Ką tik lietuviškai pasirodžiusioje knygoje „Kūnas“ (iš anglų k. vertė Rūta Montvilienė) autorius labai išsamiai ir nuosekliai pasakoja apie kiekvieną žmogaus kūno dalį, tyrinėdamas organizmą kaip nepažįstamą žemyną. Šioje knygoje – atsakymai į šiuos ir daugybę kitų klausimų, mokslininkų istorijos ir juokingi nutikimai, papasakoti su nenuilstančio tyrinėtojo aistra ir neblėstančiu humoru.
Kaip prakaitas padėjo mums tapti protingais? Kiek metrų plaukų išauga žmogui per gyvenimą? Kiek rūšių mikrobų gyvena mūsų bamboje? Iš kokio konkretaus pelėsio išgautas penicilinas? Kodėl smegenims toks svarbus yra vienas penktadalis sekundės? Kiek kvapų gali atskirti žmogus?
Kviečiame skaityti knygos ištrauką apie mūsų imuninę sistemą.
Imuninė sistema yra didelė, netvarkinga, pasklidusi po visą organizmą. Ji apima gausybę dalykų, apie kuriuos niekada negalvojame kaip apie imuninius, pavyzdžiui, ausų sierą, odą ir ašaras. Šią išorinę gynybą perėjęs įsibrovėlis – o tokių būna palyginti nedaug – kaipmat susiduria su „tikrųjų“ imuninių ląstelių spiečiais, plūstančiais iš limfmazgių, kaulų čiulpų, blužnies, užkrūčio liaukos ir kitų organizmo kerčių. Vyksta daugybė cheminių reakcijų. Pagal vienus skaičiavimus, mes turime apie tris šimtus skirtingų tipų imuninių ląstelių, bet Mančesterio universiteto imunologijos profesorius Danielis Davisas įsitikinęs, kad iš tikrųjų jų neįmanoma suskaičiuoti.
Kiekvieno žmogaus imuninė sistema yra unikali, todėl imunines sistemas dar sunkiau apibendrinti, dar sunkiau suprasti ir dar sunkiau gydyti. Maža to, imuninė sistema ne tik dorojasi su mikrobais. Ji turi reaguoti į toksinus, vaistus, vėžius, svetimkūnius, netgi į jūsų būseną. Pavyzdžiui, jei patiriate įtampą ar esate pervargę, galite daug greičiau pasigauti infekciją.
Saugoti mus nuo užkrato toks beribis uždavinys, kad imuninė sistema kartais suklysta ir užpuola nekaltas ląsteles.
Saugoti mus nuo užkrato toks beribis uždavinys, kad imuninė sistema kartais suklysta ir užpuola nekaltas ląsteles. Pagalvojus, kiek diena iš dienos imuninės ląstelės turi visko patikrinti, klaidų padaroma tikrai mažai. Vis dėlto itin ironiška, kad labai daug kančių mums sukelia mūsų pačių gynyba, lemianti tokias autoimunines ligas, kaip išsėtinė sklerozė, vilkligė, reumatoidinis artritas, Crohno (Krono) liga ir daug kitų nemalonių būklių. Kokia nors autoimuninė liga kamuoja 5 procentus mūsų – kaip tokiems bjauriems negalavimams labai daug, – ir skaičius auga greičiau nei galimybės veiksmingai juos gydyti.
„Užmetę akį galite pamanyti – nesąmonė, kad imuninė sistema puola pati save, – sako Davisas. – Vis dėlto pagalvojus, kiek imuninė sistema turi nuveikti, nuostabu, kad nepuola nuolat. Imuninę sistemą ištisai bombarduote bombarduoja tai, su kuo ji niekada nebuvo susidūrusi, kas gal tik dabar atsirado, kaip nuolat mutuojantys nauji gripo virusai. Taigi imuninė sistema privalo atpažinti ir atmušti begalę puolikų.“
Davisas – stambus, bet malonus į penktą dešimtį įžengęs vyras, griausmingai kvatojantis ir patenkintas, atradęs savo vietą gyvenime. Mančesterio ir Stratklaido universitetuose jis studijavo fiziką, bet dešimtojo dešimtmečio viduryje persikėlė į Harvardą ir nusprendė, kad jam įdomiausia biologija. Atsitiktinai atsidūrė Harvardo universiteto imunologijos laboratorijoje ir čia elegantiškas imuninės sistemos sudėtingumas bei iššūkis ją suprasti jį apžavėjo.
