Каждый старается систематизировать информацию. Одни делают это лучше других, и в этом их преимущество. Речь пойдет о распознавании образцов – по-английски Pattern Recognition. Смысл данной способности лежит на поверхности: если образец распознается быстро и надежно, то скорее наступит правильная реакция. В человеческом организме бесчисленное количество рецепторов, распознающих чуждые ему образцы. Благодаря этому моментально принимается решение: заглянувший к нам тип здесь на своем месте? Или мы встречаем такого впервые? Выражаясь образно, хобот – значит слон, чешуя – значит рыба, но точно не человек. Решение простое: пошел вон!

Для этого необходимы рецепторы, производящие отбор. Некоторые из них обнаружила Христиана Нюслайн-Фольхард – биолог и биохимик. Она много лет изучала мух дрозофил – излюбленный объект для исследования генома, поскольку хотела выявить, как гены управляют развитием эмбриона, но случайно совершила сенсационное открытие. Нюслайн-Фольхард и ее коллега Эрик Вишаус обнаружили ген с до сих пор неизвестной структурой. «Toll [1] !» – воскликнули они и решили так и назвать свое открытие. Отсюда появилось название «толл-подобный рецептор» [2] для рецепторов, способных распознавать структуры, которые встречаются где угодно, только не у человека, и зачастую у возбудителей различных болезней.

Со временем открывали всё новые рецепторы этой разновидности. У человека таких известно 10, в животном мире – 14. Все они могут вычленять определенное чуждое данному организму свойство: толл-подобный рецептор 2 (TLR 2), например, распознает вещество зимозан и поэтому точно знает, когда в организм хочет проскользнуть грибок; толл-подобный рецептор 5 (TLR 5) идентифицирует белок флагеллин, который образует своего рода плавник определенного вида бактерий; а толл-подобный рецептор 7 (TLR 7), среди прочего, специализируется на однотяжевой РНК, характерной для вирусов. Последний рецептор совместно с некоторыми другими локализуется внутри клетки, чтобы сразу указать на возможную вирусную инфекцию. Наряду с толл-подобными рецепторами существует еще куча других, которые своеобразным способом запускают врожденную иммунную систему. Работа рецепторов сравнима с деятельностью дерматолога, который на первый же взгляд может отличить раковую опухоль на коже от фурункула.

Поскольку распознающие общие правила построения веществ рецепторы бывают как в простых, так и в сложных организмах, то полагают, что они появились на ранних этапах эволюции. Вовремя подавая громкий сигнал тревоги, они обеспечивают преимущество во времени. На их шум просыпаются иммунные клетки, и организм реагирует поначалу типично для конкретного случая.

Если бактерия проникла в организм и раздались первые сигналы тревоги, тут же появляются фагоциты. Макрофаги нападают на пришельцев и сжирают их. И хотя новоявленные бактерии сравнимы с ними по размеру, это обстоятельство ничуть не пугает маленьких воинов. Если даже им не удастся переварить вражеские организмы, внутри них они будут по крайней мере обездвижены. Большая часть бактерий со временем разложится в этих фагоцитах. Как это происходит, открыл еще в 1922 году британский врач Александр Флеминг. Он обнаружил фермент в назальном секрете, который уничтожает бактерии, повреждая их оболочку. Данный фермент врач назвал лизоцимом. Лизоцим – это своего рода топор в руках фагоцитов. Будучи многофункциональными, они в процессе изнурительного истребления чужаков выделяют специальные химические вещества (медиаторы), при помощи которых посылают сигналы прочим иммунным клеткам, зовут их присоединиться к освободительной борьбе. Например, они привлекают к этому делу другие фагоциты, например моноциты, которые на поле брани превращаются в макрофаги и, таким образом, усиливают мощь уже присутствовавших.

Кроме фагоцитов, поврежденные ткани призывают на помощь иммунные клетки. Погибая, клетка посылает сигнал тревоги. Она делает это незаметно для вражеской бактерии в надежде, что даже своей смертью она принесет пользу и будет отмщена. Благодаря ее сигналам бегущие по кровяным сосудам фагоциты, а также специальные кровяные клетки – нейтрофилы – смекают, что что-то тут неладно, замедляют свое движение и приклеиваются к стенкам сосудов. Одолеваемые любопытством, они проникают сквозь стенки в ткани. Большую поддержку в этом оказывает то, что в результате действия этих сигналов повышается проницаемость стенки сосудов для клеток и для воды.

Каждый прибывает туда, где его способности наиболее действенны. Особым энтузиазмом отличаются нейтрофилы – самая большая категория белых кровяных телец, эдакая группа быстрого реагирования с широким функционалом. С одной стороны, они, подобно прочим фагоцитам, умеют захватывать и разлагать бактерии, с другой – выстраивают ограждение вокруг последних и препятствуют их дальнейшему проникновению в организм. Когда тельца погибают в смертельной схватке, эти спайдермены иммунной системы, как сачок, набрасывают свою липкую ДНК, нашпигованную антибактериальными веществами, на нарушителей. Теперь те не в состоянии даже пошевелиться и медленно разлагаются под действием антибактериальных субстанций.

Поскольку действий макрофагов, моноцитов и нейтрофилов зачастую недостаточно, чтобы устранить болезнетворные организмы, сигналы тревоги передаются дальше по иммунной системе. Макрофаги и нейтрофилы образуют специальные белковые комплексы – инфламмасомы, сигнализирующие о воспалении.

Весь процесс сравним с почтовым сообщением. Одна почта предназначена только для цитокинов, медиаторов хемотаксиса [3] . Группа цитокинов, среди прочего, состоит из хемокинов, интерферонов и интерлейкинов [4] . Их тревожные сигналы нам всем хорошо знакомы. Хемокины заставляют другие клетки иммунной системы отправиться к месту происшествия, а сами удерживают воду, чтобы клеткам легче было туда попасть. Мы замечаем это по отеку тканей. Хемокины – что-то вроде парней на фейсконтроле в клубе. Интерфероны, напротив, – вещества, стимулирующие антипатогенный ответ. Они словно подзуживают дать отпор. Интерлейкины завершают это трио, способствуя лучшей коммуникации между иммунными клетками. Это они заботятся о том, чтобы у нас случился жар и появились покраснения на коже. Причем достаточно всего пары молекул, чтобы столбик градусника пополз вверх. При содействии других медиаторов интерлейкины договариваются с терморегулятором в мозге, чтобы тот устроил повышение температуры тела. Почему высокая температура (до определенного предела) имеет смысл, поведает параграф «Укутайся получше».

Как работает цепочка сигналов, легче всего продемонстрировать на интерферонах. Эти белки (они делятся на белки группы альфа, бета и гамма с различными зонами производства) прежде всего противодействуют вирусам, но активируются и при наличии других возбудителей. Они не специфичны, борются с многочисленными вирусами разных видов, забрасывая в клетки целый каскад антивирусных белков. При этом даже неинфицированные клетки получают информацию, как защититься, и продуцируют свой иммунный ответ. Учеными установлено уже более 30 таких белковых соединений. И что самое замечательное – все происходит моментально: выброс интерферонов и их действие управляются не централизованно, а локально.