Симптомы анафилактического шока во многих случаях имеют свойство возобновляться через промежуток времени, составляющий в среднем три-шесть часов. Это обусловлено тем, что первая волна признаков, наступающая через 15–20 мин. после воздействия аллергена, проявляется благодаря разрушению базофилов и тучных клеток, на которых имеется большое количество рецепторов к иммуноглобулинам. А вторая волна, слабее первой, имеет место благодаря выбросу биологически активных веществ из клеток с малочисленными рецепторами: лейкоцитов и др. Иногда вторая волна настолько незначительна, что изменения самочувствия больного не происходит.
Проявления же атопических заболеваний чаще всего локализуются в месте проникновения в организм аллергена. Если путь проникновения ингаляционный, основным симптомом будет удушье или насморк, при проникновении через кожу отмечается сыпь, зуд и т. д.
Необычным для аллергических реакций I типа является возникновение сенной лихорадки. Дело в том, что она развивается при введении в организм уже первой дозы аллергена, а не второй, как во всех других случаях. Такая особенность объясняется тем, что за время существования аллергена внутри организма осуществляются сразу две ступени аллергии: образование антител, которое происходит очень быстро, и взаимодействие их с остатками антигена. Первые признаки болезни в итоге развиваются уже через один-три часа после воздействия сенной палочки.
Механизм развития II типа, цитотоксического, имеет свои отличия. К этому типу аллергических реакций относят многие заболевания крови (некоторые разновидности анемии с разрушением красных клеток крови), аллергию на лекарственные препараты (уменьшение количества лейкоцитов, тромбоцитов или кровяных клеток всех видов), миастению. Цитотоксичность лежит в основе реакции организма на переливание иногруппной крови, развития резус-конфликта у матери и плода. Наряду с аллергией замедленного типа она становится виновником отторжения органов при трансплантации.
Осуществляется II тип при помощи иммуноглобулинов G1, G2, G3 и M. В процессе сенсибилизации они так же, как и в предыдущем случае, связываются с воспринимающими структурами на поверхности клеток. Вторичное воздействие аллергена заканчивается сцеплением его с антителами. Затем происходит разрушение клеток. Этот процесс может происходить несколькими путями: с участием комплемента, при помощи фагоцитоза с участием лейкоцитов, выделяющих ферменты и растворяющих таким образом клеточные мембраны, или с привлечением особых клеток – натуральных киллеров.
Ill тип аллергий называют также реакциями по типу феномена Артюса. Это название отражает исторический аспект изучения данного явления. Артюс, французский ученый, проводил опыты на морских свинках, вводя им под кожу в одно и то же место различные аллергены. Со временем в месте введения антигенов у свинок развивалось массивное омертвение кожи и подкожной жировой клетчатки. Этот феномен позволил установить иммунокомплексную природу поражения и способствовал открытию нового типа аллергических реакций.
Иммунокомплексные аллергии составляют основу таких заболеваний, как гломерулонефрит, сывороточная болезнь, ревматоидный артрит. В некоторых случаях аллергия на пищевые продукты и лекарственные препараты, особенно с кожными проявлениями, имеет сходное происхождение. Из того же типа происходят такие заболевания, как системная красная волчанка, геморрагические васкулиты. Показано, что анафилактический шок тоже может проходить с участием указанного механизма.
Протекание реакции происходит с участием иммуноглобулинов G1, G2, G3 и M, как и в предыдущем случае. Они образуются при первом воздействии на организм антигена и присоединяются к поверхностям клеток-мишеней. При вторичном проникновении аллергена он присоединяется к антителам. Образование этого соединения приводит к активации специальной защитной системы крови, называемой комплементом. Фракции комплемента притягиваются к неполному комплексу "антиген – антитело". К тому или другому компоненту в отдельности они присоединиться не могут, поэтому аллергическая реакция имеет место только при повторном воздействии антигена. Эти полные иммунные комплексы "антиген – антитело – комплемент" могут длительное время циркулировать в крови, что в большинстве случаев обусловливает долговременное течение аллергических реакций и, следовательно, заболеваний на их основе. Они имеют свойство осаждаться на различных структурах организма, вызывая их стойкие повреждения. Так, например, при гломерулонефрите иммунные комплексы осаждаются на стенках почечных капилляров и разрушают их, приводя к необратимым изменениям.