Neatsižvelgiant į molekulinę painiavą, visos imuninės sistemos dalys bendradarbiauja turėdamos vieną tikslą: atpažinti organizme tai, ko ten neturėtų būti, ir, jei reikia, nužudyti. Bet šis procesas toli gražu nepaprastas. Daugybė dalykų jūsų viduje yra nekenksmingi ar netgi naudingi, todėl juos žudyti būtų kvaila arba tuščias energijos ir išteklių švaistymas. Todėl imuninei sistemai tenka elgtis panašiai kaip oro uostų apsaugininkams, kurie stebi daiktus ant konvejerio ir tikrina tik įtartinus.
Sistemos šerdis yra penkių tipų baltieji kraujo kūneliai: limfocitai, monocitai, bazofilai, neutrofilai ir eozinofilai. Visi jie svarbūs, bet būtent limfocitai imunologus jaudina labiausiai. Davidas Bainbridge’as limfocitus vadina „bene išmaniausiomis ląstelėmis visame organizme“, mat jos gali atpažinti beveik bet kokį nepageidaujamą įsibrovėlį ir surengti greitą bei tikslų atsaką.
Neatsižvelgiant į molekulinę painiavą, visos imuninės sistemos dalys bendradarbiauja turėdamos vieną tikslą: atpažinti organizme tai, ko ten neturėtų būti, ir, jei reikia, nužudyti.
Yra dviejų pagrindinių tipų limfocitai: B ląstelės ir T ląstelės. Raidė B pavadinime atsirado keistokai – dėl bursa Fabricii, Fabricijaus maišelio, nedidelio, ataugėlę primenančio paukščių organo, kur B ląstelės buvo pirmąkart aptiktos. Žmonės ir kiti žinduoliai Fabricijaus maišelių neturi. Mūsų B ląstelės gaminamos kaulų čiulpuose. T ląstelių pavadinimas kiek tinkamesnis. Nors jas irgi gamina kaulų čiulpai, į organizmą jas išskiria užkrūčio liauka, nedidukas organas krūtinės ląstoje tarp plaučių kiek aukščiau širdies. Labai ilgai jos vaidmuo organizme buvo visiška paslaptis, mat atrodė, kad ji tiesiog prikimšta negyvų imuninių ląstelių ir tėra „vieta, į kurią ląstelės keliauja numirti“, kaip Danielis Davisas rašo puikioje knygoje The Compatibility Gene („Suderinamumo genas“). 1961 m. Jacquesas Milleris, jaunas Londone dirbantis prancūzų ir australų kilmės mokslininkas, atskleidė šios liaukos paslaptį. Jis nustatė, kad užkrūčio liaukoje T ląstelės subręsta.
Jos tarsi imuninės sistemos elitinis padalinys, o užkrūčio liaukoje aptinkamos negyvos ląstelės yra limfocitai, kuriems nepavyko pereiti apžiūros, nes arba nesugebėjo atpažinti įsibrovėlių ir juos pulti, arba puolė sveikas paties organizmo ląsteles. Trumpiau sakant, nepateisino lūkesčių. Tai buvo nepaprastai reikšmingas atradimas. Anot medicinos žurnalo The Lancet, Milleris tapo „paskiausiu asmeniu, nustačiusiu žmogaus organo paskirtį“. Daug kas stebisi, kodėl už šį atradimą Milleris negavo Nobelio premijos.
T ląstelės būna dviejų kategorijų: padėjėjos ir žudikės. T ląstelės žudikės, kaip sako pavadinimas, žudo ląsteles, kurias užima patogenai. T ląstelės padėjėjos padeda veikti kitoms imuninėms ląstelėms, o B ląstelėms – gaminti antikūnus. Atminties T ląstelės įsimena detales apie ankstesnius užpuolikus ir todėl gali koordinuoti staigų atsaką, jei tas pats patogenas vėl pasirodo – šis procesas vadinamas adaptaciniu imunitetu.
