Под иммунитетом понимают защитные системы организма, работающие против всего чужеродного, объединяемого под общим названием “антигена”.
В роли антигена могут выступать различные инфекционные агенты (бактерии, вирусы и т.д.), белки других организмов (иногда полисахариды), гельминты, пересаженные ткани и органы, собственные измененные клетки организма (мутированные, опухолевые, стареющие и т.п.), сперма при оплодотворении, эмбрион для матери и др. Говоря другими словами, иммунитет поддерживает клеточный, белковый и генетический гомеостаз организма. Поэтому его рассматривают в настоящее время как одну из регуляторных систем организма человека и других животных.
К иммунитету предъявляются два главный требования:
1) адекватно реагировать на любой возможный антиген;
2) уметь эффективно отличить “свое” от “чужого” или “своего измененного”.
Иммунология как наука имеет путь развития длиной чуть более ста лет, но тем не менее, сейчас она является одной из самых результативных и динамически развивающихся биологических наук, имеющая к тому же и огромный выход в практику (прежде всего, в медицинском плане). Начальный период развития иммунологии характеризовался многолетней, но весьма плодотворной дискуссией между сторонниками теорий клеточного (их возглавлял И.И.Мечников) и гуморального (во главе с П.Эрлихом) иммунитета. Первые считали, что главная роль в защите организма от антигенов принадлежит лейкоцитам, способным в фагоцитозу антигенов с последующим их перевариванием. Вторые доказывали, что решающую роль в обезвреживании антигенов имеют защитные белки (их назвали “антитела”), которые растворены в плазме крови. В конечном итоге оказалось, что правы и те, и другие, а современная теория иммунитета объединила обе ранее существовавшие. В настоящее время иммунный ответ организма связывают главным образом с согласованной деятельностью трех видов белых клеток крови (агранулярных лейкоцитов): В- ,Т-лимфоцитов и макрофагов. Первоначально они или их предшественники (т.н. стволовые клетки) образуются в красном костном мозге, затем наблюдается их миграция в лимфоидные органы. Эти органы делятся на первичные (где лимфоциты “обучаются”) и вторичные (где они “работают”). Первичными органами являются тимус(вилочковая железа) и бурса (у птиц) или красный костный мозг (возможно, и аппендикс) у млекопитающих; отсюда и название этих лимфоцитов – Т- и В-клетки соответственно. Обучение направлено на приобретение способности отличать свое от чужого (умения распознавать антигены). Чтобы быть узнанными, клетки организма синтезируют специальные белки, называемые белками главного комплекса гистосовместимости (мы их будем обозначать по английской аббревиатуре белки МНС).
К вторичным лимфоидным органам относят селезенку, лимфатические узлы, миндалины, аденоиды, аппендикс, периферические лимфатические фолликулы. Они, как и сами клетки иммунитета, разбросаны по всему телу человека, чтобы “встретить” любой антиген во всеоружии. Во вторичных лимфоидных органах, собственно, и развивается иммунная реакция на антиген. Например, при различных воспалительных болезнях резко увеличиваются лимфоузлы около пораженного органа. Лимфоидные органы на первый взгляд представляются небольшой системой организма, но подсчитано, что в сумме их масса составляет более 2,5 кг (что больше массы, например, печени!).
Во время эмбриогенеза закладывается разнообразие В - лимфоцитов (по оценкам ученых, насчитывается около миллиарда различных вариантов В-клеток - равно как и Т-клеток), причем каждый В-лимфоцит направлен против строго определенного антигена. Разумеется, миллиарда генов в геноме человека быть не может, и гигантское разнообразие, обеспечивается минимумом генетического материала (назовем только некоторые из этих механизмов: соматическая рекомбинация, соматические мутации, ошибки сплайсинга). В-клетки после активации превращаются в плазматические клетки (или плазмоциты), которые живут недолго, но успевают произвести великое множество антител.
