Я или не я

Антигенные калейдоскопы

Настало время вспомнить название книги: "Я или не Я". Отличать свой организм, свои клетки, свои белки от чужих организмов, чужих клеток, чужих белков — главная миссия иммунитета. А для этого нужно, чтобы все организмы (все до одного!) различалась друг от друга признаками, которые иммунная система может узнавать. Весь вопрос в том, сколько таких признаков — десять, сто, тысяча?

Ответим на него, начиная с простого варианта. Микроб проникает в организм, против него вырабатываются антитела. Антитела строго специфичны. При внедрении в организм бактерий брюшного тифа возникают антитела против них и только против них, а при внедрении микробов холеры — против холерных вибрионов. Антитела противобрюшнотифозные не трогают возбудителей холеры, и, наоборот, противохолерные иммунные сыворотки борются лишь с холерным микробом, но не с бациллами брюшного тифа.

Следовательно, антитела возбудителей брюшного тифа и холеры различны. Точно так же различаются между собой антигены других бактерий — чумы, дизентерии, сибирской язвы, дифтерии, туляремии. Все микроорганизмы отличаются друг от друга по целому ряду признаков, и прежде всего по антигенам. Но не подумайте, что каждый содержит всего один-единственный антиген. Нет, у каждого микроба целый набор антигенов.

Брюшнотифозная бактерия. Она представляет собой микроскопическую палочку длиной 1-2 микрона с многочисленными тоненькими "ножками" — жгутиками. В составе этого микроба десяток антигенов. Из них три главных: в жгутиках Н-антиген, а в теле О- и Vi-антигены. Последний связан с агрессивными качествами микроба.

Введение в кровь животному не микробных антигенов, а других чужеродных веществ, например клеток крови человека, приводит к возникновению антител, которые взаимодействуют только с человеческими клетками и склеивают их. Антитела возникают, если в кровь животному ввести не клетки, а бесклеточные белки: например, кровяную сыворотку другого человека. Эти антитела будут взаимодействовать с человеческими и только с человеческими белками, не реагируя на белки животных.

Если даже у микробов по нескольку антигенов, то какое же громадное количество их должно быть в крови и тканях человека. Уж конечно, не один десяток. Только в кровяной сыворотке их около тридцати.

Особенно наглядно это продемонстрировал французский ученый, выходец из России, Петр Грабар. Мы уже говорили о химии и иммунологии. Теперь будем говорить о физико-химических методах. Грабар иммунизировал кролика человеческой сывороткой и с полным основанием ожидал, что в ответ на каждый антиген сыворотки образуется свое антитело. Не сомневайтесь, так оно и было. После этого он поместил человеческую сыворотку в студень из агар-агара и пропустил электрический ток. Разные белки-антигены распределились в электрическом поле по-разному, поскольку все они отличались размерами своих молекул и зарядов.

Грабар обработал студень кроличьей сывороткой, содержащей антитела, и каждое антитело соединилось со своим антигеном. Произошла множественная преципитация. (Во время преципитации происходит видимое невооруженным глазом помутнение прозрачной сыворотки.) Возникло 19 дуг преципитации. Гениально просто, а потому удивительно красиво. Метод усовершенствовали. В результате удалось обнаружить в сыворотках людей по 25-30 разных антигенов. Это сегодня, а что будет завтра?!

Каждый тип клеток человеческого организма содержит, по-видимому, не меньшее число антигенов. Подробнее всего в этом отношении изучены красные кровяные шарики — эритроциты. У одних людей в эритроцитах находится антиген А, у других — В, у третьих и А и В, а у четвертых нет ни А, ни В. Эта система антигенов — АВО (а-б-ноль), о которой мы уже знаем. Затем обнаружили антигены MN, открыли систему Резус (Rh), состоящую из восьми антигенов, нашли антигенные системы Даффи, Кел-Келано. В настоящее время детально изучены 14 систем. В общей сложности более 70 различных антигенов, которые составляют своеобразный антигенный узор эритроцитов.

Антигенные калейдоскопы

По главным эритроцитным антигенам у одного человека "узор" может выглядеть так: 00, MN, Ss, DD, Сс, ее, Le^aa, Kk, Fy^вв, Lu^aв, Pp, Jk^aa, а у другого иначе: АВ, MM, Ss, Dd, Сс, Ее, Le^aв, Kk, Fy^aв, Lu^aa, Pp, Jk^вв.

