков был спор. Кто победил в нем? Все! Мечниковская теория стала стройной и всеобъемлющей. Гуморальная теория нашла свои главные действующие факторы — антитела. Пауль Эрлих, объединив и проанализировав данные гуморальной теории, создал в 1901 году теорию образования антител.

15 лет спора. 15 лет взаимных опровержений и уточнений. 15 лет спора и взаимопомощи.

1908 год. Высшее признание для ученого — Нобелевская премия присуждена Илье Мечникову — создателю фагоцитарной теории и Паулю Эрлиху — создателю теории образования антител, то есть гуморальной части общей теории иммунитета.

Мечников и Эрлих создали теорию иммунитета. Они спорили и победили. Все оказались правы, даже те, кто, казалось, прав не был. Кто все-таки выиграл в этом споре? Выиграла наука. Выиграло человечество. В научном споре побеждают все!

Армия иммунитета

Солдаты и оружие

Каково оружие и кто солдаты непобедимой армии иммунитета? Именно непобедимой, не возражайте. Не приводите в качестве примеров ужасающие и опустошительные эпидемии "черной смерти" (чумы) в Западной Европе XIV века или холеры, которая, выйдя в 1823 году из Индии, прошла по всей Европе и Америке. Про грипп, погубивший в 1918-1919 годах около 20 миллионов человек и не усмиренный полностью до сих пор. Да, все это так. И все же армия иммунитета в целом непобедима.

Каждая смерть в результате инфекции — это победа возбудителей болезни (чумы, оспы, гриппа) над иммунитетом умершего. Каждое выздоровление — победа иммунитета. История жизни на земле одновременно летопись борьбы живых организмов с возбудителями болезней. Виды, у которых не оказалось достаточно надежной армии иммунитета, погибли. Но выживших-то и защитила такая непобедимая армия. А если бы это было не так? На земле бы не было животных, не было бы и людей. Одни микробы.

Ни одна эпидемия не уничтожила всех. Возбудители болезней отступали, а армия иммунитета выходила из очередной схватки с новым оружием против конкретного микроба, против именно этой конкретной болезни.

Побежденными могут оказаться отдельные особи. Но в целом армия иммунитета непобедима. А особи? Что ж, ничего не поделаешь: "A la guerre comme a la guerre", то есть "На войне как на войне".

Но вернемся к науке. Любое проявление жизни связано так или иначе с ее основой — клеткой. Клеток в организме очень много. Человек состоит приблизительно из 10000000000000 разных клеток (или, как написали бы представители более точных наук, 10^13). И у всех свои заботы. Как и в нашей жизни одни люди выращивают хлеб, другие добывают уголь, третьи шьют одежду, одни клетки переваривают пищу, другие переносят кислород, третьи строят кожные покровы. Их обязанности разделены очень строго.

Особые клетки, собранные в маленькие железы, производят слюну. Еще меньшие — слезы. Специальные органы вырабатывают уникальные по своим свойствам клетки — половые. В них удивительным образом "записана" информация. Она контролирует развитие будущего организма, повторяя все основные признаки родителей.

Все клетки могут оказывать сопротивление микробам. Но в разной степени. В государстве, например, все его население так или иначе способно оказывать сопротивление врагам. Но известно и то, что этого недостаточно. Государство содержит специальные войска. Нечто похожее и в организме.

Солдаты и оружие

Во всех клетках организма есть вещества, способные убивать или задерживать размножение микробов. Клетки выделяют, например, слюну или слезы и одновременно вырабатывают вещество, способное растворить микробов. Вещество это называется лизоцим. В крови тоже есть антимикробные вещества. Одно из них носит имя комплемент. Выделения кожи также могут убивать бактерии. Если чистую кожу загрязнить взвесью микробной культуры и через 10-15 минут подсчитать количество микробов, можно убедиться в бактерицидных свойствах кожи: их число уменьшится в десятки раз. Все эти антимикробные свойства связаны с естественным, иначе говоря, природным, содержанием некоторых специфических веществ в жидкостях организма.

К сожалению, гуморальные (то есть жидкостные) факторы естественного иммунитета не очень сильное оружие. Ни лизоцим, ни комплемент не действуют на многих микробов. И те прекрасно себя чувствуют на коже и размножаются в крови.

Против них необходимы особые "войска".

Солдатами иммунитета, защищающими наш организм от микробов, служат уже известные нам вездесущие клетки с общим названием фагоциты. "Фагос" в переводе с греческого означает "пожирающий". Клетки-фагоциты находятся повсюду: в крови, в стенках кровеносных сосудов, в легких, в печени, в подкожной соединительной ткани. В любом уголке тела, как и полагается, пребывают в состоянии готовности номер один защищающие нас войска — фагоциты. Они различны по размерам и форме; одни из них подвижны и могут передвигаться в жидкостях и тканях, проходить сквозь стенки сосудов, как сказочные джинны; другие прикреплены к одному месту, воюют насмерть. Величина одних — 5-8 микрон, других — 15-20. Всех их объединяет общее свойство, они фагоцитируют: пожирают, захватывая и переваривая инородные частицы и, что самое главное, бактерий.

Итак, фагоциты делятся на две большие группы — свободные и фиксированные, то есть на блуждающие и стоящие на одном месте. К свободным относятся белые кровяные шарики — лейкоциты и некоторые клетки соединительной ткани, устремляющиеся при тревоге по направлению к чужеродному раздражителю. Эти соединительно-тканные клетки получили название "макрофаги", что значит "большие фагоциты".

Однако не все макрофаги способны блуждать. Во всех органах есть неподвижные, фиксированные фагоциты. Особенно много их в селезенке, печени, лимфатических узлах, костном мозге, в стенках сосудов. Клетки первой группы сами нападают на проникшего врага. Вторые ждут, когда враг проплывет мимо в токе крови или лимфы. Они стоят в засаде, как богатырская застава на пути "идолища поганого".

И стоят они на дорогах, которые не может миновать все, попадающее в кровь. Введите в кровь животному несколько десятков или сотен миллионов микробных тел, через несколько часов там не окажется ни одного. Все они будут захвачены фагоцитами печени, селезенки и других органов. Если ввести бактерии под кожу, можно наблюдать, как огромное число лейкоцитов крови и подвижных макрофагов из соседних тканей двинется к очагу инфекции, окружит его и вступит в борьбу. Аналогия с войсками довольно полная. Но важно, что иммунные войска ведут войну только оборонительного характера, только на своей территории.

В иммунологическом войске есть особые клетки — плазматические. Они-то и являются главной фабрикой оружия — фабрикой антител. Их немного. Но когда микробы попадают в кровь и ткани организма, их число быстро растет. Возникают плазматические клетки из своих предшественников, лимфоцитов, которым будут посвящены десятки страниц этой книги.

Антитела обладают удивительным свойством соединяться с тем микробом, в ответ на который были созданы, и ни с каким другим. Если заразить кролика возбудителем человеческой холеры, животное не погибнет, для него этот микроб не смертелен. Через несколько дней в крови у кролика появятся молекулы сывороточного белка, способные соединяться с холерным вибрионом. Это антитела.

Соединение антител с микробом можно увидеть. Взять у кроликов кровь и, когда она свернется, отсосать пипеткой сыворотку. Добавить к ней возбудителей холеры. Антитела присоединятся к вибрионам и склеют их. Хлопья склеенных микробов осядут на дно пробирки, а потом растворятся под влиянием присоединившихся к ним антител. Все это можно увидеть и невооруженным глазом: мутная ранее микробная взвесь становится прозрачной. Каких бы других микробов мы ни взяли, антитела на них действовать не будут. Микробы не склеются и не растворятся.

Если кролику в кровь, под кожу или внутримышечно, ввести токсин дифтерийной палочки, в сыворотке появятся дифтерийные антитоксины. Добавление такой сыворотки к токсину возбудителя дифтерии уничтожит его ядовитые свойства. Это подействуют появившиеся в крови кролика антитела против дифтерийного токсина. И только против дифтерийного. В этом специфика иммунитета. Против каждого агрессора — свое оружие.

В крови каждого животного и человека "плавают" десятки тысяч антител против самых разнообразных чужеродных агентов, которые проникали или собираются проникнуть в организм. Около одного процента массы крови приходится на антитела. Это значит 10^20 белковых молекул! 10^20 единиц оружия. Цифра астрономическая.

Устройство главного оружия

Расшифровать устройство молекулы антител удалось благодаря работам двух исследователей — Роднея Портера в Оксфорде и Джеральда Эдельмана в Нью-Йорке. Первые результаты были опубликованы в 1959 году. К 1965 году в общих чертах структура молекулы была расшифрована. К 1970 иммунологи знали не только план строения, но и последовательность укладки "кирпичей" (аминокислот, из которых построена любая белковая молекула). В 1972 году Портер и Эдельман были удостоены Нобелевской премии.

Примерный ход событий таков. В 1958 году Портер выделил из крови белок антител. Этот белок носит название иммуноглобулина. Исследователь обработал чистый иммуноглобулин папаином. Этот растительный фермент разрушает белки. Он способен "разрезать" белковые молекулы поперек.

В это же самое время на другом берегу Атлантического океана, как говорят в науке, "одновременно и независимо" Эдельман обработал выделенные из крови молекулы иммуноглобулинов 6-меркаптоэтанолом. Этот химический реагент обладает способностью "разрезать" молекулы белков вдоль. (Папаин пилит белковые стволы на дрова, а 6-меркаптоэтанол на доски.)

Здесь следует немного отвлечься от антител, чтобы вспомнить, как устроены белки, что лежит в их основе.

Основой строения всех белков служат пептидные цепи. Белок может быть составлен из нескольких цепей, расположенных последовательно или параллельно друг другу. Каждая цепь, как из звеньев, образована из аминокислот. Вот, например, кусочек пептидной цепи инсулина — одного из хорошо изученных белков, при недостатке которого развивается тяжелая болезнь диабет: цистеин — аланин — серии — валин — цистеин. Полипептидные цепи, составленные из разных сочетаний 20 аминокислот, образуют все многообразие белков на нашей планете.

Аминокислоты соединены в цепи пептидов через атомы углерода и азота. Эти связи носят название пептидных. Именно их разрывает папаин. Конечно, не все сразу. В первую очередь в наиболее доступных участках белковой молекулы.

Если пептидные цепи, составляющие молекулу белка, расположены в виде двух нитей параллельно друг другу, то они соединяются между собой через два атома серы. Эти связи называются дисульфидными. Их разрушает 6-меркаптоэтанол. В результате этого белковая молекула, если она составлена из параллельных пептидных цепей, разрезается вдоль.

Итак, Портер рассек молекулу антитела поперек, а Эдельман вдоль.

Молекулярный вес целой молекулы был чуть больше 150 тысяч. После поперечного "разрезания" возникли три фрагмента с молекулярным весом около 50 тысяч каждый. Портер получил три фрагмента примерно равной величины. Он обозначил их I, II и III. Величина их была почти равна, но свойства...

Фрагменты I и II оказались тождественными друг другу. Каждый из них обладал главным качеством антитела — мог соединяться с антигеном, с той чужеродной субстанцией, против которой направлено данное антитело. Фрагмент III этим качеством не обладал.

Эдельман получил 4 фрагмента, вернее, 4 цепи, так как он разделил белковую молекулу на пептидные цепи. Две цепи, тождественные между собой, имели молекулярный вес примерно 25 тысяч. Он их назвал L-цепи (от слова light — легкий). Две другие, тоже тождественные между собой, имели вес 50 тысяч. Он их назвал Н-цепи (от слова heavy — тяжелый). Ни одна из этих цепей основным качеством антитела — способностью связывать антиген — не обладала. Однако если воссоединить L-цепь и Н-цепь, то у образовавшейся структуры, представляющей половину молекулы, это качество восстанавливалось.

Вот так перед исследователями возникла задачка на сообразительность.

Дано: если разрезать молекулу поперек, возникает 3 части. Обозначим молекулярный вес в тысячах внизу символа, а антительную активность звездочкой вверху символа. Получим формулу строения антитела: AT_150* = I_50* + II_50* + III_50.

Если разрезать вдоль, возникают 4 части со своей формулой:

AT_150* = 2L_25 + 2H_50 = (L_25 + H_50)* + (L_25 + H_50)*.

Требуется: определить пространственную структуру расположения пептидных цепей в молекуле и локализацию активных центров, то есть участков, определяющих главное качество — способность соединиться с антигеном.

Еще упрощаем задачу: из двух длинных и двух коротких цепочек сложить фигуру, которая бы при поперечном разрезе давала три равновеликих фрагмента. Два из них несут специфические антиген-связывающие участки, составленные из длинной и короткой цепей.

Получится конструкция, похожая на заглавную букву "игрек" латинского шрифта Υ, что-то вроде нашей мальчишеской рогатки. Места, к которой привязывается резинка, и есть активные центры. Две стороны рогатины и есть портеровские фрагменты I и II. Рукоятка — фрагмент III. Папаин рассекает конструкцию на три фрагмента как раз в месте разветвления.

Две длинные цепи, располагаясь рядом друг с другом, формируют рукоятку, а в месте разветвления образуют внутренние стороны рогатины. Короткие цепи примыкают к длинным после развилки, формируя наружные стороны рогатины. Концы ее, состоящие из окончаний обоих типов цепей, определяют специфичность молекулы. В итоге каждое антитело имеет два активных центра. Как двумя руками связывает оно чужеродные антигенные частицы, делая их неактивными, нерастворимыми, неспособными оказывать вредное организму действие.

Такая конструкция построена не только на основе логических рассуждений. Она подтверждена специальными физико-химическими методами. Наконец ее увидели в электронном микроскопе. Молекула антитела действительно выглядит так: Υ.

Некоторые молекулы антител соединяются своими "рукоятками" по две. Тогда они называются димерами. Они имеют, таким образом, сразу четыре активных центра для связывания антигена. Так ведут себя иммуноглобулины класса А. Другие молекулы объединяются по пять (пентамеры), образуя картину звезды с десятью активными центрами, смотрящими наружу. Это иммуноглобулины класса М. Но большинство антител относятся к обычному, мономерному типу. Их называют иммуноглобулинами класса Г.

К 1970 году структура антител была понята не только в общих чертах. Было выяснено, сколько аминокислот в каждой из четырех пептидных цепей.

Легкие цепи человеческих иммуноглобулинов оказались составленными из 214 аминокислот каждая, а тяжелые из 428. Молекула антитела наиболее распространенного класса Г сложена из 1284 аминокислот. Но не все они формируют каждый из двух активных центров молекулы. Специфические участки, которыми молекула распознает чуждый антиген и связывает его, образованы не более чем десятками аминокислот. Однако, чтобы построить их пространственно правильно, работают по 107 первых аминокислот каждой из 4 цепей. Они расположены на ее концах. Эти участки цепей называются вариабельными, потому что аминокислотная последовательность здесь в разных молекулах варьирует. Для каждого антитела характерна своя последовательность. Именно этими участками молекула узнает чужеродное вещество, прочно соединяется с ним и не дает возможности причинить вред организму.

Устройство главного оружия

Специализированный род войск — лимфоциты

В 1948 году шведская исследовательница Астрид Фагреус предположила, что антитела вырабатываются плазматическими клетками, которые названы так за то, что содержат много протоплазмы. В 1956 году американский иммунолог Альберт Куне доказал предположение Фагреус. Но откуда берутся плазматические клетки, в то время еще не знали.

Были самые различные мнения. Предполагалось, что макрофаг, поглотивший микроб или иную чужеродную субстанцию, превращается в продуцента антител — в плазматическую клетку. Если бы это подтвердилось, макрофаги получили бы титул главнейшей клетки иммунной системы: и пожиратель врагов, и кузница оружия. Но это не подтвердилось. И вскоре был открыт главный специализированный род клеточных войск — лимфоциты. Это они способны расшифровать детали чужеродных субстанций и, превратившись в плазматические клетки, начать интенсивный синтез антител. Они умеют делать еще многое другое.

Если не учитывать эритроциты, которые переносят кислород, то все остальные клетки крови имеют белый цвет. Их называют лейкоцитами, то есть белыми клетками. Из них 30 процентов относятся к лимфоцитам. Лимфоцит в переводе на русский язык означает "клетка лимфы".

Во всех тканях нашего тела, помимо крови, циркулирует лимфа. По лимфатическим сосудам она поступает в лимфатические узлы, а оттуда собирается в один большой сосуд — грудной проток, который впадает в кровяное русло около самого сердца. В лимфе нет эритроцитов. Только лимфоциты.

Триста лет назад знаменитый голландец Антони Левенгук сконструировал микроскоп. Первыми объектами его наблюдений были капля дождевой воды и капля крови. Он открыл красные кровяные шарики — эритроциты, которые составляют основную массу клеток крови. Не прошло и сотни лет, как были обнаружены белые клетки крови. Их почти в тысячу раз меньше, чем эритроцитов, но все равно очень много. В грамме крови содержится 4-5 миллиардов эритроцитов и 6-8 миллионов лейкоцитов.

Лейкоциты делятся на две основные группы. Клетки первой группы, собственно лейкоциты, составляют около 2/3 и характеризуются тем, что имеют не круглые, а сегментированные ядра. У клеток второй группы, они получили название лимфоцитов, абсолютно круглые ядра, которые занимают большую часть клетки.

В конце прошлого столетия Мечников обнаружил, что лейкоциты защищают организм, пожирая чужеродные частицы. В отличие от больших тканевых фагоцитов — макрофагов он назвал их малыми фагоцитами-микрофагами. А вот чем занимаются лимфоциты, стало известно всего 15 лет назад.

Как легко мы перелистываем историю! Триста лет назад открыты первые клетки крови — красные, двести лет назад — лейкоциты, сто лет назад — лимфоциты. Упорный труд, поиски, изобретательность, споры, десять поколений исследователей! А у нас полстраницы печатного текста.

В каждом грамме крови два миллиона лимфоцитов. Чем они заняты? Этот вопрос задавали себе сотни исследователей. Профессор Джеймс Гоуэнс из Оксфорда, сделавший больше всех других, чтобы обнаружить функции этих клеток, приводит слова известного патолога Арнольда Рича: "Лимфоциты — это флегматичные наблюдатели бурной активности фагоцитов". Таким было одно из распространенных воззрений. Действительно, очень маленькие клетки, 6-8 микрон в диаметре, чуть больше собственного ядра (почти одно ядро!), которые не обладают активной подвижностью, но почти всегда скапливаются вокруг воспалительного очага, где работают фагоциты, пожирая все инородное или отмирающее.

Было и другое мнение. Лимфоцитам приписывали функцию питания других клеток. Их даже называли трофоцитами, питающими клетками.

Многие считали, что из лимфоцитов возникают всевозможные другие клетки — соединительно-тканные, печеночные, легочные и т. д. "Старая литература, — пишет Гоуэнс, — наполнена противоречивыми доказательствами того, что малые лимфоциты могут превращаться в эритроциты, гранулоциты, моноциты, фибробласты, плазматические клетки и т. д. Один циник как-то заметил, что все клетки, за исключением клеток нервной системы, в то или иное время рассматривались как производные лимфоцитов!"

Лимфоцит действительно таинственная клетка, коль скоро ему удалось сохранить свою тайну вплоть до 60-х годов XX столетия! В начале 60-х годов появились бесспорные доказательства того, что все специфические реакции иммунитета — выработку антител, отторжение пересаженных тканей или органов, противовирусную защиту — осуществляют лимфоциты.

Разберем это на примере исследований Джеймса Гоуэнса. В те годы у него в Оксфордском университете была малюсенькая лаборатория. В одной из комнаток со старинными полупрозрачными окнами в центре на столе стоял сконструированный им самим станок. Главная часть станка — цилиндр из плексигласа. В цилиндре хитроумно закреплена крыса. На шее у крысы разрез. Через разрез внутрь тела уходит тоненькая прозрачная трубочка. Из трубочки все время капают маленькие белые капли.

Доктор Гоуэнс ввел трубку в главный лимфатический сосуд — в грудной проток и "выкачивает" лимфу. Он оставляет крысу без лимфоцитов. После этого он иммунизирует ее чужеродными клетками — эритроцитами барана. Должны выработаться антитела против бараньих эритроцитов. Он исследует кровь крысы раз, другой, третий... Антител нет! Тогда он берет другую "безлимфоцитную" крысу и возвращает ей в кровь ее лимфоциты. Иммунизирует и обнаруживает нормальное количество антител.

Значит, без лимфоцитов антитела вырабатываться не могут.

Второе исследование. Гоуэнс облучает крысу рентгеновскими лучами. Многие системы страдают после облучения, иммунная система тоже. Животное не вырабатывает антител. Облученной крысе вводят эритроциты барана, антител нет. Другой облученной крысе эритроциты барана вводят вместе с лимфоцитами от здоровой крысы, антитела есть.

Значит, с лимфоцитами можно передать в другой организм способность вырабатывать антитела. С лимфоцитами переносится и память об антигене. Если эти клетки взять от животного, которого уже иммунизировали эритроцитами барана, то в облученном животном они обеспечат выработку большего количества антител. Так, как если бы его иммунизировали повторно.

Третье исследование касается механизма отторжения пересаженных чужеродных тканей. К началу 60-х годов было хорошо известно, что первая пересадка кожи иммунизирует организм и повторный лоскут отторгается вдвое быстрее первого. Но почему? Думали, что это работа антител. Однако сыворотка крови от такого животного, содержащая антитела, если ее ввести другому животному, не ускоряет отторжения пересаженной кожи. А вот лимфоциты ускоряют. Причем точно в два раза.

Значит, это лимфоциты занимаются отторжением пересаженных чужеродных тканей! Без помощи антител.

Лимфоциты, которые после первого контакта с чужеродным антигеном специально нацелены против него, стали называть сенсибилизированными лимфоцитами. Они да антитела — вот два главных типа специализированного оружия иммунитета.

Лимфоциты-убийцы

Роберт Кох, немецкий бактериолог, один из преуспевших "охотников за микробами", в 1882 году открыл возбудителя туберкулеза. До сих пор эту бациллу называют палочкой Коха.

Конечно же, он попытался найти способ лечения туберкулеза. Двигаясь по стопам великого Пастера, Кох длительно культивировал открытую им палочку в питательном бульоне. Через 6-8 недель, когда культура состарилась, он профильтровал ее через фильтр, не пропускающий микроорганизмов. Получилась прозрачная жидкость, которую Кох назвал туберкулином.

Если туберкулин ввести подкожно здоровому человеку, то, кроме легкого временного покраснения, ничего не произойдет. Но если то же самое сделать больному туберкулезом, через 6 часов краснота начнет нарастать, через сутки возникнет уплотнение, через двое оно увеличится, и дело может дойти до изъязвления. Ни на что другое человек, зараженный туберкулезом, так не реагирует. Только на туберкулин.

Кому в детстве не ставили реакцию Пирке, чтобы определить, нет ли у вас туберкулезной инфекции? Это и есть кожная проба с туберкулином. Только венский профессор Клеменс Пирке в 1907 году заметил, что туберкулин необязательно вводить шприцем в кожу, а можно втереть в маленькую царапину. Это совсем не больно.

Реакция строго специфическая, как и все в иммунологии. Ее назвали реакцией повышенной чувствительности замедленного типа. Она не связана с антителами. Антител против туберкулина вообще не образуется.

Почти 70 лет не могли объяснить природу туберкулиновой реакции. Знали только, что в место введения фильтрата туберкулезных палочек устремляются лимфоциты. Это они формируют воспаление. За их счет возникает уплотнение. Они как бы не дают туберкулину распространиться по всему организму. Но так ведут себя только лимфоциты от человека или животного, зараженного туберкулезом, то есть уже проконтактировавшего с чужеродными антигенами этого микроба, уже включившего свою иммунную систему для специфического сопротивления.

В 60-х годах нашего столетия разобрались в сути туберкулиновой и других подобных ей реакций. Аналогичные пробы ставят при бруцеллезе (реакция на бруцеллин). Такие же пробы оказались положительными и при пересадке чужеродных органов и тканей. Оказалось, если человек А отторг первый трансплантат, например, кусочек кожи, взятый от человека Б, то у него появляется положительная реакция повышенной чувствительности замедленного (туберкулинового) типа. Только не на туберкулин или бруцеллин, а на фильтрат из кожи человека Б. Именно Б! Ни В, ни Г, а только Б.

Такова специфичность иммунного ответа.

А дальше следует вспомнить один из описанных выше экспериментов доктора Гоуэнса в Оксфорде. Реакции повышенной чувствительности замедленного типа можно перенести в другой организм, если ввести ему лимфоциты от первого. Лимфоцит не только зачинатель этого типа реагирования, но и эффектор (исполнитель).

На поверхности эффекторных лимфоцитов выявлены специфические рецепторы, которые, подобно антителам, обнаруживают чужеродный антиген и соединяются с ним. Таким образом, лимфоцит как бы впивается в чужеродный объект — в микроб, пересаженную или в раковую клетку. В отличие от антител он не только удерживает и связывает ее. Он выделяет, ферменты, которые растворяют ее. Если нужно, на чуждую клетку "набрасываются" несколько — пятьдесят, сто лимфоцитов. Если необходимо, они гибнут, чтобы выделилось как можно больше смертоносных для врага ферментов, но уничтожают и его.

Рецепторы лимфоцитов демонстрируют великую мудрость природы в умении использовать единый план строения для разных объектов. Эти рецепторы — подобия иммуноглобулинов. Как бы особые иммуноглобулины. Их нередко называют Т-иммуноглобулинами. Они очень тесно связаны с другими структурами на поверхности клетки, но вместе с тем это уже знакомые нам "рогатки", которые как бы воткнуты своими рукоятками в поверхность лимфоцита. Только это не приплывшие с кровью антитела. Нет, к гуморальному иммунному ответу они не имеют отношения. Рецепторы вырабатываются самими лимфоцитами. Они — часть их тела. Часть тела специализированных клеток, которые служат эффекторами, исполнителями второго — клеточного — типа иммунного ответа.

Поскольку лимфоциты, вооруженные рецепторами против тех или иных чужеродных клеток, способны убивать эти клетки, их назвали лимфоцитами-киллерами. Killer по-английски значит убийца. Лимфоцит — убийца. Это тяжело звучит по-русски. И в научных статьях почти никогда этот термин не переводят. Пишут, не меняя термина: "Доказано, что иммунный ответ клеточного типа характеризуется накоплением лимфоцитов-киллеров" или "исследовали происхождение лимфоцитов-киллеров".

Только что открытые и еще неоткрытые острова

Орган в органе

Если обратиться к географу с наивным вопросом "Есть ли еще неоткрытые острова?", то легко представить себе его отрицательный ответ. Последние романтические надежды обнаружить неизвестный человечеству остров исчезли после того, как спутники Земли сфотографировали и нанесли на систему координат все ее закоулки. Анатомия вроде географии, только описывает не Землю, а человеческое тело, его органы, ткани. Поэтому в анатомии, как в географии, казалось бы, все давно открыто. Первые сочинения по анатомии с описанием наружных и внутренних органов человеческого тела датированы V веком до нашей эры. Тысячи лет анатомы изучают человеческое тело. Все органы давно известны. И тем не менее открытие островов человеческого тела продолжается.

Бытовал в медицине прошлого века интересный метод диагностики, определения болезни. Называется метод "diagnosis ex juvantibus", диагностика посредством лечения. Когда другого выхода нет, пользуются этим методом и сейчас. Болен человек, а чем — неясно. Анализов сотня, а диагноза нет. Что делать? Врач высказывает предположение: у пациента нехватка витамина А. Назначает этот витамин... Болезнь не проходит. Ошибся. Делает вторичное предположение: туберкулез. Назначает противотуберкулезное лечение. Помогло! Диагноз правильный.

По такому принципу и функции органов определяли. И сейчас узнают. Опыты, конечно, на животных ставят. Удаляют щитовидную железу и наблюдают. Обмен веществ снижается, развиваются отеки. Значит, щитовидная железа регулирует обмен веществ и водный обмен. Удалят паращитовидные железы, маленькие "горошины" около щитовидной железы, в крови падает уровень кальция, наступают судороги. Значит, обмен кальция контролируют эти "горошины".

Заключения, однако, следует делать аккуратно, чтобы не получилось, как в анекдоте:

— Где у таракана уши?

— В ногах.

— Как доказывали?

— Он убегал от крика, а когда ноги оторвали, убегать перестал, сколько ни кричали.

У каждого органа своя функция, своя забота. Сердце перекачивает кровь. Легкие усваивают кислород. Глаза глядят. Уши слушают.

Но бывает и не так.

Давайте вспомним. Из желудка пища попадает в двенадцатиперстную кишку. Она совсем небольшая, двенадцать перстов, но очень важная. В нее, как ручьи, впадают протоки из двух органов. Справа — желчный проток из печени. Слева — проток из поджелудочной железы. Несет он пищеварительные соки, содержащие в основном ферменты для переваривания белков. Ферменты желчи переваривают жиры.

Съел человек кусок мяса, открылись протоки, печеночные ферменты занялись жиром, а ферменты поджелудочной железы — белками. Так и думали многие годы, что поджелудочная железа имеет одну заботу: вырабатывать пищеварительный сок и отправлять его по своему протоку в двенадцатиперстную кишку. До 1889 года.

А в 1889 году немецкие исследователи Оскар Минковский и Иоганн Меринг положили на операционный стол собаку и удалили поджелудочную железу. На следующий день в крови оперированного животного появилось избыточное количество сахара. Потом его уровень повысился, потом еще... Развилось состояние, подобное болезни человека, именуемой диабетом. Через две недели собака погибла.

Не сразу, конечно, сделали вывод о том, что в поджелудочной железе расположен специальный аппарат, регулирующий уровень сахара в крови. Если бы после опытов 1889 года это признали, то уподобились бы открывателям ушей у таракана. Мало ли почему подскочил уровень сахара и наступила смерть. Может быть, именно потому, что в двенадцатиперстную кишку перестал поступать пищеварительный сок. Или из-за тяжелой хирургической травмы, операция по удалению поджелудочной железы очень тяжелая.

Для доказательства удалили почти всю железу вместе с протоком. В теле собаки оставался маленький краешек органа, его 1/8 часть. Диабет не развивался. Но стоило изъять этот кусочек, уже без тяжелой операции, наступала болезнь и смерть. Значит, в проток, идущий к двенадцатиперстной кишке, поступают пищеварительные соки, а в кровь, минуя проток, что-то еще более важное.

Орган в органе

Русский исследователь Леонид Васильевич Соболев в 1900 году придумал остроумную операцию. Он перевязал проток. Железа раздулась и погибла. Она перестала вырабатывать пищеварительный сок. Клетки разрушились и рассосались. Но не все. Островки особых клеток, располагавшихся между тонкими ходами, из которых формируется проток, не погибли, а, наоборот, получив "жизненное пространство", разрослись.

Эти скопления клеток были описаны в 1869 году Лангергансом и называются с тех пор островками Лангерганса. Соболев предположил, что именно они вырабатывают не пищеварительный сок, а гормон, контролирующий уровень сахара в крови. Так и оказалось. Через несколько лет именно из этих островков, увеличившихся после перевязки протока, был выделен инсулин.

В учебниках теперь пишут: "Поджелудочная железа анатомически едина, однако в действительности здесь имеются два совершенно разных органа: один — пищеварительная железа с весьма активной внешней секрецией, другой — железа внутренней секреции".

Вот так открыли в свое время новый орган внутри старого. Открыли аппарат, вырабатывающий важнейший для жизни гормон — инсулин. Расстроится функция этого органа, расположенного в поджелудочной железе, не пищеварение страдает. Развивается ныне совсем не редкая болезнь — диабет.

Новое открытие тимуса

Все знают, что такое аппендицит. Это заболевание, при котором воспаляется червеобразный отросток толстой кишки. Все знают, что необходима хирургическая операция для удаления этого самого аппендикса. Все знают, что ничего плохого после удаления не наблюдается, без аппендикса прекрасно можно жить. Получается, что он не нужен и создан природой только для того, чтобы болеть аппендицитом. Так ли это? Неизвестно. Все вроде знаем про червеобразный отросток. А этого не знаем. Никто не знает.

Еще один орган — тимус — таил свою тайну до 1961 года.

Рассказ про тимус надо начинать с Австралии. 1960 год. Мельбурн. Институт медицинских исследований имени Вальтера и Элизы Холл. Институт, который в течение нескольких лет приобрел мировую известность. В последующие годы его известность будет возрастать. Открытия в области иммунологии, совершаемые в Холл-институте, будут удивлять мир. Но уже и сейчас, в 1960 году, к институту приковано внимание. Не только его директор — Нобелевский лауреат за иммунологию Фрэнк Вернет, но и его ученики, начинающие исследователи Густав Носсал и Джек Миллер, уже заявили о себе. Через несколько лет они станут очень известны. Носсал займет пост директора Холл-института. Ему будет посвящена не одна страница книги. Заведующим крупнейшего отдела этого института станет Миллер. Но о его работах уже сейчас необходимо рассказать.

В 1960 году Джек Миллер был направлен в лондонский Национальный институт медицинских исследований, чтобы заняться выяснением роли тимуса в иммунитете. Почему тимуса, а не печени? Были ли какие-нибудь предпосылки, чтобы ставить такую цель?

Сейчас этот вопрос звучит наивно. Все знают, что тимус — центральный орган иммунной системы. Но в 1960 году о тимусе было известно совсем немного. Знали, что этот небольшой орган расположен в самой нижней части шеи, сразу же за грудиной; что он имеет форму двухконечной вилки, почему и называется по-русски вилочковой железой; что эта железа почти полностью атрофируется у взрослых, хотя у новорожденных она довольно большая.

Вес тимуса новорожденного ребенка — 15 граммов. Если младенец весит 3 килограмма, то тимус составляет 0,5 процента; у 40-летнего человека вес тимической ткани не превышает 3 граммов, то есть 0,005 процента веса тела. В 100 раз меньше! Его фактически нет. А иммунитет есть. И сорокалетние, пожалуй, наиболее устойчивы против всякой микробной нечисти.

Так что предпосылки скорее были против значения тимуса в работе иммунной системы. Но были и "за". Правда, теперь задним числом все видят эти предпосылки. А тогда их разглядел только Вернет.

В начале 1960 года он зашел в лабораторную комнату к Джеку Миллеру.

— У меня к вам просьба. Покопайтесь в литературе и подберите аргументы за и против того, что тимус играет роль в иммунитете. Если эти аргументы покажутся вам существенными, продумайте наиболее эффективный экспериментальный подход для подтверждения или опровержения идеи.

— Как скоро это нужно сделать? Я ведь через две недели еду в Лондон на стажировку, и у меня куча всяких срочных дел.

— А вы оставьте все дела. Я хочу, чтобы вашей темой во время стажировки была проверка "тимусной версии".

Через неделю Миллер выложил главные аргументы.

За: 1. Большинство тимоцитов, клеток тимуса, внешне ничем не отличаются от лимфоцитов — клеток лимфатических узлов. Эти последние являются главной фигурой иммунитета.

2. При развитии организма клетки, подобные лимфоцитам, раньше всего, еще до рождения, появляются в тимусе, а уже потом в лимфатических узлах, селезенке и в крови.

Против: 1. У взрослых тимус атрофируется и замещается жировой тканью.

2. Удаление тимуса не приводит ни к каким осложнениям, по крайней мере, в ближайшие месяцы после операции.

— У кого удаляли тимус? — спросил Бернет.

— У взрослых, — заулыбался Миллер и добавил: — Для проверки версии тимус надо удалять у новорожденных.

Им обоим было все понятно. Такой путь прямо вытекал из бернетовской теории иммунитета. По этой теории иммунитет созревает лишь после рождения. Может быть, у новорожденных этот орган большой потому, что запускает всю систему?

Еще через неделю Миллер уехал в Лондон.

Первые же опыты по удалению тимуса у новорожденных мышат подтверждают "тимусную версию". После тимэктомии — так называется операция по удалению этого органа — мышата остаются иммунологически неполноценными до самой смерти, которая наступает через 2-3 месяца. Они отстают в росте, у них постоянно воспалена кожа, нескончаемые поносы, чувствительность к инфекциям повышена. Антитела вырабатываются плохо. Лимфоцитов в крови почти нет. Иммунитет так подавлен, что чужеродная кожа, пересаженная от других мышей и даже от крыс, не отторгается.

Если таким иммунодефицитным мышам пересадить тимус или ввести в кровь тимические клетки, все нормализуется. Значит, действительно тимус необходим, чтобы запустить работу иммунной системы.

В 1961 году в журнале "Ланцет" появилась первая публикация Джека Миллера о тимусе. Статья называлась "Иммунологическая функция тимуса".

Так был открыт центральный орган иммунитета. Им оказалась давно известная анатомам вилочковая железа. Только раньше никто не знал, что делает в организме тимус. Теперь знают: без него не могут начать работать лимфоциты, которые расселены по всем лимфатическим узлам, в селезенке, циркулируют в крови, чтобы узнавать и уничтожать чужеродные клетки.

Поиски Моби Дика

Когда-то мелвилловский капитан Ахав, смельчак и фанатик, бороздивший волны в поисках судьбы — белого кита Моби Дика, вышел на палубу и прибил на грот золотой дублон.

— Этот дублон достанется тому, кто первый увидит Моби Дика.

И сам день и ночь сидел в бочке, привязанной на верхушке мачты, высматривал Белого кита.

Моби Диком Миллера стал секрет, с помощью которого тимус включает иммунную систему.

Как он это делает?

Возможны по меньшей мере три способа. Возможны, следовательно, три гипотезы. Гуморальная (то есть жидкостная) гипотеза: это вещество обеспечивает созревание лимфоидной ткани в организме. Гипотеза выселения: из тимуса выходят и расселяются по всему телу лимфоциты. Наконец, гипотеза обучения: в тимус постоянно приходят клетки, не компетентные в иммунных делах, а выходят компетентные. В научной литературе их так и называют — иммунокомпетентные лимфоциты.

Так вот, Миллер, вслед за ним и многие другие, занялись поисками Моби Дика. Уже спорят, кто первый его увидел. Рассказ об этом споре впереди. Золотой дублон пока висит и, может быть, ждет тебя, читатель.

Надо сказать, что искатели Моби Дика весьма скоро обратили внимание на один факт и в связи с этим вспомнили другой.

После удаления тимуса у мышат из лимфатических узлов и селезенки исчезают самые главные клетки — лимфоциты. Иммунитет не имеет голоса. Однако не все формы иммунного реагирования в одинаковой мере лишены его.

Чужеродные трансплантаты не отторгаются. А их отторжение, как уже было сказано, зависит от накопления активированных лимфоцитов, которые уничтожают чужеродных пришельцев. Иначе говоря, активированные клетки выполняют работу сами. С этим вариантом иммунитета мы уже встречались. Он называется клеточным. Его солдаты — лимфоциты-киллеры. Клеточный иммунитет у тимэктомированных животных молчит полностью.

Другая форма ответа на чужеродные субстанции — выработка антител, вы помните, носит название гуморального иммунитета. Эта форма молчит не полностью. На одни чужеродные антигены выработка антител отменяется, на другие нет.

Может быть, тимус не все определяет?

Вот тут-то и вспомнили другой факт. Факт, известный за 5-6 лет до миллеровских опытов, описанный ветеринарными врачами во главе с доктором Чангом в 1956 году. Они работали в США в штате Висконсин и изучали развитие цыплят с удаленной сумкой Фабрициуса.

Сумка, описанная в XVIII веке Фабрициусом, представляет собой нечто подобное человеческому аппендиксу, слепому отростку кишечника. Только аппендикс располагается в середине кишечника, а Фабрициева сумка в самом конце. Этот орган (по-латыни Bursa Fabricius — бурса Фабрициуса) обнаружен только у птиц.

И что же?

Группа Чанга показала, что удаление бурсы у только что вылупившихся цыплят делает их неспособными вырабатывать антитела.

Вот это и вспомнили иммунологические Ахавы. Как же так, почему подавляется иммунный ответ у этих цыплят? Ведь их тимус на месте. И взялись за цыплят!

В 1963 году и австралийцы и американцы опубликовали дюжину работ в трудах Конференции по тимусу. Конференция эта была организована Робертом Гудом — известным детским врачом и иммунологом Соединенных Штатов. Я говорю об этом потому, что через несколько абзацев о Гуде необходимо будет рассказать. А через десяток страниц еще и еще.

Итак, тимус у цыплят на месте, а гуморальный иммунитет не работает. В чем тут дело? Может быть, это "уши таракана"? Или у птиц не тимус заведует иммунитетом? А может быть, вывод о выключении иммунитета у бурсэктомированных цыплят не совсем точен? Ведь исследователи из штата Висконсин описали только угнетение выработки антител. Но это не весь иммунитет. Это только гуморальная форма иммунного ответа. А клеточная?

После удаления бурсы подопытным цыплятам пересадили чужеродный кожный лоскут. Отторжение чужеродной ткани — дело клеточного иммунитета, а не гуморального. Оно происходит без антител. Если клеточный иммунитет тоже выключен, кожный лоскут не отторгается. Лоскут пересадили и стали наблюдать. Через 12 дней он отторгся. По этой форме иммунного ответа цыплята без бурсы ведут себя как нормальные.

Другой группе цыплят удаляли тимус. Все наоборот: чужеродная кожа у них не отторгается, а способность вырабатывать антитела сохраняется. Она снижена, неполноценна, но сохраняется.

Вывод бесспорен: тимус контролирует развитие той части лимфоидной системы, которая обеспечивает иммунный ответ клеточного типа; сумка Фабрициуса контролирует деятельность другой составной части иммунной системы — гуморальной, проявляющей себя выработкой антител.

Это у птиц. А как же у млекопитающих и у человека? Ведь у них нет сумки Фабрициуса. Или подобный ей орган где-то спрятался? А может быть, млекопитающие обходятся без такого органа, который контролирует развитие системы гуморального ответа? Может быть, все запускает тимус и не надо искать орган, выполняющий функцию птичьей бурсы?

Нет, надо. Есть такой орган! Неизвестно где, но есть.

Доказал это Роберт Гуд.

Как раз в эти годы детский врач и иммунолог Гуд изучал и старался вылечить детей с врожденными уродствами иммунной системы. И вот что оказалось. Бывают врожденные дефекты, когда полностью воспроизводится картина отсутствия тимуса. Клеточный иммунитет молчит, чужеродные трансплантаты не отторгаются, а выработка антител хоть и снижена, но есть. У таких детей действительно недоразвит тимус, они бестимусные. К счастью, таких уродств немного, 1 случай на 100 тысяч родившихся.

Другой тип уродства иммунной системы — точная аналогия бурсэктомированных цыплят. Клеточный иммунитет в порядке, но антител эти дети не вырабатывают. Никаких. Нет даже белков, которые могут быть защитными антителами. Гуд так и назвал эту болезнь агаммаглобулинемия, то есть отсутствие гаммаглобулинов в крови.

Самое главное для нашего рассказа то, что тимус при агаммаглобулинемии нормальный. У этих детей недоразвит или полностью отсутствует какой-то другой орган. Орган, подобный по своей сути сумке Фабрициуса птиц. Но что это за орган, никто не знает. Ясно, что он вырабатывает клетки, которые поселяются в лимфатических узлах и в селезенке, чтобы продуцировать антитела. Но где он?

Аналог сумки Фабрициуса еще предстоит открыть. Когда?

Может быть, завтра.

Искусство открытия

Итак, один орган, тимус, заведует выработкой лимфоцитов, способных превращаться в киллеры, а второй, сумка Фабрициуса или ее неоткрытый аналог, заведует выработкой лимфоцитов, способных продуцировать антитела. Но если тимус заведует клеточным типом иммунного ответа, то почему после его удаления нарушается выработка антител? Почему она снижена, неполноценна?

Именно этот вопрос в течение нескольких лет не давал покоя иммунологам. Именно он не позволял окончательно разделить иммунную систему на две подсистемы. Было ясно, что они существуют и как-то связаны. А как?..

Науку нередко сравнивают с искусством. Доклад крупнейшего иммуногенетика Жана Доссе на конгрессе трансплантологов в Гааге в 1969 году гак и назывался — "Наука и искусство".

Действительно эти два потока человеческой культуры имеют много общего. Наука, как и искусство, может быть классической и прикладной. И то и другое требует жертв, полной отдачи сил, заставляет посвятить всю жизнь. И тут и там необходимо озарение, чтобы по-новому решить еще нерешенную проблему. В обоих случаях много зависит от метода. Нередко нужно создать совершенно новый метод. И еще необходима образность. В искусстве больше, в науке меньше.

В науке — точность. Самое главное — точность. Она и отличает науку от искусства. Точность и воспроизводимость. Созданное одним исследователем в любой точке Земли может быть воспроизведено в другой точке на основании описания метода и использованных материалов. В искусстве это невозможно. Образность невоспроизводима. Джоконду не смог бы воспроизвести сам Леонардо да Винчи. Лилии Клода Моне и голубые танцовщицы Дега так же невоспроизводимы.

В 1970 году в канадском городе Торонто искусствоведами по инициативе ЮНЕСКО был проведен эксперимент. Несколько десятков тысяч жителей получили по десять прекрасно изготовленных больших цветных карт. На каждой были воспроизведены по десять репродукций известных и менее известных художников всех времен и направлений. Там были и картины эпохи Возрождения, и классики голландской школы, и кубисты, и сюрреалисты. Были представлены импрессионизм и абстракционизм. На каждой карте было и то, и другое, и третье. Имена художников и названия картин не указали, чтобы не гипнотизировать известными шедеврами.

Получивший десять карт человек должен был на каждой отметить картину, которая ему больше всего нравится. Каждый отметил десять самых лучших, с его точки зрения, картин. Получилось несколько сот тысяч ответов. Цифра более чем достаточная для статистики. И как вы думаете, что вышло на первое место? Импрессионизм: Моне, Дега, Ренуар, Матисс, Ван Гог и другие.

Образность, подача самого главного в одном сконцентрированном аккорде, столь свойственная импрессионизму, — нередкое качество лучших научных экспериментов, обобщений или теорий.

Японец по происхождению Таяши Мэйкинодан всю жизнь живет в США. В течение многих лет он работал в биологическом отделе Оук-Риджской национальной лаборатории. Именно там он вместе со своими сотрудниками создал очень плодотворный для иммунологии метод исследования. Называется этот метод культурой клеток ин виво. In vivo в переводе с латыни означает "в живом организме".

До Мэйкинодана знали, широко пользовались и пользуются сейчас культивированием клетки in vitro, то есть в стекле. Некоторые клетки крови, соединительной ткани, почки или раковые могут быть помещены в питательный раствор, налитый в специальные пробирки, в стекло. Они живут, функционируют и размножаются в культуре ин витро.

Но некоторые клетки не могут жить в пробирке. Питательные растворы, даже самые совершенные, недостаточно хороши для них. Воспроизвести все условия, весь комфорт жизни, который они имеют в омываемых кровью тканях целостного организма, невозможно ни в какой пробирке. К таким клеткам относятся лимфоидные иммунокомпетентные клетки.

Как же их культивировать? Как изучать их жизнь? Нужен какой-то специальный метод. Без такого метода невозможно познать закономерности их жизни, нельзя сравнить потенции клеток из разных тканей — из селезенки, из лимфатических узлов, из тимуса, из костного мозга.

Мэйкинодан создал такой метод. В качестве пробирки он использовал мышь. Живую мышь со всеми возможностями целостного организма обеспечивать жизнь помещенных в него клеток. А чтобы собственные клетки не работали и не мешали изучать жизнь помещенных в такую "пробирку" клеток, Мэйкинодан облучал мышь рентгеновскими лучами. Собственные клетки были убиты, а которые он культивировал (теперь уже в культуре ин виво), жили, функционировали, размножались.

Их деятельность можно изучать в изолированном виде! Живут и работают только они, никакие другие не мешают.

За десять лет экспериментирования Мэйкинодан и его сотрудники сделали, казалось бы, все, что можно. Все, чтобы узнать особенности функционирования иммунокомпетентных клеток, способных вырабатывать антитела. Они выяснили, что клетки селезенки самые активные продуценты антител, на втором месте стоят клетки из лимфатических узлов, совсем слабо работают клетки тимуса, а костно-мозговые вообще не могут синтезировать антитела.

Брали клетки новорожденных животных и описали особенности их работы. Потом клетки стариков, больных раком. Узнали, сколько иммунокомпетентных клеток в одной селезенке и во всей мыши, как на них действуют различные химические вещества и факторы физической природы. Определили темп их размножения и многое, многое другое.

Казалось бы, "выжали" из своего метода все. Поставили всевозможные варианты опытов, которые только могли придумать за десять лет. И все-таки самое интересное упустили! Упустили то, что сделали, пользуясь их методом, Джек Миллер и Грэхем Митчел в Австралии в 1968 году.

Опять тот же Джек Миллер, который начал удалять тимус у новорожденных и открыл его центральную роль. По-видимому, постоянно размышляя о роли тимуса и сумки Фабрициуса, о двух типах лимфоцитов, он оказался более подготовленным, чем Мэйкинодан, чтобы поставить решающий эксперимент.

Действительно, трудно понять, почему Мэйкинодан не проделал такой эксперимент, который поставили в Австралии. По-видимому; он был увлечен изучением работы каждого типа клеток в отдельности. Ему ни разу не пришло в голову смешать разные клетки.

Мэйкинодан работал в стиле истинного классицизма, Миллер — в стиле лучшего импрессионизма. Он вместе со своими австралийскими коллегами поступил следующим образом. В культуру ин виво поместили 10 миллионов тимусных клеток и подсчитали количество накопившихся клеток-продуцентов антител. Экспериментаторы знали о невысоких в этом отношении возможностях тимоцитов и не удивились, когда увидели, что накопилось всего 45 антителопродуцентов. Параллельно они поместили в такую же культуру 10 миллионов костномозговых клеток, которые и вовсе не умеют работать. Образовалось всего 22 антителопродуцента. В третьей (главной) группе опыта была смесь клеток тимуса и костного мозга, по 10 миллионов штук каждого типа. В культуре ин виво должно было накопиться 67 антителопродуцентов: 45 за счет тимоцитов и 22 за счет костного мозга.

А их оказалось 1250! Почти в двадцать раз больше, чем ожидалось!

Вот оно что: эти клетки работают только вместе, при тесном контакте. Кооперация клеток при иммунном ответе. Так это и было названо. Или они работают сообща, или одни клетки заставляют работать другие.

Этот вопрос австралийцы решили сами. В следующей же их публикации говорилось, что все антителопродуценты происходят из костномозговых клеток. Тимоциты всего лишь помощники, без непосредственного участия которых костномозговые клетки не включаются в работу.

Т-, Б-взаимодействие

Прошел год с момента выхода в свет статей Митчела и Миллера. Появилось еще два десятка публикаций. Круг замкнулся. Вся иммунная система организма прорисовалась в виде двух раздельно проживающих, но совместно работающих клеточных систем. Их стали обозначать буквами Т и Б.

Ввел в обиход эти символы известный английский профессор, председатель комитета по иммунологическому образованию международного Общества иммунологов Иван Ройт. В 1969 году он написал научный обзор о работах по взаимодействию клеток при иммунном ответе. Для удобства громоздкие слова "тимусзависимые" обозначил словом Т, а бурсозависимые — символом Б. Символы прижились, и теперь все ими пользуются. Т-клетки, или Т-лимфоциты, своим возникновением обязаны тимусу. Б-клетки, или Б-лимфоциты, не зависят от тимуса. Они возникают и живут в костном мозге, где Т-клеток нет. В тимусе нет Б-клеток, только Т, а в костном мозге только Б. Во всех остальных лимфоидных органах (в лимфатических узлах, селезенке и в крови) есть обе популяции. Там-то, в периферических лимфоидных органах, они встречаются, кооперируют и совместно работают. Поэтому, если хочешь восстановить пораженный болезнью иммунитет, позаботься об обеих клеточных системах, о Т- и Б-лимфоцитах.

В иммунологии несколько молекулярно-биологических проблем: строение молекулы иммуноглобулинов, расшифрованное в своей основе; структура активных ("узнающих") центров антител, которую сейчас успешно расшифровывают; строение рецепторов, которыми лимфоциты узнают чужеродные антигены и посредством которых взаимодействуют друг с другом. Последняя проблема особенно увлекательна.

Как кооперируют Т- и Б-лимфоциты? Что значит их взаимодействие? Они что-то друг другу передают? Известны ли эти события? Вот вопросы, благодаря которым взаимодействие клеток иммунной системы интересует не только иммунологов. Это общебиологическая загадка. И прорыв иммунологов в этом направлении способствовал популярности новой иммунологии, придал ей притягательную силу для специалистов разного профиля и для неспециалистов — медиков или биологов. А постановка таких проблем, как поддержание генетической индивидуальности организма, пересадка органов, лечение рака, взаимодействие клеток, вызвала общечеловеческий интерес.

Т- и Б-лимфоциты вступают в активное взаимодействие, когда в организм проникают чужеродные клетки или вещества — антигены. Эти чужеродные вещества служат сигналом для начала всего иммунного ответа, заканчивающегося превращением Б-лимфоцитов в плазматические клетки, вырабатывающие антитела. А взаимодействие клеток и есть самое начало всей цепи событий.

Любопытно, что для полноценного взаимодействия, начала кооперации Т- и Б-лимфоцитов, нужна еще третья клетка. Небезызвестный мечниковский макрофаг, о котором раньше думали, что он только пожиратель посторонних частиц. Теория Ильи Ильича Мечникова заиграла новым светом. Оказывается, выработка антител без макрофагов невозможна. Они необходимы при запуске всего процесса взаимодействия Т- и Б-лимфоцитов.

Молекулы антигенов очень разные, но у них есть и некоторые общие характеристики. Это обязательно крупные молекулы, или, как их называют, макромолекулы. Действительно, маленькая молекула не может нести на себе признаки работы чужеродной генетической системы. Помимо величины, антигенные молекулы отличаются и тем, что несут специфические группировки атомов, так называемые гаптенные группы. Именно против этих групп нацелены активные центры антител. Гаптенные группы расположены на несущей части молекулы как на каркасе. Несущая и гаптенная части молекулы антигена являются главными в нашем рассказе.