Антитела (или иммуноглобулины) устроены однотипно, хотя среди них выделяют 5 классов. Главная особенность антител –умение связывать строго определенный антиген: так, при кори в организме вырабатывается “противокоревой” иммуноглобулин, против гриппа – “противогриппозный” и т.п. Молекула иммуноглобулина имеет в своем составе две тяжелые и две легкие полипептидные цепочки, поэтому у нее два совершенно одинаковых центра связывания антигенов (говорят, что мономер иммуноглобулинов двухвалентен). В молекулах антител есть и участки, отвечающие за привлечение эффекторных (т.е. поражающих) систем иммунитета; поэтому главная функция антител – не разрушение антигенов, а весьма существенная помощь в их обезвреживании, без антител иммунный ответ развивается очень медленно.
Различают 3 главных вида Т-лимфоцитов: хелперы (“помощники”), супрессоры (“подавители”) и киллеры(“убийцы”).
Хелперы способны узнавать антиген и двумя способами активировать соответствующий В-лимфоцит (непосредственно при контакте или дистантно с помощью специальных веществ – лимфокинов). Наиболее известным лимфокином является интерферон, который используется в медицинских целях при лечении вирусных болезней (например, гриппа), но эффективен только в самые первые дни развития заболевания. Супрессоры способны выключать иммунный ответ, что очень важно: если иммунная система не будет подавлена после обезвреживания антигена, составные части иммунитета будет поражать собственные здоровые клетки организма, что приведет к развитию аутоиммунных болезней.
Киллеры являются главным звеном клеточного иммунитета, т.к. они по белкам МНС узнают антигены и эффективно их поражают. Киллеры работают против клеток, пораженных вирусными инфекциями, а также опухолевых, мутированных, стареющих клеток организма.
И, наконец, охарактеризуем макрофаги. Эти клетки происходят из моноцитов, относящихся к агранулярным лейкоцитам. Главная функция макрофагов – способность к фагоцитозу различных антигенов.
Оседлые макрофаги можно найти практически по всех органах и тканях организма человека (например, клетки Лангерганса в коже, клетки Куппера в печени, альвеолярные макрофаги в легких, перитониальные макрофаги в полости тела, синовиальные макрофаги в суставах, остеокласты в костях, хондрокласты в хрящах, микроглия в головном мозге и т.д.). Даже краткий перечень макрофагов показывает, что они разбросаны по всему организму, что обеспечивает адекватный ответ иммунной системы на любой антиген, попавший в любом месте организма.
Теперь соединим три главных элемента иммунитета в общую схему взаимодействия, например, при бактериальной инфекции:
Когда антиген, преодолев первые защитные барьеры организма (кожу, различные слизистые оболочки, HCl желудка и т.п.), все-таки попадает в какой-то орган, он фагоцитируется ближайшим макрофагом, который презентирует его (или его детерминанту) на своей плазмалемме рядом с белками МНС.
Эти два вещества (антиген + белок МНС) узнаются двойным рецептором хелпера, причем только тем из всего их многообразия, который направлен против данного антигена. Два указанных вещества только вместе воздействуют на хелпер, это обеспечивает включение иммунных реакций в нужный момент.
Затем хелпер активирует специфический В-лимфоцит, направленный против данного антигена.
В-лимфоцит начинает усиленно размножаться и образует клон клеток, часть которых преобразуется в клетки памяти (они обеспечивают приобретенный иммунитет), а большая часть образует плазмоциты, которые производят гигантское количество антител.
Эти иммуноглобулины соединяются с антигенами, образующиеся комплексы поражаются макрофагами, микрофагами, киллерами и другими эффекторными системами иммунитета.

