Всем хочется знать, как перестать подхватывать каждую вирусную инфекцию, витающую вокруг нас. Многие не верят в науку, в современную медицину, а ищут чудо-ягоду в интернете, которая сможет улучшить их иммунную систему. Ищут, как всегда, самых простых решений, набирают в Гугле фразу «иммунная система как» – и подсказка тут же предложит слово «укрепить».

Дальше пойдет контекстная реклама предложений «чудо-ягод» для укрепления иммунитета, которых бесконечное множество. Но ни одна такая ягода никому никогда ни от чего не помогла, а помогают только знания, не основанные на «мракобесии».

Так где же в самом деле спрятан ключ от активной и здоровой иммунной системы? Потерпите, поговорим еще немного о микробиоме человека, о механизмах его влияния на иммунитет, о том, как на эту тему спорят и спорят, и приходят к консенсусу ученые.

Почему в природе звери почти не страдают от заразных болезней, а животные на фермах гибнут от эпидемий? Да потому, что для передачи и распространения инфекции требуется контакт с другими восприимчивыми особями, на ферме скученность, в природе – простор. Вот мы и нашли ответ, почему болеют люди, – просто они стали жить, как животные на фермах.

В животном мире только летучие мыши живут большими колониями, которые насчитывают миллионы особей и заполняют небольшие пространства. За последние сто лет люди уподобились летучим мышам. Они сбиваются в стаи в огромных городах, летают на самолетах на огромные расстояния, рассеиваются в курортный сезон по всему земному шару, некоторые любители даже едят в Африке летучих мышей и обезьян с вирусом Эбола, которые те подцепили от летучих мышей. Отдохнув летом, люди вновь концентрируются в многомилионных городах, а своих детей растят в скученных детских садах и школах.

Поэтому, получив такую возможность, вирусы стремительной волной разбегаются по летучим мышам, а затем мутируют и, спустя несколько месяцев или лет, совершают новое массированное нападение. Как и люди, летучие мыши умеют летать! Вначале они размножаются в разных местах, затем собираются вместе на общих кормовых территориях, то же самое делают и их микробы, что позволяет им преодолевать расстояния между изолированными популяциями. Так возникают бесконечные вирусные эпидемии среди мышей и людей. Поэтому эпидемии гриппа зарождаются в местах максимальной скученности людей – в Китае и Индокитае.

Рукотворный пример: когда кроликов завезли в Австралию и они размножились до бесконечности, по законам ядерного взрыва, возникли мутации у двух вирусов, и случилась сильнейшая эпидемия геморрагической болезни и миксоматоза, которая распространилась на весь земной шар.

В Средние века половина жителей в тесных городах Европы вымерли от эпидемий чумы, оспы и других инфекций, а затем спирохета из Нового Света заразила жителей Старого Света. Потребность справляться с такими напастями породила новые науки – гигиену и эпидемиологию. Ученые справились со смертельно опасными болезнями, но маятник качнулся в другую сторону. Увлечение стерильностью привело к росту аллергических болезней.

Все мы видим, как после года дети становятся ползучими и ходячими рассадниками всевозможных бактерий и вирусов, их иммунная система впервые подвергается атакам патогенов, окружающих нас со всех сторон. Дети тащат в рот все подряд, микробы – и хорошие, и плохие – повсюду следуют за ними. Чем больше собирается детей, тем больше микробов оказывается в их слюне и соплях, которыми они обмениваются друг с другом. Инфекции, которые приносят домой старшие братья и сестры, младшим детям идут только на пользу. Болезни, которые дети успевают подхватить в первые годы жизни, в дальнейшем защищают их от сенной лихорадки и других аллергий.

Считается, что в развивающихся странах, где уровень инфекционных заболеваний гораздо выше, аллергии – большая редкость. С тех пор как медицина с помощью прививок покончила с опасными инфекционными болезнями, а соблюдение гигиены избавило нас от страшных бактерий, иммунные клетки остались без дела: им некого больше убивать. Такая аналогия позволяет сделать вывод: иммунные клетки, оставшись без работы, переключили внимание на безвредные вещества и продолжают бороться уже с ними.

Это простая и изящная «гигиеническая теория». Но верна ли она? Более строгие исследования показали, что у детей, перенесших какую-либо инфекцию в течение первого месяца жизни, шансы приобрести впоследствии аллергию были ничуть не меньше, чем у ничем не заражавшихся. Упрощенная иммунология не работает.

