Почему мы страдаем от аллергии

Аллергические реакции на все - от пыльцы растений до арахиса - отравляют жизнь миллионов людей. Но почему же наш организм так болезненно реагирует на такие, казалось бы, безобидные раздражители? В этом попытался разобраться корреспондент BBC Future.

Как-то летним днем, когда мне было 12 лет, я оказался на заросшем высокой травой поле недалеко от дома одного из моих друзей и пнул ногой гнездо шершней размером с футбольный мяч. Эскадрилья разъяренных насекомых впилась в мою ногу. Их жала вонзались в меня, как раскаленные иглы. Я попытался смахнуть шершней с себя и бросился бежать, но спустя считанные минуты я ощутил, что с мной происходит что-то не то. Вокруг укусов образовалось целое созвездие розовых точек. Они начали распухать, сыпь поползла выше по ногам. У меня началась аллергическая реакция.

Мама друга дала мне какой-то антигистаминный препарат и погрузила меня в свой фургон. Пока мы ехали больницу графства, мне становилось все страшнее. Я очень смутно представлял себе, какие ужасы творятся, когда аллергия срывается с цепи. Я вообразил себе, как сыпь доползает до моего горла и запечатывает его.

Но я выжил и теперь могу рассказать эту историю. В больнице сыпь постепенно спала, но остался постоянный страх перед шершнями. Тест на аллергические реакции показал, что я восприимчив к насекомым. Причем не к медоносным пчелам или различным осам, а именно к конкретной разновидности шершней, которые меня жалили. Доктор из приемного покоя отделения скорой помощи предупредила, что в следующий раз, когда я наткнусь на их гнездо, мне может повезти меньше. Она дала мне инжектор EpiPen и сказала, что я должен тут же всадить иглу инжектора себе в бедро, если меня снова ужалит шершень. Содержащийся в инъекции противоаллергический препарат эпинефрин понизит давление крови, освободит дыхательные пути и, возможно, спасет мне жизнь.

В общем, мне повезло. С того дня прошло 35 лет, и за все это время я ни разу не натыкался на гнездо шершней.

У каждого человека, страдающего от аллергии, есть своя история ее возникновения. Это рассказ о том, как он обнаружил, что его иммунная система идет вразнос, когда некая произвольная, но вполне конкретная молекула попадает в организм. Таких историй – сотни миллионов. В одних только Соединенных Штатах насчитывается 18 млн человек, страдающих от сенной лихорадки. Пищевая аллергия наблюдается у миллионов американских детей. Различные виды аллергии все сильнее распространяются во многих других странах. Далеко не полный список аллергенов включает латекс, золото, пыльцу растений (пыльца амброзии, плевела и амаранта особенно опасны), пенициллин, яд насекомых, арахис, папайя, ожоги от щупалец медуз, духи, яйца, фекалии домашних пылевых клещей, орехи пекан, семгу, говядину и никель.

Как только эти вещества вызывают аллергию, она может проявляться в целой гамме симптомов – от раздражающих до смертельных. Появляется сыпь, распухают губы. Сенная лихорадка сопровождается насморком и воспалением глаз. Аллергия на еду может проявляться в рвоте и поносе. У несчастного меньшинства различные виды аллергии могут почти мгновенно вызывать потенциально смертельную реакцию всего организма, известную как анафилактический шок.

Совокупное бремя всех этих напастей колоссально, тогда как набор средств лечения ограничен. EpiPen (известен и в России как ЭпиПен – Ред.) способен спасти жизнь, однако имеющиеся в распоряжении врачей средства длительного лечения предлагают неоднозначные результаты людям, измученным аллергией на плесень или ежегодное появление пыльцы растений. Антигистаминные препараты зачастую облегчают симптомы аллергии у страдальца, но эти лекарства вызывают сонливость.

