История иммунной системы - Клеменс Арвай

В2, В12 и К, а также фолиевая кислота и биотин. Микробы в нашем кишечнике нейтрализуют ядовитые вещества, поступающие с пищей или вырабатываемые в процессе пищеварения. Таким образом, наши симбионты берут на себя функции иммунной системы, потому что токсины — это тоже возбудители болезней, с которыми необходимо бороться. К ним относятся, в частности, канцерогенные нитрозамины, которые могут образовываться в желудке в ходе переваривания пищи.

Для нашей иммунной системы микробиом кишечника жизненно важен. Полезные кишечные бактерии защищают нас от болезнетворных возбудителей, убивая их. Тем самым они очищают и защищают свою среду обитания — экосистему кишечника — и попутно оказывают нам услугу. Кроме того, кишечные бактерии тренируют всю нашу иммунную систему. На примере многообразной экосистемы кишечника она учится эффективно различать «свое» и «чужое», полезное и вредное. Помимо всего прочего, микробы с помощью сигнальных веществ влияют на сложную сеть обмена информацией во врожденной иммунной системе и в иммунных клетках, основанную на цитокинах. Микроорганизмы стимулируют выработку антимикробных пептидов (АМП) и белков острой фазы (БОФ), которые особенно важны для эффективной иммунной реакции на ранних стадиях развития инфекции. Кишечные микробы принимают также участие в сигнальной цепи между кишечником и мозгом. За счет стимуляции нейротрансмиттеров типа серотонина или дофамина они могут влиять как на наше психическое состояние, так и на регулирование иммунных функций. Нарушения в микрофлоре кишечника оказывают негативное воздействие на сложную сеть сигнальных веществ в иммунной системе.

Питательная среда кишечных микробов — слизь, покрывающая внутренние стенки кишечника, — явля­ется основой жизни симбионтов. Все, что мы потребля­ем с пищей, влияет как на качество слизи, так и на обита­ющие там микроорганизмы. Сегодня нам известно, что состав микрофлоры закладывается уже при рождении, когда плод проходит через родовые пути и вступает в контакт с вагинальной микрофлорой матери. На протяжении жизни этот состав дополняется и адаптируется к окружающей среде. Поэтому люди, появившиеся на свет с помощью кесарева сечения, тоже способны со временем сформировать экосистему кишечника.

Кишечные микробы

Микроорганизмы из кишечника на протяжении всей жизни взаимодействуют с иммунной системой. На их деятельность влияет наша пища. Так называемые пребиотики служат полезным бактериям источником энергии и способствуют их росту. Речь идет о балластных веществах, которые нашим организмом не усваиваются, но снабжают кишечную микрофлору углеводами. Пребиотические балластные вещества — это питание для наших симбионтов, а не для нас. Самые известные пребиотики — это фруктан, галактан и глюкан. Они содержатся преимущественно в продуктах питания растительного происхождения, таких как цикорий, чеснок, спаржа, злаки, козелец, топинамбур и другие корнеплоды. В отличие от пребиотиков, пробиотики содержат бактерии, которые способны жить в нашем организме. Их можно встретить, например, в йогурте, простокваше, квашеной капусте и других продуктах, подвергшихся ферментации. Кроме того, хорошо известно и подробно задокументировано иммунобиологическое значение витаминов, минеральных веществ и вторичных веществ растительного происхождения. Но главную роль в рамках экоиммунологии играют описанные выше экосистемные и адпатированные к условиям окружающей среды свойства нашего кишечника.

