Развитие идей И.И. Мечникова в современном естествознании

В мае 2005 года исполняется 160 лет со дня рождения нашего земляка, выдающегося философа, патолога и геронтолога, микробиолога и иммунолога И.И. Мечникова. Родился Мечников в с. Панасовка Купянского уезда Харьковской губернии, в 1856-1862 гг. учился во 2-й Харьковской гимназии, которую окончил с золотой медалью, в 1864 г. экстерном с отличием окончил Харьковский университет. С 1870 по 1882 гг. – профессор зоологии и сравнительной анатомии Новороссийского университета (Одесса), с 1886 по 1888 гг. – заведующий первой в России Одесской бактериологической лабораторией, с 1888 по 1916 гг. – заместитель директора и директор Пастеровского института (Париж).

В созвездии имен ученых, трудами которых заложены основы современного естествознания, уже столетие не меркнет имя Ильи Ильича Мечникова. Даже среди классиков естествознания немного имен, не тускнеющих во времени; и совсем мало концепций, гипотез и теорий, которые более века спустя оставались бы руководством к действию, а не памятником истории.

Где же истоки и в чем причина беспрецедентного научного успеха И.И. Мечникова? Их несколько, и первая, возможно главная среди них, – это дар его научного предвидения. Ибо помимо безупречной логики, Мечников обладал еще и огромной интуицией, способностью к голографическому мышлению – свойством, присущим лишь ученым от Бога, способным по малой части безошибочно восстановить образ целого. Именно в таком качестве и представил И.И. Мечников научному миру сто лет назад практически завершенный «портрет» общебиологической теории иммунитета, далеко не полностью подкрепленной тогда фактами, подвергшейся вследствие этого жесткой и резкой критике и все же полностью подтвержденной всем дальнейшим развитием науки.

С точки зрения психологии научного творчества исключительно интересен факт, что эта во многом умозрительная доктрина, которую великий экспериментатор Роберт Кох не без оснований называл «восточной сказкой», не только выжила в огне полемики с современниками, но и в дальнейшем, будучи неоднократно объявленной «сданной в архив», неизменно воскресала вновь непоколебимой ни в одном своем принципиальном пункте.

Существуют, однако, и другие обстоятельства, без учета которых творческая мощь И.И. Мечникова осталась бы необъяснимой. Сводятся они, прежде всего, к двум моментам.

Мечников – энциклопедист. Энциклопедическая эрудиция позволила ему выйти за рамки собственной специальности и обозреть предмет «с высоты птичьего полета», находясь в позиции, когда частности уходят, а главное остается.

Во-вторых, в основе открытий И.И. Мечникова лежит системный подход, так как будучи глубочайшим диалектиком, он безошибочно подобрал единственно верный ключ к решению сложнейших биологических проблем – и этим ключом оказался исторический подход, эволюционизм в высшем смысле этого слова, подход, возможности которого, к сожалению, не были в должной мере освоены естествоиспытателями последующих поколений (именно недооценка возможностей сравнительного исторического метода, непреодоленная до настоящего времени, и сегодня не позволяет эффективно развивать ряд серьезных направлений в биологии и медицине).

Итак, системный подход плюс принцип историзма – вот формула решения, лежащая в основе творчества И.И. Мечникова. Указанное относится, прежде всего, к его эмбриологическим исследованиям, выявившим общие закономерности онтогенеза, воплотившим идею исторического единства животного мира и определившим филогенетические взаимоотношения между различными его таксонами. Предприняв гигантский труд, сопоставив онтогенез практически у всех групп беспозвоночных, И.И. Мечников совместно с А.О. Ковалевским сформировали сравнительную эмбриологию, заполнив тем самым вакуум, существовавший на стыке учений об онтогенезе позвоночных и беспозвоночных организмов.

Эти работы имеют огромное значение для трактовки общебиологической роли феномена иммунитета, и следует считать, что именно они послужили основой и предопределили ряд обобщений в области биологии и медицины на многие десятилетия.

Действительно, И.И. Мечниковым и А.О. Ковалевским доказано, что основные направления гистогенеза у позвоночных и беспозвоночных принципиально совпадают. Более чем вероятно поэтому, что и механизмы, контролирующие эти процессы, в обоих случаях должны быть если не едиными, то по крайней мере сходными. Поскольку ныне уже не вызывает сомнений, что в основе процессов дифференцировки тканей у позвоночных лежат в конечном счете иммуногенетические механизмы, замкнутые прежде всего на трансплантационные антигены (HLA-систему), можно ожидать, что и у беспозвоночных организмов, в частности у членистоногих, существуют аналоги той системы иммунитета, которая имеет место у хордовых, включая способность к иммунному распознаванию и иммунной памяти.