Представление о «разделении труда» в иммунной системе при борьбе с патогенами между клетками Th1 и Th2 не выдерживает критики. Не существует таких патогенов, с которыми боролись бы исключительно клетки Th1 или клетки Th2: все патогены вызывают на себя «огонь» клеток обоих типов. Кроме того, если бы в росте заболеваемости аллергиями были виноваты лишние клетки Th2, то одновременно повышался бы уровень заболеваемости детским диабетом и рассеянным склерозом. Обе эти болезни относятся к аутоиммунным расстройствам, при которых организм нападает на собственные клетки и при обеих у больных наблюдается избыточное количество клеток не Th2, а Th1.

Надо не забывать, что организм любого человека – и аборигена Амазонии, и жителя мегаполиса – всегда одинаково подвергается массированным атакам микробов кишечника, которые весят почти два килограмма и обитают в толстой кишке. Если бы иммунная система на самом деле страдала от безделья в отсутствие реальных врагов – разве иммунные клетки не воспользовались бы случаем, чтобы напасть на этих чужаков?

Все сводится к вопросу о том, как именно иммунная система решает, на кого нападать. Ответ может показаться очевидным: она должна противостоять всему, что не является частью организма. В человеке – на «нечеловеческое», в мышке – на «немышиное». Иными словами – на чужое. Все, что требуется, – это определить, что является человеческим, то есть своим, и не трогать это, и что является нечеловеческим, чужим, и уничтожить это. Именно такое противопоставление своего и чужого более ста лет являлось одним из основных постулатов иммунологии.

Однако если бы иммунная система действительно строго следовала такому принципу, то есть нападала бы на любые попадавшиеся ей чужие частицы: на молекулы пищи, на пыльцу, на пыль, даже на чужую слюну, это было бы пустой тратой энергии, тем более что сами по себе данные вещества безвредны. Если нечто является чужим, это еще не означает, что оно представляет опасность и на него нужно нападать. Кое-что лучше не трогать.

Наоборот, что происходило бы, если бы иммунная система не уничтожала ничего своего? Во-первых, у нас были бы перепончатые пальцы на руках и ногах. Примерно на девятой неделе беременности человеческий зародыш величиной с виноградину начинает обретать сходство с человеком. На этом этапе клетки между пальцами на будущих руках и ногах «совершают самоубийство», то есть подвергаются запрограммированной клеточной смерти – чтобы дать пальцам разделиться. «Операцию» по удалению перепонок выполняют фагоциты – особая группа иммунных клеток, чья задача – окружить и «съесть» ненужные клетки перепонок (слово фагоциты в переводе с греческого означает «клеткоеды»).

То же относится и к синапсам в мозгу. Идеального баланса между запоминанием и забыванием можно добиться только путем разрушения ненужных, бесполезных связей между нейронами, и эта задача возлагается на особую «профессиональную» разновидность фагоцитов.

Сходная судьба и у клеток, которые могут превратиться в раковые. При копировании ДНК происходят ошибки – причем гораздо чаще, чем мы думаем (речь идет о десятках раз в день). И именно клетки иммунной системы, «патрулирующие» организм и выявляющие признаки таких ошибок, постоянно убивают рак в зародыше. Таким образом, терпимость к некоторым чужеродным веществам и нападки на некоторые свои молекулы – это не менее важные задачи, чем уничтожение патогенов.

Так ученым стало понятно, что микрофлора – это не всегда чужое, а часто свое. Представители микрофлоры даже обладают тем же типом «предательских» молекул, покрывающих их внешнюю поверхность, по которым иммунная система обычно распознает патогены. И все же есть в этих микробах нечто такое, что командует иммунной системе: этих не тронь!

Находящиеся в ЖКТ иммунные клетки – это значительная часть иммунной системы человека. Для сравнения: в стенке пищеварительного тракта их больше, чем в крови или в костном мозге. Есть простая причина, объясняющая такое скопление иммунных клеток в этом месте: желудочно-кишечный тракт первым подвергается воздействию потенциально смертельных микроорганизмов, содержащихся в продуктах, которые мы едим. Иммунная система, сосредоточенная в ЖКТ, способна обнаруживать и уничтожать отдельные виды опасных бактерий, попадающих в пищеварительную систему с загрязненной пищей или водой.

В состав множества иммунных клеток входят специализированные клетки, известные как дендритные: они располагаются во внутренней оболочке пищеварительного тракта. Дендритные клетки имеют щупальца, направленные вглубь ЖКТ, где они могут контактировать с группой кишечных микроорганизмов, обитающих вблизи стенки пищеварительного тракта.

В нормальных условиях рецепторы на этих частях клеток различают сигналы, поступающие от безопасных микроорганизмов, сообщая иммунной системе, что все в порядке и от нее не требуется защитной реакции. Иммунные клетки научены правильно интерпретировать мирные сигналы, получаемые от взаимодействий с кишечными микроорганизмами. И наоборот, когда иммунные клетки обнаруживают вредные или потенциально опасные бактерии, они обращаются к иммунной системе, которая отвечает каскадом воспалительных реакций в стенках ЖКТ, чтобы держать под контролем патогенные микроорганизмы.