Одна из гипотез, объясняющих молекулярный механизм взаимодействия, выглядит так.

Т-лимфоциты соединяются с одной, скажем, несущей частью антигенной молекулы. Это соединение антигена с рецепторами Т-лимфоцита и является первым шагом во всем процессе взаимодействия клеток. Поскольку антигенных молекул много, появляется много оторванных "плавающих" рецепторов с присоединенными к ним антигенами.

Плавающие конструкции выглядят так. Рецептор представляет собой подобие иммуноглобулина, то есть ранее описанную "мальчишескую рогатку". Рукояткой она была связана с лимфоцитом, а к двум концам рогатины присоединились своими несущими частями антигены. Гаптенные части торчат наружу. Вот такие оторванные рогатины с выставленными наружу гаптенными участками чужеродных молекул и плавают.

На сцену выходит макрофаг, имеющий на своей поверхности участки, которые питают особое сродство к оторванному концу "рогатки". Рогатки присоединяются к нему и выстраиваются как солдаты, ощетинившиеся наружу гаптенными частями молекул антигенов.

Рецепторы Б-лимфоцитов не способны соединяться с несущей частью антигенной молекулы. Они имеют сродство именно к гаптенной ее части. И вот эта щетина рогатин, выстроившаяся на макрофаге, схлопывается с рецепторами Б-лимфоцита. Каждый рецептор соединяется с гаптенной группой. Происходит "короткое замыкание" одновременно через дюжину или сотню контактов. Эта встряска и служит сигналом включения Б-лимфоцитов в работу, состоящую в размножении и выделении антител со специфичностью собственных рецепторов, то есть антител против чужеродного антигена.

Только рядом обязательно должен быть Т-лимфоцит с оторванными рецепторами. Без него сигнал не сработает. Для Б-лимфоцита нужно подтверждение, и Т-лимфоцит дает его. Химическая природа подтверждения еще неизвестна. Окончательно не расшифрована. Известно только, что это белок, соединенный с углеводом, — гликопротеид. Его называют индуктором иммунопоэза, веществом, стимулирующим иммунный ответ у Б-лимфоцита. Или вторым сигналом, необходимым для начала выработки антител. Таковы молекулярные события, разыгрывающиеся между Т- и Б-лимфоцитами при участии макрофага. События, необходимые для запуска всего процесса выработки антител.

Для включения клеточного ответа, выражающегося, как вы помните, в накоплении лимфоцитов-киллеров, участия Б-лимфоцитов и макрофагов не требуется. Т-лимфоцитам достаточно общения друг с другом и одного сигнала, приходящего от присоединения чужеродного антигена. Они начинают размножаться, число их увеличивается. Их способность узнавать чужестранцев, соединяться с ними и уничтожать усиливается. Возникает армия лимфоцитов-эффекторов, лимфоцитов-убийц.

Помощники и супрессоры

Любая машина, если она исправна и способна функционировать, должна иметь по крайней мере четыре управляющие системы — системы включения, систему разгона, систему торможения и систему остановки (выключения). Автомобиль мы запускаем стартером, скорость увеличиваем с помощью акселератора, снижаем тормозами, останавливаем двигатель ключом зажигания. Для биологических машин и механизмов системы выключения не существует. Выключение — это смерть. Системы усиления и торможения обязательны. Есть нервы, увеличивающие частоту сердечных сокращений, и нервы, уменьшающие ее. Зрачки в темноте расширяются, при ярком свете сужаются. И так все.

Иммунный ответ включается чужеродным антигеном. Три клетки работают сообща. Б-лимфоцит получает сигнал включения и готов к работе. Макрофаг подает антиген Т-лимфоциту, и тот начинает помогать Б-лимфоциту увеличить синтез антител. Поэтому он и получил название Т-помощник. Т-лимфоциты-помощники — это акселераторы иммунного ответа. Они разгоняют машину иммунитета. Выводят иммунный ответ на максимум благодаря размножению Б-лимфоцитов и их созреванию, то есть превращению в плазматические клетки-фабрики антител. Произошел разгон, началась выдача массовой продукции. Все больше фабрик, все больше продукции...

В течение многих лет иммунологи думали, что тормозящего механизма в иммунной системе нет. Происходит, считалось, запуск размножения и созревания клеток-продуцентов антител. Они накапливаются, созревают, стареют и погибают. А итогом является начало выработки антител, их накопление и исчезновение. Оставалось, конечно, непонятным, почему размножение клеток не происходит бесконечно? Что его останавливает? Почему в некоторых случаях, например при попадании большого количества чужеродных антигенов, иммунный ответ резко тормозится? Может быть, все-таки тормозная система есть?

В 1972 году тормозящие клетки были открыты. Они тоже оказались Т-лимфоцитами. Однако в противоположность Т-помощникам они угнетают иммунный ответ, за что и получили название Т-супрессоры, то есть Т-подавители. Основной способ действия супрессоров-блокировка, отмена или торможение активности клеток-помощников. Т-супрессоры имеют специальный аппарат узнавания — Т-помощников. Узнав, они нейтрализуют их активность. А ведь Б-лимфоцит не может функционировать без помощи. Иммунный ответ тормозится или останавливается.

В нормальных условиях клетки-супрессоры накапливаются на несколько дней позже клеток-помощников, чтобы в нужное время затормозить иммунный ответ. Не дать ему "разогнаться" беспредельно. В случаях расстройств иммунитета Т-супрессоры могут причинить немало неприятностей. Но об этом позже.

Здесь в заключение только одно — в иммунном ответе участвует не трио, а по крайней мере клеточный квартет: макрофаг, Б-лимфоцит, Т-помощник и Т-супрессор. В итоге возникает пятая клетка — плазматическая, которая и продуцирует антитела. Обратите внимание, макрофаг подает антиген, Б-лимфоцит порождает плазматические клетки, последние нарабатывают защитные белки. А Т-лимфоциты управляют этой работой! Они ее усиливают, тормозят, иначе говоря, регулируют. Поэтому в научной литературе лимфоциты тимусного происхождения (Т-лимфоциты) называют клетками-регуляторами. А сам тимус... В 1974 году на III Международном конгрессе иммунологов в Брайтоне один из первооткрывателей Т-супрессоров, американский профессор Гершон, в своем докладе назвал тимус дирижером иммунного оркестра.

Двойное распознавание

Работают они сообща — Б-лимфоцит и Т-лимфоцит. Первый распознает микробную, вирусную или иную чужеродную частицу, чтобы против нее выработать антитела. Т-лимфоцит тоже распознает чуждую частицу, чтобы помочь Б-лимфоциту начать работу, включить его в размножение. Его так и называют Т-помощник. А макрофаг — третий участник коллективной работы — подает им эту чужеродную частицу, подает на "блюдечке с голубой каемочкой". В научной литературе макрофаг даже название соответствующее получил — антиген — подающая клетка. Он антигенную частицу подает, а Т- и Б-лимфоциты распознают, что она чужеродная. Узнают и начинают свою работу. Развивается то, что называется иммунным ответом. В течение многих лет считалось, что Т-, как и Б-лимфоциты, распознают саму чужеродную частицу, распознают чужое. А потом появился Рольф Цинкернагель, иммунолог из ФРГ, и обнаружил, что это не так. Он взял мышей и заразил их вирусом.

Вирус поселяется в клетках и лимфоцитах. Чтобы убить вирусы, приходится найти зараженные клетки, убедиться, что они содержат вирусные антигены, и убить их вместе с вирусами. Им приходится узнать, где вирус, то есть узнать чужеродные частицы.

Исследователь смешал зараженные клетки с Т-лимфоцитами и увидел, что лимфоциты узнают вирусные частицы только в том случае, если вирусы сидят на клетках того же самого организма. Если зараженные вирусом клетки принадлежат другому организму, то вирусы остаются нераспознанными и из-за этого неубитыми. Так было установлено, что чужеродные частицы-антигены, подаваемые Т-лимфоциту на "блюдечке с голубой каемочкой", распознаются им как чуждые, если "блюдечко" свое. Из чужого он брать не хочет. Следовательно, Т-лимфоцит видит не "чужое", а "свое", оскверненное чужим. Он узнает измененное свое. Разбирается, чем изменено, и развивает иммунный ответ против наглеца, посмевшего совершить это изменение.

Описанный способ работы Т-лимфоцита получил название двойного распознавания, распознавания комплекса, состоящего из двух компонентов — некой "своей" молекулы с молекулой чуждой. Он узнает комплекс "я" плюс "не я". В роли "я", или, как выше сказано, в роли "блюдечка с голубой каемочкой", выступают сложные молекулы, состоящие из белка и Сахаров. Их имя гликопротеиды. От них зависит несовместимость тканей при пересадках. Об этом будет рассказано позже. А сейчас повторим: когда макрофаг подает Т-лимфоциту-помощнику чужеродную частицу на гликопротеидном блюдечке, то лимфоцит должен быть убежден, что блюдечко свое, то есть подается своим макрофагом. Заявки от чужих не принимаются. Кооперирующие клетки должны принадлежать одному организму, быть генетически идентичными. Если этого нет, совместная работа не происходит или резко ограничивается. Поэтому двойное распознавание еще называют генетическим ограничением (рестрикцией).

Диктатура лимфоцита

Стволовая клетка — что это такое?

Кровь человека и всех других млекопитающих представляет собой раствор белков, в котором плавают клетки трех главных групп — эритроциты, лейкоциты и тромбоциты. Первые — красного цвета (в переводе на русский язык "эритроцит" и означает "красная клетка") — переносят кислород. Лейкоцит — "белая клетка" — захватывает и разрушает проникшие в кровь чужеродные частицы, в том числе и микробы. Тромбоцит — клетка тромба, кровяного сгустка, возникающего при порезе или ссадине, благодаря ему кровь в ране свертывается, кровотечение прекращается. Все эти клетки вырабатываются в костном мозге. Они возникают за счет размножения клеток-предшественников, как бы из "семян". Из одного такого семечка рождаются тысячи эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов.

Сколько же таких предшественников-семян? И свои ли семена у каждого сорта клеток, как казалось многим? Или для всех клеток существует единый общий предшественник, как утверждал в начале столетия русский гистолог Александр Александрович Максимов? На эти вопросы не было ответа до 1961 года, пока канадские исследователи Тилл и Джеффри Мак Кулах не разработали методику, с помощью которой можно стало считать эти "семена" и видеть, из какого именно и какие клетки развиваются, или, выражаясь точно, по какому пути идет дифференцировка — эритроидному (развитие эритроцитов), миелоидному (развитие лейкоцитов) или мегакариоцитарному (развитие тромбоцитов).

Чтобы подсчитать количество "семян" и увидеть, что из них возникает, клетки костного мозга надо ввести в вену мыши, получившей смертельную дозу облучения. В ее селезенке вырастают видимые невооруженным глазом колонии кровяных клеток. Сколько "семян" — столько колоний. Примерно 60 процентов колоний эритроидные, 30 — миелоидные и 5 — мегакариоцитарные. Остальные 5 процентов трудноразличимы. И вот что замечательно: можно взять, к примеру, эритроидную колонию, то есть "семена", из которых вырастают эритроциты, ввести в вену другой облученной мыши, и вновь вырастут все три типа колоний и в той же пропорции — по формуле 60:30:5. А это значит, что из одного предшественника может вырасти любой тип клеток крови. Прав Максимов: для всех типов клеток крови существует единая исходная клетка. Ее единодушно стали называть кроветворной стволовой клеткой. Все ветви кроветворения идут из этого ствола. Все из нее.

Но кто ей подсказывает, во что превращаться, по какому пути развития пойти? Всегда ли по формуле 60:30:5 или в зависимости от нужд организма по какой-то другой? Кто определяет судьбу стволовой клетки? И если определение будет неправильным, не разовьется ли малокровие или белокровие (рак крови?).

Стволовая клетка — что это такое?

Лимфоцит против стволовой клетки

В 1966 году аспирант лаборатории иммунологии Института биофизики Министерства здравоохранения СССР Лия Сеславина провела эксперименты, позволившие увидеть итоги взаимодействия стволовых клеток с лимфоцитами. До этих экспериментов никому не понадобилось сталкивать главную фигуру иммунной системы — лимфоцит с главной фигурой кроветворной системы -стволовой клеткой. Бума исследований клеточных взаимодействий тогда еще не было. Он начался после 1968 года, когда было доказано, что Б-лимфоциты не могут начать свою работу по "выпуску" антител, не "поговорив" с Т-лимфоцитами. Т-Б-взаимодействие стало одной из самых многолюдных областей исследований. Исследователи так увлеклись изучением взаимодействия двух типов лимфоцитов, что не думали о возможности взаимодействия лимфоцитов с кроветворными стволовыми клетками.

Наши первые опыты заключались в том, что мы смешали в пробирке по одному миллиону селезеночных клеток мышей двух пород. Селезенка — своеобразный орган, и лимфоидный и кроветворный одновременно, там есть и лимфоциты, и стволовые клетки. Среди клеток селезенки в одной из смешиваемых популяций было 20 стволовых клеток, в другой — 15. В смеси должно было быть 35, но нам удалось выявить только 12. Куда делись остальные? Кто их в этой двухмиллионной клеточной сутолоке разыскал? А разыскав, что сделал: убил или изменил их жизненный путь, приказав не размножаться и не образовывать кроветворные колонии по формуле 60:30:5?

Предположив, что это дело "рук" лимфоцитов, мы сразу же поставили новую серию экспериментов. Сделали так, чтобы в одной смеси клеток были только лимфоциты, а в другой — стволовые клетки с минимальным количеством лимфоцитов. Для этого мы смешали клетки лимфатических узлов, среди которых нет стволовых (100 процентов лимфоцитов), с костномозговыми клетками другого генотипа, то есть взятыми у животного другой линии. Все стволовые клетки костного мозга были обнаружены лимфоцитами и инактивированы — уничтожены. Все до одной!

Эффект оказался чрезвычайно сильным. Чтобы среди миллиона костномозговых клеток обнаружить и выбить стволовые элементы, достаточно взять в десять раз меньше лимфоцитов. Мишени обнаруживаются удивительно быстро. Сотрудник лаборатории Владимир Манько ввел мышам, получившим смесь лимфоцитов с чужеродными кроветворными клетками, антилимфоцитарную сыворотку (АЛС — этот препарат разрушает все лимфоциты) сразу же после введения смеси, стволовые клетки остались живы и обеспечили образование колоний в селезенке. Но если АЛС вводились через час после инъекции клеточной смеси, было уже поздно: что-то главное за этот час лимфоциты успевали сделать. Стволовые клетки не размножались, колонии из них не вырастали.

В 1969 году Рахим Хаитов поставил другой вопрос: что будет, если смешать костный мозг от двух разных доноров? Ведь в костном мозге есть лимфоциты. Пусть намного меньше, чем в селезенке или в лимфатических узлах, но есть. Не перебьют ли друг друга стволовые клетки в обеих смешанных клеточных взвесях?

Впервые в нашей лаборатории зазвучал вопрос большого практического значения. Ведь при пересадке костного мозга для лечения некоторых форм анемий, лейкозов или лучевой болезни в клиниках обычно используют костный мозг, взятый от нескольких доноров. Если при такой трансплантации стволовые клетки в смеси взаимно уничтожаются, то она бессмысленна. Ведь пересадка костного мозга производится ради стволовых клеток, которые приживаются и размножаются, только они могут восстановить у больного нарушенное кроветворение.

Хаитов (серия его исследований удостоена премии Ленинского комсомола за 1973 год), использовав хромосомный анализ для точного выяснения, когда и чьи размножающиеся клетки инактивируются, ответил на вопрос однозначно: пересаживать костный мозг одновременно от двух и более доноров нельзя, произойдет взаимное уничтожение кроветворных стволовых клеток трансплантата.

Итак, инактивация чужеродных стволовых клеток лимфоцитами — проявление несовместимости тканей. В отличие от ранее известных типов несовместимости оно протекает чрезвычайно быстро (для отторжения чужой кожи, скажем, требуется 12-14 дней) и направлено против самой существенной части ткани — против клеток, вырабатывающих всю остальную ткань. Ее пересадили, она еще функционирует, но ее корни, стволовые клетки, уже подрублены. Обречена вся ткань.

Какие же генетические системы контролируют этот тип несовместимости? К эксперименту подключились и другие научные сотрудники — Эдуард Иванович Пантелеев, Иллария Петровна Дишкант.

Все известные ранее эффекты несовместимости тканей в первую очередь зависят от различий по так называемой главной генетической системе несовместимости тканей. У человека она носит название HL-A, у мышей — Н-2. За несколько лет наша группа провела сотни экспериментов. Были перебраны все возможные генетические сочетания лимфоцитов и стволовых клеток. В 1976 году на Международном конгрессе трансплантологов в Нью-Йорке мы смогли доложить: наш феномен не контролируется Н-2-системой совместимости, у него своя, вне Н-2, контролирующая генетическая система. Это окончательно убедило всех, что мы имеем дело с новым явлением.

Эта многолетняя генетическая одиссея вскрыла еще один немаловажный факт. Оказалось, лимфоциты уничтожают стволовые клетки от мутантных линий животных: распознают, находят и уничтожают стволовые клетки, которые отличаются от них по одному-единственному изменившемуся в результате мутации гену.

А это значит, что наш феномен имеет отношение к наиглавнейшей функции иммунной системы. К функции, которую называют иммунологическим надзором и благодаря которой ведется каждодневная защита от рака. В организме человека 10^13 клеток. Частота мутаций для всевозможных клеток колеблется от 10-6 до 10-7. Следовательно, в каждый данный момент в нашем теле присутствует не менее миллиона мутантных (генетически изменившихся), в том числе и раковых, клеток. Кто-то их должен найти, распознать как изменников и уничтожить. Это делают лимфоциты.

Второй практически значимый вопрос родился также, как и первый, в 1969 году. Возникла интересная посылка: когда мы вводим в вену облученной мыши костномозговые стволовые клетки, в селезенке из них вырастают колонии. Если вместе с костным мозгом ввести лимфоциты, колонии не вырастут. В одном организме идут два процесса: стволовые клетки стремятся размножиться и дать колонии, а лимфоциты торопятся убить их, потому что те им чужды. Лимфоциты побеждают, колонии не образуются.

А что, если в эту систему ввести какое-нибудь вещество: ранее известное лекарство или вновь синтезированный препарат? Если это вещество не подействует ни на стволовые клетки, ни на лимфоциты, все произойдет, как и без него, колонии не вырастут. Если вещество убьет оба типа клеток, колонии тоже не вырастут. Если оно токсично для кроветворных клеток, опять-таки колонии не вырастут. И только в одном варианте, если испытываемое вещество избирательно убивает лимфоциты, не причиняя вреда кроветворению, исследователь увидит рост колоний.

Это рассуждение помогло найти быстрый и удобный метод для отбора иммунодепрессивных и лимфотропных препаратов. За обнаружение нового феномена несовместимости тканей и разработку метода отбора иммунодепрессивных и лимфотропных средств коллектив лаборатории в 1969 и 1973 годах был удостоен серебряной и 5 бронзовых медалей ВДНХ. Иммунодепрессивные препараты необходимы для подавления иммунитета при пересадке органов и при аутоиммунных заболеваниях, лимфотропные — для лечения опухолей лимфоидной системы: лимфом, лимфолейкозов и других. Мы сами исследовали дюжину препаратов. Теперь нашим методом пользуются многие институты.

Изменение формулы 60:30:5

В 1969 году произошло еще одно важное событие — XII Международный конгресс гематологии и переливания крови. На этом конгрессе профессор Д. Барнес от имени четырех известных английских цитологов сделал доклад: "Инактивация стволовых клеток в смешанных культурах селезеночных клеток, исследованная с помощью хромосомного маркера". Вот что он говорил: "Подводя итог, мы можем сказать, что мы подтвердили инактивацию колониеобразующих клеток в селезеночных клеточных смесях".

Явление, описанное сотрудниками нашей лаборатории, проверяли, а мы уже шли дальше. В тот же самый день, на том же конгрессе, в том же зале состоялся и наш доклад, в котором впервые сообщалось о другом эффекте взаимодействия лимфоцитов с кроветворными стволовыми клетками.

Все, о чем было рассказано выше, относится к взаимодействию лимфоцитов с генетически отличающимися, чужеродными, стволовыми клетками. А взаимодействуют ли они с сингенными — генетически тождественными, иначе говоря, со своими, которые живут в том же самом организме? Первый положительный ответ на этот вопрос получила наша группа в 1968 году. Да, взаимодействуют. Но не убивают, а изменяют направление дифференцировки. Вы помните, что из стволовых клеток вырастает примерно 60 процентов эритроидных, 30 — миелоидных и 5 — мегакариоцитарных колоний. Если же их столкнуть с лимфоцитами, которые в это время "возбуждены" генетически чужеродными клетками, ход дифференцировки меняется. Лимфоциты "приказывают" почти всем стволовым клеткам развиваться в миелоцитарном направлении. Формула 60:30:5 изменяется на 0:90:5. Это значит, что среди потомков, получивших "приказ" стволовых клеток, нет эритроцитов. Большинство потомков — лейкоциты.

Зачем лимфоциты это делают? Наверное, для того, чтобы эффективнее бороться с возбудившими их активность чужаками. Вы помните, что лейкоциты относятся к фагоцитирующим клеткам, клеткам — пожирателям чужеродных для организма пришельцев.

В 1970 году за рубежом появилась работа, подтвердившая этот факт: лимфоциты в определенных ситуациях изменяют направление дифференцировки костно-мозговых стволовых клеток. Японский исследователь Китамура и его сотрудники полностью воспроизвели нашу схему эксперимента. Направление дифференцировки стволовых клеток под влиянием сингенных лимфоцитов изменялось в сторону миелопоэза.

Обнаруженное явление, естественно, потянуло за собой цепь вопросов. На самый интересный из них ответила в 1975 году аспирант Наташа Алейникова. Вот этот вопрос: если лимфоциты приказывают стволовым клеткам дифференцироваться в сторону лейкоцитов, то что же будет при нехватке лимфоцитов в организме, при их дефиците?

Лимфоциты в основном производятся в центральном органе иммунитета — тимусе. Вызвать дефицит по основной массе лимфоцитов, по Т-лимфоцитам, можно, удалив тимус.

Прошла неделя, вторая, третья, четвертая. Мыши превратились в Т-дефицитных мышей. Посмотрели, на что способны стволовые клетки из их костного мозга. Они утратили способность давать хмиелоидные колонии. Наша формула стала выглядеть так: 90:5:3. Работало почти только эритроидное кроветворение, создавалось избыточное количество эритроцитов. Для миелоидного кроветворения действительно необходимо влияние лимфоцитов.

Настало время рассказать о том, что стволовые клетки обладают еще одной важной для равномерной работы всей кроветворной системы "особенностью". Они постоянно выходят, мигрируют, из костного мозга в кровь, чтобы поселиться в селезенке и в других местах костного мозга, если вдруг там их стало меньше. Темп этой миграции усиливается при проникновении в организм микробов или иных чужеродных агентов. Так вот, у Т-дефицитных мышей миграция почти полностью останавливается. Устранение Т-дефицита путем внутривенного введения лимфоцитов из лимфатических узлов мгновенно все нормализует. Стволовые клетки начинают нормально выходить из костного мозга в кровь, формула их развития тоже становится нормальной — 60:30:5.

Каков практический выход из этой части исследований, мы еще не знаем. Может быть, некоторые виды злокачественных заболеваний крови, например эритробластоз, когда избыточно размножаются красные кровяные клетки, есть следствие дефекта или заболевания Т-системы иммунитета? Может быть, некоторые вирусы нарушают способность лимфоцитов отдавать приказы стволовым клеткам или заставляют их отдавать неверные приказы, а в итоге возникает лейкоз? Ясно одно: взаимодействие лимфоцитов с кроветворными стволовыми клетками — один из механизмов регуляции кроветворения.

Изменение формулы 60:30:5

Я подробно рассказал о диктатуре лимфоцита с указанием дат и имен потому, что это явление зарегистрировано 1 декабря 1977 года как открытие в Государственном реестре открытий СССР за № 192 с приоритетом от 15 апреля 1967 года. В свидетельстве на открытие записано: "Установлено неизвестное ранее явление взаимодействия лимфоцитов с кроветворными стволовыми клетками, в результате которого чужеродные стволовые клетки инактивируются, а генетически тождественные изменяют направление своей дифференцировки. Авторы открытия — граждане Союза Советских Социалистических Республик Петров Рэм Викторович, Сеславина Лия Сергеевна".

Открытие в науке — событие не столь частое. Номер в реестре — это число зарегистрированных в нашей стране открытий начиная с 1947 года. Всех вообще открытий! Сделанных не только медиками, но и генетиками, физиками, химиками, механиками, всеми, кто изучает объективно существующие явления и закономерности природы. И вот общий итог — 192 открытия за 35 лет. Всего 5-6 открытий в год.

Молекулярные курьеры иммунитета

Структура и функция

Большая часть биологов и медиков-исследователей работает в двух необъятных научных областях — физиологии и морфологии, и потому они делятся на физиологов и морфологов. Физиологи изучают функции органов и систем органов. Например, сердца или всей сердечнососудистой системы, нервной системы, головного или спинного мозга. Но нет функции без структуры. Всякую функцию кто-то (или что-то) выполняет. Сердце сокращается, потому что сокращаются мышечные клетки. Мышечные клетки сокращаются потому, что сокращаются специальные структуры этих клеток — миофибриллы, что в переводе с латыни означает "мышечные нити".

В прошлом столетии морфологи описывали то, что видел глаз. Потом стали рассматривать структуры пол микроскопом, затем — под электронным микроскопом. Открыли клеточное строение всего живого, увидели внутриклеточные структуры — ядро клетки, ее оболочку, митохондрии, микросомы. А физиологи открывали функции: ядро содержит наследственный аппарат и заведует всей жизнью клетки, митохондрии обеспечивают энергетические ресурсы для всех клеточных функций, на микросомах синтезируются белки.

Все эти примеры иллюстрируют случаи, когда морфологи как бы ставили задачу физиологам: есть орган, определите его функцию. Однако есть и десятки обратных примеров. Физиологи открыли условный рефлекс, морфологи расшифровали структуры всех его звеньев. Физиологи изучили законы памяти, но где, в каких структурах они осуществляются, никто не знает. В то же время описана масса структур, чьи функции неизвестны совсем или известны весьма поверхностно.

Морфологи и физиологи не выясняют, кто от кого отстает и кто кого перегоняет. Они отнюдь не конкурируют, но сотрудничают. Они знают, что нет функции без структуры и нет структуры без функции. Их объединяет единая простая формула: "Структура — функция".

Век медиаторов

Если то, что написано выше, прочтет биохимик — исследователь химии жизненных процессов, он непременно спросит: "Не слишком ли все просто? А как, какими средствами структура выполняет свою функцию?" Представим себе нервное окончание. Нервное волокно подошло, скажем, к мышечной клетке. Есть структура — нервное окончание. Есть другая структура — мышечная клетка. Функция нерва: отдать мышечной клетке приказ о том, чтобы она сократилась. Приказ отдан, мышца сократилась. Структура выполнила свою функцию. Как передан приказ? Кто выполнил роль курьера, передающего приказ?

Оказывается, нервное окончание (просто — окончание нервной клетки) выбросило особое химическое вещество, послало молекулярного курьера. Вещество это было воспринято оболочкой мышечной клетки, оно включило цепь химических реакций, короче стали молекулы особого белка миозина, из которого построены мышечные нити — миофибриллы. Мышца сократилась. Вот эти-то вещества, служащие молекулярными курьерами, обеспечивают исполнение функций структур и передают их от одной структуры к другой. Они получили название медиаторов, то есть посредников. Наиболее известны из медиаторов нервных окончаний, которые активируют функцию воспринимающих структур, знаменитые гормоны адреналин и норадреналин. Они ведают нашим настроением, помогают переносить тяжелые минуты стрессов.

Самые различные клеточные структуры организма исполняют свои функции с помощью медиаторов. Поджелудочная железа контролирует уровень сахара в крови, выделяя гормон инсулин. Он заставляет клетки печени превращать сахар крови в гликоген и откладывать его про запас в печени. Если сахара в крови много, выбрасывается инсулин, и сахар переходит в печень. Если мало, выработка инсулина тормозится, гликоген печени переходит в сахар крови. Так медиатор — гормон инсулин — помогает поддерживать нормальный уровень сахара в крови. Понятно, что формулу "структура — функция" следует усложнить: "структура — медиатор — функция".

Медиатор — это всегда конкретная молекула, иногда простая, чаще сложная. Адреналин, например, имеет молекулярный вес около 300 дальтон (единица, показывающая, во сколько раз молекула данного вещества тяжелее молекулы водорода; в дальнейшем, как это часто делают в научных публикациях, мы будем опускать ее название), а инсулин — около 3 тысяч. Но это всегда молекулярная структура. Морфологи ее уже не видят. Ее "видят" биохимики и молекулярные биологи.

Самые удивительные медиаторы из открытых в XX веке — гормоны: гормоны роста, половые гормоны, инсулин и другие удивительные молекулы, опосредующие функции желез внутренней секреции, контролирующие работу многочисленных систем организма. В последние годы открыты еще более удивительные медиаторы. Сенсацией стали нейропептиды — совсем небольшие молекулы, вырабатываемые нервными клетками. Одни из них — энкефалины, молекулы которых состоят всего из 5 аминокислот, обезболивают в сотни раз сильнее, чем самое сильное обезболивающее средство — морфин. (Их называют еще эндогенными морфинами — эндорфинами.) Биохимики уже выделили, расшифровали строение, синтезировали и применяют в медицине эти удивительнейшие вещества.

Дельта-пептид сна — чуть более крупная, чем эндорфин, молекула из 9 аминокислот — медиатор сна. В дозе 0,000001 грамма на килограмм веса животного он вызывает глубокий сои. Открыты медиаторы, стимулирующие обучаемость и ускоряющие запоминание. Приобрел особую известность один из них — нонапептидлизилвазопрессин.

Медиаторы иммунной системы

Итак, в иммунной системе сообща работает клеточный ансамбль, состоящий из макрофагов, Б-лимфоцитов, которые превращаются в плазматические клетки, из Т-помощников, Т-супрессоров, Т-киллеров (убийц). Эти клетки возникают в разных органах (костном мозге, тимусе, соединительной ткани) из общего для всех предшественника — из кроветворной стволовой клетки, о которой еще много будем говорить. Все участники ансамбля циркулируют по организму, встречаются в селезенке или в лимфатических узлах и совместно работают. Уже говорилось, что с помощью рецепторов они узнают друг друга при встрече. Но они пользуются еще и "языком" химических сигналов, обеспечивающих передачу информации на расстоянии. Они могут приглашать друг друга к действию. Отдавать "приказы", обмениваться информацией. Внутри иммунной системы неутомимо работают молекулярные курьеры.

В настоящее время обнаружено около 30 разных по химическому составу растворимых субстанций, или, как их называют, гуморальных факторов, выполняющих роль медиаторов — междуклеточных курьеров, обеспечивающих развитие иммунных реакций. Например, Т-лимфоцит, обнаружив чужеродную клетку — мишень своего действия, выделяет медиатор, который носит название MIF. Переведя эту латинскую аббревиатуру на русский язык, мы получим: фактор подавления миграции макрофагов.

Медиаторы иммунной системы

Для чего же лимфоцит выделяет этот медиатор? Чтобы остановить проплывающий мимо макрофаг, который выполняет функцию главного санитара организма. Выделенный медиатор не позволит макрофагу — пожирателю погибших клеток проскочить мимо мишени. "Чужак" будет поражен Т-лимфоцитом и поглощен макрофагом.

Другой медиатор, так называемый хелперный фактор (фактор помощи), выделяется Т-лимфоцитами, когда необходимо заставить Б-лимфоциты синтезировать антитела против чужеродных агентов: микробов, вирусов или чуждых белковых субстанций.

А есть медиаторы, которые усиливают функциональную активность макрофагов и лимфоцитов. Или стимулируют размножение клеток (этот медиатор называется митогенным фактором).

А вот, скажем, фактор переноса. Этот медиатор способен переносить "знание" с уже "обученных" лимфоцитов на изолированные, которые с врагом организма еще не контактировали, не соприкасались. К медиаторам, сдерживающим активность, работоспособность клеток, относится фактор, угнетающий клеточное размножение, лимфотоксины. Лимфотоксины участвуют в реализации эффекта Т-киллеров, содействуя, таким образом, уничтожению мишени.

Хемотаксис — явление активного движения клеток по направлению к химическому раздражителю или от него. Т-лимфоциты умеют выделять медиаторы (хемотаксические факторы), обеспечивающие положительный или отрицательный хемотаксис у других клеток тела.

Так, с помощью различных медиаторов Т-лимфоциты выполняют свою дирижерскую функцию: они могут усилить активность макрофагов или затормозить ее, привлечь на поле боя дополнительные клеточные отряды или, наоборот, приостановить их приток, включить Б-лимфоциты в выработку защитных антител или отдать команду "стоп, достаточно". Последнее делают Т-лимфоциты-супрессоры, выделяя, когда нужно, подавляющие факторы, антагонисты факторов помощи.

Следует подчеркнуть: проблему вырабатываемых Т-лимфоцитами медиаторов иммунной системы решают сейчас многие исследователи во всем мире. Активно ведется работа по выделению этих субстанций в чистом виде, по определению их природы и физико-химических свойств. Вся трудность в том, что большинство из них имеет близкие молекулярные массы и сходные физико-химические характеристики. Поэтому не всегда удается четко определить, осуществляется ли каждая из указанных функций отдельным химическим веществом, или один и тот же медиатор проявляет себя неоднозначно.

Большинство лимфоцитарных медиаторов — лимфокинов, как их обобщенно называют, имеет белковую природу. Они стабильны при нагревании до 56 градусов, устойчивы к ферментам, разрушающим нуклеиновые кислоты — ДНК и РНК, но чувствительны к ферментам, разрушающим белки. Молекулярная масса их колеблется от 10 тысяч до 80 тысяч.

Лимфокины обеспечивают взаимодействие между Т-лимфоцитами, Б-лимфоцитами, макрофагами и другими клетками, а некоторые из них участвуют непосредственно в уничтожении лимфоцитами чужеродных для организма пришельцев.

Особая группа медиаторов, поддерживающая размножение лимфоцитов, получила название интерлейкинов.

Однако лимфокинами и интерлейкинами проблема молекулярных курьеров иммунитета не исчерпывается. Главные курьеры — это гормоны тимуса и костного мозга, которые стимулируют вызревание и нормальную работу самих Т- и Б-лимфоцитов. Их существование доказывает, что именно молекулярные курьеры, действующие на разных уровнях кроветворной и иммунной систем, обеспечивают нормальную работу этих систем. Любая же аномалия в их работе, как правило, связана с отсутствием того или иного медиатора.

Тимозин, АФТ-6

Гормоны тимуса привлекали внимание исследователей задолго до открытия Т- и Б-лимфоцитов и их роли в иммунных реакциях. Было замечено, что тимусные экстракты обладают различными видами биологической активности, в частности стимулируют иммунные реакции. Однако до открытия роли тимуса как центрального органа иммунной системы наблюдения и исследования носили случайный характер.

В 1961 году австралиец Джек Миллер удалил тимус у новорожденных мышат. У них развился так называемый вастинг-синдром: отставание в росте, облысение, кишечные расстройства, изменения в крови и, главное, нарушения иммунитета — пересаженные чужеродные клетки и ткани не отторгались, а микробные вторжения оказывались смертельными.

Так открыли центральную роль тимуса в иммунитете. Вскоре после этого обнаружили, что тимические экстракты, введенные при вастинг-синдроме, если и не отменяют его полностью, то в значительной мере смягчают.

Потом вывели специальную породу бестимусных мышей.

Тимус у них недоразвит, отсутствуют Т-лимфоциты, резко нарушена вся иммунная система. Т-дефицит у этих животных можно скомпенсировать гормональными препаратами, выделенными из тимуса.

Неожиданно обнаружили, что тимические препараты обладают противоопухолевым эффектом, и вскрыли основной механизм их действия: обеспечение созревания Т-лимфоцитов из клеток-предшественников. Все это послужило причиной бума в научном мире вокруг гормонов тимуса. Во многих лабораториях мира развернулись работы по выделению и изучению этих активных компонентов иммунитета. И результаты не замедлили сказаться.

Совсем недавно американский иммунолог Алан Бах выделил тимусный фактор из сыворотки крови, назвал его ГТ — фактором тимуса сывороточным и полностью расшифровал аминокислотный состав молекулы, состоящей всего из 9 аминокислот.

Другой исследователь из США, Аллан Гольдштейн, выделил из тимуса препарат, названный тимозином, и применил его для лечения детей с врожденными недоразвитиями железы. Это редкие заболевания, при которых, как у бестимусных мышей, частично или полностью выключена Т-система иммунитета. Дети тяжело болеют, резко отстают в развитии и погибают от инфекционных осложнений или от той или иной формы рака. О результатах этой работы говорить, видимо, пока рано.

Во 2-м Московском медицинском институте имени Н. И. Пирогова на кафедре иммунологии совместно с Центральной научно-исследовательской лабораторией, Онкологическим центром АМН СССР и 55-й клинической больницей под общим руководством академика АМН СССР Юрия Михайловича Лопухина проводится широкий цикл исследований по изучению природы, биологического действия и клинического использования еще одной активной фракции тимуса — АФТ-6.

Этот препарат получен в лаборатории, руководимой кандидатом биологических наук Виталием Яковлевичем Арионом. АФТ-6 по своим физико-химическим свойствам выгодно отличается от других тимических препаратов, в том числе и от гольдштейновского тимозина. Прежде всего своей чистотой. Об этом говорит значительно меньший вес молекул АФТ-6, с которым связана основная активность препарата.

Основное биологическое действие препарата АФТ-6 — его способность восстанавливать Т-систему иммунитета. Это было показано в опытах на животных с удаленным тимусом. В одинаковых тестах препарат АФТ-6 активен в дозе 1 микрограмм на 3 миллиона лимфоцитов, а тимозин Гольдштейна — в дозе 9-12 микрограммов на то же количество лимфоцитов. Препарат АФТ-6 действует на предшественников Т-лимфоцитов, усиливает киллерную активность, увеличивает число Т-лимфоцитов в культуре клеток и у больных, страдающих от их недостаточности. Ему дали название Т-активин.

Препарат успешно применяли с лечебной целью при некоторых заболеваниях лимфатической системы человека, в частности при лимфогрануломатозе. Есть основания полагать, что Т-активин окажется полезным в более широком плане как эффективное средство для восстановления Т-системы иммунитета.

Тимозин, АФТ-6

Стимулятор антителопродуцентов — САП

До последнего времени не были известны гормоны или медиаторы, которые обеспечивают нормальное созревание Б-системы иммунитета. Неизвестен абсолютно точно и орган, где происходит становление Б-лимфоцитов у млекопитающих, хотя и предполагается, что им служит сам костный мозг. В связи с этим представляет большой интерес описанный в самые последние годы новый класс медиаторов, вырабатываемых костномозговыми клетками.

Первый медиатор этого типа обнаружен в нашей лаборатории в Институте биофизики Минздрава СССР группой сотрудников, возглавляемой доктором биологических наук Августой Алексеевной Михайловой. Первые наблюдения сделаны в 1968 году, последних нет — исследование продолжается.

Михайлова ввела мышам чужеродный белок — антиген. Через четыре дня в лимфатических узлах животных накопились плазматические клетки, вырабатывающие антитела. Клетки лимфатических узлов извлекли и поместили в питательную среду — in vitro (то есть в стекле, в стеклянном флаконе). Через 18 часов подсчитали, сколько там антителопродуцентов и какое количество антител они выработали. Получили цифры.

В соседние флаконы с питательной средой поместили те же самые клетки, но к ним добавили равные количества клеток из костного мозга нормальных неиммунизированных мышей. Взвесь клеток костного мозга не содержала антителопродуцентов, да сами по себе они и не могут вырабатывать антитела. 18 часов спустя подсчитали: количество антителопродуцентов и антител в смеси выросло втрое.

Сразу же возник вопрос: чьи это клетки — лимфатических узлов или костномозговые? Иначе говоря, то ли иммунные клетки лимфатических узлов заставляют подключиться к работе неиммунные клетки костного мозга, то ли костномозговые клетки интенсифицируют работу ранее включенной и теперь уже зрелой популяции антителопродуцентов.

Культивируемые клетки разделили мембраной, через которую они не проникают, но проходят все вырабатываемые ими растворимые компоненты. С одной стороны мембраны поместили иммунные клетки лимфатических узлов, с другой — костномозговые. Через 18 часов культивирования посмотрели и подсчитали количество антителопродуцентов. В костномозговой суспензии они не появились, а среди лимфоидной их стало втрое больше. Значит, именно костномозговые клетки вырабатывают растворимый фактор — медиатор, который обеспечивает увеличение числа зрелых антителопродуцентов в 3 раза! Это происходит уже через 6 часов, без клеточного деления. Следовательно, медиатор активизирует готовые к выработке антител, но до поры "молчащие клетки".

Следующим этапом исследования было выделение этого медиатора из питательной среды, в которой находился костный мозг. Сначала убедились, что в этой среде действительно накапливается стимулятор. Для этого к лимфоидным клеточным суспензиям добавили не костный мозг, а лишь культуральную жидкость, в которой в течение 18 часов жили костномозговые клетки. Эффект воспроизвелся.

После этого жидкость стали разделять на фракции с помощью метода колоночной хроматографии (суть его в использовании различий молекулярных весов и размеров белковых молекул). Из 40 выделенных фракций активными оказались лишь те, чей молекулярный вес находился вблизи значений 13 тысяч. Это совсем некрупная молекула, молекулы антител достигают иногда 900 тысяч.

Костномозговому стимулирующему фактору авторы дали имя САП, что значит стимулятор антителопродуцентов. Молекула САП состоит из двух компонентов — белковой и рибонуклеиновой. Один миллион помещенных в культуру костномозговых клеток вырабатывает 10 миллиграммов САПа. При введении в организм активность препарата оказалась даже более выраженной, чем для культивируемых in vitro клеток: в лимфатических узлах иммунизированной мыши накапливалось в 4-5 раз больше антителопродуцентов.

Последнее, что надо было выяснить, — перспективен ли стимулятор для практических целей? Работа велась с клетками из лимфатических узлов и костного мозга мышей. В генетическом отношении клетки были тождественны, они изымались от животных одного генотипа. В пределах одной чистой линии все особи идентичны друг другу, подобно идентичным (однояйцевым) близнецам. Проводя исследования в таких условиях, мы видели, что клетки взаимодействуют и медиатор этого взаимодействия — САП — активен. А будет ли он работать, если клетки будут разных генотипов или разных видов?

Вопрос этот далеко не праздный. Например, взаимодействие Т- и Б-систем иммунитета осуществляется только при генетическом тождестве Т- и Б-клеток. Чужой Т-лимфоцит не включит Б-клетку. По этой причине практическое использование явления весьма проблематично. У больного человека в подавляющем большинстве случаев нет идентичного брата-близнеца. А ничьи другие Т-лимфоциты и выделяемые ими медиаторы не могут включить Б-лимфоцит в работу.

САП и здесь показал себя с отличной стороны. Использование костномозговых клеток крыс, кур, поросят и телят показало, что все они годятся для получения стимулятора. Это открывает перспективу его использования в фармакологии. Вот что предполагает Михайлова: "При лечении ряда инфекционных заболеваний больному вводят готовые антитела — гаммаглобулины, чтобы нейтрализовать микробные яды и снять интоксикацию. Но гораздо эффективнее было бы мобилизовать защитные силы организма, увеличить количество антител с помощью САПа. Его же можно использовать и для усиления воздействия вакцин, при лечении хронических инфекций и некоторых других заболеваний, связанных с дефектом Б-системы иммунитета". — К этому я могу добавить, что САП может оказаться эффективным средством лечения аллергий, ибо одна из основных причин аллергий в том, что организм не может вырабатывать защитные антитела против аллергенов.

Неинфекционная иммунология и совместимость тканей

Неинфекционная иммунология

Обратитесь с вопросом к вашим знакомым и друзьям, даже биологам или медикам. Спросите их: "Что такое иммунитет?" Первый раз такой опрос я провел в 1968 году. В девяти случаях из десяти следует ответ: "Это невосприимчивость к инфекционным болезням".

Время шло. Интерес к иммунологии возрастал. Все большее число людей узнавало, что иммунология занимается не только проблемами предупреждения заразных болезней и в поле ее зрения находится множество важнейших неинфекционных проблем. В этом году я повторил эксперимент с опросом. По-старому ответила уже только половина "подопытных знакомых". Вторая половина сочла, что иммунология — это важная наука о механизмах поддержания здоровья. В пояснениях фигурировали неинфекционные примеры — рак, аллергия, беременность, переливание крови, пересадка органов, старение.

Большое значение в расширении границ иммунологии сыграл термин "неинфекционная иммунология". Он широко распространился в последние 20 лет. И хотя никакой особой неинфекционной иммунологии нет, есть единая наука об иммунитете, а термин этот временный, он сыграл очень большую положительную роль в преодолении прежнего, сложившегося еще во времена Пастера, представления об иммунологии. В течение многих лет термин "неинфекционная иммунология" фокусировал внимание на проблемах иммунитета, не имеющих отношения к инфекционным заболеваниям. Это переливание крови и несовместимость тканей при пересадках, иммунные механизмы осложнений при беременности и защита от рака, причины некоторых болезней крови, ревматоидного артрита, астмы и других аллергий. Термин "неинфекционная иммунология" как бы провозглашал: "Эта наука изучает не только защиту от инфекционных болезней. Она гораздо шире. В иммунологии ключи от многих неинфекционных проблем". Термин боролся с инерцией научного мышления.

Когда-то Френсис Бэкон писал: "Размышляя о возможном, люди пользуются примерами прошлого и предвосхищают будущее с воображением, занятым прошедшим. Этот путь рассуждений часто является ошибочным, так как реки, вытекающие из истоков природы, не всегда укладываются в старые русла".

Инерция научного мышления — это и хорошо и плохо. Хорошо потому, что дает опору для исследования природы дальше и глубже. Инерция заставляет критически относиться ко всему новому, непривычному, требуя бесспорных доказательств. Именно инерция мышления помогает разрушать необоснованные научные спекуляции. Иногда грандиозные и вредные. Не без участия инерции мышления разлетелась в пыль теория, опровергающая ведущую роль генов в передаче наследственных признаков, целый ряд спекулятивных теорий медицины и методов лечения, например лечения микробной болезни дизентерии сном.

Инерция мышления может и ослепить ученого, лишить его объективности, заставить, несмотря ни на что, отвергать новое. В этом, пожалуй, самое большое зло инерции научного мышления. И если бы меня спросили: "Чего в ней больше — зла или добра?", я бы ответил: "Все-таки зла".

Ученый опирается на установленное ранее, но вовсе не должен следовать ему слепо и безрассудно. Ученый идет одним научным путем, но вовсе не должен считать все другие бесплодными. Ученый уважает и даже преклоняется перед авторитетами прошлого, но вовсе не должен считать их мнение абсолютным и для наших дней. Из-за инерции мышления хирурги, несмотря на блестящие результаты венского акушера Игнаца Земельвейса, продолжали еще 20-30 лет мыть руки не до операции, а после. Из-за инерции мышления кибернетика осуждалась как идеалистическое мракобесие. Из-за инерции мышления многие ученые держатся за какую-нибудь догматическую цитату, отбрасывая кажущийся на первый взгляд нелепым, противоречащим здравому смыслу, а точнее, неожиданным, результат эксперимента.

Часто поступательное движение требует отбросить привычное понятие или распространить его на совершенно необычные новые явления. И вот тут-то как злейший враг научного прогресса выходит на сцену она, инерция научного мышления. Выходит и запирает те каналы нашей мысли, в конце которых и лежит долгожданный ответ. Мысль не течет по этому каналу, так как у входа, у истока стоит привычное "невозможно" или "еще великий Пастер показал"...

Последние годы XIX и первые годы XX века были годами триумфа молодой микробиологии и молодой иммунологии. Это были годы "охотников за микробами", как называл ученых того времени Поль де Крюи — автор известной книги с таким названием. В эти годы иммунитет, как волшебный "Сезам, отворись!", открывался все новою добротой к людям.

Уже научились делать прививки против бешенства, сибирской язвы, готовятся вакцины против холеры, туберкулеза, детей спасают от дифтерии, вводя им противодифтерийную иммунную сыворотку. Слово "иммунитет" звучит как спасение. Иммунитет — это невосприимчивость к заразным болезням. Иммунитет — это защита от микроба. Иммунитет — это клетки, пожирающие болезнетворных возбудителей, и антитела, которые проявляются в крови, чтобы разрушать все тех же возбудителей и их яды.

Среди триумфов открытий все новых способов создания иммунитета против микробов остаются незамеченными несколько ученых, которые шагают не в ногу. Они разглядели второе лицо иммунитета. Они увидели, что иммунитет не всегда друг. Он может быть и врагом.

Мало кто обратил внимание на этих ученых в то время. Осмысление добытых ими фактов пришло позже, в наши дни. А в те годы инерция мышления несла всех по руслу создания иммунитета против инфекционных заболеваний. И они были правы: инфекции в те годы оставались главным злом человечества. И все-таки несколько исследователей преодолели инерцию и уже тогда сорвали маску со второго — неинфекционного — лица иммунитета.

Трактовать иммунитет как способ защиты организма от возбудителей инфекционных болезней в наши дни непростительная инерция мышления. И не безобидная. Если так думает неспециалист — это всего лишь заблуждение. Если же так пишет научный работник — это невежество. Автор усугубляет инерцию научного мышления, запирая продуктивные каналы мысли своих читателей. Это непростительно. Ведь прошло больше 80 лет с тех пор, как эти каналы впервые были открыты бельгийцем Жюлем Борде и русским Николаем Чистовичем. Это произошло в самые последние годи прошлого столетия. Оба молодых ученых работали тогда в Париже, в Пастеровском институте, в лаборатории Мечникова. Им выпала честь победить инерцию мышления.

Неинфекционная иммунология

Жюль Борде и Николай Чистович

На рубеже столетия большинство исследователей были увлечены изучением иммунитета против микробов. Обнаруживались возбудители все новых и новых болезней. Изучались механизмы невосприимчивости к ним. Создавались вакцины.

И вот среди этого захватывающе интересного потока исследований 28-летний Жюль Борде задумывается... Задумывается над проблемами иммунологии, но без особой связи с микробами и невосприимчивостью к заразным болезням. Борде ставит вопрос наперекор инерции научного мышления.

Вопрос: вырабатываются ли антитела только в ответ на введение бактерий и бактерийных токсинов? Или они появляются в крови и после попадания в организм немикробных клеток, например чужеродных красных кровяных шариков — эритроцитов.

В одной из предыдущих глав был описан опыт введения кролику холерного вибриона. В ответ в крови животного появились антитела, склеивающие, а затем и растворяющие холерного вибриона. Ни с какими другими микробами антитела не взаимодействовали.

В 1898 году Борде поставил точно такой же опыт. Только ввели кролику не микробные клетки, а эритроциты из крови барана. Через несколько дней сыворотка крови кролика стала склеивать и растворять эритроциты барана. Именно барана! И только барана! Эритроциты других животных, в том числе и человека, чувствовали себя в иммунной кроличьей сыворотке великолепно. Там были строго антибараньи антитела. Если ввести кролику человеческие эритроциты, появятся антитела, которые склеивают и растворяют только человеческие эритроциты и никакие другие. Специфичность, как и в отношении микроба.

Одновременно Чистович описывает появление антител в крови животных после введения им под кожу или в вену немикробных и даже неклеточных чужеродных белковых веществ. А именно — белков кровяной сыворотки. Чистович обнаружил в организме своих животных антитела против введенной сыворотки. Эти антитела, прибавленные к чужеродной сыворотке, вызывали укрупнение ее белковых молекул, их склеивание. А говоря проще, возникало помутнение прозрачной сыворотки.

Феномен называли преципитацией, то есть осаждением. А антитела — преципитинами. Они тоже строго специфичны. Введите кролику человеческую сыворотку, получите преципитины, реагирующие только с ней. Введите мышиную — получите антимышиные.

Еще в конце прошлого века было показано, что иммунитет — это борьба не только с микробами. Это борьба против различных — а вернее, любых — агентов чужеродного, но обязательно биологического происхождения. Организм борется, вырабатывает оружие против всего чужеродного, что попадает в его внутреннюю среду. И в конце концов какая разница ему, организму, что этот чужеродный агент несет в себе: холерное, тифозное, гриппозное начало или чужую кровь, чужую ткань, чужие белковые вещества, пусть и не вызывающие определенных болезней. Организм борется со всем чужим, что в него попадает. А средства борьбы почти всегда одни и те же. Они являются основой иммунитета как инфекционного, так и неинфекционного, который нас сейчас интересует больше всего.

Борде, Чистович и их учитель Мечников как раз и являются создателями неинфекционной иммунологии, благодаря которой могла появиться современная иммунология.

Несовместимость тканей при пересадках является прямым следствием из наблюдения Борде и Чистовича. Конечно, нам легко рассуждать 85 лет спустя. Все кажется просто и логично. Мы все "крепки задним умом". А чтобы осмыслить иммунную природу отторжения, науке потребовалось 45 лет. Именно столько времени прошло от зарождения неинфекционной иммунологии до того момента, когда Питер Медавар нанес несовместимость тканей при пересадках на карту иммунологии. И никто до него не понимал, в чем причина неудач всех попыток приживить чужой орган, хотя к решению проблемы подошли очень близко.

