Свежеиспеченные на клеточной фабрике. Как помогают наши клетки.

Костный мозг – это фабрика по производству клеток. Уже с первых дней жизни костный мозг производит огромное количество красных и белых кровяных телец и кровяных пластинок, которые циркулируют в кровотоке и лимфе – транспортной жидкости для иммунных клеток, питательных веществ и продуктов распада, которые образуются в межклеточных пространствах тканей нашего организма и органах. Несмотря на то что красные и белые кровяные клетки внешне отличаются друг от друга и в организме выполняют абсолютно разные задачи, между ними есть очень много родственного. И те и другие являются потомками всемогущей клетки-предшественника, так называемой гемопоэтической стволовой клетки.

Красные кровяные клетки представляют собой не что иное, как такси для перемещения молекул кислорода. Белые кровяные клетки – лейкоциты – являются частью иммунной системы, осуществляют большое количество операций иммунного ответа. Лейкоциты включают в себя множество подвидов. Среди них есть лимфоциты, объединяющие В- и Т-клетки, формирующие адаптивную иммунную систему, о которой подробнее мы поговорим чуть позже. Есть гранулоциты и моноциты, а также произошедшие от них макрофаги[9], которые относятся к врожденной иммунной системе. Все три вида клеток являются клетками-пожирателями и вместе с тем выполняют сторожевые функции. Кроме всего прочего, имеются клетки – натуральные киллеры. Внешне они похожи на лимфоциты, но относятся к системе врожденного иммунитета.

Гранулоциты, макрофаги и натуральные киллеры не переставая курсируют по организму и следят за тем, чтобы везде был порядок. Если где-то обнаруживается очаг воспаления, например если мы порезали палец или разбили колено или где-то зародилась опухолевая клетка, они распознают угрозу и направляют сигнал внимательным сторожевым. Передавать информацию им помогают специализированные белковые структуры на поверхности их клеточной мембраны. У позвоночных животных они называются ГКГС (главный комплекс гистосовместимости; англ. MHC, major histocompatibility complex). У человека такая система носит название HLA (человеческие лейкоцитарные антигены, Human Leukocyte Antigens) и играет огромную роль в трансплантологии.

Структура этих белковых комплексов у каждого человека индивидуальна. Существует множество миллионов вариантов их конфигураций. МНС расположены не только на поверхности лейкоцитов, но и на других клетках нашего организма, имеющих ядро (= ядерных клетках). Красные кровяные клетки не имеют ядра, поэтому на их поверхности такие комплексы отсутствуют.

Возбудитель малярии научился использовать этот пробел в иммунной системе самым коварным образом. Он прочно прикрепляется к красным кровяным тельцам, где отсутствует МНС-система, и ничто не выдает их присутствия. Великолепное укрытие. К счастью, большинство других возбудителей заболеваний не знакомы с таким фокусом. Они проникают в лейкоцит или другую ядерную клетку и там трагически погибают. Это происходит следующим образом. Например, вирус проникает в клетку или нормальная клетка организма перерождается в опухолевую, в результате чего изменяется структура МНС-комплекса на поверхности клеточной мембраны. МНС-комплекс функционирует по принципу маленького монитора. На этот монитор клетка передает все, что происходит внутри нее. Таким образом, она сигнализирует, что она нормальная клетка организма и выполняет возложенные на нее функции в штатном режиме. Она сообщает о том, что хорошо себя чувствует, что с ней все в порядке. Данный механизм позволяет сигнализировать и о катастрофе. «На помощь! – высвечивается тогда на мониторе, – по моей клеточной стенке только что проехались чем-то острым». Или: «Аккуратно, на меня напал вирус, сейчас я вынуждена заниматься построением его копий». Как только поступает такое сообщение, на помощь приходят белые кровяные клетки. У тех, что оказались ближе всего к месту бедствия, имеются цитокины – сигнальные вещества, которые стимулируют кровоток и реакции иммунной системы. Суть этого заключается в том, чтобы как можно быстрее позвать на помощь другие иммунные клетки, которые перемещаются по кровеносному руслу. Данное явление мы можем наблюдать достаточно часто: на месте раны или там, где бактерия или вирус пытаются захватить командующие позиции, наблюдается покраснение тканей и местное повышение температуры, т. е. кожа там становится горячей на ощупь. Происходит это в результате того, что кровеносные сосуды расширяются и становятся более проницаемыми, чтобы как можно скорее доставить на место бедствия группу помощи. Также начинает вырабатываться защитная слизь, именно она виновата, что при простудных заболеваниях у нас заложен нос и мучает кашель с мокротой.