Недавние исследования показали, что слизь, которая вырабатывается специальными клетками стенок ЖКТ и защищает их поверхность, имеет два слоя: тонкий внутренний, который прочно прилипает к клеткам стенки, и внешний толстый свободный слой. Эти два прозрачных слоя почти невидимы невооруженным глазом, их толщина всего 150 микрон, в полтора раза толще человеческого волоса.

Внутренний плотный слой слизи не позволяет бактериям проникать в стенки ЖКТ, сохраняя поверхность эпителиальных клеток свободной. Наружный слой – место обитания большинства микроорганизмов ЖКТ и сложных молекул, содержащих сахара. Эти молекулы называются муцинами, они служат важным источником питательных веществ для микроорганизмов, особенно когда человек голодает или в его рационе не хватает клетчатки. (В следующей главе я подробно опишу, как нечто подобное происходит в ризосфере корней растений.)

Когда микроорганизмы проникают в защитный слой слизи, которую формирует слизистая оболочка ЖКТ, молекулы стенок их клеток активизируют иммунные клетки, находящиеся под оболочкой, и те выбирают вариант иммунного ответа в зависимости от опасности вторгшегося чужака.

В этом диалоге между микроорганизмами и иммунной системой особое значение имеют липополисахариды. Эти молекулы, компоненты клеточной стенки микроорганизмов, называемых грамотрицательными бактериями, могут повышать проницаемость стенок ЖКТ, облегчая проникновение микроорганизмов в иммунную систему.

Когда воспаление, стресс или избыток жира в пище ослабляют защитные свойства двух естественных барьеров, которые отделяют человека от триллионов микроорганизмов, обитающих внутри пищеварительного тракта, микроорганизмы или их сигнальные молекулы могут в большем количестве проникать через стенку ЖКТ. Получается, что изменения в рационе питания, как следствие изменения в составе микробиома, является пусковым механизмом «хронического воспаления кишечника, а затем и во всем организме.

Так, часть иммунной системы, находящаяся в пищеварительном тракте, еще больше активизируется, и воспалительный процесс может распространиться по организму. Процесс проникновения этих микроорганизмов и их молекул называется метаболическим токсикозом.

Но каким бы образом иммунная система ЖКТ ни обнаруживала микроорганизмы, она всегда отвечает на их появление, производя ряд молекул, называемых цитокинами. Цитокины могут связываться с рецепторами на сенсорных окончаниях блуждающего нерва, воспаляя эту информационную трассу, соединяющую головной мозг и ЖКТ, и отправлять сообщения в жизненно важные участки мозга.

Есть и другой способ действий цитокинов: они могут оказаться в кровотоке, достичь головного мозга, преодолеть гематоэнцефалический барьер и активизировать так называемые микроглиальные иммунные клетки в мозге.

Большое количество произведенных микроорганизмами метаболитов попадают в кровь, где они составляют почти 40 % всех циркулирующих молекул. Многие из них считаются нейроактивными, то есть могут взаимодействовать с нервной системой. Толстая кишка поглощает некоторые метаболиты, перенося их в кровь, еще большее их число попадает в кровь, если у человека повышенная проницаемость стенок кишечника. С кровотоком метаболиты могут добираться до многих важных органов, в том числе и до головного мозга, как это делают гормоны.

Другой важный путь, по которому эти метаболиты подают сигналы головному мозгу, – через содержащие серотонин энтерохромаффинные клетки в стенке пищеварительного тракта. Эти клетки усеяны рецепторами, которые обнаруживают созданные микроорганизмами метаболиты, в том числе метаболиты желчных кислот, и такие короткие цепочки жирных кислот, как бутират, которые поступают из цельного зерна, спаржи или других овощей.

Метаболиты могут отчасти влиять и на то, что мы хорошо себя чувствуем после здоровой пищи, богатой фруктами, цельными зернами и овощами и, наоборот, плохо – после горки жирных картофельных чипсов и порции сильно прожаренной курицы.

Дело в том, что иммунная система человека развивалась не в изоляции. Она никогда не была стерильным набором наростов, трубочек и блуждающих клеток, ожидающих нападения со стороны неизвестного врага. Скорее она «росла и воспитывалась» бок о бок с микробами всех мастей – как с полезными, так и с теми, которые несут разные болезни. Из-за этих тысячелетий «войн и перемирий» иммунная система давно настроена на присутствие микробов.

Теперь становится ясно, что микрофлора оказывает сильнейшее влияние на развитие иммунной системы, резко повышая ее способность бороться с болезнями.