Когда смотришь на эти знаки, эту символику белковой индивидуальности, невольно думаешь о некой визитной карточке каждого живого существа. У вас антигенная карточка одна, у меня другая, у вашей кошки — третья, у него — четвертая и так далее. Сколько живых существ на планете, столько антигенных калейдоскопов.

Всплывает в памяти "визитная карточка" Земли, отправленная в виде радиосигналов 16 ноября 1974 года пуэрториканским радиотелескопом в сторону звездного скопления Мессье-13. Это скопление из 30 тысяч звезд. Если вокруг каждой звезды вращается хотя бы 3-4 планеты, то во всем скоплении их не менее 100 тысяч. Представляете, какой большой шанс наличия жизни и разумных существ хотя бы на одной планете.

Представим себе, что эти разумные существа получат посланную серию сигналов, составленную группой сотрудников Корнеллского университета во главе с Дрейком и Оливером. Как скоро они расшифруют эту серию из 1679 посланных знаков? Как скоро они догадаются, что цифра 1679 непростая, что ее можно получить, только перемножив два простых, ни на что не делимых числа 79 или 23? А если догадаются, то сообразят ли расположить сигналы в виде 79 строк по 23 сигнала в каждой строке? Вот если сообразят, то получат нечто вроде странички из тетрадки в клетку. Поскольку сигналы всего двух типов по принципу "да-нет" или, если хотите "крестики" и "нолики", то на страничке возникает рисунок.

Инопланетяне будут держать "визитную карточку" Земли. Они увидят цифры от 1 до 10, демонстрирующие кашу систему счисления. Спираль — символ нуклеиновой кислоты, на основе которой построена вся жизнь на нашей планете. В центре — схематизированная фигурка человека — хозяина Земли. Слева от нее число 4 миллиарда — таково население нашей планеты. Справа цифра 14 — это средний рост человека, если его измерять длиной радиоволны, на которой переданы сигналы (ее длина 12,6 сантиметра). На этой карточке представители далекой цивилизации увидят многое другое. Но не покажется ли им это бессмыслицей? Как скоро они все это расшифруют и поймут?

"Антигенные калейдоскопы", индивидуальные для каждого живого существа, подобны таким посланиям природы в адрес человеческого разума, в адрес ученых: расшифруйте и узнаете много важного. И ученые расшифровывают. Только никто еще не ведает, на какой они стадии. Догадались ли они разделить все послания на 79 строк, по 23 знака в каждой, и теперь декодируют общую картину? Или еще не доросли до этого первого шага? Кто знает?

Не только эритроциты несут в себе антигенные узоры. Исследования других клеток и тканей показали, что они в антигенном отношении повторяют рисунок эритроцитов, как зеркало узора в калейдоскопе. Но, кроме этого, другие клетки имеют еще и собственные антигены, которых нет в эритроцитах.

Вот это обстоятельство для нас чрезвычайно важно! Самые главные антигены, из-за которых не приживают чужие ткани при пересадках, обнаруживаются не в эритроцитах. Эти антигены названы трансплантационными, или антигенами тканевой несовместимости. В человеческих эритроцитах большинства трансплантационных антигенов нет. Во всех тканях и органах, которые могут быть пересажены, они есть, а в эритроцитах нет.

К счастью, кровь содержит не только красные клетки — эритроциты, но и белые — лейкоциты. Именно в них есть антигены тканевой совместимости. Следовательно, взяв у человека кровь, можно определить практически весь его антигенный набор: методом Грабара — антигены кровяной сыворотки, по эритроцитам все группы крови, а по лейкоцитам — специальные трансплантационные антигены.

Какие это антигены?

Разные ученые, открывавшие их, давали им различные названия. Первооткрыватель этой области Жан Доссе, известный французский иммунолог, получивший Нобелевскую премию за это свое открытие, называл лейкоцитарные антигены HU — 1, 2, 7, 12 и т. д. Первые две буквы "HU" взяты из Human, что значит — человек. Иммунолог из Лейдена Ион Ван Руд, обнаруживший большое число трансплантационных антигенов, обозначал их так: 4а, 4в, 5 а, 5в, 6а, 6в, 7а, 7в, 7с. Он старался подчеркнуть генетическое родство разных групп антигенов. Американский исследователь Пол Тарасаки использовал сочетание трех букв: HL — AI, HL — А2, HL — A3 и т. д. Это сокращение трех слов: Human — Leykocyte — Antigen 1, 2, 3 — человеческий лейкоцит-антиген 1, 2, 3. Другие авторы применяли другую номенклатуру для тех же антигенов, другие символы. Потом сравнили их между собой, на специальном Комитете экспертов Всемирной организации здравоохранения договорились и приняли единую номенклатуру.