Существуют лейкоциты, способные обезвреживать чужеродные вещества, такие как белки или яды. Одна группа пожирает наших врагов – возбудителей заболеваний: вирусы, бактерии, грибки и паразитов. Другая тем временем транспортирует мертвые клетки и яды. А еще существуют специалисты, которые при ранении впрыскивают в кровь вещества, останавливающие кровотечение и стимулирующие процесс восстановления кожного покрова на месте ранки.

Определить, к какому виду относится та или иная белая кровяная клетка, может врач в зависимости от ее размера, формы и окраски. Для этого капля крови обрабатывается специальным красящим веществом и изучается под микроскопом. На сегодняшний день на помощь врачам приходит иммуногисто- и иммуноцитохимическое исследование. Суть его заключается в том, что определенное красящее вещество соединено со специфическим антителом. Это позволяет еще точнее дифференцировать клетки, которые выглядят одинаково под световым микроскопом.

Гранулоциты[10]: первая линия защиты.

Исследуя под микроскопом кровь здорового новорожденного ребенка, можно отметить, что 2/3 всех лейкоцитов представлены гранулоцитами. У взрослых содержание гранулоцитов от общего количества лейкоцитов находится на уровне 40–75 %. Среди гранулоцитов нейтрофильные гранулоциты представлены в большинстве.

Нейтрофилами называют шарообразные кровяные тельца, которые в мазке крови одинаково реагируют как на кислотные красители, так и на щелочные, то есть являются нейтральными, отсюда и происходит их название. Нейтрофильные гранулоциты – это своего рода преследователи, которые находятся на первой линии обороны, если на организм нападают бактерии. Образуются они так же, как и все клетки-предшественники, в костном мозге и оттуда с током крови проникают в пространства между органами, тканями и отдельными клетками и организуют там свои наблюдательные посты. Некоторые из них остаются в кровяном русле и курсируют в поисках непрошеных гостей, которых они легко могут обезвредить и уничтожить. Как только они распознают патогенный микроорганизм, они его захватывают, пожирают и переваривают. Внутри клеточного тела нейтрофилов присутствуют сферические элементы – гранулы, которым они обязаны своим названием. В гранулах содержатся энзимы[11] и губительные для бактерий яды. Нейтрофильные гранулоциты также посылают эти энзимы и другие сигнальные вещества в окружающее их пространство, чтобы обезвредить как можно больше возбудителей и вместе с тем призвать на помощь другие защитные клетки организма.

Нейтрофильные гранулоциты обладают и другой, особенно гениальной, способностью. Они умеют плести сети, так называемые внеклеточные нейтрофильные ловушки (NET – Neutrophil Extracellular Trap), пропитанные большим количеством яда из гранул. В то время как мы, подкошенные какой-нибудь легкой инфекцией, лежим на диване, эти сети, как смертельные липучки для бактерий, вирусов и грибков, перемещаются вместе с жидкостями внутри нашего организма и цепляют возбудителей, чтобы избавиться от них и как можно быстрее поставить нас на ноги. Нейтрофильные гранулоциты имеют короткий жизненный цикл: от 3 до 5 дней. Менее 24 часов их короткой жизни они проводят в кровеносном русле, затем перемещаются куда-нибудь в ткани и выглядывают оттуда, пытаясь не пропустить ни одного врага, а обнаружив, тут же успешно его атакуют. Не позднее пятого дня их настигает клеточная смерть, а их останки в селезенке или печени перерабатываются клетками-пожирателями, так называемыми макрофагами.

Результат общего анализа крови – это не диагноз.

