Учебник. Илья Мечников

Мечников Илья Ильич (03/15.05.1845, Ивановка, Украина 02/15.07.1916, Париж), русский биолог и патолог, один из основоположников эволюционной эмбриологии, создатель сравнительной патологии воспаления и фагоцитарной теории иммунитета. Почётный член Петербургской АН (1902). Окончил Харьковский университет (1864), специализировался в Германии у Р. Лейкарта и К. Зибольда, изучал эмбриологию беспозвоночных животных в Италии. Защитил магистерскую (1867) и докторскую (1868) диссертации в Петербургском университете. Профессор Новороссийского университета в Одессе (1870 82). Выйдя в отставку, в знак протеста против реакционной политики в области просвещения, осуществляемой царским правительством и правой профессурой, организовал в Одессе частную лабораторию, затем (1886, совместно с Н. Ф. Гамалеей) первую русскую бактериологическую станцию для борьбы с инфекционными заболеваниями. В 1887 покинул Россию и переехал в Париж, где ему была предоставлена лаборатория в созданном Л. Пастером институте. С 1905 заместитель директора этого института. Проживая до конца жизни в Париже, Мечников не порывал связи с Россией; систематически переписывался с К. А. Тимирязевым, И. М. Сеченовым, И. П. Павловым, Н. А. Умовым, Д. И. Менделеевым и другими. У него специализировались и работали многие русские учёные, и сам он неоднократно приезжал в Россию.

Научные труды Мечникова относятся к ряду областей биологии и медицины. В 1866 86 Мечников разрабатывал вопросы сравнительной и эволюционной эмбриологии, будучи (вместе с А. О. Ковалевским) одним из основоположников этого направления. Предложил оригинальную теорию происхождения многоклеточных животных (теория фагоцителлы). Обнаружив в 1882 явления фагоцитоза (о чём доложил в 1883 на VII съезде русских естествоиспытателей и врачей в Одессе), разработал на их основе сравнительную патологию воспаления (1892), а в дальнейшем фагоцитарную теорию иммунитета ( Невосприимчивость в инфекционных болезнях , 1901, Нобелевская премия, 1908, совместно с П. Эрлихом). Многочисленные работы Мечникова по бактериологии посвящены вопросам эпидемиологии холеры, брюшного тифа, туберкулёза и других инфекционных заболеваний. Мечников совместно с Э. Ру впервые вызвал экспериментально сифилис у обезьян (1903).

Значительное место в трудах Мечникова занимали вопросы старения. Он считал, что старость и смерть у человека наступают преждевременно, в результате самоотравления организма микробными и иными ядами. Наибольшее значение Мечников придавал в этом отношении кишечной флоре. На основе этих представлений Мечников предложил ряд профилактических и гигиенических средств борьбы с самоотравлением организма (стерилизация пищи, ограничение потребления мяса, питание молочнокислыми продуктами). Конечной целью борьбы с преждевременной старостью Мечников считал ортобиоз достижение полного и счастливого цикла жизни, заканчивающегося спокойной естественной смертью ( Этюды о природе человека , 1904; Этюды оптимизма , 1907). В ряде работ Мечниковым затронуты многие общетеоретические и философские проблемы. В ранних трудах, посвящённых вопросам дарвинизма ( Очерк вопроса о происхождении видов , 1876), Мечников высказал ряд идей, предвосхитивших современное понимание некоторых вопросов эволюции.

Причисляя себя к сторонникам рационализма , Мечников критиковал религиозные, идеалистические и мистические воззрения. В общественно-политических вопросах Мечников был последовательным врагом мракобесия и деспотизма царского режима. Главную роль в человеческом прогрессе Мечников приписывал науке. Мечников создал первую русскую школу микробиологов, иммунологов и патологов; активно участвовал в создании научно-исследовательских учреждений, разрабатывающих различные формы борьбы с инфекционными заболеваниями; ряд бактериологических и иммунологических институтов России носит имя Мечникова. Почётный член многих зарубежных АН, научных обществ и институтов.

ГЛАВА 1. ИСТОРИЯ ВИРУСОЛОГИИ

МОДУЛЬ 1. ОБЩАЯ ВИРУСОЛОГИЯ

История вирусологии довольно необычна. Первая вак­цина для предупреждения вирусной инфекции — оспы была предложена английским врачом Э. Дженнером в 1796 г., почти за сто лет до открытия вирусов, вторая вакцина — антирабическая, была предложена основателем микробиологии Л. Пастером в 1885 г. — за семь лет до открытия вирусов.

Честь открытия вирусов принадлежит нашему сооте­чественнику Д.И. Ивановскому, который впервые в 1892 г. доказал существование нового типа возбудителя болезней на примере мозаичной болезни табака.