Важнейшим филогенетическим вопросом, разработанным И.И. Мечниковым на этом отрезке своего научного пути, была проблема гастреи, изучение которой привело к формулировке теории паренхимеллы (фагоцителлы), основанной на феномене внутриклеточного пищеварения. Именно феномен внутриклеточного пищеварения стал тем стержнем, вокруг которого группировались работы Мечникова, написанные им с конца 60-х до начала 80-х годов. Изучение данного феномена не только привело в дальнейшем к формулировке учения о фагоцитозе, но имело и другие, весьма масштабные для биологии последствия, в числе которых, по крайней мере, два заслуживают специального рассмотрения.

Одно из них – это открытие Де Дювом лизосом, играющих громадную роль в обеспечении клеточного и тканевого гомеостаза.

С другой стороны, феномен внутриклеточного пищеварения, в том числе внутриклеточного протеолиза, очевидным образом тесно связан с анаболическими внутриклеточными реакциями, являющимися, в свою очередь, метаболической основой наиболее универсальных адаптационных реакций клетки. Последние, описанные независимо друг от друга Касперссоном, Браше и Кедровским (Бродский В.Я., 1966), включают в себя, прежде всего, синтез белка и РНК, занимающий ключевое место в механизме развития адаптационных реакций в рамках концепции «структурного следа», разработанной Ф.З. Меерсоном. Тем самым оказывается, что некоторые реакции иммунитета (фагоцитоз) и общей адаптации (формирование «структурного следа») имеют общую биохимическую основу, как механизмы внутриклеточного пищеварения, что свидетельствует о филогенетическом переплетении иммуно- и адаптогенеза. Отсюда следует, что познание ключевых механизмов этих двух фундаментальных категорий реакций клетки имеют большую перспективу, открывая возможность сочетанного управления теми и другими.

История открытия фагоцитоза и затем последовавших драматических событий, многократно описаны в литературе, что позволяет избежать ненужных повторов. Следует лишь подчеркнуть, что, несмотря на наличие в открытии фагоцитоза элемента случайности, в целом оно имело в высшей степени закономерный характер и было подготовлено всем предыдущим научным путем ученого.

За многие десятилетия, прошедшие со времени зарождения фагоцитарной доктрины, она прошла весьма сложный путь. Хотя ожесточенная полемика между ее сторонниками и иммунологами-гуморалистами давно уже принадлежит истории, попытки ниспровержения мечниковского учения неоднократно предпринимались, приводя, однако, каждый раз к одному и тому же результату – его дальнейшему развитию. Последняя, едва ли не самая серьезная попытка ревизии учения о фагоцитозе была предпринята уже в наше время, в 60-е – 70-е годы, когда работами Бернета была определена роль в иммуногенезе лимфоцита. На некоторое, впрочем, достаточно продолжительное время именно лимфоцит оказался в центре внимания иммунологов, оттеснив фагоциты на второй план.

В масштабе мировой науки упомянутое ретроградное движение оказалось не слишком продолжительным, сравнительно скоро выяснилось, что макрофаг не просто участвует в индукции иммунного ответа, но именно он – во всяком случае при развитии тимусзависимого ответа – определяет как выбор между его возможными вариантами (активный ответ или формирование толерантности), так и количественные его параметры. Было показано далее, что репрезентация антигена протекает при непосредственном участии, во-первых, лизосомальных ферментов макрофагов и, во-вторых, его трансплантационных антигенов, экспрессируемых на клеточной мембране. Тем самым на новом уровне было подтверждено представление И.И. Мечникова о существовании двух относительно самостоятельных и функционально разделенных ветвей фагоцитирующих клеток – микрофагов (преимущественно нейтрофилов) и макрофагов.

Выяснилось далее, что роль фагоцитирующих клеток в иммунитете включает в себя и ответственные регуляторные функции, поскольку макрофаг является звеном, связующим отдельные клеточные популяции иммунной системы и выполняющим функции межсистемного регулятора, принимающего участие в обеспечении взаимодействия иммунной, нервной и эндокринной систем. Важнейшим событием в этой области явилось открытие монокинов – биологически активных пептидов макрофагального происхождения, в числе которых особое место принадлежит интерлейкину-1 (ИЛ-1), простое перечисление регуляторных функций которого заняло бы, вероятно, не одну страницу. Именно открытие ИЛ-1 послужило событием, переведшим представление о нейроиммуноэндокринном регуляторном «треугольнике» из ранга вероятных гипотез в ранг доказательных научных истин.

Открытие регуляторной роли макрофагов позволяет с новых позиций рассмотреть вопрос об участии их в системных патофизиологических реакциях (воспалении, регенерации, склеротических процессах и в онкогенезе). Установлено, в частности, что сформулированная И.И. Мечниковым идея о ключевой роли фагоцитов в воспалении полностью подтверждается современными исследованиями.

