ПОДІЛИТИСЯ | ДРУКУВАТИ | ЕЛЕКТРОННА ПОШТА
Нижче наведено уривок з розділу 1 Страх перед мікробною планетоюЯк гермофобна культура безпеки робить нас менш безпечними.
Коли моя сестра вперше заходить до готельного номера, вона бере з собою контейнер з дезінфікуючими серветками та протирає ними всі поверхні, з якими могла стикатися людина нещодавно. Вона більше нічого не робить, перш ніж це станеться. Нічого не сідає, не розпаковує речі. Нічого.
«Чому ти це робиш?» — спитав я її.
«Ніколи не знаєш, що чи хто там був», – відповіла вона.
«Це стосується будь-якого місця, куди б ви не пішли», – подумав я, але тоді не наполягав на цьому. «Моя сестра – гермофоб, і я знав, що її не переконає нічого іншого, що міг би сказати її молодший брат, навіть якби я був дослідником інфекційних захворювань. Але, можливо, ви переконаєтесь».
Гермофоби живуть у запереченні
Гермофоби (їх також можна написати гермафобами) живуть у стані заперечення, тому що мікроби є скрізь, і їх неможливо уникнути. За оцінками, на Землі в будь-який момент часу існує 6×10^30 бактеріальних клітин. За будь-якими стандартами, це величезна кількість біомаси, яка поступається лише рослинам і перевищує біомасу всіх тварин більш ніж у 30 разів. Мікроби становлять до 90 відсотків біомаси океану, з 10^30 клітинами, що еквівалентно вазі 240 мільярдів африканських слонів. Саме повітря, яким ви дихаєте, містить значну кількість органічних частинок, що включає понад 1,800 видів бактерій і сотні видів грибів, що переносяться повітрям у вигляді спор і фрагментів гіф. Деякі мікроби можуть залишатися в повітрі від кількох днів до тижнів, зазвичай подорожуючи на пилу або частинках ґрунту. Сама щільність повітря, яким ми дихаємо, означає, що ми вдихаємо тисячі мікробних частинок за кожну годину, проведену на вулиці. Перебування всередину не сильно відрізняється, оскільки повітря в приміщенні зазвичай асоціюється з безпосереднім зовнішнім середовищем, з відмінностями через вентиляцію та кількість людей. Майже неможливо знайти будь-яке місце, в приміщенні чи на вулиці, яке було б повністю стерильним, хоча деякі місця брудніші за інші.
Якщо ви працюєте в затхлому, пошкодженому водою підвалі без захисного респіратора, видалення запліснявілого гіпсокартону може дуже легко піддати вас впливу сотень мільйонів аерозольних грибкових спор, що подразнюють ваше горло, пазухи та легені. Листя, яке ви згрібали восени, те, яке ви деякий час ігнорували, поки воно не перетворилося на мокру, коричневу масу, поки погода нарешті не стала сухою та теплою, могло вивільнити хмару бактерій та грибків, коли ви нарешті взялися їх згрібати або видувати. А пізніше, коли ви відпочивали в гамаку, у вас міг бути легкий кашель. Це ваші легені намагалися позбутися всіх тих мікробів, які ви розпалювали та вдихали. Але, ймовірно, ви це подолали. Легені досить добре очищають більшість частинок, навіть живих.
Раніше, влітку, коли ви купалися в озері, ви піддавалися впливу трильйонів мікробів з моменту потрапляння у воду. Бактерії та інші одноклітинні організми вже розквітли в теплій, багатій на поживні речовини воді до астрономічних рівнів для літнього сезону. Навіть якщо ви думали, що тримали язика за зубами, ви не повністю їх стримували. Немає проблем, кажете ви, я просто плаватиму в басейнах і уникатиму всіх цих мікробів. Однак басейни, незважаючи на вміст антимікробного рівня хлору, все ще можуть містити фекалії. Е. Колі і синьогнійна паличка. Навіть не починайте зі мною про дитячий басейн. Як ви думаєте, підгузки для плавання сильно зупиняють процес? Хм, ні. Какашки та мікроби, що з ними пов'язані, знаходять собі шлях.
Усі ці бактерії в озері та басейні не просто живуть і розмножуються природним чином у воді. Значна їх кількість походить від тварин, включаючи людей. Ми маємо трильйони бактерій на нашій шкірі, у роті та в кишечнику. У басейні немає мікробів, тому що хімічна обробка не спрацювала, а є, тому що... у ньому є люди. Ми буквально фабрики мікробівВоно всюди на нас, всередині нас і на всьому, чого ми торкаємося.