Atminties ląstelės neįtikėtinai budrios. Aš vėl nesusirgsiu kiaulyte, nes kažkur mano organizme yra atminties ląstelių, jau daugiau kaip šešiasdešimt metų ginančių mane nuo antrojo užpuolimo. Vos atpažinusios įsibrovėlį, jos nurodo B ląstelėms gaminti baltymus, vadinamus antikūnais, o šie puola įsibrovusius mikroorganizmus. Antikūnai labai gudrūs, mat greitai atpažįsta ir atremia atėjūnus, jei šie išdrįsta grįžti. Štai kodėl tiek daug ligų susargdina tik kartą. Šis procesas yra ir vakcinavimo esmė. Skiepas paskatina organizmą gaminti naudingus antikūnus prieš tam tikrą patogeną, ir mes net nepasijuntame blogai.
Mikrobai sukūrė įvairių būdų apgauti imuninę sistemą – pavyzdžiui, siunčia trikdančius cheminius signalus arba apsimeta gerybinėmis ar draugiškomis bakterijomis. Kai kurie infekcijų sukėlėjai, tokie kaip E. coli arba salmonelės, gali apgaule priversti imuninę sistemą pulti ne tuos mikroorganizmus. Yra gausybė žmogaus patogenų, ir daugelio jų tikslas vienintelis – išrasti naujus klastingus būdus, kaip įsigauti į mūsų kūną. Keista ne tai, kad kartais susergame; o tai, kad nesergame daug dažniau. Negana to, mūsų imuninė sistema ne tik žudo invazines ląsteles, ji privalo stengtis sunaikinti mūsų pačių ląsteles, kai šios ima blogai elgtis, pavyzdžiui, virsta vėžinėmis.
Uždegimas iš esmės yra mūšio įkarštis, organizmui ginantis nuo žalos. Kraujagyslės aplink sužalotą vietą išsiplečia ir į ją priteka daugiau kraujo, atgabenančio baltųjų kraujo kūnelių kovai su įsibrovėliais. Todėl vieta pabrinksta, o dėl spaudimo aplinkiniams nervams, padidėja ir jos jautrumas. Kitaip nei raudonieji kraujo kūneliai, baltieji palikę kraujotakos sistemą gali keliauti per aplinkinius audinius tarsi patruliuojantys kariai, šukuojantys džiungles. Aptikę įsibrovėlį puola cheminėmis medžiagomis, vadinamomis citokinais, štai kodėl karščiuojate ir negaluojate, kai organizmas kariauja su infekcija. Bjauriai jaučiatės ne dėl infekcijos, o dėl to, kad organizmas ginasi. Pūliai, besisunkiantys iš žaizdos, yra ne kas kita, o baltieji kraujo kūneliai, pasiaukoję, kad apsaugotų jus.
Kas vyksta su mūsų imuninės sistemos ląstelėmis, dar ne visai aišku. Daug ko ir visai nežinome.
Uždegimas klastingas. Jei per didelis, nukentės aplinkiniai audiniai, kils nereikalingo skausmo, jei per mažas, nepajėgs sustabdyti infekcijos. Netinkamas uždegimas siejamas su įvairiausiomis blogybėmis, pradedant diabetu ir Alzheimerio liga ir baigiant infarktais ir insultais. „Kartais, – paaiškino man Sent Luiso Vašingtono universiteto imunologas Michaelas Kinchas, – imuninė sistema taip pašėlsta, kad atvaro visą savo gynybą ir paleidusi visas balistines raketas sukelia vadinamąją citokinų audrą. Štai kas pražudo. Citokinų audros nuolat vyksta per daugelį pandemijų ir net per ūmines alergines reakcijas įgėlus bitei.“
Kas vyksta su mūsų imuninės sistemos ląstelėmis, dar ne visai aišku. Daug ko ir visai nežinome. Kai lankiausi Mančesteryje, Davisas nusivedė mane į savo laboratoriją, kur grupė mokslo daktarų, palinkusių prie kompiuterių ekranų, studijavo vaizdus, gautus iš itin didelės raiškos mikroskopų. Vienas iš mokslininkų, Jonathanas Worboysas parodė man naujausią atradimą – baltymų žiedus, išsimėčiusius ląstelės paviršiuje tarsi liukai. Niekas už šios laboratorijos sienų dar nebuvo to matęs.