Алексис Каррель и Эмерих Ульман

В науке ничего не возникает вдруг, У каждого открытия есть предыстория. Оно совершается на основе уже достигнутого. У каждого ученого есть предтечи, подготовившие почву для его работы. Пастер не создал бы принципа вакцинации, если бы не была сформулирована микробиологическая концепция заразных болезней. Алексис Каррель, обосновавший биологическую природу несовместимости тканей при пересадках, был индуцирован Эмерихом Ульманом — первым хирургом, осуществившим пересадку почек.

24 января 1902 года на заседании Венского хирургического общества доцент Эмерих Ульман выступил с докладом "Пересадка почки". Он рассказал об опытах пересадки почки собаки с ее нормального места на шею. И продемонстрировал собаку.

13 марта 1902 года в венском еженедельном "Клиническом журнале" появилась статья Эмериха Ульмана, которая называлась "Экспериментальная пересадка почки". Это не была малозаметная периферийная публикация. Нет, венский журнал в то время был ведущим медицинским журналом Европы. Ульман писал: "Считалось невозможным трансплантировать такой большой орган, как почка. Тем не менее это было сделано, и жизнеспособность пересаженной почки сохранялась вместе с ее физиологической функцией... Дальнейшие эксперименты покажут, могут ли почки быть трансплантированы от одной собаки другой... и, наконец, могут ли (хотя это кажется едва ли возможным) пересаженные почки взять на себя бремя процессов полного очищения крови, то есть останется ли живым животное, если его собственные почки удалить, оставив функционировать только пересаженные?"

27 июня 1902 года на очередном заседании хирургического общества вновь выступал доктор Ульман:

— Вначале меня постигла неудача при трансплантации почки от животных одного вида другому, но сегодня я в состоянии продемонстрировать вам, перед столь выдающейся аудиторией, козу, у которой в области шеи находится трансплантированная туда почка собаки. Вы можете видеть, что почка функционирует совершенно нормально и что моча вытекает по каплям из конца выведенного наружу мочеточника. Я должен искренне признаться, что успех эксперимента удивил даже меня самого. Хотя давно известно, что извлеченная из тела почка при перфузии чужеродной кровью начинает секрецию, я не предполагал, что это возможно в живом организме: такую точку зрения разделяли все специалисты.

Итак, Эмерих Ульман произвел все три вида пересадок: ауто-, гомо- и гетеротрансплантации. По-видимому, он не делал различий между ними. Он не сообщил в печати о дальнейшей судьбе пересаженных почек. И больше никогда не публиковал никаких данных о пересадке органов, хотя много и продуктивно работал как хирург. В 1902 году ему был 41 год, а прекратил он свою академическую работу в двадцатых годах нашего столетия. Неизвестно, почему он увлекся трансплантациями и почему разочаровался в них.

Алексис Каррель начал свои опыты под влиянием Эмериха Ульмана. Он сам писал об этом. И вот сегодня всеми признано: с Карреля началась научная эра трансплантации органов. И это действительно так. Он ее обосновал. Он сформулировал биологическую (не хирургическую!) природу несовместимости. Он ее первооткрыватель. Об этом никто не спорит. И все-таки кто-то был раньше. Это был доцент Эмерих Ульман. Но и он, конечно, был индуцирован кем-то еще...

Алексис Каррель, выпускник Лионского университета, хорошо знал историю медицины, очень хорошо — историю хирургии. Он собрал все достоверные описания тканей и органов. В X веке до нашей эры индусские жрецы успешно использовали для воссоздания поврежденных ушей, носов и губ лоскуты кожи с других мест тела того же больного...

В 1503 году сицилийский врач Бранка пытался пересадить кожу раба, чтобы восстановить нос хозяина. Но Бранка был менее удачлив, чем древние индусские коллеги.

Сведений о пересадках много. Часть из них достоверна, а часть маловероятна. Можно найти описания успешных пересадок. Но больше... убедительные случаи безуспешных попыток. Совершенно ясно, что врачи не умели и не умеют пересаживать ткани от одного человека к другому. Это не получалось, это не удается и сейчас. Индусские коллеги Бранки не более удачливы. Они просто пересаживали ткани того же человека. А Бранка пытался пересадить кожу одного к другому. И даже такой мощный фактор, как "рабская кожа", не помог.

Но на это Каррель не обратил внимания.

Во всемогущество хирургии привыкли верить все: и врачи и больные. Каррель — хирург. И, как всякий хирург, он считает причиной неудач недостаточность мастерства, несовершенство хирургической техники. В этом не сомневались и другие. Так привыкли думать все.

Да и почему думать иначе? Почему бы пересаженной ткани не приживать? Ткань такая же. Кожа, например, у всех людей одинаковая. Даже если раб и хозяин. Даже если побежденный и победитель. И даже... если белый и негр. Чуть больше пигмента в коже, а так совершенно одинакова. А если взять почки или печень, то вовсе не видно никаких различий. Значит, если хорошо сшить сосуды (которые кстати, тоже одинаковые) и по ним к пересаженным тканям или органу пойдет питающая эту ткань кровь (которая тоже одинаковая), все будет в порядке. Ткань ли, орган ли — все равно должны прижить. Так думал Каррель. Так думали все.

В ближайшее время — естественный ход мысли Карреля — хирургия достигнет потолка совершенства в своей технике. Но основной ее метод — отрезание больного органа — невероятно ограничен. Так не может продолжаться дальше. Хирургию вынужденную, разрушительную надо заменить созидающей, заместительной, реконструктивной. Надо удалять больной орган и на его место ставить здоровый.

Так надо.

Это главное. Этому можно и нужно посвятить жизнь. Медики прошлого и хирурги наших дней не научились этого делать. Просто они не достигли совершенства, не умеют оперировать. Не научились еще сшивать сосуды. Ключ к решению проблемы — хирургическая техника, Чужая ткань должна быть точно пригнана. Надо хорошо пришить слой к слою, сосуд к сосуду, нерв к нерву. Техника оперирования должна быть отточена до совершенства.

Так думал Каррель, не обращая внимания на то, что, когда древние индусские врачи выкраивали лоскут у самого больного, успех был. Когда итальянец Бранка "одалживал" кусок ткани у другого — неудача.

Каррель посвятил свою жизнь технике пересадок органов и тканей. Вера в успех, вера в хирургическое мастерство не покидала Карреля. Инерция мышления звала его к действиям. Самое главное — обеспечить нормальное питание пересаживаемого органа. Иначе говоря, нормальный приток и отток крови, то есть главное — хорошо сшить сосуды.

Каррель окончил медицинский факультет в 1896 году. Известным хирургом-экспериментатором стал уже через несколько лет после окончания университета. Каррель разработал сосудистый шов. На создание этой тончайшей хирургической методики ушло два года. Сосуды сшивались слой к слою, стенка в стенку. Создатель сосудистого шва стал известен не только во Франции. Сшивать сосуды не умели во всем мире. В 1900 году Каррель получил степень доктора медицины. Ему было 27 лет.

В 31 год молодой хирург был приглашен на работу в Чикагский университет.

В 32 года он совершил чудо. Это было в 1905 году.

В операционной стояли 2 стола. На одном укрытая стерильными салфетками лежала собака. Наркотизатор следил за пульсом и дыханием. На втором, тоже в стерильных салфетках, лежала собачья нога. Ее только что ампутировали. Каррель рассматривал разрезанные ткани, искал артерии, вены. Конечность должна быть пришита на старое место. Впереди успех! Вот уже соединенные кости, мышцы. Сшиты сосуды, нервы (слой в слой, стенка в стенку!). Зашита кожа.

Алексис Каррель и Эмерих Ульман

Прошел день, неделя, месяц, год.

Сомнений не было. Мастерство победило!

Алексис Каррель, первый в истории медицины хирург, приживил полностью отделенную от туловища конечность. Нога прижила навсегда. Собака пользовалась ею почти так же непринужденно, как и до операции. В этом же году Каррель повторил чудо с почкой. Удаленный орган приживлен вновь той же собаке. Приживлен навсегда. Эти операции принесли Каррелю еще большую известность.

В 33 года его приглашают в Рокфеллеровский институт в Нью-Йорке.

Каррель видел, что пошел по пути индусских жрецов. Собаке — отрезанную ногу. И не какой-нибудь другой собаки, а именно этой, именно тут же ногу, которую отрезали. Он еще не пошел путем Бранки. Впереди еще годы работы. План ясен. Цель ясна. Задачи поставлены.

Каррель выступает с сообщениями, дает интервью журналистам. Ученый считает: эти попытки — только начало пути, только апробация хирургической техники. Ученый заявляет: в ближайшее время будут пересажены чужие органы. Ученый уверен, что в методах сомневаться не приходится, они совершенны. Главная экспериментальная модель — пересадка почки.

Первый "почечный" эксперимент, который Каррель опубликовал совместно с Гутри, был посвящен пересадке этого органа с его обычного места на шею. Почка прижила и хорошо функционировала. Через год они опубликовали результаты эксперимента, которому суждено было повториться тысячи раз в руках сотен и сотен хирургов. Эта экспериментальная модель для изучения проблем пересадки органов широко используется и в наши дни. Их новая статья называлась "Успешная трансплантация обеих почек от одной собаки другой с удалением у последней обеих нормальных почек".

Обратите внимание на то, как верит Каррель в успех. Он называет трансплантацию "успешной". В статье он пишет о том, что на восьмой день собака бегала и прыгала, но не говорит читателям, что на девятый день у собаки началась рвота. Пришлось повторно оперировать, почки перестали работать, и собака погибла. Он считает, что об этом можно не говорить. Раз одна прожила восемь дней, другая проживет восемь лет.

Каррель продолжает работать. Ученый ищет, и, стало быть, он должен пройти через годы испытания мужества. Эти годы начались. Все успехи, когда он приживлял ампутированные органы, позади. Как только он пытается пересадить другой, хотя и совсем такой же орган, взятый от другой собаки, успеха нет.

Тот же сосудистый шов, та же блестящая хирургическая техника. Тот же успех... но лишь в первые дни после операции. Проходит 10-20 дней... Чужой орган отторгается. Один опыт, другой, третий... То разошелся шов. То закупорился сосуд. То у собаки развилась сердечная недостаточность.

Но разве могут единичные неудачи поколебать веру во всемогущество хирургической техники? Опыты продолжались. Десятки, сотни...

Опыты стали делать не только на собаках, но и на кошках. Был разработан новый прием пересадки сразу двух почек в целом, в виде единого комплекса вместе с отрезком аорты и полой веной выше и ниже почек. Некоторые кошки доживали до 16-го дня.

Шли годы. И ни одного случая полной удачи. Ни одного!

Оперативная техника для каждого случая совершенствовалась и разрабатывалась артистически. Ни одного лишнего движения. Ни одного неоправданного повреждения пересаживаемого органа. Ни одной лишней секунды. И как часто бывает, даже в науке, причины ищут в знакомом, в уже известном. А это было время, когда причинами всех болезней считали микробов. В хирургии всякое нагноение приписывают микробам.

Всякое отторжение сопровождается неблагополучием в самом месте операции. Экспериментаторы грешат на микробов. Усовершенствуются методы борьбы с микробами! Ни одного успеха!

Орган пересаживается мгновенно после его изъятия от донора. Отторжение.

Орган сохранялся в питательных растворах, прежде чем его пересадить. Отторжение.

Специальная обработка противомикробными растворами — антисептиками. Отторжение.

Никакие ухищрения не давали положительных результатов — ткани и органы, взятые от другого организма, отказывались приживать.

Каррель разрабатывает метод сохранения органов в питательных средах. Открывает способ культивирования тканей в пробирках. В 39 лет в 1912 году Каррелю присуждают Нобелевскую премию за разработку сосудистого шва и создание метода культивирования органов и тканей.

Но первоначальная идея не оправдалась. Инерция мышления, вера в бесконечные возможности хирургии питала исследователя многие годы. Вера эта дала силы провести сотни экспериментов. И все-таки через инерцию мышления пришлось перешагнуть.

Темпераментный исследователь и блестящий хирург вынужден признать: пересадка тканей и органов между двумя, казалось бы, совершенно одинаковыми организмами (казалось бы!) невозможна. Причина этой невозможности лежит за пределами хирургического мастерства. Стоило ему решить, что его техника операций несовершенна, и... впереди были бы еще многие годы бессмысленной работы. Мужество ученого сказалось в том, что он понял: задача не под силу не ему, а хирургии в целом. Всемогущая хирургия не всемогуща.

В 1910 году в статье "Отдаленные результаты пересадок почки и селезенки" Каррель писал: "Коль скоро орган, извлеченный из животного и реплантированный ему же посредством определенной техники, продолжает нормально функционировать и коль скоро этот орган прекращает функционировать, если он трансплантирован другому животному посредством той же самой техники, физиологические расстройства не могут быть следствием хирургических факторов. Изменения, которым подвергается орган, могут быть вызваны влиянием хозяина, то есть биологическими факторами".

Каковы эти биологические факторы, Каррель не знал. Да и не мог он, хирург, в те годы знать, в чем причина несовместимости. Слишком мало еще знали об иммунитете даже иммунологи. Да и у иммунологов действовала тяжеловесная инерция мышления. В иммунитете видели только силы, защищающие от микробов. Должно было пройти немало лет, чтобы стало ясно, иммунологическая армия вступает в бой не только с микробами, но и с любыми другими чужеродными клетками, тканями, органами.

Алексис Каррель был хирургом, который не случайно, а продуманно, сознательно занялся пересадкой. Он был первым хирургом, который разбил свои мечты о барьер несовместимости. Он был первым хирургом, который понял, что эту проблему не решить хирургу.

Любопытно заметить, что "бессмысленная" работа родила сосудистый шов, создала методы культивирования тканей.

Но главные успехи этой "безуспешной" работы в другом. Во-первых, преодолена инерция мышления: хирургия с самым нечеловеческим мастерством в одиночку не сумеет разрешить проблемы пересадки органов. Во-вторых, доказано, что ткани одного индивидуума во всех случаях отличаются от тканей другого. Будущее должно было найти материальный субстрат этих различий. И действительно, как мы видели, нашло. Да не в общей форме, а в столь конкретной и точной, что этими различиями можно пользоваться даже для решения задач криминалистики.

Питер Медавар и Эмиль Холман

Сэр Питер Медавар — крупнейший английский ученый, нобелевский лауреат, получивший звание лорда за научные достижения. О нем еще не раз будет сказано в следующих главах. Сейчас важно одно. Он сделал следующий за Каррелем шаг — доказал, что биологическая природа отторжения относится к категории иммунологических явлений. Алексис Каррель его предтеча. Но не единственный. Рассказ о Медаваре следует начинать с Эмиля Холмана.

В 1923 году молодой венский хирург Эмиль Холман занимался пересадкой кожи с целью лечения кожных поражений у детей. Для этого на пораженные поверхности он трансплантировал по 150-170 маленьких кусочков кожи, взятой от доноров. Трансплантаты временно приживали и способствовали выздоровлению. Но в некоторых случаях развивались странные явления. Через несколько дней после повторной пересадки дети начинали плохо себя чувствовать, у них появлялась сыпь на всем теле. Доктор Холман вспомнил, что чужеродные белки при повторном введении могут вызывать иммунизацию, и стал в таких случаях удалять ранее пересаженные лоскуты кожи.

После этого наблюдения Холман начал производить пересадку кусочков кожи не от случайных доноров, а сознательно выбирая их. Так, чтобы одному ребенку при первой пересадке попали лоскуты от двух разных людей, а при повторной пересадке от первых двух и от третьего, кожу которого этому ребенку в первый раз не пересаживали.

Холман обнаружил удивительный факт. Если для повторной пересадки брали кожу от того же донора, что и для первой, то пораженные кожные лоскуты отторгались вдвое быстрее первых. Если же для повторной операции использовали кожу нового донора, то ускоренного отторжения не происходило.

Эмиль Холман сделал потрясающе точное предположение, которое могло бы лечь в основу изучения природы несовместимости тканей. Он писал: "Представляется вероятным предположить, что каждая группа трансплантатов вызывает появление своих собственных антител, которые ответственны за последующее исчезновение пересаженной кожи".

Он сделал предположение, но больше не разрабатывал проблему, не продолжал исследований.

Вот почему честь открытия и обоснования иммунологической природы отторжения несовместимых тканей принадлежала английскому ученому Питеру Медавару, хотя он начал работать на 20 лет позже. Но именно он нанес на карту иммунологии реакции тканевой несовместимости.

Во время второй мировой войны доктор Медавар совместно с хирургом Томасом Гибсоном занялся совершенствованием методов пересадки кожи, столь необходимых в военное время. Начал он с повторения опытов Холмана и убедился, что во второй раз трансплантат, взятый ими от того же самого донора, отторгается значительно быстрее, чем в первый, демонстрируя роль иммунизации организма первичным трансплантатом.

В отличие от Холмана Медавар не ограничился предположением. Он провел сотни экспериментов на животных, изучил микроскопическую картину отторжения и определил специфичность иммунизации, получив таким образом главные доказательства иммунной природы отторжения. В 1944 году Медавар опубликовал статью "Поведение и судьба кожных трансплантатов у кроликов". В этой работе было доказано, что механизм, посредством которого отторгается чужеродная кожа, принадлежит к категории иммунных реакций.

Откройте любой учебник, спросите кого угодно, кто первооткрыватель иммунной природы несовместимости тканей, и вы получите правильный ответ: лауреат Нобелевской премии сэр Питер Медавар. А все-таки и до него уже много было сделано. В 1910 году Алексис Каррель сказал: "Ищите природу несовместимости не в хирургических неудачах, а среди биологических причин". В 1924 году Эмиль Холман заподозрил иммунную реакцию. А в 1944 году Питер Медавар открыл ее, вернее, доказал всему миру, что это так.

Любопытно, что Холман не оспаривал чести открытия. В 1975 году уже на склоне лет в одной из своих публикаций, вспоминая ранние работы и свое недоказанное предположение, он писал: "Какую блистательную возможность мы упустили!"

Переливание крови и беременность

Штамп в паспорте

В начале книги я рассказал о том, сколько миллионов человеческих жизней спасла иммунология благодаря искусственной иммунизации — вакцинации — против оспы, полиомиелита, кори и многих других заразных болезней. В этой главе я расскажу еще о двух практических достижениях, масштабность которых даже превосходит первое. Речь идет о переливании крови и так называемой резус-несовместимости матери и плода, то есть ее будущего ребенка.

Каждое переливание крови, которое делает хирург, терапевт, акушер, онколог, травматолог, делается совместно с иммунологом. Переливающий кровь врач держит в руках иглу, а судьбу пациента держит в руках иммунология. Миллионы переливаний, миллионы жизней.

Пятнадцать процентов женщин обречены на резус-несовместимость со своим будущим ребенком. Судьба этих детей определена современной иммунологией. Опять судьба миллионов! И судьбы эти решаются в наши дни так просто, в виде короткой записи. В паспорте стоит штамп. И все. У меня, например, штамп выглядит так: "Группа B(III), Rh+".

Переливание крови чаще всего процедура неотложной, экстренной помощи. При автомобильной катастрофе или другой травме, сопровождающейся потерей крови, определять группу некогда ни у пострадавшего, ни у донора, готового дать кровь. А посмотреть в паспорте — одна секунда. У кого такого штампа в паспорте еще нет, это значит, что он пока еще не охвачен диспансерной службой своей районной поликлиники. Его главные группы крови пока еще не вписаны в паспорт, и, если ему понадобится переливание, придется сначала определить эти иммунологические группы, а потом уже переливать кровь.

Карл Ландштейнер

Карл Ландштейнер получил очень широкое образование. Это не было заслугой только медицинского факультета Венского университета. Большой научный кругозор — результат собственной неуемности.

Официальное обучение — всегда лишь основа. На этой почве и строятся большие знания, широкий кругозор. Частично отбрасыванием ненужного и главным образом поисками дополнительных знаний.

"Auditor et altera pars" — "Выслушай и другую сторону". И Ландштейнер, боясь односторонности своих учителей, ходил на лекции их оппонентов. Он не принимал на веру точку зрения одних ученых, не познакомившись с противоположной точкой зрения.

Студент-медик, полюбивший химию, он еще увлекся иммунологией. Сочетание этих двух увлечений помогло ему стать иммунологом совершенно нового направления.

Ландштейнер окончил университет в 1891 году. Работал в университетских клиниках, в Институте гигиены, а затем в Институте патологии города Вены. Здесь Ландштейнер начал свои оригинальные для того времени иммунологические исследования. Ежегодно он публиковал пять-десять работ. С каждой новой работой все яснее и четче становилась научная индивидуальность исследователя. И параллельно создавался ранее неизвестный аспект иммунологии.

Химическое мышление приближало, да и приближает биологию к уровню точных наук. В те времена, на заре точной биологии, химическое мышление разделило на две стороны единый процесс иммунитета. Одна сторона — реакция организма на чужие, инородные, тела или вещества, микробы или белки, попавшие в кровь или ткани. Другая — природа веществ, включающих иммунологические реакции организма. К тому времени эти вещества-включатели получили общее название "антигены". Например, микробы или бараньи эритроциты в организме кролика вызывают ответную реакцию, в частности выработку антител. Повинны в этом антигены.

Назвать еще не значит понять. Слово есть, но какую сущность оно выражает? Ясно только, какое действие вызывает. Этого мало. Неизвестно, как построены эти вещества, сколько и каких антигенов в различных чужеродных клетках и белках. Это было интересно.

Разрешение таких загадок и приближало биологию к точности. Прямого практического интереса решение их не представляло. Но именно этим теоретическим вопросам посвятил жизнь Карл Ландштейнер.

Сейчас имя его стоит в ряду крупнейших иммунологов. В 1930 году Ландштейнер удостоен Нобелевской премии. А в 1900 году ему было 32 года, он был всего лишь молодым исследователем. Исследователем, интересы которого лежали далеко от каких-либо практических нужд медицины. Неудивительно, что одно из ранних наблюдений Ландштейнера, результаты которого были опубликованы в 1901 году, оставалось до поры до времени интересным, но "ненужным" наблюдением.

Ландштейнер нашел в человеческих эритроцитах два антигена. Потом один из них назвали — А, второй, естественно, — В. В процессе своих отвлеченных исследований Ландштейнер обнаружил любопытную вещь. Не то чтобы в каждом эритроците любого человека были оба антигена. У некоторых в красных кровяных клетках только антиген А. У других — только В. А у кого — ни А, ни В.

Карл Ландштейнер

И более того: там, где в эритроцитах есть антиген А, в сыворотке имеются антитела против В. И наоборот, где нет ни А, ни В, там есть антитела против обоих антигенов.

Карл Ландштейнер написал об этих любопытных закономерностях в статье со скромным названием "Об агглютинативных свойствах нормальной человеческой крови". Он совершенно не предполагал практических последствий наблюдения. Опубликовал и продолжал свои отвлеченные исследования веществ. Прошло несколько лет, прежде чем открытие Ландштейнера нашло применение в клинике.

В 1914 году началась первая мировая война.

Пирогов называл войну "травматической эпидемией". И вот такая эпидемия наступила. Было много повреждений, и очень тяжелых, и необычных. Эта война отличалась от прошлых новыми видами оружия, а стало быть, и новыми видами повреждений.

Медицина опять с особенной остротой обратилась к проблеме переливания крови. Опять потому, что и в прошлые века врачи уже не раз пытались переливать кровь при различных болезнях или ранениях, и, естественно, особенно важно это было при большой потере крови. Однако все попытки сделать переливание крови рядовым практическим мероприятием ежедневной медицины оставались безуспешными. Результаты были общеизвестны и неутешительны. У каждого третьего-четвертого пациента после переливания крови развивалось тяжелейшее осложнение, нередко кончавшееся смертью.

Переливание крови слишком часто приводило к потере больного. Применять эту процедуру было чрезвычайно опасно. Риск редко себя оправдывал.

В некоторых странах переливание крови было даже запрещено. Во Франции в XVII веке профессор Сорбоннского университета Дени совместно с хирургом Эмерецом произвели неудачное переливание крови одному безнадежному больному по просьбе его жены. Они отказывались. Но жена настояла. Больной умер. Жена подала в суд.

К чести того времени, судила врачей Французская академия наук. К чести Французской академии наук, она не осудила врачей. Французская академия запретила переливание. Но запретила мудро. Академия постановила разрешать переливание после особого одобрения авторитетной комиссии. И после каждого переливания потребовала подробного разбора результатов. Накопленные результаты подтвердили: переливание крови опасно, а в ряде случаев смертельно.

В 1914 врачи-практики обратили внимание на "не имевшее никакого отношения к практике" наблюдение Ландштейнера. Опираясь на его исследования, врачи стали брать для переливания не любую кровь, а только ту, эритроциты которой не склеиваются в сыворотке больного.

Практически процедура свелась к определению антигенов А и В в эритроцитах донора, дающего кровь, и больного, получающего ее. Смешивали кровь донора и сыворотку больного. Если эритроциты склеивались в комочки, в крови больного есть вещества, несовместимые с антигенами донора. Значит, она не подходит. Переливать можно только кровь, совместимую по групповым антигенам.

С тех пор прошло 60 с лишним лет. Закончилась первая, отгремела и вторая мировая война. За эти годы переливание крови спасло сотни тысяч больных и раненых. Этот метод лечения применяется во всех больницах мира. Кровь переливают не только при большой потере, но и при многих заболеваниях, не связанных с ранениями, и при сложных хирургических операциях. А все началось со скромного "отвлеченного" наблюдения молодого иммунолога.

Итак, работа Ландштейнера поделила все человечество мира на четыре группы по свойствам их крови. Вернее, по антигенам А или В. Есть первая группа, или иначе, нулевая, потому что в ней нет ни антигена А, ни антигена В. Но есть оба антитела: анти-А и анти-В. "Безантигенную" кровь первой группы можно переливать куда угодно, в любую кровь — ведь в ней нет веществ, которые включают иммунные механизмы. Эритроциты эти "без антигенов", не будут склеиваться сывороткой.

Зато в эту кровь нельзя переливать кровь с антигенами А или В. В сыворотке этой нулевой (первой) группы есть антитела и для А и для В. Значит, в эту кровь можно вливать только такую же, без антигенов, нулевую (первую) группу.

Если мы повторим те же рассуждения и для других групп, нам станет ясной схема переливания: каким людям, с какой группой, какую кровь можно переливать. Предположим, у нас четвертая группа, ее называют АВ, что означает существование в эритроцитах обоих антигенов, а стало быть, отсутствие в сыворотке обоих антител. Вывод: эту группу нельзя переливать ни одной другой — всюду есть антитела либо на А-, либо на В-антиген; но в кровь этой группы можно переливать любую, люди этой группы — универсальные реципиенты. Первая (нулевая) группа, так сказать, более альтруистическая: себе меньше, чем другим. Четвертая — эгоистическая: себе больше, чем остальным.

Тот же ход рассуждения можно распространить и на остальные две группы. Вторую, или А, в которой нет антигена В, но есть антитело — анти-В. На третью группу В, где нет антигена А, но есть антитело против него.

Это рассуждение читатель может и сам сделать. Во-первых, он тогда проверит, разобрался ли, а во-вторых, избавит автора от неловкости при столь долгом повторении многочисленных А, В и анти.

Женщина Rh-, мужчина Rh+

После того как врачи-практики осмыслили и применили с блеском открытие групп крови, получившее название система АВО (а-б-ноль), начались поиски других антигенов в эритроцитах. И в 1927 году неуспокоившийся Карл Ландштейнер совместно с Филипом Левиным обнаружили еще четыре антигена. Двум из них присвоили наименование М и N. Из них составили единую систему MN. Двум другим — Р и р. Таким образом, стали известны уже три антигенные системы красных клеток крови, объединяющих семь разных антигенов.

Антигены М, N, Р и р оказались несущественными при переливании крови. Тем не менее (опять отвлеченно) ученые разработали способы их определения, установили, какой процент людей содержит тот или иной антиген. Например, среди англичан 42 процента содержат антиген А, 8 процентов — В, 3 процента — АВ и 47 процентов относятся к группе 0. Среди русских 36 процентов имеют группу крови А, 23 процента — В, 8 процентов — АВ, и 33 процента относятся к группе 0. По системе MN человечество делится следующим образом: 30 процентов несут антиген М, 20 процентов — антиген N, и 50 процентов содержат в эритроцитах оба антигена.

Здесь перечислены далеко не все найденные к сегодняшнему дню в эритроцитах человека антигены. Уже известно более семидесяти. Количество их день ото дня растет. Они могут встречаться в самых различных сочетаниях. Антигенная структура, взаимоотношения антигенов в эритроцитах человека так же неповторимы, как и рисунок линий на пальцах.

В 1940 году Карл Ландштейнер совместно с Александром Винером занялись сравнением антигенных свойств клеток крови человека и обезьян. Они ввели кроликам эритроциты обезьян макак-резусов и получили иммунную сыворотку против эритроцитов этого вида животных. И вдруг оказалось, что сыворотка против обезьяньих эритроцитов склеивает эритроциты большинства людей. Следовательно, в клетках большинства людей содержится какой-то антиген, который есть в эритроцитах макак-резусов. Антиген получил название резус-фактора.

Исследователи описали методику определения резус-фактора в крови человека. Выяснилось, что он содержится в эритроцитах 85 процентов жителей Америки и отсутствует у остальных 15 процентов. Соотношение резус-положительных и резус-отрицательных лиц в других странах приблизительно такое же. Только в Японии и некоторых странах Дальнего Востока резус-отрицательных людей очень мало, не более 1 процента. Последующие детальные исследования показали, что есть шесть основных разновидностей антигена, которые и составляют антигенную систему "Резус". Эти антигены обозначены буквами С, D, Е, с, d, е. Резус-положительными считаются лица, клетки крови которых содержат главный антиген системы — антиген D.

Женщина Rh-, мужчина Rh+

И это открытие сначала казалось не имеющим никакого практического значения. Но уже через год было замечено одно чрезвычайно интересное совпадение.

Если в брак вступают резус-положительный мужчина резус-отрицательная женщина, у них довольно часто рождаются дети с желтухой. Эритроциты разрушаются, и пигмент из клеток выходит в сыворотку, окрашивая все ткани. Разрушение эритроцитов называют "гемолизом", а желтуху у новорожденных гемолитической. Иногда эта болезнь бывает очень тяжелой, и дети умирают. Часть младенцев гибнет, еще не родившись, в последние месяцы беременности.

Если отец и мать оба резус-положительны или оба резус-отрицательны, так сказать, "резус-одинаковы", такого осложнения не бывает. Не бывает его и в случаях резус-положительной матери при любом отце. В результате многочисленных наблюдений, исследований стало ясно: гемолитическая желтуха новорожденных вызвана резус-несовместимостью матери и ребенка, еще не младенца, еще плода.

Ребенок всегда наследует ровно половину своих признаков от матери и ровно половину от отца. Если отец содержит в своих клетках резус-фактор, то и ребенок может его иметь, то есть быть положительным по этому признаку. Развивается же этот ребенок в организме матери, которая может быть и резус-отрицательной. Иначе говоря, плод с наследственностью отца вырабатывает резусный антиген, которого нет в организме матери, который чужд материнскому организму. Если этот резус-антиген проникнет в кровь матери, он вызовет у нее образование антирезусных антител. Из организма матери антитела попадают в кровь ее будущего ребенка, еще плода. Они склеивают и разрушают эритроциты. Плод либо погибает до родов, либо у новорожденного ребенка развивается гемолитическая желтуха — тяжелая, зачастую смертельная болезнь новорожденного, если он вообще родится в срок и живым.

Когда механизм развития этой болезни был понят, стало очевидным и громадное практическое значение открытия Ландштейнера и Винера. Возможное осложнение могли уже предвидеть, могли начать искать способы предупреждения и лечения его.

Болезнь, искорененная иммунологией

Иммунизация матери резус-антигенами развивающегося плода происходит не в самом начале беременности и даже не в середине ее, а в конце, точнее — во время родов. В самые начальные сроки развития эмбрион не имеет системы кровообращения — ни сердца, ни сосудов, ни крови. Нет и эритроцитов. Затем, когда все органы и клетки появляются и эритроциты начинают циркулировать по организму плода, они еще не несут на своей поверхности резус-антигенов. Наконец появляются и они.

Однако организм матери все еще не иммунизируется ими, потому что кровь и эритроциты развивающегося ребенка не попадают в материнский кровоток. Кровеносные системы плода и матери раздельны. Специальный орган-плацента разделяет систему кровообращения этих двух организмов. Плацента представляет собой биологическую мембрану. С одной стороны ее протекает кровь матери, с другой — ребенка. Все питательные вещества и кислород через мембрану проходят, но клетки, в том числе и эритроциты, не проникают.

Бывают, конечно, мелкие травмы: какой-то маленький кровеносный сосуд от растяжения лопнет или небольшая инфекция, вроде простуды, нарушит кровообращение... Если такие случайности накапливаются, то к концу беременности в крови матери появляются антитела против резус-положительных эритроцитов ее собственного ребенка.

Их не так много, чтобы повредить ребенку, но недостаточно, чтобы связать вновь поступающие эритроциты и предотвратить дальнейшую иммунизацию. Именно поэтому во время родов, сопровождающихся серьезными сосудистыми травмами в плаценте, довольно много резус-антигена попадает в кровоток матери. Происходит сильная иммунизация, вырабатывается огромное количество антител. Следующему ребенку, во время второй беременности, развиваться "не сладко". Он все время находится под воздействием разрушительных анти-резус антител. Вот почему гемолитическая желтуха новорожденных почти никогда не бывает при первой беременности и почти всегда возникает при повторной.

Иммунологический метод предупреждения гемолитической желтухи новорожденных (а другого и не существует!) состоит в следующем. Если мать резус-отрицательна, а отец резус-положительный, то к концу первой беременности она должна на несколько дней раньше обычного отправиться в родильный дом. Там перед самыми родами или сразу же после них ей введут приготовленную заранее иммунную сыворотку, содержащую большое количество анти-резусных антител. Ребенку они повредить не могут, но, связав проникшие в кровь матери во время родов антигены, отменят процесс иммунизации. Введенные с сывороткой антитела через 2-3 недели исчезнут из крови матери, а собственные вырабатываться не будут. Второй ребенок будет вне опасности.

Этот метод апробирован во всем мире. Его эффективность, оцененная Всемирной организацией здравоохранения, составляет 98 процентов. Это означает, что в 98 случаях из 100 гемолитическая болезнь у будущего ребенка отменяется. Такая высокая эффективность в медицине встречается не так уж часто. Вот почему профессор Алвин Викурский, подводя итоги успехов предупреждения гемолитической болезни новорожденных, назвал свою публикацию "Болезнь, искорененная иммунологией". Остается только привести арифметические расчеты. Если в стране живет 200 миллионов человек, то 100 миллионов — женщины. Из них 15 миллионов резус-отрицательны. В течение жизни большинство из них, пусть 10 миллионов, хотят иметь второго ребенка. На протяжении жизни одного поколения иммунология дарит здоровье этим 10 миллионам младенцев!

Если по каким-то причинам анти-резусного глобулина не вводили и возникла тяжелая гемолитическая желтуха, то приходится прибегать к сложным и не столь эффективным мерам. Новорожденному производят переливание крови: полную замену крови младенца совместимой кровью донора. Из организма удаляются все антитела против резус-антигена, и эритроциты перестают разрушаться.

Индивидуальность и криминалистика

Антигенные калейдоскопы

Настало время вспомнить название книги: "Я или не Я". Отличать свой организм, свои клетки, свои белки от чужих организмов, чужих клеток, чужих белков — главная миссия иммунитета. А для этого нужно, чтобы все организмы (все до одного!) различалась друг от друга признаками, которые иммунная система может узнавать. Весь вопрос в том, сколько таких признаков — десять, сто, тысяча?

Ответим на него, начиная с простого варианта. Микроб проникает в организм, против него вырабатываются антитела. Антитела строго специфичны. При внедрении в организм бактерий брюшного тифа возникают антитела против них и только против них, а при внедрении микробов холеры — против холерных вибрионов. Антитела противобрюшнотифозные не трогают возбудителей холеры, и, наоборот, противохолерные иммунные сыворотки борются лишь с холерным микробом, но не с бациллами брюшного тифа.

Следовательно, антитела возбудителей брюшного тифа и холеры различны. Точно так же различаются между собой антигены других бактерий — чумы, дизентерии, сибирской язвы, дифтерии, туляремии. Все микроорганизмы отличаются друг от друга по целому ряду признаков, и прежде всего по антигенам. Но не подумайте, что каждый содержит всего один-единственный антиген. Нет, у каждого микроба целый набор антигенов.

Брюшнотифозная бактерия. Она представляет собой микроскопическую палочку длиной 1-2 микрона с многочисленными тоненькими "ножками" — жгутиками. В составе этого микроба десяток антигенов. Из них три главных: в жгутиках Н-антиген, а в теле О- и Vi-антигены. Последний связан с агрессивными качествами микроба.

Введение в кровь животному не микробных антигенов, а других чужеродных веществ, например клеток крови человека, приводит к возникновению антител, которые взаимодействуют только с человеческими клетками и склеивают их. Антитела возникают, если в кровь животному ввести не клетки, а бесклеточные белки: например, кровяную сыворотку другого человека. Эти антитела будут взаимодействовать с человеческими и только с человеческими белками, не реагируя на белки животных.

Если даже у микробов по нескольку антигенов, то какое же громадное количество их должно быть в крови и тканях человека. Уж конечно, не один десяток. Только в кровяной сыворотке их около тридцати.

Особенно наглядно это продемонстрировал французский ученый, выходец из России, Петр Грабар. Мы уже говорили о химии и иммунологии. Теперь будем говорить о физико-химических методах. Грабар иммунизировал кролика человеческой сывороткой и с полным основанием ожидал, что в ответ на каждый антиген сыворотки образуется свое антитело. Не сомневайтесь, так оно и было. После этого он поместил человеческую сыворотку в студень из агар-агара и пропустил электрический ток. Разные белки-антигены распределились в электрическом поле по-разному, поскольку все они отличались размерами своих молекул и зарядов.

Грабар обработал студень кроличьей сывороткой, содержащей антитела, и каждое антитело соединилось со своим антигеном. Произошла множественная преципитация. (Во время преципитации происходит видимое невооруженным глазом помутнение прозрачной сыворотки.) Возникло 19 дуг преципитации. Гениально просто, а потому удивительно красиво. Метод усовершенствовали. В результате удалось обнаружить в сыворотках людей по 25-30 разных антигенов. Это сегодня, а что будет завтра?!

Каждый тип клеток человеческого организма содержит, по-видимому, не меньшее число антигенов. Подробнее всего в этом отношении изучены красные кровяные шарики — эритроциты. У одних людей в эритроцитах находится антиген А, у других — В, у третьих и А и В, а у четвертых нет ни А, ни В. Эта система антигенов — АВО (а-б-ноль), о которой мы уже знаем. Затем обнаружили антигены MN, открыли систему Резус (Rh), состоящую из восьми антигенов, нашли антигенные системы Даффи, Кел-Келано. В настоящее время детально изучены 14 систем. В общей сложности более 70 различных антигенов, которые составляют своеобразный антигенный узор эритроцитов.

Антигенные калейдоскопы

По главным эритроцитным антигенам у одного человека "узор" может выглядеть так: 00, MN, Ss, DD, Сс, ее, Leaa, Kk, Fyвв, Luaв, Pp, Jkaa, а у другого иначе: АВ, MM, Ss, Dd, Сс, Ее, Leaв, Kk, Fyaв, Luaa, Pp, Jkвв.

Когда смотришь на эти знаки, эту символику белковой индивидуальности, невольно думаешь о некой визитной карточке каждого живого существа. У вас антигенная карточка одна, у меня другая, у вашей кошки — третья, у него — четвертая и так далее. Сколько живых существ на планете, столько антигенных калейдоскопов.

Всплывает в памяти "визитная карточка" Земли, отправленная в виде радиосигналов 16 ноября 1974 года пуэрториканским радиотелескопом в сторону звездного скопления Мессье-13. Это скопление из 30 тысяч звезд. Если вокруг каждой звезды вращается хотя бы 3-4 планеты, то во всем скоплении их не менее 100 тысяч. Представляете, какой большой шанс наличия жизни и разумных существ хотя бы на одной планете.

Представим себе, что эти разумные существа получат посланную серию сигналов, составленную группой сотрудников Корнеллского университета во главе с Дрейком и Оливером. Как скоро они расшифруют эту серию из 1679 посланных знаков? Как скоро они догадаются, что цифра 1679 непростая, что ее можно получить, только перемножив два простых, ни на что не делимых числа 79 или 23? А если догадаются, то сообразят ли расположить сигналы в виде 79 строк по 23 сигнала в каждой строке? Вот если сообразят, то получат нечто вроде странички из тетрадки в клетку. Поскольку сигналы всего двух типов по принципу "да-нет" или, если хотите "крестики" и "нолики", то на страничке возникает рисунок.

Инопланетяне будут держать "визитную карточку" Земли. Они увидят цифры от 1 до 10, демонстрирующие кашу систему счисления. Спираль — символ нуклеиновой кислоты, на основе которой построена вся жизнь на нашей планете. В центре — схематизированная фигурка человека — хозяина Земли. Слева от нее число 4 миллиарда — таково население нашей планеты. Справа цифра 14 — это средний рост человека, если его измерять длиной радиоволны, на которой переданы сигналы (ее длина 12,6 сантиметра). На этой карточке представители далекой цивилизации увидят многое другое. Но не покажется ли им это бессмыслицей? Как скоро они все это расшифруют и поймут?

"Антигенные калейдоскопы", индивидуальные для каждого живого существа, подобны таким посланиям природы в адрес человеческого разума, в адрес ученых: расшифруйте и узнаете много важного. И ученые расшифровывают. Только никто еще не ведает, на какой они стадии. Догадались ли они разделить все послания на 79 строк, по 23 знака в каждой, и теперь декодируют общую картину? Или еще не доросли до этого первого шага? Кто знает?

Не только эритроциты несут в себе антигенные узоры. Исследования других клеток и тканей показали, что они в антигенном отношении повторяют рисунок эритроцитов, как зеркало узора в калейдоскопе. Но, кроме этого, другие клетки имеют еще и собственные антигены, которых нет в эритроцитах.

Вот это обстоятельство для нас чрезвычайно важно! Самые главные антигены, из-за которых не приживают чужие ткани при пересадках, обнаруживаются не в эритроцитах. Эти антигены названы трансплантационными, или антигенами тканевой несовместимости. В человеческих эритроцитах большинства трансплантационных антигенов нет. Во всех тканях и органах, которые могут быть пересажены, они есть, а в эритроцитах нет.

К счастью, кровь содержит не только красные клетки — эритроциты, но и белые — лейкоциты. Именно в них есть антигены тканевой совместимости. Следовательно, взяв у человека кровь, можно определить практически весь его антигенный набор: методом Грабара — антигены кровяной сыворотки, по эритроцитам все группы крови, а по лейкоцитам — специальные трансплантационные антигены.

Какие это антигены?

Разные ученые, открывавшие их, давали им различные названия. Первооткрыватель этой области Жан Доссе, известный французский иммунолог, получивший Нобелевскую премию за это свое открытие, называл лейкоцитарные антигены HU — 1, 2, 7, 12 и т. д. Первые две буквы "HU" взяты из Human, что значит — человек. Иммунолог из Лейдена Ион Ван Руд, обнаруживший большое число трансплантационных антигенов, обозначал их так: 4а, 4в, 5 а, 5в, 6а, 6в, 7а, 7в, 7с. Он старался подчеркнуть генетическое родство разных групп антигенов. Американский исследователь Пол Тарасаки использовал сочетание трех букв: HL — AI, HL — А2, HL — A3 и т. д. Это сокращение трех слов: Human — Leykocyte — Antigen 1, 2, 3 — человеческий лейкоцит-антиген 1, 2, 3. Другие авторы применяли другую номенклатуру для тех же антигенов, другие символы. Потом сравнили их между собой, на специальном Комитете экспертов Всемирной организации здравоохранения договорились и приняли единую номенклатуру.

На сегодня открыто более 60 лейкоцитарных антигенов. Всю совокупность трансплантационных антигенов называли HLA, то есть человеческие лейкоцитарные антигены. Они разделяются на 4 группы: HLA-A, HLA-B, HLA-C и HLA-D. Индивидуальные антигены внутри каждой группы обозначаются цифрами. Мой HLA калейдоскоп таков: HLA-A 2,9; HLA-B5,12; HLA-C5; HLA-D3. Человек не исключение. Антигенное строение животных такое же сложное. И у каждого вида животных свои, отличающиеся от человеческих антигены и антигенные калейдоскопы. При этом у каждого животного свой узор антигенного калейдоскопа.

Иммунологи приходят после Холмсов (Незатейливое подражание)

Мистер Лесли Брэнт — известный частный детектив — раскурил свою окаменевшую от времени, отполированную ладонью трубку и опустился в глубокое кресло. За окном гостиницы простиралась бескрайняя саванна — фиолетовая австралийская степь — колыбель бесчисленных гуртов скота и диких кенгуру. В этом городишке, как и в тех двух, которые он уже посетил, почти никаких предприятий не было, только мясокомбинат и бойня.

Брэнт снова восстановил в памяти тот вечер, когда его уютную сиднейскую квартиру посетил президент крупнейшей мясо-молочной компании. Волнуясь, он рассказал, что некоторые компании уже разорились, а его компания терпит миллионные убытки. Это происходит, конечно, в результате деятельности какой-то гангстерской организации, и его компания не может обратиться к государственным властям.

— Почему? — спросил детектив.

— Если в дело вмешается полиция, нам будет предъявлено обвинение в нарушении принципа свободной торговли.

В течение последнего года, — продолжал президент, — неизвестные лица выбрасывают на рынок баснословно дешевую говядину. Она продается явно ниже себестоимости. А это значит, что продающие этот товар не тратят денег на его получение.

— Может быть, контрабанда? — спросил Брэнт.

— Нет, контрабанда исключается. Мы обращались в пограничный отдел. Они гарантируют, что в течение последних десяти лет в Австралию не ввезено и десятка голов скота. Никакими путями — легальными или нелегальными. Генеральный комиссар таможни даже посмеялся. Де, мол, трудно укрыть от таможенного досмотра сотню коров, легче спрятать сотню жемчужин.

— Тогда банальная кража.

— Нет, нет и нет! Мы установили железный количественный и качественный контроль. Мясной продукции из комбинатов выходит ровно столько, сколько должно выходить из поступающего туда мяса. Главный товар — сосиски — содержит точно установленный процент мяса. Кражи на комбинатах исключаются.

— Значит, кто-то научился делать говядину дешевым способом из солнца и ветра.

— Вы шутите, дорогой мистер Брэнт, а компания через несколько месяцев лопнет.

— Нет, нет, я не шучу. Просто меня радует предстоящая поездка. Давно я не видел настоящего солнца и не дышал сухим степным воздухом. Ваше дело мне кажется достаточно интересным, чтобы поразвлечь меня в отпуске. Завтра я выезжаю. До свидания.

Не прошло и получаса после ухода взволнованного президента, как раздался телефонный звонок.

— Алло!

— Здравствуй, старина Лесли! Уверен, ты, как всегда, занят.

Это был доктор Носсал, друг детства и любимый оппонент в дискуссиях и рассуждениях.

— У меня выдались две свободные недели, — говорил доктор. — Не съездить ли нам на берег океана?

— Нет, только в саванну.

— Отлично! Честно говоря, я сам люблю саванну. Но я не рассчитывал отвлечь тебя от дел и пытался соблазнить берегом океана. Когда выезжаем?

— Завтра утром.

Фиолетовые просторы за окном темнели. Трубка остыла. Знаменитый детектив, казалось, уснул. Вошел доктор Носсал.

— Послушай, Лесли, — сказал он, — мне кажется, что ты не отдыхаешь, а решаешь эту свою мясо-молочную задачу.

— Человек всегда решает задачи. Но иногда еще и наблюдает. Садись рядом и смотри в окно. Видишь ворота бойни?

— Сейчас стемнело, вот-вот ворота откроются, оттуда выгонят стадо коров и угонят в степь.

— Замечательное открытие, — засмеялся доктор.- Об этом знает каждый мальчишка. Скот, оставшийся неубитым за день, выгоняют на пастбище.

— Но почему-то угоняют столько же, сколько пригнали утром...

Из окна послышался скрип тяжелых ворот. Минут десять друзья молча наблюдали, как выгоняют большое стадо коров.

— А ты уверен, — спросил доктор, — что выгоняют столько же, сколько пригнали утром?

— Теперь уверен и хочу спать. Завтра с восходом солнца мы едем в степь, еще не погубленную бойнями, комбинатами, людьми.

...Утренняя степь была сиреневой.

Стадо кенгуру пересекало дорогу. Водитель нашего "джипа" спокойно пережидал, выключив двигатель. Это было небольшое стадо, не более ста голов.

— Да, — вздохнул шофер, — исчезают наши красавцы.

Еще два года назад, если попадешь во время утреннего гона кенгуру, можно было потерять на шоссе более получаса. А сейчас большие стада раздроблены, а мелкие перебиты.

— А кто же бьет? — живо заинтересовался Брэнт.

— Не знаю, какие-то люди с отличными карабинами, хорошими машинами и лицензиями на неограниченный отстрел и отлов кенгуру.

— Мне кажется, что мы с тобой не зря поехали в степь, — обратился комиссар к доктору Носсалу. — У меня такое впечатление, что я вот-вот ухвачу конец этого мясо молочного клубка.

— Ты думаешь встретить в степи прорицателя?

— Я уже встретил его, — отпарировал Брэнт. — Он сидит за баранкой нашего автомобиля. И если бы я знал, о чем его надо спрашивать, можно было бы не ехать в степь. Мы ехали искать в степи начало клубка. И степь дала его нам в руки. Боюсь только, что его нелегко будет размотать.

— Где же эта нить? — спросил доктор.

— А вот она, — показал комиссар на пыль, поднятую убегающими кенгуру.

— Но сверхдешевое мясо на рынке — не кенгурятина, а отличная говядина, — заметил доктор Носсал.

— Вот именно! Кенгурятина идет на сосиски, а мясо можно продать подешевле, чтобы подорвать дела у своих конкурентов.

— Меня удивляет одно, — рассуждал доктор. — Если твое предположение верно, то почему ты думаешь, что клубок этот трудно распутать?

— Потому, что невозможно доказать кенгуровое происхождение сосисок. Этого не отличит даже самый изощренный дегустатор и самый опытный химик.

Доктор Носсал рассмеялся. Рассмеялся добродушно, с любовью глядя на своего друга. Детектив знал, что доктор смеется так весело в тех случаях, когда его медицинские знания могут помочь решающим образом.

— Нет ничего проще! Дай мне одну сосиску, и в моем институте определят не только, из мяса какого вида животного она сделана, но и породу этого животного. Если на ее изготовление пошло десять видов зверей, я перечислю все десять.

— Каким образом?

— С помощью иммунных сывороток. Так же, как врачи определяют группы крови у человека. Мы изготовим сыворотки против любого вида животных и таким образом сможем определить белки любого животного. Все они различны. Тождественных нет, даже если они превращены в идеально одинаковые сосиски.

Антигенные калейдоскопы

Через четыре недели Государственный прокурор Австралии предъявил обвинение двум крупным преуспевающим компаниям. Обвинение было предъявлено на основе действующего в Австралии закона, запрещающего использование мяса кенгуру для производства сосисок.

В Австралии действительно существует закон о мясе для сосисок. И крупнейший иммунолог Австралии Фрэнк Вернет в своей книге "Целостность организма и иммунитет" шутливо предлагает услуги иммунологии для контроля за соблюдением этого закона.

Исключение отцовства

Получая в 1930 году Нобелевскую премию, в своей торжественной лекции по этому поводу Карл Ландштейнер говорил, что открытие все новых антигенов в клетках человеческих тканей будет продолжаться бесконечно, пока не станет очевидным, что двух тождественных в антигенном отношении людей нет. Это его пророчество подтвердилось и имеет в наши дни не только теоретический интерес. Оно нашло в числе других практических применений судебно-медицинское применение.

Представьте себе такую ситуацию: необходимо определить принадлежность пятна крови. Чья эта кровь — человека или животного? Нет необходимости объяснять, что такая ситуация чаще всего имеет отношение к криминалистике. И решение задачи зачастую становится ответом на главнейшие вопросы следствия. Ответить на него можно только с помощью иммунных сывороток. Ни по каким другим показателям различить кровь человека и, например, собаки невозможно. Микроскопические или биохимические методы исследования бессильны.

Судебные медики имеют в арсенале своих средств набор иммунных сывороток различной специфичности: против белков человека, лошади, курицы, собаки, коровы, кошки и т. д. Исследуемое пятно крови смывают, раствор освобождают от попавших соринок и частиц предмета, на котором было пятно, а затем ставят реакции преципитации. При этом используют весь набор иммунных сывороток. Какая сыворотка вызовет помутнение — преципитацию — в растворе, тому виду животного или человеку принадлежит кровь исследуемого пятна.

Допустим, судебный эксперт заключает: "Нож испачкан кровью человека". А подозреваемый в убийстве говорит: "Да. Но это моя кровь. Не так давно этим ножом я порезал свой палец". Тогда экспертиза продолжается. На столе криминалистов появляются антисыворотки против групп крови. И иммунология снова дает точный ответ: кровь относится к группе АВ, содержит фактор М, резус-отрицательный и т. д. Ситуация окончательно разъясняется. Полученная характеристика полностью совпадает с антигенной характеристикой крови подозреваемого. Следовательно, он сказал правду, это действительно его кровь.

В заключение остановимся еще на одной ситуации, которая имеет огромное моральное звучание. Представьте себе, что война или иное бедствие разлучили родителей с детьми. У детей потерялись фамилии и имена. Неужели нельзя найти своего ребенка среди других? Ведь антигены передаются по наследству. И если у отца и матери нет фактора М, то его не может быть и у ребенка. И наоборот, если оба родителя принадлежат к группе А, то ребенок не может иметь группу крови В или АВ.

