Начнем с органов и тканей
В систему иммунитета входят тимус (вилочковая железа), красный костный мозг, лимфатические узлы, селезенка, а также лимфоидная ткань в бронхах, кишечнике, почках и других органах.
Органы и ткани иммунитета производят и дифференцируют (дают специализацию) разнообразным клеткам, вносящим свой индивидуальный вклад в борьбу с инфекциями и инвазиями чужеродных организмов и веществ.
Клеток таких множество. Это Т-лимфоциты, В-лимфоциты, натуральные киллеры, нейтрофилы, эозинофилы, базофилы, моноциты, причем некоторые из них, в свою очередь, делятся на подтипы и выполняют весьма разнообразные функции.
Ветви иммунной системы
По разным критериям иммунитет разделяют на ветви по-разному:
– клеточный (защитные функции выполняют клеточные элементы) и гуморальный (защитные функции выполняют молекулы, находящиеся в плазме крови);
– врожденный и адаптивный, то есть приобретенный (как в результате болезни, так и в результате прививки);
– естественный и искусственный (развившийся в результате прививки);
Механизмы иммунитета
Механизмы иммунитета, то есть процессы формирования защитной реакции против чужеродных агентов (антигенов) делятся на специфические и неспецифические.
Неспецифические механизмы обеспечиваются во многом клеточной ветвью иммунитета, лимфоцитами и фагоцитами, которые реагируют на любой, проникший в организм хозяина чужеродный элемент, независимо от его природы.
Лимфоциты образуются в костном мозге, затем для окончательного созревания и дифференцировки перемещаются в тимус, откуда выходят в виде Т-хелперов, Т-киллеров и Т-супрессоров.
Т-хелперы реагируют на антиген выработкой специальных ферментов, вызывающих размножение и созревание Т-киллеров и В-клеток (которые трансформируются дальше).
Т-киллеры способны уничтожить антиген, а Т-супрессоры нужны для того, чтобы подавить активность иммунного ответа, когда в нем исчезает необходимость.
Клеточный иммунитет включается первым, когда в организм проникает антиген. Его, однако, может оказаться недостаточно, и тогда подключается иммунитет гуморальный, который, в свою очередь, делится на неспецифический и специфический.
Цитокины
В случае гуморального иммунитета, защитные функции выполняют не клетки, а молекулы, находящиеся в плазме крови. Прежде всего, это цитокины.
Цитокин – это небольшая пептидная информационная молекула, которая выделяется на поверхность клетки и взаимодействует с рецептором соседней клетки, передавая сигнал, запускающий определенные реакции.
Цитокины производятся как клетками иммунной системы (в основном, лимфоцитами), так и другими видами клеток, например, эндотелиальными (выстилающими полости сосудов и сердца).
В настоящее время известно более 30 цитокинов, которые делятся на несколько самостоятельных групп.
Существуют провоспалительные цитокины, обеспечивающие мобилизацию воспалительного ответа на борьбу с антигеном. Это ряд интерлейкинов (например, IL-6) и некоторые другие.
Есть и противовоспалительные молекулы, ограничивающие развитие воспаления, «выключающие» его, когда борьба с вторжением условного врага закончена. Среди них – тоже интерлейкины (4 и 10) и некоторые другие виды молекул.
В связи с ковидом все уже, наверняка, слышали про цитокиновый шторм. Это потенциально летальная реакция иммунной системы, состоящая в скоростной продукции и повышенной активности клеток иммунитета, высвобождающих провоспалительные цитокины, которые передают сигнал воспаления и снова активируют клетки, а те, в свою очередь, снова продуцируют цитокины.
Таким образом запускается порочный круг, который вызывает разрушение тканей очага воспаления, причем реакция распространяется на соседние ткани и по мере развития приобретает системный характер, охватывая весь организм в целом.
Цитокиновый шторм может протекать в тяжелой форме и приводить к полиорганной недостаточности (одновременному отказу ряда органов), ДВС-синдрому, при отсутствии лечения – к смерти.
Синдром диссеминированного внутрисосудистого свертывания – нарушение свертываемости крови вследствие повышенного тромбообразования.
Именно последние два состояния (помимо респираторного дистресс-синдрома) являются той гипервоспалительной реакцией, которая приводит к гибели пациентов с COVID-19.
Именно они диктуют необходимость применения, с одной стороны, противовоспалительных средств, в числе которых гормональные препараты (дексаметазон, метипред), ингибиторы IL-6 (напомним, IL-6 —это провоспалительный цитокин, а к препаратам этой группы относится тоцилизумаб), с другой – антикоагулянты (самый простой и всем знакомый – аспирин).
Есть еще одна группа молекул иммунной системы, которая чрезвычайно важна для понимания важных аспектов COVID-19.
Интерфероны
Это тоже подгруппа цитокинов, белки, которые выделяются разнообразными клетками организма (не только иммунными) в ответ на вторжение вируса. Интерфероны активируют другие клеточные белки, блокирующие репликацию патогена.
Во время пандемии коронавируса интерферон оказался в центре внимания ученых.
Науке уже было известно о существовании двух факторов, которые способствовали тяжелому течению гриппа и других вирусных заболеваний у ряда пациентов. Это определенные генетические мутации, подавляющие продукцию интерферона, а также производство аутоантител к интерферону организмом пациента.
