Иммунология – наука прошлого, настоящего и будущего

Иммунология сегодня – это передний край развития биологии и медицины, поэтому с полным правом ее можно назвать точкой роста медико-биологических наук. Подобная роль иммунологии – итог сложного и длительного пути. На этом пути ее сопровождали не только основополагающие открытия и достижения, но и неудачи.

Н.М. Бережная, д.м.н., профессор, Институт экспериментальной патологии, онкологии и радиобиологии им. Р.Е. Кавецкого НАН Украины, лаборатория иммунологии и аллергологии, г. Киев

Н.М. Бережная Однако ярких, зачастую поразительных успехов оказалось больше, и если вторую половину XX века по праву называют периодом бурного развития биологических наук, то во многом это связано с непрерывным и стремительным развитием иммунологии.

Как известно, у истоков иммунологии стояли Л. Пастер, П. Эрлих, И.И. Мечников и многие другие ученые, и до середины XX века предметом ее внимания в основном было изучение иммунитета к различным инфекциям, соответственно, и разработка подходов к его повышению. Именно достижения инфекционной иммунологии в прошлом позволили этой науке обрести независимость. Всем известны огромные успехи вакцинации в борьбе с такими инфекциями, как оспа, корь, бешенство, столбняк, дифтерия и др. Они способствовали созданию репутации иммунологии как науки с большим клиническим потенциалом. Инфекционная иммунология использовала специфичные серологические методы, что позволило с достаточной степенью надежности выявлять различные инфекции; параллельно успешно развивалась и вакцинация, которая имела преимущественно профилактическую направленность.

К сожалению, перечень инфекций постоянно расширяется, многие микроорганизмы в активной борьбе за свое существование приобретают новые свойства, устойчивость к антибактериальной терапии и т. д. В результате, сегодня инфекционная иммунология сталкивается не только с такими угрожающими инфекциями, как ВИЧ, но и гриппозными, вызванными новыми штаммами вируса гриппа, различными формами лихорадок, распространенных, в частности, в странах Африки, туберкулезом, обусловленным туберкулезной палочкой с видоизмененными свойствами, и др. Из этого следует, что нерешенные пока, к сожалению, проблемы и определяют направление исследований в области инфекционной иммунологии. Есть основания полагать, что много неясного остается и по ряду вопросов жизнедеятельности, казалось бы, уже хорошо изученных микроорганизмов, в борьбе с которыми достигнуты большие успехи. Примером может быть вирус оспы, в функционировании его генома по-прежнему остается много неизвестного.

Параллельно с изучением различных вопросов инфекционной иммунологии с акцентом на механизмах противоинфекционного иммунитета стали накапливаться факты, позволяющие рассматривать роль системы иммунитета значительно шире. Ключевой поворот произошел в 60-е годы прошлого века и полностью изменил представление о биологической роли системы иммунитета. Открытие английским ученым P. Medovar и австралийским M. Burnet в опытах на мышах, а чешским ученым M. Hasek – на птицах явления иммунологической толерантности, удостоенное Нобелевской премии, послужило началом развития новой области иммунологии – неинфекционной. Такой поворот показал, что система иммунитета не только защищает от инфекций, но также осуществляет общий иммунологический надзор, а нарушения в ее функционировании могут провоцировать развитие патологии, которая получила название «иммунопатологии». Следовательно, существует группа заболеваний, формированию которых предшествуют определенные изменения в системе иммунитета (своеобразный иммунологический конфликт). К таким заболеваниям, как известно, относятся аутоиммунная патология (красная системная волчанка, ревматоидный артрит, склеродермия и др.), атопические аллергические заболевания (атопическая астма, атопический дерматит и др.), первичные иммунодефициты.

После открытия явления иммунологической толерантности неинфекционная иммунология с молниеносной быстротой стала обогащаться открытиями, многие из которых оказались настолько основополагающими, что их авторы были удостоены Нобелевских премий (R. Porter, C. Benacerraf и J. Dosse; R. Zinkernagel и P. Doherty и др.). В первую очередь, следует сказать об открытии антигенов главного комплекса гистосовместимости, генов, их контролирующих, определении первичной структуры иммуноглобулина, доказательстве генетического контроля иммунологического ответа, расшифровке структуры антигенраспознающих рецепторов Т- и В-лимфоцитов, значении особенностей экспрессии антигенов гистосовместимости для взаимодействия клеток в иммунологическом ответе. Благодаря этим и многим другим исследованиям сформировалась молекулярная иммунология, которая в настоящее время продолжает развиваться настолько быстро, что создается некоторый разрыв между ее теоретическими достижениями и возможностью их использования в клинике. Подобная ситуация вызывает обоснованную настороженность, преодолеть этот разрыв предстоит иммунологам будущего, что потребует всестороннего анализа и концентрации большого объема информации на клеточном, молекулярном и системном уровнях.