Макрофаг определяет, в конечном счете, и развитие склеротических процессов, на какой бы клеточно-органной территории они не имели место. Именно изучение макрофага представляет собой вследствие этого ключевое звено в фундаментальной проблеме стромально-паренхиматозных взаимоотношений в том числе между нейронами и глиальными элементами. Следует подчеркнуть, что сама возможность формулировки проблемы стромально-паренхиматозных взаимоотношений, возникла, прежде всего, благодаря работам И.И. Мечникова, послужившим идейным истоком для концепции ретикуло-эндотелиальной системы Ашоффа-Аничкова и учения А.А. Богомольца об активной мезенхиме.

Одним из главных вопросов, решаемых в ее рамках, является роль макрофагов в патогенезе склерозов вообще и атеросклероза в частности. Депонирование пенистыми клетками липидосодержащих атерогенных циркулирующих иммунных комплексов представляет собой, как выяснилось, один из центральных моментов при развитии атеросклероза, а отсюда следует, что от состояния макрофагов прямо либо косвенно зависит развитие целого ряда наиболее распространенных форм сердечно-сосудистой патологии. Это относится и ко многим другим заболеваниям внутренних органов (пневмо- и нефросклерозы, циррозы и др.). Наконец, макрофаг является ключевым звеном, определяющим иммунологическую ситуацию и при злокачественном росте, особенно если речь идет об опухолеассоциированных макрофагах (Билынский Б.Т. и соавт., 1989). Роль макрофага при этом двояка: в одних случаях он выступает как эффектор в отношении опухолевых клеток, в других – способен стимулировать последние, являясь одним из факторов «эффектов усиления».

Итак, учение о макрофаге занимает сегодня ключевые позиции в ряде направлений развития общей патологии и нормальной физиологии. Можно без преувеличения сказать, что от него во многом зависит прогресс биологии, медицины и геронтологии в нынешнем столетии.

К сожалению, в отличие от макрофага, вновь ставшего в глазах иммунологов персона грата, роль микрофагов – полинуклеаров в физиологических и патологических процессах – изучается в последние десятилетия гораздо менее активно. Тем не менее накапливаются данные, свидетельствующие о том, что и полинуклеарные фагоциты, обеспечивая «первую линию» противоинфекционной резистентности организма, принимают активное участие и в процессе репарации и регенерации. Основанием для такого вывода служит, в частности, цикл работ Е.К. Хрущова (1944), свидетельствующий об эстафетном взаимодействии микро- и макрофагов в ходе регенерации, а также данные о прямом участии нейтрофилов в реакциях противоопухолевого иммунитета (Лаврова B.C. и соавт., 1992). Учитывая наличие ряда давно известных феноменологических, но не расшифрованных в должной мере реакций, развивающихся с участием полинуклеаров (пищеварительный лейкоцитоз, реакция гранулопоэза на стрессорные воздействия и т.д.), есть все основания полагать, что роль микрофагов в осуществлении гомеостатических реакций гораздо глубже и многообразнее, чем это принято считать в настоящее время.

И.И. Мечников был первым биологом, не только обратившим внимание на роль симбиотических взаимоотношений в обеспечении резистентности организма, но и концептуально обосновавшим возможность использования этих биоценотических связей в практических целях. Хотя далеко не все конкретные позиции И.И. Мечникова в рассматриваемой области подтвердились в дальнейшем, совершенно очевидно, что именно в его трудах следует искать истоки двух основополагающих научных направлений в современной микробиологии: исследования о роли нормальной микрофлоры в жизнедеятельности организма и учения о микробном антагонизме.

И.И. Мечникову принадлежит замечательная по своей глубине идея о том, что организм животного и человека представляет собою уникальную симбиотическую систему, важную роль в которой играют симбионты-микробы. Все дальнейшее развитие учения о нормальной микрофлоре полностью подтвердило эту позицию. Более того, открытие симбиоза макро- и микроорганизмов на внутриклеточном и особенно на генетическом уровнях позволяет считать данный тип взаимоотношений одним из определяющих факторов как в онко-, так и в филогенезе. Этот аспект научного наследия И.И. Мечникова заслуживает специального рассмотрения, подробное изложение которого несовместимо с ограниченным объемом настоящего сообщения. Мы лишь перечислим несколько фундаментальных областей микробиологии, иммунологии и физиологии, органически связанных с идеями И.И. Мечникова в данной области, а именно: учение о роли нормальной микрофлоры в становлении иммунной системы; гнотобиоз; роль микробов-симбионтов в пищеварении и метаболизме; проблема вирогении и ее связь с онкогенезом; внутриклеточный микробный симбиоз и эволюция внутриклеточных структур; проблема дисбактериозов и ее значение в патологии человека.

Продолжение следует.

Читайте также

Каптоприл и гидрохлортиазид в арсенале кардиолога: вчерашний день или «золотой» стандарт? Часть I Симбиоз науки и практики. К 40-летию со дня создания Института эндокринологии и обмена веществ им. В.П. Комиссаренко АМН Украины Как уберечь глаза при работе за компьютером? Что мы знаем о своих глазах?