Парадоксы иммунологии

Какова доля участия печени в иммунитете?

Лимфоциты не воюют против чужой печени. Печень бросает вызов восстановительной хирургии. Орган, который не хочет менять своего места в теле. Клетки печени зародыша умиротворяют иммунологическую вражду других клеток. Печень — фабрика иммунодепрессорных лекарств.

К началу 70-х годов у иммунологов сложились уже достаточно конкретные представления о системе иммунитета, главным действующим лицом которой является вездесущий лимфоцит: тимус — бурза — селезенка — лимфатические узлы — кровь. На деятельность этой системы оказывают влияние разнообразные железы внутренней секреции — и половые железы, и гипофиз, и надпочечники. Но, как это ни странно, самая большая железа организма — печень, находящаяся на пути главных сосудистых магистралей тела и тесно связанная со всеми его жизненно важными функциями, не снискала к себе внимания иммунологов. Печень обезвреживает ядовитые продукты, проникающие в кровь из кишечника, и является таким образом барьерным органом. Эта лаконичная справка перепечатывалась из одного учебного пособия в другое, пока... Впрочем, это "пока" распространяется и на сегодняшний день, ибо печень пока только озадачила иммунологов, но ключи к этой загадке еще не найдены.

В самый разгар успехов медицины в деле пересадки почки, когда уже стало очевидным, что для борьбы с реакцией отторжения этого сравнительно небольшого органа необходимо обезвредить иммунологическую систему организма, хирурги рискнули в эксперименте на животных пересадить печень. Чего можно было ожидать от такой операции, когда пересадке подлежал орган, в десять раз превышающий по объему почку и выполняющий десятки сложнейших обменных функций в организме? На удачу никто не надеялся, но почему бы не проверить хирургической алгеброй самую совершенную физиологическую гармонию? Результаты экспериментов оказались более чем неожиданными. У некоторых животных, в частности у свиней, пересаженная печень сохранялась очень долго даже без всякого лекарственного угнетения иммунитета. В чем же дело? Может быть, разрушители чужой ткани — лимфоциты не проникают в толщу чужой пришитой к организму печени? Оказалось, что проникают, но когда эти лимфоциты извлекли из пересаженной печени и подвергли лабораторным исследованиям, иммунологи были вновь ошеломлены. Лимфоциты, полученные из трансплантата, не обладали характерными агрессивными свойствами киллеров, скажем, такими, какими обладают лимфоциты из пересаженной почки. Напротив, лимфоциты из печеночного трансплантата вели себя более чем скромно, они даже ослабляли защитные качества других, только что выделенных из крови собратьев. Казалось, что длительный контакт лимфоцитов с клетками донорской печени не вооружал их бойцовскими качествами, а, наоборот, способствовал перевоспитанию драчунов в смирных послушников (рис. 11).

Рис. 11. Цитотоксическое действие лимфоцитов на клетки-мишени (А) и отсутствие его при добавлении клеток печени (Б)

Не дожидаясь разгадки этих воистину удивительных наблюдений, самые решительные хирурги поспешили обратить полученный опыт на службу практике. На первом этапе печень свиней временно подшивали к кровеносным сосудам людей, страдающих далеко зашедшей печеночной недостаточностью, подключая таким образом чужую печень как временный очистительный фильтр. И странное дело, часть больных уже от одной этой процедуры приходила в сознание, пациенты отвечали на вопросы, вчера еще безжизненные — сегодня они просили есть... Очевидный благотворный эффект такой процедуры говорил о существовании определенного биологического сходства между печенью человека и свиньи — животного, столь незаслуженно обижаемого классическими баснями и расхожими поговорками.

