В нашей броне есть и уязвимые места. Слизистые оболочки глаз и носа, рта и горла тоньше кожи, и их защитное действие не столь эффективно. Доказательствами этого могут служить частые инфекционные заболевания носа и горла. Иногда целостность кожного покрова нарушается, и даже маленькая царапина может привести к смертельно опасному заражению микробами.
Хотя кожа и является превосходным барьером, мы не можем на нее полностью полагаться. Необходима вторая линия защиты — от микроорганизмов, которым удалось проникнуть через кожу. Эта линия защиты находится в крови.
В главе 3 я перечислил три типа форменных элементов в крови: эритроциты, лейкоциты и тромбоциты. Однако я говорил только об эритроцитах и ни разу не упомянул о двух других типах клеток. Теперь пришло время обратиться к лейкоцитам — второй линии обороны против инфекции.
Слово «лейкоцит» происходит от греческих слов «белая клетка», и это действительно их второе название. Лейкоциты имеют цвет, обычный для всех клеток, и называются «белыми», чтобы отличать их от красных клеток. Они имеют обычный размер и ядро, в отличие от красных клеток.
Белых клеток намного меньше, чем красных; всего около 7000 на каждый кубический миллиметр крови по сравнению с 4–5 миллионами красных клеток, так что их пропорция составляет 1:650. Однако во всем организме лейкоцитов достаточно много: около 75 000 000 000 у среднего человека.
Лейкоциты можно разделить на несколько разновидностей, которые отличаются друг от друга размером и формой ядра. Одна разновидность — полиморфоядерные лейкоциты — составляет примерно три пятые части всех лейкоцитов. Как и красные клетки, они образуются в костном мозге. Первоначальными стадиями являются миелобласты и миелоциты. Полиморфоядерные лейкоциты особенно интересны тем, что двигаются подобно одноклеточным амебам. Из клетки выпячивается бугорок в том направлении, куда она хочет двигаться, и клеточная жидкость перетекает в этот бугорок. Затем появляется другой и так далее.
Кажется, что лейкоциты живут самостоятельной жизнью: они передвигаются по стенкам кровеносных сосудов и проходят даже сквозь стенки капилляров, протискиваясь между клетками, из которых состоят капилляры. Могло бы показаться, что лейкоциты наводняют наш организм, как микробы, если бы не знали, на чьей стороне они находятся.
Лейкоцит показывает свое истинное лицо при встрече с настоящим микробом, которому удалось проникнуть через кожу. Лейкоцит поглощает микроб и переваривает его. Этот процесс называется фагоцитозом (от греческих слов «поедание клеток»).
Когда микробы попадают в организм через повреждения на коже, кровеносные сосуды расслабляются таким образом, что к месту вторжения чужака приливает больше крови. С током крови туда попадают и белые клетки. Лейкоциты, находящиеся поблизости, самостоятельно подтягиваются к месту сражения и вступают в битву. Возникает воспаление и отек, а повышенное давление жидкости вызывает боль, и все эти симптомы развиваются вследствие мобилизации защитных сил организма, а не из-за вторжения в него микробов.
Борьба часто бывает ожесточенной, и белые клетки не всегда выходят победителями. Если бактерий значительно больше, лейкоциты погибают. Погибшие клетки скапливаются в очаге инфекции в виде гноя.
Бактерии, уничтожившие белые клетки на месте своего непосредственного вторжения и попавшие в кровь, задерживаются в лимфатических узлах — крупных образованиях, встречающихся на всем протяжении лимфатической системы. Способные к фагоцитозу белые клетки проникают в эти узлы, и опять начинается битва. Лимфатические узлы опухают и становятся болезненными при надавливании, так же как и первоначальное место попадания инфекции. Именно по этой причине одним из признаков наличия инфекции в горле являются опухшие «железы» под нижней челюстью. Это не железы, это ближайшие к месту вторжения инфекции лимфатические узлы.