В первом случае интерфероны производятся в недостаточном количестве, во втором – они уничтожаются аутоантителами.
Ученые, работающие в рамках проекта международного консорциума COVID Human Genetic Effort, установили, что несмотря на крайнюю редкость обоих явлений, мутации присутствуют у 3,5% пациентов с жизнеугрожающим течением ковида, а аутоантитела к интерферону – у 13,7%. У пациентов с легким течением болезни таких изменений практически не было.
Таким образом, порядка 17% тяжелых больных страдают вследствие того, что в их организме интерферон не препятствует репликации вируса.
Кроме того, вирус SARS-CoV-2, как оказывается, способен лучше других патогенов блокировать интерфероновый ответ организма на свое вторжение.
В связи с этим ученые рассматривают использование препаратов интерферона для терапии ковида, а в некоторые протоколы они уже включены.
Поскольку аутоантитела направлены на уничтожение интерферона-α, имеет смысл вводить пациенту интерферон-β, который не подвергнется атаке аутоантител и выполнит свою противовирусную функцию.
В то же время, применение таких препаратов требует большой осторожности. Они могут быть очень полезными в самом начале заболевания, но, если у больного начала развиваться гипервоспалительная реакция (цитокиновый шторм), интерферон (напомним, что это тоже цитокин) может ее усилить.
Мы коротко рассказали о неспецифическом гуморальном иммунитете, но есть еще специфический, представленный антителами к конкретному антигену, которые вырабатываются по специальному шаблону для противостояния этой и только этой инфекции.
Антитела
Это крупные белки плазмы крови из суперсемейства иммуноглобулинов.
Мы остановимся на двух типах антител.
IgM – иммуноглобулин М обеспечивает первичный иммунный ответ. Наличие IgM в крови больного говорит о том, что его иммунная система производит антитела, «скроенные» для борьбы с конкретным антигеном.
IgG – иммуноглобулин G обеспечивает вторичный иммунный ответ. Наличие таких антител позволяет в будущем распознать патоген и защитить организм при новом вторжении.
Длительность их жизни, однако, разная. Антитела могут остаться в организме на годы и даже на всю жизнь, отражая повторные атаки того же антигена. Так, для подавляющего количества переболевших пожизненно сохраняется иммунитет к кори или ветрянке, на долгие годы – к корьевой краснухе, а вот иммунитет к сальмонеллезу длится недолго – лишь 6-12 месяцев после перенесенного заболевания.
Что же касается COVID-19, даже до точного подтверждения повторных случаев ученые уже знали, что многие люди, переболевшие ковидом, теряли антитела через 2-3 месяца.
Еще один интересный аспект: у многих переболевших антител к SARS-CoV-2 и вовсе не было обнаружено.
Как такое может быть? И как это может сказаться на успехе вакцинации?
Стерилизующий иммунитет – можно ли обойтись без него?
Еще сравнительно недавно считалось, что для того, чтобы побороть вирусную инфекцию, организм должен вырабатывать антитела к вирусам. Однако исследование 2012 года, проведенное учеными Гарвардской медицинской школы, демонстрирует способность организма справиться с вирусом везикулярного стоматита без образования антител: B-клетки подопытных мышей продуцировали необходимые компоненты поддержки макрофагов, те же, в свою очередь, вырабатывали интерфероны, остановившие инвазию вируса.
Судя по всему, у многих пациентов, перенесших ковид, иммунная система справилась с вирусом «на дальних подступах», задействовав лишь клеточные механизмы и интерферон.
Создатели вакцинных препаратов часто нацелены на взятие самой высокой планки – достижение так называемого стерилизующего иммунитета. Это реакция, за которую отвечают нейтрализующие антитела, производимые В-клетками. Они способны остановить атаку вируса до того, как он обосновался в клетках организма.
Но антитела, генерируемые В-клетками, – это, как мы теперь знаем, лишь часть иммунного ответа. Вакцина, как правило, влияет не только на В-клетки, но и на Т-клетки, которые способны распознать клетки организма, инфицированные уже знакомым вирусом, и уничтожить их, ограничивая репликацию и дальнейшее продвижение патогена.
В одном из недавних исследований сингапурских ученых 36 участников, выздоравливающих от COVID-19, продемонстрировали хороший уровень иммунного ответа. Их Т-клетки легко узнавали вирус при повторной встрече с ним.
Для ученых не секрет, что вирусы, вызывающие ОРВИ, включая и ряд коронавирусов, родственников SARS-CoV-2, редко вызывают стерилизующий иммунитет. Это знает и широкая публика: большинство из нас болеет простудами и гриппом практически каждый год, а некоторые – по нескольку раз за сезон.
В конце ноября–начале декабря создатели трех вакцин, российской векторной Спутник-V и двух РНК-вакцин (Pfizer и Moderna), заявили об очень высокой – выше 90% – эффективности своих препаратов.
Будем надеяться, что они поведут себя в реальной жизни не хуже, чем в испытаниях, и сформируют у граждан если не стерилизующий, то адекватный Т-клеточный иммунитет, который позволит остановить пандемию.
