«Иммунитет» грибов
Грибы – это гетеротрофные организмы, которые сами не могут производить питательные вещества. О противоборстве грибов и бактерий известно уже довольно давно. Эти организмы заселяют сходные экологические ниши, соперничая друг с другом за ресурсы. Как раз наблюдение за такого рода противостоянием принесло человечеству пенициллин. Грибы производят самые разные противомикробные вещества, например, лактат, ацетальдегид, некоторые спирты и те вещества, которые не позволяют жить бактериям там, где уже поселился гриб.
Ферментация продуктов питания, которая происходит при участии плесневых грибов, приводит не только к накоплению в них соединений, которые препятствуют развитию бактерий. Этот процесс связан с появлением аромата и особенной вкусовой палитры, которую приобретают продукты (сыр, мясо и другие). Такая еда дольше сохраняется, она при соблюдении всех правил и стандартов приготовления безопасна для человека и ее можно употреблять в пищу.
Помимо этих веществ, грибы производят ферменты, расщепляющие чужеродные ДНК и РНК; протеиназы, разрушающие белки; антимикробные пептиды – короткие белковые молекулы, способные убивать бактериальные клетки. Выяснилось, что грибы обладают рецепторами, которые могут распознавать угрозу и реагировать на нее соответствующим образом, запуская иммунный ответ.
Вопросов, связанных с защитой грибов от потенциальных угроз, намного больше, чем ответов. Например, до сих пор не понятно, как грибы, вступая в симбиоз, не погибают от тесного контакта с водорослями в составе лишайников. Как они сосуществуют с другими организмами и за счет чего могут противостоять внешним угрозам? Ответ на этот и многие другие вопросы ученым еще предстоит найти.
«Иммунитет» простейших
О защитных механизмах этих микроскопических организмов известно не очень много. Больше наука знает о том, какие инфекции вызываются простейшими, многие из которых ведут паразитический образ жизни.
Например, дизентерийная амеба Entamoeba histolytica вызывает амебиаз – тяжелую кишечную инфекцию, сопровождающуюся сильнейшим воспалением тканей толстого кишечника, формированием язв. Эта амеба внедряется в ткани кишечника и разрушает клетки, серьезно их поражая. Дело в том, что эти простейшие способны синтезировать молекулы, которые являются чрезвычайно токсичными не только для клеток кишечника, но и для бактерий. Речь об амебопорах. Эти пептиды создают поры в мембранах других клеток. Подобным образом функционируют натуральные киллеры (NK-клетки) и Т-киллеры – они вырабатывают гранулизины (NK-лизины), эволюционно родственные по отношению к амебопорам. С помощью гранулизинов и происходит уничтожение клеток-мишеней.
Строение и разнообразие лишайников
«Иммунитет» растений
Растения – высокоорганизованные многоклеточные организмы, которые состоят из различных специализированных тканей, органов и клеток. При этом защитная система растений не включает в себя «иммунные» клетки. Функции иммунитета в растительных клетках выполняют системы двух типов рецепторов – распознающие молекулярные паттерны патогенов и NBS-LRR белки, запускающие нейтрализацию микробов. Эти рецепторы подобны тем, которые есть и у грибов, и у животных. Они распознают молекулярные комплексы патогенов и запускают реакции, позволяющие этот патоген уничтожить. Если микробу все-таки удалось преодолеть первичный барьер и проникнуть внутрь растительных тканей, то запускается второй, более мощный механизм. Специальные молекулы – так называемые NBS-LRR белки растений – распознают различные патогены и запускают в зараженных клетках реакции, приводящие к их нейтрализации – образование активных форм кислорода, интенсивная работа кальциевых насосов и другие. Слаженная работа двух систем приводит к уничтожению патогена, проникшего внутрь растения.
Кроме этого растения борются с патогенами при помощи антимикробных веществ. Это самые разные вторичные метаболиты растений: тиогликозиды, содержащиеся в горчичных маслах; аллицины, присутствующие в луке и чесноке; беталины, входящие в состав свеклы; различные спирты – ментол, гераниол и другие; алкалоиды – капсаицин из жгучего перца; гомохелидонин, входящий в состав чистотела; бензойная кислота, синтезируемая брусникой и клюквой; и многие другие метаболиты. Все эти вещества, являющиеся представителями разных классов природных соединений, обладают антибиотическими свойствами и способны напрямую убивать бактериальные клетки.
Еще один способ защиты растений – это защита с помощью антимикробных пептидов. Например, тионинов, циклотидов и дефенсинов. Они способны образовывать поры в бактериальных клетках. Примечательно, что многие из этих пептидов похожи по химической структуре на антимикробные пептиды других живых организмов: насекомых и позвоночных животных. От вирусов растение защищается с помощью малых интерферирующих РНК, которые «мешают» воспроизводиться вирусным РНК, предотвращая таким образом их распространение.
«Иммунитет» беспозвоночных животных
Уникальность беспозвоночных заключается в том, что у этой группы животных нет компонентов приобретенного иммунитета – лимфоцитов, антител и иммунологической памяти. И, тем не менее, эти животные выживают среди патогенов. Для борьбы с иммунными агентами животным достаточно врожденного иммунитет.
Прежде всего у беспозвоночных животных есть иммунные фагоцитирующие клетки – предки наших нейтрофилов и макрофагов. Они не только поглощают патогены, но и вырабатывают множество антимикробных веществ – различных пептидов и белков, а также эти клетки продуцируют активные формы кислорода и азота. Для распознавания угрозы беспозвоночные пользуются толл-подобными рецепторами (TLR), которые распознают молекулярные паттерны патогенов. Защиту от вирусов обеспечивают интерферирующие РНК, которые также встречаются и у растений. Кроме того, беспозвоночные животные активно вступают в симбиоз с различными бактериями, предотвращающими их колонизацию патогенными микроорганизмами. Так, например, глубоководные окисляющие серу бактерии могут населять клетки губок, моллюсков и круглых червей, помогая им усваивать этот важный химический элемент.
К сожалению, у ученых нет общей картины того, как устроены защитные механизмы беспозвоночных. Есть ли у них способы защиты от вирусов, которые препятствуют попаданию вирусных частиц внутрь клеток? Почему иммунный ответ на собственные клетки организма и паттерны симбиотических бактерий не запускается? Все эти и многие другие вопросы пока остаются без ответов.
Заключение
Иммунология в наши дни развивается стремительно, однако многие заболевания, так или иначе связанные с некорректной работой иммунитета, все еще не имеют адекватного лечения. Профилактика может остановить возникновение некоторых из них. Ниже мы приводим несколько рекомендаций, которые позволят поддерживать работу иммунной системы:
