История иммунной системы - Клеменс Арвай

Наше здоровье зависит от окружающей среды

Кроме того, экоиммунология рассматривает сам организм как экосистему и исследует, к примеру, взаимосвязи между микробиомом кожи или кишечной микрофлорой и иммунной системой. Предметом ее изучения является также влияние психики, гормональной и нервной систем на иммунные функции. Очень актуальны вопросы, связанные с глобальными изменениями климата. Как экстремальные погодные явления сказываются на иммунной системе человека, диких животных, растений и на здоровье экосистем, в которых обитают эти организмы?

Например, экоиммунологи установили, что белые медведи из-за потепления и таяния льдов в местах их обитания стали чаще страдать инфекционными болезнями, которые к тому же протекают тяжелее, чем раньше. В связи с потеплением в Арктике в места их проживания стали чаще вторгаться бактериальные и вирусные возбудители болезней, а также паразиты. Эти патогены прежде не были знакомы иммунной системе белых медведей, которые не контактировали с ними на протяжении истории своего вида. Поэтому иммунная система этих животных не имеет опыта борьбы с ними. Это открытие было сделано на основании изучения проб крови, которое позволило констатировать рост воспалительных процессов в организме медведей[67].

Обсуждая вопросы глобального потепления, мы всегда должны иметь в виду, что это лишь одно из многих проявлений глобальных и всеобъемлющих перемен в окружающей среде. В их центре стоит утрата биоразнообразия, то есть исчезновение видов живых существ и мест их обитания на нашей планете из-за вредных веществ, застройки территорий, деградации экосистем и безоглядного использования природных ресурсов. Мы живем так, словно у нас в запасе десять таких планет. И все это происходит за счет регионов, которым и так приходится тяжелее, чем нам. Изменения климата — это лишь одна грань, один, но далеко не единственный симптом всемирного экологического кризиса.

Все предыдущие главы этой книги, посвященные иммунной системе амеб, иммунным функциям медуз и кораллов, водорослей и растений, плодовых мушек и рыбок данио рерио, а также эволюции вирусов, исследование которых началось с листьев табака, уже так или иначе затрагивали тему экоиммунологии. Теперь мы продолжим рассмотрение экоиммунологических проблем на примерах птиц и амфибий, а под конец дойдем и до приматов, от которых уже рукой подать до нас с вами.

Мы рассмотрим также экосистему леса, которая представляет собой прекрасный образец экосистемных иммунных функций. Здесь обитают в равновесии друг с другом самые разнообразные живые существа. Они способны, подобно водорослям в пруду, обмениваться посланиями с помощью сигнальных веществ, объединяя свои иммунные системы в единую сеть и создавая коллективный иммунитет целого экологического супер­организма. После этого в главе 8 центральное место будет отведено Homo sapiens, к которому в очередной раз приведут все наблюдения, сделанные о мире животных и растений.

Окружающая среда, социальная жизнь и иммунная система птиц

Класс птиц, относящийся к подтипу позвоночных, во многом отличается от остальных представителей царства животных. Ни одно другое наземное позвоночное животное не приспособлено так хорошо к полету, как птицы (даже рукокрылые млекопитающие, к которым принадлежат летучие мыши и летучие собаки). Обмен веществ у птиц происходит чрезвычайно быстро и эффективно. Их мозг достаточно велик по отношению к черепу, и они обладают весьма высоким интеллектом. Самый древний ископаемый скелет первоптицы, которая получила название археоптерикс, был обнаружен в 1861 году, еще при жизни Чарльза Дарвина, в Зольнхофене (Бавария). Этот предок сегодняшних птиц жил 150 мил­лионов лет назад, в юрском периоде мезозойской эры. Строение его тела демонстрировало черты, роднившие его с более древними динозаврами. У него был хвост и острые когти, как у рептилии, и одновременно крылья, как у птицы. Последующие находки подтвердили гипотезу, что птицы произошли от динозавров.

Все дикие животные, особенно птицы, демонстрируют тесную связь с ритмами природы. Их сезон размножения, приходящийся на весну, начинается с исходящих из окружающей среды сигналов о том, что пора повышать активность, строить гнезда, приступать к брачным играм и заботиться о потомстве. В этот период птицы тратят много энергии. В умеренных климатических зонах линька, то есть обновление оперения у птиц, никогда не совпадает по времени со строительством гнезд и спариванием, потому что этот важный регенерационный процесс, обеспечивающий способность к полету, также отличается большими затратами энергии. В зависимости от вида птиц он начинается либо до периода спаривания поздней зимой или ранней весной, либо после него — поздней весной или ранним летом. Некоторые птицы, например утки, на протяжении всей линьки не могут летать. У молодых птиц линька обычно бывает частичной и происходит после того, как они научились летать и покинули гнездо. У птиц, которые круглый год живут в теплых климатических зонах, линька может наблюдаться в любое время. Перья при этом не выпадают все сразу, а заменяются постепенно.

У перелетных птиц сезонные миграции также служат примером существования жизненно важных внутренних часов (их изучением занимается такая наука, как хронобиология). За управление этими ритмами и работу внутреннего компаса отвечает гормональная система. Она реагирует на такие факторы окружающей среды, как температура, продолжительность дня и пригодность среды обитания для жизни. Опыт всех предыдущих поколений закреплен генетически и является врожденным. Птицы инстинктивно знают, годится ли им то или иное место обитания или лучше поискать другое. Поддержку в этом им оказывает гормональная система, реагирующая на информацию, которая поступает от органов чувств. К примеру, если птица занимается строительством гнезда в подходящем для этого месте, то активизируются дремавшие до этого сведения о положительных и отрицательных свойствах среды обитания, которые были накоплены в ходе эволюции. Гормональная система вырабатывает вещества, вызывающие позитивные чувства. Как и у людей, эти вещества принадлежат к группе эндорфинов — гормонов счастья и удовлетворенности.

Полевые экоиммунологические изыскания показали, что на иммунные функции птиц оказывают сильное влияние гормональные процессы. У птиц, выводящих потомство в подходящих для данного вида условиях, наблюдалась повышенная активность врожденной иммунной системы, что выражалось в слабой подверженности воздействиям со стороны возбудителей болезней и паразитов. Совсем по-другому обстояли дела у птиц, которые гнездовались в менее подходящих для этого местах — например, из-за того, что там было недостаточно возможностей для укрытия, было слишком шумно и грязно, или потому, что окружающая среда сильно пострадала в результате вырубки зеленых насаждений. У этой группы отмечалось повышенное содержание в крови гормонов стресса, а также подверженность заболеваниям. Кроме того, было задокументировано снижение производства антител[68].

Одним из важнейших гормонов стресса у птиц, как и у грызунов, является кортикостерон. Он вырабатывается совместно с кортизолом в коре надпочечников. У людей оба этих гормона также выбрасываются в кровь при стрессе и производятся, как и у птиц, в коре надпочечников, однако кортикостерон, в отличие от кортизола, играет второстепенную роль.

Известно, что и кортикостерон, и кортизол оказывают угнетающее воздействие на иммунную систему. Поэтому данная группа гормонов используется для целенаправленного лечения очагов воспаления. В организмах птиц или людей они участвуют в катаболических процессах обмена веществ и совместно с другими сигнальными веществами управляют биологической реакцией «сражайся или беги» в ситуациях потенциальной опасности. Чтобы обеспечить состояние