Таким образом, иммунная система представляет собой одну из важнейших систем человеческого организма. Основная функция иммунной системы заключается в способности опознавать любые патогенные микробы, проникшие в наш организм, и уничтожать их различными способами. Еще одно важное свойство иммунной системы - запоминание чужеродного антигена, с которым она уже сталкивалась, и при повторной встрече быстро и мощно на него воздействовать. Иммунологическая память хранится в специальных "клетках памяти" и закрепляется порой на многие годы, а иногда и на всю жизнь. Такая память и названа иммунитетом. B действительности функции иммунной системы не ограничиваются только обеспечением защиты организма от патогенных микроорганизмов, они значительно шире. Однако на этом вопросе мы не будем здесь подробно останавливаться.
Как и любая другая система организма, иммунная система подвержена нарушениям, что конечно же в конечном итоге сильно сказывается на всем организме. Это имеет различное проявление. Так, в норме иммунная система никак не реагирует на клетки и ткани собственного организма, узнавая, что они "свои". Если вдруг по каким-то причинам она теряет ориентацию, это приводит к так называемым аутоиммунным заболеваниям, примером которых является ревматоидный артрит и гемолитическая анемия. Еще одно нарушение иммунной системы - гиперчувствительность. При некоторых нарушениях иммунная система неадекватно сильно реагирует на чужеродный патоген, а порой и на совсем безвредные агенты, например питательные вещества. О главной же патологии иммунной системы - иммундефиците - речь пойдет далее. Все паталогии в системе иммунитета крайне тяжело сказываются на всем организме. Однако мнение о том, что все болезни - от неполадок с иммунитетом, верно настолько же, насколько верны утверждения типа "все болезни от нервов" или "все от неправильного питания".
Для коррекции нарушений иммунной системы сегодня уже имеется множество специальных медицинских препаратов - иммуномодуляторов и иммуностимуляторов. К лекарствам, повышающим иммунитет, относятся иммуноглобулины (нормальный человеческий иммуноглобулин, комплексный иммунный препарат (КИП), сандоглобулин и т. д.), интерфероны (реаферон, виферон и т. д.), препараты вилочковой железы (Т-активин, тимоген), препараты, содержащие компоненты клеточной стенки бактерий (ликопид, рибомунил). Иммуностимулирующей активностью обладают также витамины, дрожжевые препараты, элеутерококк, жень-шень и многое другое.
Чего только не пишут и не говорят о том, как можно искусственно усилить свою собственную иммунную систему, оказать помощь лимфоцитам. Широкое распространение в последние годы получили всевозможные пищевые добавки. Чуть ли не каждая вторая из них, согласно аннотациям производителей, наряду с другими полезными свойствами способна стимулировать иммунную систему. По данным японских исследователей, выраженным иммуностимулирующим действием обладает один из компонентов зеленого чая - эпигаллокахетин, благодаря которому употребление зеленого чая защищает клетки от поражения ВИЧ. На упаковках кефира бифиди компания "Вимм-Билль-Данн" утверждает, что бифидокультура, содержащаяся в их продукте, также укрепляет иммунитет. Телевизионная реклама утверждает, что продающийся в магазинах "J7 Immunol" спасет нас от всех бед. Хотелось бы в это верить, хотя верится с трудом. При этом забывается, что практически любое лекарство, даже препараты бифидобактерий, принимаемые длительное время, может вызвать не усиление, а, наоборот, ослабление защитных механизмов организма. B популярном издании "Мое здоровье" (№ 16, 2003) можно прочесть о простейшей методике, которая якобы позволяет поднять иммунитет: нужно в течение месяца каждый день прикладывать на 20 мин к голове в области гипоталамуса небольшой кусочек льда. (Гипоталамус заведует в нашем организме иммунными процессами. Он расположен на затылке. Чтобы найти нужное место, нужно подниматься от первого шейного позвонка к макушке. Область гипоталамуса будет в углублении после первой большой выпуклости.)
Но никакие хитроумные приемы, никакое заклинание, ни даже имеющиеся в арсенале медиков дорогостоящие медицинские препараты все равно пока не спасают ВИЧ-инфицированного человека от СПИДа. B результате этой страшной инфекции иммунная система организма в конечном итоге катастрофически разрушается, что делает человека полностью беззащитным перед многочисленными микроорганизмами, и он неизбежно погибает. Что же это за напасть такая, чем она вызывается? Об этом и поговорим далее.
