Льюис Уолперт - Чудесная жизнь клеток: как мы живем и почему мы умираем

Если сломана кость, процесс восстановления проходит по-другому. В этом случае определяющую роль в процессе излечения играет состоящая из соединительной ткани покрывающая кость оболочка. Именно она поставляет большую часть клеток, жизненно необходимых для излечения поврежденной кости, — из этих клеток образуется хрящ. После того как происходит повреждение кости, стенки кровеносных сосудов сжимаются и образуется кровяной сгусток, что предотвращает дальнейшее кровотечение. Затем все клетки, образовавшие кровяной сгусток, отмирают. Спустя несколько дней в месте перелома образуется соединительный хрящ, который затем заменяется костной тканью благодаря особым клеткам — остеобластам, вырабатываемым костным мозгом.

Воспаление является первоначальным ответом на травму нашей врожденной иммунной системы. Это тот механизм, который применяется для защиты от практически любого неблагоприятного воздействия — при инфекциях, механических повреждениях тканей или перегреве. Воспалительный процесс вынуждает расположенные в области повреждения клетки просить помощи у других клеток тела, включая клетки иммунной системы. Однако есть момент, который тоже не следует упускать из виду. Воспаление ведет к уничтожению вредоносного микроорганизма, но при этом оно само может причинить вред тканям, как это бывает, например, при туберкулезе.

Проникновение болезнетворных бактерий или вирусов заставляет клетки генерировать три типа химических сигналов. Первая реакция на боль заключается в том, что расположенные в поврежденном месте нервные клетки выделяют особые, «сигнальные», молекулы. Затем каждая из поврежденных клеток выделяет белки, которые сигнализируют о том, что ей требуется помощь. И если клетки идентифицируют присутствие бактерий, то это приводит к испусканию еще одного типа химических сигналов.

В число тех клеток, которые участвуют в генерации сигналов при активизации врожденной иммунной системы, входят так называемые тучные клетки, или мастоциты. Они выделяют вещества, которые увеличивают приток крови, и за счет этого способствуют появлению воспаления. Тучные клетки разбросаны по кожному покрову человека и обеспечивают самую раннюю реакцию на инфекцию, выделяя основные сигнальные молекулы. Их часто называют «химическими фабриками»: тучные клетки производят 10 тысяч различных молекул, способных сделать кровеносные сосуды проницаемыми и активировать иммунную систему. Выделения тучных клеток способны вызвать и зуд на коже, и течь из носа, и даже спровоцировать удушающие приступы астмы. Однако — это стало ясно совсем недавно — они являются ключевыми элементами в деле борьбы с инфекциями, поскольку направляют в инфицированное место лимфоциты и активируют действие иммунной системы. К отрицательным сторонам воздействия тучных клеток относится то, что они могут вызвать ревматоидный артрит и способствуют уничтожению шванновских клеток — защитных оболочек нервов, что вызывает рассеянный склероз, а при заболевании раком они участвуют в привлечении кровеносных сосудов к месту опухоли. Все это наносит вред здоровым клеткам, в силу чего возникла необходимость в развитии механизмов, которые могли бы предотвратить деятельность тучных клеток после того, как опасность со стороны бактерий миновала.

Пример острого воспаления — аппендицит. Больной при аппендиците чувствует боль, а также весьма часто — тошноту и жар. Обычно закупоривание какого-то отдела червеобразного отростка слепой кишки вызывает в нем повышение давления, что влияет на кровоснабжение и повреждает стенку аппендикса. В травмированное место вторгаются бактерии, в результате чего возникает воспаление.

При травме к месту повреждения увеличивается поступление крови, и там накапливаются красные кровяные тельца. Одновременно в дело вступают лейкоциты — белые кровяные тельца иммунной системы. Они проникают сквозь растянувшиеся стенки сосудов и принимаются за важную работу по уничтожению инородных тел и «поеданию» остатков умерших клеток. Лейкоциты включают в свой состав такие клетки, как макрофаги, чья функция заключается в очистке организма от ненужного мусора. Эти клетки устремляются к месту повреждения, следуя за особыми химическими сигналами о помощи и именно в том направлении, где концентрация таких сигналов наивысшая. Очень часто так сигнализируют о себе продукты жизнедеятельности вторгшихся бактерий. Когда лейкоциты оказываются поблизости от скопления бактерий, они могут даже пройти через слой тканей для того, чтобы подобраться к нему вплотную; затем они обволакивают и убивают бактерии. При этом выделяются энзимы, которые атакуют вредоносные микроорганизмы. У лейкоцитов есть биологические механизмы для распознавания инородных тел. Однако они порой уничтожают и здоровые ткани в непосредственной близости от себя. Ведь убить вторгшиеся бактерии, не нанеся при этом вреда нормальным клеткам, не так-то просто; это показывает, например, развитие в организме туберкулеза.

Заболевание туберкулезом вызывается бактерией, открытой Робертом Кохом в 1878 году. Несмотря на успехи, достигнутые в борьбе с этой болезнью, ныне по меньшей мере треть населения земного шара подвержена воздействию палочки Коха; считается, что каждую секунду в мире заражается туберкулезом один человек. Однако туберкулез вызывает не сама пробравшаяся в наш организм вредоносная бактерия и не выделяемые ею токсины — болезнь возникает как ответ человеческого организма на проникновение туберкулезной бактерии. Когда туберкулезные палочки через дыхательные пути проникают в легкие, они обычно вызывают повреждение ткани легких диаметром примерно в один сантиметр и начинают в этом месте размножаться. Макрофаги, естественно, реагируют на это вторжение и принимаются пожирать вредоносные бактерии. Затем к этому месту прибывают Т-лимфоциты, о которых пойдет речь ниже; они связываются с макрофагами, заставляя эти клетки уничтожать оказавшиеся внутри них бактерии. Все это вызывает местное воспаление, из-за которого гибнут многие нормальные клетки легких.

Еще одно тяжелейшее заболевание — воспаление легких, которое вызывается либо бактериальной, либо вирусной инфекцией. Бактерии или вирусы вторгаются в легкие и вызывают местное воспаление, которое наполняет воздушные полости легких жидкостью и тем самым препятствует усваиванию кислорода. Эти респираторные инфекции распространяются воздушно-капельным путем; они являются причиной смерти большого количества людей, и прежде всего детей, во всем мире.

Существует множество других болезней, вызываемых бактериями, и среди них есть очень опасные. Гигантское число людей выкосила чума, известная под названием «черная смерть». В прошедшие эпохи она распространялась чрезвычайно широко и быстро вела к летальному исходу — в несколько недель вымирали целые города.