В отличие от «испанки», коронавирусная инфекция COVID-19 заражала в основном старых и больных, и оказалась не настолько заразна. Бесспорно, любая потерянная жизнь это повод для скорби, но количество погибших несоизмеримо с эпидемией испанского гриппа 1918 года. Тогда люди умирали через несколько дней или даже часов после инфицирования. Конечно, в то время рекомендации по гигиене намного уступали современным, но подумайте, сколько людей из ваших знакомых подхватили коронавирусную инфекцию и погибли за считанные дни? Большинство смертельных случаев от COVID-19 зафиксировано спустя две или три недели, а не через два или три дня.
Согласно последним исследованиям, жертвами вируса SARS-CoV2 чаще всего становятся пожилые, люди с ослабленным иммунитетом и такими сопутствующими патологиями, как диабет, гипертония, онкология, сердечно-сосудистые заболевания, заболевания печени и ожирение. [51] В основном к факторам риска относятся признаки нездорового образа жизни, которые поддаются коррекции. Любая смерть это трагедия, но еще и важное напоминание, что наша первоочередная защита от вирусов это метаболическое здоровье и крепкая иммунная система. Мы не можем предугадать появление нового вируса в другой части планеты, как и не можем взять под контроль его распространение по всему миру. Единственное, что нам действительно под силу контролировать, это состояние здоровья и иммунитет. Жизнь в современном обществе создает иллюзию защищенности, и мы привыкли ждать неизбежно счастливой развязки. К сожалению, природой управляют другие законы, и если мы хотим выжить во время пандемий, то мы должны как можно лучше заботиться о здоровье всего организма.
Пандемии прошлого преподали нам множество важных уроков. Вирусы склонны меняться и мутировать, поэтому медицинский подход к ним должен быть адаптивным. Однако вспышки заболеваний практически всегда проходят по одному и тому же сценарию, особенно в отношении человеческой природы и общественной реакции.
Пандемии характеризуются несколькими волнами. Все эпидемии чумы и вспышки инфекционных заболеваний случались более одного раза. Очевидно, таковы правила жизни бок о бок с постоянно развивающимися вирусами. Каждые несколько столетий человечество сталкивалось с тремя наиболее беспощадными вспышками чумы. Страшно подумать, но до сих пор в мире каждый год насчитывается как минимум 12 случаев заболевания бубонной чумой. [52] Испанский грипп на протяжении двух лет то появлялся, то затухал, а Антонианова чума свирепствовала 15 лет, пока наконец не иссякла. И несмотря на это, люди продолжали жить и справляться с этой напастью. Мы не можем предугадать, сколько волн той или иной пандемии прокатится по нашему обществу и как долго это будет продолжаться. Поэтому крайне важно проявлять инициативу и принимать дополнительные защитные меры.
Вакцины может и не быть. У нас нет вакцины от «испанки» и коронавирусных инфекций по типу тяжелого острого респираторного синдрома (SARS). Существующие вакцины от бубонной чумы и даже от гриппа не всегда срабатывают против новых, ежегодно появляющихся штаммов. Вакцины против РНК-содержащих вирусов тоже не могут похвастаться высокими показателями, потому что эти вирусы постоянно меняются. Конечно, мы не утверждаем, что вакцины не работают, хотя вопрос о степени их реальной эффективности пока остается открытым. И все же вакцина это не панацея. И что самое важное, вакцины могут не оказать нужного эффекта на тех, кому они нужнее всего, то есть на пожилых и страдающих от ожирения людей. [53, 54, 55]
Можно сказать, человечеству пока что сопутствовала удача. В конце концов, мы смогли сохранить жизнь нашего вида и на протяжении тысячелетий успешно справлялись с нападками инфекций, чумы и вирусов. Впрочем, этим мы обязаны не столько везению, сколько нашей способности адаптироваться и выживать. Человеческое тело представляет собой самоадаптирующееся устройство, которое развивалось в неблагоприятных внешних условиях на протяжении нескольких тысяч лет. Оно позволило нам построить современную цивилизацию, но, к сожалению, созданная им защита может сделать нас уязвимыми перед неожиданными пандемиями будущего. Можно не сомневаться, что впереди нас ждет множество пандемий, и последние потрясения напомнили о важности активно следить за состоянием своего здоровья и иммунной системы. И для этого нужно обратиться к основам, а именно уделить внимание питанию, физическим упражнениям, сну, снятию стресса и прогулкам на открытом воздухе.
Глава вторая:
Основополагающие элементы иммунной системы и старение иммунитета
Иммунная система это набор важнейших компонентов и процессов живых организмов, которые участвуют в выполнении различных функций. Она надежно защищает нас от угроз внешнего мира и инфекционных агентов. Крепкий иммунитет уверенно отталкивает инородные микроорганизмы и поддерживает тело в состоянии гомеостаза.
