Зачем нужна иммунная система
Главное эволюционное предназначение Иммунной системы – защита организма от опасных патогенов и обеспечение выживаемости. Иммунная система также обладает способностью распознавать и уничтожать патологически измененные клетки собственных тканей.
Основные проблемы иммунной системы – ее недостаточность и ее избыточность
В мире постоянно появляются новые возбудители инфекций, в том числе несущие серьезную угрозу жизни и приводящие к тяжелым социально-экономическим последствиям - например, вирус иммунодефицита человека, вызывающий СПИД или новая короновирусная инфекция. Ежегодно от инфекционных заболеваний погибает около 20 млн. человек, что в десятки раз превышает потери от боевых действий и катастроф. Не так уж редки и иммунодефицитные состояния, только часть которых поддается излечению. Злокачественные опухолевые клетки не всегда распознаются и уничтожаются иммунной системой. Тем не менее, есть надежда направить иммунные механизмы защиты против некоторых видов рака.
Другую угрозу человеку несет избыточная активность собственной иммунной системы, приводящая к аллергическим и аутоиммунным заболеваниям.
Как устроена иммунная система.
Для эффективной работы иммунитет должен распознать «свое» и «чужое», удалить потенциально опасное «чужое», и в идеале запомнить такую встречу. Иммунитет человека состоит из врожденной и приобретенной систем.
Компоненты иммунной защиты имеются даже у бактерий. У всех многоклеточных организмов есть механизмы врожденного иммунитета. Они начинают действовать c первых минут вредоносного вторжения в организм. Контакт организма с чем-то чужеродным происходит на границах нашего тела. Границы огромны и во много раз превосходят площадь поверхности нашего тела. Это не только кожа, но и роговица глаза, слизистая оболочка дыхательных путей (трахеи, бронхов), желудочно-кишечного тракта (пищевода, желудка, кишечника) и мочеполовой системы. Эти органы образуют не просто физический барьер, они выполняют важные активные иммунные функции. В частности, на их поверхности расположено множество рецепторов, распознающих патогенные молекулы, на которые нужно дать иммунный ответ, и безвредные молекулы, которые можно пропустить. Таким образом, одними из важнейших функций врожденного иммунитета являются сигнализация организму об опасности и запуск последующих механизмов иммунной защиты.
Но механизмы врожденного иммунитета не могут решить всех задач, например, со сложными вирусами эффективно справиться им не под силу. К тому же запомнить этот контакт, т.е. сформировать иммунологическую память, врожденная система иммунитета не может.
По мере эволюции иммунная система усложняется. У позвоночных и млекопитающих, включая человека, функционирует дополнительная важная «надстройка» – система адаптивного (или приобретенного) иммунитета, компонентами которой являются антитела (иммуноглобулины) и клетки. Механизмы приобретенного иммунитета действуют не сразу после контакта с инфекцией, а спустя несколько часов или недель. Так например, иммуноглобулины класса М (IgM) могут появиться в первые сутки после контакта с инфекцией, а иммуноглобулины класса G (IgG) появляются через 2-4 недели и далее продолжают нарастать, а затем еще долго сохраняются в крови, иногда пожизненно, обеспечивая длительный иммунитет. При повторном контакте с этой инфекцией быстро срабатывает приобретенный иммунитет, и мы переносим инфекцию в легкой форме, иногда совсем незаметно для нас. Приобретенный иммунитет специфичен, он формируется и запоминает только конкретный вид инфекции, с которой столкнулся. Непременным условием появления противоинфекционного приобретенного иммунитета являются контакт с инфекцией или вакцинация. Поэтому, чем чаще болеет ребенок, и чем больше его вакцинируют, тем богаче его система адаптивного иммунитета.
Врожденный и адаптивный иммунитет - две взаимосвязанные системы, которые обеспечивают защиту организма. Врожденный иммунитет является первой линией защиты, он неспецифичен и действует немедленно при столкновении с любым патогеном. Адаптивный иммунитет, в свою очередь, развивается в течение жизни и обладает высокой специфичностью, то есть способен распознавать и запоминать конкретные патогены, обеспечивая более сильный и целенаправленный ответ при повторной встрече.
Ученые открыли удивительную функцию иммунной системы активироваться без участия настоящей инфекции или вакцинации.
Нейробиологи из университетской клиники Лозанны, Швейцария, установили, что когда люди смотрели на виртуальные аватары, страдающие кашлем или сыпью, в их мозге запускался иммунный ответ.
Исследование показывает, что мозг активирует первые иммунные клетки в ответ на один только вид больного человека, имитируя реакцию организма на настоящую инфекцию. Для получения результатов потребовалось сканирование мозга, анализы крови, и игровое оборудование. Добровольцы исследования надевали очки виртуальной реальности (VR), чтобы видеть аватары людей с сыпью, кашлем или другими симптомами заболевания, что исключало необходимость подвергать добровольцев воздействию настоящих патогенов. Результаты иллюстрируют способность мозга «предсказывать, что происходит», т.е. распознавать возможность заражения, и выбирать правильную реакцию иммунитета, организовывая превентивный ответ.
Чтобы изучить способность людей предвидеть атаку патогенов исследователи снабдили здоровых добровольцев гарнитурами Oculus Rift от Google и показывали им аватары, которые приближались всё ближе и ближе, при этом ни разу не «касаясь» участников. В основной группе аватары имели признаки инфекционного заболевания; в контрольной группе - аватары выглядели здоровыми. Третья группа добровольцев не видела аватаров, но получила прививку от гриппа, что имитировало воздействие реального патогена.
Учёные обнаружили, что приближение «заразного» аватара активировало области мозга, связанные с личным пространством — область, непосредственно прилегающую к телу. Затем последовал всплеск активности в «сети значимости» мозга: совокупности областей, участвующих в распознавании важных событий, включая угрозы, и реагировании на них. Эта активность мозга спровоцировала увеличение количества защитников иммунитета, называемых врождёнными лимфоидными клетками, которые являются частью системы врожденного иммунитета. Частота этих клеток была выше у участников, к которым приближались инфекционные аватары, чем у участников из контрольной группы. Иммунная активность у участников, к которым приближались инфекционные аватары, была аналогична активности у участников, получивших вакцину от гриппа.
Современные технологии с использованием очков виртуальной реальности в будущем могут улучшить эффект от вакцинации.
Исследователи утверждают, что виртуальная реальность может усилить активацию иммунных клеток, на которые направлены вакцины. Это может усилить иммунный ответ на вакцины и, следовательно, повысить их эффективность.
Автор Елизавета Рыбникова, с использованием материалов журнала Nature Neuroscience.