В Говалло - Парадоксы иммунологии

Примером отрицательной обратной связи являются и взаимоотношения гипофиза с надпочечниками. Образование в коре надпочечников главного кортикостероидного гормона — кортизона усиливается адренокортикотропным (АКТГ) гормоном передней доли гипофиза, но сам кортизон тормозит синтез АКТГ. При травмах, ожоге, стрессовых ситуациях выброс АКТГ гипофизом усиливается, вслед за чем начинается усиленная продукция кортизона. Последний способствует мобилизации аминокислот, липидов и глюкозы в повреждённые ткани, а после устранения повреждения остаточные концентрации кортизона тормозят синтез новых порций АКТГ в гипофизе.

Таким образом, мы видим, что две главные регулирующие системы организма — нервная и эндокринная — работают по единому принципу: в основе его лежит отрицательная обратная связь. Обе эти системы имеют огромное жизненное значение: нервная система управляет быстрыми реакциями и отличается высокой скоростью проведения сигналов, эндокринная контролирует процессы, протекающие медленнее. Импульс возбуждения доходит от головного мозга до руки за 100 миллионных долей секунды, а гормон щитовидной железы достигает клеток примерно через 20 с. Но такие, казалось бы, несхожие методы регуляции зиждятся на едином принципе. Почему же мы должны отказать иммунной системе в таком же биофизическом методе деятельности, тем более что имеем все основания отнести её к третьей (не по важности, а по времени обнаружения) интегральной системе организма?

Условием свободной и независимой жизни индивидуума назвал постоянство внутренней среды, а точнее, всех его жизненно важных констант выдающийся французский физиолог Клод Бернар. Это свойство организма ещё в 1829 г. предложил называть гомеостазом американский физиолог Вальтер Кеннон. На протяжении всей жизни показатели содержания в крови и тканях минеральных и органических веществ, уровни обмена и температурного баланса, соотношение созидательных и разрушительных процессов колеблются в относительно небольших пределах, и всякое существенное отклонение амплитуды какого-либо показателя от срединного значения может стать гибельным. Нетрудно понять, что вся сумма этих физиологических реакций обеспечивается опять-таки приспособительными процессами, основанными на принципе обратной связи. Вечный маятник жизни работает по единому образу и подобию — "взмах вверх — взмах вниз" — и у сложных организмов, и у простейших. Остановка этого движения, неподвижность означает смерть. Иммунитет — это тоже один из механизмов гомеостаза, а всякий гомеостаз — это саморегуляция.

Ну а что же, эффект отрицательной обратной связи присущ только целостным организмам? Нет, по его принципу работают все клетки, начиная с вирусов и бактерий и кончая клетками человеческого тела. В 1965 г. французским биохимикам Франсуа Жакобу и Жаку Моно была присуждена Нобелевская премия за разработку теории клеточной репрессии. Суть её состоит в следующем. Клетка сама себя восстанавливает из белковых продуктов, которые она строит из отдельных аминокислот, набор которых ограничен и достаточно стереотипен. Специфика построения клеточного белка определяется тремя типами генов: структурным геном, в котором хранится шифр специфичности, геном- оператором, запускающим процесс, и геном-репрессором, останавливающим процесс наработки белка, когда в нём отпадает необходимость. Так на клеточном уровне было показано правило существования живого: не только начало влияет на конец, но и конец влияет на начало (вспомним взаимооборот причинно-следственных отношений, с которого начинается курс диалектики).

Рис. 10. Поддержание постоянства массы в самой простой системе через отрицательную обратную связь

Если проследить законы физического мира, то окажется, что и в неживой природе обратная связь определяет взаимодействие и поведение всех материальных объектов. Одно из проявлений обратной связи было найдено ещё русским физиком Ленцем в его ставшем классическим правиле электромагнитных явлений: всякое магнитное поле вызывает возникновение тока индукции, магнитное поле которого в свою очередь противодействует изменениям, вызвавшим этот ток (рис. 10).

Как и у живых объектов, здесь одна и та же закономерность оказывается присущей и микромолекулам, и галактикам. Выдающийся советский астроном академик В. А. Амбарцумян считает, что особенности строения Вселенной, в том числе и многие свойства звёзд, как бы записаны в свойствах элементарных частиц. А физики сначала предсказали, а затем и экспериментальным путём обнаружили существование "двойников" с противоположным знаком у всех элементарных частиц — иначе античастиц — антинейтрона, антипротона и т. п., с которыми те находятся в относительном равновесии. Принцип обратной связи, как представляется, служит универсальным принципом деятельности всех элементарных и сложно устроенных систем — от молекулы и одноклеточного организма до разумного существа и Галактики (а также взаимоотношения между ними), то есть он служит универсальным законом. "Всеобщим регулятором Вселенной" назвал его В. А. Комаров, который пишет: "Именно обратной связью и естественным саморегулированием и объясняется отсутствие хаоса в природе, стройность мироздания, устойчивый характер многих явлений окружающего нас мира. Только тем космическим объектам, где действует обратная связь и осуществляется саморегулирование, обеспечено достаточно длительное существование".

Выше уже говорилось, что даже теоретический анализ деятельности иммунной системы побуждал к предположению наличия супрессорных регуляторных клеток. Мы уже видели, что иммунный ответ состоит из нескольких промежуточных этапов, а для последовательной смены фаз ответа необходимы ограничивающие сигналы, воздействия. Если бы иммунный ответ развивался бы непрерывно, по восходящей кривой, это привело бы к вытеснению размножающимися лимфоцитами всех остальных клеточных форм и к постепенному истощению ресурсов этой системы. Иммунитету, как и всем другим физиологическим функциям, необходимо состояние покоя. Наконец, непрестанное возрастание иммунологической активности грозило бы организму иммунной атакой на собственные ткани, организм бы в таком случае совершил иммунологическое самоубийство. Многообразие вредных воздействий на организм изнутри и снаружи обязывает его к быстрой смене качества реакции и к проявлению экономного и мобильного иммунитета, а таковым является иммунитет, ограниченный во времени.

Экспериментальные наблюдения не только подтвердили логически ожидаемые факты, но и наметили новые аспекты изучения клеток-супрессоров. Так, оказалось, что после введения животному бактериального антигена концентрация антител у него в крови постепенно повышается, через две недели достигает пика, а затем начинает неуклонно снижаться. Если же из крови такого животного удалить антитела и часть лимфоцитов, то реакция образования антител (новых их порций) продолжается почти неограниченно долго. Так, разрывая сигнал обратной отрицательной связи, можно уподобить организм конвейеру, поставляющему заданное число молекул антител. Наоборот, выработку нежелательных антител можно затормозить, вводя в организм их излишки, что приводит к более раннему появлению супрессоров.