Уже известно, что многие патологические процессы, происходящие в различных органах и тканях, осложняются нарушениями в системе иммунитета, что эти нарушения (на определенных этапах патологического процесса) могут оказаться лидирующими в общей картине заболевания. Наиболее часто подобное наблюдается при хронических воспалительных процессах, которые оказывают негативное влияние на систему иммунитета и могут ослаблять функции многих ее клеток.

Как самостоятельное направление выделилась онкоиммунология, и сегодня уже нет необходимости доказывать, насколько важна и огромна роль иммунологического надзора в уничтожении злокачественно трансформированных клеток, насколько велик противоопухолевый потенциал системы иммунитета в борьбе со злокачественными опухолями. Достижения фундаментальной онкоиммунологии в последние десятилетия с полным основанием можно рассматривать, как залог давно ожидаемой эффективной иммунотерапии рака в будущем. Именно благодаря развитию фундаментальной онкоиммунологии стало возможным формирование методологии, которая может иметь первостепенное значение и для повышения эффективности иммунотерапии, и для обоснования целесообразности ее назначения.

Все эти факты свидетельствуют об универсальности системы иммунитета для функционирования организма и объясняют, почему иммунология оказалась столь тесно связанной практически со всеми разделами медицины. Вполне закономерным следствием этой связи стало появление таких разделов иммунологии, как иммуногенетика, иммунохимия, иммуноцитохимия, иммуноморфология, молекулярная иммунология, трансплантационный иммунитет, репродуктивная иммунология, иммунопатология, онкоиммунология, иммуногематология и др.

Наконец, сегодня уже известно, что влияние системы иммунитета распространяется и на другие органы и ткани, регулирует многие процессы (воспаление, регенерацию, репарацию, ремоделирование). В основе этого влияния лежит способность практически всех клеток системы иммунитета выделять биологически активные вещества очень широкого спектра действия, регулирующие функции разнообразных клеток других органов и тканей, осуществляя взаимодействие с ними. Не случайно недавно появилось такое важное направление иммунологии, как иммунофизиология, объединившая интересы иммунологов и физиологов. Есть все основания полагать, что иммунофизиологию ожидают большие успехи не только фундаментальной направленности, но и практической. Последнее, в частности, объясняется тем, что уже сегодня известно об активном участии системы иммунитета в регуляции сосудов сердца, в функционировании гладкой мускулатуры различной локализации, а также кожи, репродуктивных органов и т. д. Широкий спектр влияния системы иммунитета на различные органы и ткани явился основанием для постановки вопроса (исследования в этом направлении уже ведутся) о лечении некоторых заболеваний, например кардиоваскулярных, путем воздействия на новые мишени, в частности на клетки системы иммунитета и выделяемые ими продукты.

Успехи неинфекционной иммунологии создали фундаментальную базу и для дальнейшего развития инфекционной иммунологии. В частности, активно развивается представление о врожденном иммунитете и его роли в борьбе с инфекциями с учетом значения Toll-рецепторов, их лигандов, интерферонов. Существенно расширяются представления о взаимодействии Т- и В-лимфоцитов с инфекционными антигенами, условиях распознавания последних, некоторых аспектах структуры иммуноглобулинов и др. Несмотря на то, что учение о врожденном иммунитете развивается достаточно давно, многие вопросы, касающиеся этой формы иммунитета, подлежат изучению, особенно если учесть, что именно врожденный иммунитет является основой формирования адаптивного иммунитета.

Возникает вопрос, чем объясняется всеобъемлющее значение системы иммунитета? В первую очередь, уникальностью, поскольку только определенные ее клетки (такими свойствами не обладают ни клетки нервной системы, ни какой-либо другой) распознают различные антигены, дифференцируют свои и чужие антигены, запоминают и в последующем реагируют на антигены любой природы.

Несмотря на то, что сегодня иммунология стремительно развивается, что уже многое известно о закономерностях функционирования системы иммунитета и ее значении, эта наука еще не раскрыла исследователям многие свои тайны, она по-прежнему остается одной из самых загадочных. Причину загадочности иммунологии во многом связывают с неоднозначностью ее влияний, известных как «парадоксы иммунологии». Речь идет, прежде всего, о том, что система может не только защищать, но и нападать, особенно это проявляется при злокачественном росте, когда клетки системы иммунитета могут способствовать ускорению роста опухоли. В этом случае исследователи столкнулись с парадоксальным фактом – нападение вместо защиты! Потребовалось немало усилий, чтобы выяснить пока только некоторые причины подобной реакции и объяснить, почему клетки системы иммунитета, которые должны защищать, нападают. Оказалось, это не парадокс, а в общей популяции, например, лимфоцитов существуют клоны, которые могут угнетать активность клеток, способных подавлять рост опухоли. Об этих и других регуляторных клетках предстоит еще многое узнать.