В нашем распоряжении могло бы оказаться более эффективное средство лечения, если бы ученые сумели понять природу аллергии. Однако хитросплетение различных причин, вызывающих аллергические реакции, таково, что может свести с ума. Возбуждаются клетки, высвобождаются химические вещества, передаются сигналы. Ученым пока удалось лишь частично описать этот процесс. Но за всей этой биохимической паутиной скрывается еще более интригующая загадка: почему вообще у нас возникают аллергии?

"Это именно та проблема, которую я люблю,- сказал мне недавно Руслан Меджитов.– Она очень велика, она фундаментальна и абсолютно неизучена".

Меджитов и я неспешно прохаживались по его лаборатории, которая располагается на верхнем этаже Центра медицинских исследований и образования имени Уильяма Анлияна в Йельской школе медицины. Члены его команды, состоящей из постдокторантов и студентов выпускных курсов, едва протискиваются между достигающими размеров человека емкостями с кислородом и инкубаторами, наполненными иммунными клетками. "Здесь у нас беспорядок, но это продуктивный беспорядок", - говорит он, пожимая плечами. У Меджитова лицо боксера – массивное, круглое, с широким плоским носом. Однако речь его отличается изяществом выражений.

Действительно, беспорядок, царящий в лаборатории Меджитова, исключительно продуктивен. За последние 20 лет он совершил немало фундаментальных открытий в области иммунологии и получил целый ряд самых престижных премий. В прошлом он стал первым лауреатом только что учрежденной Премии имени Эльзе Кренер Фрезениус в размере 4 млн евро (из которых 3,5 млн идут на научные исследования, а полмиллиона – лично ученому). Хотя Мелжитов не получил Нобелевскую премию по медицине, многие из его коллег-ученых считают, что он более чем достоин этой награды. В 2011 году 26 ведущих иммунологов опубликовали в журнале Nature письмо с протестом против того, что Нобелевский комитет не выбрал его.

Сейчас внимание Меджитова сосредоточено на вопросе, ответ на который может совершить еще один переворот в иммунологии: почему мы подвержены аллергии? Твердого ответа нет ни у кого. Однако теория, которая сейчас считается ведущей, утверждает, что аллергии – это своего рода осечки при срабатывании защиты организма от червей-паразитов. В индустриальном мире, где такие инфекции стали редкостью, система непропорционально срабатывает на совершенно безобидные объекты, что заставляет нас страдать в процессе такой защитной реакции.

По мнению Меджитова, это неверно. Аллергии – это не просто биологические ошибки. На самом деле, они – действенный способ защиты против вредных химических веществ. Эти средства защиты служили нашим предкам десятки миллионов лет и продолжают служить нам поныне. Меджитов признает, что эта теория противоречива. Но вместе с тем он уверен, что история докажет его правоту. "Я думаю, что ситуация поменяется на 180 градусов по сравнению с тем этапом, когда сама идея вызывает ожесточенное сопротивление, - сказал он мне. – Настанет момент, когда все будут говорить: "Ну, да, это же очевидно. Конечно, все происходит именно так".

Врачи древнего мира знали об аллергиях. Три тысячи лет назад китайские доктора описывали "растительную лихорадку", вызывавшую течь из носов осенью. Есть свидетельство, что египетский фараон Менес, основатель Первой династии, умер от укуса осы в 2641 году до Рождества Христова, хотя по другой версии его убил во время охоты гиппопотам. Спустя две с половиной тысячи лет римский философ Лукреций писал: "Что для одного еда, то для другого – яд".

Но только чуть более века назад ученые поняли, что все эти многообразные симптомы – это разные головы одной и той же гидры. К тому времени исследователи уже установили, что причиной многих болезней служат бактерии и другие патогены, а мы отражаем нападения этих врагов с помощью нашей иммунной системы – армии клеток, способной выпускать смертельные химические вещества, точно поражающие антитела. Далее они выяснили, что иммунная система может причинять и вред.