Подключение печени было лишь временной мерой для подготовки больных к пересадке печени от умерших людей. А существует ли необходимость в такой операции? Да, пересадка печени бывает единственным шансом спасти жизнь больного при раке печени, циррозе — полном разрушении печеночной ткани и замещении ее грубыми рубцами, при атрезии желчных путей. В последних случаях дети рождаются с нормальной печенью, но недоразвитыми желчевыводящими путями, без своевременной хирургической помощи они погибают в раннем возрасте. Видный американский трансплантолог Френсис Д. Мур писал: "Для врачей и хирургов-трансплантологов печень остается величайшим вызовом во всей трансплантационной хирургии; для пациентов, чья печень — первичный очаг смертельной болезни, это поистине единственная надежда на спасение".

История клинических пересадок печени началась с 1963 г., а к 1970 г. в мире подобная операция была выполнена уже более чем ста пациентам. Сначала хирургов преследовали неудачи, больные погибали от кровотечений и инфекции. Особенно грозным осложнением являлись расстройства свертываемости крови, так как вещества, регулирующие этот процесс, в норме вырабатываются самой печенью. Нарушения тонкого равновесия в ту или другую сторону вызывают или неостановимое кровотечение, или образование сгустков крови — тромбов, закупоривающих кровеносные сосуды. Эта двуединая проблема осложнялась частым развитием гнойников в ткани самого трансплантата. Поэтому один из пионеров клинической пересадки печени американский хирург Фрэнсис Мур назвал ее "большой надеждой для немногих". Однако многолетний экспериментальный поиск путей пересадки печени, пусть даже не целой, а ее части, так же как и методов ослабления реакции тканевой несовместимости, сказался на результатах этой ни с чем не сравнимой по трудности выполнения и дерзости воображения операций.

Сердце, несмотря на поэтические метафоры, выполняет в организме единственную роль — роль механического насоса, разгоняющего кровь по сосудам. Но какой резонанс в мире получили немногочисленные пока случаи успешной пересадки сердца! Печень же является камертоном всех видов обмена веществ.

Печень не только участвует в обмене белков, но определяет его. Белки, всосавшиеся в кровь из кишечника, распадаются в печени до отдельных кирпичиков-аминокислот, здесь же происходит их новая сборка в индивидуально специфические блоки — своеобразные полуфабрикаты, которые легче усваиваются организмом при восстановительных процессах. Велико значение печени в обмене углеводов, так как именно она является депо сложных углеводов — гликогена, которые по первому требованию организма расщепляются в глюкозу, а та с кровью поступает в нуждающиеся ткани желез, мышц, мозга (суточная потребность взрослого человека в углеводах составляет 0,5 кг). В печени же вырабатывается желчь (у взрослого человека до литра в сутки), без которой невозможно переваривание жиров и перевод их в такое растворимое состояние, какое позволяет их усваивать клеткам организма. Следует добавить, что в печени образуется лимфа, циркулирующая в специальных сосудах лимфатической системы, здесь синтезируются различные биологически активные вещества, предупреждающие малокровие, обеспечивающие свертываемость крови. Эти функции печени, изученные выдающимися физиологами — И. П. Павловым, Клодом Бернаром, И. П. Разенковым и др., нам известны, а сколько еще ее функций не изучено... И вот эта сложнейшая фабрика по переработке веществ и снабжению организма энергией и строительным материалом работает, будучи пересаженной иному хозяину, не год, не два, а в ряде случаев много больше!..

В 1977 г. газета "Медицинские новости мира" опубликовала несколько сенсационных сообщений. 24-летняя женщина из Сан-Франциско, перенесшая пересадку печени, родила здорового ребенка. Девочка с врожденной атрезией желчных протоков через семь с половиной лет после пересадки ей печени от мальчика, погибшего в автокатастрофе, хорошо учится в школе и ведет нормальный образ жизни. 9-летний мальчик не отличается поведением от сверстников, хотя донорская печень у него функционирует с декабря 1972 г. Уместно будет сказать, что при пересадке печени собственная печень реципиента обязательно удаляется, поэтому указанные случаи долгожительства были обязаны исключительно пересаженному донорскому органу (после удаления печени без пересадки в эксперименте животные погибают через несколько часов из-за полного исчезновения сахара из крови).