Невозможно предсказать вероятность проявления аллергии того или иного типа. Она может возникнуть совершенно внезапно, на фоне полного благополучия. Однако в отношении данного типа реакций врачи советуют соблюдать меры предосторожности. Так, рекомендуется избегать введения лекарств в одно и то же место. Очень осторожными надо быть больным сахарным диабетом во время введения инсулина. Дело в том, что инсулин – это гормон, имеющий белковую природу. А белки, как известно, обладают самой высокой чужеродностью и наиболее часто способствуют развитию аллергий. В условиях же нездорового организма сильно повышается риск извращения реакции иммунитета на подобный раздражитель. Поэтому во избежание многих неприятных последствий нужно соблюдать простое правило: каждая последующая инъекция должна быть произведена на расстоянии не менее чем 1 см от предыдущей.
Последний, IV тип аллергических реакций называют еще клеточно-опосредованным, так как в отличие от всех предыдущих типов иммунный ответ здесь осуществляется не при помощи антител-иммуноглобулинов, а с участием клеток. Эта группа реакций развивается в течение длительного времени, через несколько дней, как минимум – через сутки, поэтому она имеет и второе название – "аллергия замедленного типа". В ряде источников можно встретить еще одно определение IV типа – туберкулиновый, так как он лежит в основе развития туберкулеза и туберкулиновой пробы, широко известной как реакция Манту. По этому механизму также протекает один из видов бронхиальной астмы, бруцеллез, отторжение трансплантатов. Одно из самых часто встречающихся профессиональных заболеваний – контактный дерматит – тоже течет согласно реакции замедленного типа. Проказа, сифилис и другие заразные хронические заболевания, экзема также имеют его в своей основе.
Отторжение органов при их пересадке происходит исключительно из-за аллергических проявлений. При этом у человека, которому был пересажен какой-то орган или участок ткани, имеется два критических периода, во время которых сохраняется угроза отторжения. Один из них продолжается в течение первых суток, когда существует риск развития аллергии цитотоксического типа. Второй же длится с третьего до десятого дня с момента трансплантации. В это время может развиться реакция замедленного типа. В некоторых случаях возможно отторжение и на восемнадцатые, и на двадцатые сутки. Чтобы этого избежать, такие больные в больших количествах принимают специальные препараты, снижающие чрезмерную иммунную реакцию.
Для возникновения аллергии замедленного типа аллерген должен иметь некоторые особенности. Во-первых, он часто слабее тех, что участвуют в развитии предыдущих типов. Во-вторых, замедленные реакции более "охотно" развиваются в ответ на клеточные аллергены, т. е. бактерии, поэтому среди клеточно-опосредованных реакций столь значительное место занимают хронические бактериальные заболевания.
При первом "визите" в организм чужеродного элемента образуются специальные клетки – сенсибилизированные Т-лимфоциты, которые и будут осуществлять защиту при вторичном воздействии аллергена. Эти клетки иногда обозначают также как клеточные антитела, однако это название сохраняется исключительно для удобства и фактически не соответствует действительности, так как к антителам относится отдельная группа молекул.
Сенсибилизированные Т-лимфоциты включают следующие разновидности: Т-киллеры, клетки, производящие лимфокины и клетки памяти. Первые осуществляют непосредственно фагоцитоз, вторые образуют лимфокины – группу биологически активных веществ, в основном ферментов, которые обладают способностью растворять мембраны клеток-"чужаков" и таким образом уничтожать их. Некоторые лимфокины обладают способностью привлекать в аллергический очаг макрофаги – главные клетки, отвечающие за фагоцитоз. Клетки памяти ответственны за запоминание сведений об аллергене, и в случае подобного воздействия в будущем они претерпевают ряд изменений и встают на защиту внутренней среды организма. Как было выяснено в последнее время, наряду с образованием сенсибилизированных Т-лимфоцитов происходит синтез небольшого количества цитотоксических антител. Однако их настолько мало, что существенной роли в развитии аллергической реакции они не играют. Все эти действия создают одно-единственное внешнее проявление аллергии замедленного типа – образование воспалительного очага.
Часть VII. Очень "нервная" клетка
Обычные клетки человеческого организма, мягко говоря, очень невелики. Но в этом правиле есть исключения – клетки, размер которых может достигать метра и более! Можете себе такое представить? Что же это за Гулливеры среди клеток?
Это нейроны – элементы нашей нервной системы.