Рис. 1. Дмитрий Иосифович Ивановский – основатель вирусологии.

Ивановский установил, что болезнь табака, распространенная в Крыму, вызывается вирусом, который обладает высокой заразительностью и строго выраженной специфичностью действия. Это открытие показало, что наряду с клеточными формами существуют живые системы, невидимые в обычные световые микроскопы, проходящие через мелкопористые фильтры и лишенные клеточной структуры.

Спустя 6 лет в 1898 г. после открытия Д.И. Ивановского гол­ландский ученый М. Бейеринк подтвердил данные, полученные русским ученым, придя, однако, к вы­воду, что возбудитель табачной мозаики — жидкий живой контагий. Ивановский с этим выводом не согла­сился. Благо­даря его замечательным исследованиям ого Ф. Леффлер и П. Фрош в 1897 г. установили вирусную этиоло­гию ящура, показали, что возбудитель ящура также проходит через бактериальные фильтры. Ивановский, анализируя эти данные, пришел к выводу, что агенты ящура и табачной мозаики принци­пиально сходны. В споре с М. В. Бейеринком прав ока­зался Ивановский.

В дальнейшем были открыты и изучены возбуди­тели многих вирусных заболеваний человека, животных и растений.

Ивановский от­крыл вирус растений. Леффлер и Фрош открыли вирус, поражаю­щий животных. Наконец, в 1917 г. Д'Эррель открыл бактериофаг — вирус, по­ражающий бактерии. Та­ким образом, вирусы вызывают болезни растений, живот­ных, бактерий.

В 1892 г. современник Пастера и ближайший сотрудник И.И. Мечникова Н.Ф. Гамалея (1859-1949 гг.) обнаружил явле­ние спонтанного растворения микробов, которое, как было установлено Д'Эреллем, обусловлено действием вируса бак­терий — фага.

Под руководством И.И. Мечникова Н.Ф. Гамалея участво­вал в создании первой бактериологической станции в России и второй в мире пастеровской станции. Его исследования посвя­щены изучению инфекции и иммунитета, изменчивости бакте­рий, профилактике сыпного тифа, оспы, чумы и других болезней.

В 1935 году У.Стенли из сока табака, пораженного мозаичной болезнью, выделил в кристаллическом виде вирус табачной мозаики (ВТМ). За это в 1946 году ему была вручена Нобелевская премия.

В 1958 году Р.Франклин и К.Холм, исследуя строение ВТМ, открыли, что ВТМ является полым цилиндрическим образованием.

В 1960 году Гордон и Смит установили, что некоторые растения заражаются свободной нуклеиновой кислотой ВТМ, а не целой частицей нуклеотида. В этом же году крупный советский ученый Л.А.Зильбер сформулировал основные положения вирусогенетической теории.

В 1962 году американские ученые А.Зигель, М.Цейтлин и О.И.Зегал экспериментально получили вариант ВТМ, не обладающий белковой оболочкой, выяснили, что у дефектных ВТМ частиц белки располагаются беспорядочно, и нуклеиновая кислота ведет себя, как полноценный вирус.

В 1968 году Р.Шепард обнаружил ДНК-содержащий вирус.

Одним из крупнейших открытий в вирусологии является открытие большинства структур различных вирусов, их генов и кодирующих ферментов - обратная транскриптаза. Назначение этого фермента - катализировать синтез молекул ДНК на матрице молекулы РНК.

В развитии вирусологии большая роль принадлежит отечественным ученым: И.И. Мечникову (1845-1916гг.), Н.Ф. Гамалея (1859-1949гг.), Л.А. Зильбер (1894-1966г.), В.М. Жданову (1914-1987гг.), З.В. Ермольевой (1898-1979гг.), А.А. Смородинцеву (1901-1989гг.), М.П. Чумакову (1909-1990гг.) и др.

В вирусологии рассматриваются несколько периодов развития.

Илья Ильич Мечников

Илья Мечников родился 3 мая 1845 г. в родовом имении Ивановка Харьковской губернии.

Отец, Илья Иванович Мечников, был из древнего рода молдавских бояр. Мать Эмилия Львовна — дочь еврейского просветителя Л. Н. Неваховича. Когда Илья Иванович разорился, то вынужден был с семьей уехать из столицы в свое имение. В семье было четыре сына и дочь.

В 1862 г. Илья окончил с золотой медалью мужскую гимназию в Харькове. Продолжил обучение в Харьковском университете.

В 1869 г. в Петербурге Илья Ильич венчался с Людмилой Федорович. Невеста была серьезно больна туберкулезом, и в храм ее принесли, усадив на стул. Жених верил, что сможет вылечить возлюбленную. Однако чуда не произошло и, спустя 4 года, она ушла из жизни на Мадейре, где находилась на лечении.