При оценке степени совместимости доноров с долгоживущими реципиентами оказалось, что в ряде случаев имела место такая резкая разница по тканевым белкам, что будь пересажена не печень, а почка, неминуемо развилась бы острая реакция отторжения. Парадокс, да и только, — разводили руками иммунологи...

Своеобразие иммунологических реакций при пересадке печени разбудило творческое воображение биологов-экспериментаторов. Вновь и вновь они подвергали анализу особенности физиологии печени, хитроумную систему ее кровоснабжения. Как известно, в печень притекает и венозная, и артериальная кровь. Первая поступает в печень из кишечника, желудка, селезенки, поджелудочной железы — от всех органов вместе по так называемой воротной вене, она богата пищевыми веществами и продуктами распада клеток крови. Артериальная кровь содержит много кислорода, она составляет лишь 1/4 всего объема крови в этом органе. В печени ток крови резко замедляется, артериальная и венозная ее порции смешиваются в миниатюрных пространствах (они называются печеночными синусами), стенки которых выстланы специализированными клетками, имеющими звездчатую форму. По имени их первооткрывателя эти клетки называют клетками Купфера. Они захватывают из протекающей крови все инородные и ядовитые вещества и ведут оседлый образ жизни. Сообразно классификации Мечникова их относят к фиксированным фагоцитам, они-то и обеспечивают барьерную функцию печени.

Пища для организма — есть великое благо, но она несет с собой и ...неисчислимые бедствия. Не пройди кровь, оттекающая от огромной поверхности кишечника, дотошного таможенного досмотра в печени, не обладай печень нейтрализующей, очистительной функцией, и организм задохнулся бы от массы вредоносных пищевых шлаков. Если в эксперименте соединить сосуды кишечника непосредственно с сосудами, приводящими кровь к сердцу, т. е. пустить кровоток в обход печени, то животное может жить некоторое время при условии полного отсутствия в пище белка. Еще в конце прошлого века И. П. Павлов наблюдал, как собаки с выключенной из кровообращения печенью погибают в судорогах сразу после того, как им скармливают мясо. Природа мудро распорядилась, поставив печень на пути следования крови из кишечника к сердцу и поместив в устьях печеночных синусов, где ток крови замедляется, скопления купферовских клеток — этих своеобразных очистительных станций перед впадением крови в главные сосудистые магистрали тела.

Все эти хорошо выверенные физиологические данные представлялись незыблемыми до тех пор, пока исследователями не был взят на вооружение метод пересадки органов. В первых же опытах обнаружилась еще одна, совсем парадоксальная особенность печени. Животному можно пересадить второе и даже третье донорское сердце, и те будут сокращаться, даже если их поместить в такое неудобное место, как ушная раковина. Почка у собаки, будучи пришитой к кровеносным сосудам на шею, продолжает как и раньше выделять мочу. А вот печень даже у собственного хозяина, помещенная в иную анатомическую позицию и лишенная крови, притекающей из воротной вены, на новом месте не приживается; уже через несколько часов после пересадки в ней начинаются процессы разложения, и вскоре она погибает. Если у собаки собственную печень не удалять, а только вшить между нею и кишечником вторую, донорскую печень, то пересаженный орган сохраняется, а собственный отмирает. И, наоборот, донорская печень даже не включается в работу, если ее пришить не к воротной вене, а любому другому сосуду. Поскольку две печени не могут одновременно существовать в одном организме и очевидные преимущества получает та из них, в которую притекает кровь из кишечника, это явление получило название "феномена конкуренции" (именно поэтому при пересадке донорской печени собственную печень реципиента непременно удаляют).