ВИЧ - causa causarum (причина причин)
Omnia mea mecum porto
(Все свое ношу с собой)
Nomen est omen
(Имя есть значение)
В первые годы после постановки диагноза СПИД выдвигалось немало теорий относительно причины (по-научному - этиологии) этого заболевания, многие из них теперь по прошествии двух с лишним десятилетий представляются весьма эксцентричными. Так, первоначально было выдвинуто предположение о ведущей роли в развитии СПИДа хорошо известного к тому времени цитомегаловируса: в группах больных с развившимся иммунодефицитом отмечалась необыкновенно высокая частота цитомегаловирусной инфекции, причем цитомегаловирус сам по себе способен подавлять иммунитет. Некоторые ученые предположили, что этот вирус по неясным причинам претерпел какие-то изменения, стал более вирулентным (инфекционным), а в результате более опасным и вредным.
Одно время в качестве этиологического фактора рассматривался амилнитрит - лекарство, отпускаемое по рецептам, и близкое ему по составу вещество - нитрит изобутила, которое продавалось на рынке как освежитель комнатного воздуха. Оба вещества использовались также для полового возбуждения. Помимо этого они обладают иммуносупрессорными свойствами. Данная теория была наукообразной и указывала на простой путь разрешения проблемы. Однако вскоре были описаны случаи заболевания у людей, никогда не пользовавшихся этими веществами.
Между тем с самого начала обнаружения СПИДа различные косвенные факты давали ученым и врачам достаточно весомые основания для предположения об инфекционной природе этого заболевания. На это указывали особенности состава больных, наличие контактов между ними и взаимосвязь между контактами и болезнью. Поскольку еще в 70-е гг. был выделен и охарактеризован вирус лейкоза кошек, вызывающий у животных генерализованный иммунодефицит ("синдром увядающих кошек"), для исследователей в этой области не составляло особого интеллектуального труда представить, что ретровирус человека мог вызвать похожий синдром. У человека патогенный организм должен был поражать специфические Т-лимфоциты, содержащиеся в крови человека и отвечающие за клеточный иммунитет. И это предположение в дальнейшем полностью оправдалось. Правда, реальную причину заболевания удалось установить лишь через два года (в 1983 г.) после постановки первого диагноза СПИД. Этой причиной действительно оказался вирус, но такой, о котором ранее ничего не было известно. Окончательное его имя - вирус иммунодефицита человека (ВИЧ). Но появилось это имя не сразу. Для начала поговорим о том, что же собой представляют вирусы вообще.
Немного истории
О существовании вирусов и их вредоносности человечество узнало чуть более 110 лет назад. 12 февраля 1892 г. на заседании Российской Академии наук Д. И. Ивановский сообщил о своем открытии: возбудителем хорошо известной мозаичной болезни табака является некий организм, способный проходить через фильтры, которые задерживают бактерии. Эту дату можно считать днем рождения вирусологии, а Д. И. Ивановского - ее основоположником. Правда, в западной литературе в качестве первооткрывателей вирусов часто называют Леффлера и Фроша, которые в 1898 г. показали, что широко распространенная болезнь крупного рогатого скота - ящур - передается от одного животного другому неким агентом, проходящим через фильтры, которые задерживают даже самые мелкие бактерии. Сам термин "вирус" применительно к инфекционному началу мозаичной болезни растений был предложен М. Бейеринком только в 1899 г., т. е. спустя семь лет после исторического сообщения Д. И. Ивановского. Постепенно выяснилось, что вирусы вызывают заболевания не только растений, но и бактерий, насекомых, водорослей, грибов, животных и даже человека.
Все знают, что вирусы очень малы и могут вызывать заболевания. Менее известно, как разнообразен мир этих мельчайших существ-иждивенцев, неспособных к самостоятельной жизни вне заражаемых ими клеток. Впервые наблюдать вирусы и выяснить их структуру удалось только после изобретения электронного микроскопа. По своим габаритам вирусы занимают место между самыми мелкими бактериальными клетками и самыми крупными органическими молекулами. Их размер варьирует от 0,02 до 0,3 мкм. Для сравнения размеры большинства клеток человека колеблются в пределах - от 3 до 30 мкм.