Смерть любимой настолько потрясла Мечникова, что он решил последовать за женой и выпил большую порцию морфия. Но доза была большой и несчастного стошнило.

Время лечит. В 30 лет Илья Ильич вступил в брак с 17-летней Ольгой Белокопытовой. Молодая женщина вскоре заразилась брюшным тифом, свирепствующим в Одессе, где жили молодые супруги. И вновь попытка суицида. Ученый вводит себе палочку возвратного тифа.

Он болел долго и тяжело. Но финал был счастливый: супруги выздоровели и получили пожизненный иммунитет против этой страшной болезни.

В 1887 г. Мечников переезжает в Париж, где ему предоставили отлично оборудованную лабораторию в институте Пастера. Но ученый не забывал о России.

В 1911 г. он руководит экспедицией, направленной правительством Франции в регион распространения чумы. Он делает любопытные выводы о заражении и протекании наиболее опасных инфекций, в т. ч. туберкулеза и чумы.

Мечников всю жизнь вел систематическую переписку с видными российскими учеными.

Илья Ильич скончался в Париже 15 июля 1916 г., пережив несколько инфарктов миокарда. По завещанию, урна с его прахом находится в институте Пастера, которым он руководил долгое время. Во многих городах России улицы названы в его честь.

Мечников: вклад в биологию

Исследования великого ученого охватывают многие области науки. В 1879 г. им был открыт возбудитель микоза у насекомых. В 1866 — 1886 гг. он прорабатывал вопросы эмбриологии, и стал одним из основателей этой науки. Мечниковым была предложена своя теория эволюции животных.

В 1882 г. ученый выявил явление фагоцитоза и досконально изучил его. Это стало фундаментом для фагоцитарной теории иммунитета. За эти разработки Мечников в 1908 г. был удостоен Нобелевской премии.

Многие работы ученого полно освещают вопросы эпидемий и инфекций. Он впервые научно объяснил болезни, которые возникают при иммунодефиците. Ученые, изучающие иммунитет, доказали это в конце прошлого столетия, когда обнаружили иммунодефицит, возникающий при действии вируса ВИЧ.

Фагоцитоз ученый положил в основу многих теорий: иммунитета, атрофии и старения. Иммунолог уделял много внимания изучению проблемы старения. Он считал, что изношенность организма и смерть наступают из-за отравления организма различными ядами.

В ходе многократных экспериментов, он представил научному сообществу различные способы борьбы с отравлением. Основным таким средством ученый считал молочнокислую палочку.

В 1905 г. Мечников пригласил из Болгарии С. Григорова в Париж для прочтения лекции о своем открытии перед микробиологами, собравшимися на симпозиум со всего мира.

В 1907 г. были изданы результаты исследования свойств молочнокислой палочки. Мечников сам провел аналогичные опыты. В 1908 г. он опубликовал научно-популярную статью о кисломолочных продуктах.

Проведя масштабные исследования по проблеме старения по данным 36 государств, ученый установил, что наибольшее число жителей, перешагнувших столетний рубеж в Болгарии — 4/1000 чел.

Биолог считал, что это связано с молочнокислой палочкой. Он широко пропагандировал пользу кисломолочных продуктов и сам постоянно употреблял их.

Целью борьбы со старением ученый считал ортобиоз — жизненный цикл, который заканчивается смертью. В наши дни существует такое направление науки, как ортобиотика.

Ученый принимал непосредственное участие в создании НИИ, где разрабатывались разные формы борьбы с инфекциями. Многие такие институты с гордостью носят его имя.

Ученый написал несколько статей по вопросам дарвинизма. Он озвучил несколько идей, которые предвосхитили современное понимание некоторых вопросов развития эволюции. Ученый был атеистом, хотя воспитывался в строгой религиозной семье. Он считал себя сторонником рационального мышления и подвергал критике религию, идеализм и мистику.

В некоторых работах Мечников затронул проблемы философии. Например, смысл жизни человека.

. тысячи лет идет эта тихая невидимая война человека и вирусов.

• 
  
• 
  
• 
  

МЕЧНИКОВ

И. И. Мечников, которому пришлось эмигрировать из царской России, прибыл в Париж уже широко известным ученым, автором учения о фагоцитозе. Пастер принял его с радостью и сразу назначил руководителем одного из отделов открывающегося института.