Для объяснения этого явления были привлечены две гипотезы. Согласно первой из них, кровь воротной вены богата какими-то биологически активными веществами (возможно, даже не пищевыми, а оттекающими от поджелудочной железы или селезенки), которыми печень "лакомится" и вне которых жизнь ее трудолюбивых клеток оказывается под угрозой. Согласно второй гипотезе, анатомическая область воротной вены по каким-то неясным причинам является иммунологически привилегированной.

Козьма Прутков не зря говорил, что специалист подобен флюсу, он раздут с одной стороны. Так и автор, возможно в ущерб вседопускающей объективности, по причинам профессиональной осведомленности стремится представить факты с той стороны, которая ему представляется наиболее убедительной.

Итак, следующие эксперименты призваны были дать ответ на вопрос об иммунологической нззависимости зоны воротной вены. Исследователи пересаживают кусочки сердечной мышцы крысы непосредственно в воротную вену, и через длительный срок после пересадки, когда в других местах трансплантаты уже погибли, мышца в вене продолжала отвечать на электрический импульс, сосуды печени действительно служат ей надежной защитой. Далее чужеродные клетки пересаживают внутрь печени — и вновь успех: донорские клетки в микроокружении клеток печени реципиента сохраняются лучше, чем при пересадке их под кожу или внутрь почки, под ее капсулу, у того же реципиента. Наконец, когда почку, которая в нормальных условиях не получает кровь из воротной вены, подшили к этому кровеносному сосуду, то условия для выживания трансплантата значительно улучшились.

Результаты самых разных исследований, проведенных независимо друг от друга в ряде лабораторий, убеждают, что печень — не только как пересаживаемый орган, но и как зона, куда пересаживают чужеродные клетки, — представляет собой не иммунологическое правило, а иммунологическую загадку. Какой биохимический фактор обеспечивает иммунологическую безопасность этого органа как трансплантата и способствует сохранению чужих клеток внутри самой печени — это вопрос, от решения которого зависит будущее многих иммунологических догм.

В то время, как одни экспериментаторы бились над загадками поведения печени в организме, другие исследовали поведение отдельных ее клеток. Купферовские клетки, как было сказано выше, несут в организме функции охранительного фагоцитоза, но их в печени не так много. 80% клеток печени, называемых гепатоцитами, играют важную роль в процессах синтеза белка и образования желчи, но иммунологически эти клетки считали инертными. Было известно лишь, что печень эмбриона на ранних стадиях развития является кроветворным органом, но затем эта функция становится пожизненной обязанностью созревшего костного мозга.

В период общего увлечения иммунологами белками тканевой совместимости ученые установили, что эти индивидуально специфические антигены распределены в разных органах неодинаково, их много в иммунологических органах (тимусе, селезенке), столько же в печени, несколько меньше в почках и кишке, совсем мало в клетках жира и мозга. Когда это было установлено, клетки с высоким содержанием указанных белков решили использовать для получения сыворотки против лимфоцитов, иначе — антилимфоцитарной сыворотки. Но вот незадача, введением животным клеток чужеродного тимуса или селезенки оказалось несложным добиться продукции соответствующих антител (противотимусных, противоселезеночных), а клетки печени, сколько бы их ни вводили, образования антител не вызывали. Отмечалась странная раздвоенность: с одной стороны, клетки печени имели ярко выраженные индивидуальные отличия, но с другой стороны, посторонние организмы никак не реагировали на близкий контакт с этой индивидуальностью. Здесь уже нейтрализующие свойства крови, притекающей к печени по воротной вене, были ни при чем, белки на поверхности печеночных клеток оказались замаскированными. Но что же это за маскировочный халат, или прав поэт: "Сворачивает парадокс куда захочет, рассудок здравый он морочит"?