В общем анализе крови врач всегда контролирует количество лейкоцитов. Если их содержание сильно превышено, это может означать, что где-то в организме идет распространение инфекции или воспаление или у пациента присутствует хронический воспалительный процесс, например внушающая многим страх болезнь Крона. Прием некоторых медикаментов, нарушение гормонального баланса или онкологические заболевания также могут стать причиной резкого увеличения количества лейкоцитов в крови. Повышенное количество незрелых нейтрофильных гранулоцитов в общем анализе крови свидетельствует о том, что организму для борьбы с инфекцией требуется большее количество гранулоцитов, и костный мозг получает заказ на производство этого большего количества. Многие пациенты считают, что сами по себе показатели лабораторного исследования крови могут указать на наличие заболевания и область его локализации в организме. На деле все не так просто. Хорошим подтверждением тому может служить пример с высоким содержанием гранулоцитов в мазке крови. Как врач я всегда могу определить по анализу крови, сильно ли повышено количество нейтрофильных гранулоцитов. Но мы уже знаем, что в кровеносном русле их меньше, поскольку большинство прячется в межклеточных пространствах тканей и органах. В крови нейтрофильные гранулоциты живут менее суток. Если в крови обнаруживается большое количество таких клеток, а также других иммунных клеток, то это косвенно указывает на то, что в тканях организма их еще больше, соответственно, где-то присутствует очаг воспаления. Но о том, где этот очаг, что это за очаг, каких он размеров, сложно судить только по результатам исследования крови. Всегда есть вероятность, что высокое содержание лейкоцитов – это результат погрешности в ходе лабораторного исследования. Такое случается. У некоторых абсолютно здоровых пациентов данный показатель может сильно варьироваться в зависимости от времени суток или времени года. Зачастую состояние стресса может спровоцировать повышение уровня лейкоцитов. Таким образом, исследование крови – это не безошибочный метод диагностики. Оно всего лишь позволяет предположить о возможных неблагоприятных изменениях в организме. Одним из основных признаков является повышение уровня белых кровяных телец, в особенности нейтрофильных гранулоцитов. Превышение по данному показателю свидетельствует о том, что поступил внештатный сигнал бедствия и защитные силы собираются на битву, но где конкретно состоится сражение, неизвестно.

Пара слов о не самой аппетитной теме. Речь пойдет о гное. В течение нескольких столетий врачи пели гною дифирамбы, поскольку верили в его ранозаживляющие свойства. В действительности гной – это не что иное, как мусор из тканей, пропитанный ядовитыми веществами, от которых организм желает поскорее избавиться. Гной появляется тогда, когда нарушено кровоснабжение тканей или в каком-нибудь участке организма скапливаются бактерии (тогда усердно работают макрофаги). Из остатков разрушенных бактериальных клеток и бактерий, которые клетки-пожиратели не смогли переварить, образуется тот самый гной, который как можно скорее следует извлечь из организма, в случае необходимости – с помощью хирургического вмешательства.

То, что в груде мусора иногда можно найти что-то полезное, недавно доказали швейцарские биомедики. Они исследовали энзим миелопероксидазу (англ. МРО), который придает зеленоватую окраску гною. Этот фермент контролирует производство агрессивной кислоты, которая прожигает клеточные стенки бактерии и затем убивает их, не повреждая при этом окружающие ткани. Он работает подобно снайперу. С помощью легко взрывчатых боеприпасов уничтожает возбудителей заболеваний. В отношении таких кислотных бомб бактерии практически бессильны. Другие клетки нашего организма при этом чаще всего[12] остаются нетронутыми. Является ли гной сильно полезным в процессе заживления? Скорее, нет. Для организма всегда лучше как можно быстрее избавляться от гноя, бактерий и ядовитых веществ.

В крови некоторых пациентов отмечается слишком низкое содержание белых кровяных телец. Как только это обнаруживается при лабораторном исследовании крови, пациенты пугаются и задаются вопросом: «Нормально ли функционирует моя иммунная система?».

УЧЕНЫЕ ОБНАРУЖИЛИ В ГНОЕ КОМПОНЕНТ, ПОВРЕЖДАЮЩИЙ КЛЕТКИ БАКТЕРИИ, НЕ НАНОСЯ ВРЕД ОКРУЖАЮЩИМ ТКАНЯМ.

