Родители Веттера и врачи, к сожалению, знали, чего ожидать, потому что старший брат Дэвида с врожденным ТКИД умер в семимесячном возрасте. Единственный способ спасти Дэвиду жизнь заключался в том, чтобы с момента рождения содержать его в стерильной среде и надеяться на появление донора на трансплантацию костного мозга, которая поможет восстановить его иммунную систему (множество иммунных клеток появляются из костного мозга). Дэвида извлекли путем кесарева сечения, чтобы на него не попали микробы, и сразу же поместили в стерильный кокон, разработанный специально под его нужды. Пластиковая стерильная среда стала его домом на 12 лет.

Дэвид несколько раз выходил во внешний мир в транспортной камере – семь раз, если точнее, – облаченный в скафандр, предоставленный агентством NASA. Наконец, он дождался пересадки костного мозга от своей младшей сестры, которая родилась без ТКИД, но умер через несколько месяцев после операции, заразившись неизвестным вирусом, обитавшим в костном мозге его сестры. История Дэвида подчеркивает, насколько важна иммунная система для выживания во внешнем мире.

Хотя Дэвид был единственным человеком, участвовавшим в таком эксперименте, ученые ставили подобные опыты над мышами с 1950-х годов. Они выводили стерильных мышей, которые оставались защищенными от микробов с момента рождения и на всю жизнь. После множества экспериментов при участии стерильных мышей и мышей на антибактериальной терапии ученые установили, что микробы жизненно необходимы для нормального развития иммунной системы. В ходе экспериментов в кишечнике была обнаружена специализированная иммунная ткань, которая получила название кишечно-ассоциированная лимфоидная ткань (КАЛТ). КАЛТ – это первая линия обороны кишечника. У стерильных животных КАЛТ как часть иммунной системы развита очень плохо, у них в стенках кишечника содержится меньше полезных иммунных клеток, брыжеечные лимфоузлы (откуда появляются иммунные клетки) остаются у них слаборазвитыми и немногочисленными. Даже эпителиальные клетки кишечника – клетки, из которых состоят стенки кишечника и которые формируют кишечный барьер, – обладают меньшим количеством рецепторов, которые распознают микробные продукты. У стерильных животных меньше антител и иммунных клеток. Из этого следует, что микробиота необходима для нормального развития и функционирования иммунной системы.

Мы только начинаем понимать, какие микробы необходимы для осуществления определенных функций иммунной системы. Во многих случаях это может быть не конкретный микроб, а присутствие типичных общих поверхностных молекул (особенно ЛПС и пептидогликана), которые запускают развитие иммунной системы в раннем возрасте. В особо амбициозном и дорогостоящем эксперименте исследователи колонизировали отдельных стерильных мышей 53 различными видами микробов, которых обычно обнаруживают в кишечнике человека. Они выяснили, что каждый из этих видов по-разному влияет на развитие и активность иммунной системы. Чтобы пронаблюдать различные преобразования и комбинации в нормальном микробиоме (в котором содержится не менее нескольких сотен самых разных видов микроорганизмов), нужно описать их отдельные воздействия, а это очень трудно сделать. Однако, как мы вскоре увидим, в настоящее время идентифицированы определенные микробы, которые воздействуют на ключевые клетки иммунной системы, включая регуляторные T-клетки (Tregs) и Т-клетки Th17. Понимание важной роли, которую играют микробы в контроле над иммунной системой, поможет нам лучше справляться с многочисленными иммунными заболеваниями, которые стали весьма распространенными в современном мире, в том числе аллергия, астма, аутоиммунные и воспалительные заболевания.

Миф. От воздуха в самолете можно заболеть.

