Песнь клетки. Медицинские исследования и новый человек - Сиддхартха Мукерджи
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Сочетание двух этих древних напастей отражает память о давних событиях: змеиные укусы и натуральная оспа были бичами Индии XVII века, как демоны-близнецы, так что два защищающих от них божества вполне могут иметь общий храм (в Индии до сих пор каждый год регистрируют около восьмидесяти тысяч змеиных укусов, это самый высокий показатель в мире).
Поэтому вполне логично, начав рассказ о врожденном иммунитете с Шиталы, приступить к рассказу о втором элементе иммунной системы, основанном на действии антител и В- и Т-клеток, со змеиных укусов.
Эта легенда имеет столько версий, что порой трудно отделить правду от вымысла. Летом 1888 года Пауль Эрлих из лаборатории Роберта Коха в Берлине заразился штаммом бактерий туберкулеза, с которым экспериментировал. Он сам себе поставил диагноз, используя разработанный им же тест для выявления кислотоустойчивых бактерий, и обнаружил бактерии в своей мокроте. Он отправился лечиться в Египет, поскольку считалось, что теплый воздух на берегах Нила способствует выздоровлению2.
Однажды утром Эрлиха позвали для оказания срочной медицинской помощи. Одного мальчика укусила змея, а местные знали о профессии Эрлиха. Неизвестно, выжил ли мальчик, но его отец рассказал Эрлиху невероятную историю из собственного опыта: его в детстве тоже укусила змея, а потом еще несколько раз во взрослом возрасте. Он пережил первый укус, и при каждом последующем симптомы становились все слабее. В результате многократного воздействия мужчина фактически стал нечувствительным к яду змей определенного вида. Ловцы змей в Индии рассказывают похожие варианты этой истории. Легенда гласит, что они делают на коже маленькие разрезы, вводя в них сначала минимальные, а потом все большие дозы яда, начиная с детства и до подросткового возраста. И после ряда таких процедур они становятся нечувствительными к змеиным укусам.
История отца ребенка поразила Эрлиха. Очевидно, у мужчины выработался какой-то ответ на яд (противоядие), хранящийся в памяти иммунной системы. Но какой механизм позволяет телу создавать этот защитный иммунитет? Почему однократное введение высушенных пустул оспы обеспечивает пожизненный иммунитет к этой болезни?
В начале 1890-х годов, вскоре после возвращения из Египта, Эрлих встретил биолога Эмиля фон Беринга, который только что пришел на работу в недавно основанный Королевский прусский институт инфекционных болезней в Берлине. Фон Беринг и приехавший на время из Японии Сибасабуро Китасато вскоре начали эксперименты по изучению специфического иммунитета. Один из их самых важных опытов немедленно напомнил Эрлиху историю о могучем иммунитете египтянина3: Китасато и фон Беринг продемонстрировали, что сыворотку крови животного, зараженного бактерией, которая вызывает столбняк или дифтерит, можно ввести другому животному и тем самым обеспечить ему иммунную защиту против болезни4. В довольно отрывочном комментарии к статье о дифтерите фон Беринг впервые использовал слово antitoxisch (антитоксин) для описания действия сыворотки5.
Но оставался открытым вопрос: что это за antitoxisch и как он образуется?6 Фон Беринг рассуждал, что это могло быть какое-то абстрактное свойство сыворотки. Или некое материальное вещество, производимое телом? В широкой обзорной статье, опубликованной в 1891 году и озаглавленной “Экспериментальные исследования иммунитета”, Эрлих призывает коллег-ученых задуматься не только об абстрактной, но и о материальной сущности этого вещества. Он придумал термин Anti-Korper (антитело)[82]. Слово Кдгрег (от латинского corpus — “тело”) отражало растущее убеждение Эрлиха в том, что это было реальное химическое вещество – “тело”, образующееся для защиты тела.
Откуда берутся антитела? И почему они обладают специфической активностью против одного токсина, но не против других? В 1890-е годы Эрлих начал выстраивать великолепную теорию. Он считал, что на поверхности каждой клетки тела представлен гигантский набор уникальных белков (он называл их боковыми цепями). Из любви к химии Эрлих пользовался терминологией из области производства красителей. Он знал, что цвет красителя можно менять, присоединяя к молекулам разные боковые цепи. Возможно, то же самое было и с антителами: заменяя боковые цепи химической молекулы, можно изменять связывающую способность или специфическое сродство антитела. Когда яд или патогенное вещество связывается с одной из таких боковых цепей на поверхности клетки, клетка усиливает выработку соответствующих антител. Эрлих предположил, что при повторных контактах на поверхности клетки оказывается так много этих связанных антител, что они в конечном итоге выделяются в кровь. А результатом присутствия этих антител в крови является иммунная память. Связываемое антителом вещество (яд или чужеродный белок) вскоре стали называть антигеном – веществом, генерирующим антитела
(а) Рисунок Эрлиха, объясняющий образование антител. Немецкий ученый предположил, что В-клетки имеют на поверхности много боковых групп (1). Когда антиген (черная молекула) связывается с одной такой группой (2), В-клетка начинает производить все больше и больше этих групп за счет остальных (3), пока наконец не высвобождает антитела в кровь (4).
(б) Авторская иллюстрация реального процесса образования антител в соответствии с теорией клональной селекции с использованием таких же графических мотивов, как на рисунке Эрлиха. Каждая В-клетка имеет на поверхности уникальный рецептор. При связывании антигена эта конкретная В-клетка активируется и дает начало короткоживущей клетке, секретирующей антитела (исходное антитело обычно представляет собой пентамер – комплекс из пяти антител). В конечном итоге образуется секретирующая антитела плазматическая клетка. Некоторые из этих клеток живут долго. Кроме того, активированные В-клетки при помощи Т-клеток становятся В-клетками памяти.
Теория Эрлиха была ошибочной во многих аспектах. Он правильно предположил, что антитело и антиген физически соответствуют друг другу, как ключ и замок. Он также правильно рассудил, что антитела в конечном итоге секретируются в кровь и являются одним из источников иммунной памяти. Но его теория о боковых цепях не позволяла ответить на многие вопросы. Каким образом иммунная память может сохраняться почти на протяжении всей жизни, если белки имеют ограниченное время жизни и в какой-то момент расщепляются или выводятся?
В целом в памяти науки лучше сохранились термины Эрлиха, чем его теории[83]. Другие ученые предлагали термины “иммунное тело”, “амбоцептор” или “копула”, которые, возможно, точнее отражали свойства антител. Однако поэтическая простота слова “антитело” привлекала ученых многих поколений. Антитело – это тело, белок, который связывается с другим веществом. А антиген – это вещество, которое запускает выработку антител. Один ученый писал: “Эти два