Действительно, все так. Единственный абсолютно точный и объективный метод установления отцовства (мать обычно известна) иммунологический. В некоторых странах, например в Англии, к вопросам определения отцовства относятся особенно щепетильно. Но там это чаще всего связано не с войной. Строгие законы об отцовстве объясняются строгими законами о наследниках и правах наследования капиталов, титулов, прав, привилегий.

Вообразите лорда, который объявляет своим наследником юношу, которого родила не его жена. Тогда может возникнуть необходимость доказать, что юноша его сын. Или вдруг появляется джентльмен, объявляющий себя незаконнорожденным сыном и, следовательно, наследником миллионера. Может быть, это правда, но может быть, сей джентльмен — аферист. Вопрос решает анализ антигенов родителей и детей.

Разберем правила наследования на примере нескольких антигенных систем. В таблице, приводимой ниже, представлены "антигенные карты" гипотетических отца и матери. В нашем случае отец по системе АВ0 относится к нулевой группе, мать — к группе АВ. Один признак всегда наследуется от отца, другой от матери. Их ребенок может иметь только группу А0 или В0. Если у него окажется группа АВ, следует искать другого отца, а если нулевая группа — другую мать.

Закономерности наследования групп крови

Если предполагаемые отец или мать и ребенок не находятся в самом деле в родстве, то весьма часто отрицательный ответ получается уже при анализе по системе АВ0. В ряде случаев приходится анализировать и другие антигенные факторы — MN, резус и т. д.

В нашем примере по системе М отец содержит оба "сорта" антигенов — М и N, а мать только один — ее характеристика по этой системе — ММ. Их ребенок не может не содержать фактора М. Поэтому, если характеристика ребенка NN, — это не их ребенок.

Иногда несоответствие отцу или матери выявляется лишь после исследования большого числа систем. Но если ребенок рожден действительно этой парой родителей, соответствие закономерностям наследования всегда бывает абсолютным по всем антигенам.

К сожалению, все антигены очень трудно перепробовать. Поэтому утверждать отцовство юридически труднее. Всегда остается аргумент: "Вы проверили не все антигены, хотя бы потому, что еще не все открыты". Отрицание отцовства всегда абсолютно. Юрист уверен: "Эти люди не отец и сын!"

Индивидуальность превыше всего: все чуждое — чуждо

Еще раз вспомним Карреля

Пересадка тканей или органов с одного места на другое в пределах того же животного — успех. Попытка пересадить ткань или орган от другого индивидуума того же вида, например от одной собаки другой, даже если это собаки одной и той же породы, всегда сопровождалась отторжением пересаженного кусочка ткани или органа.

Участок организма, будь то кожа или орган, пересаженный в другое место этого же тела, или на другого представителя этого вида, или на индивидуум совсем другого вида животных, получил красивое имя — трансплантат.

Неоднократно хирурги повторяли попытки Холмана и Медавара. Ставили специальные опыты на себе и добровольцах. У человека вырезали кусочек кожи и на его место пришивали такой же лоскут кожи другого человека. Разумеется, с обезболиванием. Пришивали стерильно и прочно.

Прочность, однако, не помогала. Кожный лоскут был чужеродным, включались иммунные механизмы, нарастала реакция против антигенов пересаженной кожи. Начиналась иммунологическая война. В организме вырабатывались антитела, клетки (солдаты нашей армии — защитницы) окружали трансплантат. Весь организм реципиента как бы изолировался барьером этих клеток от чуждой ему донорской ткани.

Иммунологическая реакция против трансплантата необыкновенна сильна. Пришитый лоскут кожи в течение первых-вторых суток как будто бы приживает. Края пересаженного кусочка сливаются с окружающей кожей. Восстанавливается и начинает работать сосудистая сеть — кровь нового хозяина бежит по сосудам трансплантата, питает его. Но к 5-7-му дню кровообращение нарушается. Ограничивающий слой клеток хозяина увеличивается. Появляются антитела. К 10-16-м суткам трансплантат отторгается.

Если повторно пересадить лоскут кожи от того же донора, иммунитет против него уже есть и трансплантат отторгается вдвое быстрее. Кожа от другого донора отторгается в те же сроки, что и в первый раз, через 10-16 дней. Это и есть доказательство, во-первых, что главный враг — иммунитет; во-вторых, в этих случаях, как и противомикробный, он специфичен.

Иммунитет стоит на страже индивидуальности. В организме могут существовать только собственные ткани со своим индивидуальным набором антигенов, со своим неповторимым узором антигенного калейдоскопа. Это и ставит преграду хирургам, когда необходимо пересадить пострадавшему человеку кожу, костный мозг, почку или заменить любой поврежденный или больной орган. Армия иммунитета не позволяет сделать этого. Принцип: "Индивидуальность превыше всего; все чуждое — чуждо!" — для нее непререкаем.

Теперь вы понимаете, почему иммунитет, спасающий нас от смерти в борьбе с микробами, становится в других случаях нашим врагом. Конечно, относительным. Скажем мягче: иммунитет в некоторых случаях мешает. Иммунитет следит за постоянством внутренней среды, иммунитет бдительно хранит биологическую индивидуальность организма. Не считать же его врагом за то, что иногда он слепо продолжает делать свое дело, когда нам не нужно. Все же он нам приносит больше пользы.

Так что иммунитет не враг, но в иных случаях лучше бы его не было.

Как только в организм попадают клетки или ткани, отличающиеся хотя бы одним антигеном, начинают вырабатываться антитела. Лимфоциты набрасываются на чуждую им ткань и обрекают ее на гибель.

Если хирург попытается пересадить раненому или обожженному кожу другого человека, чужую кожу, она будет отторгнута, как бы искусно он ее ни пришил. Если врач попробует пересадить какой-нибудь внутренний орган или его часть и этой части некуда будет отторгаться, она обязательно рассосется. Фагоциты съедят ее по маленьким кусочкам, медленно, неумолимо. Даже кость, если она инородна, рассосется, то есть будет уничтожена микроскопическими клетками-пожирателями.

Хирургия, достигшая необыкновенного мастерства, остановилась перед своей самой заветной мечтой: не ограничиваться только удалением больного органа, но и научиться заменять его здоровым. Иммунологическая армия воздвигла перед этой мечтой барьер несовместимости тканей. Мастерство хирургов в наше время достаточно велико, их не пугают технические трудности пересадки чужих рук, ног, почек, легких, сердец. И в то же время даже самая простая операция — пересадка костного мозга — невозможна в случае несовместимости донора и реципиента.

Институт Дирка Ван Беккума, расположенный в Райсвайке, маленьком городке близ Гааги, разрабатывает сложнейшую проблему пересадки костного мозга для лечения лучевой болезни, заболеваний крови и врожденных дефектов иммунной системы. Поэтому несовместимость тканей при трансплантациях их главная проблема. Казалось бы, нет ничего проще операции по пересадке костного мозга. Это не почка, не сердце и даже не кожа. Ничего не надо разрезать, ничего не надо шить. Всего лишь два укола специальными шприцами. Первый укол донору, чтобы насосать из его подвздошной кости костномозговые клетки, второй укол реципиенту — для введения клеток в вену локтевого сгиба. И все. Абсолютно просто.

И тем не менее пересадка костного мозга — одна из самых сложных проблем трансплантации. Костный мозг в отличие от многих других органов содержит большое количество лимфоидных клеток. А они, как все клетки иммунной системы, признают приказы только собственных генов. Когда эти клетки попадают в чужой организм, они сразу начинают развивать иммунную реакцию против него. Он для них чужд, и лимфоциты активируются, размножаются и начинают "грызть" нового хозяина изнутри. Это явление так и называется: "реакция трансплантат — против хозяина".

Когда врач пересаживает почку, у него одна забота: подавить иммунитет больного, чтобы организм ее не отторг. Когда пересаживается костный мозг, появляется еще и вторая забота, чтобы пересаженные клетки не убили больного. Это происходит в случаях несовместимого костного мозга. Но на практике он почти всегда несовместим. Идеально подходящий донор, совместимый по всем многочисленным антигенам, событие очень редкое. Вероятность найти такого донора, по подсчетам разных ученых, равна от 1:7000 до 1:20000.

Летом 1969 года произошел интересный разговор. В тот вечер мы с Беккумом пошли из Райсвайка в Делфт пешком. Вечер был не простой. Только что транслировали высадку экипажа "Аполлона-11" на Луну. Буэз Олдрин опустился по лесенке прилунившегося модуля и ступил на поверхность Луны. Отнес и установил подальше от аппарата приборы.

Под впечатлением всего этого возникло ощущение ничтожности наших успехов в области иммунологии вообще и в проблеме трансплантации костного мозга в частности. Заговорили о том, как сильно отстала медицина от техники. Потом решили, что это отставание условно. Человечество благодаря медицине избавилось от большинства инфекционных заболеваний, средняя продолжительность жизни людей увеличилась за последнее столетие с 40 до 70 лет.

Правда, за это же время благодаря успехам техники люди научились ездить на автомобилях, летать на самолетах. А теперь ходят по Луне.

И все-таки дело не в отставании, а в сложности проблем пересадки органов и тканей. Ван Беккум остановился, посмотрел на воду канала, вдоль которого мы шли, а потом сказал: "Если человечество ходит по Луне, но не умеет пересаживать костный мозг, значит, ходить по Луне легче, чем пересаживать костный мозг, иначе оно давно бы решило эту проблему".

Удивительно, насколько точно выразился Ван Беккум. При всей кажущейся несравнимости двух задач: с одной стороны — грандиозная проблема высадки на Луну (!), а с другой — всего лишь преодоление несовместимости тканей при пересадках, — эта вторая задача для человечества труднее. Ее решение принесет избавление от многих заболеваний крови, включая лейкоз — рак крови, от лучевой болезни, расстройств иммунитета. Пересадка любых органов станет обычной хирургической процедурой.

Закономерности наследования групп крови

И тогда иммунологи смогут выгравировать не поддающуюся коррозии пластину с гордыми словами, увековечивающими крупнейшее достижение человечества. Пластину вроде той, которую оставил на Луне экипаж "Аполлона-11":

"Здесь люди с планеты Земля впервые ступили на Луну. Июль 1969. Мы пришли с миром для всего человечества".

Уровень нынешней хирургии позволяет пересадить человеку любой орган в любом месте. Для хирургов сейчас нет недоступных мест. Все дело в том, что результаты пришивания совсем не зависят от уровня хирургии и классности хирурга. Беда в том, что ничто чужое не может прижить из-за антигенных различий. Иммунологическая армия не изменяет своему принципу: не дает возможности прижить чужому органу, костному мозгу или коже.

Все чужое — чуждо!

Отторжение происходит всегда, если только пересаженный орган не взят от близнеца, причем не от всякого близнеца, а от однояйцевого.

Однояйцевыми близнецами называются такие, которые развиваются от одной яйцеклетки. Они во всем похожи друг на друга как две капли воды. Есть ведь близнецы, которые мало похожи друг на друга. Есть и близнецы разных полов — это братья или сестры из разных яйцеклеток. Это близнецы разнояйцевые.

Сходство однояйцевых близнецов бывает столь велико, что даже родители не всегда различают своих детей-двойняшек. Точно так же и иммунологическая армия каждого из близнецов "путается", но не в самих близнецах, а в антигенном составе их тканей, который идентичен как две капли воды. Армия иммунитета каждого из близнецов принимает ткани другого за свои, не вырабатывает против них антител и не пытается отторгать.

Впрочем, это не совсем так. У них просто одна ткань. Хоть люди и разные, но ткань у них одна.

Одна оплодотворенная клетка. Клетка начинает развиваться и делится сначала на две клетки. Потом на 4,8 и так далее в геометрической прогрессии. В какой-то момент, в самом начале, допустим, на стадии 8 клеток, весь этот конгломерат поделился, и две половины по 4 клетки продолжили свое развитие самостоятельно. Дальше — дифференциация тканей, затем образование органов. Получилось два плода. Затем — два ребенка.

А ткань у них одна. Из одной клетки. Одни и те же гены. Одни и те же антигены. Поэтому естественно, что пересадка от одного однояйцевого близнеца к другому должна быть успешна. Иммунитет не станет считать трансплантат чужим. Иммунитет будет молчать. В настоящее время известны уже сотни случаев успешной пересадки от одного близнеца к другому кожи, почек, костного мозга. Органы приживают и нормально работают.

К сожалению, далеко не все люди имеют братьев или сестер-близнецов. И не все близнецы однояйцевые. А это значит, что успех пересадок от человека к человеку — исключение из общего правила: "Пересаженные органы обречены на гибель".

Медицинский Уотергейт

Неоднократно у экспериментаторов возникал вопрос. Нельзя ли пересаживаемую ткань, скажем кожу, отмыть от антигенов или как-нибудь так обработать, чтобы антигены нейтрализовались, растворились, исчезли? При этом клетки должны остаться жизнеспособными. Иначе вся ткань погибнет и не будет функционировать.

Вся совокупность научных знаний вынуждала отвечать на этот вопрос отрицательно. Если клетки останутся полноценными, будут жить и размножаться нормально, они воспроизведут все свои антигены, как бы мы их ни убирали Гены, расположенные в ядрах клеток, отдают беспрекословные команды. Пока они не изменены, команды остаются прежними. А изменять гены в желаемом направлении да еще в сложной ткани или органе мы пока не умеем

Тем не менее до самого последнего времени среди некоторых исследователей существовала убежденность: чужеродный трансплантат можно так обработать, что он станет совместимым и приживется. Одни длительно промывали орган или ткань питательными растворами перед тем, как пересадить. Другие помещали трансплантат в камеры глубокого холода, чтобы заморозить до -20 градусов Цельсия, -70 -190. При этом ожидали антигенного упрощения. Третьи обрабатывали лоскуты кожи раствором формалина слабой концентрации. Формалин, как известно, уплотняет белки и переводит их в нерастворимое состояние. Рассчитывали на то, что антигены не будут отрываться от пересаженного лоскута и не будут стимулировать иммунитет.

Никакие аргументы не могли остановить этих энтузиастов. Они не хотели ждать, когда генная инженерия научится изменять наборы генов клеток в желаемом направлении. Им хотелось удачи сразу, с ходу, вопреки элементарным биологическим правилам. Попытки дискутировать с фанатиками никогда не приводили к успехам.

Время от времени в научных журналах появлялись публикации, рассказывающие об успешном приживлении чужеродного лоскута кожи, благодаря определенной физической или химической обработке его перед пересадкой. И всегда было трудно решить: заблуждается ли автор сам или сознательно вводит в заблуждение других.

Заблуждаться ученый имеет право, фальсифицировать экспериментальные данные — никогда. В науке это абсолютно бессмысленно по двум причинам. Во-первых, потому, что сама суть исследования состоит в многократной проверке предложений, пока не выяснится истина. Во-вторых, фальшивые данные будут опровергнуты другими. Их не удастся скрыть.

Доктор Вильям Саммерлин был руководителем клиники кожных болезней в Стэнфордском университете в Калифорнии. Именно там в 1970 году он заявил, что может брать кожу от одного человека и, продержав ее в течение двух недель в специальной питательной среде, пересаживать другому. Кожа приживает, никаких реакций отторжения не развивается.

С этой сенсацией (а это именно сенсация, обещающая решить наконец проблему несовместимости тканей при пересадках) Саммерлин в конце 1971 года приехал в Миннесоту, чтобы закончить работу на степень доктора наук. Там он обратился к Роберту Гуду — известному иммунологу, о котором уже было рассказано. Гуд предоставил Саммерлину возможность работать в своей лаборатории, чтобы убедиться в правоте или беспочвенности сенсации.

Может быть, жульничество Саммерлина вскрылось бы раньше, но в 1972 году Гуд получил предложение возглавить крупнейший в Соединенных Штатах Мемориальный раковый центр в Слоун-Кэттеринге близ Нью-Йорка. Это было не только признанием его личных заслуг. Это было признанием определяющей роли иммунологических проблем в решении вопросов диагностики, предупреждения и лечения рака.

Профессор Гуд переехал в Нью-Йорк. Сенсация Саммерлина осталась нерасшифрованной. Однако что-то помешало Гуду окончательно поверить этому молодому экспериментатору. Защита докторской диссертации была отложена. А самого Саммерлина Гуд пригласил работать в Слоун-Кэттеринг.

Опыты были потрясающими. У белых мышей приживали лоскуты кожи от черных. На лоскутах росла черная шерсть. Саммерлин стал профессором Мемориального ракового центра.

Профессор Гуд поручает двум аспирантам проверить опыты Саммерлина. Приживления нет. Черные лоскуты кожи отторгаются.

Сэр Питер Медавар — английский ученый, получивший Нобелевскую премию за работы по трансплантации тканей, — тоже попытался воспроизвести опыты Саммерлина. В беседе с корреспондентом газеты "Нью-Йорк тайме" он заявил: "Я бросил эту работу, разочаровавшись в ней".

А у Саммерлина пересаженные белым мышам кожные лоскуты живут! На них растет черная шерсть.

Неизвестно, сколько бы времени еще продолжалось это чудо, если бы не событие, происшедшее ранним утром 30 марта 1974 года. Работник вивария застал Саммерлина у клеток с животными. Черным фломастером Саммерлин красил шерсть у белых мышей.

В этот же день профессор Гуд создал специальную комиссию. Через две недели жульничество было обнародовано. 18 апреля 1974 года в "Нью-Йорк тайме" была опубликована статья известного журналиста Жана Броди "Обвинение в фальсификации результатов исследования взбудоражило онкологов в Слоун-Кэттеринге". Это событие он назвал "медицинский Уотергейт". Тридцатипятилетний профессор был снят с работы. Он оказался несовместимым с наукой.

Преодолеть иммунные реакции отторжения с помощью особого питательного раствора и фломастера не удалось. Эту проблему закрыли и другие фанатики, как честно заблуждавшиеся, так и пытавшиеся ввести в заблуждение других.

"Как же так? — возразит читатель. — Известно, что хирурги пересаживают кожу, кости и даже сосуды от одного человека другому. Например, при обширных ожогах берут кожу у добровольцев и пересаживают пострадавшему. Об этом даже в газетах пишут".

Не думайте, что эту кожу берут зря. Ее пересаживают, и в первые дни она служит обожженному верой и правдой. Успевает помочь. Она, во-первых, прикрывает рану. Затем отторгается. Но она служит каркасом для новой, своей кожи. На ее месте остается островок из новой создающейся кожи. От этого островка в стороны будет расти молодая ткань. Поэтому польза от таких пересадок большая.

Так что не зря ищут добровольцев поделиться своей кожей в пользу обожженного. Пересаженные кости, сосуды хоть и рассосутся, но послужат каркасом для новой, молодой собственной костной или сосудистой ткани. В настоящее время такие пересадки широко используются в хирургии. Специальными учреждениями собираются лоскуты кожи, сосуды, кости, консервируются и в случае необходимости доставляются в хирургические отделения Учреждения эти называются тканевыми банками: банк кожи, сосудов, глаз, костей. Первый тканевый банк был открыт в США в 1950 году.

Киллер — значит убийца

Для достижения всякой цели требуются определенные средства и способы. У иммунной системы есть цель — охрана генетического постоянства тела. В организме не должно быть ни одной генетически "не своей" клетки. Проникнет ли чужая или изменится своя, цель остается одной и той же — уничтожить.

Цель есть, должны быть средства. Главное средство — это возникающие в тимусе Т-лимфоциты. Они исполнители главных функций иммунной системы по узнаванию генетических чужаков или генетических изменников (мутантов). Они владеют способами уничтожения или, по крайней мере, торможения жизнедеятельности генетически отличных клеток.

Это не значит, что все тонкости этих способов изучены и известны науке. Скорее наоборот. Мы еще не знаем деталей. Но феномены есть, следовательно, есть возможности изучать. В ближайшие годы станут известны и тонкости.

Самый первый феномен был открыт в 1960 и получил название цитопатогенного действия лимфоцитов. Эти иммунологические функции лимфоидной системы осуществляются непосредственно лимфоцитами. Непосредственно — это значит путем прямого контакта.

В этом случае лимфоциты нападают на антигены чуждых клеток сами. На те самые антигены, о которых уже было рассказано и которые называются трансплантационными, то есть антигенами совместимости. Такие лимфоциты получили название сенсибилизированных, имеющих повышенную чувствительность к определенным антигенам. Накапливаются сенсибилизированные лимфоциты после воздействия на организм трансплантационных антигенов. Например, если человеку А пересадить кусочек кожи от Б, то среди лимфоцитов А накопится большее количество сенсибилизированных в отношении антигенов Б-клеток.

В 1960 году в США были опубликованы две научные работы. Автором первой был Андре Гоуаертс, авторами второй — Розенау и Генри Мун. Обе демонстрировали один и тот же феномен — цитопатогенное действие сенсибилизированных лимфоцитов по отношению к чужеродным клеткам. После этих публикаций появились новые термины. Клетки, против которых действовали сенсибилизированные лимфоциты, были названы клетками-мишенями. Сами лимфоциты получили название киллеров, то есть убийц.

Чтобы увидеть цитопатогенное действие лимфоцитов, в питательной среде выращивают клетки-мишени мышей, крыс, собак или человека. Добавленные в питательную среду, сенсибилизированные лимфоциты за несколько часов прикрепляются к культивируемым клеткам-мишеням, образуют вокруг них агрегаты и разрушают. Феномен иммунологически специфичен: разрушаются только те клетки, против которых сенсибилизированы лимфоциты-киллеры. Он воспроизводится при использовании лимфоцитов из лимфатических узлов, селезенки или периферической крови и не требует участия антител, не зависит от их выработки.

Т-лимфоциты воюют сами. Воюют не на жизнь, а на смерть. Именно на смерть! Уничтожая мишень, они гибнут сами. Они подобны пчелам, защищающим свой рой, которые жалят, хотя после этого погибают сами.

Лимфоцит-киллер несет на своей поверхности специальные структуры, рецепторы. Ими он распознает чуждую клетку и прочно присоединяются к ней. Так прочно, что его клеточная стенка в месте соприкосновения разрывается. Губительные для мишени вещества выходят наружу и разрушают ее. Вещества эти относятся к категории токсинов или ферментов, растворяющих клеточные мембраны. Таинственную, но очень важную роль играют ионы кальция. В их присутствии лимфоциты-убийцы особенно эффективно пробивают клеточную стенку клеток-мишеней. Если один лимфоцит не сможет разрушить мишень, подойдут два, три, четыре, десять, сто.

Самовоспроизводство киллеров

Вот ситуация. Тимус день и ночь продуцирует Т-лимфоциты. Среди множества этих клеток есть все возможные варианты для узнавания всевозможных чужеродных пришельцев. Для узнавания всевозможных клеток-мишеней. Каждый вариант, или, как принято говорить в иммунологии, каждый клон, узнает определенную мишень. Один клон — одну, другой — другую, третий — третью. Десятки тысяч специализированных клонов. Но представителей каждого клона не так уж много. И если все они набросятся на соответствующие им клетки-мишени, начнут их убивать и гибнуть сами, тимус не справится с работой. Он ведь вырабатывает не один этот, прицельный, клон, а все. Для всех возможных фронтов. Следовательно каждый клон, столкнувшись со своей мишенью, должен уметь увеличить свою численность. Должен сам уметь воспроизводить себя. Это и есть еще одно средство достижения цели: уничтожение чужого, уничтожение "не я".

Канадская исследовательница Барбара Байн искала способ, с помощью которого можно было бы безошибочно отличать лейкозные клетки от нормальных лейкоцитов.

Лейкоз — рак крови, или белокровие, подкрадывается незаметно. В крови больного человека накапливается ненормально много белых кровяных шариков — лейкоцитов. Лечение малоэффективно. Прогноз печальный. Вот если бы научиться своевременно отличать лейкозные клетки от нормальных, зацепиться за это отличие и выбить их. А нормальные, нераковые клетки оставить.

Однажды Байн решила смешать лейкоциты больного лейкозом с лейкоцитами из крови здорового человека. Она поместила смесь клеток во флакон, налила туда питательной среды и поставила в термостат при 37 градусах по Цельсию. Получилась культура смешанных клеток. Каждый день исследовательница изучала клетки под микроскопом.

День, два, три, пять... Несомненно, в культуре смешанных клеток зрелые лимфоциты превращались в молодые формы клеток — в бласты — и размножались. В культуре нормальных лимфоцитов такой бласттрансформации не было. Лейкозные клетки без добавления нормальных тоже вели себя спокойно. Трансформация в бласты происходила только в смеси лейкоцитов больного и здорового человека

Все точно! Эти данные необходимо экстренно опубликовать. Они важны для многих ученых, изучающих лейкозы.

Статья направлена в журнал, но исследования не прекращаются. Не исчезают и вопросы. "А может быть, способность трансформироваться свойственна не только лейкозным клеткам? — думала исследовательница. — Я действительно смешала лейкоциты от больного с лейкоцитами от здорового человека и получила эффект. А если смешать лейкоциты двух здоровых лиц, не лейкозных? Что будет? Может, свойство трансформироваться присуще не только лейкозным лимфоцитам? Может, я открыла более общее свойство лимфоцитов узнавать чужие клетки и реагировать на них. Может, лейкоз тут ни при чем?"

Да, лейкоз тут ни при чем. Байн открыла новое фундаментальное свойство белых клеток крови. Это произошло в 1964 году. Она смешала лимфоциты от двух здоровых людей и получила бласттрансформацию. Она взяла другую пару, третью, четвертую... Всегда. Только когда смешивались лимфоциты от братьев или сестер — идентичных близнецов, трансформации не было. Во всех остальных случаях, когда смешивались чуждые друг другу клетки, была. И что любопытно: чем более чужеродны клетки, тем сильнее бласттрансформация, тем сильнее они реагируют на чужаков, тем быстрее размножаются, увеличиваясь в числе.

Позднее выяснилось, что этой способностью превращаться в бласты, размножаться, увеличиваясь в числе, обладают именно Т-лимфоциты. В результате бласттрансформации накапливается большое количество сенсибилизированных лимфоцитов-киллеров, способных убивать чужеродные клетки-мишени.

Аллогенная ингибиция, или атмосфера враждебности

Казалось бы, пока не накопятся лимфоциты-убийцы, пересаженные в организм клетки должны нормально жить и функционировать. Однако это не совсем так. Чужеродным пришельцам плохо живется уже только от того, что рядом не свои, а чужие. Действительно, пока не разовьются иммунные реакции отторжения, им не угрожает активное убийство. Но жить им труднее. Лимфоциты умеют создавать вокруг себя атмосферу, в которой своим жить легко, а чужим трудно.

В 1964 году шведский исследователь Карл Хеллстром ввел в науку новое понятие и, естественно, новый термин — сингенное предпочтение. Обратите внимание, не открыл новое явление, а ввел новое понятие. И все-таки именно Хеллстром открыл его!

Так уж всегда в науке — важнее осмыслить, чем заметить. Первооткрыватель в науке понятие всегда условное. Несовместимость тканей при пересадках отмечали многие, а биологическую (нехирургическую) причину несовместимости сформулировал Каррель. Иммунную природу отторжения увидел Холман, а открыл ее Медавар. Хеллстром не первым увидел открытое им предпочтение, но первым разглядел его.

Еще до 1964 года американский иммунолог и генетик Джордж Снелл заметил странность. Он пересаживал раковые опухоли от одной мыши другой. Раковые клетки приживали, и опухоль росла. Однако судьба пересаженных опухолей и животных была неодинаковой и подчинялась строгим закономерностям. Благодаря тому что Снелл работал на чистолинейных животных (кстати, сам их и выводил), он разобрался в странностях и сформулировал законы. Это не литературная гипербола, правила Снелла так и называются: "Генетические законы трансплантации".

По этим законам судьба подопытных животных складывается так:

1) Опухоль растет и оказывается смертельной, если мышь, от которой она взята, и мышь, которой пересажена, генетически тождественны (например, обе мыши линии А);

2) Опухоль не растет, если пересадка ведется между мышами разных пород (опухоль от мышей линии А не растет на мышах линии В);

3) Опухоль одной породы (А) растет на детях мышей этой породы, каков бы ни был второй родитель (В, С и т. д.). Иначе говоря, опухоль А растет на животных АВ, АС и т. д.;

4) Наоборот, опухоль от гибридных детей АВ или АС не приживает ни на А, ни на В, ни на С мышах; АВ — только на АВ и АС — только на АС.

Эти законы иммунологически объяснимы. Приживают и растут те ткани, в которых не содержится никаких дополнительных антигенов. Поэтому опухоль А не приживает на мышах В. Опухоль АВ не приживает на мышах А — мешают антигены природы В; она не приживает и на мышах В, так как мешают антигены А. Чуждые антигены включают иммунные реакции. Накапливаются лимфоциты, агрессивные против клеток с чуждыми антигенами. Чужеродная ткань убивается.

Если же клетки А пересаживаются в организм А, они растут и размножаются. То же самое происходит, когда клетки А попадают в организм АВ. Для него клетки также не содержат ничего дополнительного, чуждого: только антигены генотипа А, которые есть и в нем, ведь он АВ. Иммунные реакции не могут развиться: не на что, чуждых элементов нет. Вот тут-то, в третьем законе, и замечается странность. Опухоль А растет и в организме А, и в организме АВ. Но во втором организме растет гораздо медленнее. Иммунные реакции развиться не могут, но рост тормозится. Чем?

Вот из этой странности Хеллстром и сделал вывод о сингенном предпочтении. Он показал, что это не особенность поведения опухолей, не частное явление. Это также закон, Во всех случаях генетически тождественная (сингенная) ткань всегда приживает, растет и размножается предпочтительнее, чем нетождественная (несингенная). Даже когда иммунные реакции против нее не могут включиться, как это бывает у гибридных детей, у облученных реципиентов или под влиянием препаратов, подавляющих иммунитет. Пересаженной чужеродной ткани жить трудно даже без всякого иммунитета в классическом смысле этого слова. Ей трудно размножаться и расти в чужом окружении.

Больше 10 лет механизмы феномена сингенного предпочтения оставались совершенно непонятны. Конечно, не все понято и теперь. Но кое-что к середине 70-х годов прояснилось благодаря работам Густава Кудковича.

Оказалось, что создаваемая лимфоцитами атмосфера враждебности представляет собой особый вариант иммунного ответа. Просто Снелл и последующие исследователи не знали, что есть такие антигены, которые не проявляются на клетках гибридов, но проявляются на клетках родителей. Для этого необходимо функционирование двух тождественных генов (двух одинаковых аллелей, как говорят генетики). А у гибридов генные пары различны, они составлены двумя разными аллелями.

Кудкович такие антитела костного мозга назвал Hh, то есть гистосовместимость гемопоетическая — антигены тканевой совместимости кроветворных тканей. Трансплантационная иммунология обогатилась открытием иммунологической реакции против особых антигенов, проявляющихся только в гомозиготной ситуации, то есть когда оба аллеля генов, их контролирующих, идентичны.

Лимфоциты "бьют в корень"

Один из очень демонстративных эффектов убивающего действия лимфоцитов на чужеродные клетки обнаружен в Институте биофизики в Москве. В главе "Диктатура лимфоцита" об этом вкратце было сказано. Но обнаружение заслуживает того, чтобы о нем рассказать подробнее.

В 1965 году в нашу лабораторию пришла молодая исследовательница. Пришла и попросилась в аспирантуру. Раньше она работала в другом институте и занималась вопросами замораживания и хранения костного мозга для пересадок. Однако ее влекли иные проблемы, связанные с изучением причин и механизмов несовместимости тканей, то есть проблемы трансплантационного иммунитета.

Формальности... Экзамены... И в лаборатории появился новый сотрудник. Именно сотрудник, а не аспирант, потому что Лия Сеславина уже много умела. Ее не надо было обучать азам экспериментальных приемов. Можно было сразу начинать исследования, заняться количественным учетом цитопатогенного действия иммунных лимфоцитов, выяснить, как угнетается это действие при лучевой болезни. Нужна была количественная оценка, чтобы можно было прямо считать клетки в пробирке.

Методика Розенау не пошла...

Потом отказались от приема Давида.

Потом забраковали метод Фридмана, который вообще оказался липой: в его системе лимфоциты никого не убивали, так что до подсчетов дело не дошло.

Часами сидели и выдумывали формы сосудов, в которых удобнее было бы "сталкивать" иммунные лимфоциты с клетками-мишенями, то есть с клетками, которые они должны убивать. Часами выдумывали, как бы изловчиться и подсчитать убитые клетки. Подсчитать точно, очень точно!

Шли недели. Месяцы. Пролетел год. Все жалели Сеславину. Время идет, а работа не движется.

Решили попробовать последнее: смешать селезеночные клетки от иммунных мышей с селезеночными клетками-мишенями, а потом подсчитать там количество стволовых клеток. Может быть, в первую очередь будут выбиты именно они. Если не получится, придется работать по старинке.

Вы помните, стволовыми называются клетки, от которых зависит жизнь всей ткани, например селезенки или костного мозга. Это из них получаются все остальные клетки. Потому их называют стволовыми. Как ствол дерева, от которого растут все ветви, листья, плоды. Выбей эти клетки, и погибнет вся ткань.

Через десять дней рассматривали цифры первого эксперимента. В одной селезенке было 20 стволовых клеток, в другой — 15. Значит, в смеси должно быть 35. А насчитали только 12 штук. Значит, более 60 процентов исчезли. Исчезли стволовые клетки. Так вот на кого обрушиваются удары иммунных лимфоцитов! Они "бьют в корень".

Лимфоциты 'бьют в корень'

Стоп. Кажется, набрели на что-то стоящее.

Лия Сеславина поставила семь опытов подряд, и семь раз происходила инактивация стволовых клеток... А дальше чуть не повторилась история Барбары Байн.

Канадская исследовательница взяла в опыт лейкоциты от лейкозных больных и сделала вывод, что лейкозные клетки активируются под влиянием чужеродных лейкоцитов. Так она и опубликовала свои данные. Сеславина взяла иммунные лимфоидные клетки и пришла к выводу, что именно иммунные лимфоциты убивают чужеродные стволовые клетки.

А может быть, и неиммунные? Может быть, нормальные лимфоциты тоже бьют? И Сеславина поставила еще семь опытов. Тогда и произошло открытие. О том, что иммунные лимфоциты могут разрушать клетки, знали. Пусть это не было количественно точно измерено, но об этом знали. А то, что нормальные лимфоциты обладают таким же свойством, известно не было.

Сеславина получила положительный ответ. Да, обладают! Нормальные лимфоциты, в первый раз; увидев чужеродные стволовые клетки, мнактивируют их. Так и назвали это явление: "Инактивация несингенных (то есть чужеродных) стволовых клеток".

Классическая иммунология привыкла иметь дело с двумя основными реакциями, направленными на отторжение чужого: выработкой антител и появлением специфически сенсибилизированных клеток, несущих активные структуры на своей поверхности. И те и другие появляются через 3-7 дней после вторжения чужеродного пришельца, а накапливаются еще позже.

Как теперь стало известно, трудная ситуация для пересаженной ткани складывается задолго до выработки антител и накопления специфически вооруженных клеток. Во-первых, стимулируются к размножению лимфоциты — их будущие убийцы. Во-вторых, им самим очень трудно размножаться и расти в новом, "чужом" окружении. В-третьих, самые главные — стволовые — клетки, от которых зависит их рост, размножение и жизнь, выбиваются в первую очередь. Ткань пересажена, она функционирует, с большим или меньшим успехом выполняет свои задачи, но она уже обречена, ее "корни" подрублены в первые же дни.

Нобелевская премия 1980 года

Нобелевская премия 1980 года по медицине присуждена двум американским исследователям — Снеллу, Бенацеррафу и французскому исследователю Доссе за выдающиеся работы в области иммуногенетики. До того как все трое стали ведущими специалистами этой отрасли, они представляли три разные дисциплины: генетику мыши (Снелл), клиническую иммуногематологию (Доссе) и экспериментальную иммунологию (Бенацерраф). Генетик, врач и иммунолог — это как бы олицетворение многогранной значимости открытий в области иммуногенетики, открытий, имеющих первостепенное значение для пересадки органов и тканей для биологии в целом, для теоретической иммунологии и для практической медицины. Снелл, Доссе и Бенацерраф заложили фундамент и в наибольшей мере обеспечили построение самого здания современной иммуногенетики и генетики иммунного ответа. За это им присуждена Нобелевская премия.

Джорджу Снеллу исполнилось 80 лет. Он родился 19 декабря 1903 года в Бредфорде (Массачусетс, США). Степень бакалавра наук получил в колледже Дартмунта, а степень доктора медицины — в Гарвардском университете (1930). С 1935 по 1969 год работал в Джексоновской лаборатории в Бар-Харбосе. В настоящее время он заслуженный профессор этой лаборатории в отставке.

Суть сформулированных Снеллом законов (с современной точки зрения) удивительно проста: достаточно самых незначительных генетических различий между донором пересаживаемой ткани и реципиентом, чтобы произошло отторжение чужеродного материала. Снелл также завершил обобщение, согласно которому первопричиной реакции несовместимости является группа генов, локализованных в так называемых Н-системах у мышей (от английского histocompatibiliti — тканевая совместимость, гистосовместимость).

Среди этих генетических систем (всего их около 14) имеется одна, с условным обозначением Н-2, ведущая в конфликте отторжения чужеродной ткани. Детальное изучение этой системы вскрыло ее крайне сложную генетическую организацию. Достаточно сказать, что в Н-2 системе находится около 500 генов. Некоторые из них контролируют не только приживление или отторжение ткани, но, как узнали позже, регулируют самые разнообразные иммунные реакции защиты.

Серия исследований по основной системе гистосовместимости у мышей явилась предтечей поиска аналогичной системы у человека. Связано это было в первую очередь с необходимостью разработки иммуногенетических принципов трансплантации человеческого материала от индивидуума к индивидууму.

Через 10 лет после Снелла, в 1958 году Доссе написал в своей статье: "Изучение около 20 иммунных антилейкоцитарных сывороток больных, подвергавшихся многочисленным переливаниям крови, проведенное с помощью 12 разновидностей лейкоцитов, показало, что 4 разновидности лейкоцитов реагировали аналогичным образом с 5 сыворотками. Это, по-видимому, дает основание считать, что данные разновидности лейкоцитов были лишены антигена, присущего остальным лейкоцитам. В настоящее время мы проводим изучение этого антигена. Он имеется примерно у 60 процентов обследованных жителей Франции. Наследование его совершается по обычным правилам. Наконец, одной больной, лейкоциты которой не содержали данного антигена, переливали кровь исключительно от донора, в лейкоцитах которого имелся антиген. В результате у больной образовались антитела, не действовавшие на лейкоциты, лишенные указанного антигена; таким образом, удалось получить чистые антитела анти-Мак".

Это скромное описание представляет собой открытие первого антигена и, следовательно, гена главной системы гистосовместимости человека.

Жан Доссе родился 19 октября 1916 года в Тулузе. После окончания лицея Мишле в Вовере учился на медицинском факультете Парижского университета. С 1937 по 1959 год был врачом в различных клиниках Парижа, а с 1963 года работает в Иммунологическом институте университетской клиники Сан-Луи в Париже, Ему принадлежат пионерские работы по трансплантации во Франции. Доссе был первым президентом Французского общества трансплантологов, он действительный и почетный член многих научных обществ и академий. Сейчас он президент Французского иммунологического общества.

В 1958 году Доссе, изучая сыворотки от пациентов, которым неоднократно переливали чужую кровь, установил, что подобные сыворотки обладают способностью выявлять чужеродные вещества (антигены) на лейкоцитах некоторых произвольно взятых людей. Подобный прием поиска антигенных различий не нов. Он лежал в основе выявления антигенов групп крови у человека. Однако заслуга Доссе в том, что он первый обнаружил новую систему антигенов, связанных с лейкоцитами, установил ее генетическое разнообразие и определил доминирующее участие генов этой системы в развитии конфликта несовместимости при трансплантациях. В последующем лейкоцитарные антигены были объединены в единую систему и названы HLA (от английского Human-Leykocytes-Antigens).

Детальная разработка генетических карт HLA послужила основой для подбора доноров и реципиентов, что позволило установить степень антигенной общности между ними, и, таким образом, стала возможной пересадка органов и тканей. В последующем в работу включились десятки ученых Англии, США, Голландии, Советского Союза.

Сегодня система HLA изучена почти так же полно, как Н-2 система мышей. Она широко используется для решения вопросов популяционной генетики, при подборе доноров для пересадки почек, костного мозга и других тканей. Установлены связи конкретных антигенов комплекса HLA с определенными болезнями.

Но все-таки лоцманом в этой проблеме остается мышиный Н-2 комплекс. Выяснилось, что система HLA — аналог Н-2 системы мышей. Сходство между двумя, системами касается как генетической организации, так и разнообразия контролируемых ими антигенных и иммунологических функций. Следует подчеркнуть, что этот факт имеет принципиальное значение. Он служит мостом между экспериментальной и клинической трансплантологией, дает в руки исследователей "мышиную модель" для изучения генетики, биохимии и физиологии явлений несовместимости — основу практического использования лабораторных данных.

В 1972 году Бенацерраф совместно с Мак-Девидом опубликовал статью под названием "Гены иммунного ответа, сцепленные с системой гистосовместимости". Главным выводом этой публикации, в которой проанализированы собственные и литературные данные, был вывод о том, что идентифицирован новый класс генов, который контролирует формирование иммунного ответа.

"В течение последних трех лет интенсивное изучение иммунного ответа мышей, несущих известные рекомбинантные аллели Н-2 по отношению к разветвленным антигенам (Т, G)-A-L, (H-G)-A-L и (Ф, G)-A-L, которые находятся под контролем IR-I гена или генов, показало, что IR-L локус находится в середине Н-2 региона, располагаясь справа от локуса Ss и слева от К области".

Барух Бенацерраф родился 19 октября 1920 года в Каракасе (Венесуэла). Закончил лицей Янсона, а затем учился в Колумбии. В 1939 году переехал в США. С 1970 года профессор патологии медицинского факультета Гарвардского университета (Бостон, Масачусетс). В июле 1980 года избран президентом Международного союза иммунологических обществ.

Начиная с конца 60-х годов появляется серия работ Бенацеррафа и его сотрудников по генетическому контролю силы иммунного ответа. Тот факт, что сила иммунной реакции на чужеродный материал есть генетически обусловленное свойство, был известен ранее. Однако в 40-50-х годах не было возможности провести детальный генетический анализ этого явления, так как не было адекватных экспериментальных моделей.

К началу 60-х годов иммунологи уже имели в своем распоряжении (заметим, усилиями Снелла и большой группы генетиков, связанных с ним) значительное количество чистых линий животных (мышей, морских свинок, кроликов). Более того — к этому времени иммунохимики синтезировали белковые антигены с ограниченным спектром специфичности. Подобные немаловажные экспериментальные достижения позволили исследователям в строго контролируемых условиях следить за конкретным геном, обеспечивающим регуляцию иммунного ответа на определенный антиген.

Выяснилось, что гены иммунного ответа локализованы в пределах главной системы гистосовместимости. Каждая особь имеет уникальный набор генов. Этот факт имеет принципиальное значение, так как позволяет заключить, что сила иммунного ответа на бактериальный, вирусный или трансплантационный антиген не является некоторым общим свойством всех людей или животных какого-либо вида. Напротив, сила иммунного ответа всегда конкретна — на определенный антиген определенный индивидуум отвечает определенной иммунной реакцией. Из этого следует практически важный вывод: в зависимости от исходной иммунной реактивности к вакцине применять такие схемы профилактической вакцинации, которые наиболее эффективны для данного индивидуума.

В последующем как Бенацеррафу с сотрудниками, так и большой армии иммунологов и иммуногенетиков удалось выяснить функциональную уникальность Н-2 и HLA-систем в развитии иммунной реакции. Именно гены этих систем "дирижируют" иммунологической ситуацией в организме, связано ли это с реакцией отторжения чужеродного трансплантируемого материала, с развитием аутоиммунных расстройств, созданием эффективной вакцинации, возникновением раковой патологии иммунодефицитным состоянием.

Хромосомный регион, в котором картированы гены иммунного ответа, был назван в последующем I областью главного комплекса гистосовместимости. К 1975 году были обнаружены антигенные молекулы — 1а антигены, кодируемые генами I области. Показан I контроль взаимодействия макрофагов и Т-лимфоцитов, или Т- и Б-лимфоцитов, а без этих клеточных взаимодействий не развивается иммунный ответ. К 1977 году было показано, что функциональная активность различных классов Т-лимфоцитов кодируется различными генами главного комплекса гистосовместимости. Цитолитические Т-клетки реагируют на ранее известные Н-2 антигены — SD антигены. Функция Т-помощников и Т-эффекторов гиперчувствительности замедленного типа связана с продуктами, кодируемыми I областью. I область оказалась сложной и включает в себя 5 субобластей: А, В, J, E, С.

В самые последние годы было установлено, что узнавание чужеродных субстанций осуществляется Т-лимфоцитами только в том случае, если эти субстанции вступают в комплекс с антигенами гистосовместимости или с 1а молекулами. Последнее обосновано Бенацеррафом.

Конечно, все эти достижения связаны с именами десятков или даже сотен исследователей. Однако основополагающие факты и обобщения сделаны Снеллом, Доссе и Бенацеррафом. Значение современной иммуногенетики для биологии и медицины трудно переоценить. В рамках этой отрасли знаний находится решение таких проблем, как пересадка органов и тканей, разработка путей лечения аутоиммунных болезней, иммунотерапии и иммунопрофилактики рака, разработка новых принципов создания вакцин против еще не побежденных инфекций.

Век пересадки органов

Милан Гашек

Если иммунитет столь неумолим по отношению к чужеродным клеткам, значит, пересадки органов и тканей бессмысленны. Это правило до 1953 года было незыблемым, и сама идея замены больного органа здоровым для большинства представлялась бесперспективной. В 1953 году два человека — Питер Медавар и Милан Гашек — в двух разных странах, не сговариваясь, превратили эту идею в одну из самых обнадеживающих и увлекательных.

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

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

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

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

Невозможно...

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

Приблизительно к 8-му дню инкубации яйца при 37 градусах и развивается эта оболочка. Называется она "хорионаллантоисная мембрана". Если после 8-го дня в скорлупе двух яиц выпилить окошки, можно соединить эти мембраны.

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

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

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

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

Милан Гашек

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

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

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

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

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

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

Антител нет! Цыплята инертны!

Через четыре недели Гашек повторяет иммунизацию. Результат тот же!

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

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

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

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

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

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

О своем открытии Гашек сообщил в печати в 1953 году. Но назвал его не очень удачно "вегетативной гибридизацией" у птиц. Это сочетание слов было в предыдущие годы скомпрометировано работами Лысенко, который пытался вегетативной гибридизацией заменить генетику. Поэтому к публикации Гашека в первое время отнеслись скептически.

Снова Питер Медавар

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Эксперимент: искусственное введение зародышам СВА клеток от мышей А.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

В Медаварской лаборатории начался поток исследований. В клетках сидели мыши, несущие на себе мех разных цветов от разных пород. Это были неотторгающиеся лоскуты пересаженной кожи — живые свидетельства того, что барьер несовместимости нельзя считать непреодолимым.

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

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

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

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

Успехи пересадок почек

Открытие толерантности сдвинуло проблему трансплантации с мертвой точки, несмотря на то, что больного, которому требуется пересадка кожи, почки или костного мозга, невозможно вернуть в эмбриональное состояние, у него невозможно создать открытую Медаваром и Гашеком терпимость к трансплантату. Сдвиг произошел потому, что появилась уверенность в самой возможности преодоления несовместимости. Раз экспериментально это возможно, значит, могут быть найдены способы, пригодные для клиники. У Даниила Данина есть хорошие слова: "Отчего географы древности не открыли Северного полюса, а заодно и Южного? Отваги не хватило? Нужды не было? Да нет же! Надо было прежде всего знать, что где-то полюса существуют". После 1953 года стало ясно, что полюса преодоления иммунологического барьера несовместимости существуют.

Началась интенсивная работа Иммунологи и хирурги всего мира устремились в транспланталогию — так назвали новую пограничную науку о пересадках органов и тканей. За десяток лет были достигнуты поразительные результаты. В 1966 году возникло Международное общество трансплантологов. В 1967 году в Париже состоялся I конгресс этого общества. Подвели первые итоги. Если коротко сформулировать эти итоги, то потребуется всего две фразы. Во-первых, иммунология создала способы выбирать наиболее подходящего донора. Во-вторых, нашла и дала хирургам способы подавления иммунитета.

Подбор донора... Вы помните, что первый антиген тканевой совместимости был открыт Жаном Доссе в 1958 году. На сегодня их открыто более 80. В тканях каждого человека содержится 4-8 из 80 антигенов. Это значит, что число возможных комбинаций не меньше нескольких десятков тысяч. Иначе говоря, подобрать тождественного по антигенам донора не так-то просто. Пожалуй, даже невозможно. Тогда какой смысл подбирать?

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

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

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

У человека берут кровь и выделяют из нее лейкоциты. Их промывают и в отдельных пробирках смешивают с каждой из типирующих сывороток. Затем к смеси прибавляют небольшое количество какого-нибудь нетоксичного красителя, например метиленовую синь. Если лейкоциты содержат определенный антиген, то в соответствующих пробирках они окрасятся. Это происходит оттого, что антитела повреждают клеточную оболочку лейкоцитов и краска легко проникает в них. Так в течение нескольких минут определяется антигенная характеристика лейкоцитов человека. Остается только сравнить ее с такими же характеристиками других людей и подобрать наименее различающуюся пару.

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

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

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

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

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

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

До начала применения тех или иных физических, химических или биологических средств подавления иммунитета, то есть примерно до конца 50-х годов, все клинические попытки трансплантации почек заканчивались отторжением органа в течение нескольких недель. В 1960-1962 годах появились первые сообщения об использовании таких иммунологических депрессоров, как рентгеновское облучение, 6-меркаптопурин, кортизон и другие. Продолжительность функционирования пересаженных почек возросла в отдельных случаях (не более 20 процентов) до 6-9 месяцев.

Создание новых химических препаратов, совершенствование их применения значительно увеличили количество долгоживущих трансплантатов. По данным Международного почечного центра за 1965 год, процент почек, пересаженных от неродственных доноров и функционирующих больше одного года, возрос до 30. Прогресс в этой области продолжается. По данным того же центра за 1975 год, основанным на анализе более чем 20 тысяч случаев пересадок, этот показатель возрос до 60 процентов. При использовании почек от родственных доноров эта цифра составила 87 процентов. Дольше двух лет функционирует до 65 процентов пересаженных почек.

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

Несмотря на то что биологическое действие АЛС изучалось со времен крупнейших русских ученых Ильи Ильича Мечникова и Александра Александровича Богомольца, исследование возможности использования этого препарата для подавления трансплантационного иммунитета началось с 1962 года. Первым хирургом, применившим у человека АЛС при трансплантации почки, был профессор из Колорадо Томас Старцл. Произошло это в 1966 году. Проблема наших дней — создать АЛС узкой (моноклональной) специфичности, чтобы выбивать только Т-лимфоциты-киллеры. Большие надежды возлагаются на гибридомную технику, описанную в главе "Иммунная биотехнология".

Большой интерес к АЛС обусловлен тем фактом, что в этом случае трансплантационный иммунитет подавляется в большей степени, чем противомикробный. Пересаженный орган не отторгается, а организм сохраняет способность сопротивляться инфекции.

И все-таки известные на сегодня препараты для подавления иммунитета — это яды широкого профиля, повреждающие многие системы организма. Передозируешь препарат — смерть. Недодозируешь — восстанавливается иммунитет, начинается отторжение органа. Вот и балансирует больной между жизнью и смертью, как на проволоке. Чем лучше препарат, тем надежнее эта проволока. Но даже АЛС значительно угнетает кроветворение и резко ослабляет защитные силы организма против микробов.

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

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

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

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

Поэтому типирование абсолютно необходимо. Но, спросит читатель, каким образом можно найти подходящего донора почки, если вероятность совпадения двух человек по антигенам совместимости равна 1:10000 или менее? Не станет же врач перебирать тысячи возможных доноров, пока не найдет подходящего. Конечно, не станет, да это и невозможно Такого количества доноров почек никогда не может быть "под рукой" ни среди живых добровольцев, ни среди тех несчастных случаев, когда здоровый человек погибает от травмы, скажем, во время автомобильной катастрофы. Подбор совместной пары осуществляется особым образом Дело делается наоборот. Не донор подбирается для реципиента, а реципиент для донора.

Евротрансплант

Дэви Шипперс без стука вошел в просторный профессорский кабинет с широким во всю стену окном.

— Доктор Ван Руд! Срочная телеграмма. По правительственному каналу из Упсалы. Швеция.

Профессор Ван Руд, директор регионального отделения Евротранспланта в Лейдене, резко отодвинул рукопись. Рука рванулась к тумблеру внутренней радиосети. Голова с огромной по-юношески пышной шевелюрой повернулась в сторону вошедшего молодого сотрудника.

— Читайте!

Юноша, перебирая телеграфную ленту, торопливо прочитал:

— В 14 часов 37 минут в клинику доставлен мужчина 40 лет. Множественные переломы позвоночника и основания черепа. В сознание не приходил, состояние безнадежное. Комиссия констатировала смерть мозга. Поддерживается искусственное кровообращение. Несчастный случай произошел в 14 часов 10 минут. Органы брюшной полости не повреждены. Может быть использован как почечный донор. Группа крови A, MN, Резус — CDe, Даффи — а, Лютеран — b, Келл — Кк. Лейкоцитарные антигены — HLA-A1, 2, В-5, 7, С-3, D-1.

— Присаживайтесь, Дэви! — попросил молодого человека Ван Руд, взглянул на часы — 16.05, и включил радиосеть.