Если белые клетки можно представить как армию, защищающую организм от чужеродных захватчиков, то эту метафору можно расширить. Иногда армия выходит из повиновения и начинает представлять опасность для тех, кого она должна была защищать.
Это случается, когда костный мозг, вырабатывающий белые клетки, выходит из-под контроля и начинает избыточное производство полиморфоядерных лейкоцитов. Это происходит, когда ткань лимфатических узлов выходит из повиновения и начинает вырабатывать слишком много лимфоцитов, также являющихся разновидностью белых клеток. Лимфоциты образуются в лимфатических узлах, и поэтому они находятся в лимфе. В любом случае незрелые белые клетки заполняют кровь, и их число иногда достигает 100 000 или 1 000 000 клеток на кубический миллиметр, то есть в 15–150 раз больше нормального значения. Число других форменных элементов крови уменьшается, так что возникают анемия и частые кровотечения. (Связь между форменными элементами крови и кровотечениями будет рассмотрена в следующей главе.) В конце концов анемия приводит к смерти, что может произойти как почти сразу же, так и через несколько лет.
Эта форма анемии называется лейкемией (от греческих слов, означающих «белая кровь» или «слишком много белых клеток в крови»). Поскольку лейкемия является результатом неконтролируемого роста, то есть длительного формирования ненужных новых белых клеток, ее можно отнести к группе болезней под общим названием «рак». Лейкемию, действительно, часто называют раком крови.
Причины возникновения и способы лечения лейкемии, так же как и других видов рака, неизвестны. Существует много лекарств, которые оказывают благотворный эффект на многих больных, но до полного исцеления еще далеко.
За белыми клетками есть и третья линия защиты.
При проникновении в организм чужеродных тел, например бактерий или вирусов, органы, вырабатывающие белые клетки, — костный мозг, лимфатические узлы и так далее — начинают, кроме этого, вырабатывать и особые белки. В лимфатических узлах образуются плазменные глобулины (возможно, они образуются лимфоцитами).
Эти белки вступают во взаимодействие с группами атомов, расположенными на поверхности бактериальных клеток или вирусов.
Это возможно благодаря количеству и разнообразию боковых групп аминокислот, входящих в состав молекулы белка. Аминокислоты могут быть расположены таким образом, что боковые группы «вписываются» в поверхность бактерии. Точная природа такого совпадения пока неизвестна. Возможно, оно имеет механический характер, то есть часть аминокислотной цепи белка изгибается вовнутрь, тогда как молекулы бактериальной оболочки выпячиваются наружу, или наоборот. Если это справедливо, то группы атомов белка тесно соприкасаются с атомами бактериальной оболочки в местах ее неровности.
Атомы, подошедшие друг к другу на расстояние своего диаметра, притягиваются слабыми силами (силами Ван дер Ваальса, по имени физика и химика, который впервые предположил их существование в своих теориях, посвященных поведению молекул газа). Когда атомы белка близко подходят к атомам чужеродного тела, силы Ван дер Ваальса вступают в действие и начинают притягивать обе молекулы друг к другу. Однако для полного их объединения этих сил не хватает. Сочетание зависит от полного соответствия форм молекул.
Альтернативным решением может быть использование некоторыми белками электрических зарядов. Некоторые боковые группы аминокислот несут отрицательный заряд, а другие — положительный. Необходимо создать белок, являющийся зеркальным отражением участка на оболочке бактерии. Там, где у бактерии отрицательный заряд, у белка — положительный, и наоборот. Отрицательные заряды притягивают положительные, и, когда белок попадает в нужное место на поверхности бактериальной клетки, он плотно прикрепляется к ней под воздействием сил притяжения зарядов. Прочность соединения зависит от степени соответствия противоположных зарядов.
В любом случае бактерия служит макетом для создания различных белков. Бактерия, вирус или любая молекула, стимулирующая такое поведение белков и действующая как макет, называется антигеном. Образующийся в ответ белок называется антителом.