Коли я навчався в коледжі, одне місцеве студентське братство проводило марафон зі збору коштів у вигляді гарячих ванн, де учасникам пропонували сидіти в гарячих ваннах якомога довше. Деякі робили це годинами. Протягом наступних кількох днів у багатьох із них з'явився сверблячий, червоний, горбистий висип з пухирями навколо волосяних фолікулів. Не дивно, що весь цей час у гарячих ваннах перетворив їх на великі бактеріальні бульйонні культури, які засівали хлопці з студентського братства та дівчата з жіночих клубів, що знаходилися поблизу. Гаряча вода, навіть хімічно оброблена, не могла придушити ріст назавжди, і бактерії, ймовірно, колонізували шкіру та викликали висип. синьогнійної, зростав експоненціально. Не було жодного зловісного зовнішнього забруднення. Джерелом усього цього Pseudomonas, безсумнівно, це були самі люди.
Люди як мікробні біореактори
Наші тіла колонізовані такою кількістю мікробів, що кількість наших клітин (близько 10 трильйонів загалом) перевищує кількість наших мікробних мешканців у десять разів (близько 100 трильйонів загалом). Мікробіота нашого тіла неймовірно різноманітна, з тисячами видів бактерій та грибів, які разом експресують 4.4 мільйона генів, порівняно з нашим мізерним геномом, що містить 21,000 XNUMX генів. Як зазначила наукова письменниця та еколог Аланна Коллен у своєму чудовому посібнику з мікробіоти людини 10% людинигенетично ми навіть не на 10 відсотків люди, насправді це радше 0.5 відсотка.
Коли і звідки ми отримуємо всі ці мікроби?
Для кожного, хто був свідком природних пологів, очевидно, що дитина не народжується в абсолютно чистому середовищі. По-перше, піхва матері наповнена бактеріями, переважно роду Лактобактерії. Ви можете розпізнати Лактобацила від перегляду списку інгредієнтів йогуртових продуктів, оскільки він часто є основним компонентом. Ось чому деякі хрусткі акушерки радять вагітним жінкам натирати йогурт вагіни, якщо вони підозрюють, що у них може бути дріжджова інфекція. Отже, немовлята піддаються впливу йогуртових бактерій? У цьому немає нічого поганого! Але це ще не все. Ще одне поширене явище — породіллі можуть випорожнюватися. Через сильний тиск внизу живота та тазу породілля часто починає втрачати контроль і іноді може виштовхнути все. І в результаті дитина може піддатися впливу фекальних бактерій матері на додаток до вагінальних бактерій. Якщо цього не станеться під час народжень, це також може статися пізніше в лікарні або вдома, оскільки фекальні бактерії легко аерозолізуються/переносяться повітрям і вдихаються або ковтаються. У будь-якому випадку, кожна здорова дитина зрештою буде колонізована E. палички, Бактеріоід, Clostridium, Стафілокок та Streptococcus види, і це лише деякі з них. Якщо мати годує грудьми, дитина також буде піддаватися впливу додаткових лактобактерій та біфідобактерій.
Як тільки дитина починає їсти тверду їжу, її кишкова мікробіота адаптується до нових джерел клітковини, цукру, білка та жирів зі збільшенням різноманітності та більш «дорослим» мікробіомом. Мікробіом дорослої людини менш динамічний у немовляти першого року життя, але дорослі мікробіоми все ще можуть бути порушені змінами в раціоні, загальним станом здоров'я, впливом антибіотиків або інфекцією. У розділі 2 я детальніше розповім про те, як ці зміни можуть порушити мікробіом і як вони можуть бути пов'язані із сучасними проблемами зі здоров'ям. Але навіть з цими порушеннями люди перевантажені мікробами та щодня піддаються впливу величезної кількості додаткових мікробів вдома, в школі, в офісі чи практично в будь-якому іншому місці на Землі.