В начале 1900-х гг. французские ученые Шарль Рише и Поль Портье изучали воздействие токсинов на организм. Они вводили малые дозы яда морской анемоны собакам, а спустя неделю, если собака выживала, вводили ей еще меньшую дозу. В течение нескольких минут у собаки наступал шок, и она погибала. Вместо того чтобы защищать животное от вреда, иммунная система делала его еще более восприимчивым к токсину. (За открытие этого явления, которому он дал название анафилаксия, Рише в 1913 году получил Нобелевскую премию – Ред.)

Другие ученые установили, что некоторые медицинские препараты вызывают сыпь и иные симптомы. Чувствительность увеличивается по мере воздействия в противоположность защите от инфекционных заболеваний, которую дают антитела. Австрийский врач-педиатр и диагност туберкулеза Клеменс фон Пирке задумался над тем, как вещества, проникающие в организм, способны менять характер его реакции. Чтобы описать этот процесс, он ввел в 1906 году термин "аллергия", составленный из греческих слов ἄλλος (другой) и ἔργον (работа, воздействие).

В последующие десятилетия ученые открыли, что молекулярные стадии таких реакций поразительно похожи. Процесс начинается тогда, когда аллерген попадает на одну из поверхностей тела – кожу, глаз, носоглотку, рот, дыхательные пути, кишечник. Эти поверхности изобилуют иммунными клетками, выполняющими функции пограничной стражи. Когда стражник сталкивается с аллергеном, он поглощает и уничтожает нарушителя, а затем украшает внешнюю поверхность фрагментами этого вещества. Затем клетка находит некую лимфатическую ткань. Там она передает фрагменты другой иммунной клетке, которая производит антитела, имеющие форму вилки, известные как иммуноглобулин E или IgE.

Эти антитела активируют ответную реакцию, когда они снова встречают аллерген. Реакция начинается тогда, когда антитело активирует компонент иммунной системы, известный как мастоцит или тучная клетка, которая взрывается и выбрасывает целый рой химических веществ. Некоторые из этих химикатов цепляются к нервным окончаниям и вызывают зуд и кашель. Иногда появляется слизь. Мышцы гортани сжимаются, и становится трудно дышать.

Эта картина, воссозданная в лабораториях на протяжении истекшего столетия, раскрывает часть тайны аллергии, обозначенную вопросом "как?". Без ответа остается вопрос "почему?" Это удивительно, потому что на данный вопрос есть вполне ясный ответ, который по большей части дает иммунная система. Наши предки постоянно подвергались атакам патогенов. Естественный отбор отдавал предпочтение тем мутациям, которые помогали им отражать эти атаки; и эти мутации накапливались, чтобы в итоге создать ту изощренную систему защиты, которой мы обладаем сегодня.

Труднее было понять, как естественный отбор мог привести к возникновению аллергий. Мощный иммунный ответ на безобидные вещи вряд ли мог способствовать выживанию наших предков. Кроме того, аллергии отличаются странной избирательностью. Лишь некоторые люди подвержены аллергии, и только некоторые вещества являются аллергенами. У некоторых людей аллергия начинает проявляться далеко не в юном возрасте, порой исчезает аллергия, от которой они страдали в детстве. А еще в течение десятилетий никто не мог понять, что такое иммуноглобулин IgE и каковы его свойства. Он не проявлял способности останавливать какие-либо вирусы или бактерии. Дело выглядело так, словно наш организм вырабатывает какой-то особый вид антител - просто для того, чтобы испортить нам жизнь.

Одна из первых подсказок появилась в 1964 году. Паразитолог Бриджит Огилви исследовала, как иммунная система противостоит паразитическим круглым червям - нематодам. Она обнаружила, что крысы, инфицированные этими паразитами, вырабатывают большие объемы вещества, которое позже получало название IgE. Дальнейшие исследования показали, что эти антитела дают иммунной системе сигнал начать сокрушительную контратаку против глистов.