Сам по себе нейрон невелик, но его отличительной чертой является наличие отростков – аксонов, которые связывают все клетки нервной ткани в один уникальный орган. Впрочем, обо всем по порядку.
Глава 1. История одного заблуждения
Говорят, что идеи витают в воздухе. Возможно, в этом утверждении есть доля истины, иначе как еще объяснить то, что двое величайших ученых одновременно сделали открытия, касающиеся строения нервной системы. Правда, их выводы противоречили друг другу.
Итак, на рубеже 19 и 20 веков Камилло Гольджи и Рамон-и-Кахал открыли нейрон, увидев его в микроскоп при помощи метода окрашивания. Метод придумал Гольджи, а Кахал его развил и разработал при помощи него теорию, которой до сих пор придерживается нейронаука, а именно: о нейроне как самостоятельной клетке, единице нашей психики.
Всю свою бурную научную деятельность они были неустанными оппонентами, так как Гольджи продолжал настаивать на том, что нервная система подвижна и нейроны – не отдельные клетки. По интересному стечению обстоятельств они получили Нобелевскую премию в один год – 1906-й, и это явилось справедливой и заслуженной наградой, так как их вклад в психофизиологию невозможно переоценить.
В начале прошлого века еще никто не знал, что представляет собой нервная система. Микроскопы постоянно улучшались и уже позволяли разглядеть многие ткани и клетки. Но клетки нервной системы, в отличие от остальных, не имеют очерченных, упорядоченных форм. Они очень мелкие и разбросаны по всему организму. Исследователи видели только запутанный клубок прозрачных нитей, которые впоследствии определят как отростки нервных клеток, дендриты и аксоны, по которым они получают и передают информацию. Строение же отдельно взятой клетки определить не удавалось, также как ее форму и размер.
В 1843 году в итальянском городе Кортено, который впоследствии будет переименован в Кортено-Гольджи, родился Камилло Гольджи, в будущем выдающийся ученый, исследователь и лауреат Нобелевской премии 1906 года "за вклад в понимание строения нервной системы".
Отец Камилло Гольджи был врачом, и сам Гольджи получив в 1865 году медицинскую степень в университете города Павий, остался работать там же. Его интересовало строение нервной системы, и он часами мог рассматривать материал в микроскоп, пытаясь что-то в нем разглядеть. Тогда еще микроскопы были оптические, то есть в сотни раз слабее современных электронных, и Гольджи приходилось проявлять чудеса изобретательности, чтобы увидеть то, о чем он мечтал. За одно из таких чудес он и получил Нобелевскую премию. Это метод окрашивания тканей азотистым серебром.
Гольджи долго экспериментировал с физиологическими растворами и разными веществами, пытаясь пронаблюдать их воздействие на нервную ткань. Его эксперименты проводились не только в университете, но и дома, на собственной кухне, переоборудованной в лабораторию. Как же Гольджи исследовал нейроны при помощи своего метода? Он делал тончайший срез ткани и обрабатывал его солью, чтобы он затвердел, а затем помещал в раствор азотистого серебра, в котором нейроны меняли цвет и становились черными. Таким образом появилась возможность рассмотреть строение нейрона и сделать множество открытий. Оказалось, что нервные клетки бывают абсолютно разных форм, а их отростки достигают в длину около метра! И это при теле нейрона в 3-100 мк! Скорость передачи нервного импульса по этим волокнам достигает 120 м/с. Вероятно, сложность в их функциональном значении отражается даже во внешней сложности. Также поражала сложность связей клеток друг с другом. Одна клетка могла взаимодействовать с сотнями и даже тысячами других клеток.
Метод окраски серебром имел определенные тонкости и для получения наилучших результатов требовал мастерства исполнения. Испанский гистолог Сантьяго Рамон-и-Кахал так проникся этим методом, что, освоив и усовершенствовав, увидел, что отростки нервных клеток не впадают друг в друга, а в месте их соприкосновения нет на самом деле никакого соприкосновения, там межклеточная жидкость, пространство, при помощи которого взаимодействуют нервные клетки, то есть бесконтактно. В это пространство выделяются вещества, при помощи которых и происходит взаимодействие.