Биолог по образованию, он был широко известен своими трудами в области эмбриологии, особенно учением о зародышевых листках, которое создавалось им совместно с А. О. Ковалевским. Химик Пастер сделал свои основные открытия в медицине; Мечников же шутливо называл себя "зоологом, заблудившимся в медицине". Так же как у Пастера, немалую роль в "измене своей науке" сыграл случай. Но еще раз подтвердились слова Пастера: "Случай одаривает лишь подготовленные умы".

К своему главному научному подвигу - созданию учения о фагоцитозе - Мечников был подготовлен собственными исследованиями по эмбриологии. Его глубоко интересовали взаимосвязи между различными классами и типами организмов, между одноклеточными и многоклеточными, беспозвоночными и позвоночными. Обнаружив внутриклеточный способ пищеварения у примитивных существ, он открыл его и у высших организмов. Он нашел, что внутриклеточное пищеварение может наблюдаться как в неподвижных, так и в подвижных клетках многоклеточных животных. Каков биологический смысл этого явления?

Вот как Мечников описывает рождение этой идеи:

"В чудной обстановке Мессинского залива, отдыхая or университетских передряг, я со страстью отдавался работе. Однажды, когда вся семья отправилась в цирк смотреть каких-то удивительных дрессированных обезьян, и я остался один над своим микроскопом, наблюдая за жизнью подвижных клеток у прозрачной личинки морской звезды, меня сразу осенила новая мысль. Мне пришло в голову, что подобные клетки должны служить в организме для противодействия вредным деятелям. Чувствуя, что здесь кроется нечто особенно интересное, я до того взволновался, что стал шагать по комнате и даже вышел на берег моря, чтобы собраться с мыслями. Я сказал себе, что если мое предположение справедливо, то заноза, вставленная в тело личинки морской звезды, не имеющей ни сосудистой, ни нервной системы, должна в короткое время окружиться налезшими на нее подвижными клетками, подобно тому, как это наблюдается у человека, занозившего палец. Сказано - сделано. В крошечном садике в нашем доме, в котором несколько дней перед тем на мандариновом дереве была устроена детям рождественская "елка", я сорвал несколько розовых шипов и тотчас же вставил их под кожу великолепных, прозрачных, как вода, личинок морской звезды. Я, разумеется, всю ночь волновался в ожидании результата и на другой день с радостью констатировал удачу опыта. Этот последний и составил основу теории фагоцитоза, разработке которой были посвящены последующие 25 лет моей жизни".

Вскоре исследователь обнаружил, что если прозрачным водным рачкам - дафниям ввести паразиты - споры грибков, то на них нападают подвижные клетки и переваривают их. На основании этого опыта Мечников заключил, что подвижные клетки защищают дафний от гибели, и назвал их фагоцитами.

В дальнейшем ученый доказал, что и у млекопитающих имеются клетки, обладающие способностью к фагоцитозу (внутриклеточному перевариванию микроорганизмов). К таким клеткам он прежде всего отнес лейкоциты - белые кровяные шарики крови. Эти данные полностью противоречили общепринятому в то время взгляду, согласно которому лейкоциты не разрушают микробы, а, наоборот, транспортируют их по организму.

Против Мечникова выступили многие крупные микробиологи того времени, включая одного из основателей микробиологии Роберта Коха, который считал, что фагоциты могут поглощать только слабоболезнетворные, иначе говоря, слабовирулентные микробы и поэтому не играют роли в иммунитете.

Мечников ставил все более сложные эксперименты. Он обнаружил, что, помимо лейкоцитов, которых он назвал микрофагами, в организме млекопитающих находятся также большие клетки - макрофаги. В отличие от лейкоцитов они содержатся в основном не в крови, а в различных органах - печени, селезенке и других, и могут перерабатывать не только микроорганизмы, но и отмершие клетки собственного тела, и являются главными мусорщиками организма. Каждую минуту погибают миллиарды красных кровяных шариков - эритроцитов. Что с ними происходит дальше? На них набрасываются макрофаги, поглощают их и полностью перерабатывают, а продукты их распада идут на образование вновь нарождающихся клеток. Почему человек седеет? Потому что погибают клетки, вырабатывающие пигмент меланин, и тогда на отмершие клетки нападают макрофаги и переваривают их. Или другой пример: у беременной женщины перед родами матка достигает огромных размеров, а после родов ее размеры и вес быстро снижаются до нормальных величин: большая часть клеток, выполнив свою функцию, отмирает и перерабатывается макрофагами.

Следовательно, фагоцитарная теория не только объясняла механизм иммунитета против возбудителей заразных болезней, но и показывала, что фагоциты могут перерабатывать также отмершие клетки собственного организма.

Таким образом, Мечников обнаружил, что организм - не пассивная среда обитания микробов, и заложил основы первой научной теории иммунитета.