— Вычислительный отдел, внимание! Закодируйте биологическую индивидуальность донора: A, MN, CDe, Даффи — а, Лютеран — b, Келл Kk, HLA-A1, 2, В-5, 7, С-3, D-1.

Повторите! Благодарю вас. Жду ответа. Обращаясь к сотруднику, профессор добавил:

— Заполните карту изоантигенной индивидуальности этого человека, уточните место его рождения. Поместите карту в группу Скандинавских стран. Кстати, приготовьте мне сведения о частоте встречаемости антигена HL — А-15 среди жителей Швеции и Норвегии. Мне кажется, что этот новый антиген встречается у них гораздо чаще, чем среди англичан и французов. Вспыхнула зеленая лампочка, Ван Руд включил тумблер.

— Слушаю.

— Подходящий, практически идентичный реципиент находится в Лондоне, в английском национальном почечном центре. Мужчина 37 лет, двусторонний гидронефроз. В клинике полтора месяца на аппарате "искусственная почка". Ждет пересадки. Фамилия — Эванс.

— Благодарю вас.

Лампочка погасла. Часы показывали 16.15.

— Дэви, соединитесь срочно с Лондонским почечным центром. Сообщите о подходящем для Эванса доноре. Потребуйте срочного подтверждения реализации предложения.

Ван Руд снова углубился в бумаги. И как всегда, ненадолго. В 16.40 вошел Дэви.

— Из Лондона позвонили. В Упсалу за почкой вылетел самолет английской военной авиации.

— Военной?

— Да, у них контракт. Так сказать, мирное использование дежурных военных самолетов. Я сообщил в Упсалу. Почка в контейнере будет ждать самолет на аэродроме. Через три часа ее доставят в Лондон.

— Молодец, Дэви. Я думаю, через четыре часа она уже будет служить другому человеку.

То, что рассказано, не шутка и не фантазия. Такая международная организация — Евротрансплаит действительно существует, и иммунолог из голландского города Лейдена профессор Ван Руд возглавляет одно из отделений Евротранспланта. В августе 1969 года он был в Москве на XII Международном конгрессе трансфузиологов. Он рассказывал, как эта организация возникла. И сцена, которая только что была описана, почти повторяет его рассказ. Но относится она к начальным периодам работы Евротранспланта. Сейчас дело еще более усовершенствовано.

Почему понадобился такой центр на всю Европу?

Представьте себе, что вам нужен человек с определенными параметрами: блондин, глаза серые, нос с горбинкой, рост 179 сантиметров, вес 75 килограммов, объем легких 5,8 литра, размер ноги 41-й, возраст 30 лет, женат, имеет двоих детей в возрасте... и так далее по трем десяткам показателей. Спрашивается, легко найти такого или хотя бы сходного человека? Практически невозможно. Да еще чтобы у него можно было взять почку или другой орган для пересадки нашему больному.

Здесь перечислены различные внешние показатели. При пересадке донора подбирают по другим качествам. По особенностям белкового строения его клеток и тканей — по тканевым антигенам. Но задача та же. Найти идентичного нельзя на всем земном шаре. Это такая случайность, что ею можно пренебречь. Но может быть найден мало похожий и очень похожий. Чем больше сходства, тем успешнее пересадка, но и тем труднее найти.

Вот и возникла проблема, как искать. Можно положить в клинику больного, определить характеристики его тканей и начать гоняться за донором, то есть за человеком, который погибает от несчастного случая, например автомобильной катастрофы, и тот или иной орган которого может быть использован для пересадки.

Один случай — не подходит. Пропал донор.

Второй случай — опять не подходит. Вероятность сходства очень мала. Можно перебрать сто, двести доноров — и безуспешно. Вот и возникла идея сделать все наоборот. Не донора подбирать больному, а больного, ждущего операции, подбирать к случайному донору.

Действительно, в десятках клиник мира лежат сотни больных, например, с почечной недостаточностью. Они живут только потому, что по нескольку раз в день подключаются к аппарату "искусственная почка". Ждут подходящего донора. Их ткани можно заблаговременно типировать и сведения отправить в единый центр. Несколько сотен или тысяч вариантов человеческих индивидуальностей запомнит электронно-вычислительное устройство. По всем трем, четырем и более десяткам признаков. Для любого случайного донора может быть найден сходный реципиент. Вопрос только в организации связи и быстрой доставки пересаживаемого органа. Пока он еще не погиб.

Так начал свою работу Евротрансплант. Вот что говорил Ван Руд на Московском конгрессе: "Функции этой организации заключаются в следующем: на карточках печатаются кандидаты для пересадки почек, их группы лейкоцитов и группы крови, а также другая информация, которая сохраняется в памяти счетно-вычислительного устройства. Каждый месяц счетно-вычислительное устройство делает фотоотпечаток, в котором все эти реципиенты распределены в таблицах согласно их группам лейкоцитов.

Эти фотоотпечатки отсылаются различным центрам, которые связаны с Евротрансплантом. Если один из таких центров имеет потенциального донора, то этот центр связывается по телефону с ближайшим, наиболее подходящим реципиентом. Врач, на попечении которого находится донор, должен связаться с врачом, под наблюдением которого находится больной. Через картотеки Евротранспланта почки получили 67 больных; в среднем органы, требующиеся для пересадки, подходили в 2-5 раз лучше, чем без Евротранспланта".

Конечно, почку, а тем более сердце для пересадки трудно найти. Но лоскут кожи, чтобы закрыть ожоговую поверхность, костный мозг для лечения лейкоза или лучевой болезни может дать практически каждый здоровый человек. Любой из нас может быть донором костного мозга точно так же, как донором крови. В этих случаях массовое типирование решающим образом определяет успех всего дела. В настоящее время многие страны начали типирование по антигенам совместимости больших контингентов людей. Недалеко время, когда в моем паспорте, помимо штампа о группах крови B/III/Rh+, появится штамп HLA — A2. 9, В-5, 12. Это действительно мои четыре главных антигена совместимости тканей. Мой костный мозг в любой момент может спасти от лучевой болезни человека с такими же, как у меня, характеристиками — B/III/Rh+, HLA — А2, 9; В-5, 12. И мне, если понадобится донор, нетрудно будет найти подходящего через специальные картотеки или электронно-вычислительные машины.

Профессор Гуд из Слоун-Кэттеринга института в Нью-Йорке пользуется при лечении лучевой болезни пересадкой костного мозга картотекой из 20 тысяч протипированных доноров. Лечить лучевую болезнь ему нужно потому, что лейкоз — рак крови — удается ликвидировать только с помощью облучения больного рентгеновскими или гамма-лучами. Лейкоз исчезает, но развивается лучевая болезнь Ее можно вылечить только с помощью пересадки совместимого костного мозга. Только совместимого! По всем известным антигенам!

Конечно, некоторую часть костного мозга каждый из нас в состоянии дать другому человеку. Поэтому, перебрав несколько тысяч доноров, можно найти совместимого. Иммунологические реакции не надо будет подавлять токсичными для всего организма лекарствами. А как быть при пересадке сердца? Ведь для пересадки сердца совместимого донора не подберешь даже с помощью Евротранспланта. Сердце для пересадки можно взять только у человека, который умирает в клинике, оборудованной самой современной аппаратурой. Умирает от черепно-мозговой травмы. Мозг уже мертв, а дыхание и биение сердца поддерживаются искусственно. И пересажено оно должно быть немедленно. При таких условиях получить полностью совместимого донора — событие редкое. Это все равно что угадать все шесть цифр в "Спортлото". Поэтому при пересадке сердца вся надежда на иммунодепрессию, а она еще далеко не совершенна.

Пересадка сердца — сказка или реальность!

Было одно королевство, каких немало. Процветало это королевство, богатело и никого не боялось. Правил там король Церебрус, и не думал он ни о каких врагах и захватчиках, потому что он был счастливый король. Счастье свое он получил в наследство от отца, а тот — от своего отца. И точно никто не знал, когда оно появилось в их роду.

Счастье это жило в королевском дворце, звали его Лимфус. Лимфус был зачарованным джинном. Древние мудрые предки Церебруса создали этого джинна, наделили его способностью порождать из своего тела несметные полчища преданных воинов — лимфоидов и поручили охранять королевство от иноземцев. Великую клятву дал Лимфус своим создателям: ничьим просьбам не верить, ничьих приказов не слушать. Даже если сам король попросит не уничтожать каких-нибудь иноземцев, то и короля не слушать. Такое заклятье наложили на джинна и поселили его в королевстве, чем обеспечили беззаботную, спокойную жизнь стране на долгие годы.

Разослал молчаливый Лимфус своих воинов во все концы и углы королевства, а сам сидит во дворце, никому не мешает, никаких особых привилегий себе не требует, сам никому ничего не навязывает, но и ничьих приказов не выполняет. Его собственные заботы никого не обременяют.

Примчится верный лимфоид с юга или севера, доложит, что в каком-то месте бандиты границу перешли или с виду мирные иноземные жители в королевство забрались, встанет джинн. Выпьет волшебный напиток, которым во дворце самых знатных вельмож поят, народит сто тысяч вооруженных лимфоидов и пошлет их на чужестранцев. Всех разыщут верные стражи, даже если чужаки по городам разбежались и попрятались. Ни одного в живых не оставят. Церебрус и забот не знает о сохранении своего королевства от набегов внешних врагов, полчища которых живут во всей округе и рвутся в страну поживиться ее богатствами.

Хорошо устроено королевство Церебруса. В каждом городе свое ремесло. На другие дела его мастера не отвлекаются. Один город для всего королевства обувь делает, другой холсты ткет, третий одежду шьет. В центре королевства — главный город. Город Кор. Это он снабжает всю страну продовольствием. День и ночь работают мастера этого города и рассылают продукты во все остальные города. Останови работу в Коре — и погибнет все королевство. Но кто остановит ее? Вездесущие лимфоиды присматриваются к каждому существу — свой или чужеземец (если чужой — умри).

Долго ли, коротко ли наслаждалось жизнью королевство Церебруса, только случился в городе Коре пожар. И погибли все мастера. И никакой другой город не мог выполнить работу Кора.

Стало королевство гибнуть...

Тогда обратился Церебрус к своему брату Церебрусу-старшему, который правил своим столь же прекрасным королевством, и спросил:

— Слышал ли ты о стране, которая стояла на берегу моря и в которой наводнение погубило все города и только главный уцелел, так как был хорошо защищен?

— Да, слышал.

— Я хочу взять этот город и перевести вместе с мастерами на место моего Кора. Пусть они работают, спасут меня и сами останутся жить. Ведь без своего королевства они все равно погибнут.

— Не выйдет ничего, — ответил старший брат. — Лимфус погубит всех чужестранцев. У него приказ предков. А никто из мудрецов не расшифровал заклинания, которым был заколдован джинн. И никто не может приказать ему: вот этих чужаков бей, а этих не трогай, они нужны королевству. Он убивает всех. Его лимфоиды не трогают только своих.

— Я убью Лимфуса! — воскликнул Церебрус.

— И сразу же погибнешь, — сказал старший брат, — вспомни Церебруса-младшего. У него умер джинн, а полчища варваров из морей, лесов, степей по земле и воздуху вторглись в королевство и растоптали его за три дня.

— Тогда дай мне яда, которым можно отравить Лимфуса. Я буду подсыпать его в волшебный напиток, который он пьет перед тем, как родить лимфоидов. Он ослабнет и не сможет порождать так много войск. И может быть, я найду ту грань, когда лимфоидов еще будет хватать, чтобы защищать страну от варваров, но слишком мало для того, чтобы убить мастеров города, перенесенного в наше королевство из чужого.

— Попробуй, — сказал Церебрус-старший. — У тебя нет другого выхода. Но помни. Этот яд очень сильный. Даже испарения его опасны для всех мастеров и для тебя самого. Даже дыхание Лимфуса станет опасным. По всему королевству распространятся ядовитые испарения.

И взял Церебрус яд, и стал подсыпать его по утрам и вечерам в чашу Лимфуса. Через три дня ослаб джинн, плохо слушал донесения лимфоидов и не порождал новых войск. Тогда перенес Церебрус город из погибшего королевства в свое. И ожили все другие города, ожило все королевство. Но полезли несметные полчища варваров и бандитов. Мастеров убивали, а города разрушали.

Испугался Церебрус, перестал давать яд Лимфусу. Очнулся джинн, породил тучу лимфоидов. Перебили они всех варваров, а заодно стали чинить расправу и над чужими мастерами в городе Коре. Залихорадила жизнь в Коре, вышла из нормального ритма, вот-вот остановится. Что делать Церебрусу? Опять насыпал яд в чашу джинна. А уже и сам еле на ногах стоит.

Кончилась беззаботная жизнь королевства. Балансирует его жизнь на острие ножа. Много яда насыплешь — засыпает Лимфус, оживает город Кор, но варвары из-за границы лезут. Мало яда дашь — нарождаются лимфоиды, губят варваров, но и мастеров города Кора не щадят. И нет уже веселья в королевстве. Все мастера, и градоначальники, и министры, и сам король отравлены ядовитыми испарениями, силы теряют.

Крикнул Церебрус клич по всем королевствам: "Кто тайну Лимфуса-джинна откроет, заклинание его расшифрует, кто научит его врагов бить, как прежде, а нужных чужеземных мастеров не трогать, тот получит все богатства и почести королевские и славу во веки веков".

Да найдется ли такой мудрец, не знаю. Или погибнет королевство Церебруса, не дождавшись разгадки тайны? И сколько еще королевств погибнет?

Вот и сказке конец.

А теперь думайте. Разве человек с пересаженным сердцем не похож на королевство Церебруса? Чтобы сердце не отторгалось, врачи подавляют его иммунную систему (лимфоидную ткань) ядовитыми препаратами. Ядовитыми не только для лимфоидной ткани, но и для многих других. Подавляется иммунная защита не только против пересаженного сердца, но и против микробов — возбудителей заразных болезней. Передозируешь препарат — сердце будет чувствовать себя лучше, но больной в любую минуту может умереть от инфекции. Недодозируешь препарат — сердце может отторгнуться.

Вот почему пересадка сердца на сегодня — это опыты, которые под силу крупным клиникам, отчаянным хирургам и отчаянным пациентам. За каждый день, неделю, месяц жизни таких пациентов идет борьба. Каждый день они находятся под наблюдением врачей. В любую минуту готов арсенал лекарств и средств, поддерживающих их неустойчивое балансирование между жизнью и смертью.

Вот и скажите: пересадка сердца — сказка или реальность?

Это уже не сказка, это факт, повторенный многими хирургами. Но это еще и не реальность. Иммунологам надо еще много поработать, чтобы раскрыть тайну джинна Лимфуса, чтобы научить его различать не только "свое" и "чужое", но и среди чужих отличать друзей от врагов.

Первая в мире пересадка сердца была произведена кейптаунским хирургом Кристианом Барнардом 3 декабря 1967 года. Через 3 дня подобную операцию произвел американский хирург Адриан Кантровиц. Еще через 27 дней — 2 января 1968 года Барнард пересаживает сердце второму пациенту, несмотря на то, что первый умер через 18 дней после операции вследствие иммунологического отторжения пересаженного органа.

Вот динамика ежемесячного количества пересадок сердца, проведенных в 1968 году после первой операции Барнарда: январь — февраль — 4, март — апрель — 1, май — июнь — 16, июль — август — 14, сентябрь — октябрь — 34, ноябрь — декабрь — 32.

Это рекорд — 66 операций за 4 месяца. Большего накала увлечения не было. Хирурги всего мира соперничали, кто больше пересадит сердец. На первое место быстро вышел хирург из Хьюстона Дентон Кули. Он пересадил в общей сложности 22 сердца. Первую операцию он сделал 3 мая 1968 года, последнюю — в апреле 1969 года. Все больные умерли: кто через несколько дней, кто через несколько месяцев. Кули превзошел Норман Шамуэй — один из самых крупных хирургов США, работающий в Стэнфордском университете. Он произвел 70 операций и делал их дольше, чем другие. По его данным, если больной пережил первые четыре месяца, то в половине случаев он имеет вероятность прожить год.

Пересадка сердца — сказка или реальность!

Малая результативность операции заставила хирургов отказаться от нее. Уже в 1969 году увлечение прошло. Вот динамика количества пересадок, осуществленных во всем мире в 1969 году: январь — февраль — 14, март — апрель — 14, май — июнь — 5, июль — август — 3, сентябрь — октябрь — 4, ноябрь — декабрь — 2.

В 1972 году парламент Англии издал закон, запрещающий пересадки сердца человеку. По этому пути пошли и некоторые другие страны.

Увлечение явно прошло. Сенсационность кончилась. Первый штурм сменяется длительной осадой твердыни несовместимости. Как выразился Дейтон Кули: "Я теперь оглядываюсь на трансплантацию сердца как на одну из тех операций, которые мы попытались проводить и от которых пока отказались".

Перспективы пересадки различных органов

Будущее трансплантологии зависит от дальнейших успехов в преодолении иммунологической несовместимости тканей. Однако не надо думать, что все трудности отпадут, если предположить, что барьер несовместимости преодолен.

Поскольку большинство исследователей уверены, что в течение ближайших 10-15 лет способы преодоления несовместимости будут найдены, последующее описание может служить своеобразным прогнозом на будущее.

Почка. Пересадка почки в наши дни прочно вошла в хирургическую практику как метод спасения больных с необратимыми поражениями почек. Успехи во многом связаны с тем, что разработана великолепная машина — искусственная почка. Больных можно "подключить" к этой машине, и они в течение нескольких дней, недель и даже месяцев могут жить при абсолютной остановке функции своих собственных или пересаженных почек. За это время можно подготовиться к операции, вывести пересаженную почку из кризиса, если началось отторжение, вывести больного из тяжелого состояния, пересадить ему вторую и даже третью почку. Уже сейчас десятки людей — мужчин и женщин — стали отцами и матерями после пересадки им почек. Об этих случаях Международный почечный центр дает специальную информацию как иллюстрацию высшей эффективности излечения смертельно больного человека.

В будущем эта операция станет для большинства хирургических клиник перспективным способом лечения ряда врожденных пороков этого органа, травм, опухолей и воспалительных заболеваний — нефритов, если, конечно, не будут найдены способы их терапевтического лечения. Трудности, которые необходимо будет преодолеть, связаны с двумя проблемами.

Первая — консервация почек и их длительное сохранение в банках органов. После ее решения отпадает одна из главных организационных трудностей наших дней, связанных с получением почки и необходимостью немедленной пересадки.

Вторая проблема — иннервация пересаженного органа. Мне могут возразить, что мировая практика показала большую автономию работы этого органа, несмотря на то, что во время операции перерезаются все нервы, идущие в почку. Тем не менее иннервация органа важна, а восстановление нервных волокон идет медленно и несовершенно. Поэтому проблема регенерации нервов, одна из важнейших в трансплантологии не только применительно к почке. Почка все-таки может функционировать без иннервации, а многие органы, например глаз или рука, не в состоянии.

Сердце. При пересадке сердца проблема длительного сохранения органа имеет еще большее значение. В настоящее время пересаживают еще теплое сердце, изъятое из груди только что умершего человека. Это создает не только технические трудности, но и морально-этические. Что считать моментом смерти: остановку сердца или гибель мозговой ткани? Мы знаем, что останавливающееся сердце можно оживить. И если за время его бездействия мозг не погиб, то оживет весь организм. Но если мозг необратимо изменен, а сердце бьется, то человек с его интеллектом потерян. Однако можно ли считать его трупом?

Я не намерен преувеличивать морально-этические трудности. Человечество решало и решает более сложные проблемы социальной морали. И эта задача найдет свое решение. Сейчас нужно думать не об этом, а о преодолении несовместимости и об искусстве консервировать жизнеспособное сердце на длительные сроки. Лишь после этого трансплантация сердца сможет стать более или менее распространенным способом лечения безнадежно неизлечимых сердечных недугов, прогрессирующей стенокардии, тяжелых инфарктов, травм и некоторых неизлечимых пороков. В отличие от почки в наши дни количество пересаживаемых сердец уменьшается. Первое увлечение прошло. В определенной мере это связано с отсутствием хороших аппаратов, заменяющих работу сердца. "Искусственная почка" может неделями заменять работу органа, если она ослабла или приостановилась. Аппараты искусственного кровообращения могут заменять сердце лишь на несколько часов, да и то при вскрытой грудной клетке. Поэтому врач фактически лишен возможности облегчить работу пересаженного сердца, а тем более заменить, если оно остановилось.

Любопытный расчет приведен в материалах специального совещания по пересадке сердца, которое происходило в Национальном институте сердца в США в 1969 году. Оценив количество потенциальных реципиентов, нуждающихся в пересадке сердца, иначе говоря, выяснив количество лиц, которых можно вылечить этим способом, группа специалистов пришла к важным выводам. В 1968 году сделано 100 операций по пересадке сердца, точнее — 101. После преодоления главной причины неудач — несовместимости — эта цифра увеличится более чем в 100 раз. В клиниках мира будет производиться 10 тысяч трансплантаций ежегодно. Когда же будут созданы аппараты, содействующие кровообращению, эта цифра возрастет еще вдвое.

Печень. Проблема консервации и создания искусственного органа — заменителя здесь также стоит во весь рост. Печень — особенно большой и хрупкий орган. Разработка методов его замораживания или других способов консервации будет одной из труднейших задач. В клиниках Советского Союза выполнено несколько операций по временному подключению печени в кровообращение больного. Это не истинная трансплантация, а скорее использование живого донорского органа для временной замены функции пораженной печени. Истинные пересадки этого органа в будущем могут быть полезны при очень тяжелых заболеваниях печени, опухолях, при редких пороках, когда ребенок рождается с печенью, в которой нет желчных протоков.

Эндокринные железы. Пересадка щитовидной и паращитовидных желез, инсулярного аппарата поджелудочной железы, надпочечников, половых желез, по-видимому, не представляет особых трудностей и при недостаточности этих важнейших регуляторов жизнедеятельности организма будет распространенной операцией.

Мозг. Проблема пересадки мозга особенно сложна, и я не могу выразить оптимизма. Над всеми сложностями довлеют в этом случае две. Первая — регенерация нервов.

Так уж устроила природа, что нервные клетки взрослого человека не способны к делению, а нервные волокна весьма ограниченно регенерируют. Если не найти путей преодоления этого препятствия, то пересаженный мозг окажется отключенным от всего тела. Информация не будет поступать ни туда, ни обратно.

Вторая сложность в том, что при пересадке мозга фактически пересаживается личность, пересаживается человек в тело другого человека. А кто будет служить донором мозга? Это вообще нонсенс. Если с мозгом связана человеческая личность, то мозг не может быть "донорским", ибо он определяет личность. Донорским может быть тело. Следовательно, проблемы пересадки мозга не существует. Она сразу же превращается в проблему пересадки всего тела одного человека к мозгу другого. Так, может быть, лучше говорить о пересадке тела к мозгу (или к голове). А это уже выходит за рамки нашей книги, ибо она посвящена пересадке органов, барьеру несовместимости и связанным с ними проблемам и перспективам, а не пересадке личности из одного тела в другое. Это самостоятельная, захватывающе интересная психологическая проблема. Любопытно, что она тоже, как и эта книга, может быть сформулирована как "Я или не Я".

Врожденные дефекты и старость

Первичные иммунодефициты

Иммунная система, как и другая любая система организма, может выходить из строя, может болеть. Рассказ о ее болезнях следует начинать с врожденных, или, как еще называют, первичных, дефектов иммунитета.

Родился ребенок. Абсолютно здоровый и совершенно нормальный. При самом тщательном медицинском обследовании никаких отклонений от нормы обнаружить не удается. Ребенок растет, хорошо развивается, поступает в школу, хорошо учится, болеет не чаще, чем другие дети, увлекается спортом. Все нормально. Он уже взрослый мальчик, его друзья "гоняют" на мотоциклах, и он хочет иметь мотоцикл.

Идет на медицинскую комиссию. Заключение хирурга: "здоров". Заключение терапевта: "здоров". Анализ крови: "здоров". Рентгеновское обследование: "здоров". Последний кабинет — глазные болезни. Что проще? Он прекрасно видит. У него первый юношеский разряд по стрельбе из винтовки. И вдруг заключение окулиста: "К управлению транспортными средствами не пригоден".

Что такое? Почему? Ведь многие шоферы работают с плохим зрением. Они водят машины в очках. Но этому мальчику очки не помогут. У него врожденный порок зрения, который выявился только теперь. Он не отличает красный цвет от зеленого. Этот порок называют дальтонизмом, потому что Дальтон, известный английский физик, имел этот дефект и описал его с точностью ученого, занимающегося физикой света.

Второй пример. Врожденный порок сердца. Ребенок совершенно нормальный. Все у него хорошо. Он растет, улыбается, плачет, лепечет "да-да-да". И никто ничего не замечает. Но вот приходит пора ребенку ходить. Возникает первая в жизни физическая нагрузка. Нужна усиленная работа сердца. А сердце с дефектом. Ребенок быстро задыхается, ему не хватает воздуха, сердце не справляется с работой перекачивания крови, обогащаемой кислородом, от легких ко всем остальным частям тела. Кислородное голодание.

И чем старше становится ребенок, тем труднее сердцу. Он начинает отставать от своих сверстников во всем. Родители, конечно, обращаются к врачу. Врач ставит диагноз: "Врожденный порок сердца".

Третий пример — дефект иммунологический. Родившийся ребенок, как и первые два, ничем не отличается от нормальных новорожденных. И первые недели жизни, до тех пор пока в его крови циркулируют антитела, полученные в утробе матери и с первым материнским молоком, он может казаться здоровым. Но очень скоро скрытое неблагополучие проявляется. Начинаются бесконечные инфекции — воспаление легких, гнойники на коже, гайморит, отит, опять воспаление легких. И так все время.

Эти дети особенно сильно отстают в развитии. Они ослаблены, зачастую не могут ходить, неполноценны в интеллектуальном отношении. Ведь они все время болеют. Все время между жизнью и смертью. Раньше, когда еще не было антибиотиков, такие дети вообще довольно быстро умирали — в первый год жизни. Теперь инфекционные осложнения лечат, и в клиниках иммунодефицитов (дефектов имунной системы) можно встретить детей 10-15-летнего возраста.

Врожденные дефекты иммунитета делают организм беззащитным против микробов, даже против тех, которые у нормального человека постоянно присутствуют на коже, во рту, в кишечнике. Присутствуют, не вызывая заболевания. При врожденных пороках иммунной системы эти микробы становятся причиной постоянных инфекций, которые в конечном итоге приводят к смерти. Применение антибиотиков помогает организму, но не излечивает его. Лечить нужно иммунную систему. Так же как при врожденном пороке сердца покой или подушка с кислородом помогает больному, но не излечивает его. В одном случае необходимо исправить порок сердца, в другом — порок иммунитета. Первое делают хирурги, второе — иммунологи. Иногда сами, а зачастую совместно с хирургом.

Врожденные иммунодефициты правильнее называть первичными. Правильнее потому, что это слово подчеркивает иммунологическую первичность всех событий. Иначе говоря, болезнь, отставание в росте и развитии, смерть — все это следствия первичной причины: врожденной дефективности иммунитета.

Вторичными называют не врожденные, а приобретенные дефекты иммунной системы, например, после воздействия ионизирующей радиации, когда развивается лучевая болезнь. Иммунитет резко ослабевает, так как лимфоидная ткань — орган иммунитета — разрушается облучением. Вторичные дефекты развиваются при тяжелых голоданиях, при отравлении цитотоксическими ядами. Такие яды лишают клетки способности к делению, к самовоспроизведению. А работа иммунной системы целиком зависит от способности лимфоидных клеток делиться.

Вот почему назначение многих противораковых препаратов, которые как раз и являются цитостатиками, опасно. Убивая раковые клетки, они нередко губят и клетки иммунной системы. Возникает вторичный иммунодефицит. Больного, которого лечат от рака, приходится все время оберегать или спасать от инфекционных осложнений.

Слово "первичный" подчеркивает еще одну сторону явления. Его генетическую природу, наследственный характер. Врожденные иммунодефицита относятся к наследственным заболеваниям, подобно гемофилии, некоторым видам глухоты или карликовости.

Гемофилию еще называют болезнью королей. Впервые в династических описаниях гемофилия зарегистрирована у сына знаменитой английской королевы Виктории. Так как короли и цари женились только на королевнах и царевнах, то эта наследственная болезнь распространилась среди царствующих фамилий Европы. Сын Николая Второго тоже страдал гемофилией.

Особы женского пола никогда не заболевали. Болели только мальчики. Главный симптом — несвертываемость крови. Из-за этого малейшая ранка могла привести к смертельному кровотечению. Некоторые виды иммунодефицитов совершенно подобны гемофилии по характеру наследования. В этих случаях также болеют только мальчики.

Женщина в одной из своих Х-хромосом несет "порочный" ген или группу генов, ответственных за дефицит. Но вторая Х-хромосома содержит гены-дублеры. Они обеспечивают нормальную функцию, находящуюся под их контролем.

Первичные иммунодефициты

Если у этой женщины рождается девочка, то она будет здорова, какая бы из Х-хромосом, полноценная или порочная, ей ни досталась в наследство от матери. Это происходит потому, что вторая ее Х-хромосома придет от отца, который не имеет данного дефекта. (Имей он его, так не дожил бы до отцовского возраста.)

Когда у этой женщины рождается мальчик, у него 50 процентов шансов на то, чтобы получить порочную хромосому. А так как он мальчик, он имеет только одну Х-хромосому. Вторая хромосома этой пары у мужчин называется Y и не несет генов-дублеров. Вот почему порок, заложенный в Х-хромосоме, проявляется только у мальчиков, вернее — у половины всех рожденных такими женщинами сыновей.

Все девочки здоровы, половина мальчиков — больны. Половина из всех рожденных девочек несет в себе порочную Х-хромосому, о которой они не знают до тех пор, пока у них не родился сын с пороком иммунитета.

Не все иммунодефицита сцеплены с Х-хромосомой, или, как говорят, сцеплены с полом. Большинство наследуются по-другому. Но везде соблюдается одно правило: "порочные" гены носят рецессивный характер, то есть не проявляются, если ген-дублер в порядке. Читатель помнит, конечно, что все гены, заложенные в той или иной хромосоме, носительнице генов, имеют дублеров, которые есть во второй, парной хромосоме.

У человека 23 пары хромосом. Двадцать две пары называются аутосомными, 23-я пара (XY) — половыми хромосомами. Не продублированы только гены Х-хромосомы у мужчин, так как парная к ней Y-хромосома гораздо короче, чем X. Рецессивный характер наследования выражается в том, что дефект проявляется, только когда оба гена "порочны". Дублера фактически нет. Получается так, что отец здоров и мать здорова, хотя в какой-то паре хромосом (скажем, в девятой) у каждого из них имеется "порочный" ген.

Давайте обозначим нормальный ген, заведующий определенным звеном иммунной системы, большой буквой И, а "порочный" ген — маленькой буквой и отцовские хромосомы обозначим римскими цифрами, а материнские — арабскими. Тогда генетическую формулу по девятой хромосоме у отца можно изобразить IХИ — IХи. То же самое у матери 9И — 9и. Оба несут рецессивные гены и, но оба здоровы благодаря дублерам И.

Рождающиеся у них дети получают в наследство половину хромосом матери, половину хромосом от отца. По девятой хромосоме они могут быть IХИ — 9И, IХИ — 9и, IХи — 9И, IХи — 9и. Дети, получившие в наследство один из трех первых вариантов, будут здоровы. Унаследовавшие четвертый вариант (IХи — 9и) получают пару "порочных" генов. Дублера нет. Проявляется врожденный дефицит.

У которого из новорожденных он проявится, неизвестно. Тут воля случая. Но при достаточной статистике, как всегда в генетике, царствуют точные цифры: 25 процентов детей, рожденных родителями, несущими рецессивный ген, проявляют действие этого гена. Работает закон Менделя: частота проявления рецессивного гена во втором поколении соответствует отношению 1:3.

Типы дефектов иммунной системы

Чтобы рассказать о разных типах иммунодефицитов, необходимо вспомнить устройство и работу иммунитета. Иммунный ответ организма на любое чужеродное вторжение складывается из двух форм реагирования. Их обозначают как клеточный иммунный ответ и гуморальный иммунный ответ. Действующим фактором первой формы, ее эффектором является сенсибилизированный Т-лимфоцит. Действующими факторами гуморального ответа являются антитела, то есть белки, относящиеся к классу иммуноглобулинов. Вырабатываются антитела плазматическими клетками, которые возникают из Б-лимфоцитов.

Вся иммунная армия организма, обеспечивающая специфические реакции на чужеродные антигены, состоит из двух систем лимфоидных клеток Т и Б. Тимус и бурса Фабрициуса — это два центральных органа иммунитета.

Тимус, или вилочковая железа, располагается у млекопитающих за грудиной и характеризуется большой величиной у новорожденных и очень малой у взрослых организмов. Фактически в течение всей жизни размер и вес тимуса уменьшаются. На этом основании раньше считали, что тимус функционирует только в первые месяцы или годы жизни, а потом происходит атрофия.

Оказалось, что это не так.

Тимус всю жизнь функционирует, всю жизнь обучает лимфоциты иммунологической грамоте, или, как пишут в научных статьях, иммунной компетентности. Из него выходят иммунокомпетентные лимфоциты, которые и называются Т-лимфоцитами, что значит тимус-зависимые.

Без тимуса эти клетки не возникают, организм не может в ответ на чужеродные антигены создавать сенсибилизированные лимфоциты. Иммунитет против многих вирусов не образуется, пересаженные ткани и органы не отторгаются, чужеродные клетки, в том числе и раковые, не разрушаются. Если удалить тимус, животное становится неполноценным в иммунологическом отношении, заболевает и гибнет, хотя выработка многих антител у него не страдает. Это объясняется тем, что главную роль в образовании антител играют Б-лимфоциты.

Бурса Фабрициуса (сумка Фабрициуса) — особый орган. Его нет у млекопитающих, но есть у птиц. Располагается это скопление лимфоидной ткани около толстой кишки. Если у цыплят удалить сумку Фабрициуса хирургическим способом, то развивается иммунодефицит, отличающийся от того, который типичен для животных без тимуса. У таких цыплят страдает только образование антител. Они не вырабатываются, сколько бы раз ни проводилась иммунизация.

А вот клеточные формы иммунного ответа развиваются. Иммунитет против вирусов возникает, чужеродные ткани отторгаются. Бурса Фабрициуса заведует только теми лимфоцитами, из которых возникают плазматические клетки, вырабатывающие антитела. Эти лимфоциты в отличие от Т-лимфоцитов и были названы Б-лимфоцитами (от слова Bursa), то есть зависимые от бурсы.

Правда, у млекопитающих и у человека до сих пор не найден этот орган или хотя бы его аналог. Предполагают, что функцию создания Б-лимфоцитов выполняют пейровые бляшки — небольшие скопления лимфоидной ткани, разбросанные вдоль всего кишечника, или, что более вероятно, костный мозг. Однако прямых доказательств пока нет. Названия же "Б-система иммунитета" и "Б-лимфоциты" прижились и распространяются не только на птиц, но и на всех других животных и на человека.

В крови у людей циркулирует 30-40 миллиардов лимфоцитов. Из них 50-60 процентов являются Т-клетками, а 20-30 процентов Б-клетками, а 10-20 процентов лимфоцитов не относятся ни к Т, ни к Б, их назвали нулевыми клетками. Какова их миссия, пока неизвестно. Пропорция Т- и Б-лимфоцитов в селезенке примерно такая же, как и в крови. А вот в лимфатических узлах Т-клеток больше — до 80 процентов.

Конечно, Т-клетки в тимусе и Б-клетки в сумке Фабрициуса птиц или ее аналоге у млекопитающих возникают не из ничего. У них есть свой предшественник, общий для всех клеток крови Он называется кроветворной стволовой клеткой. От слова ствол, по аналогии со стволом дерева, от которого происходят все ветки. Стволовые клетки генерируются в костном мозге и через кровоток приходят в указанные выше центральные лимфоидные органы, где и дают начало Т- и Б-лимфоцитам.

Общая схема становления Т- и Б-систем, реализующих соответственно клеточный и гуморальный иммунитет, и выглядит следующим образом. Ежедневно, ежечасно, ежеминутно костный мозг вырабатывает и выбрасывает стволовые клетки. Часть этих клеток кровоток заносит в тимус. Там они начинают размножаться, превращаясь при этом в Т-лимфоциты. Другую часть стволовых клеток кровь приносит в сумку Фабрициуса или в ее еще не открытый аналог. Там из них возникает рой Б-лимфоцитов.

Из этих двух центральных органов Т- и Б-лимфоциты выплывают в кровь, поселяются в селезенке, в лимфатических узлах, проникают во все щели организма. Вездесущие, они ощупывают каждый уголок нашего тела и готовы в любой момент заняться уничтожением чужеродных пришельцев.

Такова схема. Остается только отметить на ней те места, те этапы, которые могут быть дефектны по генетическим причинам. Выделяются четыре основные формы первичных иммунодефицитов, врожденных уродств иммунной системы: генетический блок развития стволовых клеток, блок развития Т-клеток, блок развития Б-клеток и сочетанные дефекты.

Примером заболевания с изолированным дефектом Б-системы служит разобранный выше, которым болеют только мальчики. Он называется инфантильной, сцеплен ной с полом агаммаглобулинемией. Агаммаглобулинемия в переводе с латыни означает "полное отсутствие гамма-глобулинов", то есть антител, в крови. Пример чистого Т-дефинита — гипоплазия (недоразвитие) тимуса или синдром Ди Джоржи. Комбинированный дефект, когда страдают Т- и Б-системы, характерен для заболевания, именуемого атаксией-телеангиэктазией или синдромом Луи Бар. Смешанные дефициты особенно тяжелы и особенно трудно поддаются лечению.

В 1977 году уже упоминавшийся в этой книге известный врач-педиатр и ученый Роберт Гуд подарил мне вышедшую в то время под его редакцией книгу "Первичные иммунодефициты". Я вспомнил об этом сейчас потому, что профессор Гуд сделал очень интересную дарственную надпись на этой солидной книге: "Мы должны глубоко изучать иммунитет на благо человечества, и наши пациенты с врожденными иммунодефицитами — наши лучшие учителя".

И это действительно так. Первичные иммуннодефициты — это примеры самой природой выключенных конкретных звеньев работы иммунной системы. В чем они проявляются, как их диагностировать, как лечить? Пациенты с врожденными иммунодефицитами дали возможность ответить на эти вопросы. Научили медицину оценивать повреждения конкретных звеньев машины иммунитета не только при генетических заболеваниях, но и во всех других случаях, при самых разных болезнях.

Случаи, когда нарушения иммунитета не являются врожденными, называют вторичными иммунодефицитами. Оценка работы иммунной системы ведется по тем же звеньям, что и у "пациентов-учителей". Исправление нарушений, лечение, или, как часто теперь говорят, иммунокоррекция, ведется по тем же принципам.

Диагностика нарушений иммунитета

Главная цель науки — практика. Иммунология, как и другие отрасли медицинской биологии, изучает врожденные уродства, не только чтобы понять работу иммунной системы и генетический контроль этой работы, но и чтобы лечить. Лечить иммунодефициты не только первичные, но и те, которые могут возникнуть во взрослом состоянии вследствие болезни или каких-либо иных причин.

Но как лечить и что? По-видимому, в каждом конкретном случае лечение должно быть резное. Если поражена Т-система — одно, Б-система — другое, стволовые клетки — третье. Следовательно, каждый раз, прежде чем лечить, необходимо дифференцированно оценить иммунологическую реактивность: есть ли и как работают Т-клетки, есть ли и как работают Б-клетки. Для этого пришлось разработать и внедрить в клиническую практику диагностические пробы на Т- и Б-клетки.

Для оценки функциональной активности Б-системы необходимо оценить минимум три параметра. Во-первых, подсчитать количество циркулирующих в крови Б-лимфоцитов. Второе, необходимо определить наличие иммуноглобулинов в крови, ибо антитела — это иммуноглобулины. Третье — это прямое определение антител против ряда антигенов, после специально проводимой иммунизации или против постоянно попадающих в организм за счет нормальной микрофлоры.

Если в крови совсем нет иммуноглобулинов, значит, организм не может их синтезировать и, следовательно, не может вырабатывать никаких антител. Если же уровень иммуноглобулинов в крови снижен, тогда необходимо определить, за счет какого класса этих белков произошло снижение. Все иммуноглобулины крови, то есть все циркулирующие антитела, делятся на 5 классов: иммуноглобулины М (IgM), иммуноглобулины G (IgG), иммуноглобулины A (IgA), иммуноглобулины Е (IgE), иммуноглобулины D (IgD). Основную массу и наибольшее значение в защите от инфекций имеют первые три класса иммуноглобулинов. Их нормальное количество в крови взрослого человека колеблется для IgM между 500 и 600 миллиграмм-процентами, для IgG — между 1000 и 2000, для IgA — между 100 и 200. Для 5-10-летнего ребенка эти цифры меньше и составляют соответственно 200-300, 500-1000, 50-100 миллиграмм-процентов. Определение концентрации этих трех иммуноглобулинов в крови больных совершенно необходимо для оценки функциональной активности Б-системы иммунного ответа.

Среди известных первичных иммунодефицитов есть такие, когда поражен синтез только одного класса антител, а именно IgA. Иммуноглобулины этого класса особенно важны, потому что они обладают одной замечательной особенностью. Они устойчивы к переваривающему действию многих ферментов, могут выходить из кровяного русла, проникать в слюну, в полость рта, в просвет бронхов и кишечника для встречи соответствующих микробов, которые еще только собираются проникнуть во внутреннюю среду организма, в его кровь, в его ткани. Таким образом, передовым рубежом при встрече агрессоров являются антитела, относящиеся к классу А иммуноглобулинов. Если их нет, нет передовой линии фронта. Инфекционные осложнения слизистой рта, носа, бронхов, воспаления кишечника особенно часты и тяжелы.

При других формах иммунодефицитов отсутствуют не только глобулины класса А, но и антитела, относящиеся к классу G. Это основная масса антител, особенно активных.

После всякой искусственной иммунизации или после естественного заражения организм начинает выработку антител. Вначале вырабатываются антитела класса А. Это антитела первичного ответа, то есть самые первые, еще "громоздкие" и часто "неумелые". Только через несколько дней синтез антител переключается на выработку иммуноглобулинов класса G. Это уже антитела вторичного ответа. Их молекулярный вес не 900 тысяч, как у IgM, а всего лишь 160 тысяч, их много, и они высокоактивные.

Но если дефект иммунной системы таков, что синтез IgG заблокирован, то на вооружении больного организма остаются только антитела первичного типа, относящиеся к классу М. Его устойчивость ко многим бактериям очень несовершенна.

Наконец, при полной агаммаглобулинемии не вырабатываются никакие антитела.

Читатель понимает, конечно, что поломка в организме далеко не всегда решается альтернативно: есть — нет. Возможны разные степени выраженности дефекта, разные по количественным показателям гипогаммаглобулинемии. Именно поэтому, помимо определения иммуноглобулинов разных классов, необходимо прямо узнавать способность вырабатывать не иммуноглобулины вообще, а конкретные антитела.

Для этого пользуются определением в крови титров антител против широко распространенных микробов, например кишечной палочки и стафилококков, или специально иммунизируют больного. Однако живые вакцины нельзя использовать, так как в иммунологически дефектном организме они могут вызвать инфекционный процесс. Эксперты Всемирной организации здравоохранения рекомендуют пользоваться коклюшно-дифтерийно-столбнячной вакциной (КДС), убитой противополиомиелитной вакциной и некоторыми другими.

Для оценки функциональной активности Т-системы иммунитета применяются другие методы. Но опять все начинается с подсчета циркулирующих в крови Т-лимфоцитов.

Выше говорилось, что Т-лимфоциты после антигенной стимуляции размножаются и превращаются в сенсибилизированные лимфоциты, которые устремляются к месту расположения антигена. Обе эти способности можно увидеть и измерить.

Первый процесс называется бласттрансформацией Т-лимфоцитов. Она воспроизводится в пробирке под влиянием особого стимулятора-фитогемагглютинина. Этот препарат полисахаридной природы выделяют из фасоли. У больного из вены берут кровь, отделяют лимфоциты, помещают их во флакон с питательным раствором и фитогемагглютинином, культивируют трое суток, собирают клетки и учитывают трансформацию лимфоцитов в властные, то есть молодые, размножающиеся клетки.

Учет этот можно провести на радиометрическом счетчике. Определяют интентивность включения в клетки меченного радиоактивным элементом тимидина, который предварительно добавляют в культуру лимфоцитов. Чем выше уровень бласттрансформации, тем интенсивнее включение, тем, следовательно, активнее Т-система клеток.

Оценка способности сенсибилизированных лимфоцитов приходить к месту расположения антигена, вызывая там специфическую иммунную реакцию, так называемую реакцию гиперчувствительности замедленного типа, производится различными кожными пробами. Для этого пользуются общеизвестным туберкулином. Тем самым, который наносят детям на предплечье, чтобы определить, не болен ли ребенок туберкулезом. Помните, наверное, школьные годы, когда всем ставили туберкулиновые пробы. Однако наиболее информативной считается кожная проба с динитрохлорбензолом. Исследуемому на кожу наносят это вещество, а через 14-21 день делают это повторно. Если кожные реакции не развиваются, значит функция тимуса, Т-лимфоцитов и всей Т-системы иммунного ответа дефектна.

С развитием иммунологии развиваются и методы диагностики нарушений в системе Т- и Б-лимфоцитов. Клинические иммунологи научились подсчитывать их количество в крови с помощью реакций розеткообразования. Оказалось, что Т-лимфоциты присоединяют к себе бараньи эритроциты. Если добавить их к лимфоцитам, выделенным из крови человека, то под микроскопом можно увидеть и подсчитать процент клеток, вокруг которых розетками расположились эритроциты барана. Нормальный процент Т-лимфоцитов в крови — 60-70. Б-лимфоциты образуют розетки с эритроцитами, нагруженными одним из белков крови — комплементом. Эти розетки называют комплементарными. Нормальный процент Б-лимфоцитов в крови 15-25.

В последние годы научились подсчитывать и оценивать функциональную активность раздельно Т-помощников и Т-супреесоров. Усовершенствовали методы оценки полноценности фагоцитирующих клеток и многое другое.

Иммунная инженерия

С 1974 года в известном всему миру американском космическом центре, в городе Хьюстоне, живет неизвестный миру космонавт. За всю свою жизнь он только пять секунд дышал воздухом, которым дышат все жители Земли. В первые годы газеты писали, что этот мальчик по имени Давид не знает, как пахнут цветы, что такое поцелуй матери или объятие отца Он никогда не гулял, взявшись за руки, с другими детьми. Он вообще никогда не касался кожи другого человека.

В течение пяти лет он не выходил из герметической пластиковой камеры. В шестилетнем возрасте ученые и инженеры сконструировали для него передвижную изолированную систему — скафандр с тележкой жизнеобеспечения. Перебираясь с помощью шлюзования из пластиковой камеры в герметический скафандр, Давид смог расширить свой мир, гулять, посещать парки и т. д. Но ни один микроб не должен проникнуть в камеру или в скафандр. Если их целостность нарушить, микробы проникнут, мальчик умрет.

В камеру и скафандр подается стерильный воздух, стерильная вода, стерильная пища, стерильные игрушки, носовые платки, одежда и т. д. Все это называется "содержание в безмикробных условиях". У Давида тяжелый комбинированный иммунодефицит. Он беззащитен перед микробами. Он живет в этом колпаке, а врачи ждут, не заработает ли его иммунная система. Может быть, она отставала в развитии и вот-вот догонит. А если нет, придется прибегнуть к иммунной инженерии. Не к инженерии создания стерильных камер и скафандров, а к лечебной инженерии.

Конечно, можно в течение какого-то времени поддерживать жизнь родившегося с иммунодефицитом ребенка с помощью антибиотиков, чтобы предотвратить инфекционные осложнения. До эры антибиотиков иммунодефицитных детей просто не могли наблюдать. Они погибали в самом раннем возрасте. Следовательно, антибиотикотерапия и другие способы лечения инфекций есть способ лечения таких больных. Но практически это труднодостижимо.

Профилактика инфекционных осложнений возможна и путем активной иммунизации больных против наиболее частых инфекций. Она хоть и не столь эффективна, как у нормальных организмов, но все-таки создает в ряде случаев некоторую степень невосприимчивости. Но все эти приемы лишь продляют жизнь ребенка. Они не являются истинно лечебными мероприятиями, так как не излечивают основной дефект, не устраняют первопричину, скажем поражение Б-системы или Т-системы иммунитета.

При дефиците Б-системы, выражающемся в снижении или отсутствии способности синтезировать иммуноглобулины, истинно лечебные мероприятия складываются из замещения недостающих иммуноглобулинов или замещения нехватки Б-клеток. Первый путь связан с постоянным введением больным иммуноглобулинов (гамма-глобулинов), выделенных из крови здоровых людей. Эффективная доза составляет 25-50 миллиграммов чистых иммуноглобулинов на килограмм веса больного в неделю. Такая терапия весьма эффективна при неполном дефекте Б-системы, когда выработка иммуноглобулинов снижена, но не блокирована совсем. Постоянное введение гамма-глобулинов обеспечивает жизнь и работоспособность больных, которые благодаря этому лечению доживают до зрелого возраста.

Восстановление недостающих в организме Б-клеток возможно только путем их трансплантации от совместимых в тканевом отношении доноров. Поскольку основным источником и вместилищем Б-клеток в человеческом организме является костный мозг, его пересадка означает пересадку Б-клеток. Замещение недостающих иммуноглобулинов или Б-клеток новыми — это уже иммунная инженерия.

Впервые сочетание слов "иммунная инженерия" я услышал от академика Юрия Михайловича Лопухина. Это сочетание подчеркивает, что лечение дефектов иммунной системы — это не просто выделение иммуноглобулинов или костного мозга или пересадка тимуса. При каждом иммунодефиците, в каждом конкретном случае требуется особое — инженерное решение.

Иммунная инженерия на сегодняшний день — единственный способ истинного устранения причины иммунодефицитов, так как ее целью является замена дефектных частей иммунной системы нормальными. Это не значит, конечно, что проблема иммунодефицитов уже полностью решена благодаря внедрению в практику трансплантации клеток костного мозга, лимфатических узлов, селезенки или тимуса.

Это было бы решением проблемы, если бы сама пересадка клеток и тканей не таила в себе еще не решенных проблем несовместимости тканей. Однако для уменьшения явлений несовместимости есть эффективные приемы. Во-первых, тщательный подбор донора и реципиента по антигенам тканевой совместимости — типирование доноров и реципиентов. Во-вторых, применение иммунодепрессивных препаратов, уменьшающих реакции отторжения пересаженных органов, тканей или клеток. При лечении иммунодефицитов методами трансплантации также необходимо типирование, а в ряде случаев и применение иммунодепрессантов.

Компенсация дефектной Т-системы иммунитета возможна только путем пересадки Т-лимфоцитов или тимуса. Гуморальные факторы, обеспечивающие трансформацию кроветворных стволовых клеток в Т-клетки, еще не выделены, поэтому компенсация дефектной Т-системы сложнее, чем компенсация работы Б-клеток. Выше говорилось, что последнее достижимо путем систематического введения иммуноглобулинов. При Т-дефектах годится только трансплантация. Этот путь наиболее перспективен, так как с его помощью можно восстановить и Б-систему.

Всего применяется 8 типов пересадок, различных при разных дефектах иммунитета. Семью способами пользовались в различных клиниках мира. Восьмой способ разработан Юрием Ивановичем Морозовым и Юрием Михайловичем Лопухиным во 2-м Московском медицинском институте. Ниже дается краткая характеристика указанных типов пересадок.

1. Пересадка клеток костного мозга, селезенки, лимфатических узлов или лимфоцитов крови от взрослых доноров.

2. Пересадка тимуса от несовместимого эмбриона или взрослого донора.

3. Комбинированная пересадка печени и тимуса от одного и того же несовместимого донора-эмбриона. (Печень эмбриона — кроветворный орган, поставщик кроветворных стволовых клеток.)

4. Пересадка цельного костного мозга от донора, совместимого с реципиентом по антигенам тканевой совместимости.

5. Пересадка стволовых клеток, выделенных из костного мозга иммунологически зрелого (взрослого) совместимого донора. Такая пересадка может сочетаться с трансплантацией тимуса.

6. Пересадка изолированных стволовых клеток или цельного костного мозга от родителей с предварительным введением антител против антигенов тканевой совместимости больного. Последнее делают, чтобы уменьшить явления несовместимости.

7. Пересадка фракции стволовых клеток, выделенных из костного мозга родителя, в сочетании с иммунодепрессивной терапией.

8. Восьмой способ состоит в том, что пересаживаются одновременно два органа в едином блоке — тимус и грудина, взятые от новорожденного (мертворожденного) донора.

Принципиальный смысл такой пересадки заключен не только в "анатомическом удобстве" операции, хотя это тоже немаловажный момент. Действительно, тимус расположен непосредственно за грудиной, которая является одним из главных вместилищ костного мозга. Их кровеснабжение тесно связано. Поэтому при соединении артериального и венозного русел такого единого блока с какими-либо артерией и веной реципиента устанавливается отличное кровообращение обоих органов.

Главный "иммунологический смысл" пересадки такого блока состоит в том, что пересаживаются целиком все компоненты Т-системы иммунитета. Нормальный костный мозг — поставщик нормальных стволовых клеток, которые через кровоток придут в свой собственный полноценный (донорский) тимус и превратятся в Т-лимфоциты. Кроме того, костный мозг является у человека резервуаром Б-клеток. Иначе говоря, такая пересадка нормализует и Б-систему иммунитета. Вот почему трансплантация блока тимус-грудина — один из самых эффективных способов лечения комбинированных иммунодефицитов, когда дефектны и Т- и Б-системы клеток. Самый эффективный способ иммунной инженерии.

