Теории защиты


Исследования иммунитета – яркий пример того, что наука может развиваться разными, порой противоречащими друг другу, путями
01 июня 2017

На протяжении веков эпидемии с печальной регулярностью уносили жизни миллионов людей по всему миру. Врачи пытались бороться, одни искали лекарства, другие – способ защиты в самой природе. Ведь еще Гиппократ заметил: «Природа сама отыскивает пути без размышления; она достигает нужного без указания и учения».

Сегодня известно, что первые попытки прививок от оспы имели место, как на Древнем Востоке, так и в средневековой Европе. В начале XVIIIвека, жена английского посла в Османской империи привезла на родину рецепт турецких врачей: немного жидкости из оспенных пузырьков больного надо было втереть в ранку на предплечье здорового человека. Тот, конечно, заболевал оспой, но, как правило, переносил ее довольно легко. Этот метод стали называть инокуляцией (введением). В 1768 году Екатерина II использовала этот способ, чтобы привить себя и своего сына – Павла. Этот шаг был продиктован не только заботой о собственном здоровье, но и как мера по популяризации нового способа профилактики страшной (для того времени) болезни. Так что мы смело можем отнести русскую императрицу к числу популяризаторов науки.

Но историю вакцин принято вести от английского врача Эдуарда Дженнера, который в 1796 году привил оспу восьмилетнему мальчику. Главным отличием его эксперимента было то, что исходный материал для прививки врач взял не у другого пациента, а у коровы. Корова по латыни – vacca, отсюда и родилось само слово вакцина. Однако вскоре выяснилось, что прямое копирование метода срабатывает далеко не всегда. В 1802 году английский военврач А. Уайт, оказавшись в осажденной Наполеоном Александрии, стал свидетелем вспышки бубонной чумы. Он попробовал провести инкопуляцию крови и гноя одной из пациенток себе, в результате, через несколько дней экспериментатор скончался.

А спустя несколько десятилетий свой знаменитый эксперимент провел французский врач Антуан Клот. Целью его опыта было доказать, что даже во время жестокой эпидемии чумы заболевает далеко не всякий. Взяв образцы бактариальной флоры с одежды больного, молодой врач сделал себе прививки в шести местах. Ранки были перевязаны повязками, смоченными кровью больного. Затем Клот надел одежду другого больного чумой, а когда тот умер, провел ночь в его постели. Короче говоря, он сделал все возможное, чтобы заразить себя, но так и не заболел. Однако ответа на вопрос, почему инфекция убивает одних и щадит других ученые и врачи того времени не знали...

Потребовалось еще почти столетие, чтобы из практики вакцинаций выросла отдельная научная дисциплина – иммунология. Ее основателями считают Илью Мечникова и Пауля Эрлиха. Их теория иммунитета была удостоена Нобелевской премии по медицине в 1908 году. Обычно такое одновременное награждение означает, что ученые либо вели совместную работу, либо параллельно и одновременно пришли к одному и тому же результату.

В этот раз все было несколько иначе. Русский и немецкий ученый в своей работе исходили из прямо противоположных взглядов на теорию иммунитета. Годами вели публичную (в статьях и письмах) дискуссию на эту тему. И, в конечном счете, правыми оказались оба.

У Мечникова были личные счеты с инфекционными заболеваниями - его жена чуть не умерла от возвратного тифа Интересный факт – оба ученых имели личные счеты к инфекционным заболеваниям. От возвратного тифа чуть не умерла вторая жена Мечникова. У него это вызвало серьезный нервный срыв, который привел, в частности, к самоубийственному эксперименту по самозаражению возбудителем этой болезни в 1881 году (выжил ученый чудо). В 1888 году во время лабораторного эксперимента Эрлих случайно заразился туберкулезом и был вынужден взять большой перерыв в работе для лечения.

Сын разорившегося гвардейского офицера, Илья Мечников с детства тянулся к наукам, больше всего – к ботанике и зоологии. Экстерном за два года он окончил Харьковский университет и еще три – занимался научной работой за границей. А в 1868 году, после успешной защиты докторской диссертации, в двадцать три года стал доцентом Петербургского университета.

Несколько позже начал свой жизненный путь его будущий оппонент и коллега по премии. Пауль Эрлих, напротив, родился и вырос в довольно обеспеченной еврейской семье и, получив хорошее медицинское образование, в 24 года получил ученую степень доктора медицины и устроился работать врачом в одну из берлинских клиник. Произошло это в 1878 году. А спустя десятилетие – перешел работать под начало знаменитого Роберта Коха в Институт инфекционных болезней.

На протяжении полутора десятков лет Мечников успешно занимается зоологическими исследованиями, а в 1882 году случайно делает открытие, по оценке современников, «гиппократовского масштаба». Произошло это в ходе изучения личинок морских звезд, когда ученый хотел выяснить, сохранилось ли у них клеточное пищеварение. Поскольку личинки были прозрачные, Мечников вводил в их тело красящий порошок кармина.

Клетки успешно поглотили частицы порошка и тут к Мечникову пришло озарение: а может, эти клетки реагируют так на любое постороннее внедрение в организм. Чтобы проверить свое предположение, он ввел под кожу личинки шип садовой розы. И, спустя недолгое время, блуждающие клетки, окрашенные кармином, окружили острие шипа сплошным красным пятном.