Однако представления о механизмах иммунитета не исчерпывались фагоцитарной теорией. Главными противниками ее были сторонники так называемой гуморальной теории иммунитета (от латинского слова гумор - жидкость). Они считали, что основным механизмом иммунитета против возбудителей заразных болезней является не фагоцитоз, а появляющиеся в жидкостях тела, преимущественно в крови, особые вещества - антитела, способные обезвредить возбудителя. Действительно, было доказано, что внедрение в организм млекопитающих микроорганизмов сопровождается выработкой различных антител. Одни из них выбывают склеивание (агглютинацию) микробов - их назвали агглютининами. Другие обусловливают растворение (лизис) микроорганизмов - лизины. Третьи нейтрализуют яды (токсины), вырабатываемые некоторыми микробами; эти антитела назвали антитоксинами. Антитела могут оказывать или бактерицидное действие (то есть убивать микробы) или бактериостатическое (препятствовать размножению возбудителя).

Открытие антител было крупным достижением медицины и оказало глубокое влияние на ее развитие. Во главе приверженцев гуморальной теории иммунитета стал немецкий ученый Пауль Эрлих, который прославился потом как основоположник химиотерапии. Сторонниками этой теории были такие крупные ученые, как Беринг, Эммерих, Петтенкофер. Ее поддерживал и Р. Кох.

Наиболее серьезным доказательством правоты представителей гуморальной теории иммунитета стала практика медицины. В то время сотрудником Коха Леффером уже был открыт возбудитель дифтерии, а японцем Китазато - возбудитель столбняка. Оба они проявляют свое болезнетворное действие путем выработки токсинов. Эмиль Адольф Беринг доказал, что если вводить животным возрастающие дозы токсинов бактерий (так называемая иммунизация), то в сыворотке крови животных появляются антитоксины.

Получение антитоксических сывороток было огромным достижением. В 1891 году на Международном гигиеническом конгрессе в Лондоне Беринг сообщил о создании противостолбнячной сыворотки. Выяснилось, что она может не только излечивать больных столбняком, но и предупреждать развитие заболевания - если ее вести вскоре после ранения. Далее Беринг изготовил антитоксическую противодифтерийную сыворотку. Своевременное ее применение полностью излечивало больных дифтерией детей, которые прежде были бы обречены. В 1901 году за свои исследования Беринг получил Нобелевскую премию в области медицины.

Сама практика - верховный судья ученых - подтвердила правоту сторонников гуморальной теории. Но значит ли это, что тем самым была дискредитирована фагоцитарная теория Мечникова?

Ни в коем случае. Сам Мечников, отвечая на критику своих противников, не отрицал полученных ими результатов, но с каждым годом приводил все больше данных, свидетельствующих о роли фагоцитов в иммунитете. И силу этих фактов постепенно были вынуждены признать его противники.

Кто же победил в этом споре?

В 1908 году Нобелевская премия по медицине была присуждена одновременно И. И. Мечникову и Паулю Эрлиху.

Победили обе теории, которые на первый взгляд исключали друг друга (а на самом деле - дополняли). Классический пример пользы научных споров, пользы борьбы противоположных мнений в науке!

Сейчас уже никто не сомневается в правоте обеих точек зрения. Никто не отрицает роли фагоцитоза, но никто не отрицает и роли антител в иммунитете. И сегодня иммунологи работают в двух основных областях иммунологии: одни изучают клеточный, другие - гуморальный иммунитет. Но чаще всего они исследуют и клеточный и гуморальный иммунитет. Потому что никто не сомневается: антитела вырабатываются клетками иммунной системы.

Мы видим, что уже на ранней стадии развития учения об иммунитете наметилось два основных направления его практического применения. Первое связано с именем Пастера и заключается в получении различного рода вакцин, содержащих ослабленные или убитые микробы или продукты их жизнедеятельности; второе - с именами Беринга и Эрлиха и имеет в виду применение иммунных сывороток, содержащих специфичные, то есть направленные против данного микроба, антитела. Так было положено начало сывороточной терапии.

С тех пор наука сделала гигантский скачок. Ученые создали различные препараты, применение которых привело к резкому снижению заболеваемости и смертности от инфекционных болезней. Пастер создал первые три живые вакцины - против сибирской язвы, рожи свиней и бешенства. Однако предложенный им метод ослабления вирулентности, то есть степени болезнетворности, микроорганизмов вооружил других исследователей и до сих пор помогает им создавать новые вакцины. В настоящее время применяются более 20 живых вакцин. Однако не все они одинаково эффективны: одни полностью предохраняют от заболевания, другие - частично, одни создают длительный иммунитет, другие - кратковременный.