Дім там, де є мікроби
Коли технологію секвенування також використовували для визначення мікробного різноманіття в повітрі та пилу домогосподарств та офісів, результати були вражаючими. Мікроби в приміщенні можуть бути на поверхнях або в повітрі у вигляді біоаерозолів. Не дивно, що основним джерелом мікробів та біоаерозолів у приміщенні є місцеве зовнішнє середовище. Однак біоаерозолі також надходять від тварин та людей, які проживають у приміщенні, через дихання, скидання клітин шкіри або користування туалетом. Частинки на поверхнях можуть повторно суспендуватися в повітрі у вигляді біоаерозолів під час ходьби, пилососіння, прибирання та навіть сну, оскільки ваше ліжко повне відмерлих клітин шкіри, грибків та бактерій.
У будь-якому будинку чи будівлі, де проживають люди, є багато видів бактерій, що колонізують людину. Фактично, можна передбачити, чи проживає будинок переважно чоловіками чи жінками, виходячи з їхнього мікробного профілю, оскільки вищий відсоток чоловіків був пов'язаний з більшою кількістю Corynebacterium, Дермабактери та Роузберія видів, тоді як у самок спостерігалося збільшення Лактобацила види. Чи була в сім'ї кішка чи собака, також можна було визначити за допомогою секвенування 16S рРНК. Собаки приносять більше різноманітності бактерій, з 56 різними типами бактерій порівняно з 24 у котів. Кішки принаймні миються самі та витрачають набагато менше часу на обнюхування сідниць одне одного, тому, можливо, це пояснює різницю.
Ще більш вражаючим є те, що в міру секвенування мікробіоти більшої кількості особин стало очевидно, що кожна особина має унікальну колонію мікробів, таку ж унікальну, як відбиток пальця. Хоча ці окремі мікробіоми більш-менш стабільні в дорослому віці, вони можуть змінюватися під впливом таких факторів, як дієта, вік і гормони. Крім того, генетично споріднені особини, які проживають разом, також, як правило, мають більш схожих мікробних співмешканців. Одне дослідження показало, що коли сім'я залишала дім, їхні мікроби залишалися протягом кількох днів, поступово знижуючись до невизначеного рівня. Ця втрата мікробного відбитка може бути використана в майбутньому криміналістами, щоб допомогти відтворити хронологію, коли підозрюваний покинув свій дім або сховище.
Не дивно, що ванна кімната – найкраще місце в будинку чи будівлі, де можна зіткнутися з мікробами на поверхнях або в повітрі. У ванній кімнаті така проста річ, як змив унітазу, може генерувати біоаерозолі, що містять мільярди бактерій, деякі з яких залишаються в повітрі годинами, достатньо довго, щоб потрапити на всі сусідні поверхні. Закриття кришки може зменшити кількість бактерій, але не так сильно, як ви думаєте. Навіть багаторазове змивання не може повністю усунути утворення біоаерозолів, насичених фекальними бактеріями. Як результат, коли ви заходите до туалету, ви вдихаєте бактерії, і все, до чого ви торкаєтеся, буде покрито ними. Це не віщує нічого доброго для вашої зубної щітки. Проте якимось чином ви все ще живі.
Окрім мікробного впливу, який ми отримуємо від наших матерів та безпосереднього оточення під час і після народження, найпоширенішими джерелами мікробів, що колонізують наш кишечник, є їжа, яку ми споживаємо. У новонароджених дітей, яких годують грудьми, грудне молоко є як джерелом бактерій, так і їжею, яку ці бактерії люблять. Деякі бактерії в грудному молоці можуть походити з кишечника та транспортуватися до молочних залоз циркулюючими імунними клітинами, на додаток до мікробів, які колонізують шкіру навколо ареоли.
Також, коли дитина п'є молоко безпосередньо з грудей, деякі бактерії ротової порожнини також приєднуються до мікробів, пов'язаних з молоком, на їхньому шляху до кишечника. Типи бактерій, що передаються таким чином, визначаються раціоном матері та способом годування (наприклад, безпосередньо через груди або опосередковано через зціджування). Мікробіом немовляти змінюється, коли вводиться тверда їжа, доки він не починає нагадувати більш-менш стабільний мікробіом дорослої людини приблизно у віці 2 років. Результати численних досліджень показали, що етапи раннього життя є найважливішими для розвитку мікробіомів дорослої людини.