Хотя разнообразие вирусов весьма велико, по образному выражению академика В. М. Жданова, коллекция, собранная из всех известных типов вирусов, "поместилась бы в коробочке размером с маковое зернышко". Нет сомнения, что в природе уже существуют и могут появиться в дальнейшем еще много совершенно не известных нам сегодня вирусов. Как подметил еще Сенека, multum egerunt, quiante nos fuerunt, sed non peregerunt (жившие до нас много совершили, но ничего не завершили).
Долгие годы продолжался спор: вирусы - это живые существа или часть неживой природы? Невозможность существования и размножения вирусов вне клетки, их способность к самосборке и кристаллизации говорили скорее о том, что вирус ведет себя как "неживая" материя. После установления природы гена и обнаружения в вирусах генетического материала, присущего живым организмам, вирусы стали относить к живой природе. Энциклопедические словари стыдливо признают - современная наука пока не смогла понять природы этих странных созданий, мало знает о путях их эволюции. Ученые даже не смогли прийти к единому мнению: вирус - это существо или вещество? Безжалостные убийцы настолько чужды всему земному, что изучающие их специалисты иногда в отчаянии предполагают, что они попали к нам из дальнего Космоса. До сих пор сохраняет актуальность определение, данное А. Львовым: "вирусы - это вирусы".
Сегодня в оценках превалирует "дуализм". Согласно современным представлениям, вирусы лежат на границе "живого" и "неживого", это внеклеточные формы жизни, способные проникать в определенные живые клетки и размножаться только внутри них.
Генетический аппарат вирусов представлен различными формами нуклеиновых кислот, такого разнообразия нет ни у одной из других форм жизни. У всех живых организмов, кроме вирусов, генетический аппарат состоит из двунитевой молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), а рибонуклеиновая кислота (РНК), выполняющая в нормальных клетках роль переносчика информации, всегда однонитевая. У вирусов же природа будто бы опробовала все возможные варианты устройства генетического аппарата: одно- и двунитевая РНК, одно- и двунитевая ДНК. При этом и вирусная РНК, и вирусная ДНК могут быть либо линейными, либо замкнутыми в кольцо.
Постепенно пришли к пониманию, что вирусы могут быть основной причиной многих хронических заболеваний у человека. К началу XXI в. было открыто и исследовано свыше тысячи разнообразных вирусов, вызывающих такие заболевания, как грипп, герпес, гепатит, оспа, полиомиелит, цитомегаловирусная инфекция, энцефалит, корь и др. Сколько же существует вирусов всего - не знает никто. Ведь невесть откуда постоянно появляются все новые их разновидности, порой угрожающие нам смертельной опасностью. В целом около 80 % инфекционных заболеваний, регистрируемых в настоящее время, вызывают вирусы. Первые места по массовости поражения занимают острые респираторные заболевания, грипп, вирусный гепатит, теперь к ним прибавился и СПИД.
Широко распространены вирусные заболевания и у животных. Хорошо известны эпидемии вирусов у птиц, овец, коров. В результате эпидемии вируса висны в 30-40-е гг. прошлого века исландцы были вынуждены забить более 150 тыс. животных. Вирус лейкоза птиц причинил убыток птицеводству США в 1955 г. в размере свыше 60 млн. долларов. Известна широкая пораженность крупного рогатого скота вирусом лейкоза. В некоторых странах мира им заражено свыше 80 % коров и быков.