К наиболее эффективным относятся вакцины против оспы, бешенства, желтой лихорадки, туляремии, полиомиелита. Они полностью предотвращают заболевание. Вакцины против туберкулеза, кори, сибирской язвы, чумы не могут предохранить всех вакцинированных, но резко снижают заболеваемость. Живые вакцины против бруцеллеза, гриппа и некоторых других инфекций обладают сравнительно невысокой эффективностью.

Важность применения живых вакцин можно проиллюстрировать, в частности, на примере туляремии.

Во время войны туляремия широко распространилась в ряде областей нашей страны и представляла серьезную опасность. Обычно она поражает лишь грызунов. Но там, где создаются условия для неограниченного их размножения, инфекция может широко распространиться, а затем, подобно пожару, перекидываться и на людей. В прифронтовой же полосе урожай нередко оставался неубранным, корма было достаточно, н грызуны стали размножаться с фантастической быстротой, заражая людей своими выделениями через пищу, воду и т. д.

Встал вопрос - как бороться с эпидемией? Вакцины против туляремии пока не создано. Один выход - уничтожить источник инфекции, то есть грызунов. Но это практически неразрешимая задача. Более реальным было прервать пути распространения инфекции и прежде всего - предотвратить заражение пищевых продуктов.

Однако этот огромный труд не давал ощутимых результатов в условиях позиционной войны, когда солдаты жили в землянках и имели постоянный контакт с грызунами. Положение коренным образом улучшилось, когда советские ученые Н. А. Гайский и Б. Я. Эльберт создали живую туляремийную вакцину. В конце войны у врачей уже было могучее средство борьбы с туляремией - живая вакцина. Она оказалась буквально чудодейственной: уже через 10 дней после вакцинации развивался стойкий иммунитет. В местах, где были природные очаги этого заболевания, все население было провакцинировано, и это практически дало возможность ликвидировать заболеваемость.

Таким образом, создание вакцины ознаменовало подлинную революцию в борьбе с туляремией.

Широкое применение живых вакцин привело к тому, что инфекционные болезни перестали быть основной причиной смертности людей. Но научный прогресс в этой области выдвинул на повестку дня вопрос об особом внимании к безопасности вакцин, прежде всего - вирусных. Важно было установить, не смогут ли ослабленные микробы, входящие в состав живых вакцин, внезапно усилить свою болезнетворность и превратиться в исходных возбудителей заболеваний? Поэтому все живые вакцины проходят строжайшие многолетние испытания. Каждая серия любой вакцины выпускается только после тщательной проверки в том институте, где ее изготовляют.

Вакцины эти обычно представляют собой эмульсию топ или иной ткани, содержащей соответствующий вирус. Поэтому необходима полная уверенность, что у животных, от которых получены эти ткани, нет не только явной, по и скрытой инфекции. Важно также, чтобы сама по себе ткань, содержащая чужеродные для человека белки, не вызывала осложнений.

Сложность этой проблемы можно проиллюстрировать па примере вакцин против полиомиелита и бешенства.

Две школы, две теории

Иммунология как наука возникла полтора столетия назад. Хотя первую вакцинацию связывают с именем Дженнера, отцом-основателем иммунологии по праву считается великий Луи Пастер, начавший искать разгадку выживания рода человеческого, несмотря на регулярные опустошительные эпидемии чумы, чёрной оспы, холеры, обрушивающиеся на страны и континенты словно карающий меч судьбы. Миллионы, десятки миллионов погибших. Но в городах и селениях, где похоронные команды не успевали убирать с улиц трупы, находились такие, кто самостоятельно, без помощи знахарей и колдунов справлялся со смертельной напастью. А также те, кого болезнь не коснулась совершенно. Значит, существует в организме человека механизм, защищающий его хотя бы от некоторых вторжений извне. Он и называется иммунитетом.

Пастер развивал представления об искусственном иммунитете, разрабатывая методики его создания посредством вакцинации, однако постепенно стало ясно, что иммунитет существует в двух ипостасях: естественный (врождённый) и адаптивный (приобретённый). Который же из них важнее? Какой из них играет роль при успешной вакцинации? В начале ХХ столетия в ответе на этот принципиальный вопрос столкнулись в острой научной полемике две теории, две школы — Пауля Эрлиха и Ильи Мечникова.

Пауль Эрлих ни в Харькове, ни в Одессе не бывал. Свои университеты проходил в Бреславле (Бреслау, ныне Вроцлав) и Страсбурге, трудился в Берлине, в институте Коха, где создал первую в мире серологическую контрольную станцию, а потом возглавил институт экспериментальной терапии во Франкфурте-на-Майне, носящий сегодня его имя. И тут следует признать, что в концептуальном плане Эрлих сделал для иммунологии за всю историю существования этой науки более, чем кто-либо ещё.