Низкое содержание лейкоцитов может означать, что человек страдает заболеванием крови или гиперфункцией и увеличением селезенки. Иногда прием некоторых медикаментов может спровоцировать низкое содержание лейкоцитов. Но здесь также работает правило: не впадать в панику, если содержание лейкоцитов незначительно или умеренно снижено. Результат лабораторного исследования не является диагнозом. Данное правило работает в отношении всех показателей. О нем следует помнить каждый раз, когда вы сдаете кровь. Это успокаивает. Хорошие врачи каждый раз повторяют это своим пациентам. Возможно, врач скажет вам: «Уровень лейкоцитов в вашей крови находится ниже уровня нормы. Возможно, ваш организм в настоящий момент «потребляет» больше белых кровяных клеток или образует их в меньшем количестве, чем положено. Мы будем искать причины данного явления».

Моноциты. Прожорливые бродячие артисты.

Моноциты – это белые гиганты среди остальных клеток крови. Они содержатся в меньшинстве. Их количество составляет всего 2–8 % от всех белых кровяных телец. Работают они по принципу гранулоцитов: в качестве охранников и пожирателей.

Отличаются они не только своими размерами и малочисленностью. Моноциты – это настоящие бродячие артисты. 1–2 дня они плавают в кровяном русле, а затем обосновываются где-нибудь в тканях. Там они превращаются в клетки-пожиратели, уже упомянутые ранние макрофаги. Они представляют собой огромные мусорные контейнеры с интегрированной системой переработки мусора и собирают останки мертвых клеток, вредных микроорганизмов и другие вещества, которые образуются в нашем головном мозге, легких, соединительных тканях или любом другом органе и подлежат скорейшей утилизации. Они переваривают весь мусор, а его остатки транспортируют в лимфу.

Некоторые моноциты способны превращаться в новые типы клеток, характеризующиеся другими уникальными способностями. Последние способны выставлять кусочки убитых и переваренных патогенов на свою поверхность с помощью специальных белков наших клеток, называемых молекулами MHC (главный комплекс гистосовместимости), в результате из моноцита образуются тонко-разветвленные дендритные клетки[13]. Получившиеся дендритные клетки утрачивают свою непосредственную обязанность «мусорщика» и становятся своего рода детектором опасности, распространяясь по всему телу. Они путешествуют по лимфотоку и попадают в лимфоузлы, где, как на витрине, представляют принесенные с собой обломки возбудителей, тем самым информируя другие важные клетки адаптивной иммунной системы об имеющейся в организме опасности. Вместе с тем они вырабатывают и посылают в окружающую их среду сигнальные вещества – цитокины, которые активируют другие иммунные клетки. Дендритные клетки, которым ученые дали название антигенпредставляющих клеток (англ.: antigen-presenting cell, APC) работают как посредники между врожденной и адаптивной иммунной системами.

Естественные киллеры. Самые чувствительные среди остальных иммунных клеток.

Естественные киллеры (NK-клетки) представлены в меньшинстве относительно других белых кровяных телец. Их количество составляет 2–3 % от всех лейкоцитов. Под микроскопом они похожи на лимфоциты. На их поверхности расположены чувствительные рецепторы. Эти рецепторы распознают сигналы, которые другие клетки отправляют через свой МНС-комплекс. «Помогите, со мной что-то не так!» – сигнализирует клетка. В этом случае естественные киллеры уничтожают больную клетку, в том числе нейтрализуют и опухолевую. Естественные киллеры – самые основательные среди всех клеток иммунного ответа. Лимфоциты могут периодически проглядеть измененную клетку или позволить ошибочно ввести себя в заблуждение. На этот случай всегда есть естественные киллеры: они внимательно следят за тем, чтобы не было сбоев, и устраняют огрехи.

Долгое время естественные киллеры работали, но об их существовании никто даже не подозревал. Они были открыты иммунологами лишь в 70–80-х гг. последнего столетия. Тогда еще считалось, что естественные киллеры относятся к врожденной иммунной системе, то есть их функционирование осуществляется по изначально заложенному плану. Открытие того факта, что естественные киллеры способны обучаться и запоминать информацию, свидетельствует, что частично они относятся и к адаптивной иммунной системе.