Абсолютно все живые организмы, в том числе простейшие и бактерии, наделены примитивной иммунной системой, которая называется системой рестрикции-модификации. [56] Базовые функции иммунитета растений и эукариот включают в себя производство противомикробных пептидов дефензинов, поглощение крупных частиц путем фагоцитоза и каскад комплемента, который усиливает эффективность антител. Люди и челюстноротые обладают более совершенными защитными механизмами, например, способностью со временем более эффективно распознавать определенные патогены и лучше к ним адаптироваться (адаптивный иммунитет). [57]
Иммунная система это удивительно сложное явление. Она подразделяется на множество более мелких категорий и поддерживает связь со всеми системами тела, например, с сердечно-сосудистой, эндокринной и нервной системой. [58] Коротко говоря, иммунитет отвечает за распознавание патогенов и противодействие им, но на самом деле сфера его ответственности намного шире.
В этой главе мы рассмотрим основополагающие элементы иммунной системы и выясним, как они работают. Также мы обсудим компоненты иммунной системы, их иммунный ответ и защитные механизмы. Кроме того, мы узнаем, как стресс и процесс старения неотъемлемые составляющие регуляции иммунного ответа организма влияют на иммунитет.
Классификация иммунной системы
Слово «иммунитет» восходит к латинскому «immunis», что означает «невосприимчивый». То есть обладающий способностью противостоять инфекциям, патогенам, вредным микроорганизмам и вырабатывать иммунитет к болезням. Для оптимальной работы иммунной системе нужно уметь находить и устранять как можно больше патогенов, при этом отличать их от здоровых компонентов тела. В противном случае организм может атаковать сам себя, то есть спровоцировать аутоиммунную реакцию, что наносит такой же сильный вред организму, как и сама инфекция.
Иммунная система состоит из множества категорий и подсистем, которые включаются в работу на разных этапах развития инфекции или заболевания. Она работает по типу многослойной защиты, где такие физические барьеры, как кожа и слизистые оболочки, обеспечивают первый слой защиты. Они препятствуют попаданию в организм самых крупных и наименее сложно устроенных вредных микроорганизмов. Однако большинство бактерий и вирусов обладают настолько мелкими размерами, что протискиваются даже в самые крошечные лазейки. В этот момент иммунная система берет ситуацию под контроль и немедленно отвечает на вторжение.
Существуют две основные категории иммунной системы, которые управляют нашими защитными механизмами:
Врожденный (естественный) иммунитет, который включает в себя большинство защитных сил организма. [59] С ним человек рождается и по умолчанию получает способность распознавать инородные вещества и реагировать на них неспецифическим, обобщенным способом. Врожденный иммунитет проявляет активность, когда микробы или патогены вторгаются в организм, и образраспознающие рецепторы (ОРР) распознают эти микробные компоненты. [60] То же происходит в момент получения травмы, нарушения физической целостности и стресса. [61] Все живые организмы используют рецепторы ОРР.
К поверхностным защитным барьерам, которые препятствуют попаданию патогенов в организм, относятся кожа и слизистые оболочки животных, экзоскелет насекомых и внешняя оболочка листьев. Также существуют химические барьеры, такие как антимикробные пептиды, которые выделяет кожа, [62] антибактериальные ферменты слюны, слез, [63] грудного молока и желудочного сока. [64] Когда частицы попадают внутрь через функциональные отверстия тела, например, ноздри или рот, такие механические реакции, как чихание, кашель и мочеиспускание, помогают быстро избавиться от нависшей угрозы. [65]
Образраспознающие рецепторы в основном представлены клетками врожденного иммунитета, например, дендритными клетками, макрофагами, моноцитами, нейтрофилами и эпителиальными клетками. [66] Они распознают патоген-ассоциированные молекулярные паттерны (ПАМП) и дефект-ассоциированные молекулярные паттерны (ДАМП). Внеклеточные ПАМП частично подтверждаются толл-подобными рецепторами. [67] Толл-подобные рецепторы запускают секрецию цитокинов, которые включают последующие защитные механизмы тела.
Процесс уничтожения патогенов антителами реализуется за счет каскада или системы комплемента, в которой принимают участие более 30 различных белков. Эта система представляет наибольшее гуморальное звено врожденного иммунитета. [68] Система комплемента активирует фагоцитоз, воспаление и атаку клеточных мембран вредных бактерий.
