Это позволило предположить, что данная группа пептидов является самой древней защитой организма от различных болезнетворных агентов, которая сохранилась практически в первоначальном виде даже у высших животных, имеющих высокоразвитую иммунную систему.
Вообще-то противомикробные соединения известны давно. Они представляют собой небольшие белковые молекулы, в состав которых входит до 40 аминокислот. Например, в настоящее время широко применяются в медицине как растительные антимикробные пептиды, так и пептиды из пчелиного яда.
В первое время большинство ученых считало, что противомикробные пептиды вырабатывают только те из организмов, у которых отсутствует развитая иммунная система.
Однако в 1988 году было установлено, что и млекопитающие, в том числе, и люди, тоже могут синтезировать похожие вещества. Причем осуществляются эти процессы обычно в области кишечника, респираторного тракта и мочеточников. Более того, синтез пептидов не прекращается даже тогда, когда организм пребывает в более-менее «спокойном» состоянии. Если же в нем появляются очаги воспаления или же в результате патогенных процессов повреждаются ткани и органы, то происходит значительное увеличение этих соединений.
И тогда иммунологи предположили, что у высших позвоночных противомикробные пептиды – это своего рода атавизм. Однако потом все же было опытным путем доказано, что они необходимы и организму млекопитающих. Соответствующие эксперименты были проведены в 1999 году американскими учеными. В ходе этих исследований подопытным мышам «отключили» ген, отвечающий за синтез фермента, стимулирующего производство противомикробного пептида в тонком кишечнике. Оказалось, что такие мыши намного быстрее подвергались кишечным заболеваниям и значительно чаще от них умирали.
Но вот как противомикробные пептиды умудряются быстро и качественно уничтожать бактерии, пока остается загадкой. Хотя уже доказано, что в основном такие пептиды воздействуют на клеточную мембрану бактерий, точнее, на двойной липидный слой мембраны.
Помимо этого стало известно, что противомикробные пептиды всегда имеют положительный заряд, в то время как оболочка бактериальной клетки несет отрицательные ионы. Поэтому очень важную роль в разрушении патогенных микроорганизмов играют взаимодействия положительно заряженных пептидов и отрицательно заряженной оболочки бактерий.
Кроме того, установлено, что заряженные и незаряженные аминокислоты в пептиде располагаются на разных его участках. Иначе говоря, заряд сконцентрирован на одном небольшом отрезке пептида. Даже создается впечатление, что пептид как будто специально собрал весь заряд в одну точку, чтобы эффективнее поразить клеточную мембрану бактерии.
Однако одними лишь электрическими «ударами» активность пептидов объяснить сложно, поскольку иногда пептиды по-разному реагируют на бактерий разных видов с одинаковыми электрическими зарядами, то есть одних они уничтожают, а к другим не проявляют ни малейшего интереса.
Кроме того, ученые пока не знают, каким образом некоторые пептиды, несущие положительный заряд, оказывают разрушающее воздействие на клетки млекопитающих, оболочки которых лишены всякого заряда.
Особенно загадочным представляется ученым тот факт, что даже в том случае, если пептиды разрушают клетки высших животных, клетки «хозяина» они никогда не поражают.
Немаловажную роль в разрушении бактерий играет и тот момент, что молекулы почти всех известных противомикробных пептидов в липидной клеточной мембране бактерий превращаются из линейных в правосторонние спиральные. Скорее всего, благодаря такой структуре пептид более эффективно и пронзает мембрану микробной клетки…
В иммунной системе, как и в любой из систем организма, иногда случаются сбои: некоторые лимфоциты по неизвестным причинам начинают вдруг реагировать на собственные клетки и ткани, как на чужеродные тела. Правда, на этот случай в вилочковой железе присутствует особый механизм, благодаря которому эти лимфоциты уничтожаются.
И, тем не менее, некоторые из них гибели избегают. И опять же, для таких ситуаций существует еще один страховочный механизм, который тоже борется с взбунтовавшимися клетками. Это – сметема периферической толерантности, представленная дендритными клетками, имеющими короткие закругленные отростки.
Эти клетки находятся в различных тканях, но в основном в коже и слизистых оболочках. Они поглощают чужеродные частицы, включая микробы, расщепляют на фрагменты (антигены) и размещают их на своей клеточной поверхности. Затем они перемещаются в лимфатические узлы или селезенку, где взаимодействуют с другими элементами иммунной системы, в том числе с В-лимфоцитами, производящими антитела, и с Т-лимфоцитами, убивающими микробов и зараженные клетки.
А вот при аутоиммунных заболеваниях – сахарном диабете или системной красной волчанке (СКВ) – этот механизм, скорее всего, нарушен. И впрямь, в 2001 году появились сведения, что у больных СКВ дендритные клетки в крови чрезмерно активны. Они выделяют в значительном количестве интерферон, стимулирующий дифференцировку клеток-предшественников, что приводит к быстрому созреванию прямо в кровяном русле дендритных клеток, которые начинают вдруг поглощать ДНК. В результате таких пертурбаций в организме появляются антитела против собственной ДНК. Они-то и приводят к поражению почек, суставов, сосудов и т.д.
В связи с этими данными появилось предположение, что если воспрепятствовать действию интерферона, то дендритные клетки не смогут проявить свою активность. Это значит, что появится реальная возможность не только излечивать волчанку, но и помешать отторжению чужих тканей при трансплантации органов.
ПАРАДОКСЫ АНТИТЕЛ
Учитывая тот факт, что для нейтрализации практически каждого антигена в организме находится соответствующее антитело, легко догадаться, что их в организме должно быть огромное количество. Но как они могут появиться в таком невероятном разнообразии?
Именно ответ на этот вопрос и попытался дать австрийский врач и иммунолог Карл Ландштейнер. В ходе многочисленных экспериментов ученый установил огромное разнообразие антител, которые появлялись у лабораторных животных.
Когда Ландштейнер присоединял короткие, полученные в лабораторных условиях молекулы углеродных колец к антигенам различных типов, и вводил эти соединения в организм кроликов и мышей, то наблюдал у этих животных появление специфических антител к этим веществам.
Правда, в самом этом факте ничего удивительного не было, поскольку иммунологи давно научились получать антитела в результате искусственной вакцинации различных животных. Поразило Ландштейнера другое: он обнаружил антитела против всех химических соединений и лекарств, которые были синтезированы в то время химиками и фармацевтами в лабораторных условиях. То есть в естественной среде эти вещества не существовали. Но, тем не менее, организм с ними боролся. То есть получалось, что млекопитающие могут вырабатывать практически бесчисленное количество разновидностей антител.
Но эти факты сразу же поставили перед учеными ряд труднообъяснимых проблем. Например: почему химические вещества, отсутствующие в природе, вызывают иммунную реакцию? Или: как могут появляться антитела, которые ранее отсутствовали у того или иного вида?