„Jie tikrai susiformavo dėl kažkokios priežasties, – tarė Davisas, – bet dar nežinome kokios. Atrodo svarbūs, bet gali būti ir visai nereikšmingi. Tiesiog nežinome. Galbūt užtruksime ketverius ar penkerius metus, kol išsiaiškinsime. Štai kodėl mokslas yra ir jaudinamai įdomus, ir labai sunkus.“
Jei imuninė sistema turėtų savo šventąjį globėją, jis tikrai būtų Peteris Medawaras, vienas iš didžiausių ir galbūt keisčiausių XX a. britų mokslininkų. Jis gimė 1915 m. libaniečio ir anglės šeimoje, vaikystę praleido Brazilijoje, kur tėvas turėjo verslo reikalų, dar vaikas su šeima persikraustė į Angliją. Medawaras buvo aukštas, gražus ir sportiškas. Amžininkas Maxas Perutzas sakė, kad jis „energingas, draugiškas, galantiškas, puikus pašnekovas, atviras, nenustygstantis vietoje ir labai ambicingas“. Stephenas Jay Gouldas pavadino jį „protingiausiu kada nors pažinotu žmogumi.“ Medawaras studijavo zoologiją, bet amžinos šlovės nusipelnė už tai, ką padarė žmonėms Antrojo pasaulinio karo metais.
1940 m. vasarą Medawaras su žmona ir mažyle dukrele savo kieme Oksforde džiaugėsi saulėta popiete, kai išgirdo trūkčiojantį lėktuvo ūžesį virš galvų ir pakėlęs akis išvydo RAF bombonešį, krentantį iš dangaus. Jis sudužo ir užsiliepsnojo vos už poros šimtų metrų nuo jų namų. Vienas įgulos narys išgyveno, bet siaubingai apdegė. Medawaras turbūt nustebo, kai po dienos ar dviejų karo gydytojai pakvietė jį apžiūrėti jaunąjį oro pajėgų karį. Juk jis buvo zoologas, vis dėlto dalyvavo antibiotikų tyrimuose ir veikiausiai galėjo padėti. Taip prasidėjo nuostabiai produktyvus bendradarbiavimas, galiausiai įvertintas Nobelio premija.
„Žmonės manė, kad bėda slypi pačioje operacijoje, ir jei chirurgai patobulintų techniką, viskas pavyktų“, – sako Danielis Davisas.
Gydytojus itin slėgė klausimas, iš kur gauti odos persodinimui. Kai odą paimdavo iš vieno asmens ir persodindavo kitam, organizmas ją iš pradžių priimdavo, bet netrukus oda sudžiūdavo ir mirdavo. Medawaras iškart susidomėjo šia problema ir niekaip negalėjo suprasti, kodėl organizmas atmeta tokį aiškiai naudingą dalyką. „Nepaisant visų klinikinių pastangų ir netgi mirtinos būtinybės persodinti odą, organizmas kovoja su odos transplantatais kaip su liga ir, kad išgytų, stengiasi juos sunaikinti“, – rašė Medawaras.
„Žmonės manė, kad bėda slypi pačioje operacijoje, ir jei chirurgai patobulintų techniką, viskas pavyktų“, – sako Danielis Davisas.
Bet Medawaras suprato, kad viskas yra sudėtingiau. Kad ir kada jis su kolegomis persodindavo lopinėlį odos, organizmas ją atmesdavo, antra kartą dar greičiau nei pirmąjį. Bet paskui Medawaras išsiaiškino, kad imuninė sistema dar pačioje gyvenimo pradžioje išmoksta nepulti normalių, sveikų savo ląstelių. Davisas man paaiškino:
„Jis atrado, kad jei jauniklė pelė turi sąlytį su kitos pelės oda, tuomet ir subrendęs jos organizmas priima tos pelės odos transplantatą. Kitaip tariant, jis nustatė, kad jaunas organizmas išmoksta – kas tavo, nepulk. Galima persodinti vienos pelės odą kitai, jei recipientė gyvenimo pradžioje įpratinama nereaguoti.“
Ši Medawaro įžvalga po daugelio metų pelnė jam Nobelio premiją. Anot Davido Bainbridge’o, „Nors šiandien tai savaime suprantama, ši netikėta transplantacinės chirurgijos ir imuninės sistemos sąjunga turėjo milžinišką reikšmę medicinai. Ji mums atskleidė, kas iš tikrųjų yra imuninė sistema.“