Что происходит на старости лет

Мы познакомились с болезнями иммунной системы. Врожденные или приобретенные, они затрагивают то или иное звено системы, имеют свои особенности. Требуют лечения. Но ведь дефект в работе того или иного органа может возникнуть и в старости. Все системы изнашиваются, сердце начинает плохо работать, слабеют мышцы, зрение, память. Но если слабеет иммунная система, это "недреманное око", следящее за тем, чтобы не пробрался в организм чужак или не завелся генетический изменник?.. Что будет? Не поэтому ли так часто возникает рак в пожилом возрасте?

Двадцатого августа 1971 года в Вашингтоне открылся I Международный конгресс иммунологов. Этот день стал, таким образом, днем провозглашения независимости иммунологии. Иммунология не только по существу, но и формально приобрела самостоятельность. До этого дня она бывала представлена лишь в виде отдельных заседаний или секций на микробиологических, физиологических или генетических конгрессах. Теперь возникло самостоятельное международное общество, объединяющее иммунологов всего мира, собрался первый иммунологический конгресс, на который съехалось около трех тысяч исследователей из всех стран.

Работа конгресса проходила в одном из самых больших отелей на окраине Вашингтона — в Шератон Парк отеле. Здесь делегаты жили, в его просторных залах проходили все заседания. Организованы они были таким образом, что делегаты могли послушать и доклады самых известных ученых и поспорить в непринужденной обстановке.

Послушать крупнейших иммунологов можно было ежедневно в первую половину дня, когда проходили пленарные сессии. Поспорить тоже ежедневно, но во вторую половину дня на так называемых воркшопах, то есть рабочих совещаниях. Сейчас сочетание сессий и воркшопов стало самой популярной формой проведения научных конгрессов.

Все доклады на сессиях заказываются оргкомитетом заранее самым продуктивно работающим ученым. На сессиях не принято задавать вопросы, спорить и вообще выступать в прениях. Там только слушают людей. На воркшопах все наоборот: там нет никаких докладов, там только задают вопросы, выступают в прениях и спорят. Не по докладу, произнесенному на сессии, а но той или иной проблеме вообще.

Ну конечно, на каждом воркшопе есть его организатор, его дизайнер, назначенный оргкомитетом из числа наиболее разбирающихся в данной области людей. Например, организатором воркшопа по врожденным дефектам иммунитета стал Роберт Гуд, которому уже были посвящены страницы этой книги. Организатором воркшопа по иммунологии старения, его председателем был профессор Рой Валфорд.

Собрались заинтересованные люди. Председатель подошел к доске и написал на ней два вопроса:

1. Что происходит с иммунной системой при старении организма?

2. Не является ли старение следствием нарушения работы иммунной системы?

После этого он сел за председательский стол и предложил желающим высказываться.

По первому вопросу участники воркшопа оказались более или менее единодушны. Иммунная система, как и все другие системы организма, в юности набирает силу, от 16 до 30-40 лет работает на своем максимуме, а потом с каждым десятилетием жизни начинает функционировать хуже и хуже.

Таяши Мэйкинодан из Оук-Риджа предложил очень удобный критерий, который тут же приняли на вооружение. Критерий этот он назвал относительным иммунологическим потенциалом (ОИП). Под ОИП он предложил понимать ту иммунологическую работу, которую может выполнить один миллион лимфоидных клеток, взятых от организмов разного возраста. Так вот, если выработку антител, на которую способен 1 миллион селезеночных клеток организма самого цветущего юношеского возраста, принять за 100 процентов, то ОИП новорожденного будет равен всего 8, а у старика — 20-30. Правда, у новорожденного такой низкий ОИП через несколько недель возрастает до высоких цифр, у старика не нормализуется никогда, только падает.

Что происходит на старости лет

Второй написанный на доске вопрос был вопрос о причинах и следствиях. Иммунитет слабеет потому, что наступает старость, или старость наступает оттого, что слабеет защита от внешних и внутренних врагов. Явных победителей не оказалось, хотя спорили долго. Аргументы были слишком замысловатые.

Сам Валфорд выдвинул такую гипотезу.

Среди клеток иммунной системы, среди лимфоцитов, за долгие годы жизни накапливаются ненормальные варианты. То ли что-то вредное подействовало раз, и другой, и третий... То ли при клеточном размножении неправильно разделился ядерный материал и уродился неудачный лимфоцит... То ли накопились мутации — изменения генов лимфоидных клеток... Кто знает? Важно, что появились ненормальные лимфоциты, осуществляющие функцию надзора. Что-то вроде ненормальных полицейских.

И вот, вместо того чтобы исправно нести свою службу, вылавливать врагов общества или изменников (ненормальные клетки тела), эти "сумасшедшие полицейские" набрасываются на "лояльных граждан" (клетки-труженицы), уничтожают их, мешают им выполнять свои функции, вырабатывают против них антитела и т. д. В результате к старости начинает плохо работать система кроветворения, сердечная мышца повреждается, кожа дряхлеет и т. д. Выражаясь медицинским языком, развиваются аутоиммунные реакции, агрессия ненормальной иммунной системы против нормальных клеток тела.

Аутоиммунные болезни действительно существуют. К ним относятся ревматизм, волчанка, некоторые формы малокровия. Но об этом впереди.

Идея Валфорда не является общепризнанной, но имеет немало сторонников. На конгрессе 1971 года к общему мнению не пришли. Может быть, не придут к нему и в 1991 году. Но на иммунологическом конгрессе еще не было многих фактических данных о работе иммунитета в старости. Уже знали о существовании Т- и Б-системы иммунитета. Уже знали, что именно Т-лимфоциты осуществляют полицейские функции надзора. Но как они изменяются в старости и сколько их циркулирует в крови стариков — еще не знали.

Эти сведения появились через год и обсуждались на другом Международном конгрессе в Киеве. В июле 1972 года здесь собрался девятый Всемирный конгресс геронтологов, специалистов, изучающих науку о старении — геронтологию. Специальный симпозиум был посвящен иммунологии старения. Интересные доклады сделали Владимир Козлов из Новосибирска, Рахим Хаитов из Самарканда, Виктор Манько из Москвы. Приехал и наш знакомый Таяши Мэйкинодан. Только теперь он приехал из Балтиморы. Там, неподалеку от Вашингтона, он возглавил вновь созданный Геронтологический центр США. Но иммунолог остался иммунологом. Главная научная проблема центра сформулирована как иммунология старения.

На этом конгрессе данные о разных клеточных системах иммунитета разложились по полочкам — о стволовых клетках, из которых возникают Т- и Б-лимфоциты, о самих Т- и Б-лимфоцитах, об их взаимодействии, активности и так далее.

Козлов показал, что количество кроветворных стволовых клеток в стареющем организме неуклонно уменьшается. А ведь именно эти клетки выплывают из костного мозга и, приплывая в тимус, служат "посевным материалом", из которого вырастает армия Т-лимфоцитов.

Хаитов доказал, что с каждым годом жизни действительно меньше стволовых клеток выплывает и меньше приплывает. Абсолютное число Т-лимфоцитов с годами уменьшается в несколько раз. Именно Т-лимфоцитов! Клеток, которые осуществляют иммунологический надзор. Это впоследствии было показано и на мышах и на людях.

Константин Лебедев, например, просчитал кровь 400 человек самых разных возрастов — новорожденных, 5-летних, 16-летних, 40-летних, 70- и 80-летних. Абсолютное число Т-лимфоцитов в единице объема крови в течение всей жизни только уменьшается. Количество Б-лимфоцитов примерно одно и то же, а Т- уменьшается и уменьшается.

Виктор Манько совместно с Лией Сеславиной продемонстрировал снижение "работоспособности" Т-лимфоцитов в старости. Они уже не столь активны в совместной работе с Б-лимфоцитами. Их не хватает, чтобы с той же силой убивать генетически чужеродные клетки.

Таяши Мэйкинодан сформулировал главную беду иммунной системы в стареющем организме. В своем докладе, не в популярной лекции, а в сугубо научном докладе, он так и сказал: "...с годами в организме страдает полицейская функция иммунной системы". Т-лимфоциты плохо несут службу, они становятся близорукими. Явных поджигателей, чужестранцев, разговаривающих не на их языке, они видят, а внутренних саботажников и изменников не замечают.

Вот почему защита организма против микробов в старости не столь страдает. Страдает защита от рака, то есть от порочных злокачественных клеток, которые образованы в самом организме. Возникновение разных форм рака в пожилом возрасте действительно связано с дефектностью иммунной системы. Наоборот, мы все живем благополучно потому, что нормальная иммунная система исправно несет свою функцию по противораковой защите.

Иммунитет против рака

Лев Александрович Зильбер. Раковые антигены и онкогены

Первым к обязательным условием для рассмотрения роли иммунной системы в противораковой защите является наличие у раковых клеток чуждых данному организму антигенов. Это очевидно, потому что в противном случае иммунной системе нечего будет уничтожать, ибо она уничтожает только чужеродные субстанции. Поэтому вся проблема иммунологии опухолей началась с поисков раковых антигенов. Пионером в этой области был советский иммунолог Лев Александрович Зильбер.

Еще в 1949 году Зильбер разработал метод, доказывающий антигенные различия между раковыми и нормальными клетками. Сообщение об этом было встречено скептически или "в штыки".

Скептически — это понятно. В науке никогда не достаточно одного аргумента. Нужны дополнительные доказательства, подтверждения другими методами и другими авторами. "В штыки" — потому, что сообщение Зильбера было воспринято как попытка доказать вирусную теорию возникновения рака. Впрочем, Зильбер был склонен считать именно так: коль скоро в опухоли обнаружены чужеродные белки — значит, это вирусы.

Многие исследователи и врачи не могли принять такую точку зрения. Все знали, что рак не заразная болезнь и говорить о вирусе — возбудителе рака, подобном вирусу — возбудителю оспы, кори или гриппа, — немыслимо. Ведь возникает же рак под влиянием внешних воздействий, например рак губы у курильщиков.

Пятнадцать лет спустя, когда Зильбер разработал вирусо-генетическую теорию возникновения опухолей, дискуссия о существовании раковых антигенов подходила к концу. Их больше не оспаривали даже в самом простом варианте: для некоторых опухолей уже были открыты вирусы-возбудители.

Вирусы, вызывающие развитие опухолей, получили название онкогенных, рождающих опухоли. Оказалось, однако, что вирус не просто заражает нормальную клетку. Он должен проникнуть в ядро и расположить свою нуклеиновую кислоту (свои гены) среди нуклеиновой кислоты (среди генов) этой клетки. Генетический код клетки, приказы, по которым строятся белки, изменяется. Она начинает строить свое тело по измененным схемам, по измененным приказам.

Лев Александрович Зильбер. Раковые антигены и онкогены

И вот что интересно. Для ряда вирусов, несомненно вызывающих опухоли, доказано, что эти "раковые гены" не являются их собственными. Они заимствованы ранее от клеток человека или животного. Онкогены как бы "бродячие" гены, которые путешествуют в природе, прицепившись к вирусам. Но если с этим вирусом онкоген добредет до клетки тела человека или животного и встроится в подходящий участок ее генома, то клетка превращается в раковую. Начинает строиться раковый белок по приказу этого бродячего гена-онкогена. А так как ген-бродяга пришел из чужих краев, то и белок не совсем свой.

В раковых клетках были выявлены и вирусные антигены, и антигены самих клеток, но построенные по измененным приказам. Это было подтверждением вирусо-генетической теории, которая предполагает не простое заражение вирусом, а сочетание вирусной инфекции с врожденными или приобретенными условиями, при которых вирус встраивается в святыню клетки — в ее генетический аппарат. Клетка становится генетически чужеродной. Не вирус, а клетка!

Но если есть генетическая чужеродность, мы знаем, должен включаться иммунитет. Ибо для него все чуждое — чуждо. Такую клетку необходимо уничтожить.

Это не значит, что вирусная природа рака признана всеми, да иммунологи и не настаивают на этом. Им, собственно, "безразлично", отчего изменяется клетка. Важен факт: раковая клетка несет признаки генетической чужеродности в виде так называемых раковых антигенов. Тем более что существуют раковые антигены невирусной природы.

Когда онкогенный вирус внедряет свой генетический код (нуклеиновую кислоту) в аппарат наследственности той или иной клетки, она начинает синтезировать новый, необычный для нее белок. Она вырабатывает его "под диктовку" вирусной нуклеиновой кислоты. В результате у всех клеток образуется один и тот же раковый белок. Одинаковый.

Опухоль под влиянием вируса может возникнуть в разных местах тела, у разных индивидуумов одного и того же вида и даже у разных видов животных, а раковый антиген будет один и тот же. Это антиген, который "продиктован" генами вируса.

Совсем иная картина наблюдается при индукции опухолей некоторыми химическими веществами. Вещества эти получили название канцерогенов от слов "канцер" (рак) и "ген" (рождать). Такими веществами являются метилхолантрен, бензпирен и много-много других. К физическим канцерогенам относятся все виды ионизирующих излучений.

Если действию одного и того же канцерогена подвергнуть десяток совершенно одинаковых организмов, например мышей одной и той же чистой линии, то каждая из 10 возникших опухолей будет иметь свой раковый антиген. Иначе говоря, один и тот же химический агент вызывает разные генетические изменения в разных клетках.

Онкогенный вирус навязывает всем клеткам одинаковую программу. Канцероген действует по законам случайностей. У одних клеток — одни изменения, у других — другие. Генетики и онкологи изучают механизмы этого явления. Для иммунологов самое главное в том; что раковые клетки всегда несут на себе признаки чужеродности в виде раковых антигенов.

Эта двуликая противораковая защита

По-видимому, Горер — английский исследователь — был первым человеком, который еще в 1942 году доказал появление в крови животных-опухоленосителей антител против клеток опухолей. Конечно, сам по себе этот факт не доказывал, что иммунная система защищает организм от возможности возникновения опухолей. Тем более что в 1952 году молодой исследователь из Бар-Харбора Натан Каллис вместе со своим учителем Жоржем Снеллом — создателем многих пород чистолинейных мышей, столь необходимых для изучения проблемы опухолей, продемонстрировал весьма парадоксальную закономерность. Оказалось, что после прививки животным опухоли в их крови действительно появляются противоопухолевые антитела. Но если взять эту кровь и ввести другому животному, то потом ему легче привить опухоль и она быстрее растет. Антитела не тормозят, а усиливают рост опухоли. Этот феномен они назвали феноменом иммунологического усиления.

Вот так противоопухолевая защита!

Возникла весьма странная ситуация. С одной стороны, был доказан иммунный ответ на опухолевые клетки. С другой стороны, этот ответ не защищает от опухоли, а содействует ее росту. Часть исследователей потеряла интерес к противоопухолевому иммунитету. Другая часть осталась в сомнении: коль скоро иммунный ответ есть, должна быть и защита. И продолжала искать защитный иммунный ответ на прививку опухоли.

Больше всех и наиболее убедительно преуспели американцы Ричмонд Прэн и Джоан Мэйн. У мышей они индуцировали химическим канцерогеном опухоль. Взяли кусочки этой опухоли и привили группе мышей той же генетически чистой линии, то есть тождественной по всем антигенам. Опухоли стали расти.

Другой группе мышей той же линии привили предварительно убитые кусочки опухоли. Кусочки через неделю рассосались. После того как кусочки рассосались, мышам ввели живые клетки этой же опухоли. Они рассосались тоже. Рак не возник. Значит, иммунитет все-таки создается! И как раз именно против опухолевых антигенов, потому что по всем другим антигенам клетки животных одной чистой линии идентичны.

Проблема приобрела уверенную поступь. В нее включились тысячи исследователей. И следующая увлекательная история была рассказана миру шведскими иммунологами супругами Карлом и Ингегард Хеллстрем. Они разработали метод ингибиции (подавления роста) опухолевых клеток лимфоцитами in vitro, то есть в пробирке.

Суть метода состоит в следующем. У животного-опухоленосителя берется кусочек опухоли, размельчается и приготавливается взвесь из отдельных опухолевых клеток. Эти клетки можно поместить в питательный раствор в пробирку или в специальную склянку (чашку с плоским дном). Микроскопические клетки садятся на дно и начинают размножаться. Через несколько дней невооруженным глазом видны колонии раковых клеток, которые так разрастаются, что сливаются вместе и затягивают дно чашки сплошным слоем, как пруд тиной. Только это не невинные водоросли, а рак...

Хеллстремы добавили к этой культуре раковых клеток лимфоциты здорового животного. Ничего существенного не произошло. Лимфоциты не проявили никакой иммунной активности. Раковые клетки размножались и росли обычно. Тогда они решили испытать лимфоциты от опухоленосителя. Если иммунная система сопротивляется росту опухоли, то лимфоциты должны обладать убивающей активностью.

Хеллстремы были в более выгодном положении, чем предшествующие исследователи. Они вели эти работы в 1969-1971 годах, когда уже было известно, что именно Т-лимфоциты после иммунизации приобретают способность убивать чужеродные клетки. Хеллстремы вводили мышам химическое соединение, вызывающее рак, — метилхолантрен до тех пор, пока не возникла саркома, одна из форм самого злокачественного рака. Клетки этой саркомы они посеяли в чашки с питательной средой. Затем туда же добавили лимфоциты от нормальных мышей и мышей-опухоленосителей. Лимфоциты от последних оказались иммунными, они проявили противораковую активность — рост опухолевых клеток был значительно подавлен.

Получив такие результаты, Хеллстремы провели серию исследований с раком кожи у кроликов. Особенность этой опухоли состоит в том, что у большинства животных она разрастается (персистирует), превращается в очень злокачественную карциному и убивает опухоленосителя. У части животных опухоль сама по себе уменьшается (регрессирует) и исчезает. Первая группа кроликов получила название персисторов, вторая — регрессоров. Оказалось, что лимфоциты обеих групп животных в равной мере активны против опухолевых клеток и подавляют их рост. Однако если в ту же чашку добавить, помимо лимфоцитов, кровяную сыворотку, то результаты будут разными. Сыворотка от животных-персисторов отменяет подавляющее действие лимфоцитов, сыворотка от животных-регрессоров его не отменяет.

Авторы доказали, что сывороточный фактор, мешающий работать лимфоцитам, — противоопухолевые антитела. Хеллстремы назвали их блокирующими и сформулировали очень популярную гипотезу блокирующих антител. Согласно гипотезе выработка антител, зависящая от деятельности Б-системы иммунитета, и клеточная форма иммунного ответа, связанная с деятельностью Т-лимфоцитов, находятся в своеобразных конкурентных взаимоотношениях. Иммунные лимфоциты распознают опухолевые клетки и уничтожают их. Антитела не способны оказать вредное влияние на опухолевые клетки, но, соединяясь с ними, загораживают, блокируют их от губительного действия иммунных лимфоцитов. В соответствии с гипотезой судьба опухоли и опухоленосителя зависит от соотношения выработки и накопления иммунных лимфоцитов. Перетянет первое — опухоль будет расти, перетянет второе — будет разрушена.

Система Т-лимфоцитов — главная система противораковой обороны. А тимус — центральный орган Т-системы — штаб противоопухолевого иммунитета. К такому выводу пришли почти все исследователи. Почти, но не все. Однако аргументы сомневающихся долгое время были очень слабыми. Пока не создали особую породу мышей.

Это дефектные мыши. Они несут порочный ген, из-за которого не развивается тимус. Если скрестить самца и самку этой породы, то, как и положено по Менделю, 25 процентов детенышей родятся уродами — у них не будет тимуса. Селекционеры так изловчились, что "прицепили" этим мышам еще одну наследственную особенность — ген безволосости. Поэтому 25 процентов бестимусных мышат одновременно лысые. Их легко обнаруживать. Они голые. В научной литературе бестимусные мыши так и называются — "нюд", то есть голые. Конечно, они не жильцы на земле. В течение нескольких дней или недель гибнут от инфекции. Иммунитет этих мышей столь слаб, что они даже пересаженную чужую кожу не отторгают. Чтобы бестимусные мыши жили долго, их надо содержать в особых, лучше всего в стерильных условиях.

Так вот, неверующие в Т-лимфоцитарную противораковую защиту исследователи сделали ставку на голых мышей. Они содержали их в стерильных условиях до естественной старости. Если бы без Т-лимфоцитов отсутствовала противоопухолевая защита, то все бестимусные мыши погибли бы от рака. Однако этого не произошло. Часть опухолей у голых была такой же, как у нормальных. Значит, сделали вывод скептики, не лимфоциты предотвращают развитие опухоли; в лучшем случае они включаются в борьбу позже, когда опухоль уже выросла.

Не лимфоциты или не Т-лимфоциты? — возник в иммунологии вопрос.

NK — натуральные убийцы

Как интересно развиваются идеи. В 1967 году в нашей лаборатории было открыто взаимодействие лимфоцитов с кроветворными стволовыми клетками. Об этом было рассказано в главе "Диктатура лимфоцита". Суть открытия в том, что лимфоциты, взаимодействуя с размножающейся стволовой клеткой, определяют путь ее развития, если это своя клетка, и убивают, если она чужая. Убивают сразу, при первом же контакте, без предварительного знакомства, без предварительной иммунизации.

Это естественная, самая первая линия защиты от чужеродных, в том числе раковых, клеток. Линия обороны, которая существует еще до включения классических форм иммунного ответа с накоплением иммунных Т-лимфоцитов или антителообразующих Б-клеток.

Так вот, иммунные лимфоциты, накапливающиеся после иммунизации и обладающие способностью убивать чужие, в том числе раковые, клетки, возникают в организме как бы искусственно, после предварительного контакта с чужеродными антигенами. Помимо них, действительно существуют изначальные убийцы чужих клеток. Им не надо накапливаться, они, естественно, существуют, их функция убить размножающуюся раковую клетку при первом же контакте, до развития иммунного ответа, до накопления Т-лимфоцитов-убийц. Эти предсуществующие, естественные, то есть натуральные, лимфоциты — убийцы раковых клеток были обнаружены в большом количестве у бестимусных мышей. Их так и назвали Natural Killers (NK) — натуральные убийцы. NK-лимфоциты — первая линия обороны против рака. Вторая линия обороны Т-лимфоциты.

По своим характеристикам NK-лимфоциты не могут быть отнесены ни к Т-, ни к Б-лимфоцитам. Тимус для их возникновения не нужен. У бестимусных мышей нет Т-лимфоцитов, зато переизбыток NK-лимфоцитов. Отсутствует вторая линия противораковой защиты, зато усилена первая.

NK-клетки обнаружены теперь уже не только у мышей, но и у других животных, и у человека. Их количество оценивают у больных для ориентации об эффективности терапии. Ищут пути их стимуляции.

Вот так идея, возникшая весьма отвлеченно в 1967 году, преобразовалась через десяток лет в конкретный механизм противоракового иммунитета.

Почему иммунитет при раке неэффективен

Этот стандартный вопрос несправедлив, потому что все мы с вами живы-здоровы и не имеем опухолей благодаря каждодневной эффективной, именно эффективной, работе иммунной системы, убирающей все изменившиеся клетки. Так что ее неэффективность — это не правило, а исключение. Исключение, которое очень дорого обходится.

В чем причины этих роковых исключений?

Образование и рост опухоли (совокупности клеток, отличающихся в антигенном отношении от организма-носителя) представляют собой иммунологическую загадку. Главный вопрос этой загадки в том, что антигенно-чужеродная ткань не отторгается. Ситуация, прямо противоположная той, которая наблюдается при пересадке чужеродных тканей или органов. Ведь мы знаем, что минимального генетического отличия пересаживаемой кожи или почки достаточно, чтобы она была распознана как чужая и отторгнута или разрушена.

Задача иммунологии при пересадке органов — отменить или подавить систему иммунологического надзора. Необходимо добиться ситуации, подобной существующей в организме опухоленосителя, когда антигенно-чужеродная ткань не отторгается вследствие неполноценности иммунологического надзора.

Задача иммунологии при раке обратная: восстановить или усилить систему иммунологического надзора. Вполне возможно, что обе эти задачи едины в своей основе и будут решены одновременно. Придет решение из области трансплантационной иммунологии или иммунологии рака, не столь существенно.

Каковы же причины неполноценности иммунного ответа против растущей опухоли?

Если говорить честно, никто не знает. Существуют только предположения, более или менее правдоподобные гипотезы. Вот некоторые из них.

Гипотеза иммунологической толерантности. Для опухолей, вирусная природа которых доказана, предполагается, что вирусные частицы постоянно есть в клетках этого животного в скрытой, дремлющей форме. Следует подчеркнуть, что они находятся в самом "сердце" клеток, среди ее наследственного материала, среди генов, и делятся вместе с хромосомами при размножении клеток. Таким образом, они оказываются и в половых клетках, передаются по наследству возникающему зародышу нового организма.

А так как чужеродные вещества, попадающие в организм во время эмбрионального развития, обеспечивают развитие толерантности, иммунологической неотвечаемости, то рождается организм, который не может реагировать на эти вирусы. И вот, если под влиянием каких-либо факторов эти вирусы активируются, выходят из дремлющего состояния и начинают превращать нормальные клетки в раковые, иммунная система не замечает этого. Она толерантна.

Гипотеза иммунодепрессивного влияния опухоли. Предполагается выделение раковыми клетками неизвестных веществ, подавляющих иммунный ответ. Это предположение не имеет серьезных экспериментальных подтверждений. Однако известно, что раковые антигены могут угнетать активность лимфоцитов, блокируя лимфоцитарные рецепторы, как бы ослепляя их. Окруженный антигенами лимфоцит не может найти раковую клетку.

Очень популярна гипотеза дисбаланса между скоростью развития иммунного ответа и ростом опухоли. В соответствии с этой гипотезой рост опухолевой массы постоянно опережает интенсивность развития и размножения реагирующих на нее лимфоидных клеток, Происходит истощение той части лимфоцитов, которые могут реагировать на эту опухоль, и развивается иммунная беззащитность против нее.

Почему иммунитет при раке неэффективен

Еще одна гипотеза кладет в основу закономерности генетического контроля иммунного ответа. Суть ее в том, что у каждого организма есть свой набор генов иммунного ответа. Где-то в самом начале книги уже говорилось о них. Эти гены называются IR-генами от слов Immunal Response — иммунный ответ. Гены обозначаются цифрами IR-1, IR-2 и т. д.

Никто еще точно не знает, сколько их. Но каждый из них заведует способностью реагировать на тот или иной конкретный антиген. Если у какого-то человека "сильный" ген IR-1, он прекрасно и эффективно реагирует на некий антиген X. Но если ген у него в "слабой" форме, этот человек не сможет реагировать на антиген X. В то же самое время ген IR-2 может быть у этого человека "сильным", и он, несмотря на свою слабость в отношении антигена X, великолепно справится с антигеном Y.

Генов много, большинство из них "сильные", и каждый из нас не боится микробов, несущих несколько антигенов. Допустим, микроб несет антигены X, Y, Z. А взятый для примера человек по причине "слабости" гена IR-1 не может реагировать против антигена X. Его лимфоциты распознают чужеродного пришельца и убьют его за счет реакции на антигены Y и Z.

Ну а если представить себе чуждую клетку, у которой всего один чужеродный антиген? Что будет с нашим героем? Его иммунная система не заметит чужака и не помешает ему жить и размножаться.

Мы с вами живем благополучно. Набор IR-генов работает исправно. Но у каждого из нас есть несколько генов, относящихся к категории "слабых". Это такой пустяк, что никто его не замечает. В организм проникают микробы и вирусы, они уничтожаются. Среди клеток тела возникают мутации. Изменившиеся клетки тоже уничтожаются. До тех пор пока не появится такая мутация, благодаря которой возникает антиген, невидимый для иммунной системы конкретного индивидуума. Невидимый потому, что его IR-ген, обеспечивающий реакцию на этот (и только на этот) антиген, относится к категории "слабых". Тогда возникшая раковая клетка не уничтожается, размножается и дает опухоль.

Вот почему у одного человека раковые антигены одни, у другого другие, у третьего — третьи. Вот почему перед иммунологией стоит огромной важности задача научиться превращать генетически слабореагирующую особь в сильнореагирующую.

Как стимулировать противораковый иммунитет?

Когда произносишь слово "история", возникают представления о веках или, по крайней мере, десятилетиях. Например, история борьбы с оспой. Вспоминаются древние китайские медики, которые растирают в ступке струпья с язв больных для вдувания порошка в нос здоровым людям. Потом Эдуард Дженнер, который 200 лет назад приготовил вакцину для людей, использовав коровью оспу. Декреты 1918 года об обязательной вакцинации всего населения страны. История завершилась победой. История большая. Оспы нет.

Иммунотерапия рака делает сейчас свои первые шаги. Пока еще больше надежд, чем реальных успехов. Но надежды большие.

Самый первый логический шаг опирается на доказательство того факта, что противоопухолевую защиту обеспечивают Т-лимфоциты и NK-лимфоциты — естественные убийцы. Следовательно, для лечения необходимо стимулировать клеточные реакции иммунитета.

Как это сделать?

Вначале показалось, что это очень легко. Есть микробы, которые стимулируют именно Т-систему, есть интерферон, который стимулирует NK-клетки. К микробам, стимулирующим Т-лимфоциты, относятся возбудители туберкулеза. Конечно, заражать туберкулезом больного раком нельзя. Но ведь есть туберкулезная вакцина, знаменитая БЦЖ, которая состоит из ослабленных туберкулезных палочек и которой безопасно прививают в родильных домах всех новорожденных. Эту вакцину можно вводить людям любых возрастов. Туберкулез не начнется, но стимуляция Т-лимфоцитов будет.

Многие современные схемы лечения раковых больных включают в себя многократные инъекции вакцины БЦЖ или других стимуляторов Т-системы. Несколько таких схем апробируются совместно американскими и советскими онкологами во Всесоюзном онкологическом центре Академии медицинских наук СССР. Специальное советско-американское соглашение предусматривает такое проведение исследований, которое исключает ошибку. Лучшая схема покажет себя наилучшим образом на обоих континентах.

Второй путь показался вначале гораздо более реальным. Необходимо извлечь из крови все лимфоциты. А это при современной технике совсем не сложно. Существуют специальные сепараторы крови. Они работают по тому же принципу, что и сепараторы для разделения молока на сливки и обезжиренную часть. Сепараторы крови делят ее на сыворотку, эритроциты, лейкоциты, лимфоциты.

Можно сделать так, чтобы кровь протекала через прибор и возвращалась в организм больного без лимфоцитов. Через некоторое время все лимфоциты соберутся в одном стеклянном сосуде. К ним можно добавить стимулятор, который активирует Т-клетки. Давно известно, что таким стимулятором служит фитогемагглютинин — химическое вещество, выделенное из фасоли. А затем вернуть стимулированные лимфоциты в русло крови больного. И они, подстегнутые, набросятся на опухолевые клетки.

Казалось, такой прием должен действовать без осечки. Но нет, в простейшем варианте, который только что описан, ничего не получилось. Врач извлекает все Т-лимфоциты, подстегивает их всех, а лечебный эффект сомнительный.

Эта работа, хоть и не дала метода лечения рака, оказалась очень важной. Она продемонстрировала, что у человека, как и у других млекопитающих лимфоциты клонированы. Разделены, так сказать, по многочисленным родам войск. Один отряд (клон) лимфоцитов нацелен на одного врага, второй клон на другого и т. д.

Среди миллиардов лимфоцитов существуют тысячи клонов. Друг друга заменять они не могут. Если клон против опухоли мал, ослаб или был слаб по причине слабого IR-гена, или такого клона вовсе нет, тогда что же стимулировать. Простимулируются все до одного клоны, против всего на свете, а этого-то клона нет. А может, такой неполноценный клон под влиянием слишком резкой стимуляции совсем зачахнет. Фитогемагглютинин действительно резкий стимулятор. Гонит всех, а куда — неясно.

С интерфероном, стимулятором NK-лимфоцитов естественных убийц, тоже не все просто. Интерферон — это такой белок, который вырабатывается лимфоцитами и некоторыми другими клетками в ответ на стимуляцию различными веществами, так называемыми индукторами интерферона. Это могут быть вирусы, чужеродные антигены, тот же фитогем агглютинин, чужеродные нуклеиновые кислоты, ряд искусственных полиэлектролитов и т. д. Выработавшийся интерферон так влияет на NK-клетки, что они активизируют свою противораковую деятельность. Но вот беда, мышиный интерферон помогает только мышиным клеткам, свиной — свиным. Человеческим NK-лимфоцитам требуется только человеческий интерферон. Вторая беда в том, что лечебный противораковый эффект достигается только при применении очень больших доз интерферона. А где его взять? Человеческий, да еще в очень больших дозах.

Научились культивировать в питательной среде клетки крови людей для получения интерферона. Но для накопления лечебных количеств не хватит никаких доноров. Надежды на биотехнологию — иммунную и генно-инженерную. Надежды большие. Оба биотехнологических направления на пороге выдачи неограниченных количеств препарата. Ген интерферона уже выделен из клеток-продуцентов, изучен, синтезирован и введен в кишечную палочку. Теперь она продуцент. А это такой микроб, что может неограниченно размножаться. Остается только выделять препарат и чистить его.

Вакцины против рака

Конечно же, остается и классический путь — создание противораковой вакцины, прививка которой предохранит организм от развития или роста опухоли.

Идея вакцинации опухолевым антигеном — одна из самых старых в молодой истории иммунотерапии рака. Расчет таков. У человека обнаруживается опухоль. Ее можно удалить хирургически. Но коварство рака в том, что опухоль дает метастазы: прорастает соседние ткани, расселяется по другим органам. Это расселение бывает еще до операции, но случается и после, из-за того что раковые клетки уже циркулировали в крови и где-то осели. Проходит несколько месяцев после операции, и метастазы обнаруживаются в легких, печени.

Многие исследователи надеются научиться готовить из удаленной опухоли вакцину и вводить ее после операции. Простимулированные прививкой лимфоциты расправятся с метастазами. Но как готовить вакцину, какие антигены извлекать, каким образом быстро и точно увидеть, что лимфоциты больного на эту индивидуально изготовленную вакцину реагируют?

Один такой подход к оценке реакции лимфоцитов предлагают супруги Черчики из Бирмингама. Любопытен их путь к созданию методики, которую они опубликовали в 1974 году.

Лет десять назад Черчики и не помышляли об онкологии. Они, ботаники, изучали геотропизм корешков растений, стремление корешков к земле. Можно положить выкопанное растение или даже перевернуть его вверх корнями, все тоненькие корешки начнут расти в сторону земли. Клетки будут размножаться так, что каждая дочерняя клетка расположится по направлению к центру земли. Словно какая-то тяжесть перекатывается на нижнюю сторону клетки и указывает направление деления.

Так исследователи и предположили: перед делением, когда происходит расструктурирование клеточного тела, специальные гранулы смещаются вниз. Если это верно, то воздействия, увеличивающие расструктурированность, должны увеличивать геотропизм корешков. Это подтвердилось. Облучение корешков рентгеновскими лучами, разрушающее многие клеточные структуры, усилило геотропизм.

Тогда для регистрации степени расструктурированности тела клеток они приспособили оптический прибор, измеряющий рассеивание поляризованного света. Наладив метод, они задались вопросом: у всех ли клеток перед делением происходит расструктурирование тела? Оказалось, у всех: и у растительных и у животных. А как у человека?

Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо взять у испытуемого какие-либо клетки, которые способны делиться. Такими могут быть лимфоциты, если их простимулировать фигогемагглютинином. Супруги Черники добавили к лимфоцитам здорового человека стимулятор и поместили клетки в прибор. Через 20 минут зарегистрировали расструктурирование. Ясно, лимфоциты восприняли сигнал и в течение 20 минут приготовились к размножению.

Вот тут-то и родился последний вопрос: как поведут себя лимфоциты раковых больных? Оказалось, что за 20 минут под влиянием фитогемагглютинина, этого сильного, но неспецифического стимулятора, расструктурирования тела лимфоцитов не происходит. Но оно возникает у "раковых" лимфоцитов под влиянием белков, выделенных из опухолей.

Может, с помощью этого метода, может, с помощью другого, но путь будет найден. Онкологи научатся стимулировать Т-лимфоциты целенаправленно против опухоли. Надежды на это большие. Но не только на это. Исследуются и другие пути. Начали испытывать в клинике тимозин, тимарин, Т-активин и другие гормоны тимуса, от которых зависит нормальная работа Т-лимфоцитов. Испытываются другие медиаторы иммунной системы. Совершенствуются способы сочетания методов иммунной терапии с лучевой и химиотерапией.

Во многих случаях иммунологические методы помогают обнаружить рак, поставить правильный диагноз.

Поставить диагноз "рак печени", "рак кишечника", "рак мозга" — это не только страшно, но и трудно. Не так-то легко обнаружить опухоль, спрятанную внутри тела. А для успешного лечения или хирургической операции ее надо выявить рано, пока она еще не разрослась, не расселилась в виде метастазов по всем органам тела. Идеальный случай — выявление в самом начале развития. Вот тут-то иммунологические методы вне конкуренции.

Самый яркий пример иммунодиагностики касается первичного рака печени.

Работами советских исследователей — Гарри Израилевича Абелева и Юрия Семеновича Татаринова — показано, что клетки рака печени вырабатывают особый антиген, относящийся к эмбриональным белкам. Он назван альфа-фетопротеин. Обнаружение этого белка в крови с помощью специальной иммунной сыворотки, бесспорно, ставит диагноз: рак печени.

Продукция эмбриональных антигенов оказалась непременным качеством большинства раковых клеток. Особый эмбриональный антиген, обозначенный КЭА, обнаруживают иммунологи в крови больных раком кишечника. Еще один при раке желудка. Не меньшее значение имеет иммунодиагностика опухолей почек и нервной системы.

Помимо выявления раковых антигенов, диагностическую ценность имеют исследования лимфоцитов. Например, при нейробластоме (опухоль нервной системы) у детей лимфоциты приобретают способность разрушать нервные клетки. Это выявляется методом Хеллстремов, о котором уже было рассказано. Иммунодиагностика опухолей совершенствуется с каждым годом.

Когда меня спрашивают, верю ли я в то, что иммунологи будут не только ставить диагноз рака, но и научатся лечить его? Я твердо отвечаю: да, верю. Я думаю, что это будет их совместный успех с онкологами, хирургами, биохимиками, генетиками.

Аллергия и другие промахи иммунитета

Профилактика наоборот

Французский естествоиспытатель и путешественник, химик и фармаколог, широко образованный человек, Рише в 1902 году снарядил небольшую экспедицию по Средиземному морю. Цель экспедиции — попытаться найти новые неизвестные фармакологии яды, которые можно было бы выделить из простых морских животных. На яхте был организован виварий с различными лабораторными животными. Были и собаки. Выловленные из моря образцы губок, моллюсков и других измельчались, из них экстрагировали растворимые в воде субстанции и вводили в разных дозах животным. Искали сильные яды.

Дошла очередь до морских анемонов — небольших животных, ярких, как цветы. Водная вытяжка, содержащая белки анемонов, была введена в кровь собакам. Никакого эффекта. Через пару недель этим же собакам повторно ввели в кровь экстракт из этих же животных. Не ядовитый экстракт. Но собаки дали страшную реакцию — слабость, понос, судороги. Рише назвал явление анафилаксией.

Всем известно слово "профилактика". Когда говорят, что автомобиль на профилактике, — это значит, что механики проводят осмотр машины, устраняют неисправности, делают все, чтобы предохранить ее и водителя от аварии. Отделы охраны труда на предприятиях занимаются профилактикой травматизма. Для профилактики рахита детям дают рыбий жир, содержащий много витамина Д.

"Профилаксис" в переводе с греческого означает "для охраны". Если добавить другую греческую приставку "ана", то получится совсем другое слово — анафилаксия. Эта приставка меняет смысл слова на обратный. Например, анахронизм значит — неправильное, обратное представление о времени. Анархизм — нечто противоположное порядку.

Слово "анафилаксия" несет смысл, противоположный профилактике, — противоохрана, не повышение устойчивости, а развитие восприимчивости, возникновение чувствительности. Введение в организм оспенной вакцины создает иммунитет, невосприимчивость к оспе. Обеспечивает профилактику оспы. Но, как показал Рише, бывает так, что введение чужеродных агентов не предохраняет, а создает повышенную чувствительность к ним, порождает анафилаксию.

Теобальд Смит не знал о наблюдениях Рише и открыл анафилаксию заново. Он еще более ярко проиллюстрировал, что иммунитет не всегда друг, иногда он может быть причиной смерти. Произошло это в 1904 году. Смит определял антитоксическую силу лошадиной противодифтерийной сыворотки. Для этого лошадиную сыворотку нужно было внутривенно вводить морским свинкам. Для опытов требовалось много этих отнюдь не дешевых животных. И экспериментатор захотел сэкономить. Было решено использовать свинок, которым за несколько недель до этого уже вводили лошадиную сыворотку.

Сэкономленные свинки выглядели совершенно здоровыми. Да так оно и было на самом деле. Детальное клиническое обследование не выявило бы никаких отклонений от нормы. Поэтому Смит взял шприц и уверенно ввел одному из животных исследуемую сыворотку. Не прошло и минуты, как свинка выразила необыкновенное беспокойство, стала бегать по клетке, учащенно дышать, садиться на задние лапки, а передними чесать нос, как бы стараясь освободиться от чего-то мешающего дыханию. Ей явно не хватало воздуха. Еще через полминуты начались чихания, потом резкий, лающий кашель. Животное задыхалось, через 2-3 минуты наступила смерть.

В чем дело? Может быть, при инъекции в вену попал воздух, пузырек которого закупорил какой-нибудь важный сосуд мозга?

Экспериментатор взял вторую свинку, третью... Картина повторялась, наступал шок. Когда же он взял свежую несэкономленную свинку, не получавшую ранее лошадиной сыворотки, никаких неблагоприятных последствий инъекция не вызывала. Следовательно, предыдущая инъекция сделала животных сверхчувствительными к последующему введению той же сыворотки. Именно той же! Это явление, как и выработка антител, отличается сугубой специфичностью.

Первичное введение чужеродной сыворотки иммунизирует особым образом. В отличие от реакции на микробы организм вырабатывает не устойчивость к повторному введению, а повышенную чувствительность. Состояние повышенной чувствительности получило название анафилаксии (от слов "ана" — "против", "филаксис" — "защита"), а смерть при описанных проявлениях называют анафилактическим шоком.

Обратите внимание: никаких микробов, никаких ядов, ничего вредоносного. Просто повторное введение чужеродной сыворотки. И смерть. Но только той же самой сыворотки. Если первый раз вводили лошадиную, то и второй раз должна быть лошадиная. Кроличья не вызовет анафилактического шока. Второе введение ее приведет к шоку при условии первичной инъекции сыворотки кролика. Впоследствии оказалось, что анафилактический шок может быть воспроизведен не только у морских свинок, но и у других животных.

Выяснилось также, что анафилаксия — это не просто интересные последствия специально поставленного эксперимента. Это частое и неприятное осложнение в клиниках. У человека при повторном введении ему чужеродной сыворотки тоже может развиться анафилактический шок со смертельным исходом. А ведь введение сывороток — важная лечебная процедура. При ранениях обязательно вводят противостолбнячную сыворотку и, если необходимо, противогангренозную. При дифтерии — противодифтерийную. И почти всегда эти сыворотки готовят, иммунизируя соответствующими токсинами лошадей.

Профилактика наоборот

Если шок не наступает, а его легко избежать, вводя препарат дробно, малыми дозами, то в ряде случаев развивается затяжное осложнение — так называемая сывороточная болезнь с лихорадкой, сосудистыми расстройствами, зудящими кожными сыпями.

Я рассказал об опытах Теобальда Смита, которые были опубликованы в 1904 году. А годом позже в журнале "Русский врач" были опубликованы наблюдения Сахарова, который также описал сывороточную анафилаксию у морских свинок. Свои опыты он проводил тогда, когда еще не знал о морских анемонах Рише и о "сэкономленных свинках" Теобальда Смита. Еще через год появилось очень подробное исследование этого явления. Его провел Отто — ученик Эрлиха. Отто уже знал о наблюдениях своих предшественников.

Интерес к анафилаксии возрос. Стало ясно, что это иммунологическая реакция. Что это одна из сторон второго лица иммунитета. Что иммунитет может быть не только другом, но и врагом. Появилась серия работ, демонстрирующих опасность повторного введения немикробных белков.

Антитела класса Е

Десять лет подряд Сергей Василейский уезжал из Москвы в пору "цветения" тополя. Уезжал на юг, где тополь уже "отцветал", или на север, где еще не "цвел". А в этом году не уехал. И ничего плохого не случилось. Он не только не попал в больницу, как когда-то, но даже не чихал.

Дело в том, что Василейский аллергик. С 16 лет его мучили приступы удушья, жестокий кашель и сердечные расстройства в начале лета. Все это случалось среди полного благополучия то в середине июня, то в начале июля, В течение нескольких дней болезнь нарастала. Он попадал в больницу. Его "накачивали" хлористым кальцием, димедролом и всякими другими средствами против аллергии. Недели через две болезнь проходила, чтобы вначале следующего лета начаться вновь.

Он боялся наступления лета, думал, что болезнь приходит вместе с теплом, пока не заметил, что она начинается всегда в тот день, когда в воздухе появляется тополиный пух. Проходит болезнь тогда, когда пух перестает перекатываться по улицам.

Всех раздражает тополиный пух. Набивается в квартиры, лезет в глаза, мешает дышать. В засушливые годы из-за этого пуха возникают пожары. Многие ворчат: "Зачем только эти деревья сажают в городах?" А Василейскому хотелось их вырубить. Но нельзя. И он стал уезжать из Москвы,

И перестал болеть!

Подходит июнь, ходит Сергей и каждый день исследует тополиные сережки. Встречают его знакомые:

— Ты почему до сих пор в Москве?

— Лето в этом году прохладное, — говорит, — тополь долго не зацветет.

Однажды, лет пять тому назад, приходит Сергей и говорит:

— Представляешь, тополь не виноват!

— В чем не виноват?

— В моей аллергии.

— А кто же виноват?

— Тимофеевка, трава такая. Она цветет всегда вместе с тополем. И пыльца ее летает в то же самое время, что и тополиный пух.

Оказывается, Василейский обратился в один из аллергологических кабинетов, организованных академиком Андреем Дмитриевичем Адо. В таких кабинетах исследуют и лечат людей, страдающих аллергиями, повышенной чувствительностью к тому или иному агенту.

Каких только форм аллергий нет! Некоторые люди не могут есть яйца, или клубнику, или крабов. Попадет этот "запретный плод" в пищу, не успеет человек из-за стола выйти, как у него появляется зудящая сыпь на теле, развивается сердечная слабость. Нередко приходится вызывать "Скорую помощь".

Хорошо, если человек знает, отчего у него сыпь или удушье. Но чаще больной не знает этого. Мучается годами, а сделать ничего не может.

Бывает аллергия к духам, кремам, к молоку, к домашней пыли, к овечьей шерсти, к пыльце ромашки, тимофеевки или другой травы, к стрептоциду, пенициллину и другим лекарствам, краскам, к некоторым сортам мыла и к тысяче других агентов. Почему она карает некоторых людей, никто не знает, но механизм ее такой же, как при анафилаксии. В организме появляются антитела против того или иного аллергена (так называют агент, вызывающий аллергию). Попадание аллергена на кожу, в пищу или во вдыхаемый воздух приводит к развитию приступа.

В аллергологическом кабинете Сергея Василейского обследовали на чувствительность к двум десяткам аллергенов, несмотря на то, что он был убежден в виновности тополя. Во время первого обследования в десять точек кожи предплечья тоненькой иглой ему ввели растворы десяти разных аллергенов. В том числе экстракт из тополиного пуха. Ни одна точка не покраснела. Среди первого десятка аллергена не оказалось. Второй раз ввели десять экстрактов из пыльцы десяти разных трав. Одна точка покраснела, вздулась, возник зудящий волдырь. Аллерген для этой точки был приготовлен из пыльцы тимофеевки.

Так был реабилитирован тополь. Но уезжать на юг или на север все равно приходилось. Как и всегда, Василейский следил за тополем. Но теперь не как за врагом, а как за другом, предупреждающим о времени цветения тимофеевки.

В июне — июле этого года Василейский не уезжал ни на юг, ни на север. Его аллергия ликвидирована. Он прошел курс специальной иммунотерапии, обеспечивающей отмену повышенной чувствительности к аллергену-виновнику. В его случае отмену аллергии к пыльце тимофеевки.

Лечение аллергий стало возможным после открытия в 1970 году иммуноглобулинов класса Е. Вы помните, что все антитела относятся к белкам, называемым иммуноглобулинами. Различают три основных класса иммуноглобулинов — М, G и А.

Это все "добропорядочные" антитела. Их много в крови. Они защищают нас от микробов и вирусов. Проникнет в организм какой-нибудь микроб или чужеродный белок, возникнут антитела этих трех классов и связывают пришельца, блокируют его, не пропускают ни в какие внутренние ткани. Больше всего антител класса G. Они главные блокаторы.

Антитела класса Е

Если же в ответ на какой-то чуждый агент вырабатываются антитела класса Е (реагины), то дело худо. Эти антитела в крови почти не циркулируют. Они уходят в ткани, присоединяются к клеткам. Аллерген проникает в кровь, а там его никто не блокирует. Он идет дальше — в ткани. Вот здесь, на клеточной территории, и происходит соединение аллергена с антителами. Получается комплекс далеко не безразличный для клеток и тканей. В результате — болезнь.

Лечение основано на том, что из аллергена-виновника готовят вакцину и иммунизируют больного до тех пор, пока у него в крови не появятся "добропорядочные" блокирующие антитела класса G. Аллергия исчезает. Эти антитела не дают аллергену проникнуть дальше крови, блокируют его здесь. В ткани аллерген не попадает. Комплекса с реагенами не возникает. Можно не бежать на юг или на север.

Такова история болезни Сергея Василейского и тысяч других аллергиков. Многие из них страдали десятки лет. И страдали бы еще, если бы иммунологи не открыли тайну реагенов, их принадлежность к особому, ранее неизвестному Е-классу иммуноглобулинов.

Часто спрашивают: зачем природа создала этот класс антител, если от них одни неприятности? Никто точно не может ответить на этот вопрос. Но коль скоро этот класс белков в небольшом количестве есть у каждого человека и у каждого животного, он зачем-то нужен. Предполагается, что этими антителами обеспечивается защита против некоторых паразитов — глистов, эхинококка и т. п. Обычные антитела не могут причинить им вред, а эти, соединенные с клетками, могут, если не уничтожить, то во всяком случае, организовать вокруг паразита клеточную стенку, отгородить его от жизненно важных тканей и органов.

Сумасшедший иммунитет

В Институт ревматизма Академии медицинских наук СССР привезли не больных, а мышей. Мышей, которых не было в Советском Союзе. Эту линию мышей вывели экспериментаторы Австралии, а прародительницей линии была черная мышь, пойманная в Новой Зеландии. Так эта линия мышей и называется — Нью-Зеланд Блэк, что означает новозеландские черные.

Директор Института ревматизма Валентина Александровна Насонова получила этих мышей из США от своих зарубежных коллег в соответствии с советско-американской программой изучения ревматизма и так называемых коллагенозов (болезней соединительной ткани), среди которых особое место занимает системная красная волчанка.

Зачем понадобились мыши в клиническом институте, задачей которого является лечение больных? Зачем мыши, да еще какой-то особой породы?

Член-корреспондент Академии наук Насонова — один из крупнейших специалистов в области диагностики и лечения ревматоидного воспаления суставов и системной красной волчанки. Она, как никто другой, знает, что эти заболевания относятся к так называемым аутоиммунным болезням.

Если перевести на русский язык слова "аутоиммунная агрессия", получится что-то вроде "иммунное нападение на самого себя". Иначе говоря, аутоиммунные болезни возникают от того, что иммунная система "сходит с ума" и начинает разрушать нормальные клетки организма.

Это уже не просто дефицит в работе иммунной системы, не ослабление ее защитных функций, а извращение, измена. Вместо полиции, охраняющей лояльных граждан, действует "пятая колонна", уничтожающая их. И если раньше думали, что при ревматоидном поражении сустава виновник болезни сустав, то теперь знают: больна иммунная система. Если раньше считали красную волчанку болезнью кожи и крови, то теперь знают — это не так. Лечить надо не сустав или кожу, а иммунную систему.

При этих заболеваниях в крови появляются антитела, способные разрушать клетки крови, клетки, покрывающие поверхность сосудов и суставов и т. д. Такие агрессивные антитела, что против них не может устоять ни одна клетка, потому что это антитела против главного ядерного субстрата всех клеток, против ДНК. Вы помните, что ДНК — это материал, из которого построен наследственный аппарат клеток, их гены. И вот больная иммунная система вырабатывает антитела против самого главного, что есть в клетках, — против генетического аппарата.

Второй сорт аутоантител при ревматоидных заболеваниях — это антитела против антител. Какая-то часть иммунной системы действительно "сошла с ума". Нормальные лимфоциты вырабатывают нормальные антитела против микробов, вирусов и других врагов. В это же самое время сумасшедшие лимфоциты вырабатывают антитела против этих нормальных антител — антиантитела. Комплексы антиген — антитело откладываются в суставах, почках и других органах и тканях, нарушая их нормальную работу.

В Институте ревматизма совершенствуются методы лечения аутоиммунных болезней. Расшифровка их природы дала новые методы, основанные на подавлении иммунитета. Подобно тому как подавление иммунитета при трансплантации почек не дает возможности иммунной системе разрушить пересаженный орган, подавление иммунитета при аутоиммунных заболеваниях отменяет агрессию сумасшедших лимфоцитов.