Чтобы читатель далее более четко понимал, как устроены вирусы, каковы молекулярные механизмы их взаимодействия с клеткой, необходимо сделать небольшое напоминание о том, как хранится и используется генетическая программа в обычной нормальной клетке высших организмов. Основу генетического аппарата (генома) подавляющего большинства организмов составляет высокополимерная молекула ДНК, состоящая из двух полимерных цепей, закрученных в правильную двойную спираль. B ней закодирована вся наследственная информация о формировании организма и его дальнейшем функционировании. ДНК, как из кирпичиков, строится из четырех видов молекул, которые называются нуклеотидами. Каждый нуклеотид - это одно из четырех азотистых оснований (аденин, гуанин, цитозин или тимин, сокращенно А, Г, Ц и Т), соединенных с углеводом - дезоксирибозой и еще остатком фосфорной кислоты. Последовательность нуклеотидов в ДНК и является тем, что называют генетическим кодом, в котором зашифрованы структуры различных белков. Участок длинной молекулы ДНК, кодирующий определенный белок (иногда только РНК), получил название "ген". Однако одного наличия гена недостаточно для синтеза белка. Чтобы это произошло, требуется посредник, который обеспечивает перенос информации от ДНК, расположенной в ядре клеток, в цитоплазму, где и происходит синтез белка. Таким посредником служит другая специальная молекула - рибонуклеиновая кислота (РНК). В ней вместо дезоксирибозы присутствует рибоза (отсюда и название). РНК синтезируется на ДНК (процесс называется транскрипцией), а затем переходит из ядра в цитоплазму. Там на специальных "машинах" - рибосомах на этой РНК, как на матрице, и синтезируется белок (процесс синтеза белка по-научному называют трансляцией). Такая последовательность молекулярных событий получила название основной догмы молекулярной биологии.
Первоначально основная догма молекулярной биологии была сформулирована как
Однако детальное изучение устройства вирусов показало, что у некоторых из них геномом служит не ДНК, как обычно, а РНК. Такие необычные вирусы были названы ретровирусами (ретро - обратный). Как же реализуется генетическая информация, заложенная в РНКовом геноме? Благодаря изучению жизненного цикла ретровирусов в 1970 г. стало ясно, что основная догма требует существенного дополнения. Два американских вирусолога - Дэвид Балтимор и Ховард Мартин Темин - открыли в это время реальный механизм передачи информации от вирусной РНК к ДНК, т. е. прямо обратное тому, что имеет место в клетках высших организмов. Такой процесс получил название обратной транскрипции, а фермент, его осуществляющий, был назван обратной транскриптазой или ревертазой. Оба первооткрывателя обратной транскриптазы получили в 1975 г. Нобелевскую премию по физиологии и медицине "за открытия, касающиеся взаимодействия между опухолевыми вирусами и генетическим материалом клетки".
После этого основная догма молекулярной биологии в окончательном виде изображается сегодня следующим образом:
После небольшого ликбеза по устройству и работе генетического аппарата (генома) живых организмов вернемся снова к ВИЧ, который является типичным представителем ретровирусов. Но для начала расскажем вкратце весьма непростую историю его обнаружения.
История открытия
Начало обнаружению вируса, вызывающего СПИД, было положено в 1981 г., когда группа ученых Национального института рака в США, руководимых известным иммунологом и вирусологом Робертом Галло, открыла возбудителя одного из видов рака человека, называемого Т-клеточным лейкозом. Это заболевание было впервые зарегистрировано в конце 70-х гг. в странах Карибского бассейна и в Южной Японии. В тяжелой форме лейкоз протекал очень быстро: больные погибали за 3–4 месяца. Возбудителем острого Т-клеточного лейкоза у человека оказался вирус, который назвали вирусом Т-клеточной лейкемии человека (по-английски сокращенно HTLV–I). По существующей классификации он был отнесен к классу ретровирусов, т. е. вирусов, у которых генетический аппарат представлен не ДНК, а РНК. Как самостоятельная группа ретровирусы известны с 1974 г., хотя отдельные представители таких вирусов у животных были открыты еще в начале прошлого века. Всех их ученые разделили на несколько подклассов. HTLV-1 стал первым обнаруженным ретровирусом человека и был отнесен к подклассу онковирусов, т. е. вирусов, вызывающих рак (отсюда приставка онко- онкологические). Некоторые разновидности HTLV–I, особенно выделенные у зеленых мартышек и шимпанзе, имели много сходного с ним. На этом основании было предположено, что вновь открытый вирус возник первоначально в Африке, где им заразились приматы Старого Света, а потом и человек тоже, а на американский континент этот ретровирус проник благодаря работорговле.
Как раз в это время (в начале 80-х гг.) в США началась эпидемия СПИДа. Вполне естественно Р. Галло предположил, что обнаруженный им HTLV–I и есть возбудитель СПИДа или его ближайший родственник. Более того, у некоторых больных СПИДом удалось обнаружить и выделить HTLV–I. Однако, как выяснилось в дальнейшем, признанный научный авторитет Р. Галло в этом случае ошибся.