Черви-паразиты представляют серьезную угрозу не только для крыс, но и для людей. Глисты анкилостомы поражают, в частности, кишечник и высасывают кровь. Печеночные двуустки могут разрушить ткани печени и вызвать рак. Ленточные черви могут проникать в мозг и образовывать в нем кисты. Более 20% людей на Земле являются носителями глистных инвазий, большинство из них живет в странах с низкими доходами. До появления современных систем здравоохранения и контроля безопасности продуктов питания наши предки на протяжении всей своей жизни были вынуждены вести борьбу с глистами, а также клещами и другими паразитами.

В 1980-е гг. несколько ученых настойчиво доказывали взаимосвязь между паразитами и аллергиями. Вероятно, у наших предков в процессе эволюции развилась способность распознавать белки (протеины) на поверхности червей и реагировать выработкой антител IgE. Антитела "воспламеняют" клетки иммунной системы на коже и в кишечнике, чтобы как можно скорее пресечь попытку паразита проникнуть в организм. "В нашем распоряжении есть примерно час времени, чтобы решительно отреагировать и понизить шансы паразитов на выживание", - говорит профессор Дэвид Данн, паразитолог и иммунолог и Кембриджского университета.

Согласно паразитарной теории, белки глистов имеют ту же форму, что и другие молекулы, с которыми мы постоянно сталкиваемся в жизни. Если мы встречаем такие молекулы, мы переходим к бессмысленной обороне. "Аллергия – это ничто иное как злополучный побочный эффект защиты от червей-паразитов", - говорит Данн.

Когда Меджитов только начинал изучать иммунологию, ему преподавали паразитарное учение о происхождении аллергии. Однако 10 лет назад у него начали возникать сомнения на этот счет. "Я видел, что это ничего не объясняет", - говорит он. Поэтому Меджитов задумался над своей собственной теорией на этот счет.

Размышления составляют немалую часть научной работы Меджитова. Это наследие, доставшееся ему от лет учебы в Советском Союзе в 1980-1990-е гг., когда в университетах страны было мало оборудования и еще меньше заинтересованности в подготовке хороших ученых. Студенческие годы Меджитова прошли в Ташкентском государственном университете в Узбекистане. Каждую осень профессора (по разнарядке коммунистических партийных органов – Ред.) отправляли студентов в поле на помощь колхозникам в уборке урожая хлопка. Работали ежедневно от рассвета до заката. "Это было ужасно, - говорит Меджитов. – Если ты не работал, тебя исключали из университета". Он вспоминает, как тайком брал с собой в поле учебники по биохимии, за что и подвергся взысканию.

В аспирантуре было не лучше. Он приехал на учебу в Московский государственный университет сразу после краха советского режима. Университет оказался банкротом, у Меджитова не было оборудования, необходимого для проведения экспериментов. "Практически все свое время я читал и думал", - сказал мне Меджитов.

Главным образом он думал о том, как наш организм воспринимает внешний мир. Мы распознаем "паттерны" фотонов с помощью глаз, а "паттерны" вибраций воздуха – ушами. По мнению Меджитова, иммунная система – одна из систем распознания "паттернов": она засекает молекулярные подписи вместо света и звуков.

В поисках научных статей по своей дисциплине Меджитов наткнулся на реферат эссе, написанного в 1989 году Чарльзом Дженуэем, иммунологом из Йельского университета, и озаглавленного "Приближение к асимптоте? Эволюция и революция в иммунологии". (Асимптота – в математике прямая линия, к которой бесконечно приближается кривая. – Ред.)

Меджитов был заинтригован и потратил свою стипендию за несколько месяцев, чтобы купить репринт этой работы. Его ожидания оказались полностью оправданными, поскольку эта работа открыла ему учение Дженуэя о "врожденном иммунитете", а этому учению было суждено изменить его жизнь.

Отправить ответ

Оставьте первый комментарий!

Сообщать
avatar
wpDiscuz