Понад сторіччя тому видатний російський учений Ілля Мечников (1845-1916) зробив дивовижне відкриття макрофаги - клітини, яка пожирає «сміття» в нашому організмі. Мечников відкрив клітину потужної і вельми різноликої системи - імунітету. Сьогодні вивчені й інші клітини імунної системи - Т-лімфоцити, В-клітини.
Правоохоронці імунної системи постійно «промацують» весь організм на предмет чужорідних клітин. Коли Т-лімфоцити за наводкою макрофагів розпізнають антигени бактерій, вірусів або дефектні клітину організму, вони подають сигнали про «навалу ворогів» іншим клітинам, які їх і знищують. Крім паразитів, клітини імунної системи постійно стикаються ще й з клітинами власного організму, і руйнівні імунні реакції не повинні їх торкатися. Здатність відрізняти «чуже» від «свого» - найважливіша властивість імунної системи.
Однак відомо багато випадків збою в роботі імунітету, коли клітини імунної системи приймають клітини свого організму за чужі і атакують їх - подібно бунтівним військам, направляють свій удар на тих, кого вони покликані захищати.
Аутоімунні захворювання
Аутоімунні захворювання - це серйозна медична проблема сучасного людства. В даний час імунологам відомо понад вісімдесят різновидів подібних розладів, багато які з них призводять до важких страждань, обмеження фізичних можливостей і навіть до смертельного результату. Алергія, розсіяний склероз, червоний вовчак, діабет I типу, ревматоїдний артрит - всі ці та багато інших розладів пов'язані зі збоєм в роботі імунітету.
У період внутрішньоутробного розвитку або відразу після народження імунна система людини проходить спеціальну підготовку, щоб не реагувати на власні молекули - кілька «зрадників», які затесалися серед мільярдів лімфоцитів, нападників на свого господаря, або знищуються, або виводяться з гри. У більшості випадків цього виявляється достатньо для «придушення повстання». Але час від часу одна з клітин-зрадників уникає огляду. Кожен з нас має в крові деяку кількість таких аутоімунних клітин, проте «за зброю» вони майже ніколи не беруться.
Чому імунні лімфоцити раптом починають атакувати клітини власного організму, розібратися не так просто. Щоб боротися з «чужинцями», клітинам імунної системи необхідно спочатку розпізнати їх. У цьому їм допомагають спеціальні білки, які розташовані на поверхні клітин і «представляють» антигени. Саме вони сигналізують імунним «правоохоронцям», що клітини «свої». Процес розпізнавання здійснюється за допомогою потужних протеїнових рецепторів-«щупів», розташованих на поверхні Т-хелперів (клітин імунної системи). Якщо «паспорт» клітини нормальний, то її залишають у спокої. Але ж це можуть бути і антигени «чужака» - наприклад грипозні, ракові, паразитарні клітини. У цих випадках клітина імунної відповіді піднімає тривогу і насилає на ворога «кіллерів».
Складність у тому, що через мутації «чужі» антигени можуть з'являтися на поверхні здорової клітини. Наприклад, «точкові» мутації - найпростіші - виявляються в заміні однієї літери ген-коду, що веде до заміни амінокислоти в білковому ланцюзі. Мутації можуть мати різну ступінь вираженості і наслідків; бувають, наприклад, «нейтральні» заміни, які взагалі ніяк не позначаються на клітинах.
Більш того, мутації можуть спостерігатися і в клітинах самої імунної системи. Аутоімунні (браковані) лімфоцити можуть якимось чином «вислизати» з лімфатичних вузлів і тимуса - головного органу імунної системи. Загалом, коли мова заходить про мутації, що призводять до виникнення аутоімунних реакцій, їх природа, механізм виникнення і кількість можуть бути різноманітними.
Діабет – аутоімунний розлад
Класичний приклад аутоімунного розладу - діабет I типу, при якому Т-лімфоцити атакують острівці Лангерганса в підшлунковій залозі, клітини яких синтезують гормон інсулін. Мутації в одному з генів острівцевих клітин призводять до того, що на їх поверхні з'являється «чужорідний» білок, правоохоронці імунної системи розпізнають цей білок і починають боротися з клітиною як з ворогом. У підшлунковій залозі розвивається Т-клітинне запалення, в результаті чого аутоімунні лімфоцити вбивають клітини, що синтезують інсулін, і організм починає страждати від нестачі інсуліну. У діабету II типу зовсім інша генетична природа - виробництво інсуліну не падає, просто гормон не діє на клітини.
Аутоінунні процеси і старіння
Цілком можливо, що аутоімунні процеси роблять і більш глобальний вплив на наш організм. Мова йде про не таке вже й приємне, але біологічно закономірне старіння клітин і організму в цілому.
У різні часи існувало безліч поглядів на старіння. Альфред Уоллес (Alfred Russel Wallace, 1823-1913) вважав, що старість людини запрограмована, щоб уникнути конкуренції з нащадками. Його ідею розвинули генетики, які у 1920-х роках говорили, що програма старіння записана в генетичному коді людини, але ніяких переконливих доказів своєї гіпотези вони запропонувати не могли. Лише імунолог Пітер Медавар (Peter Brian Medawar, 1915-1987), майбутній нобелівський лауреат 1960 року, в кінці 1940-х сформулював ідею, яку можна було перевірити: старіння викликають накопичені мутації, які «засмічують» клітини і організм, в якому не передбачено механізму очищення.
Механізми старіння, пошук зв'язку процесів старіння і роботи імунної системи організму хвилюють вчені уми багато десятиліть. На жаль, повз увагу великої науки пройшло відкриття Клайва Маккея (Clive McCay), який працював у Корнелському університеті (Cornell University). А Маккей ще в 1930 році в експериментах на щурах довів, що скорочення числа калорій на третину на ту ж величину подовжує їхнє життя! Це дивне явище отримало назву «калорична рестрикція», тобто «урізання калорій».
