Чудо дыхания - [9]

Мелкие частицы, достигающие альвеол, удаляются из легких в первую очередь с помощью клеток врожденного иммунитета, называемых альвеолярными макрофагами. В случае с неинфекционными веществами альвеолярные макрофаги не только поглощают их, но и предотвращают ненужную и потенциально вредную активацию иммунной системы. Однако вещества не биологического происхождения, такие как частицы асбеста, кремния и угля, легкие вывести не в состоянии, что может стать причиной хронического воспаления. Развитию хронического заболевания легких могут способствовать многие вдыхаемые вещества, если долгое время присутствуют в большом количестве.

Иммунная система может распознавать инфекционные вещества, так как они помечены особыми маркерами, называемыми патоген-ассоциированными молекулярными паттернами (от англ. pathogen-associated molecular patterns, PAMP). Здесь некоторую роль играет сурфактант, помогающий легким снижать поверхностное натяжение. Он связывается с PAMP бактерий, вирусов и грибов, облегчая таким образом их определение и поглощение макрофагами. Кроме того, PAMP стимулирует эпителиальные клетки дыхательных путей к выработке химических веществ, которые привлекают клетки другого типа — нейтрофилы. Это наиболее распространенные клетки иммунной системы, настроенные на устранение микробов, помеченных PAMP. Нейтрофилы свободно перемещаются по всему организму и играют важную роль в борьбе с этими чужеродными микроорганизмами.

Второй вид нашей защитной системы легких называется приобретенным иммунитетом. Это подразделение иммунной системы, отвечающее за иммунологическую память. Если продолжать аналогию с военными операциями, то приобретенный иммунитет можно сравнить с отрядами особого назначения. К нему относятся высокоспециализированные лейкоциты, включая В- и Т-лимфоциты, которые вызывают иммунный ответ на специфичные патогены. В-лимфоциты производят и выделяют антитела, называемые иммуноглобулинами, которые защищают организм — связываются с вирусами и микробами и таким образом инактивируют их. Иммуноглобулины могут находиться на поверхности иммунных клеток или производиться ими. В-клетки созревают в костном мозге. Вследствие случайной перестройки определенных генных сегментов образуется большое число В-лимфоцитов, имеющих на поверхности самые разнообразные иммуноглобулиновые рецепторы. Теоретически эта армия В-лимфоцитов может связываться буквально с любым молекулярным веществом, которое только можно представить. Однако эти клетки живут недолго, если не взаимодействуют с чужеродным «антигеном» (генератором антитела). Обычно он представляет собой белковое вещество на поверхности клеток, вирусов, грибов и бактерий, но также может включать такие неорганические субстанции, как химические и лекарственные вещества, токсины или другие чужеродные частицы, вызывающие иммунный ответ организма. После контакта с антигеном дольше живущие В-клетки памяти могут быстрее реагировать при встрече с тем же микробом. При активации В-клетки памяти делятся на многочисленные клетки плазмы, что при контакте со знакомым микробом позволяет создать большое количество целевых антител. В этом суть вакцинации.

Еще одним членом команды приобретенного иммунитета выступает Т-лимфоцит. Он выполняет множество функций, среди которых — прямое устранение инфицированных клеток до того, как вирус начинает реплицироваться. Кроме того, Т-лимфоциты производят сигнальные молекулы, помогающие стимулировать врожденный иммунитет для уничтожения вредных микробов. После этого Т-лимфоциты делятся на «эффекторные» Т-клетки, которые при контакте со специфическими антигенами образуют армию клеток-убийц, нацеленных на эти антигены. Как и в случае с В-клетками, долгоживущие Т-клетки памяти при повторной встрече с определенными антигенами также быстро распространяются. Однако в центре всех этих иммунных процессов находится целая система проверок и уравновешивания, включающая как провоспалительный, так и противовоспалительный ответы. Эта система помогает организму не только бороться с инфекцией, но и регулировать воспаление, что позволяет минимизировать сопутствующий ущерб столь тонко организованной структуре легких.

Микробиом легких

Начав учиться в медицинском университете, я узнала, что здоровые легкие имеют стерильное окружение. Уже было известно, что на коже, в ротовой полости и пищеварительном тракте живут бактерии. Если в стандартной чашке Петри, используемой в лаборатории, анализировать культуру, взятую из нижних дыхательных путей здоровых людей, то в ней обнаруживаются только бактерии, которые обычно заселяют ротовую полость и применяются в качестве образцов. Однако развитие методов молекулярного анализа, позволяющих определять бактерии и вирусы на основании генетического материала, приносит гораздо более интересные результаты.

Вероятно, представления о том, что в легких не живут бактерии, всегда были несколько наивными с учетом наличия этих бактерий в носовой и ротовой полостях и глотке, а также анатомической связи этих органов с легкими. В легкие постоянно попадают воздух и секрет из верхних дыхательных путей. Теперь, когда в нашем распоряжении имеются чувствительные методы определения микробов в легких, в научном сообществе начались горячие обсуждения «реальности» этих микробов. Другими словами, возможно, это всего лишь контаминация (загрязнение) при отборе образцов или эти бактерии были занесены в легкие, но были преимущественно мертвыми и на самом деле не жили в легких. Одну из лучших аналогий привел Роберт Диксон, эксперт в этой области, сравнив легкие с приливным бассейном. Наличие живых организмов в приливном бассейне определяется тем, что приносит и уносит океан, и мы не могли бы утверждать, что такой бассейн лишен жизни. В легких, видимо, микробиом отражает те микроорганизмы, которые попадают в них из верхних дыхательных путей, но не размножаются непосредственно в этом органе