Карл Циммер - Паразиты: Тайный мир

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

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

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

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

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

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

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

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

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