Дві години та п'ять секунд до шлунково-кишкової загибелі
Ми всі знаємо людей, які одержимі ідеєю зберегти свою їжу «чистою». Викидання будь-якої їжі, яка лежить на столі довше, ніж потрібно для споживання їжі, або будь-чого, що падає на підлогу, стало досить поширеною практикою в розвинених країнах. В результаті існує кілька евристик або правил скорочення, які стали популярними, як-от «правило двох годин» для того, щоб залишати їжу поза домом, і «правило п’яти секунд» для того, щоб їсти їжу, яка торкнулася підлоги. На мою думку, правило п’яти секунд є найбільш вигідним, оскільки допомагає батькам менше почуватися винними, коли їхні малюки кидають цілком здорову їжу зі своїх дитячих стільчиків на підлогу. Моєму малюку байдуже на гігієну харчування, то чому б мені? Те саме стосується і правила двох годин — іноді ми зайняті і забуваємо, що чилі весь вечір був на холодній плиті. Чи означає це, що його все одно можна розігріти, якщо ми знову його розігріємо? Як хтось виживав до того, як його охолоджували?
Якщо ви спеціаліст з безпеки харчових продуктів або мікробіолог, ваше завдання полягає у виявленні потенційних небезпек під час зберігання та приготування їжі, які можуть призвести до забруднення та захворювань. Це здебільшого стосується промислового та комерційного виробництва та приготування їжі. Будь-хто, хто інспектує ресторани, знає, що в них існує широкий спектр процедур, і деякі з них кращі за інші. Одного разу місцева інспекторка сказала мені, яких ресторанів вона уникає (хоча це мене не зупинило, бо мені дуже подобається одне з цих місць). У її випадку, і у випадку харчових мікробіологів, навіть потенціал забруднення є проблематичним. Набагато менше занепокоєння викликає відносний ризик, тобто ймовірність того, що певні практики призведуть до забруднення та захворювань. Тому навіть найменший ризик може вважатися порушенням. Іншими словами, навіть найменший ризик того, що інспектори виглядатимуть так, ніби вони не виконують свою роботу, може бути для них проблемою.
З роками це мислення про нульовий ризик щодо приготування та зберігання їжі проникло в побут. Правило двох годин є гарним прикладом. Більшість людей навіть не чекали б так довго, щоб викинути їжу. Однак значна частина занепокоєння щодо росту патогенів у їжі, залишеній на дві години, є результатом деяких важливих припущень. Це включає припущення, що ви починаєте з життєздатної колонії одного або кількох патогенних мікробів, що їжа містить низьку кількість солі та консервантів, нейтральний pH, і що вона зберігається при оптимальній температурі вище 80 градусів за Фаренгейтом (~27°C). Класичний випадок харчового отруєння, який використовується на уроках мікробіології, - це бабуся, яка готує картопляний салат для літнього пікніка, змішує його руками і таким чином заражає його шкірними колонізаторами. Золотистий стафілококПотім воно лежить на столі для пікніка весь день (набагато довше, ніж дві години), і БАМ, усі отруюються їжею. Це, безумовно, хороший спосіб збільшити ймовірність сімейного спалаху, але це ідеальний шторм, і в такому сценарії мало статися багато речей, щоб усі захворіли.
Перехресне забруднення може бути проблемою, особливо якщо ви готуєте щось, що буде споживатися сирим, там само, де ви щойно обробили курку. Навіть чистота курки має свої обмеження – Центри контролю та профілактики захворювань США застерігають від миття її перед приготуванням, щоб не створити купу крапельок, насичених бактеріями, навколо раковини. Насправді, більшість їжі, яка досить добре приготована, досить безпечні, і чотири години – це розумний час, щоб залишити більшість продуктів при кімнатній температурі. Як і з усім, люди зазвичай почуваються добре, якщо вони користуються здоровим глуздом і прибирають за собою на кухні.
Здоровий глузд також допомагає оцінити правило п'яти секунд. Правило п'яти секунд стверджує, що якщо ви підберете їжу до того, як вона залишиться на підлозі, то її можна їсти. Деякі дослідження та повідомлення в ЗМІ сприйняли це серйозно, щоб зазначити, що бактерії справді прилипають до вашої їжі, незалежно від того, як довго вона знаходиться на підлозі. Але наскільки це корисно? Ви з'їсте бактерії, коли ваша їжа торкнеться чогось, що контактувало з нестерильною поверхнею. Що ще важливіше, яка ймовірність того, що бактерії на цьому шматочку їжі будуть патогенним штамом бактерій чи вірусів або доставлять достатню дозу, щоб викликати захворювання?
