При отсутствии ранений или ожогов некоторые патогены иногда прикрепляются к эпителиальным поверхностям, размножаются и заселяют доступные ткани. Они делают все это несмотря на создаваемые организмом препятствия. Патогены устанавливают в районах колонизации свои порядки – забирают питательные вещества и используют их в собственных интересах, мешают росту и нормальному функционированию клеток и тканей организма. Они могут нарушить или истребить нормальную микробиоту человека.
В норме всего этого не происходит. Бактерии организма препятствуют размножению патогенов и стимулируют выработку необходимых для организма человека полезных веществ. Например, некоторые виды лактобактерий кишечника могут синтезировать витамины группы B. Этот процесс очень важен для организма, ведь самостоятельно – без кишечных бактерий – он не может вырабатывать ни витамины, ни многие другие необходимые для жизни вещества.
Относительно низкий pH кожи (pH 4,0–7,0), довольно низкий pH желудочного сока (pH 1,5–2) также препятствуют размножению патогенных микроорганизмов. В желудке вырабатывается соляная кислота HCl. Она создает необходимые условия для переработки поступившей пищи, а также обеззараживает содержимое желудка.
За низкий уровень pH кожи ответственны сразу несколько кислот. В первую очередь, это лактат – молочная кислота, различные жирные кислоты, а также сульфаты холестерола. Сами по себе все эти вещества не оказывают такого сильного воздействия, как, например, соляная кислота, но в комплексе они создают непригодные условия для жизни болезнетворных микроорганизмов.
Ферменты, содержащиеся в желудочно-кишечном тракте, в слизистых, воздухоносных и мочеполовых путях, тоже обеспечивают неблагоприятные условия для жизни болезнетворных бактерий. Еще одним физиологическим барьером нашей защитной системы организма часто становятся постоянные токи жидкости, слизи и воздуха – все они мешают патогенным клеткам закрепиться на различных поверхностях тела и их колонизировать. Кроме того, защититься от возбудителей инфекций людям помогают безусловные рефлексы: кашель и чихание удаляют микробы из верхних дыхательных путей, рвота очищает от патогенов желудок, а диарея – кишечник. Согласно одной из гипотез, повышение температуры тела при лихорадке стимулирует иммунный ответ и ускоряет процесс ликвидации инфекций.
Физиологические барьеры и некоторые условные рефлексы – это неспецифические механизмы защиты организма, которые действуют в любое время дня и ночи без распознавания и создают препятствия разным возбудителям инфекций. Однако сам по себе такой «защитный бастион» не может уберечь организм человека от многих угроз, поэтому нам необходимы более специфические механизмы защиты.
Иммунитет и его составляющие
Специфические защитные реакции принято называть иммунитетом. Точного и общепринятого определения этого термина нет до сих пор, но функции защитной системы организма ученым более или менее понятны. Компоненты иммунной системы обнаруживают патоген и запускают физиологические процессы, которые приводят к его удалению из тела, а также ликвидируют последствия пребывания инфекционного агента. В крайних случаях, когда уничтожение невозможно, иммунная система осуществляет локализацию угрозы. Ключевое событие для запуска иммунного ответа – распознавание.
Традиционно считается, что прежде всего иммунитет оберегает нас от инфекций, которые могут вызываться различными вирусами, бактериями, простейшими, червями-паразитами. Для распознавания, уничтожения и локализации угроз иммунитет использует множество специальных клеток и молекул, которые выполняют все эти процессы в кратчайшие сроки, а во многих случаях помогают организму приобрести устойчивость к заражениям определенными инфекциями в будущем. Кроме того, иммунная система занимается сбором «клеточного мусора» – собственных клеток организма, которые разрушаются естественным образом. Их присутствие в теле человека увеличивает риск развития самых разных заболеваний, в том числе – аутоиммунных, при которых иммунная система атакует здоровые клетки организма вместо того, чтобы защищать их.
Как и любая другая жизненно важная система организма – дыхательная, пищеварительная, сердечно-сосудистая и другие, иммунитет состоит из определенных компонентов. Ученые условно делят иммунитет на врожденный и приобретенный. Врожденный иммунитет включается в борьбу с инфекцией, как только она попадает в организм. Компоненты этой системы распознают инфекционный агент и уничтожают его. Приобретенный работает иначе. После обнаружения источника инфекции формируется иммунный ответ, который может подразумевать образование антител и/или клеток-памяти против конкретного патогена. Только после этого включаются механизмы борьбы с инфекцией. И врожденный иммунитет, и приобретенный обладают специальными клетками и молекулами. У врожденного иммунитета есть свой арсенал клеток и молекул, а у приобретенного – свой. Иммунные клетки – это своего рода «солдаты», которые охраняют «замок», а молекулы – это «оружие», с помощью которого производится «залп» по инфекционным агентам. В некоторых случаях молекулы становятся сигналами и командами, которыми обмениваются «солдаты» разных подразделений.
Врожденный иммунитет – более древний способ защиты организма, чем приобретенный. Не только люди, но и другие животные обладают врожденным иммунитетом, который сразу реагирует на проникающие в организм патогены – бактерии, грибки, вирусы и многие другие. Получается, что к моменту возникновения у человека первых симптомов недомогания, врожденный иммунитет работает в полную силу уже несколько часов. С высокой степенью вероятности именно он через несколько дней избавит организм от инфекции – за исключением тех случаев, когда в теле оказывается не вирус простуды, а более опасный возбудитель. Для того, чтобы побороть простудное заболевание, необходимо только медикаментозное лечение симптомов. Как шутят иммунологи: «Если лечить простуду, то человек поправится за семь дней, а если не лечить, то – за неделю».
Клетки врожденного иммунитета распознают патогены при помощи соответствующих рецепторов – специальных молекулярных структур, которые находятся на поверхности или внутри клеток. Они работают как антенны и могут распознавать не только чужеродные микроорганизмы, но и собственные измененные умирающие клетки и поврежденные молекулы. После того, как распознавание произошло, рецепторы подают сигнал клеткам врожденного иммунитета, которые приступают к переработке клеточного и молекулярного «мусора».
Приобретенный иммунитет появился в природе гораздо позже врожденного. Первыми обладателем приобретенного иммунитета считаются древние рыбы. Приобретенный иммунитет усовершенствовал иммунный ответ организма, дополнил его, а в некоторых случаях даже «облегчил» работу врожденному иммунитету. В результате он оказался эволюционно выгоден, поэтому закрепился у разных видов живых существ. Приобретенному иммунитету свойственен феномен иммунологической памяти, представленный лимфоцитами, которые ранее встречались с патогеном и знают, как на него реагировать. Кроме того, клетки памяти хранят информацию о структуре антител, которые они вырабатывают при повторной встрече с патогенами. Антитела – молекулы иммунной системы, способные метить чужеродные клетки, сигнализируя таким образом другим иммунным клеткам об угрозе и необходимости уничтожить потенциальную опасность. Благодаря клеткам памяти иммунная система экономит время – процессы распознавания и уничтожения с их участием происходят намного быстрее. В некоторых случаях антитела и вовсе препятствуют проникновению инфекции в организм (об этих молекулах подробнее в разделе «Молекулы иммунитета»).