Связь кишечника и легких

Тот факт, что характер питания может влиять на течение инфекционных заболеваний, известен уже давно и хорошо задокументирован[109]. Между тем в ходе экспериментов на животных было доказано, что кишечные бактерии способны даже помогать в защите от легочных инфекций. Когда наша иммунная система через свою сигнальную сеть призывает кишечные бактерии помочь в борьбе с респираторными заболеваниями, они мигрируют через кровоток в дыхательные пути и оказывают поддержку иммунным клеткам в борьбе с вирусами и болезнетворными бактериями. Для этого они используют свое проверенное в ходе эволюции оружие — например, вырабатывают собственные иммунные белки, антибиотики и противовирусные препараты, которые создавались для защиты от бактериофагов. Они также предотвращают проникновение патогенов в клетки наших дыхательных путей, блокируя клеточные мембраны[110]. По результатам исследования, опубликованного в журнале Nature, эксперты в области иммунологии слизистой оболочки кишечника пришли к выводу, что сбалансированная диета с высоким содержанием клетчатки и достаточным обеспечением кишечного микробиома пре- и пробиотиками благоприятно влияет на течение легочных инфекций. Авторы называют эту взаимосвязь кишечно-легочной осью[111].

В 2021 году British Medical Journal опубликовал материалы иммунологического исследования продуктов питания. В нем приняли участие почти 3 тысячи пациентов, 568 из которых были больны COVID-19. Выяснилось, что сбалансированная пища, состоящая преимущественно из продуктов растительного происхождения, существенно снижает риск тяжелого течения коронавирусной инфекции. Пониженный риск наблюдается и у тех, кто дополняет растительную пищу рыбой. В то же время бедный углеводами рацион с высоким содержанием мяса отягощает протекание инфекционных болезней[112]. Был обследован также больничный персонал, работавший в условиях повышенного риска заражения. Результаты подтвердили сделанные ранее выводы: сбалансированное питание с высоким содержанием витаминов, минеральных веществ и вторичных веществ растительного происхождения благотворно влияет на иммунную систему, в том числе и при инфекциях дыхательных путей.

Иммунные бустеры из почвы

Кишечник выступает в роли посредника между окружающей средой и иммунной системой. Живя в природных условиях, мы постоянно контактируем с микроорганизмами из почвы. Они попадают в наш желудочно-кишечный тракт. Это может произойти, когда мы прикасаемся руками к земле, а потом трогаем ими рот. Но чаще микробы попадают в наш организм с воздухом. В естественных экосистемах средой обитания микробов являются как почва, так и воздух. С поверхности земли они сдуваются ветром и смываются водой, а затем в виде аэрозолей парят в воздухе, нередко вместе с мельчайшими частицами минеральной или органической пыли. Когда мы вдыхаем их, они задерживаются нашим мерцательным эпителием, который транспортирует их в направлении глотки, где они проглатываются. Так бактерии из природной среды попадают к нам в кишечник, где частично становятся частью нашей внутренней экосистемы. Иммунитет умеет отличать друзей от врагов. Полезные микробы остаются жить, а вредные уничтожаются.

На Земле повсеместно встречается микроб под названием Mycobacterium vaccae. Он обитает в перегное лесных, луговых почв и особенно на берегах водоемов. Эта бактерия впервые была обнаружена в коровьем навозе и считается одним из самых исследованных микроорганизмов. Являясь близким родственником возбудителя туберкулеза, она совершенно безвредна, хотя и важна с экологической точки зрения.

Иммунологи Джон Стэнфорд и Грэм Рук уже в 1970-е годы установили, что люди, жившие по берегам озера Кьога в Уганде, реже умирали от туберкулеза, чем обитатели других регионов этой страны. Их иммунные системы были лучше знакомы с бактериальным возбудителем этой страшной болезни. Впоследствии Стэнфорд и Рук вместе с коллегами выяснили, что в почвах вокруг озера была очень распространена Mycobacterium vaccae. Иммунобиологические исследования показали связь между частыми контактами с этим почвенным микроорганизмом и улучшенной иммунной защитой. Этот феномен известен как «фермерский эффект». Живущая в земле бактерия чрезвычайно эффективно поддерживает нашу иммунную систему. В случае контакта с опасными возбудителями наши защитные механизмы срабатывают более интенсивно, повышая