Возможности иммунологического эксперимента почти не ограниченны, а любознательность исследователей побуждает их к головоломным построениям. Как ведут себя в пробирке лимфоциты, полученные от несовместимых особей? Согласно термину, они не могут совместно существовать и начинают обоюдную вражду. Показателем взаимной неприязни и борьбы служат крупные клетки, почти лопающиеся от вздутого, как бы от ярости, ядра — это так называемые бласты. Идет хорошо знакомая иммунологам реакция превращения (трансформации) лимфоцитов в бласты, упрощенная модель трансплантационного иммунитета. Но вот к рассерженным лимфоцитам добавили клетки печени, и что же? Реакция прекратилась, бласты больше не образуются. Даже вне организма печеночные клетки устранили или заметно смягчили вражду, вместо отчаянной войны лимфоцитов воцарился безоблачный мир. В наибольшей мере таким иммунодепрессивным свойством обладают клетки эмбриональной печени. А если это так, то прочь все туманные теоретические соображения и да здравствует практическая ясность.

К сожалению, не все дети появляются на свет как совершенное творение природы. Существуют врожденные болезни, видимые глазом (вывих бедра, сросшиеся пальцы, рассеченная, или "заячья", губа), но есть и поначалу незаметные генетические дефекты. К числу последних относятся разные формы недоразвития иммунной системы. Лишенные полноценной иммунологической защиты, эти дети не могут выжить в нашем кишащем болезнетворными микробами мире. Единственной радикальной мерой помощи таким детям является пересадка им от здоровых людей костного мозга, который так богат полноценными иммуноцитами. Но ребенок с иммунологической недостаточностью похож на облученный организм, в его несопротивляющемся теле чужие лимфоциты беспрепятственно размножаются и начинают атаковать его ткани, для них чужие. Развивается тяжелая, подчас неизлечимая болезнь, которая так и называется — реакция трансплантата против хозяина — РТПХ (иначе реакция пересаженного костного мозга против иммунологически ослабленного ребенка). Полностью совместимый с больным костный мозг практически подобрать невозможно, поэтому от иммунологического лекарства требуется невозможное сочетание дееспособности и безвредности. Эту невозможность удалось обрести, добавляя к вводимым клеткам костного мозга эмбриональные гепатоциты. Клетки печени действовали успокаивающе на воинственно настроенных костномозговых пришельцев, в их присутствии РТПХ не грозила здоровью ослабленного реципиента. Более того, выяснилось, что и сами эмбриональные печеночные клетки способны восполнить недостаточность иммунитета, размножаясь в организме дефектного ребенка, они дают начало всем необходимым составным элементам Т- и Б-систем иммунитета. Печень зародыша — этот воистину волшебный золотник помог врачам спасти жизнь не одного обреченного ребенка, которому природа недодала защитных доспехов.

От чего же зависят столь удивительные восстановительные свойства эмбриональной печени? Выше уже говорилось о том, что все разновидности лимфоцитов берут начало из материнских для них стволовых лимфоидных клеток. Эти стволовые клетки впервые возникают у млекопитающих, в том числе и у человека, в самом древнем органе, защищающем развивающийся зародыш,- желточном мешке. Высокоразвитым организмам желточный мешок достался в наследство от далеких предков (самых ранних позвоночных — костистых и хрящевых рыб), у которых он служил для зародыша пищевым резервуаром. У млекопитающих зародыш питается иным образом, но желточный мешок появляется на короткий срок после оплодотворения уже для того, чтобы выполнить другое важное назначение: в нем зарождаются первые кроветворные и лимфоидные стволовые клетки. Уже на 3-й неделе внутриутробного развития у крошечнога эмбриона человека появляется печень, и сразу же по миниатюрным кровеносным сосудам сюда устремляются из отмирающего желточного мешка стволовые клетки. Зародыш, еще лишенный сердца и головного мозга, начинает продуцировать клетки для кровеносной и лимфоидной систем, его печень становится первой колыбелью, заботливым воспитателем иммуноцитов — предшественников всех Т- и Б-лимфоцитов. Именно поэтому перенос клеток эмбриональной печени восполняет недостаток стволовых лимфоидных клеток у детей с иммунологической недостаточностью.