Мечников открыл явление фагоцитоза — захвата и уничтожения специальными клетками — макрофагами и нейтрофилами — микробов и других чужеродных организму биологических частиц. Именно этот механизм, полагал он, и является основным в иммунной системе, выстраивая линии защиты от вторжения патогенов. Именно фагоциты бросаются в атаку, вызывая реакцию воспаления, к примеру при уколе, занозе и т.д.

Эрлих доказывал противоположное. Главная роль в защите от инфекций принадлежит не клеткам, а открытым им антителам — специфическим молекулам, которые образуются в сыворотке крови в ответ на внедрение агрессора. Теория Эрлиха получила название теории гуморального иммунитета.

Интересно, что непримиримые научные соперники — Мечников и Эрлих — разделили в 1908 году Нобелевскую премию по физиологии и медицине за работы в области иммунологии, хотя к этому времени теоретические и практические успехи Эрлиха и его последователей, казалось бы, полностью опровергали воззрения Мечникова. Даже поговаривали, что премия последнему была присуждена, скорее, по совокупности заслуг (что вовсе не исключено и не зазорно: иммунология — лишь одна из областей, в которых работал русский учёный, вклад его в мировую науку огромен). Впрочем, даже если и так, члены Нобелевского комитета, как оказалось, были намного более правы, чем полагали сами, хотя подтверждение тому пришло только через столетие.

Таким образом, до 80-х годов ХХ столетия иммунология в основном развивалась по пути, указанному Эрлихом, а не Мечниковым. Невероятно сложный, фантастически изощрённый миллионами лет эволюции адаптивный иммунитет постепенно раскрывал свои загадки. Учёные создавали вакцины и сыворотки, которые должны были помочь организму как можно быстрее и эффективнее организовать иммунный ответ на заражение, и получали антибиотики, способные подавить биологическую активность агрессора, облегчив тем самым работу лимфоцитов. Правда, поскольку многие микроорганизмы находятся в симбиозе с хозяином, антибиотики с неменьшим энтузиазмом обрушиваются и на своих союзников, ослабляя и даже сводя на нет их полезные функции, но медицина заметила это и забила тревогу много, много позднее…

Однако рубежи полной победы над болезнями, поначалу казавшиеся такими достижимыми, отодвигались всё дальше к горизонту, потому что с течением времени появлялись и накапливались вопросы, на которые господствующая теория отвечать затруднялась или не могла ответить вовсе. Да и создание вакцин шло вовсе не так гладко, как предполагалось.

Известно, что 98% живущих на Земле существ вообще лишено адаптивного иммунитета (в эволюции он появляется лишь с уровня челюстных рыб). А ведь у всех у них тоже есть свои враги в биологическом микромире, свои болезни и даже эпидемии, с которыми, однако, популяции справляются вполне успешно. Известно также, что в составе микрофлоры человека есть масса организмов, которые, казалось бы, просто обязаны вызывать заболевания и инициировать иммунный ответ. Тем не менее этого не происходит.

Подобных вопросов десятки. Десятилетиями они оставались открытыми.

Как начинаются революции

Вот эти два события — почти умозрительную теорию и первый неожиданный экспериментальный результат — и следует считать началом великой иммунологической революции. Дальше, как и бывает в науке, события развивались по нарастающей. Руслан Меджитов, который окончил Ташкентский университет, потом аспирантуру в МГУ, а впоследствии стал профессором Йельского университета (США) и восходящей звездой мировой иммунологии, первым обнаружил эти рецепторы на клетках человека.

Оказалось, что у нас их не менее десятка. Каждый специализируется на определённом классе патогенов. Если говорить упрощённо, то один распознаёт грамотрицательные инфекции, другой — грамположительные, третий — грибковые, четвёртый — белки одноклеточных паразитов, пятый — вирусы и так далее. Рецепторы располагаются на многих типах клеток и даже на клетках кожи и эпителия. Но в самую первую очередь — на тех, что отвечают за врождённый иммунитет, — фагоцитах. Подобные рецепторы были обнаружены у амфибий, рыб, других животных и даже растений (хотя у последних механизмы врождённого иммунитета функционируют по-другому).

Так, спустя почти сто лет, окончательно решился давний теоретический спор великих научных соперников. Решился тем, что оба были правы — их теории дополняли друг друга, причём теория И. И. Мечникова получила новое экспериментальное подтверждение.

Новые взгляды на взаимодействие врождённой и приобретённой ветвей иммунитета помогли разобраться в том, что до сей поры было непонятно.