Значно більшу увагу вчених привернуло повідомлення Денхама Хармана (Denham Harman), професора університету Небраски, опубліковане в 1956 році в «Геронтологічному журналі» (Journal of Gerontology). Відповідно до вільнорадикальної теорії (Free Radical Theory of Aging) Хармана, в процесі життєдіяльності в нашому організмі утворюються агресивні форми кисню - вільні радикали, або оксиданти. Вони легко вступають в реакції, руйнуючи молекули, клітини, і викликають клітинні мутації.
Вивчення маленького ґрунтового черв'ячка Саеnorabditis elegans, у якого всього лише тисяча клітин і геном якого давно прочитаний, дозволило виділити і вивчити гени старіння. П'ятнадцять років тому Синтія Кеньон (Cynthia Kenyon) з Каліфорнійського університету в Сан-Франциско (University of California at San Francisco) відкрила у черв'ячка ген, мутація якого на тлі голодування збільшувала його життя на дві третини. Коли ж учені «відключили» ще й другий ген, що відповідає за утворення статевих клітин, то тривалість життя черв'яка збільшилася до фантастичних п'ятисот років (у перерахунку на роки життя людини).
Нормальна клітина в здоровому організмі постійно знаходиться перед дилемою: або виконувати черговий поділ, або перейти до апоптозу - генетично запрограмованої смерті, що захищає весь процес розподілу від збоїв. Важливим відкриттям початку геномного міленіуму було виділення і характеристика ракових стовбурових клітин. У дослідах на мишах з імунодефіцитом, тобто з відключеною реакцією відторгнення, ці клітини були готові в будь-який момент відтворити пухлину, не піддаючись ні опроміненню, ні хіміотерапії. Вчені з'ясували, що стійкість пухлинних клітин до зовнішніх впливів пов'язана з різким посиленням функції ферментів «лагодження» (репарації) ДНК, речовини наших генів. Відомо також, що в ракових клітинах надзвичайно активний і фермент теломераза. Його функція полягає в подовженні ДНК на кінцях хромосом, званих теломерами. Незважаючи на теломери довжина нормальної ДНК з кожним новим поділом клітини зменшується, і коли вона досягає мінімальної межі, клітина повинна загинути. У ракових клітках через активну роботу ферменту теломерази зменшення довжини ДНК немає, тому вони безупинно діляться.
Друге велике відкриття пов'язане з тим, що клітини від переродження їх на ракові захищає процес старіння - поступово в клітинах «вимикається» один протеїновий каскад за іншим, що сприяє, наприклад, зниженню тих же енергетичних потреб людини (хоча суб'єктивно це сприймається як підвищена стомлюваність і зниження працездатності). Паралельно цьому процесу згасає і «різкість» імунної відповіді: якщо в 16 років тимус людини виробляє Т-лімфоцити, здатні реагувати приблизно на 100 млн антигенів, то в 60 років - всього лише на 2 млн. Це зменшення відображає не тільки природне старіння імунної системи , а й «стримування» аутоімунних реакцій, які в літньому віці не приведуть до нічого хорошого - адже клітини накопичують у своєму геномі все більше і більше «помилок».
Перераховані результати досліджень дозволяють намалювати загальну картину: споживання їжі призводить до зростання концентрації вільних радикалів, що «рвуть» ДНК, що вимагає обов'язкового відновлення її цілісності за допомогою ферментів «лагодження». Проте копіювання ДНК неминуче призводить до помилок-мутацій, які поступово «засмічують» наш геном. Кожна клітина тіла знаходиться під постійним імунним наглядом. Нагляд здійснюється клітинами, геном яких теж зазнає вікових змін, тобто в них самих відбувається «засмічення» генів мутаціями. Саме тому з віком реакція клітин імунітету змінюється.
Прогерія (передчасне старіння), що викликається мутацією в гені ламін, доводить той факт, що надмірна активація генів може призводити до «згоряння» практично всіх стовбурових клітин ще в перші роки життя дитини. Без активності стовбурових клітин неможлива пiдтримка імунної відповіді, росту волосся і нігтів, шкіри і «зміни» слизової оболонки. Якщо стовбурові клітини не можуть забезпечити «самооновлення» тканин і органів, розвиваються хвороби. У той же час невеликі кількості білка прогеріну в клітинах сприяють нормальному їх старінню у людей похилого віку.
Включення аутоімунної відповіді лімфоцитів може бути природним молекулярним механізмом нормального старіння, яке проявляється у різних людей з тією чи іншою швидкістю, в результаті чого одні живуть до вісімдесяти років, а деякі і до ста двадцяти.
Сьогодні лікарі вже мають у своєму розпорядженні цілий набір імуномодуляторів і навіть імунодепресантів, які пригнічують надто активні клітини імунної системи. Але їх застосування поки виправдане лише при трансплантації органів і тканин, оскільки вони вже надто завзято «придушують» імунну реакцію. Механізм дії цих речовин полягає в блокуванні протеїнів імунних лімфоцитів. А потрібні такі імуноактивні «субстанції», які, проникаючи в ядра цих клітин, м'яко регулювали б активність потрібних генів-мішеней.
Ймовірно час, коли в розпорядженні лікарів з'являться подібні «м'які» активатори або блокатори, не за горами. І тоді можна буде говорити про реальне призупинення процесів старіння та ефективне продовження активного життя без хвороб і погіршення якості життя, що супроводжує старіння.
За матеріалами vokrugsveta.ru.