Парадоксальным представляется и общеизвестный факт, согласно которому многие биологически активные субстанции, продуцируемые, в частности, клетками системы иммунитета и необходимые для нормального функционирования организма, при определенных условиях могут способствовать развитию патологии. Например, различные цитокины, гистамин, простагландины. Задача исследователей – научиться управлять регуляцией с участием этих субстанций, что в высшей степени важно, хотя многое именно в вопросах регуляции дисбаланса в системе иммунитета остается неясным, несмотря на идентификацию некоторых регуляторных клонов лимфоцитов.

Развитие иммунологии сопровождалось многолетними и постоянными «баталиями» между различными научными точками зрения, гипотезами, идеями, направлениями. Очевидно, своими успехами она обязана этому противостоянию, в результате которого если и не устанавливалась истина, то имело место явное приближение к ней. Столкновения зачастую принимали ожесточенный характер, и начало этому было положено основателями иммунологии П. Эрлихом и И.И. Мечниковым, страстно отстаивавшим противоположные точки зрения. Жизнь показала, что оба были правы, и только благодаря такой приверженности каждого своей позиции стало возможным развитие учения о гуморальном и клеточном иммунитете. Ученые были удостоены Нобелевской премии.

Примером жесткости позиций может быть и онкоиммунология, поскольку Л.А. Зильберу – одному из ее основателей – оппонировал M. Burnet, который полагал, поскольку иммунологического ответа на опухоль нет, следовательно, нет и противоопухолевого иммунитета. Впоследствии M. Burnet согласился с правильностью позиций Л.А. Зильбера и активно начал изучать противоопухолевый иммунитет. Аналогичных примеров предостаточно.

В настоящее время мы являемся свидетелями совершенствования методических возможностей иммунологии, ее методы «работают» практически во всех областях биологии и медицины. Резкое движение вперед произошло после исследований C. Mitchel и G. Kohler. Благодаря их усилиям стало возможным выявление самых разнообразных структур и воздействие на них с помощью моноклональных антител, полученных на основе гибридомной технологии, разработанной этими учеными. Авторы также удостоены Нобелевской премии. Использование гибридомной технологии позволило получить множество фактов, которые практически с филигранной точностью отражают процессы, происходящие на разных уровнях в различных клетках. Нынешнее время можно назвать временем методического совершенствования. Но оценка возможностей современных методов иммунологического исследования приводит к заключению, что не всегда даже самые современные методы способны решить задачи, стоящие перед исследователями. Поэтому параллельно с дальнейшим усовершенствованием методов проводится анализ результативности использования иммунологических методов на основе дифференцированной оценки их значения и в соответствии с поставленными задачами. Большие методические возможности и раскрытие сложнейших молекулярных механизмов клетки несколько отвлекли исследователей от создания теорий, гипотез, идей. Происходит стремительное накопление фактов, что, очевидно, вполне закономерно. Надеемся, эти факты будут использованы для формирования различных точек зрения, борьбы идей, ведь именно так и рождается истина.

Сложившаяся ситуация дает о себе знать не только в понимании фундаментальных аспектов иммунологии, но и в клинической иммунологии, которая, к сожалению, часто не имеет возможности использовать дорогостоящие методы иммунологических исследований. Ситуация еще более осложняется, если учесть, что наряду с ограничением использования новейших методов иммунологического исследования в клинике налицо явный разрыв между уровнем фундаментальных исследований и возможностями клинической иммунологии. Это связано не только с методическими возможностями клинической иммунологии, но зачастую и с недостаточным уровнем образования клинических иммунологов. Последнее особенно ярко проявляется на примере использования методов иммунологических исследований самой разнообразной патологии. Без преувеличения, клиническая иммунология требует самого пристального внимания, особенно если учесть, что в настоящее время практически невозможно назвать патологию, при которой не изучались бы те или иные иммунологические процессы. Подобное настораживает, поскольку за этим, как правило, стоят категорические рекомендации по применению иммуномодуляторов. Не все клинические иммунологи должным образом представляют, что иммуномодуляторы широкого спектра действия (а именно такие сегодня применяются в клинике) имеют также обширный диапазон влияния на различные звенья системы иммунитета. Поэтому только правильность выбора метода при той или иной патологии, квалифицированная трактовка результатов исследования, обоснованное заключение могут обеспечить необходимость и целесообразность проведения иммунотерапии. При всех издержках современной клинической иммунологии понимание того, что они существуют, – еще одно доказательство успешного развития иммунологии. Этого не было раньше, это стало возможным сейчас, это является гарантией развития в будущем.

Разговор об иммунологии может быть весьма долгим, поскольку количество интереснейших фактов, которыми она располагает, перечислить трудно. Двадцать две Нобелевские премии в области иммунологии – тому доказательство. Тем не менее, она по-прежнему остается загадочной. Многие ее страницы остаются таковыми уже не одно десятилетие, но настойчивость иммунологов свидетельствует о том, что тайны и парадоксы будут раскрыты. Вне сомнения, на этом пути прошлое и настоящее найдут отражение в будущем.