Как действуют вакцины в тех случаях, когда они работают? В общем (и весьма упрощённом) виде это происходит примерно так. Ослабленный возбудитель болезни (как правило, вирус или бактерия) вводится в кровь животного-донора, например лошади, коровы, кролика и т.д. Иммунная система животного продуцирует защитный ответ. Если защитный ответ связан с гуморальными факторами — антителами, то его материальные носители можно очистить и перенести в кровь человека, одновременно перенося и защитный механизм. В других случаях ослабленным (или убитым) патогеном заражают или иммунизуют самого человека, надеясь вызвать иммунную реакцию, которая сможет защитить от реального возбудителя болезни и даже закрепиться в клеточной памяти на долгие годы. Именно так Эдвард Дженнер в конце XVIII века впервые в истории медицины провёл вакцинацию против оспы.

Однако такая методика срабатывает далеко не всегда. Не случайно до сих пор нет вакцин против СПИДа, туберкулёза и малярии — трёх наиболее опасных заболеваний в мировом масштабе. Более того, на многие простые химические соединения или белки, которые являются чужеродными для организма и просто обязаны были бы инициировать ответ иммунной системы, — ответ не возникает! И часто происходит это по той причине, что механизм основного защитника — врождённого иммунитета — остаётся неразбуженным.

Один из способов преодолеть это препятствие экспериментально продемонстрировал американский патолог Дж. Фрейнд (J. Freund). Иммунная система заработает в полную силу, если враждебный антиген смешать с адъювантом. Адъювант — своего рода посредник, помощник при иммунизации, в опытах Фрейнда он состоял из двух компонентов. Первый — водо-масляная суспензия — выполнял чисто механическую задачу медленного высвобождения антигена. А второй компонент — на первый взгляд достаточно парадоксальный: высушенные и хорошо растолчённые бактерии туберкулёза (палочки Коха). Бактерии мертвы, они не способны вызвать заражение, но рецепторы врождённого иммунитета их всё равно немедленно распознáют и включат защитные механизмы на полную мощность. Вот тогда и запускается процесс активации адаптивного иммунного ответа на антиген, который был подмешан к адъюванту.

Небольшое отступление в контексте основной темы.

Оказалось, что стенки микобактерий — а именно к ним относятся туберкулёзные палочки — устроены особенно сложно и распознаются сразу несколькими рецепторами. Наверное, поэтому у них превосходные адъювантные свойства. Итак, смысл применения адъюванта — обмануть иммунную систему, послать ей ложный сигнал о том, что организм заражён опасным патогеном. Заставить реагировать. А на самом деле в вакцине такого патогена нет вообще или он не такой опасный.

Нет сомнений, что можно будет найти и другие, в том числе неприродные, адъюванты для иммунизаций и вакцинаций. Это новое направление биологической науки имеет колоссальное значение для медицины.

Включаем-выключаем нужный ген

О пользе простокваши

Стоит вспомнить ещё об одном предвидении И. И. Мечникова. Сто лет назад он связывал активность открытых им фагоцитов с питанием человека. Хорошо известно, что в последние годы жизни он активно употреблял и пропагандировал простоквашу и прочие кисломолочные продукты, утверждая, что поддержание необходимой бактериальной среды в желудке и кишечнике чрезвычайно важно и для иммунитета, и для продолжительности жизни. И тут он опять оказался прав.

Двадцать лет, прошедшие с момента последней (последней ли?) революции в иммунологии, — слишком малый срок для широкого практического применения новых идей и теорий. Хотя вряд ли в мире осталась хоть одна серьёзная фармацевтическая компания, которая ведёт разработки без учёта новых знаний о механизмах врождённого иммунитета. И некоторые практические успехи уже достигнуты, в частности в разработке новых адъювантов для вакцин.

А более глубокое понимание молекулярных механизмов иммунитета — как врождённого, так и приобретённого (не надо забывать, что они должны действовать вместе — победила дружба) — неизбежно приведёт к значительному прогрессу в медицине. Сомневаться в этом не стоит. Следует лишь немного подождать.

Но вот в чём промедление крайне нежелательно, так это в просвещении населения, а также в смене стереотипов в преподавании иммунологии. Иначе наши аптеки будут по-прежнему ломиться от доморощенных лекарств, якобы универсально усиливающих иммунитет.

Сергей Артурович Недоспасов — заведующий кафедрой иммунологии биологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова, заведующий лабораторией Института молекулярной биологии им. В. А. Энгельгардта РАН, заведующий отделом Института физико-химической биологии им. А. Н. Белозерского.

Петров Р. Точно по цели. — 1990, № 8.

Мате Ж. Человек с точки зрения иммунолога. — 1990, № 8.

Чайковский Ю. Юбилей Ламарка—Дарвина и революция в иммунологии. — 2009, №№ 2, 3, 4, 5.