Антитела или иммуноглобулины (Ig) это крупные белки Y-образной формы, которые производятся плазматическими клетками для обезвреживания патогенов. Они распознают специфические молекулярные характеристики у определенных патогенов-антигенов и помечают их как подлежащие уничтожению. У млекопитающих существует пять видов антител (IgA, IgD, IgE, IgG и IgM). [69]
Врожденная иммунная система опосредована белыми кровяными тельцами (лейкоцитами), к которым относятся фагоциты (макрофаги, нейтрофилы, дендритные клетки), врожденные лимфоидные клетки, тучные клетки, эозинофилы, базофилы и естественные киллеры. Они либо физически атакуют и уничтожают патогены, либо поглощают их. [70] Второй процесс называется фагоцитозом и представляет собой древнейшую форму иммунной защиты организма. [71] Фагоциты мигрируют по организму в поисках инородных частиц и откликаются на зов цитокинов. [72]
Дендритные клетки это фагоциты, которые живут на коже, в носу, легких и кишечнике. Они поддерживают связь между тканями тела и иммунной системой, предоставляя (презентуя) антигены Т-лимфоцитам. [73]
Естественные киллеры (NK-клетки) это лимфоциты, которые не атакуют инородные частицы напрямую. Вместо этого они устраняют дисфункциональные защитные клетки организма, например, опухолевые клетки, стареющие или инфицированные клетки путем секреции цитотоксических молекул. [74] Естественные киллеры распознают инфицированные клетки по признаку «потеря своего», которым обладают клетки с низким уровнем мембранного маркера MHC I (главный комплекс гистосовместимости I). Нормальные здоровые клетки поддерживают оптимальный уровень MHC-антигенов, и NK-клетки их не трогают. [75]
Воспаление это мгновенный ответ врожденного иммунитета на появление инфекции. [76] В результате этой реакции появляются отек, жар, потоотделение, боль, а также усиливается прилив крови к поврежденной области. Повышение температуры обусловливают простагландины, которые представляют собой группу липидов-эйкозаноидов, обладающих гормоноподобным воздействием. [77] Также воспалительный процесс могут запускать цитокины, например, интерлейкины, которые поддерживают общение между белыми кровяными тельцами и интерферонами, которые управляют клеточными функциями в период вирусной инфекции. [78] Цитокины призывают иммунные клетки, чтобы те уничтожили патогены и инициировали процесс заживления. [79]
Адаптивную иммунную систему человек приобретает в результате взаимодействия с различными патогенами на протяжении жизни. Каждая перенесенная инфекция записывается в иммунологической памяти, которая хранит воспоминания обо всех инфекционных агентах и наделяет их личными антигенами. [80] Это более специфическая реакция, которая запускается при распознавании чужеродных антигенов во время так называемой презентации антигена. Адаптивный иммунитет можно приобрести естественным путем через знакомство с вредными микроорганизмами, либо искусственным через вакцинацию. Впервые адаптивная иммунная система начала функционировать у позвоночных, так как у беспозвоночных видов она отсутствует. [81] Отметим, что адаптивный иммунитет способен помогать бороться даже с теми инфекциями, с которыми вы не сталкивались ранее. Например, ранее перенесенная простуда, вызванная обычными штаммами коронавируса, дает некоторую защиту от SARS-CoV2 в связи со сходством структур этих вирусов. [82, 83] Необходимо отметить, что иммунитет Т-клеток сохраняется десятилетиями, тогда как защита антител длится всего несколько месяцев. Для адаптивного иммунитета крайне важно наличие правильно функционирующих Т-лимфоцитов. К сожалению, по причине возраста, плохого питания и хронических заболеваний их функции деградируют.
Адаптивная иммунная система состоит из лимфоцитов, таких как Т-клетки (Т-киллеры, Т-хелперы) и В-клетки (продуцирующие антитела), которые происходят от гемопоэтических стволовых клеток в костном мозге. Т-клетки связаны с клеточно-опосредованным иммунным ответом, в то время как В-клетки вовлечены в гуморальный иммунный ответ. Как только вредная инородная частица попадает в клетку, а значит, умудряется беспрепятственно обойти барьер антител, организм подключает Т-клетки для уничтожения патогена.
Т-киллеры уничтожают инфицированные, поврежденные и неработоспособные клетки, [84] которые они узнают по антигенам, прикрепленным к молекулам MCH I. Этому процессу способствуют корецепторы CD8, расположенные на Т-лимфоцитах. Когда между ними устанавливается контакт, Т-клетки выпускают цитотоксины, которые проникают через мембрану клетки-мишени и инициируют апоптоз (программируемую клеточную смерть), [85] чтобы остановить репликацию вируса.
Т-хелперы (или T-лимфоциты, имеющие CD4) влияют на врожденный и адаптивный иммунитет, помогая принимать решение, какой из иммунных ответов наилучшим образом подойдет к определенному патогену. [86] Они не обладают цитотоксическими или прямыми патогенными свойствами. Однако после активации Т-хелперы выбрасывают цитокины, которые усиливают бактерицидное воздействие макрофагов и повышают активность Т-киллеров. [87] Т-хелперы и регуляторные Т-лимфоциты распознают антигены на молекулах MCH II через экспрессию рецепторов на Т-лимфоцитах.