Новая теория происхождения жизни, предложенная учеными Института Weizmann

Одна из тайн, которые уже многие столетия завораживают ученых во всем мире, это тайна пути, которым жизнь появилась на девственной Земле. Принятое понятие - то, что до появления живых, биотических, организмов, имелась стадия химического развития, которое осуществлсло естественный отбор в пределах неодушевленных химических веществ. Это, как считают ученые, в конечном счете привело к критическому моменту, когда при взаимодействии многих факторов возникли способные к само-копированию молекулы, состоящие из аминокислот, а затем пояились и белки . Поскольку ауторепликация (саомвоспроизводство)- наиболее фундаментальная характеристика живущих объектов, такой случай часто определяется как рождениежизни.
Ауторепликация молекулярных систем часто рассматривается в контексте информационного содержания, то есть как передача информации последуюшим, дочерним, поколений. Большинство ученых полагают, что жизнь началась с появления биополимеров, типа белков или рибонуклеиновой кислоты, то есть структур, в которых информация запасена в последовательности химических единиц. Эксперименты в условиях, которые существовали на Земле миллиарды лет назад, показали, как такие химические единицы, например некоторые из аминокислот белков и рибонуклеиновых кислот, могли появляться спонтанно. Все же, появление белков или само-копирующихся молекул рибонуклеиновой кислоты осталось загадочным.
Эксперимент, который начали профессор Дорон Ланцет Кроны и его студенты, Дэниела Сегр и Dafna Бен в Центре Генома Человека в Институте Науки Германии, основан на поиске альтернативы белкам и рибонуклеиновым кислотам. Они развили модель, основанную на молекулах липида, и предлодили новый взгляд на происхождение жизни. Эта модель описана в статье изданной в недавней выпуске Слушаний Национальной Академии Науки, в США.
Липиды - масляные вещества, известные как главные компоненты мембран клеток. Липиды имеют две различных формы: гидрофильную (привлекающую воду), и гидрофобную (отражающую воду). Липиды с готовностью синтезируются при моделируемых «предбиологических» условиях, и из-за их двусторонней природы имеют тенденцию спонтанно формировать надмолекулярные структуры, состоящие из тысяч молекулярных единиц. Это иллюстрируется на минимальных сообществах липида – на мицеллах, которые даже доказали, что они способнык росту и размножению в воде, что напоминает о жизнедеятельности клетки.
Все же критический вопрос был оставлен без ответа: как минимальные сообщества липида могли нести и размножать информацию?
Модель, предложенная Ланцетом и коллегами предлагает решение. Они предполагают, что вначале липид-подобные составы существовали в очень большом разнообразии форм и размеров. Они показывают математически, что при существовавших условиях минимальные сообщества липида могли содержать почти так же много информации, как и рибонуклеиновые кислоты или белковая цепь. Информация была бы запасена в самом составе минимального сообщества, то есть в точном количестве каждого из его компонентов, что обеспечивало более точную передачу и сохранение информации, чем в последовательности молекулярных "гранул" на нити белка. Была представлена аналогия с духами: информация - аромат различается рецепторами, и запах в большей мере зависит от пропорции каждого компонента в смеси, чем в порядке, в котором ароматы добавлены.
Таким образом, авторы доказывают, что о гетерогенных минимальных сообществах липида можно думать как о примитивных геномах. Они далее демонстрируют, как капелька - минимальное сообщество липида, при росте и делении, могло проявлять форму наследования. Их машинные моделирования показывают, как геном был бы передан минимальным сообществам потомства. Критический аспект модели - то, как такое молекулярное наследование стало возможным. В современных клетках, передача информации, содержащейся в ДНК, облегчена белковыми катализаторами фермента. В ранней предбиологической эре катализ мог быть выполнен теми же самыми липид-подобными веществами, которые несли информацию. Молекулы, уже представленные в виде капельки, функционировали как молекулярный «комитет выбора», увеличивая вероятность передачи одних признаков, и уменьшая вероятность передачи других.
Группа Ланцета, разработала компьютеризированное моделирование, которое показывает, как, основанные исключительно на физико-химических принципах, капельки липида с определенным составом срастаются, вырастают, делятся, само-копируются, накапливают мутации, и вовлекаются в сложную эволюционную игру. Важно, что это - полные минимальные сообщества, с их сложными связями относительно маленьких молекул, которые копируются в дочерние капли.
Это отличается от предыдуших моделей, в которых копируется единственный длинный полимер рибонуклеиновой кислоты. Модель ученых делает очень немного химических предположений, но получает богатое молекулярное объяснение, проводящее параллель с современными процессами жизни. И поэтому имеет возможность стать тем давно разыскиваемым мостом, ведущим от неодушевленного мира до современного мира живых организмов.

ГЕНОГЕОГРАФИЯ

Вторая тенденция действует по оси "юг - север". Она отражает процесс приспособления популяций к условиям обитания по мере их постепенного продвижения на север в течение столетий. Она свидетельствует, что генофонд человека (как и сам человек) подчиняется в своем развитии тем же природным закономерностям, которым подчинены все формы жизни в географическом пространстве. Впрочем, и на второй карте исторические процессы, несомненно, присутствуют, так как приспособление к новым условиям в процессе миграции - процесс не только генетико-биохимико-физиологический, но и исторический, и культурный.

Геногеография в дальнейшем, безусловно, сможет увеличить свой вклад в знание и понимание различных исторических обстоятельств и фрагментов этнической истории.

  CПИСОК СТАТЕЙ