На сегодня открыто более 60 лейкоцитарных антигенов. Всю совокупность трансплантационных антигенов называли HLA, то есть человеческие лейкоцитарные антигены. Они разделяются на 4 группы: HLA-A, HLA-B, HLA-C и HLA-D. Индивидуальные антигены внутри каждой группы обозначаются цифрами. Мой HLA калейдоскоп таков: HLA-A 2,9; HLA-B5,12; HLA-C5; HLA-D3. Человек не исключение. Антигенное строение животных такое же сложное. И у каждого вида животных свои, отличающиеся от человеческих антигены и антигенные калейдоскопы. При этом у каждого животного свой узор антигенного калейдоскопа.

Иммунологи приходят после Холмсов (Незатейливое подражание)

Мистер Лесли Брэнт — известный частный детектив — раскурил свою окаменевшую от времени, отполированную ладонью трубку и опустился в глубокое кресло. За окном гостиницы простиралась бескрайняя саванна — фиолетовая австралийская степь — колыбель бесчисленных гуртов скота и диких кенгуру. В этом городишке, как и в тех двух, которые он уже посетил, почти никаких предприятий не было, только мясокомбинат и бойня.

Брэнт снова восстановил в памяти тот вечер, когда его уютную сиднейскую квартиру посетил президент крупнейшей мясо-молочной компании. Волнуясь, он рассказал, что некоторые компании уже разорились, а его компания терпит миллионные убытки. Это происходит, конечно, в результате деятельности какой-то гангстерской организации, и его компания не может обратиться к государственным властям.

— Почему? — спросил детектив.

— Если в дело вмешается полиция, нам будет предъявлено обвинение в нарушении принципа свободной торговли.

В течение последнего года, — продолжал президент, — неизвестные лица выбрасывают на рынок баснословно дешевую говядину. Она продается явно ниже себестоимости. А это значит, что продающие этот товар не тратят денег на его получение.

— Может быть, контрабанда? — спросил Брэнт.

— Нет, контрабанда исключается. Мы обращались в пограничный отдел. Они гарантируют, что в течение последних десяти лет в Австралию не ввезено и десятка голов скота. Никакими путями — легальными или нелегальными. Генеральный комиссар таможни даже посмеялся. Де, мол, трудно укрыть от таможенного досмотра сотню коров, легче спрятать сотню жемчужин.

— Тогда банальная кража.

— Нет, нет и нет! Мы установили железный количественный и качественный контроль. Мясной продукции из комбинатов выходит ровно столько, сколько должно выходить из поступающего туда мяса. Главный товар — сосиски — содержит точно установленный процент мяса. Кражи на комбинатах исключаются.

— Значит, кто-то научился делать говядину дешевым способом из солнца и ветра.

— Вы шутите, дорогой мистер Брэнт, а компания через несколько месяцев лопнет.

— Нет, нет, я не шучу. Просто меня радует предстоящая поездка. Давно я не видел настоящего солнца и не дышал сухим степным воздухом. Ваше дело мне кажется достаточно интересным, чтобы поразвлечь меня в отпуске. Завтра я выезжаю. До свидания.

Не прошло и получаса после ухода взволнованного президента, как раздался телефонный звонок.

— Алло!

— Здравствуй, старина Лесли! Уверен, ты, как всегда, занят.

Это был доктор Носсал, друг детства и любимый оппонент в дискуссиях и рассуждениях.

— У меня выдались две свободные недели, — говорил доктор. — Не съездить ли нам на берег океана?

— Нет, только в саванну.

— Отлично! Честно говоря, я сам люблю саванну. Но я не рассчитывал отвлечь тебя от дел и пытался соблазнить берегом океана. Когда выезжаем?

— Завтра утром.

Фиолетовые просторы за окном темнели. Трубка остыла. Знаменитый детектив, казалось, уснул. Вошел доктор Носсал.

— Послушай, Лесли, — сказал он, — мне кажется, что ты не отдыхаешь, а решаешь эту свою мясо-молочную задачу.