Факт. Переработанный воздух в кабине самолета проходит очистку высококачественными фильтрами и не является прямым источником простудных заболеваний. Заразиться можно только от других пассажиров, которые кашляют, чихают и даже просто разговаривают рядом с вами, если они заражены. Вы можете подцепить заразу от человека в паре метров от себя, если капельки жидкости с вирусом попадут в воздух. Утомление, которое некоторые из нас испытывают во время путешествий, подавляет нормальную работу иммунной системы: его может давать джетлаг, ранние вылеты и невозможность погрузиться в сон на узком сиденье. Во время перелета чаще мойте руки с мылом и старайтесь подольше спать, чтобы поддержать свою иммунную систему.

«Переговоры» микробов с иммунной системой

Кишечник исторически понимался как основная часть защитной системы иммунитета, оберегающая от вторжения патогенных микроорганизмов. Он действует как основной физический барьер внутри нашего тела, подавляя множество способов атаки микробов, прежде чем они могут вызвать инфекцию. Он подобен «демилитаризованной зоне» с чрезвычайно высокой степенью защиты, окруженной почти непреодолимым барьером. Если микроб пытается проникнуть в эту зону, он встречается с арсеналом противомикробных реакций иммунной системы. Во-первых, кишечник имеет почти непроницаемое слизистое покрытие. Во-вторых, он секретирует антимикробные пептиды и специализированные антитела, называемые IgA, которые избирательно нацеливаются и убивают вторгающиеся микробы. В-третьих, иммунные клетки, такие как макрофаги, «патрулируют» кишечник в поисках прячущихся микробов, которых впоследствии убивают. В-четвертых, клетки кишечника оснащены сенсорами, которые немедленно распознают микробные молекулы и дают команду начать иммунную реакцию.

Поскольку мы узнаем все больше об иммунной роли кишечника, наше понимание работы иммунной системы в кишечнике изменилось. Учитывая, что иммунная система развивалась в бесконечном потоке микробов, животные должны были найти способы отличать вездесущие безвредные и потенциально полезные микробы от тех немногих, которые могли их убить. Сегодня ученые знают, что через кишечный барьер проходит постоянная, но небольшая микробная утечка. Ранее мы думали, что это происходит только во время инфекций. Однако иммунная система находится в режиме постоянного наблюдения. Она не включается и не выключается, вместо этого она всегда работает на холостом ходу, иногда при необходимости разгоняется. Таким образом, она может немедленно приложить все свои силы для искоренения серьезных микробных угроз в случае их возникновения.

Главный вопрос, который до сих пор преследует ученых, заключается в том, как микробы «общаются» с иммунной системой. Несмотря на то, что найдены некоторые примеры микробов, имеющих тесный контакт с эпителиальными и/или иммунными клетками, предпочтительным методом общения для бактерий является производство молекул, которые могут диффундировать в рецепторы на клетках хозяина, распознающие эти сигналы от бактерий и вызывающие определенные эффекты. На сегодняшний день наиболее изученным классом таких молекул являются короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК), которые мы подробно обсудили в главе 7. В основном это ацетат (небольшая двухуглеродная молекула), пропионат (трехуглеродная цепь) и бутират (четырехуглеродная цепь). Эти молекулы вырабатываются определенными представителями микробиоты, которые расщепляют пищевые волокна и получают КЦЖК. Как обсуждалось ранее, у КЦЖК множество функций. В первую очередь, они поглощаются клетками кишечника и используются для получения энергии. Во-вторых, они являются «противовоспалительными средствами», предотвращающими чрезмерное воспаление. Этого они достигают, влияя на размер и функцию сети регуляторных Т-клеток (Tregs) – специализированных иммунных клеток, которые уравновешивают иммунный ответ. Это, в свою очередь, ослабляет эффекторные Т-клетки, которые вызывают воспаление. В-третьих, КЦЖК связываются с различными клетками организма для повышения сопротивляемости тканей. Сегодня мы уверены, что микробиальные КЦЖК вовлечены в работу большинства аспектов иммунной системы и ее реакций, связывая микробов с иммунной системой посредством активных молекул, которые они производят.