Из этого опыта ученый вывел целый ряд умозаключений. Прежде всего, это явление – не пищеварительный, а защитный процесс. И каждая отдельная клетка действует в интересах всего организма. Затем он стал искать подтверждение своей теории, и вскоре выявил аналогию между блуждающими клетками низших животных и лейкоцитами в крови человека. Так Мечников первым понял, что воспалительный процесс носит защитный характер. И это было для медицины того времени, в полном смысле, революционной идеей.

Своими идеями он поделился с рядом знакомых ученых, включая немецкого зоолога Карла Гайдера. Он то и предложил греческий вариант названия для таких клеток – фагоциты (от фагос – пожиратель и цитос - клетка). И в августе 1883 года в Одессе, на съезде врачей-естествоиспытателей Мечников впервые обнародует свою теорию фагоцитоза. Он обратил внимание слушателей на тот факт, что человек ежедневно поглощает огромное количество бактерий, включая болезнетворные, но далеко не всегда это ведет к болезни.

– Видимо, и в теле человека, имеются клетки, похожие на амёб, которые способны поедать и тем самым обезвреживать наших врагов, - отметил он. – Эти клетки живут в крови человека и известны под именем белых кровяных телец.

К тому времени большой популярностью пользовались результаты исследований Луи Пастера, который изучая механизмы вакцинации, стал вводить животным ослабленные бактерии-возбудители. И в 1881 году успешно создал прививки от куриной холеры и сибирской язвы. А вот теорию фагоцитоза врачи встретили в штыки. Мечникову давали понять, что вторжение зоолога в область медицины неуместно.

– Объяснение Мечниковым деятельности лейкоцитов является скорее проявлением богатого воображения, чем результатом объективного наблюдения исследователя, - писал один медицинских авторитетов того времени.

Пауль Эрлих сформулировал свою теорию иммунитета В числе европейских оппонентов Мечникова оказался и молодой бактериолог Эрлих, который выдвинул свою теорию. Целью его научной работы был поиск лекарственных средств, которые уничтожали бы возбудителей болезни, не повреждая при этом клетки самого организма. Сам Эрлих называл их «волшебными пулями». Но вместе с этим, он исследовал и собственные защитные механизмы организмов – против бактерий и токсинов.

Экспериментируя с ядами, он выявил, что на введение небольшой дозы токсина организм реагирует выработкой антитоксина. Причем, этот процесс продолжался даже после выведения из организма яда. Объяснению этого явления и служила теория, выдвинутая Эрлихом, первоначально он называл ее еще теорией «ключ-замок».

Он предположил, что некоторые клетки содержат особые молекулы с боковыми цепями, на конце каждой цепи есть свой «ключ», «замком» для которого является молекула токсина. Как только токсин попадает в организм, соответствующий «ключ» притягивается к нему и «запирает» его.

Спустя некоторое время, он обнаружил, что на некоторые инфекции организм реагирует схожим образом. В крови человека изначально имеется некое противомикробное средство, сделал вывод немецкий бактериолог. Точнее, набор неких «антибактерий», каждая для своего типа возбудителя. Он назвал их антителами.

Справедливости ради, отметим, что за три года до Эрлиха противомикробное свойство сыворотки крови млекопитающих подробно описали его коллеги по Институту инфекционных болезней. Но именно он представил взаимодействие между клетками и антителами как химические реакции. Так в 1891 году появилась на свет гуморальная теория иммунитета. И началось противостояние двух теорий…

Научный спор между клеточной и гумаральной теориями иммунитета длился почти два десятилетия. И именно он стал главным «драйвером» развития зарождавшейся науки – иммунологии. Надо отметить, что изначально Мечников оказался в невыгодном положении: подтверждение его теории требовало чересчур сложных для того времени экспериментов, а для подтверждения гуморальной теории надо было всего лишь зарегистрировать реакцию «антиген-антитело» в растворе. Неудивительно, что сторонников Эрлиха оказалось больше.  

Правда, сами ученые, хоть и спорили друг с другом, но не являлись ярыми противниками. Эрлих признавал, что его исследования не отрицают напрямую результаты, полученные Мечниковым, а Мечников так и вовсе пытался связать оба механизма. Спор велся, скорее, о том, какое начало – клеточное или молекулярное – является первичным в работе иммунитета.

В 1902 году ученик Мечникова Савченко обнаружил в крови особые антитела, которые способствовали фагоцитозу. Так наука пришла к синтезу двух, изначально противоречащих друг другу теорий. На научном конгрессе в Париже Илья Мечников дал обед в честь своего немецкого оппонента, а тот публично выразил свое восхищение личностью Мечникова.

Хотя, наверное, до сих пор сложно окончательно сказать, какой из механизмов иммунитета является первичным. Одной из последних попыток дать ответ на этот вопрос стала формулировка американского иммунолога Чарльза Дженуэя и его российского коллеги Руслана Меджитова в конце прошлого века. Они сформулировали концепцию взаимосвязи врожденного (линия Мечникова) и адаптивного (линия Эрлиха) иммунитета. И на сегодня мировая наука поставила этим точку в давнем споре.

Как бы то ни было, само это противостояние стало ярким примером не только того, что к результату в научных исследованиях можно (и нужно) идти разными путями, но и подтверждением полезности даже самых яростных дискуссий, если они проходят корректно и в рамках научного подхода.

Наталья Тимакова