Конечно, подавление иммунитета с помощью химических средств — это еще далеко не целенаправленное лечение заболевания иммунной системы. Ведь не вся она сошла с ума! Часть ее, может быть большая, работает нормально. Нормально выполняет свою полицейскую функцию. Изменила только одна группа, один "взвод" или "рота". А мы подавляем всех. Лучшего метода пока нет. Мы еще не умеем выискивать и обезвреживать изменников внутри полицейской системы. Вот почему в клинический институт привезли не больных, а мышей.

У новозеландских черных в шестимесячном возрасте, соответствующем примерно 25 годам человеческой жизни, с неизбежностью развиваются заболевания, подобные ревматоидным болезням людей. Те же антитела против ДНК, те же поражения тканей, то же самое "сумасшествие" некоторых подразделений иммунологического воинства. Эти мыши — незаменимая экспериментальная модель для изучения аутоиммунных болезней и изыскания методов их лечения.

Именно с помощью новозеландских черных было доказано, что суть аутоиммунных болезней не в изменениях белков больных тканей (суставов или кожи), а в изменении лимфоцитов, часть которых становится агрессивной против нормальных тканей. Именно на этих мышах впервые показали, что причина болезни лежит в иммунной системе, а не в пораженном болями органе.

Доказательства были бесспорны. У стареющих, уже имеющих аутоиммунные расстройства мышей извлекли селезенку и лимфатические узлы. Из этих тканей выделили лимфоциты и ввели в кровь молодым двухмесячным мышам. В этом возрасте они абсолютно здоровы. Никаких аутоантител у них нет. У них еще не возникла измена иммунологического воинства.

Лимфоциты, извлеченные из организма стареющих мышей и введенные в кровь молодых животных, содержат изменников. И развиваются все признаки болезни. В организме молодых мышей появился отряд, или, как говорят в иммунологии, клон, "сумасшедших" лимфоцитов.

Такие клоны Фрэнк Вернет предложил называть запрещенными. Если они появляются, возникает та или иная аутоиммунная болезнь. Это может быть то, о чем только что рассказано, или аутоиммунное поражение щитовидной железы, почек и других органов. Почему возникает тот или иной запрещенный клон, никто не знает. Убрать именно его, не повреждая других, "несумасшедших", лимфоцитов, очень трудно. Задача иммунологии — найти совершенные способы удаления этих клонов. Дать врачам верное средство для лечения аутоиммунных болезней.

Иммунная биотехнология

Машина узнавания

Слово промышленность рождает образы заводов, шахт, машин... Слово технология рождает образы станков, точных измерительных приборов, физических и химических процессов... Технология — это способ промышленного создания продукции.

Слово "биология" рождает образы животных, растений, всяких инфузорий, микробов, клеток... И вот в наши дни родились и приковали к себе гигантское внимание ученых и практиков такие сочетания слов, как "биологическая промышленность" и "биологическая технология". Что это?

Прежде всего это отнюдь не невидаль для человечества. Виноделие — это биологическая промышленность, ибо вино — это результат сбраживания виноградного сока винными дрожжами. Технология производства вина — это биотехнология. Производство хлеба — это тоже биотехнология на основе муки и пекарских дрожжей. Силосование кормов, биологическая очистка сточных вод, производство сыров, кефира, простокваши — всюду биотехнология, основанная на использовании микроорганизмов в промышленности. Что же нового?

Новое, и это самое главное, в том, что человечество научилось использовать не только широко распространенные в природе дрожжи и бактерии, но и искусственно созданные микробные и немикробные клетки. Вдумайтесь в это. Искусственная живая клетка, которая делает то, что необходимо людям. Причем в промышленном масштабе.

Конечно, искусственный микроорганизм — это ни гомункулюс доктора Фауста, созданный в колбе с помощью таинственных сил из неживой материи. Под искусственным микроорганизмом современная наука понимает известный ранее микроб, скажем кишечную палочку, в генетический аппарат которой искусственно введены несвойственные ей гены. Благодаря работе этих генов кишечная палочка продуцирует несвойственный ей ранее продукт. Продукт, нужный людям. Например, инсулин — гормон, необходимый для лечения диабета. Поскольку в кишечную палочку ввели человеческий ген, то она продуцирует человеческий инсулин. Раньше больные не имели возможности лечиться человеческим инсулином. Его неоткуда было взять, так как он вырабатывается поджелудочной железой людей. Добыть его невозможно. Теперь производство такого биотехнического инсулина начато. Искусственная кишечная палочка нужного типа культивируется в питательной среде и нарабатывает нужный продукт.

Машина узнавания

Генная инженерия получила права гражданства в микробиологической промышленности для производства целого ряда белков и ферментов, для создания особенно быстро работающих дрожжей, для получения новых микробов — продуцентов антибиотиков и т. д.

Иммунология принесла технологии не менее удивительный метод. Метод клеточной инженерии. Метод создания искусственных клеток животного происхождения, а точнее — искусственных иммунокомпетентных клеток, работающих вне организма животного, человека. Эти искусственные клетки получили название гибридом. Работа с ними составляет самый передний фронт иммунной биотехнологии, то есть технологии производства диагностических и лечебных иммунных сывороток, а также защитных веществ, в том числе медиаторов, вырабатываемых клетками иммунной системы. Если спросить, какая продукция иммунокомпетентных клеток вызывает всеобщий интерес в медицине, микробиологии, вирусологии, в сельском хозяйстве и даже в химии, то ответ будет один — антитела.

Вы помните, что основной принцип работы иммунной системы состоит в том, что в ответ на внедрившиеся в организм чужеродные субстанции, будь то микроб, чужеродный белок, полисахарид и т. п., она вырабатывает антисубстанции высокой специфичности. Эти антисубстанции представляют собой белки определенного типа (иммуноглобулины), получившие название антител. Каждая молекула антитела имеет распознающие центры, которые узнают и соединяются с тем антигеном, той субстанцией, которая стимулировала образование этого антитела. Точность узнавания беспрецедентна. Антитела против антигена X узнают только X, антитела против Y узнают только Y, даже если X и Y различаются, скажем, всего лишь по одной аминокислоте, по поверхностной химической группе или даже по расположению такой группы.

Фактически иммунная система является уникальной по универсальности "машиной" для узнавания чужеродных биоорганических субстанций и выработки против них реагентов абсолютной специфичности — антител.

Технологическая цепочка

Технологическая цепочка в иммунной биотехнологии складывается из следующих трех звеньев. На вводе используется вещество, против которого необходимо наработать антитела в качестве специфического реагента или в качестве лечебного средства.

Продуцирующим звеном в течение десятилетий использовался живой организм — кролики, лошади, здоровые люди (доноры). Их иммунизировали, затем брали кровь, из крови выделяли сыворотку, а из нее антитела. Главный недостаток не только в том, что требуются большие фермы животных и отряды доноров, но и в том, что производимые целостным организмом антитела не полностью идентичны друг другу, не моноклональны, как говорят иммунологи.

Это технологическое звено в самое последнее время революционизировано благодаря разработке упомянутых выше гибридом — клеточных линий, которые вырабатывают антитела и важные медиаторы иммунитета вне организма — в пробирках, флаконах или клеточных реакторах. При этом продуцируемые биопродукты моноклональны, а это значит — стандартны и воспроизводимы.

Звено выхода биотехнологической цепочки характеризуется разработкой поразительно чувствительных иммунохимических методов обнаружения биоорганических соединений с помощью антител, а также использования антител для очистки искомого вещества посредством иммунной сорбции, то есть захвата нужного вещества антителами. В главе "Молекулярные курьеры иммунитета" говорилось об интерфероне — противовирусном агенте, вырабатываемом в организме и в культуре клеток. Так вот, однократное пропускание культуральной жидкости, содержащей интерферон, через колонку с антиинтерфероновыми антителами обеспечивает выход интерферона, за один этап в 5 тысяч раз более очищенного от примесей клеточного и культурального происхождения.

Реагенты высшей точности

Чтобы химическими методами отличить свиной инсулин от бычьего, необходимо иметь оба препарата в чистом виде, в достаточном количестве, провести определение аминокислотной последовательности полипептидной цепи и установить, что 8-й остаток треонина замещен у быка аланином. Легко представить себе сложность подобного анализа, его длительность и необходимость высококвалифицированных работников для его проведения. С помощью антител идентификация и количественное определение этих веществ производятся лаборантом в течение нескольких минут с высочайшей чувствительностью. При этом не нужно иметь очищенные препараты; они могут быть смешаны и находиться в составе сложнейших многокомпонентных систем, например, в сыворотке крови, в культуральной жидкости, в которой выращивались микроорганизмы, или в составе смеси на выходе сложных биохимических реакций.

Например, иммуноэлектрофоретический анализ белков крови человека одномоментно, качественно и количественно идентифицирует до 30 белков: альбумин, гликопротеин, липопротеины, трансферрин и т. д. Идентификация всех этих белковых соединений и их индивидуальных вариантов неиммунологическими способами невозможна, так же как невозможно без антител определить группы крови человека, подобрать донора для пересадки органов, определить количество того или иного гормона в крови, выявить одиночную искомую клетку и т. д.

Иммунная биотехнология способна обеспечить производство реагентов, необходимых не только для самой иммунологии и медицины, но и для всех научных или прикладных отраслей, в которых требуется индикация любых биоорганических субстанций, вирусов, бактерий, клеток и т. д. Точность и чувствительность иммунологических методов не имеют себе равных.

Реагенты высшей точности

Вот почему иммунная биотехнология необходима не только медицине, но и микробиологии, вирусологии, молекулярной биологии, биоорганической химии, она необходима производству гормонов, белков, ферментов, токсинов, вакцин, при разработке индикаторных методов выявления одиночных микроорганизмов, клеток или одиночных клонов микроорганизмов и клеток, что совершенно необходимо в генной инженерии и во многих отраслях микробиологической, пищевой и лекарственной промышленности.

Иммунная биотехнология добилась того, что пользоваться антителами-реагентами стало очень удобно и просто. Выпускаются кассеты с гелями (подобие студня), содержащими определенные антитела. Достаточно нанести каплю исследуемой жидкости на гель, чтобы появились кольца так называемой преципитации (реакции осаждения комплекса антигена с антителом), если в жидкости содержится искомый антиген. По диаметру кольца можно определить концентрацию антигена. Выпускаются приборы, которые автоматически регистрируют преципитацию антиген-антитело в токе жидкости, проходящей по капиллярным трубкам прибора. Прибор определяет миллиграммовые количества антигенов. В наиболее чувствительных и тонких методах исследования используются меченые антитела и антигены.

В 1955 году американский иммунолог Альберт Куне присоединил к антителам светящийся краситель. Приготовленные таким образом флуоресцирующие (светящиеся) антитела сделали видимыми места расположения интересующих его субстанций в клетках. Так, в частности, были обнаружены клетки, синтезирующие иммуноглобулины и клеточные структуры иммуноглобулиновой природы.

Методом флуоресцирующих антител разыскивается среди тысяч других бактерий и устанавливается "личность" микроорганизма-одиночки без предварительного посева его на питательную среду, а прямо в мазках. И не нужны для этого меченые антитела против всех искомых бактерий. Требуется лишь панель обычных кроличьих антител против интересующего нас микроба и одна меченная флуоресцином антисыворотка — против кроличьих иммуноглобулинов класса IgG. Она окрасит только те бактерии, к которым присоединились специфические кроличьи антитела.

Производственные лаборатории иммунобиотехнологического профиля выпускают наборы-укладки (КИТы), содержащие все необходимое, чтобы быстро исследовать любые смеси и субстраты и выявить в них искомый антиген. Скажем, яд колбасного отравления — ботулинический токсин (БТ).

В ячейках пластиковых панелей, имеющихся в КИТе, определенным образом фиксированы анти-БТ-антитела. В эти ячейки на несколько минут наливают жидкости, исследуемые на ботулин. Если в какую-то из ячеек попадает яд, он присоединится к антителам. После этого в ячейки приливают анти-БТ-антисыворотку, меченную ферментом. Чаще всего для метки используется фермент пероксидаза. В тех лунках, где присоединение ботулина произошло, меченные пероксидазой антитела подсоединяются к ранее сформированному комплексу. Если добавить к нему перекись водорода и хромоген (красящее вещество), то перекись водорода под воздействием пероксидазы разложится, хромоген изменит окраску.

Таким иммуноферментным методом могут быть определены и оценены вещества, если их концентрация в смеси составляет всего лишь одну десятимиллиардную долю грамма на литр.

Широко используется тест для диагностики аллергии. Суть его в том, что с помощью антител, меченных изотопами йода, определяется аллерген — виновник аллергии, которая, как известно, обусловливается появлением в организме избытка иммуноглобулинов IgE против проникших в него аллергенов: пыльцы растений, домашней пыли, пищевого аллергена и т. п.

Антитела присоединяются к частицам, на которых сидит аллерген, а затем осаждаются мечеными анти-Ig-Е-иммуноглобулинами. Если осадок окажется радиоактивным, то в нем есть аллергические антитела (иммуноглобулины) против данного аллергена, а значит, есть и аллергия. Если нет, то и аллергии нет. Найти причинный аллерген — значит успешно лечить болезнь. Подобно иммуноферментному методу, этот радиоаллергосорбентный тест высокочувствителен и не требует пробных внутрикожных инъекций аллергенов, как это до сих пор практикуется при диагностике аллергии.

В самых разных областях науки широко распространен метод конкуренции искомого антигена с радиоактивным. Этим методом проводится индикация и количественная оценка биоорганических соединений с чувствительностью до 10-12 грамма на литр.

Раковая клетка в мирных целях

Для иммунной биотехнологии, для всех ее методов, о которых мы рассказали, необходимы животные, из крови которых извлекаются определенные белки, иммуноглобулины, антитела. Существуют специальные фермы мелких (кролики, мыши, крысы, морские свинки) и крупных (козы, ослы, лошади) животных. Однако надо помнить, что разные животные (и даже одна и та же особь) вырабатывают антитела против того или иного вещества, отнюдь не полностью тождественные.

Это связано не только с индивидуальными особенностями животных или "поливалентностью" иммунизирующего материала, но и со способностью клеток иммунной системы организма вырабатывать много разных клонов (клон — длинный ряд потомков одной клетки; сколько размножается клеток, столько образуется и клонов). А каждый лимфоидный клон синтезирует свой вариант специфического антитела. В сыворотке иммунизированного животного всегда накапливается продукт работы многих клонов, и антитела в ней образуют "семью" очень похожих, но не тождественных антител.

Иммунные реагенты, полученные разными лабораториями или одной и той же, но в разное время, не совсем тождественны. Поэтому, несмотря на высокую степень специфичности, это не идеальные реагенты. Чтобы добиться их абсолютной специфичности, приходится прибегать к серии сложных технологических приемов по извлечению антител из сывороток. В последние годы иммунология решила эту проблему. Одновременно с этим уменьшилась и потребность иммунной биотехнологии в животных.

В 1975 году английские ученые Пиук Коллер и Цезарь Милстейн разработали методику получения клеточных гибридов — гибридом. Эти гибридомы образуются от слияния лимфоцитов, взятых у иммунизированных животных" с клетками миеломы, извлекаемыми из костного мозга и культивируемыми в питательной среде.

Миелома — это одна из форм рака крови. Миеломные, как и другие злокачественные раковые клетки, обладают способностью безудержно размножаться. Они возникают по еще неизвестным причинам в костном мозге, делятся быстрее всех нормальных клеток, наводняют организм, губят его. Извлеченные из организма и помещенные в питательную среду, они не утрачивают этого злого качества безудержно и бесконечно размножаться. Культура этих клеток "бессмертна", ее можно выращивать тоннами. Но зачем?

А вот лимфоциты, как и другие "благородные" клетки тела, размножаются ровно настолько, насколько нужно организму. Помещенные даже в самую идеальную питательную среду, они быстро отмирают. Возникает биотехнологический парадокс. Клетки, которые не могут вырабатывать в культуре нужные нам антитела, "бессмертны", а те, которые могут, — в питательной среде не живут.

Гибридома — это использование раковой клетки в промышленных целях. Не как убийцы, а как мирного партнера. От лимфоцита гибридома получает способность синтезировать нужные антитела, а от миеломного партнера — выживать в искусственной среде и бесконечно в ней размножаться. Поэтому антитела, синтезируемые гибридомами, могут быть наработаны в неограниченном количестве. Эти антитела идентичны по всем параметрам и взаимодействуют только с одним антигеном.

Таким образом, полученный в пробирке препарат может служить идеальным реагентом на ту или иную органическую субстанцию, идеальным диагностическим или лечебным средством. Набор специфических реагентов, который может быть получен, не ограничен. Это могут быть антитела против белков крови и тканей, против антигенов различных органов, против раковых и нормальных клеток, против вирусов, бактерий, паразитов, против некоторых химических соединений и т. п.

Проблема изучения и практического использования гибридных клеток решалась в последние несколько лет бурно, можно даже сказать — взрывоподобно. К ее разработке в различных странах подключились сотни исследователей. В ближайшем будущем, очевидно, возникнут фирмы или фабрики, которые будут выпускать моноклональные антитела в качестве уникальных реагентов, диагностических и лечебных препаратов.

Конечно, получать лимфоцитарные гибриды — дело непростое. Оно включает в себя несколько ступеней. Накапливают гибридный клон или в пробирке, или в организме животных. При этом на всех этапах накопления образцы клеток необходимо консервировать в жидком азоте, чтобы в любое время можно было вернуться к любому этапу и сохранить на будущее нужные клоны.

С помощью моноклональных антител уже внесен большой вклад в науку. Проанализирована структура и генетика иммуноглобулинов, открыты и исследованы рецепторы лимфоцитов, с помощью которых они распознают "свой" антиген, получены реагенты опухолевой клетки, проведено у животных экспериментальное лечение рака крови, приготовлены моноспецифические антитела против некоторых микроорганизмов и т. д.

Плодотворное сотрудничество генной инженерии с иммунной биотехнологией ярко иллюстрируется известным противовирусным и противоопухолевым препаратом интерфероном. Его получение стало возможным с помощью микроорганизмов, в наследственный аппарат которых введены гены, кодирующие синтез интерферона. Однако выделение препарата из культуральной среды и его очистка оставались еще весьма не простой задачей. Гибридома, синтезирующая антитела против интерферона, позволила решить и эту проблему: недавно с помощью моноклональных антител был получен в экспериментальных количествах интерферон, очищенный от всех примесей.

Вакцины будущего

Принципы создания искусственных вакцин

В течение нескольких лет газета "Труд" вела рубрику с общим названием "Медицина и жизнь". Под этой рубрикой появлялись научно-популярные репортажи о достижениях медицины и медицинской биологии. В августе 1978 года редакция отдела науки обратилась ко мне с предложением рассказать о наиболее интересных результатах исследований, полученных в нашем отделе. В то время у нас с Рахимом Мусаевичем Хаитовым появились первые, но бесспорные результаты, подтверждающие ранее сформулированный принцип создания вакцинирующих препаратов совершенно нового типа. Поскольку Рахим был не просто сотрудником отдела, но и соратником по экспериментальной проверке этого принципа, мне захотелось, чтобы рассказ о наших совместных результатах пошел за двумя подписями.

Принципы создания искусственных вакцин

Обсудили размер статьи, суть дела, основную аргументацию, логику, разделы и главные заключения. После этого каждый в отдельности взялся за перо и написал полный текст статьи. Через несколько дней оба текста наложили друг на друга. В обобщенный текст пошли лучшие куски, лучшие логические находки, наиболее убедительная аргументация и самые четкие заключения.

Получилась статья требуемого размера, но оптимизированная.

Работать так с посторонним невозможно, но со своим учеником и другом — идеально. Именно таким методом мною с Рахимом Хаитовым была написана первая популярная статья о вакцинах будущего, а затем еще для журнала "Наука и жизнь" и сборника "Будущее науки".

И вот теперь все три статьи передо мной, и я, сохраняя их усредненный размер, еще раз оптимизирую текст для вас, дорогие читатели.

Сто лет назад, в 1881 году великий Пастер обосновал главный принцип создания вакцин — предохранительных прививок, обеспечивающих невосприимчивость к возбудителям заразных болезней. Человеку или животному вводятся ослабленные или убитые микробы. Организм легко справляется с их воздействием: в крови появляются иммунные белки — антитела, способные разрушать не только ослабленные, но и полноценные возбудители, нейтрализовать их яды. Все вещества микробной клетки, включая и ядовитые, против которых вырабатываются антитела, получили название антигенов.

С тех пор в иммунологии так и велось: чтобы создать невосприимчивость, необходимо выделить из микроба наиболее ответственные антигены и ими иммунизировать, то есть ввести их в организм. Наилучшей вакциной был препарат, состоящий из смеси самых ответственных микробных антигенов. Но выделенные из микроба и очищенные антигены во многих случаях почему-то "не работали" с той силой, как живые ослабленные микробы. Мало этого. Против некоторых инфекций не удавалось получить вакцины и из живых ослабленных микробов.

Иммунная система человека как бы не умеет создавать устойчивость против ряда антигенов и микроорганизмов. До сих пор нет хороших вакцин против гриппа, дизентерии, малярии, венерических болезней (гонорея, сифилис) и т. д. Отдаленной мечтой представляется вакцина против рака.

Нужны новые подходы, новые принципы. Наука всегда ищет все более эффективные и перспективные пути. Но есть ли сегодня какие-либо перспективы создания вакцин нового типа?

Над проблемой создания новых эффективных вакцин в настоящее время активно работают большие научные коллективы. Мы расскажем о двух направлениях исследований, в которых развиваются оригинальные, в корне отличающиеся от традиционных, подходы к проблеме получения вакцин принципиально нового типа.

Одно разрабатывается под руководством Майкла Села и заключается в синтезе полиаминокислотных структур, моделирующих природные антигены. Об этих интересных исследованиях мы потом скажем подробнее.

Другое направление исследований развивается по пути создания в полном смысле слова искусственных антигенов, не имеющих аналогов в природе. Принцип создания таких антигенов разработан в нашем отделе и заключается в конструировании комплексных "неприродных" макромолекул на основе синтетических полимеров, обеспечивающих развитие мощной иммунной реакции на прикрепленные к ним антигены.

Суть задачи заключается в создании искусственных вакцин, которые должны состоять не только из ответственных антигенов или их фрагментов. Макромолекулы искусственных вакцин должны содержать одновременно и такую структуру, которая обеспечила бы мощную продукцию антител к разнообразным антигенам, независимо от природы и, что следует специально подчеркнуть, генетических особенностей иммунизируемого организма.

В образовании антител активное участие принимает генотип, то есть наследственная структура организма. Один и тот же организм может быть "сильным" (высокореагирующим) по отношению к другому. Образование антител (иммуногенез) контролируется генами иммунного ответа (IR-гены). И если ген, обеспечивающий способность к иммунному ответу на данный антиген, у индивидуума отсутствует, то сколько ни вакцинируй такого человека, антигены вырабатываться не будут.

Итак, еще одна сложнейшая задача: искусственные вакцины должны стимулировать образование антител к разным антигенам в любом организме, даже в генетически слабо реагирующем или не реагирующем вовсе.

Сформулированный нами принцип предполагает получение комплексных макромолекул, состоящих из необходимой антигенной детерминанты (наиболее ответственного антигена) и заданной искусственной части, обеспечивающей независимость всей макромолекулы от силы или слабости генетического контроля иммуногенеза и других иммунобиологических особенностей организма.

Вот уже несколько лет ведется поиск и изучение веществ, стимулирующих иммунитет. Раньше иммунологи оценивали эффект стимуляторов иммунитета только по количеству вырабатываемых антител, то есть по конечному этапу иммуногенеза. Сейчас исследования проходят на качественно новой ступени. Мы ищем стимулирующие иммунитет вещества, исследуя механизм их действия на уровне отдельных клеточных событий, отдельных этапов иммуногенеза, из которых складывается в целом иммунная реакция.

Синтетические полиэлектролиты замещают функции Т-помощников

Один из самых интригующих фактов был получен в экспериментах на так называемых Т-дефицитных мышах. Этих мышей получают, удаляя у них тимус — орган, где образуются Т-лимфоциты. Такие животные служат моделями встречающегося у человека недоразвития или полного отсутствия тимуса. Дети, родившиеся без тимуса, быстро погибают от инфекций и опухолей, так как у них отсутствуют Т-клетки и иммунитет (даже при иммунизации сильными вакцинами) не возникает. Оказалось, что синтетические полиэлектролиты, введенные Т-дефицитным животным, повышают у них способность к выработке антител в 20-50 раз. Иначе говоря, полиэлектролиты могут замещать функцию Т-лимфоцитов-помощников!

Весьма значительный Т-дефицит развивается при старении, что связано с возрастной атрофией тимуса. Именно нехваткой Т-лимфоцитов объясняются многие болезни пожилого возраста. Поскольку полиэлектролиты замещают Т-лимфоциты, было бы логично попытаться корректировать с их помощью и возрастной иммунитет.

Оказалось, что одна-единственная инъекция поли-4-винилпиридина старым животным, у которых способность к выработке антител снижена в десятки раз, полностью восстанавливает иммунный ответ. Происходит как бы омоложение старой иммунной системы. Пока это эксперименты, но они обещают дать ценные результаты для клинической иммунологии.

Полученные факты имеют большой биологический смысл. Выше уже говорилось о генетическом контроле иммунного ответа. Установлено, что действие генов иммунного ответа проявляется главным образом на Т-лимфоцитах. Другими словами, продукты IR-генов "выражены" на Т-клетках в значительно большей степени, чем на других клетках, принимающих участие в иммуногенезе. Это было показано в опытах следующего рода. Особи, неспособные к иммунному ответу, например на антиген А, по генетическим причинам, после трансплантации им Т-клеток (от реагирующей на антиген А особи) становятся способными отвечать на данный антиген. Иначе говоря, неотвечающая особь как бы превращается в отвечающую, то есть наблюдается явление, называемое фенотипической коррекцией.

Таким образом, для достижения иммунизирующего эффекта у низкореагирующих на данный антиген организмов (для превращения малоантигенных субстанций в сильные антигены) необходим поиск способов фенотипической коррекции, то есть способов "обхода" генетического контроля. Гены иммунного ответа — IR-гены реализуют свое действие через систему Т-лимфоцитов, включающих Б-лимфоциты или тормозящих их включение в антителогенез. Следовательно, одним из путей "обхода" является обеспечение Т-независимости иммунного ответа на интересующий антиген.

Помимо обусловленной IR-генами иммуннологической "неотвечаемости", в настоящее время известен целый ряд врожденных и приобретенных в течение жизни иммунодефицитных состояний, при которых пороки развития лимфоидной системы локализуются на уровне Т-клеток. Следовательно, использование поликатионов и полианионов в качестве воздействия, обеспечивающего тимуснезависимость иммунного ответа, открывает перспективы как для стимуляции Т-дефицитного иммунного ответа при иммунодефицитных заболеваниях, так и для коррекции, искусственного исправления генетической неспособности к образованию антител (фенотипическая коррекция).

Экспериментальной моделью врожденного Т-дефицита служат голые мыши, которые рождаются без тимуса. У них гены, контролирующие формирование и развитие тимуса, сцеплены с генами, обеспечивающими рост шерсти. Поэтому отсутствие шерсти является маркером (показателем) врожденного недоразвития или полного отсутствия тимуса. "Лечение" голых мышей полиэлектролитами в значительной степени восстанавливает у них способность к иммунному реагированию.

Для фенотипической коррекции иммунного ответа использовали мышей разных чистых линий. Все мыши какой-либо одной линии являются полными генетическими копиями друг друга. В 17-й хромосоме у мышей локализована генетическая система, в которой распределены гены иммунного ответа. Так как генетическая карта этого участка хромосомы хорошо изучена, можно подобрать линии мышей таким образом, что, например, все особи одной линии будут успешно реагировать на антиген А (высокая реагируемость), но не будут развивать иммунный ответ на антиген Б (низкая реагируемость), и наоборот.

Оказалось, что введение мышам низкореагирующих линий поли-4-винилпиридина превращает их в высокоотвечающих, то есть они приобретают способность фенотипически (внешне, без связи с генотипом) реагировать на иммунизацию с такой же интенсивностью, как особи высокореагирующих линий.

Уже говорилось, что обеспечение тимуснезависимости иммунного ответа одновременно означает преодоление генетически обусловленной или приобретенной иммунологической "неотвечаемости", локализованной на уровне Т-клеток. То же самое можно сказать и в отношении проблемы создания синтетических тимуснезависимых антигенов.

На основании описанных выше исследований и был сформулирован принцип создания иммунизирующих препаратов нового типа — макромолекул, составленных из необходимой антигенной детерминанты и искусственного полиэлектролита, обеспечивающего стимуляцию иммуногенеза и тем самым Т- и IR-независимость всей молекулы.

Что же это за вещества, поли-4-винилпиридин и полиакриловая кислота? Приставка "поли" означает, что эти полимеры — химические соединения с высокой молекулярной массой. Их молекулы состоят из многократно повторяющихся группировок — мономерных звеньев. Молекулярная масса этих цепочек может быть 10 тысяч, 100 тысяч, 1 миллион, то есть они в 10 тысяч — 1 миллион раз тяжелее атома водорода. Напомним, что крупные белки имеют молекулярную массу от 100 до 900 тысяч. Гигантские молекулы полимеров синтезируются последовательным присоединением молекул низкомолекулярного вещества (мономера) к активному центру на конце растущей цепи.

Полимеризация была открыта еще в середине прошлого века. Тогда же были выделены первые полимеризующиеся мономеры (стирол, акриловая кислота и др.). Поли-4-винилпиридин и полиакриловая кислота являются полиэлектролитами — полимерами, способными приобретать в растворах множественные электрические заряды. При этом в одной макромолекуле возникает большое число периодически повторяющихся зарядов — соответственно звеньям, составляющим гигантскую молекулу. По тому, какие именно заряды (анионы или катионы) возникают на полимерной цепи, все полиэлектролиты делятся на полианионы, поликатионы и полиафолиты. Для последних характерно наличие и тех и других групп.

К полиэлектролитам относятся важнейшие природные биополимеры — белки и нуклеиновые кислоты. Анионами в растворах белков становятся карбоксильные группировки (-СООН), а катионами — аминогруппы (-NH_2). Некоторые аминокислоты относятся к катионам, например лизин, а другие — к анионам (аспарагиновая и глутаминовая кислоты). Белковые молекулы представляют собой полиамфолиты. Плазма крови — это сложный раствор электролитов, широко распространенных в природе. Использованные в наших исследованиях синтетические полиэлектролиты — полиакриловая кислота и поли-4-винилпиридин — аналогов в природе, как уже сказано, не имеют, то есть являются полностью искусственными.

Очень интересное и важное свойство синтетических неприродных полиэлектролитов — их способность к образованию комплексов с белками и полисахаридами. Но ведь именно белками и полисахаридами представлены антигены возбудителей инфекционных заболеваний. Антигены опухолей также белки. А что, если получить искусственный комплекс полиэлектролит — белок? Какие биологические свойства проявит такой комплекс, учитывая возможное стимулирующее действие полиэлектролита на иммунитет? Забегая вперед, скажем, что работа в этом направлении привела к синтезу искусственных макромолекул с поразительными качествами.

Трудность таких исследований заключалась в том, что комплексы синтетических полиоснований и поликислот с белками, возникающие в условиях опыта in vitro, оказываются крайне неустойчивыми при физиологических значениях рН и ионной силы и, естественно, разрушаются при введении в организм. Поэтому химики (Кабанов и Мустафаев) задались целью синтезировать такие полимеры, которые формировали бы устойчивые комплексы с белками, не разрушающиеся в условиях живого организма, и одновременно обладали бы всеми иммуностимулирующими свойствами описанных выше полиэлектролитов. Задача была решена следующим путем. Цепочки поли-4-винилпиридина нагрузили боковыми радикалами, которые обеспечили возникновение прочных связей с белковыми макромолекулами. Эти радикалы представлены углеводородными группами.

Выявилась интересная закономерность: если число атомов углерода в этих радикалах ниже 10, то они образуют комплексы с белком за счет электростатических связей. Эти связи слабые и разрушаются в условиях организма. Достаточно прочные гидрофобные (водоотталкивающие) связи с глобулами белка обеспечивают радикалы, в которых число атомов углерода равно или больше 10. Комплексы белка с полиэлектролитами, несущими гидрофобные радикалы, отличаются прочностью и не распадаются при введении в организм. Следует отметить, что чем больше атомов углерода в боковых радикалах, тем сильнее взаимодействие между полиэлектролитом и гидрофобными участками белковых молекул.

Сборка антигенов на полиэлектролитах

Итак, "неприродные" полиэлектролиты активно влияют на иммунитет. Введение животным чисто синтетических полианионных или поликатионных соединений усиливает отдельные этапы иммуногенеза. В конечном итоге эти соединения интенсифицируют иммунный ответ. Естественно, возникла мысль, о которой мы уже говорили: если слабый антиген присоединить к макромолекуле полимера, стимулирующего выработку антител и обеспечивающего тимуснезависимость, то такая "комбинированная" молекула должна идеально сочетать в себе как антигенную специфичность, так и стимулирующие свойства. Не путь ли это к проблеме создания "суперантигенов"?

Была предпринята попытка создания такого искусственного синтетического антигена на основе макромолекулы поли-4-винилпиридина.

В качестве антигенной детерминанты при этом было использовано простое химическое соединение — тринитрофенильная группировка. Вещества типа тринитрофенила называются гаптенами. Сами стимулировать иммунный ответ, то есть выработку антител, они не могут, пока не присоединятся к белку или другой природной макромолекуле. Мы присоединили тринитрофенильную группировку к "неприродной" молекуле поли-4-винилпиридина. И получили антиген с поразительными свойствами! Легко удалось выработать антитела против гаптена, присоединенного к очень простому полимерному соединению.

Обычно антитела к гаптену на природных носителях образуются при условии дополнительной стимуляции организма специальными веществами (так называемыми адъювантами). При иммунизации же гаптеном, введенным в молекулу поли-4-винилпиридина, такая стимуляция не требуется. И наконец, выработка антител против синтезированного нами антигена, как оказалось, не зависит от тимуса, в Т-клетках не нуждается.

Иммунизированные синтетическим антигеном Т-дефицитные животные вырабатывают такое же количество антител или даже больше, чем здоровые. При иммунизации тем же самым гаптеном, введенным не в поли-4-винилпиридиновую молекулу, а в молекулу белка, Т-дефицитные животные без дополнительной стимуляции их адъювантами антител не образуют.

В последующих работах в качестве модельного антигена использовали бычий сывороточный альбумин (БСА). БСА — весьма слабый антиген, вызывает иммунный ответ только после многократных иммунизации животных при условии дополнительной стимуляции адъювантами. Ожидалось, что присоединение БСА к молекулам полиэлектролита обеспечит индукцию повышенного иммунного ответа к белковой детерминанте этого искусственного антигена. Искусственные антигены готовили в виде комплекса БСА с поликатионом, возникавшего за счет слабых электростатических или более сильных гидрофобных связей, либо в виде так называемого конъюгата, где БСА ковалентно, наиболее сильно связан с поликатионом.

В качестве полимера-комплексообразователя был выбран сополимер 4-винил-N-этилпиридин и 4-винил-N-цетилпиридин бромидов.

Этот выбор определялся тем, что представленный сополимер в области нейтральных рН потенциально способен комплексировать с БСА как путем образования электростатических солевых связей за счет этильных (С_2Н_5) радикалов, так и гидрофобных взаимодействий цетильных (С_16Н_33) радикалов с неполярными участками белковых глобул. Поэтому в данном случае можно было ожидать формирования особенно прочных комплексов белок — полиэлектролит, не диссоциирующих при физиологических значениях ионной силы. В частицах комплекса каждый поликатион (длиной в тысячу звеньев) в водном растворе связывает две молекулы белка.

Изучая синтез высокоиммуногенных антигенов, было необходимо оценить эффективность использования здесь ковалентных химических связей. Такая оценка важна как для теории антигенного действия, так и с практической точки зрения, для создания соединений максимальной прочности.

Иммунизация животных полученными искусственными антигенами вызывает иммунный ответ, величина которого в 50-100 раз выше, чем при иммунизации БСА. Чрезвычайно сильно повышенную иммуногенную способность искусственного антигена, полученного присоединением белковых макромолекул к полиэлектролиту, нельзя объяснить действием полимера как обычного иммуностимулятора. При раздельном введении животным белка и полиэлектролита, при введении неустойчивых комплексов, разрушающихся в организме, тоже наблюдается усиление иммунного ответа. Однако оно несоизмеримо по величине с иммунным ответом, возникающим при иммунизации комплексом белок — полиэлектролит, где присоединение антигена осуществлено за счет гидрофобных или ковалентных связей.

Таким образом, синтезированные комплексные макромолекулы можно рассматривать как необычайно сильный искусственный антиген-продукт сборки из белка и синтетического полиэлектролита, каждый из которых в отдельности либо не иммуногенен (поликатион), либо слабо иммуногенен (альбумин). Необходимое условие реализации иммуностимулирующего действия полиэлектролитов, соединенных с молекулой антигена, — достаточная устойчивость этого комплексного соединения в условиях организма.

Есть серьезные основания полагать, что описанные принципы можно будет распространить на антигены вирусов и микробов.

Петля на носителе

Весьма интересный и оригинальный подход к решению проблемы синтетических вакцин разрабатывает Села. Он предлагает искусственно синтезировать уникальные молекулярные структуры из ответственных антигенов (антигенных детерминант), каждый из которых характерен для того или иного возбудителя инфекционной болезни. Из нескольких таких фрагментов, считает Села, можно будет сконструировать макромолекулу, которая будет синтетическим аналогом поливалентной вакцины, иммунизирующей сразу против нескольких болезней.

Реально ли это? Да. Но она лишь для тех антигенов, иммунизирующая способность которых не уменьшается при использовании убитых вакцин. Для остальных антигенов вопрос остается открытым.

Особенность иммунной защиты такова: при вакцинации против различных инфекционных возбудителей в организме появляются антитела против специфических фрагментов антигена, размещенных на поверхности возбудителя. Иначе говоря, организм вырабатывает антитела не против целого вируса или микроба, а против конкретных уникальных молекулярных структур. Это было учтено.

Свои исследования Села начал с изящных молекулярно-иммунологических экспериментов. В белке куриного яйца содержится удобный для исследования антиген — лизоцим. Его первичная и пространственная структура хорошо изучена. Села выделил так называемую "петлю" — фрагмент молекулы лизоцима, состоящий из остатков 24 аминокислот, последовательно соединенных друг с другом. Такая изолированная петля, прикрепленная к синтетической макромолекуле — носителю и введенная в организм, вызывает образование антител к лизоциму. В качестве носителя были использованы искусственные аналоги белковой молекулы — полиаланин и полилизин (естественные белки представляют собой цепочки из разных аминокислот, а полиаланин или полилизин — цепочка, все звенья которой одинаковы, составлены из одной аминокислоты аланина или соответственно лизина).

Дальше самое интересное. Поскольку аминокислотная последовательность петли была известна, синтезировали несколько ее отдельных частей. Иммунизация этими отдельными синтетическими продуктами, прикрепленными к носителю, показала, какая именно часть самая ответственная, какой фрагмент приводит к образованию антител, ничем не отличающихся от вырабатываемых в ответ на природный продукт.

Села наглядно доказал возможность использования синтезированных аналогов природных антигенов для выработки антител, которые способны реагировать с природными антигенами.

Петля на носителе

Ясно, что такие же результаты могут быть получены с разнообразными белками, аминокислотная последовательность которых известна. Успехи в этой области научных исследований будут зависеть от прогресса в изучении структуры белковых оболочек различных вирусов и микробов. Первая попытка получения синтетической вакцины против вируса увенчалась успехом. Синтезирован фрагмент белковой оболочки вируса колифага MS-2, поражающего кишечную палочку. Этот фрагмент прикрепили к полиаминокислотному носителю-полиаланину.

Иммунизация кроликов полученным антигеном в условиях дополнительной стимуляции адъювантом вызывает образование антител с вируснейтрализующей активностью, которые ничем не отличаются от антител, вырабатываемых в ответ на вакцинацию вирусом.

Вакцины без балласта

Важное преимущество новых принципов создания вакцин состоит в том, что получаемые продукты не содержат балластных веществ, загрязняющих все без исключения нынешние вакцины. Действительно, убитые микробы (или выделенные из них белки, полисахариды и прочие соединения) включают в себя сотни антигенов. В современных вакцинах, как правило, не содержится и одного процента ответственных антигенов. А это значит, что иммунная система при вакцинации более чем на 99 процентов "прокручивается вхолостую", вырабатывая антитела против балластных антигенов. Именно эти ненужные антитела и обусловливают осложнения (аллергии и т. п.) при вакцинации.

Другое преимущество — конструирование задуманных, конкретно необходимых вакцинирующих молекул. Скажем, 5-10 определенных (детерминантных) характеристик различных болезней прикрепляются на одну синтетическую макромолекулу и используются для иммунизации. Все эти детерминанты замещают современные вакцины очень небольшим числом соответственно сконструированных макромолекул. Таким образом, методами молекулярной инженерии, по-видимому, могут быть построены разнообразные варианты поливалентных синтетических вакцин. Это "кажется сегодня сном", сказал Села. Сбудется ли он?

Надо отметить, что синтез отдельных молекулярных структур ответственных антигенов и их сборка на одной макромолекуле — еще не окончательное решение проблемы. "Штампы" для создания синтетических вакцин Села предлагает брать у природы. В докладе на III Международном конгрессе иммунологов в Сиднее в 1977 году он говорил: "Мы должны копировать природу не в целом, а частями". Копировать природные молекулярные структуры предполагается методами молекулярной инженерии. Но неизвестно, будет ли успешным этот принцип для изготовления синтетических вакцин против всех микробов и вирусов. Если вспомнить, что выделенные из микроорганизмов антигены (а Села предполагает создавать копии фрагментов именно этих антигенов) не иммунизируют столь же эффективно, как живые ослабленные микробы, то, очевидно, эта же закономерность проявится и в вакцинах "искусственной сборки". Кроме того, против многих инфекций не удается создать вакцины даже из живых ослабленных микроорганизмов. Впереди, очевидно, переход от модельных антигенов к реальным микробным...

Так были сделаны первые шаги на пути конструирования синтетических антигенов нового типа. Если антигены ряда инфекционных агентов (против которых иммунитет не развивается или проявляется слабо) или их отдельные детерминанты, присоединенные к макромолекулам полиэлектролитов, будут вызывать эффективную иммунную защиту, наш принцип создания вакцинирующих молекул явится одним из подходов к решению проблемы создания самых разнообразных синтетических вакцин будущего. Сейчас трудно сказать, какой принцип конструирования вакцин в будущем окажется более эффективным — принцип "имитации природы" или поиск "неприродных молекул" с закладываемыми в них искомыми качествами, — ясно одно, что такие принципы будут найдены. И тогда действительно можно будет производить "сборку" антигенных детерминант различных микробов и вирусов на одной полимерной цепочке. Эта цепочка должна обеспечить развитие мощного иммунного ответа на все использованные антигены. Раковые антигены, как известно, настолько слабы, что не могут вызвать эффективную иммунную реакцию против опухоли. Не исключено, что "комплектация" раковых антигенов молекулами стимулирующих полимеров позволит разработать вакцину и против рака.

Области возможного применения синтетических вакцин беспредельны. Однако следует помнить, что все вышесказанное — пока еще научный поиск, и исследования еще не вышли за рамки эксперимента. Необходима дальнейшая серьезная работа, чтобы сформулированные принципы создания синтетических антигенов и вакцин стали реальностью.

Теория и учеба

Бернет против Бернета

Кажется, уже все привыкли, что мужество ученого питается его верой в свою идею. Мужество ученого — это беззаветное отстаивание своей идеи, это костер, на который он готов взойти за нее. Но есть и другое мужество: признать, что ты не прав, твоя теория неверна и ее нельзя отстаивать. Мужество поражения. Впрочем, это не совсем то слово. Мужество объективности. Объективности в оценке собственных идей. Мужество сказать: "Я был не прав".

Мы уже встречались на страницах этой книги с примерами мужества, неминуемо идущего в ногу с объективностью. На заре иммунитета, когда создавались первые его теории, во времена великой иммунологической дискуссии, ученые-соперники опровергали друг друга и самих себя и открыто признавали свои ошибки. Они проявляли мужество, они шли вперед.

Бернет против Бернета

Собственно, в лагере ученых это не выдающееся явление — это норма. Не так давно академик Яков Борисович Зельдович выступил против своей же теории вселенной и выдвинул весьма отличную точку зрения. Ученые не имеют права быть последователями кронинского героя Броуди, который говорил, что он не меняет свои мнения, ибо не считает себя в данный момент умнее, чем был раньше.

Ученый, если он убеждается, что был не прав, говорит: "Я был не прав". И доказывает своими делами.

...Фрэнк Бернет, директор Института медицинских исследований в Мельбурне и доктор философии Лондонского университета, автор самой популярной и наиболее правдоподобной теории иммунитета, готовил доклад.

Его теория, которая наилучшим образом объясняла многие неизвестные стороны иммунитета, на основании которой было предсказано существование ранее неизвестного феномена и предсказание сбылось, его теория, просуществовавшая с 1949 года около восьми лет, больше не выдерживала натиска экспериментальных данных. Многие факты оставались необъяснимыми, некоторые стороны теории базировались на предпосылках, опровергнутых современной генетикой.

Бернет, в будущем лауреат Нобелевской премии, готовил доклад, опровергающий его собственную теорию. Теорию, поддерживаемую многими исследователями, приводящими новые и новые доказательства ее правоты. И вот он, ее создатель, намерен выступить против, показать ее самые слабые стороны, ибо кто же знает их лучше, чем он сам!

Ему вспомнилось первое знакомство с иммунологией. В то время он был студентом Мельбурнского университета, и с тех пор прошло более 40 лет. Бернет стал одним из крупнейших иммунологов мира, а его теория, объясняющая иммунитет, — одной из самых признанных. И эта теория его больше не устраивает.

Что не удовлетворяло ученого в его собственной теории? В теории, которая предусматривала как будто бы все. Она не объясняла самого основного: как организм узнает чужеродного пришельца, как он отличает чужое от своего? Не объясняла, что происходит при развитии толерантности, когда организм перестает узнавать чужие антигены. Проблема распознавания "своего" и "чужого" — вот центральная проблема иммунологии, и она-то как раз осталась в тени. Ни одна теория не пыталась объяснить, каким образом иммунологическая армия распознает чужеродные клетки, ткани или белки. Его теория тоже не отвечала на этот вопрос.

Решение выступить против собственной теории возникло давно. Но нельзя просто выступить против. Надо работать, надо найти и выдвинуть что-то новое, более совершенное. Теперь это уже можно сделать. Гипотеза механизма распознавания "своего" и "чужого" построена. Все прочие стороны иммунитета объясняются при этом еще лучше, чем прежде.

Через две недели Бернет вылетит в Лондон. На суд мировой науки будет предложена принципиально новая теория иммунитета. История мировой науки получит еще один образец мужества объективности. Бернет не только опровергнет свою теорию, но и покажет наиболее уязвимые места своей новой теории и пути ее экспериментальной проверки или опровержения. И даже если теория окажется неправильной, она заставит ученых проводить новые исследования. Важно, чтобы она вынудила ученых поставить такие эксперименты, которые могут опровергнуть ее, если она не права.

Какие кардинальные достижения биологии сделали уязвимой предыдущую теорию? Чего нельзя не учитывать при создании новой? Прежде всего того, что поток информации в любой клетке идет от гена к белку. Иначе говоря, материальным носителем информации, то есть "планов", по которым клетка живет и строит свои белки, являются гены в ядре клетки. Химическая структура гена — дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). Она служит матрицей, по которой с великой точностью строится специфическая для данного гена рибонуклеиновая кислота (РНК). По рибонуклеиновым матрицам строятся специфические белки. Вот весь путь: ДНК-РНК-белок.

Современная генетика и биохимия доказали, что строение белка определяется строением РНК, а оно, в свою очередь, — специфической структурой соответствующего участка ДНК. Чтобы клетка начала синтезировать новый белок, есть только один путь — изменить структуру ДНК. И это действительно случается. Именно случается, так как изменения ДНК случайны и, как правило, не соответствуют воздействующим в этот момент влияниям внешней среды.

Это не значит, что изменения в ДНК нельзя вызвать внешними влияниями. Можно, но не адекватно им. Под влиянием одного и того же воздействия могут возникать самые разнообразные изменения в ДНК (мутации) и, наоборот, под влиянием различных воздействий одинаковые мутации.

А между тем чужеродный антиген заставляет клетки вырабатывать белки-антитела соответственно своему влиянию. Антитело — это молекула специализированного белка иммуноглобулина, адекватного антигену. Раньше считали, что антиген, проникая в клетку, сам становится матрицей для синтеза иммуноглобулинов. Генетика и биохимия доказали, что этого не может быть. Белок подчиняется только одной матрице — своей РНК. Возникла мысль, что антиген изменяет РНК. Тоже нет, она подчиняется только одной матрице — своей ДНК. А на ДНК чужеродный белок — антиген направленно повлиять не может. Это закон.

Теория не должна противоречить истинам современной генетики. Новая теория Бернета заимствует основную идею из учения об эволюции, учения о развитии и совершенствовании жизни на Земле.

Эволюционное учение объясняет совершенствование форм живых организмов постоянно идущим естественным отбором, селекцией. Внешние условия жизни из десятков и сотен тысяч различных особей отбирают наиболее приспособленных. Наиболее пригнанные организмы, естественно, обладают преимуществами, большими шансами выжить, оставить потомство.

Но откуда берутся эти тысячи различающихся особей, из которых идет отбор? Кто или что служит поставщиком форм для селекции? Таким поставщиком являются мутации. Случайные разнонаправленные изменения генов, о которых уже говорилось.

Мутации происходят как будто бы не часто, в среднем одна мутация на миллион особей. Но генов очень много. В каждом организме содержится по меньшей мере несколько миллионов генов, контролирующих несколько миллионов соответствующих им признаков. В итоге получается, что в любом достаточно большом сообществе организмов одного вида, или, как говорят, в любой популяции, всегда есть различные варианты организмов, различающихся по тем или иным признакам.

Раз возникнув, мутации передаются из поколения в поколение, так что в итоге в каждой популяции накапливается огромное количество различных вариантов мутировавших генов и соответственно различные варианты контролируемых данными генами признаков. В каждой популяции любых организмов накапливаются тысячи так или иначе различающихся между собой особей, форм для селекции.

Иммунологический луг

Представьте себе луг. На нем растут сотни тысяч цветов. Мутации привели к тому, что форма чашечек у разных цветов различна. Обозначим условно главенствующие формы как А, Б, В, Г.

Над лугом постоянно летают насекомые, очень мелкие мушки, которые могут залезть в любую чашечку и перенести пыльцу в любой другой цветок. Опыление происходит у всех, и каждый цветок имеет равные шансы оставить семена, оставить потомство. Так происходит из года в год. На лугу цветут все цветы — А, Б, В, Г.

Теперь представьте себе, что наш луг заселили и заняли преимущественное положение другие насекомые, гораздо более крупные. Настолько крупные, что они могут забраться за нектаром только в чашечку формы Б. Цветок с такой чашечкой сразу получает преимущества перед другими. Теперь опыляются главным образом цветки Б, они чаще, чем все другие, оставляют потомство. Работает селекция. Через пару-тройку поколений большинство цветов на нашем гипотетическом лугу будут иметь чашечки формы Б.

То, что я рассказал, конечно, весьма упрощенная схема. Но без этого было трудно объяснить теорию Бернета.

Иммуноглобулины вырабатываются клетками лимфоидной ткани. Их очень много. Популяция (то есть все их количество) лимфоидных клеток в человеческом организме измеряется числом 10^12. Это не миллионы и даже не миллиарды. Это триллион! Представляете, какое количество мутантных, различающихся между собой вариантов клеток среди такой большой популяции.

Различаются и формулы молекул иммуноглобулинов, синтезируемых разными клетками. И даже если мутировавший ген встречается только один на миллион, то и тогда в популяции из 10^12 лимфоидных клеток должно быть 10^6, то есть миллион клеток, отличающихся друг от друга формой вырабатываемых молекул иммуноглобулина. Среди миллиона вариантов иммуноглобулинов есть самые разнообразные. И какой бы антиген мы ни взяли, для него найдется подходящая, как ключ к замку, молекула. Каждая форма клеток вместе с потомками составляет семью, и называется она клоном. Таким образом, вся лимфоидная ткань состоит из клеточных клонов. Она от рождения, так сказать, неоднородна. Клонирована с самого начала.

Давайте снова вспомним наш луг. Только на нем теперь не цветы. Луг — это популяция лимфоидных клеток. Вместо цветов — клетки, вырабатывающие иммуноглобулины. Различаются они не по форме чашечек, а по форме вырабатываемых глобулинов. Обозначим их теми же буквами: А, Б, В, Г.

Предположим, в организм проник антиген б. Ему нет необходимости вмешиваться в неприкосновенный для клетки поток генетической информации ДНК → РНК → белок. Молекулы антигена б циркулируют по организму и встречаются с клетками, которые по своей генетической природе вырабатывают адекватные данному антигену иммуноглобулины. Антиген б соединяется с такой клеткой и становится для нее раздражителем. Вследствие этого она начинает ускоренно размножаться, чтобы вырабатывать много соответствующих этому антигену глобулинов-антител, которые в дальнейшем соединяются и нейтрализуют его.

При каждом делении из исходной клетки возникают две, из этих двух — еще по две и т. д. Клеток клона Б становится много. И если тот же антиген попадает повторно, антитела вырабатываются быстрее и в большем количестве, чем в первый раз.

Таким образом, антиген явился фактором отбора, фактором селекции данного клона клеток. Вот почему теория Бернета получила название клонально-селекционной теории иммунитета, или теории селекции клонов.