— Человек всегда решает задачи. Но иногда еще и наблюдает. Садись рядом и смотри в окно. Видишь ворота бойни?

— Сейчас стемнело, вот-вот ворота откроются, оттуда выгонят стадо коров и угонят в степь.

— Замечательное открытие, — засмеялся доктор.- Об этом знает каждый мальчишка. Скот, оставшийся неубитым за день, выгоняют на пастбище.

— Но почему-то угоняют столько же, сколько пригнали утром...

Из окна послышался скрип тяжелых ворот. Минут десять друзья молча наблюдали, как выгоняют большое стадо коров.

— А ты уверен, — спросил доктор, — что выгоняют столько же, сколько пригнали утром?

— Теперь уверен и хочу спать. Завтра с восходом солнца мы едем в степь, еще не погубленную бойнями, комбинатами, людьми.

...Утренняя степь была сиреневой.

Стадо кенгуру пересекало дорогу. Водитель нашего "джипа" спокойно пережидал, выключив двигатель. Это было небольшое стадо, не более ста голов.

— Да, — вздохнул шофер, — исчезают наши красавцы.

Еще два года назад, если попадешь во время утреннего гона кенгуру, можно было потерять на шоссе более получаса. А сейчас большие стада раздроблены, а мелкие перебиты.

— А кто же бьет? — живо заинтересовался Брэнт.

— Не знаю, какие-то люди с отличными карабинами, хорошими машинами и лицензиями на неограниченный отстрел и отлов кенгуру.

— Мне кажется, что мы с тобой не зря поехали в степь, — обратился комиссар к доктору Носсалу. — У меня такое впечатление, что я вот-вот ухвачу конец этого мясо молочного клубка.

— Ты думаешь встретить в степи прорицателя?

— Я уже встретил его, — отпарировал Брэнт. — Он сидит за баранкой нашего автомобиля. И если бы я знал, о чем его надо спрашивать, можно было бы не ехать в степь. Мы ехали искать в степи начало клубка. И степь дала его нам в руки. Боюсь только, что его нелегко будет размотать.

— Где же эта нить? — спросил доктор.

— А вот она, — показал комиссар на пыль, поднятую убегающими кенгуру.

— Но сверхдешевое мясо на рынке — не кенгурятина, а отличная говядина, — заметил доктор Носсал.

— Вот именно! Кенгурятина идет на сосиски, а мясо можно продать подешевле, чтобы подорвать дела у своих конкурентов.

— Меня удивляет одно, — рассуждал доктор. — Если твое предположение верно, то почему ты думаешь, что клубок этот трудно распутать?

— Потому, что невозможно доказать кенгуровое происхождение сосисок. Этого не отличит даже самый изощренный дегустатор и самый опытный химик.

Доктор Носсал рассмеялся. Рассмеялся добродушно, с любовью глядя на своего друга. Детектив знал, что доктор смеется так весело в тех случаях, когда его медицинские знания могут помочь решающим образом.

— Нет ничего проще! Дай мне одну сосиску, и в моем институте определят не только, из мяса какого вида животного она сделана, но и породу этого животного. Если на ее изготовление пошло десять видов зверей, я перечислю все десять.

— Каким образом?

— С помощью иммунных сывороток. Так же, как врачи определяют группы крови у человека. Мы изготовим сыворотки против любого вида животных и таким образом сможем определить белки любого животного. Все они различны. Тождественных нет, даже если они превращены в идеально одинаковые сосиски.

Антигенные калейдоскопы

Через четыре недели Государственный прокурор Австралии предъявил обвинение двум крупным преуспевающим компаниям. Обвинение было предъявлено на основе действующего в Австралии закона, запрещающего использование мяса кенгуру для производства сосисок.

В Австралии действительно существует закон о мясе для сосисок. И крупнейший иммунолог Австралии Фрэнк Вернет в своей книге "Целостность организма и иммунитет" шутливо предлагает услуги иммунологии для контроля за соблюдением этого закона.

Исключение отцовства

Получая в 1930 году Нобелевскую премию, в своей торжественной лекции по этому поводу Карл Ландштейнер говорил, что открытие все новых антигенов в клетках человеческих тканей будет продолжаться бесконечно, пока не станет очевидным, что двух тождественных в антигенном отношении людей нет. Это его пророчество подтвердилось и имеет в наши дни не только теоретический интерес. Оно нашло в числе других практических применений судебно-медицинское применение.