Як я вже згадував раніше, мікроби в приміщенні більш-менш імітують мікроби зовнішнього середовища, а також мікробіоми його мешканців, тому, ймовірно, ви вже ковтаєте або вдихаєте значну частину цих бактерій. Звичайно, якщо ви використаєте той шматок їжі, що впав на підлогу, для приготування картопляного салату, а потім залишите його на весь день при температурі 100 градусів, це може бути не найкращою ідеєю. Або, якщо ви нарізали курку напередодні та відмовилися витирати весь сік, що впав на підлогу, ви можете отримати більшу дозу. Campylobacter jejuni or Сальмонельозний ентеридит ніж ваше тіло буде звиклим. В іншому випадку, ймовірність того, що ви помрете або навіть захворієте від їжі, яка впала на підлогу, досить мала. Не нульова, але ближча до нуля, ніж більшість людей думає. Тільки нікому не кажіть, що я вам сказав, і не дозволяйте нікому бачити, як ви це робите.
Теорія шкідливих мікробів
Концепція «здорового» мікробіому існує лише кілька десятиліть, але концепція «смертоносного мікроба, який хоче нас убити» існує набагато довше. Внаслідок цього історичного дисбалансу ми досі витрачаємо багато часу на патогенні мікроби та менше часу на те, як наше нормальне мікробне середовище може стримувати проблемні бактерії. Як я вже обговорював, технологія, яку вчені використовують для вивчення мікробної екології, є досить новою. Натомість, здатність ізолювати та культивувати окремий хвороботворний мікроорганізм існує вже понад століття.
Концепція хвороб, спричинених мікроорганізмами, відома як мікробна теорія, мала подолати кілька інших конкуруючих теорій. Одними з найпопулярніших були теорії міазми та бруду. Теорія міазми пояснювала, що хвороби спричинені шкідливими газами в атмосфері, що виділяються внаслідок гниття органічної речовини. Дуже схожа теорія бруду зосереджувалася на забрудненні води та повітря людськими відходами. Хоча за сучасними стандартами це звучить примітивно, їх підтримували багато провідних вчених, аж до 1930-х років. Навіть деякі терміни, які ми використовуємо сьогодні, походять з цих теорій, як-от малярія, що по суті означає «погане повітря».
Лише наприкінці 19-гоth століття, коли Роберт Кох представив свої критерії, відомі нині як Постулати Коха, за демонстрацію того, що хвороба викликається певним, фільтрованим мікроорганізмом. Як і більшість наукових досягнень, Кох не розробляв ці ідеї з нуля. Інші думали в тому ж ключі. Але він досяг успіху там, де інші зазнали невдачі, завдяки своєму чіткому поясненню того, як відтворити його роботу та застосувати її до багатьох різних інфекційних захворювань. Постулати Коха стверджують, що необхідно вміти ізолювати організм від інфікованої особини, вирощувати його в культурі, повторно вводити його здоровій тварині, а також повторно ізолювати та ідентифікувати мікроб як ідентичний спочатку виділеному та підозрюваному агенту. Він сформулював ці постулати на основі своєї роботи з сибірською виразкою, а також отримав підтверджуючі дані щодо туберкульозу та холери.
Хоча робота Коха та інших з виділення хвороботворних бактерій спричинила вибух у виявленні смертельних мікробів, інші хвороботворні агенти, такі як віруси, залишалися прихованими та невідомими. Вони були занадто малими, щоб їх можна було візуалізувати за допомогою світлових мікроскопів, і їх не можна було вирощувати в культурі без клітин-господарів для інфікування. Можна уявити розчарування вчених, коли вони спостерігали хвороби, які були очевидно інфекційними, але не могли виділити збудника. Прекрасним прикладом є іспанський грип 1918 року. Багато дослідників прагнули застосувати постулати Коха, щоб виявити інфекційний агент у легенях хворих на грип. Ситуацію ускладнює те, що у хворих на грип з важким перебігом захворювання часто розвивається пневмонія через вторинні бактеріальні інфекції. В результаті спочатку вважалося, що ці організми є збудниками грипу. Що ще важливіше, той самий мікроб не завжди можна було виділити з легень хворих на грип. Результатом стала гаряча суміш суперечливих доказів, і до того часу, як вірус був ідентифікований як збудник грипу, пандемія давно закінчилася. Я набагато більше розповім про грип та інші віруси в розділі 3.