В соответствии с этой теорией иммунная система распознает чужие клетки и белки потому, что она содержит лимфоидные клоны против любых чужеродных пришельцев. Клонов против собственных клеток и белков нет. Они не могут накопиться, потому что возникновение и накопление клонов происходит в эмбриональный период развития, когда лимфоидная система еще слаба.

Как только вследствие мутации появляется клетка, способная в будущем реагировать против нормальных антигенов "своего" тела, она, так сказать, идет на сближение и пытается начать бой. Но... мала еще, не созрела, не может ответить размножением и гибнет: клон не накапливается. Родившийся организм, таким образом, лишен клонов клеток против собственных антигенов. Следовательно, дело не в том, что лимфоидная ткань каким-то образом умеет распознавать "свое", а в ней просто нет клеток, которые могли бы вырабатывать антитела против собственных антигенов тела.

Теперь известно, что они есть, но молчат. Молчат потому, что тимус, центральный орган иммунитета, вырабатывает специальные клетки, запрещающие всем лимфоцитам работать против "своего". Эти лимфоциты, как вы уже знаете, получили название Т-супрессоры, то есть тимические подаватели.

Теория Бернета родила тысячи экспериментов и идей по проверке, подтверждению и опровержению. Эти работы вскрыли новые важные факты и закономерности в иммунологии. Теория совершенствовалась и совершенствуется. Идея клонированности подтвердилась полностью, механизмы работы клеток уточняются. Изучается, какие болезненные расстройства приводят к появлению и накоплению "запрещенных" клонов, агрессивных против нормальных клеток тела. Накопились данные, свидетельствующие в пользу того, что аутоиммунные болезни развиваются не вследствие появления запрещенных клонов, а вследствие исчезновения клонов — супрессоров.

Бернет, критически анализируя слабые стороны теории, всегда подчеркивал, что положительный эффект теории еще и в том, чтобы вызвать поток исследований, подтверждающих или опровергающих ее. Рассуждениям Бернета созвучны слова известного биолога Джона Лилли:

"Если же окажется, что я кругом не прав, я буду утешаться сознанием, что в истинно научных исследованиях ни один опыт нельзя считать напрасным: даже при экспериментальном опровержении какой-либо теории выявляются новые и ценные данные".

Четверть века развития науки показали, что Бернет оказался прав в главном. Лимфоидная система действительно состоит из десятков тысяч клонов. Каждый нацелен на определенный антиген. Наука разделила лимфоциты на Т и Б. Открыла лимфоциты-помощники и супрессоры. Но клонированность не отменилась. Она распространяется и на эти клетки. Правда, механизм появления клонов, причины их многообразия, которое объясняет необычайно широкий "репертуар" иммунной системы, не укладывается в бернетовское предположение. Спонтанными мутациями в течение эмбрионального периода развития весь "иммунологический словарь" объяснить не удается. Механизм, по-видимому, более сложен.

Оказалось, что при сборке в клетке иммуноглобулиновой молекулы работают две пары генов. Одна пара на одной хромосоме, другая на другой. Одна монтирует тяжелую полипептидную цепь молекулы, другая легкую. Обратите внимание на то, что каждую цепь монтируют по 2 гена. До этих иммунологических расшифровок в молекулярной биологии существовало правило: один ген — один полипептид. А тут два гена трудятся над построением одного полипептида! Один ген кодирует основную часть цепи — константную и называется С-геном, а другой — самую главную, вариабельную, часть антитела. Этой частью антитело узнает чужеродную субстанцию. У каждого антитела эта часть разная, вариабельная. Ген называется V-геном.

Вот этих-то V-генов очень много — V_1, V_2, V_3, ... Vn. Их варианты лишь частично возникают за счет мутаций в период развития организма. Они в большом количестве вариантов уже заведомо есть, передаются из поколения в поколение через половые клетки. Не пугайтесь, нужно не так много генов, чтобы иметь, например, миллион вариантов антител. Узнающая часть антитела составлена из двух цепей — тяжелой и легкой, то есть в работе над ней участвовали два V-гена, например V_1 и V_40 или V_1 и V_572, или V_87 и V_10 и т. д. Поскольку участвуют два гена, то для создания миллиона специфичностей достаточно всего тысячи вариантов V-генов, ибо 1000 × 1000 = миллион.

Так или иначе, лимфоидные клоны в организме предсуществуют, и каждый из них может вырабатывать одно антитело. А вместе они обеспечивают защиту от любого антигенного вторжения.

Иммунологические мобили

Приходилось ли вам видеть мобили — эти изобретенные Александром Калдером подвижные модерные скульптуры? В отличие от неподвижных стабилей они все время в движении. Малейшее внешнее влияние — подует ли ветер, пригреет солнце, сядет ли на эту конструкцию птица или зритель дотронется до одной из ее частей — и вся она приходит в движение. Она выходит из равновесия, начинает жить, шевелиться до тех пор, пока не успокоится в новом равновесном состоянии. Вся конструкция теперь уже имеет несколько иной вид. Этот вид сохраняется, пока новое воздействие не заставит выйти мобиль из этого равновесного состояния и перейти в другое положение баланса.

Переход от одного соотношения частей к другому небыстрый, и будущие позиции частей практически непредсказуемы. А так как возмущающие воздействия постоянны, то хороший мобиль постоянно живет, меняя уровни своих составных частей, приобретая в рамках определенных для него возможностей разнообразные формы.

Я имел удовольствие побывать на выставке мобилей Калдера в 1968 году в Амстердаме. До этого я их видел только на фотографиях. Да еще в примитивном выражении в квартирах своих знакомых. Некоторые даже не знали, что эти непрерывно качающиеся рыбки или птички, подвешенные на системе коромысел к потолку, называются мобилями. Настоящие мобили, конечно, гораздо более внушительные сооружения. Десятки причудливо выгнутых или прямых как стрелы, но неизменно элегантных коромысел, которые прикреплены друг к другу отнюдь не по своим центрам тяжести. У иного коромысла одно плечо не больше сантиметра, а другое метра полтора. На коротком плече груз неожиданной формы весом в десяток килограммов. Его уравновешивает на длинном плече маленький шарик или причудливый лепесток весом в несколько граммов. Троньте большой груз, отклоните на один миллиметр, и маленький закачается, поплывет или запляшет, совершая куда более значительные вояжи. А движения большого груза фактически невидимы. Но это причудливое коромысло не одно. Оно висит на конце другого, которое уравновешено грузом или еще одним коромыслом. А на том еще и еще... И само оно подвешено к системе коромысел. Разные формы грузов и коромысел. Разные длины плеч... В целом фантастические конструкции, которые за некие базовые коромысла подвешены за струну к потолку зала, к специальной стойке или арке в саду. Все разной формы, но все живут, движутся. Мобили.

Иммунологические мобили

В 1968 году, когда я рассматривал коллекцию этих движущихся скульптур, были открыты Т-лимфоциты. Было установлено, что превращение Б-лимфоцитов в плазматические клетки-продуценты антител зависит от Т-лимфоцитов. Их стали называть помощниками. Чем больше Т-помощников, тем больше выработка антител. В 1972 году были открыты Т-лимфоциты обратного действия — супрессоры. Они угнетают активность помощников. Чем больше Т-супрессоров, тем меньше Т-помощников, тем меньше Б-лимфоцитов реагируют на чужеродный антиген. Потом оказалось, что вся эта система иммунного ответа не работает, если нет или не хватает макрофагов. Именно они взаимодействуют с чужеродным антигеном и подают его лимфоцитам.

Ничего этого я еще не знал в 1968 году, когда рассматривал "дышащие" мобили. Но теперь, размышляя о работе иммунной системы, я неизменно вспоминаю мобили с их постоянно меняющимися балансами. Уменьшилась весомость макрофагов, коромысло с Б-лимфоцитами опустилось вниз. Возросло количество Т-помощников — плечо с их грузом опустилось, а "маленький шарик" Б-лимфоцитов взлетел вверх. Может быть, даже выше, чем поднялось бы все коромысло, если бы макрофагов было побольше.

Но все это висит вместе с супрессорами. Если их много, то вся половина иммунологического мобиля едет вниз. Макрофаги подают антиген, Т-помощники изо всех сил задирают Б-конец коромысла вверх, но толку мало. Вся совокупность реагирующих коромысел опустилась. И задранный Б-шарик окажется ниже всякой средней нормы. Иммунного ответа, выработки антител нет.

Положение могут исправить только контрсупрессоры. Они на коромысле в противовесе клеткам-супрессорам. Баланс изменяется. Супрессоры перестают давить. Коромысло с Б-лимфоцитами взлетает вверх. Иммунный ответ нормализуется. Кстати, контрсупрессоры были открыты одновременно двумя исследователями. У нас в Москве Спартаком Гамбаровым и в США Гершоном. Гамбаров описал их даже раньше — в 1980 году.

В организме тысячи клонов. У каждого свои помощники, супрессоры, контрсупрессоры. Тысячи мобилей. Тысячи уровней коромысел. Тысячи возмущающих антигенных и неантигенных воздействий постоянно изменяющих балансы мобилей. Этот символический образ иммунной системы меня преследует постоянно. И не потому, что иммунологический мобиль похож на калдеровские конструкции. А потому, что этот образ дал мне возможность осмыслить, что такое нормальные показатели иммунной системы.

Ведь мы привыкли так: норма — это пульс 72 удара в минуту, артериальное давление 70/120 миллиметров ртутного столба, количество эритроцитов в крови 5 миллионов, кислотность желудочного сока 40 единиц и т. д. И для оценки иммунной системы пытаемся ввести норму: количество Б-лимфоцитов — 15 процентов, Т-лимфоцитов — 60; из них помощников 20 процентов, супрессоров — 12 и т. д.

Поверьте мне, будущее покажет, что это неверно. Нормальный уровень Б-шарика в иммунологическом мобиле может обеспечиваться совершенно разными сочетаниями показателей других грузов. Повышенное количество помощников еще ничего не значит, если не хватает макрофагов. Но если и их груз достаточен, то все может быть аннулировано супрессорами. Наоборот, малое число помощников может быть идеальным, если нет супрессоров. Клинической иммунологии предстоит создать некие интегральные показатели, может быть, формулы или номограммы, которые помогут оценивать норму или патологию иммунитета, здоровье или болезнь.

Образ иммунологического мобиля полезен еще и для того, чтобы разобраться в одной из самых последних теорий иммунитета, которую создал Нильс Ерне.

Сетевая теория, или теория сетей, включает в клональную систему лимфоцитов, во взаимоотношения предшественников, помощников, супрессоров еще одно взаимоотношение. А именно — взаимоотношение идиотип-анти-идиотип или рецептор-антирецептор.

Вы помните, когда речь шла о строении антител, главных защитных белков, было рассказано, что эти белки относятся к иммуноглобулинам. Существует пять классов иммуноглобулинов — A, G, M, E, D. Это связано с антигенными различиями тяжелых цепей молекул. Кроме того, у разных индивидуумов иммуноглобулины различаются, подобно группам крови. Эти внутривидовые отличия называют аллотипами. Имеется более 20 аллотипов.

Но вот представьте себе два антитела в одном и том же организме одного и того же класса, одинакового аллотипа. Одно антитело против антигена X, другое против антигена Y. Все одинаково, кроме узнающей части молекулы. И эти две молекулы будут отличаться. Эти различия получили название идиотипов.

Итак, пять классов, более 20 аллотипов и бесчисленное множество идиотипов. Фактически каждый клон Б-лимфоцитов вырабатывает свои уникальные молекулы антител, свой идиотип. Рецепторы — структуры, которыми лимфоцит узнает чужеродный антиген, имеют тот же самый идиотип.

Разнообразие идиотипов было бы не более чем любопытным примером неповторимости сложных структур в природе. Но Ерне предположил, а потом доказал, что в организме против каждого собственного идиотипа вырабатываются антитела, а следовательно, против каждого рецептора существуют антирецепторы. Эти антитела он назвал антиидиотипами. Взаимоотношения между идиотипами и антиидиотипами являются основным механизмом регуляции иммунного ответа.

Проник в организм антиген X. Начал размножаться и накапливаться соответствующий клон лимфоцитов анти-Х или идиотип X. А кто же его остановит? По сетевой теории его остановит клон, вырабатывающий антиидиотип X, то есть антитела против анти-Х антител. Так сказать, анти-антитела. Этот клон начнет размножаться, как только накопится первый. А кто же остановит эту вторую волну? Ее остановит анти-антиклон, то есть антиидиотип против антиидиотипа. Иначе говоря, антиидиотип всегда супрессор. Некоторые сторонники сетевой теории доказывают, что клетки-супрессоры несут в качестве рецепторов узнавания именно антиидиотипы.

Сетевая теория Ерне имеет большое будущее. Она хорошо объясняет аутоиммунные болезни как гиперпродукцию антиидиотипов. Она по-новому трактует лейкозы — рак крови: как дефицит развития соответствующего антиидиотипа, тормозящего данный клон. Она дает возможность искать новые пути стимуляции и торможения иммунного ответа не путем воздействия на организм антигенами, а действия антиидиотипическими антителами. Ставится вопрос о возможности активной иммунизации без вакцины.

Но наш иммунологический мобиль еще больше усложняется. Он приобретает дополнительные влияющие воздействия, дополнительные коромысла. У каждого клона антиклон. У каждого мобиля антимобиль. Дальнейшее понимание развития иммунных процессов немыслимо без высшей математики, немыслимо без математического моделирования.

Математические модели

Мне известно несколько десятков публикаций, появившихся в весьма серьезных международных журналах, которые посвящены математическому моделированию в иммунологии. Но монография на эту тему существует только одна. Она выпущена в свет в декабре 1980 года в издательстве "Наука" в Москве. В настоящее время книга переводится в США. Мне выпала честь написать к ней предисловие.

Называется книга "Математические модели в иммунологии". Ее автор — крупнейший советский математик академик Гурий Иванович Марчук.

То, что монография по одной из медико-биологических специальностей написана математиком, уже само по себе не тривиальное событие. Если математики начинают работать в, казалось бы, узкоспециализированной отрасли знаний, это значит, что "узкая" отрасль на самом деле имеет большое общечеловеческое значение.

Книга дает высокоэффективный инструмент для анализа многокомпонентного процесса реагирования организма на антиген и ряд перспективных практических рекомендаций по диагностике, прогнозированию и лечению инфекционных и неинфекционных процессов, при которых реакции иммунной системы являются определяющими.

Математические модели Марчука принципиально отличаются от моделей, предложенных другими авторами для описания реакций иммунитета. Подавляющее большинство ранее выполненных математических работ строилось по принципу: найти наиболее точное математическое описание отдельных элементов процесса, динамики клеточных взаимодействий или других известных в иммунологии явлений. Вольно или невольно воплощался принцип: иммунология для математики. Уравнения Марчука, вся их математическая логика подчинены обратному принципу: математика для иммунологии. Взаимодействие организма с чужеродным размножающимся антигеном, будь то бактерии, вирусы или любые другие генетически отличающиеся клетки, слагается из четырех основных параметров.

1. Размножение проникших чужеродных клеток, которые автором книги обобщенно названы антигеном или вирусом (V). Изменение числа вирусов в организме зависит от темпа их размножения за данный отрезок времени минус их число, которое нейтрализуется за это же время предсуществовавшими или появившимися антителами. Понятие антитела тоже обобщенно. Имеются в виду как иммуноглобулины, так и клеточные структуры, нейтрализующие данный антиген, скажем рецепторы Т-лимфоцитов.

2. Иммунная система организма реагирует на антигенное вторжение накоплением иммунокомпетентных антителообразующих клеток (плазмоклеток, по терминологии Марчука). Включающим субстратом является комплекс VT, то есть комплекс антигена V с рецептором распознающего Т-лимфоцита. Количество накапливающихся плазмоклеток зависит от числа включенных Б-лимфоцитов и от темпа их пролиферации минус их убыль за счет старения.

3. Количество антител в данном отрезке времени зависит от скорости их производства минус количество, которое связывается антигеном, и количество, которое выводится за счет естественного их катаболизма.

4. Работа лимфоидной, то есть иммунной, системы организма зависит от нормальной работы других систем и органов. Вирус, естественно, поражает какую-то систему (или орган), необязательно непосредственно лимфоидную. Это может быть печень, легкие и т. д. В любом случае поражение может достигать такой глубины, которая отразится на обеспечении работы иммунной системы. Иначе говоря, моделируя иммунный ответ, нельзя не учитывать поражения, которое наносит вирус какому-то органу. Марчук вводит обобщенное понятие "масса пораженного органа". Она зависит от поражающей способности вируса, различной для разных заболеваний, минус восстанавливающая часть.

Эти четыре параметра, представленные в виде четырех уравнений, действительно полностью описывают процесс взаимодействия иммунной системы, а вернее, организма с вирусом. Введение в систему уравнений описания массы пораженного органа (четвертый параметр) дает автору все основания для логического отождествления иммунного ответа с инфекционным заболеванием в целом.

Простейшая модель иммунологической реакции организма на вирус является одновременно простейшей моделью инфекционного заболевания. Самый придирчивый критик не сможет найти здесь неучтенного процесса, если иметь в виду базовые процессы. И не сможет доказать, что какой-то из четырех параметров излишен для дальнейших решений. А именно в дальнейших решениях суть книги.

Машинное экспериментирование позволило группе математиков под руководством Марчука "просчитать" десятки ситуаций с самыми различными величинами, составляющими эти четыре базовых уравнения. Менялись дозы заражения и темпы накопления вируса, исходный уровень антител, динамика накопления плазмоклеток, масса пораженного органа и т. д. Базовые уравнения усложнялись с введением новых параметров: Т- и Б-систем иммунитета, температурных коэффициентов продукции антител классов IgM, IgG, IgA и т. д. Автор книги приходит к серии важнейших биологических следствий. Ниже приводятся некоторые из них.

"Максимальное значение концентрации вирусов в организме зависит не от дозы заражения, а от состояния иммунной системы и характеристик вирусов".

"Иммунной системе организма невыгодно реагировать на малые дозы вирусов, обладающих вялой динамикой".

"Для нормальной работы иммунной системы стимулированные антигеном Т-лимфоциты должны обеспечивать сигнал обратной связи на стволовые клетки, которые побуждают их дифференцировку в сторону иммуноцитов".

"Искусственное понижение температуры тела способствует возникновению затяжных или хронических форм заболевания".

"Хронические формы болезни обусловлены недостаточно эффективной стимуляцией иммунной системы".

"При "отключении" Т- и Б-систем иммунитета хроническая форма болезни переходит в острую".

"Для перевода хронической формы болезни в острую с выздоровлением необходимо повышение концентрации вируса в организме. Этого можно добиться путем введения в организм посторонних антигенных субстанций (биостимуляторов, по терминологии автора) типа пирогенала, продигиозана и т. п. Отвлекая работу иммунной системы на себя, биостимуляторы создают условия для взрыва пролиферации "хронического" вируса. Его антигенная масса возрастает. Хронический процесс переходит в острый с выздоровлением".

Марчук не просто призывает к использованию антигенных биостимуляторов, но настаивает на введении такой терапии под контролем современных методов клинической оценки иммунной системы в соответствии с рекомендациями ВОЗ. Он предлагает и механизм действия второго антигена: конкуренция Т-комплексов за рецепторы на макрофагах, поскольку именно макрофаг, захвативший Т-комплексы, включает Б-лимфоцит в пролиферацию.

Сейчас мы вместе разрабатываем усложнения для простейшей модели. Уже разделили гуморальную и клеточную формы иммунного ответа, ввели в модель понятие двойного распознавания и активность Т-помощников. Впереди супрессоры, идиотипы и антиидиотипы.

Машинное моделирование ведет экспериментаторов и клиницистов самыми короткими и самыми надежными иммунологическими дорогами.

Откуда берутся иммунологи

Случилось так, что девятнадцать лет назад в сентябре 1963 года в издательство "Медицина" было послано письмо с предложением подготовить учебник или учебное пособие по иммунологии. 10 ноября пришел ответ: "Государственное издательство медицинской литературы сообщает, что Ваше предложение об издании пособия для студентов не может быть принято, так как в списке вузовских дисциплин, утвержденных Минздравом СССР, нет дисциплины "Иммунология".

В прежние годы, когда иммунология еще не стала новой и занималась в основном проблемами предупреждения заразных болезней с помощью вакцин, она целиком находилась во власти микробиологии. Ее проблемы были как бы привязаны к микробам — возбудителям инфекционных болезней. И хотя иммунная система принадлежит не микробу, а организму, в который тот внедряется, на нее тоже смотрели сквозь "призму, выточенную из микробов". Проблемами неинфекционной иммунологии мало кто занимался. Но все-таки занимались. И большинство современных иммунологов вышли из микробиологии. Есть выходцы из биохимии, физиологии, хирургии.

Путь из микробиологии наиболее естествен. В научной судьбе исследователя как бы повторяется в сжатом виде история иммунологии. Микробиологические проблемы той или иной инфекционной болезни порождают проблемы иммунизации против нее. Работа в этом направлении ставит более общие вопросы пс изучению иммунной системы. Если они становятся главными для ученого, то... "конь ускакал и уздечку унес". Исследователь фактически перестал быть микробиологом.

Будет ли он хорошим иммунологом, неясно. Для этого ему придется не только много работать в новой для него области, но и познать ее. Познать самостоятельно, без университетов. Познать с помощью научных журналов, книг, библиотек, конференций и общения с хорошими иммунологами.

Путь из биохимии лежит через увлечение проблемами строения молекул, участвующих в иммунных реакциях, закономерностями их синтеза и взаимодействия. Это действительно увлекательная задача: выяснить, каков химический язык машины узнавания чужеродных субстанций. А ведь иммунная система организма должна не только распознать чужеродного пришельца, но создать оружие для его уничтожения и совершить выстрелы. Выстрелы фантастической точности, чтобы в клеточной сутолоке не задеть своих.

Выход физиологов на иммунологические тропы чаще всего лежит через джунгли эндокринной системы, то есть системы органов, вырабатывающих гормоны — регуляторы жизнедеятельности организма. Маленькая железа в основании черепа — гипофиз — продуцирует гормоны роста. Щитовидная железа, расположенная на шее впереди гортани, выделяет гормон, регулирующий обмен веществ. Над самыми почками расположены маленькие органы, так и называемые надпочечниками, которые вырабатывают целую серию гормонов, прямо влияющих на лимфоидную ткань, то есть на иммунную систему.

Увлечется физиолог гормональной регуляцией деятельности иммунной системы и нырнет с головой в иммунологию. Трудно ориентироваться в новой области. Да и друзья косятся: изменил-де физиологии, увлекся какой-то новой дисциплиной, погнался за модой. Но иммунология захватывает. Захватывает навсегда!

Десятки лет ни одно учебное заведение не выпускало иммунологов, а их становилось все больше и больше. Ни в одном университете, ни в одном медицинском, ветеринарном или сельскохозяйственном институте не было кафедр иммунологии. А наука об иммунитете разрасталась.

Откуда берутся иммунологи

Так было до 1965 года. Не только в нашей стране, но и во всем мире. Крупнейшие иммунологи современности, о которых рассказывалось в книге, по-разному пришли в иммунологию. Фрэнк Вернет в прошлом микробиолог-вирусолог, Питер Медавар — зоолог, Родней Портер — биохимик.

С 1965 года ситуация стала меняться. В некоторых медицинских колледжах Англии, Франции, Америки начали преподавать новый предмет. Стали готовить иммунологов.

В 1979 году в Москве организован Научно-исследовательский институт иммунологии. С 1980 года выходит специализированный журнал "Иммунология". В 1981 году создан еще один иммунологический институт в Новосибирске, Институт клинической иммунологии Сибирского отделения Академии медицинских наук СССР. В директивах XXVI съезда КПСС вновь подчеркнута важность развития иммунологии. В "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981-1985 гг. и на период до 1990 года" записано: "В области естественных и технических наук сосредоточить усилия на решении следующих важнейших проблем: ... познание механизма физиологических, биохимических, генетических и иммунологических процессов жизнедеятельности человека, совершенствование методов профилактики, диагностики и лечения наиболее распространенных заболеваний, разработка новых лекарственных средств, препаратов и медицинской техники".

В 1981 году вошла в действие программа развития иммунологии, разработанная и контролируемая Государственным комитетом по науке и технике Совета Министров СССР. Наконец, издательство "Медицина" в 1982 году выпустило в свет учебник по иммунологии.

Как-то корреспондент "Медицинской газеты" задал мне вопрос: "С чего обычно начинает отсчет новая профессия, когда обретает права гражданства?" Я ответил так: "Если вопреки некоторым сложившимся определениям этого понятия придать ему общественное звучание, то с момента обретения профессией общечеловеческой и социальной значимости общество делает следующий шаг — начинает специально обучать этой профессии людей. С этого, собственно, и начинается отсчет".

На кафедре иммунологии 2-го Московского медицинского института имени Н. И. Пирогова ежегодно обучается более 100 студентов. Десятки молодых научных работников и врачей проходят аспирантуру или приезжают на рабочие места, чтобы освоить современные иммунологические методы. Вновь поступающие студенты знают, что у них впереди этот предмет. Кого-то это пугает, кого-то радует. Подавляющее большинство радует, ибо сам факт поступления в вуз — это огромная радость.

Союз иммунологических обществ

Передо мной на письменном столе постоянно лежит дорогая для меня бронзовая памятная медаль. Бронза черненая и просвечивает только в наиболее выпуклых местах барельефа, надписей и символов. Она необычна по форме. Четырехугольная, почти сантиметровой толщины, увесистая пластина, стороны которой срезаны по дугам неких окружностей. Медаль достаточно большая, в пол-ладони. Дело, однако, не в ее необычной форме. Эта медаль была выдана участникам I Международного конгресса иммунологов — конгресса не только научного, но и организационного. На нем было провозглашено создание Международного союза иммунологических обществ (МСИО).

На лицевой стороне медали барельефный портрет. Ученый испытующе смотрит поверх старинного типа очков в тонкой оправе. Небольшие усы и борода. Сбоку сверху вниз надпись "Пауль Эрлих 1854-1915". Вы помните, конечно, рассказ о Пауле Эрлихе. Это он создал гуморальную теорию иммунитета в те годы, когда Илья Ильич Мечников разработал фагоцитарную теорию иммунитета. Это он разделил с Мечниковым честь получения первой Нобелевской премии за иммунологию.

На оборотной стороне медали по периметру написано "Первый Международный иммунологический конгресс. Вашингтон, 1971". В центре рисунок: два лимфоцита, расположенные в тупых углах ромба, соединены между собой двумя молекулами-рогатками антител. Символ двух основных действующих специфически "героев" иммунной системы.

Первым президентом Международного союза иммунологических обществ был избран Бернард Цинадер, крупнейший иммунолог из Канады, заведующий кафедрой иммунологии Торонтского университета. О нем уже говорилось в начале книги.

Каждые три года собирается очередной конгресс. После США в Англии (1974), потом в Австралии (1977), потом в Париже (1980). Очередной, V конгресс состоится в августе 1983 года в древней столице Японии Киото. На каждом конгрессе собираются тысячи иммунологов, чтобы прослушать интереснейшие доклады, обменяться мнениями, наметить новые пути, избрать нового президента. Нынешний президент нобелевский лауреат Баруч Бенацерафф будет сменен новым. Кандидатура уже известна. Это директор Института клинической иммунологии в Берне профессор Ален Де Век.

В Парижском конгрессе приняло участие около 4000 человек. Такой интерес к иммунологии поразил даже видавших виды парижских организаторов международных форумов. Проходивший в те же дни в том же Париже Всемирный конгресс геологов собрал втрое меньше делегатов.

Международный союз объединяет более 30 национальных иммунологических обществ стран всех континентов. Общая численность членов МСИО приближается к 20 тысячам человек. В рамках МСИО работает несколько комитетов. Два из них представляют особый интерес.

Первый — комитет по стандартизации иммунологических методов и препаратов. Страны-участницы имеют возможность сравнить свои реагенты, лечебные и диагностические иммунные препараты, методики и тесты с унифицированными международными иммунологическими эталонами. Могут обменяться образцами, создать совместные коллекции и банки сывороток, гибридом и т. п. Второй — комитет по иммунологическому образованию. Он организует преподавание иммунологии в разных странах, проводит школы и семинары по наиболее актуальным проблемам. В течение многих лет этим комитетом руководит английский иммунолог Иван Ройт. Это он ввел в обиход символы Т- и Б-лимфоциты. На одном из заседаний комитета в 1974 году было принято мое предложение специально вести работу по обучению учителей. Это действительно важно для новой, быстро развивающейся науки, ибо во многих странах, где иммунология еще не встала на ноги, ее еще пока некому преподавать.

Самое большое число членов МСИО в обществе иммунологов США — около 2000 человек; затем идет Англия (1600), Япония (1300), ФРГ (более 500). Большие общества иммунологов в ГДР, Югославии, Чехословакии, Польше.

Почему такой спрос на иммунологию? Почему число членов МСИО за 12 лет своего существования выросло более чем в три раза? Значит ли это, что иммунология столь важна не только как интересная теоретическая дисциплина, но и как важнейшая для практики народного хозяйства? Да, значит. В предисловии к учебнику иммунологии, который вышел в свет в 1982 году и о котором упоминалось, сформулированы десять народнохозяйственных задач, решение которых зависит от успехов иммунологии.

1. Предупреждение еще не побежденных инфекций человека и сельскохозяйственных животных, в том числе гриппа, паразитарных болезней, гонореи, сифилиса, африканской лихорадки свиней и др. (имеется в виду изыскание новых принципов создания вакцин и синтетических вакцинных препаратов).

2. Изыскание путей стимуляции иммунитета против "искусственных" микроорганизмов, сконструированных методами генной инженерии, против искусственных и природных токсинов и аллергенов. Эта новая задача связана с бурным развитием и высокой перспективностью генной инженерии, а также с резким возрастанием в промышленности и окружающей среде количества новых химических продуктов и аллергенов.

3. Коррекция вторичных иммунодефицитов, обусловливающих острые и хронические инфекционные осложнения в хирургических, акушерских, педиатрических и других клиниках ("стафилококковая чума"), а также хронические пневмонии, маститы, гаймориты и другие за счет условно-патогенных микроорганизмов. Изыскание стимуляторов конкретных звеньев имунной системы или способов их компенсации составляет основу этой задачи.

4. Предупреждение и лечение ревматических и других аутоиммунных заболеваний. Использование иммунодепрессантов уже сейчас дает определенные результаты. Однако современная иммунодепрессивная терапия располагает только средствами тотальной депрессии всех популяций иммунокомпетентных клеток. Открытие функционально альтернативных субпопуляций лимфоцитов, в частности Т-помощников и Т-супрессоров, по-новому освещает пути развития принципов иммунотерапии. Уже начат поиск средств избирательного воздействия на отдельные лимфоидные субпопуляции для избирательного подавления клеток-эффекторов или клеток-помощников и избирательной стимуляции клеток-супрессоров, дефектность которых и приводит к аутоиммунным расстройствам.

5. Иммунопрофилактика, иммунодиагностика и иммунотерапия опухолей и в первую очередь лимфопролиферативных процессов, лимфом и др. Прогресс иммунотерапии опухолей связан также с изысканием средств и способов избирательной иммуносупрессии — иммуностимуляции. Задача в этом случае обратна предыдущей: необходима стимуляция эффекторов и помощников при торможении или блокаде клеток-супрессоров.

6. Предупреждение и лечение аллергий. Одним из перспективных направлений в решении этой задачи является изыскание способов, обеспечивающих переключение синтеза аллергических антител (IgE) на синтез нормальных антител (IgG).

7. Снижение акушерской иммунопатологии и детской смертности, обусловленной нарушением иммунологических взаимоотношений мать — плод и различными формами врожденной иммунологической недостаточности, включая первичные иммунодефициты. Решение проблемы первичных иммунодефицитов одновременно явится решением проблемы многих форм иммунодефицитов. Несомненно, тот, кто научится лечить первичные иммунодефициты, научится лечить рак.

8. Разработка приемлемых для клиники методов отмены иммунной защиты и создания специфической толерантности с целью успешной трансплантации костного мозга, а также других тканей и органов.

9. Компенсация повреждающих иммунитет внешних воздействий: цитотоксических ядов, ионизирующих излучений, магнитных полей и других видов энергии, а также ряда физических и химических воздействий, связанных с профессиональной вредностью.

10. Разработка новых и совершенствование имеющихся сверхчувствительных и высокоспецифичных иммунологических методов выявления микроколичеств веществ органической природы. Эта задача важна для большого ряда медицинских, биологических и химических отраслей. Она получила название иммунной биотехнологии.

В уставе Международного союза иммунологических обществ записано: "Иммунология всегда была областью, в которой выдающиеся фундаментальные работы и революционизирующие практические достижения были тесно связаны как во времени, так и в сознании ведущих ученых. Можно безошибочно предсказать, что крупнейшие достижения могут быть вскоре получены в ликвидации аллергических и ревматических болезней и, по-видимому, даже в лечении рака".

В конце февраля 1983 года группу советских иммунологов пригласили принять участие в конференции общества иммунологов Германской Демократической Республики. Конференция проходила в старинном немецком городе Эрфурте, собрала более 300 участников. Нас встречал президент общества иммунологов ГДР профессор Амброзиус. Рассказал, что главная тема конференции — клиническая иммунология и проблемы лечения аллергий с акцентом на лечение и предупреждение аллергических заболеваний у работников сельского хозяйства, особенно у рабочих крупных животноводческих комплексов и птицефабрик.

Иммунологи ГДР эффективно разрабатывают гигиенические нормы и показатели здоровья рабочих, которые дают возможность предотвратить профессиональный риск или своевременно заметить самые начальные предпосылки возможного развития аллергизации к куриному пуху, свиной щетине, к сенной пыли, кормовым добавкам и т. п. Иммунологи ГДР налаживают диспансеризацию сотрудников данных отраслей хозяйства, ведут систематические осмотры с постановкой диагностических иммунологических и аллергологических реакций.

Конечно, конференция была не чисто прикладной. Да и невозможно создать пригодные для практических целей средства профилактики, диагностики и лечения без глубоких фундаментальных исследований. Сам Амброзиус известный специалист в области молекулярной и клеточной иммунологии. В его докладе был дан глубокий анализ успехов современной теоретической иммунологии, подчеркнуты достижения, которые имеют наибольшие перспективы для скорейшего внедрения.

На этой конференции, как и полагается, был избран новый президент общества иммунологов ГДР. Им стал известный клиницист-иммунолог профессор Егер. Его руководство по клинической иммунологии известно широко за пределами ГДР.

Иммунологи Советского Союза также ведут большую работу по объединению своих усилий для решения наиболее актуальных теоретических и практических вопросов. Последняя общесоюзная конференция по иммунологии состоялась в Алма-Ате летом 1981 года. Это была очень большая конференция, которая наметила главные пути развития, показала силы коллективов, работающих во всех наших республиках, подчеркнула значение двух ведущих центров страны — Московского института иммунологии и Новосибирского института клинической иммунологии.

В заключение хочется сказать несколько слов о том, как объединяют свои силы московские иммунологи.

Два года назад по инициативе Государственного комитета по науке и технике был создан при Межведомственном научно-техническом совете по проблемам молекулярной биологии и молекулярной генетики постоянно действующий семинар "Современные проблемы иммунологии". Семинар создан с целью перманентного обмена информацией по новейшим проблемам теоретической и прикладной иммунологии для повышения эффективности работы и ускорения использования фундаментальных иммунологических исследований в медицинской практике и в практике других отраслей хозяйства. Организуя работу семинара, Межведомственный совет исходил из того, что в настоящее время иммунология является одной из "горячих точек" биологии и что от успехов этой науки зависит решение многих важнейших народнохозяйственных задач и в первую очередь охрана здоровья людей.

Руководит этим постоянно действующим семинаром председатель Госкомитета по науке и технике академик Гурий Иванович Марчук. Ежемесячно каждый последний четверг в зал заседаний Госкомитета собираются более ста известных иммунологов, крупных ученых — представителей смежных дисциплин (микробиологи, вирусологи, биохимики, генетики, клиницисты) и много молодежи.

В работе семинара принимают участие специалисты из различных министерств и ведомств, приезжают исследователи из десятка разных городов. Участие иммунологов, врачей, биохимиков, молекулярных биологов и других представителей медико-биологического профиля понятно. Но на семинарах постоянно присутствуют и математики. Не только присутствуют, но делают сообщения.

Работа семинара популярна потому, что участники максимально компактно в течение 2-3 часов знакомятся с новейшими теоретическими, экспериментальными или клиническими находками, проблемами и путями их решения. В дискуссиях рождаются наиболее эффективные пути, новые проблемы и, главное, творческие связи. Устанавливаются действенные межлабораторные и межинститутские комплексы. Труды семинара достаточно быстро публикуются отдельными томами серии "Итоги науки" и становятся достоянием всех интересующихся иммунологией — ученых, врачей, студентов.

Всех в стране!

Я расскажу о самом первом заседании, которое состоялось осенью 1980 года. Честь быть первым докладчиком досталась профессору Хаитову Рахиму Мусаевичу. Его доклад имел краткое, но очень весомое для фундаментальной иммунологии название "Б-супрессоры". Почему весомое? Да потому, что до работ Хаитова и его соавторов считалось, что только Т-лимфоциты являются клетками-регуляторами иммунных реакций. Выше рассказывалось, что среди Т-лимфоцитов есть клетки-помощники и клетки-супрессоры имунных реакций, что именно Т-лимфоциты дирижируют иммунным ответом. В книге есть даже веселый рисунок, на котором изображен Т-дирижер с кнутом.

И вот в первом докладе на иммунологическом семинаре были приведены бесспорные экспериментальные доказательства существования регуляторных, а именно супрессирующих клеток, принадлежащих к семейству Б-лимфоцитов. Иначе говоря, у главного дирижера есть помощники. Они, оказывается, сидят в костном мозге и не дают возможности накопиться там клеткам-продуцентам антител. Они запрещают развитие иммунного ответа на территории костного мозга, потому что костный мозг предназначен для других целей. Там рождаются и созревают клетки крови — эритроциты, кровяные пластинки, лейкоциты и сами Б-лимфоциты. Это фабрика клеток. Оттуда они выходят в жизнь. Б-лимфоциты, которые там рождаются, должны выйти в кровь и поселиться в селезенке. Там они имеют право воспринимать иммунологические сигналы и начинать выработку защитных антител, ибо селезенка — это место для реализации иммунного ответа. В течение многих лет оставалось загадкой, почему в костном мозге, где есть много Б-лимфоцитов и куда приплывают Т-лимфоциты, где есть макрофаги, то есть все, что необходимо для иммунного ответа, последний тем не менее не развивается. В 1980 году все участники семинара уже узнали почему. Потому что там есть особый сорт Б-лимфоцитов, который получил название Б-супрессоров и который выполняет эту важнейшую функцию. Оберегает костный мозг от непредназначенной ему работы. Хранит принцип специализации: каждая фабрика должна делать свое дело, каждый квалифицированный мастер — свое.

Участники семинара узнали об этой научной новости на год раньше всего остального мира. А в науке это очень важно. Пока пройдут публикации, пока их прочитают. Да и попадет ли к тебе этот научный журнал? Да и осмыслишь ли все, прочитав небольшую статью? Почувствуешь ли важность? А тут все сразу вплоть до выяснения недоуменных вопросов, методических деталей и т. п. Уже только это диктует необходимость общения специалистов на заседаниях семинаров, конференций, научных обществ.

Учитесь держать цель

Есть во 2-м Московском медицинском институте хорошая традиция. В последние дни августа, 30 или 31, проводится церемония посвящения в студенты. На этой церемонии выступают профессора, представители администрации, общественные деятели и сами студенты. Профессора произносят серьезные речи. Студенты устраивают веселые представления.

В 1981 году 25 августа мне позвонил по телефону проректор института по учебе Иван Иванович Новиков. Он предложил мне выступить на церемонии посвящения в студенты, которая состоится в Колонном зале Дома союзов. Я согласился и положил трубку на рычаг. Тут же раздался новый звонок. Заработал закон парных случаев. Звонили из "Комсомольской правды". Я получил аналогичное предложение. Выступить 1 сентября в день начала;.учебного года на страницах газеты. Выступить на ту же тему, но не только перед студентами 2-го медицинского, а перед молодежью всей страны, начинающей в этот день учебу. Такими выступлениями "Комсомольская правда" ежегодно отмечает День знаний. 31 августа я выступал в Колонном зале, а 1 сентября вышла "Комсомолка" со статьей "Учитесь держать цель". Ею лучше всего закончить книгу.

Мне предложили сегодня, в День знаний, занять традиционное место на кафедре. Задача непростая. Неплохо, конечно, произнести похвальное слово знаниям, но сколько их уже сказано — весомых и значительных слов. И можно ли к ним еще что-либо добавить?!

И все же я с радостью принял предложение. Потому что убежден: у каждого из нас было, есть и наверняка сохранится особое, чрезвычайно личное отношение к этому дню. У тех, кто после каникул возвращается в свои классы, у тех, кто готовит новый учебный курс, и у тех, кто проводит сегодня впервые своего наследника до школьного порога. Каждому найдется что сказать в этот день — себе ли, детям своим, ученикам или коллегам. В надежде, что не зря, в надежде, что услышат и прислушаются, я беру на себя смелость сформулировать в сегодняшней лекции некоторые личные наблюдения. Скажем так: наблюдения учащегося человека.

Итак, наблюдение первое — профессиональное.

У людей в отличие от всех других форм живого два типа наследственности. Биологическая наследственность записана генетическим кодом. Она присуща всем живым существам. А вот наследование добытых предыдущими поколениями знаний и других культурных ценностей — достижений изобразительного искусства, музыки, поэзии, литературы — свойственно только людям. Родившийся человек ничего этого не знает. Но он получает способность мозга и души воспринять наследственность культурную. Она не записана его генетическим кодом. Она записана буквами, цифрами, чертежами, красками, нотами, светом на фото- и кинопленках, электромагнитным полем на магнитофонных лентах, в электронной памяти вычислительных машин.

Знания передаются от поколения к поколению. Каждое поколение не просто воспринимает ранее добытые знания, чтобы передать дальше, но и приумножает их. Каждое десятилетие, каждый год дворец знаний становится все больше и прекраснее. Обязанность каждого — внести свою лепту в его создание. А это значит, что надо сделать что-то такое, чего не было сделано всеми предыдущими поколениями.

Так что же сделано, что уже известно, что открыто, что человечество умеет и что еще не сделано, неизвестно, не открыто, чему еще мы не научились? Это надо знать, чтобы внести свою лепту в прогресс человеческих знаний и культуры.

Вот тут-то пора воскликнуть: да здравствует школа, техникум, вуз, аспирантура! Да здравствуют учителя, наставники, профессора, где бы они ни учили: в школе, на заводе, в поле, в университете! Да здравствуют ученики — главные молекулы культурной наследственности, наследственности знаний!

Наблюдение второе — принципиальное.

1 сентября — первый день встречи учителя и ученика. Один передает знания, другой воспринимает. Воспринимает не только для того, чтобы знать и применять в работе, но и для того, чтобы развивать, творить новые знания. Творить новые знания — вот высшая цель всякого образования. Сделать лучше, чем было, быстрее, удобнее, умнее, красивее, удивительнее. Скрипач или певец, чтобы он состоялся, должен отличиться от всех других. Гончар или плотник тоже должен превзойти чем-то своих собратьев по труду. Комбайнер, машинист, шахтер, агроном, портной, инженер, врач, ученый — каждый должен стремиться превзойти своих предшественников и современников. Вот чему надо научиться. Вот зачем учителя передают, а ученики получают знания.

Конечно, учитель и ученик — понятия относительные. Учитель и сам постоянно учится. Ученик тоже кого-то учит, в том числе своего учителя. И все-таки есть учитель и есть ученики. Например, профессор кафедры и его студенты, аспиранты, научные сотрудники. Что главное в их отношениях? Если все можно узнать из книг и других форм хранения знаний, то зачем учитель? Чему учиться? Чему учить? Ведь не научишь делать открытия (да и умеешь ли сам?). Тем не менее надо из ученика сделать образованного человека, умеющего творчески использовать и развивать полученные знания. А значит, сделать его человеком, ибо только он наследует культуру. Именно образование делает человека человеком.

Наблюдение третье — практическое.

Человек делает себя сам. Учитель его не создает. Такое мнение, высказанное вслух, всегда вызывает пылкие возражения: "Как же так, известна школа академика Иоффе, из которой вышла плеяда крупнейших советских физиков, русская балетная школа и так далее. Это счастье- попасть к замечательному руководителю, талантливому учителю, крупному ученому. Что может человек без наставника? Он не только ничего не познает, он не отличит истины от лжи, света от тьмы, дороги от бездорожья. Быть учеником мастера в высшем смысле этого слова — значит стать мастером самому".

Когда я слышу подобные монологи, то вспоминаю ссору двух биохимиков, которые обвиняли друг друга в неправильности поставленного эксперимента. Один из споривших, чтобы сделать весомее свою аргументацию, воскликнул: "Я ученик академика Северина!" Другой парировал: "Мало ли дураков училось у Северина".

Хороший учитель создает атмосферу интереса познания, жажды узнать больше, он учит идти оригинальными путями. А вот научит ли, если у ученика нет этого интереса, нет этой жажды? Если он только повторяет то, что ему скажут или покажут? Если он не бежит в библиотеку, чтобы уточнить что-то по книгам, а может быть, даже проверить (да, да, проверить) мнение учителя и сказать ему, что есть другое мнение?

Я знаю немало исследователей, не назову их учеными, которые работают так. Читают самый последний выпуск международного журнала "Nature" ("Природа"), который публикует научные работы быстрее всех других журналов, через 2-3 месяца после получения. При этом работа должна быть принципиально новой, то есть содержать ранее неизвестные знания. И вот, получив такой журнал, скажем, в январе — феврале, упомянутые исследователи повторяют работы, получают те же результаты и успевают в том же году, но в другом "быстром" журнале опубликовать свои результаты.

Творчество ли это? Нет, это работа подмастерья, но не мастера. Приносят ли они пользу? В общем, да, поскольку быстро подтверждают истину. А в науке обязательно подтверждение. Им принадлежит честь первого подтверждения, если, конечно, они сослались в своей публикации на автора первой работы.

А если не сослались? Тогда они оказываются как бы среди первооткрывателей, ибо опубликовали свои результаты в том же году. И возникает вопрос: морально ли это? И ясен ответ: это не только не творчество, это уже нечестно. К счастью, научные журналы придумали способ борьбы с такими исследователями. Под каждой публикуемой статьей пишется дата ее поступления в журнал. Выходит, например, журнал в январе 1981 года, а под статьей написано: "Поступила 16 июня 1980 года". Учитель учит научной чести. А вот научит ли...

Наблюдение четвертое, возможно, спорное.

Главное для учителя не научить чему-то, а предотвратить ошибки. Предвижу возражения: как так, ученик пришел получить знания, научиться чему-то? Верно, но ведь мы договорились — миссия ученика не только в том, чтобы перенять опыт, но и приумножить его.

Ошибок, в широком смысле слова, нельзя не сделать, но их надо уметь находить. Заблуждения в научном поиске необходимы, без них не найдешь истину. Но нужно уметь их преодолевать. Существует особая форма мужества — мужество объективности, способность сказать себе: "Я был не прав". Это мужество нужно всем, какую бы специальность ни избрал человек. Но оно приходит только вместе с образованием. Необразованный человек, не знающий ничего другого, кроме содеянного им самим, не может сказать: "Я сделал плохо, я не прав".

Но тут есть невидимая граница. Граница между сомнением и уверенностью. Излишняя уверенность ведет к потере объективности. Излишние сомнения тоже остановят творческую работу. Можно всю жизнь говорить себе: "Я сделал плохо, я не прав", так и не подарив человечеству сотворенного тобой шедевра.

Вот почему для учителя главное не просто "вбить" знания, не просто научить работать, но отсекать ошибки, заблуждения, излишнюю уверенность, как и сомнения. И объективно оценивать результат работы ученика. Ученик должен научиться видеть главное. У Норберта Винера есть хорошие строчки, иллюстрирующие мысль о том, что истинное творчество — это отсечение лишнего. Стадо обезьян можно научить печатать на пишущих машинках. Они испишут всеми буквами алфавита гору бумаги. Среди получившейся абракадабры будет и текст шекспировского "Гамлета". Но понадобится Шекспир, чтобы вычеркнуть все ненужные буквы, и тогда останется текст бессмертной трагедии.

Теперь два правила: одно — для учителя, другое — для ученика.

Первое: все, что ты знаешь по данному вопросу сегодня, все, что ты умеешь сегодня, отдай ученику. Высыпь из своих запасов все. Только тогда у тебя появятся новые знания, новое мастерство. И у тебя, и у твоего ученика или у тебя совместно с учеником. Не вызывает уважения учитель, который что-то утаивает, не раскрывает ученику главного козыря, хочет быть недосягаемым, боится, что ученик его превзойдет. Такой учитель тормозит прогресс. Конечно, он не отменит роста знаний. Кто-то другой додумается до его козыря. Но надо ли цепляться за этот козырь, не лучше ли его отдать и сотворить новый? Ищите учителя, наставника, руководителя, который отдает свои знания до конца. И сами учитесь тому же, без этого творчество невозможно.

Правило для ученика, а так как мы всегда чему-то учимся, то это правило для всех: умейте держать цель.

Все виды человеческой деятельности, будь то учеба или работа, немыслимы без воли. Кажется, как просто закончить начатое. Но на деле чего только мы не начинаем, чтобы "через 5 минут" бросить. Недочитанные книги, невыполненные обещания, недостроенное, недошитое, недопочиненное, недодуманное, не дошедшее до цели. Мы находим себе оправдания: "Ну что, мол, за цель, она очень мала, чтобы так уж о ней заботиться. Вот крупную цель я не оставлю, я всего добьюсь, я ее достигну". Нет, не достигнешь, если не научишься реализовать малые и средние цели, если не научишься "держать цель". Держать постоянно, от замысла до реализации.

Бытует представление о рассеянности великих ученых. Он, мол, галстук наденет задом наперед и не заметит. Рассеянность это или великая сосредоточенность на другом? Ведь не яблоко, упавшее на глазах Ньютона, породило в его мозгу закон всемирного тяготения. Он держал цель, еще не сформированную, держал в своем сознании день и ночь, чтобы в это мгновение она реализовалась, превратившись в закон.

Надо быть немного гончей, чтобы уметь преследовать цель. Хорошей гончей, которая не бросает преследуемого зверя, даже если в кровь разбиты ноги. Надо быть немного скаковой лошадью, которая скорее упадет, чем сойдет с дистанции. Но надо быть и много знающим человеком, чтобы формулировать и крепко удерживать поставленные перед собой цели.

Считайте это самым главным и искренним моим пожеланием: учитесь держать цель.

Content

Рэм Петров
Я или не я

Два типа индивидуальности (Вместо предисловия)

Классика и современность

Расходы на "Аполло"

Породнившись с генетикой

Для чего такая строгость!

Клуб "Под интегралом"

Иммунология и космос

Отцы иммунологии

Эдвард Дженнер

Луи Пастер

Илья Мечников и Пауль Эрлих

Армия иммунитета

Солдаты и оружие

Устройство главного оружия

Специализированный род войск — лимфоциты

Лимфоциты-убийцы

Только что открытые и еще неоткрытые острова

Орган в органе

Новое открытие тимуса

Поиски Моби Дика

Искусство открытия

Т-, Б-взаимодействие

Помощники и супрессоры

Двойное распознавание

Диктатура лимфоцита

Стволовая клетка — что это такое?

Лимфоцит против стволовой клетки

Изменение формулы 60:30:5

Молекулярные курьеры иммунитета

Структура и функция

Век медиаторов

Медиаторы иммунной системы

Тимозин, АФТ-6

Стимулятор антителопродуцентов — САП

Неинфекционная иммунология и совместимость тканей

Неинфекционная иммунология

Жюль Борде и Николай Чистович

Алексис Каррель и Эмерих Ульман

Питер Медавар и Эмиль Холман

Переливание крови и беременность

Штамп в паспорте

Карл Ландштейнер

Женщина Rh-, мужчина Rh+

Болезнь, искорененная иммунологией

Индивидуальность и криминалистика

Антигенные калейдоскопы

Иммунологи приходят после Холмсов (Незатейливое подражание)

Исключение отцовства

Индивидуальность превыше всего: все чуждое — чуждо

Еще раз вспомним Карреля

Медицинский Уотергейт

Киллер — значит убийца

Самовоспроизводство киллеров

Аллогенная ингибиция, или атмосфера враждебности

Лимфоциты "бьют в корень"

Нобелевская премия 1980 года

Век пересадки органов

Милан Гашек

Снова Питер Медавар

Успехи пересадок почек

Евротрансплант

Пересадка сердца — сказка или реальность!

Перспективы пересадки различных органов

Врожденные дефекты и старость

Первичные иммунодефициты

Типы дефектов иммунной системы

Диагностика нарушений иммунитета

Иммунная инженерия

Что происходит на старости лет

Иммунитет против рака

Лев Александрович Зильбер. Раковые антигены и онкогены

Эта двуликая противораковая защита

NK — натуральные убийцы

Почему иммунитет при раке неэффективен

Как стимулировать противораковый иммунитет?

Вакцины против рака

Аллергия и другие промахи иммунитета

Профилактика наоборот

Антитела класса Е

Сумасшедший иммунитет

Иммунная биотехнология

Машина узнавания

Технологическая цепочка

Реагенты высшей точности

Раковая клетка в мирных целях

Вакцины будущего

Принципы создания искусственных вакцин

Синтетические полиэлектролиты замещают функции Т-помощников

Сборка антигенов на полиэлектролитах

Петля на носителе

Вакцины без балласта

Теория и учеба

Бернет против Бернета

Иммунологический луг

Иммунологические мобили

Математические модели

Откуда берутся иммунологи

Союз иммунологических обществ

Учитесь держать цель