Аланна Коллен - 10% Human. Как микробы управляют людьми

Однако, как ни удивительно, согласно новым данным, тот «главнокомандующий», чьи приказы выполняют противовоспалительные T regs, — это не какая-нибудь человеческая клетка высшего ранга, действующая исключительно в интересах нашего организма. Оказывается, приказы отдает микрофлора, а регуляторные Т-клетки — лишь ее подчиненные. Регулируя количество этих клеток-супрессоров, микрофлора обеспечивает выживание самой себе. Для нее спокойная и толерантная иммунная система — залог легкой жизни без страха быть атакованной и истребленной. Конечно, сама мысль о том, что микрофлора по мере развития приноровилась подавлять нашу иммунную систему ради собственного благополучия, немного пугает. Выходит, на самом высшем уровне происходит ее вмешательство в жизненно необходимый механизм противостояния нашим старейшим противникам! Но тревожиться не стоит: долгая эволюционная история сосуществования с микрофлорой привела к такой точной настройке иммунного баланса, что обе стороны получают максимально возможную выгоду.

Гораздо большее беспокойство вызывает утрата прежнего разнообразия микрофлоры у тех людей, которые ведут так называемый «западный» образ жизни. Если у них меньше видов микробов, что происходит с их регуляторными Т-клетками? Группа ученых, среди которых была и Агнес Вольд, решила найти ответ на этот вопрос с помощью старых лабораторных любимцев — безмикробных мышей. Исследователи измерили эффективность Т-клеток у безмикробных мышей, а затем сравнили результат с картиной, наблюдавшейся у нормальных мышей. Выяснилось, что безмикробным мышам для подавления агрессивной иммунной реакции требуется гораздо большее количество Т-клеток по отношению к числу нападающих клеток; это говорит о том, что регуляторные Т-клетки, выработанные в отсутствие микрофлоры, гораздо «слабее», чем произведенные организмом нормальной мыши. В другом эксперименте организм безмикробной мыши, которой ввели немного кишечной микрофлоры от обычной мыши, начал вырабатывать больше Т-клеток, и это помогло остановить агрессивную реакцию ее иммунной системы.

Как же представителям микрофлоры удается этот фокус? Ведь их клеточная поверхность покрыта красными флажками — точно такими же, как у патогенных микробов, и все же они способны не только не раздражать, но даже укрощать иммунную систему. Похоже, для того чтобы это работало, у каждого полезного вида имеется личный «пароль», который известен только ему самому и иммунной системе. Профессор Саркис Мазманян из Калифорнийского технологического института обнаружил один такой пароль, подобранный бактерией Bacteroides fragilis (одним из самых многочисленных представителей нашей микрофлоры, которые обычно поселяются в кишечнике сразу после рождения). Эта бактерия выделяет особое химическое вещество — полисахарид А (ПСА), — которое проступает на поверхности B. fragilis в виде крошечных капсул. В толстой кишке эти капсулы проглатывают иммунные клетки — и ПСА, оказавшись внутри их, запускает мобилизацию Т-клеток. Затем Т-клетки рассылают химические сигналы другим иммунным клеткам, сообщая им, что нападать на B. fragilis не следует.

Используя ПСА в качестве пароля, B. fragilis преобразует про-воспалительную реакцию иммунной системы в противовоспалительную. Вполне возможно, что ПСА и другие пароли, предъявляемые нашими «колонизаторами-первопроходцами», играют важную роль в подавлении иммунной реакции и предотвращении аллергий. Наверное, различные штаммы микробов нашли бесчисленное множество подобных паролей для того, чтобы получать беспрепятственный доступ в человеческий организм на правах «членов клуба для избранных». У животных, страдающих от аллергий, наблюдается такой же дефицит регуляторных Т-клеток, как у людей, пораженных смертельной иммунной болезнью — синдромом IPEX. По-видимому, без успокоительного действия Т-клеток «круиз-контроль» ломается — и иммунная система мчится не разбирая дороги и налетая на все подряд, включая самые безобидные вещества.

А теперь я расскажу вам о холере — о той самой болезни, из-за которой в далеком 1854 году многие литры водянистых белых испражнений попали в водопровод в лондонском районе Сохо и отравили множество людей. От периодических вспышек этой страшной болезни и в наши дни продолжают страдать жители развивающихся стран. Холеру возбуждает маленькая бактерия — холерный вибрион ( Vibrio cholerae ), поселяющийся в тонкой кишке. Большинство болезнетворных бактерий стремится незаметно проскочить через кордоны иммунной системы, чтобы затем укрепиться и «окопаться», отразить все атаки и, наконец, вызвать длительную инфекцию. Холерный вибрион ведет себя нахально и с самого начала не скрывает своего присутствия. На первом этапе своей миссии бактерия прикрепляется к кишечной стенке и начинает быстро размножаться. Однако холерный вибрион не стремится задерживаться в организме и вызывать стойкую инфекцию: у него совсем другие планы. Он устремляется наружу, увлекая за собой огромное количество слизи и жидкости из организма несчастного хозяина, для которого этот массовый исход незваных гостей означает хронический понос и обезвоживание.

Поэтому при холере диарея становится общей стратегией и для бактерии, и для иммунной системы. Бактерия использует ее для того, чтобы выбраться наружу и заразить новых жертв, а иммунная система — для того, чтобы очистить организм от патогена и выделенных им токсинов. Механизм таков: стенка кишечника очень похожа на кирпичную стену — она представляет собой слой плотно прилегающих друг к другу клеток. Кирпичи скрепляются цементным раствором, а клетки прочно связаны между собой белковыми цепочками. Это делает стенки кишечника чуть более гибкими. Как правило, любые частицы, пытающиеся проникнуть из кишечника в кровоток, сталкиваются с необходимостью пройти через клетки стенки, а здесь их подвергают самому суровому досмотру. Но иногда белковые цепочки ослабевают, позволяя веществам проникать из крови в кишечник и наоборот. Поэтому в случае необходимости вода может выделиться из крови, просочиться между клетками стенки кишечника прямо в его полость и вызвать диарею. Это полезно в тех случаях, когда организму нужно срочно избавиться от патогенов.

В стратегии холерного вибриона, выходящего из организма вместе с потоками воды, примечательны два аспекта. Первый касается воздействия на имеющиеся у нас микробные сообщества и на работу нашей иммунной системы, а второй — с которого я и начну — интересен сам по себе.

Я имею в виду те «переговоры», которые ведут между собой бактерии V. cholerae , прежде чем коллективно устремиться к выходу. И я вовсе не злоупотребляю антропоморфными метафорами: эти бактерии, как и многие другие, действительно переговариваются между собой. Инфекционная стратегия, которую они выработали, разворачивается по следующему плану. На первом этапе микробы оккупируют тонкую кишку и плодятся как кролики. На втором этапе, когда популяция увеличивается до определенного размера, а хозяин оказывается на волоске от смерти, они вылетают из него с бурными потоками поноса, потому что размножившиеся бактерии уже готовы заразить десять новых хозяев. Сложность этой стратегии в том, чтобы вовремя определить, когда численность популяции будет достаточной для побега с обреченного корабля. Решение этой проблемы называется «определением кворума». Каждая бактерия постоянно выделяет мизерное количество особого вещества. В случае холерного вибриона это вещество называется «холерный аутоиндуктор 1», или CAI-1. Чем больше бактерий в популяции, тем выше концентрация CAI-1. Поэтому в какой-то момент они ощущают, что набран «кворум», то есть минимальное число присутствующих, при котором можно проводить голосование. Когда это происходит, бактерии чувствуют: все, пора бежать.