Як тільки дослідники зрозуміли мікробну теорію хвороб, вони змогли виділити багато різних хвороботворних мікроорганізмів та повторно ввести їх у експериментальних тварин. Але сталося одне: тварини, як правило, були стійкими до подальших заражень завдяки активній імунній відповіді. Використовуючи експериментальних тварин, можна було вивчити механізми набутого імунітету та застосувати їх для покращення догляду за пацієнтами шляхом розробки антисироваток та вакцин, які захищають людей від інфекції або повторного зараження. І це підводить мене до моєї улюбленої теми!
Імунологія 101
Я вийшов з того першого заняття з імунології в бакалавраті в 1994 році, будучи впевненим, що стану імунологом. Це було понад двадцять п'ять років тому, і з того часу я знайомив багатьох інших з імунною системою як викладач і наставник. Я часто робив це, використовуючи класичний приклад, приблизно так: сценарій починається, коли хтось наступає на цвях. Моя дружина наступила на цвях, що стирчав з килима, у 2009 році, коли ми зупинялися в не дуже гарному готелі під час візиту до її батька в Китаї. Вона була цим незадоволена, бо хвилювалася, що цвях міг занести бактерію. Clostridium tetani у м’які тканини її стопи. Якби це сталося, і бактерії вижили б і розмножилися до достатнього рівня, це б виробило шкідливий токсин, що посилює нервово-м’язову активність, який називається правцевим токсином і викликає неконтрольовані м’язові скорочення, найчастіше проявляючись як тризм.
Будучи імунологом, я запитав її щось на кшталт: «Але ж ви вакциновані, чи не так? Ви ж служили в Корпусі Миру. Вас вакцинують від усього». Вона визнала, що це правда. «Тоді не хвилюйтеся. У вас все буде добре», — впевнено сказав я.
Я міг бути впевненим, бо розумів концепцію імунологічної пам'яті. Імунна система здатна активувати клітини, специфічні для кожного можливого патогену, і після того, як інфекція подолана, деякі з цих клітин залишаються як клітини пам'яті, клітини, які набагато швидше та легше активуються при повторному зараженні тим самим або подібним вірусом. У цьому весь принцип вакцинації — ми намагаємося обдурити імунну систему, змусивши її думати, що організм інфікований, використовуючи частини патогенів або ослаблений патоген, щоб стимулювати таку ж реакцію та розвиток специфічних клітин пам'яті, без ризику серйозного первинного зараження.
Якщо рання запальна реакція не запобігає інфекції, імунні клітини, що знаходяться поблизу тканин, які називаються макрофагами, відчувають проблему. Ці клітини зависають у наших тканинах в очікуванні сигналу небезпеки від зустрічі з бактеріями, такими як C. tetaniПісля активації макрофаги стають дуже вправними у фагоцитозі (тобто поглинанні та руйнуванні мікробів у внутрішньоклітинних бульбашках, які називаються фаголізосомами), і здатні знищувати багатьох мікробів-вторгнучок та видаляти клітини хазяїна, які гинуть в результаті інфекції.
У деяких випадках ранньої імунної відповіді буде недостатньо, щоб позбутися невеликої, але значної кількості C. tetani або токсин, який він виробляє після того, як людина наступить на цвях. Саме тоді починається адаптивна імунна відповідь. Вона починається приблизно через 4 дні після зараження та досягає піку приблизно через 10 днів. Адаптивна відповідь починається, коли резидентні тканинні клітини, які називаються дендритними клітинами (ДК), активуються тими ж сигналами, що активують інші вроджені імунні клітини. Як і макрофаги, ДК фагоцитують та розщеплюють патогени на складові частини. Однак, як тільки вони активуються, вони залишають інфіковану тканину та мігрують до лімфатичного вузла, де безпосередньо взаємодіють з адаптивними імунними клітинами, які називаються Т-клітинами.
Оскільки Т-клітини настільки різноманітні, лише деякі з них активуються під час будь-якої інфекції, і ці активовані клітини шалено діляться, утворюючи мільйони клонів самих себе, ділячись кожні 4-6 годин. Вони роблять це протягом кількох днів, щоб генерувати величезну кількість ідентичних клітин (саме тому адаптивна імунна відповідь потребує часу для початку). Багато Т-клітин, які активуються таким чином, залишають лімфатичний вузол і мігрують до місця інфекції, слідуючи хімічним сигналам, як і інші імунні клітини.
