Чудесная жизнь клеток. Как мы живем и почему мы умираем - Льюис Уолперт

В число тех клеток, которые участвуют в генерации сигналов при активизации врожденной иммунной системы, входят так называемые тучные клетки, или мастоциты. Они выделяют вещества, которые увеличивают приток крови, и за счет этого способствуют появлению воспаления. Тучные клетки разбросаны по кожному покрову человека и обеспечивают самую раннюю реакцию на инфекцию, выделяя основные сигнальные молекулы. Их часто называют «химическими фабриками»: тучные клетки производят 10 тысяч различных молекул, способных сделать кровеносные сосуды проницаемыми и активировать иммунную систему. Выделения тучных клеток способны вызвать и зуд на коже, и течь из носа, и даже спровоцировать удушающие приступы астмы. Однако — это стало ясно совсем недавно — они являются ключевыми элементами в деле борьбы с инфекциями, поскольку направляют в инфицированное место лимфоциты и активируют действие иммунной системы. К отрицательным сторонам воздействия тучных клеток относится то, что они могут вызвать ревматоидный артрит и способствуют уничтожению шванновских клеток — защитных оболочек нервов, что вызывает рассеянный склероз, а при заболевании раком они участвуют в привлечении кровеносных сосудов к месту опухоли. Все это наносит вред здоровым клеткам, в силу чего возникла необходимость в развитии механизмов, которые могли бы предотвратить деятельность тучных клеток после того, как опасность со стороны бактерий миновала.

Пример острого воспаления — аппендицит. Больной при аппендиците чувствует боль, а также весьма часто — тошноту и жар. Обычно закупоривание какого-то отдела червеобразного отростка слепой кишки вызывает в нем повышение давления, что влияет на кровоснабжение и повреждает стенку аппендикса. В травмированное место вторгаются бактерии, в результате чего возникает воспаление.

При травме к месту повреждения увеличивается поступление крови, и там накапливаются красные кровяные тельца. Одновременно в дело вступают лейкоциты — белые кровяные тельца иммунной системы. Они проникают сквозь растянувшиеся стенки сосудов и принимаются за важную работу по уничтожению инородных тел и «поеданию» остатков умерших клеток. Лейкоциты включают в свой состав такие клетки, как макрофаги, чья функция заключается в очистке организма от ненужного мусора. Эти клетки устремляются к месту повреждения, следуя за особыми химическими сигналами о помощи и именно в том направлении, где концентрация таких сигналов наивысшая. Очень часто так сигнализируют о себе продукты жизнедеятельности вторгшихся бактерий. Когда лейкоциты оказываются поблизости от скопления бактерий, они могут даже пройти через слой тканей для того, чтобы подобраться к нему вплотную; затем они обволакивают и убивают бактерии. При этом выделяются энзимы, которые атакуют вредоносные микроорганизмы. У лейкоцитов есть биологические механизмы для распознавания инородных тел. Однако они порой уничтожают и здоровые ткани в непосредственной близости от себя. Ведь убить вторгшиеся бактерии, не нанеся при этом вреда нормальным клеткам, не так-то просто; это показывает, например, развитие в организме туберкулеза.

Заболевание туберкулезом вызывается бактерией, открытой Робертом Кохом в 1878 году. Несмотря на успехи, достигнутые в борьбе с этой болезнью, ныне по меньшей мере треть населения земного шара подвержена воздействию палочки Коха; считается, что каждую секунду в мире заражается туберкулезом один человек. Однако туберкулез вызывает не сама пробравшаяся в наш организм вредоносная бактерия и не выделяемые ею токсины — болезнь возникает как ответ человеческого организма на проникновение туберкулезной бактерии. Когда туберкулезные палочки через дыхательные пути проникают в легкие, они обычно вызывают повреждение ткани легких диаметром примерно в один сантиметр и начинают в этом месте размножаться. Макрофаги, естественно, реагируют на это вторжение и принимаются пожирать вредоносные бактерии. Затем к этому месту прибывают Т-лимфоциты, о которых пойдет речь ниже; они связываются с макрофагами, заставляя эти клетки уничтожать оказавшиеся внутри них бактерии. Все это вызывает местное воспаление, из-за которого гибнут многие нормальные клетки легких.

Еще одно тяжелейшее заболевание — воспаление легких, которое вызывается либо бактериальной, либо вирусной инфекцией. Бактерии или вирусы вторгаются в легкие и вызывают местное воспаление, которое наполняет воздушные полости легких жидкостью и тем самым препятствует усваиванию кислорода. Эти респираторные инфекции распространяются воздушно-капельным путем; они являются причиной смерти большого количества людей, и прежде всего детей, во всем мире.

Существует множество других болезней, вызываемых бактериями, и среди них есть очень опасные. Гигантское число людей выкосила чума, известная под названием «черная смерть». В прошедшие эпохи она распространялась чрезвычайно широко и быстро вела к летальному исходу — в несколько недель вымирали целые города.

Бактерия, вызывающая чуму, практически всегда вносится в кожу через укус зараженной блохи и затем распространяется по лимфатическим путям. Блохи же заражаются чумными бактериями от грызунов, на которых живут. Когда блоха кусает инфицированную крысу, она проглатывает бактерии, которые размножаются в ее пищеварительном тракте и образуют твердую массу, закупоривающую кишечник. Блоха из-за этого теряет способность глотать кровь и испытывает постоянное чувство голода. В желании насытиться она многократно кусает животное-хозяина, изрыгая при этом обратно в его кровоток возбудителей чумы. Места укусов действуют как очаги их распространения. Если животное погибает, что и происходит в большинстве случаев, блоха перескакивает на другую живую крысу. Если количество живых крыс снижается, блохи перемещаются на другого теплокровного хозяина — им может быть человек или домашние животные. Так создаются условия для начала эпидемии. Поэтому люди заражаются лишь в тех случаях, когда они находятся рядом с мертвыми грызунами. Лишь в редчайших случаях бактерии чумы передаются от человека к человеку. Ныне, к счастью, заболевания чумой крайне редки и обычно связаны с передачей чумной бактерии человеку от диких животных.

Бактерия, вызывающая дифтерит, выделяет токсин, который блокирует синтез белков. Это приводит к прогрессирующей деградации защитных миелиновых покровов нервных клеток, входящих в состав центральной и периферической нервной системы, что приводит к ухудшению контроля за моторикой мышц и потере осязания. Эта бактерия распространяется воздушно-капельным путем и способна сохраняться даже в сухих местах.

Бактерия столбняка представляет собой подвижную палочкообразную структуру, живущую в бескислородной среде, — часто она встречается в земной почве. При попадании в глубокую рану эти бактерии выделяют токсин, который связывается с синапсами нервов-ингибиторов, в результате чего моторные нервы, освобожденные от сдерживающего влияния нервов-ингибиторов, вызывают ненормальные сокращения мускулатуры.

Бактерия проказы поражает многие органы — кожу, глаза, кости, яички. Сифилитическая инфекция передается половым путем. Начинаясь в виде небольшого поражения ограниченного участка ткани, он может затем распространиться по всему организму, поразив многие органы тела.

Кариес вызывается бактериями, которые вырабатывают кислоту. Обязательное условие их деятельности — присутствие на поверхности зубов сахаров. Увеличение уровня кислотности во рту негативно воздействует на зубы, разрушая их минеральное основание.