Кахал родился в испанской деревушке Пентилла-де-Арагон. Он обладал пытливым умом, целеустремленным характером и был одновременно натурой творческой. В детстве он проявлял интерес к живописи и высокую одаренность в этом вопросе. Но отец, сам выросший в бедной семье, добившийся всего самостоятельно, хотел и для сына лучшей жизни. Он старательно прививал ему любовь к медицине, а когда сын засопротивлялся, то в педагогических целях послал его учиться ремеслу – к парикмахеру, а потом и вовсе сапожнику. Сантьяго Рамон-и-Кахал был успешен в любом начинании и, изучив все ремесла, все-таки исполнил волю отца и окончил медицинский университет. После учебы его призвали на военную службу и отправили хирургом на Кубу, но через некоторое время он заболел малярией и был отправлен обратно. Молодой ученый защитил докторскую диссертацию и занялся исследованиями. Дело в том, что микроскоп Рамон-и-Кахал впервые увидел только при сдаче экзаменов в Мадриде, и увиденное его поразило. Вернувшись в свой родной Саргосский университет, он отыскал необычный антикварный прибор и приступил к изучению тканей при помощи микроскопа. Проницательно и дотошно он изучал все, что попадалось под руку. Так вышла в свет его первая книга, в которой были описаны процессы, касающиеся воспаления брыжейки, роговицы и хряща. В дальнейшем выйдет много публикаций его авторства, в которых помимо прекрасного изложения научной проблемы будут присутствовать высококачественные иллюстрации к ним. Здесь-то проявились и помогли Сантьяго Кахалу его художественные способности. Ведь в те времена не было техники, которая могла бы запечатлеть увиденное в микроскоп, и Кахал зарисовывал все, что мог разглядеть. Его иллюстрации и по сей день используют в современных учебниках, потому что, несмотря на развитие технических возможностей, столь тонкой, детальной и качественной отрисовки очень мало.
Оба ученых прожили долгую и счастливую жизнь, как научную, так и личную. Им повезло найти жен, поддерживающих их во всех их начинаниях, что частично стало залогом их успеха в мировой науке.
Глава 2. Частная жизнь нейрона
В организме человека насчитывается более ста миллиардов нейронов. Нейрон (от греч. неврон - нерв) – это структурно-функциональная единица нервной системы. Эта клетка имеет сложное строение. По структуре содержит ядро, тело клетки и отростки.
Тело нервной клетки состоит из протоплазмы (цитоплазмы и ядра), снаружи она ограничена мембраной из двойного слоя липидов (билипидный слой). Липиды состоят из гидрофильных головок и гидрофобных хвостов, расположены гидрофобными хвостами друг к другу, образуя гидрофобный слой, который пропускает только жирорастворимые вещества (напр. кислород и углекислый газ). На мембране находятся белки: на поверхности (в форме глобул), на которой можно наблюдать наросты полисахаридов (гликокаликс), благодаря которым клетка воспринимает внешнее раздражение, и интегральные белки, пронизывающие мембрану насквозь, в них находятся ионные каналы.
У каждого нейрона есть один или более отростков. Это аксон и дендриты. Аксон – обычно длинный отросток, отросток, приспособленный для проведения возбуждения от тела нейрона. Дендриты – как правило, короткие и сильно разветвленные отростки, служащие главным местом образования влияющих на нейрон возбуждающих и тормозных синапсов (разные нейроны имеют различное соотношение длины аксона и дендритов). Нейрон может иметь несколько дендритов и обычно только один аксон. Один нейрон может иметь связи со многими (до 20 тысяч) другими нейронами.
Во внешнем слое аксона находится сложная структура, образованная множеством молекул, выступающих в роли каналов, по которым могут поступать ионы – как внутрь, так и наружу клетки. Один конец этих молекул, отклоняясь, присоединяется к атому-мишени. После этого энергия других частей клетки используется на то, чтобы вытолкнуть этот атом за пределы клетки, тогда как процесс, действующий в обратном направлении, вводит внутрь клетки другую молекулу. Наибольшее значение имеет молекулярный насос, который выводит из клетки ионы натрия и вводит в нее ионы калия (натрий-калиевый насос, с которым мы познакомились в первой части книги).
Когда клетка находится в покое и не проводит нервных импульсов, натрий-калиевый насос перемещает ионы калия внутрь клетки и выводит ионы натрия наружу (представьте себе клетку, содержащую пресную воду и окруженную соленой водой). Из-за такого дисбаланса разность потенциалов на мембране аксона достигает 70 милливольт (приблизительно 5 % от напряжения обычной батарейки АА).