Водночас деякі Т-клітини взаємодіють з іншими клітинами лімфатичного вузла, які називаються В-клітинами. В-клітини походять з кісткового мозку та можуть розпізнавати частини білків поза межами лімфатичного вузла за допомогою рецепторів на своїй поверхні. В-клітини виділяють розчинну форму або свій поверхневий рецептор, який ми називаємо антитілами. Антитіла зв'язують патогени або білки та сприяють їх знищенню, поглинанню та розщепленню макрофагами. Якщо Т-клітина розпізнає ту саму частину патогена, або «антиген», то Т-клітина надає «допомогу» В-клітині, щоб вона могла виробляти ще сильніші антитіла, що зв'язуються з ним. Інші Т-клітини можуть знищувати інфіковані клітини, запобігаючи поширенню інфекції. Завдяки цим процесам адаптивна імунна відповідь генерує високоспецифічну для патогену відповідь, яка є набагато більш цілеспрямованою, менш шкідливою та більш регульованою, ніж рання вроджена запальна відповідь.
Зрештою, коли мікроби, що вторгаються, та токсини, які вони виробляють, знищуються завдяки адаптивній імунній відповіді, імунні клітини в місці інфекції перестають отримувати сигнали активації та починають отримувати сигнали «припинити та утриматися». Більшість цих клітин гинуть, їх підхоплюють та руйнують макрофаги, які наводять лад. Зрештою, тканини загоюються, мертві клітини шкіри та м’язів замінюються, і все повертається до норми.
Але це ще не все, що відбувається. У лімфатичних вузлах і селезінці деякі активовані Т-клітини стають клітинами пам'яті. Клітини пам'яті можуть активуватися та ділитися набагато швидше, якщо вони знову стикаються з тим самим антигеном. Таким чином, ми пам'ятаємо про кожну інфекцію, яку ми перенесли протягом життя. Оскільки вакцини імітують цю реакцію, ми також пам'ятаємо про кожне щеплення, яке ми коли-небудь отримували. Іноді ця пам'ять трохи слабшає, і нам потрібно зробити ще одне щеплення, інакше ми станемо сприйнятливими до легкої (менш) інфекції, але допомога, яку ми отримуємо від клітин пам'яті під час повторного зараження або від бустерної вакцинації, краща, ніж починати все спочатку. І саме так імунна система підтримує нас у світі, повному потенційно смертельних бактерій, грибків та вірусів.
Якщо імунна система так добре атакує бактерії, грибки та віруси, чому вона не завжди атакує неймовірну кількість мікробів, що живуть навколо нас, на нас і всередині нас? Чому наша імунна система не вибухає від усіх сигналів виявлення мікробів у нашій шкірі, легенях, роті та кишечнику?
Це не відбувається, тому що імунна система також має властивість, яка називається імунологічна толерантність, за якого імунні механізми пригнічуються, щоб уникнути непотрібної побічної шкоди. Імунна толерантність поширюється не лише на наші власні білки, але й на наше безпечне мікробне середовище. Тканини, які постійно піддаються впливу мікробів, як-от наш кишечник, містять клітини, що викликають толерантність (так звані Т-регуляторні клітини), що допомагають імунній системі контролювати себе та запобігати аутоімунним захворюванням.
Але іноді імунна система не толерантна до того, якою вона має бути, і люди хворіють на аутоімунні захворювання, алергії або мають неадекватну реакцію на інфекцію. Цікаво, що частота цих станів зростає повсюдно в розвиненому світі, тому що, незважаючи на те, що ми оточені мікробами, ми насправді стаємо кращими в підтримці «чистоти», ніж усвідомлюємо.
-
Стів Темплтон, старший науковий співробітник Інституту Браунстоун, є доцентом кафедри мікробіології та імунології в Медичній школі Університету Індіани в Терре-Хот. Його дослідження зосереджені на імунних реакціях на умовно-патогенні грибкові патогени. Він також працював у Комітеті з питань доброчесності громадського здоров'я губернатора Рона ДеСантіса та був співавтором документа «Питання для комісії з питань COVID-19», наданого членам комітету Конгресу, що спеціалізується на реагуванні на пандемію.
Переглянути всі повідомлення