Представьте себе такую ситуацию: необходимо определить принадлежность пятна крови. Чья эта кровь — человека или животного? Нет необходимости объяснять, что такая ситуация чаще всего имеет отношение к криминалистике. И решение задачи зачастую становится ответом на главнейшие вопросы следствия. Ответить на него можно только с помощью иммунных сывороток. Ни по каким другим показателям различить кровь человека и, например, собаки невозможно. Микроскопические или биохимические методы исследования бессильны.

Судебные медики имеют в арсенале своих средств набор иммунных сывороток различной специфичности: против белков человека, лошади, курицы, собаки, коровы, кошки и т. д. Исследуемое пятно крови смывают, раствор освобождают от попавших соринок и частиц предмета, на котором было пятно, а затем ставят реакции преципитации. При этом используют весь набор иммунных сывороток. Какая сыворотка вызовет помутнение — преципитацию — в растворе, тому виду животного или человеку принадлежит кровь исследуемого пятна.

Допустим, судебный эксперт заключает: "Нож испачкан кровью человека". А подозреваемый в убийстве говорит: "Да. Но это моя кровь. Не так давно этим ножом я порезал свой палец". Тогда экспертиза продолжается. На столе криминалистов появляются антисыворотки против групп крови. И иммунология снова дает точный ответ: кровь относится к группе АВ, содержит фактор М, резус-отрицательный и т. д. Ситуация окончательно разъясняется. Полученная характеристика полностью совпадает с антигенной характеристикой крови подозреваемого. Следовательно, он сказал правду, это действительно его кровь.

В заключение остановимся еще на одной ситуации, которая имеет огромное моральное звучание. Представьте себе, что война или иное бедствие разлучили родителей с детьми. У детей потерялись фамилии и имена. Неужели нельзя найти своего ребенка среди других? Ведь антигены передаются по наследству. И если у отца и матери нет фактора М, то его не может быть и у ребенка. И наоборот, если оба родителя принадлежат к группе А, то ребенок не может иметь группу крови В или АВ.

Действительно, все так. Единственный абсолютно точный и объективный метод установления отцовства (мать обычно известна) иммунологический. В некоторых странах, например в Англии, к вопросам определения отцовства относятся особенно щепетильно. Но там это чаще всего связано не с войной. Строгие законы об отцовстве объясняются строгими законами о наследниках и правах наследования капиталов, титулов, прав, привилегий.

Вообразите лорда, который объявляет своим наследником юношу, которого родила не его жена. Тогда может возникнуть необходимость доказать, что юноша его сын. Или вдруг появляется джентльмен, объявляющий себя незаконнорожденным сыном и, следовательно, наследником миллионера. Может быть, это правда, но может быть, сей джентльмен — аферист. Вопрос решает анализ антигенов родителей и детей.

Разберем правила наследования на примере нескольких антигенных систем. В таблице, приводимой ниже, представлены "антигенные карты" гипотетических отца и матери. В нашем случае отец по системе АВ0 относится к нулевой группе, мать — к группе АВ. Один признак всегда наследуется от отца, другой от матери. Их ребенок может иметь только группу А0 или В0. Если у него окажется группа АВ, следует искать другого отца, а если нулевая группа — другую мать.

Закономерности наследования групп крови

Если предполагаемые отец или мать и ребенок не находятся в самом деле в родстве, то весьма часто отрицательный ответ получается уже при анализе по системе АВ0. В ряде случаев приходится анализировать и другие антигенные факторы — MN, резус и т. д.

В нашем примере по системе М отец содержит оба "сорта" антигенов — М и N, а мать только один — ее характеристика по этой системе — ММ. Их ребенок не может не содержать фактора М. Поэтому, если характеристика ребенка NN, — это не их ребенок.

Иногда несоответствие отцу или матери выявляется лишь после исследования большого числа систем. Но если ребенок рожден действительно этой парой родителей, соответствие закономерностям наследования всегда бывает абсолютным по всем антигенам.

К сожалению, все антигены очень трудно перепробовать. Поэтому утверждать отцовство юридически труднее. Всегда остается аргумент: "Вы проверили не все антигены, хотя бы потому, что еще не все открыты". Отрицание отцовства всегда абсолютно. Юрист уверен: "Эти люди не отец и сын!"