Стволовые лимфоидные клетки из печени в конце концов поступают в костный мозг — орган кроветворения во всей взрослой жизни организма. Но еще до этого потомки стволовых клеток из печени выселяются в главные органы иммунной системы, чтобы дать затем начало огромной армии Т- и Б-зависимых лимфоцитов (рис. 12.). Наряду с предшественниками Т- и Б-клеток в печени содержатся стволовые клетки лимфоцитов — супрессорного действия. Есть все основания считать, что и во взрослом периоде жизни эти супрессорные элементы остаются присущими печени. Если это так, то многочисленные описанные нами выше наблюдения получают достаточно удовлетворительное объяснение. Да, трансплантаты, пересаженные в печень, находятся в окружении лимфоцитов-супрессоров, а потому они менее уязвимы для иммунной атаки. Да, тканевые экстракты из кусочков печени обладают противоиммунным действием, так как в них также содержатся супрессорные продукты. Да, добавление клеток печени к враждующим лимфоцитам приостанавливает иммунологическую войну, так как, по существу, в смесь попадают супрессорные клетки. Автору так и хочется объявить печень главным штабом депрессорной иммунологической системы. Но мы-то знаем, что лимфоцитов — этого главного исполнителя иммунных реакций — в печени нет. Лимфоцитов нет, но печеночные клетки, как мы это видели, способны незримо управлять защитными реакциями. Вполне резонно предположить, что этот орган осуществляет руководство иммунитетом по дистанционному принципу, за счет каких-то растворимых веществ, называемых сейчас медиаторами. И руководство это преимущественно супрессорного свойства.

Рис. 12. Схема расселения стволовых лимфоидных клеток и их потомков по органам иммунной системы

При удалении части печени у животных в крови резко увеличивается содержание иммуноглобулинов, а в селезенке во много раз возрастает число клеток, продуцирующих антитела. Более того, сыворотка крови таких животных при введении ее здоровым также вызывает мобилизацию иммунитета (а скорее, снимает с него сдерживающие ограничения). Не указывает ли и это на существование каких-то иммунорегуляторов печеночного происхождения? При воспалительных заболеваниях и токсических повреждениях печени врачи часто отмечают наступление аутоиммунных повреждений суставов, кожного покрова, сердца. Знаменитый врач древности Ибн Сина, известный нам под именем Авиценна, еще в начале XI в. писал в своих "Канонах врачебной науки": "Знай, что если ты ошибаешься при лечении печени, твоя ошибка перейдет на сосуды и затем на все твое тело". Выстроенные в ряд, все эти наблюдения свидетельствуют, что иммунологические раскопки печени могут увенчаться открытием такой "Трои", которая много расскажет о секретах биологической эволюции.

История медицины знает много примеров, когда биологически активные вещества описывали, а по сути открывали, задолго до того, как в прямом опыте удавалось выяснить их структуру и даже дать им энциклопедическое название. В 1880 г. русский педиатр Николай Иванович Лунин показал, что в коровьем молоке содержатся какие-то вещества, которые независимо от белков, жиров и углеводов необходимы для поддержания жизни. Только через 30 с лишним лет американский биохимик Казимир Функ описал формулу этих веществ и дал им громкое название витаминов (от "вита" — жизнь). В 1855 г. английский врач Томас Аддисон описал болезнь надпочечных желез, названную его именем. И лишь в 30-х годах нашего столетия работами Тадеуша Рейхштейна, кстати, ранее искусственно синтезировавшего витамин С, было выяснено химическое строение и биологическое действие главного гормона надпочечников — кортизона, нехватка которого и приводит к развитию "бронзовой болезни" Аддисона. Нобелевская премия 1950 г. нашла своего владельца.

Священность и непререкаемость экспериментальных данных общеизвестна. Однако еще великий Эйнштейн говорил, что основы науки закладываются не на эмпирическом, а на теоретическом уровне...