История науки об Иммунитете

Цитокины.

Прежде чем приступить к описанию истории открытия кле­ток, ответственных за функции иммунитета, расскажем кратко о ряде известных фактов о "движении" наших знаний про еще одну гуморальную "материю" в организме — о цитокинах. Раз­витие знаний о цитокинах довольно четко делится на этапы во времени и берет начало в конце 20-х — начале 30-х годов XX в.: до 60-х годов находки были, но этот этап называют "преисторическим"; 60-е — начало 80-х годов — этап выделения всевоз­можных факторов из супернатантов клеточных культур, гуморальных медиаторов иммунного ответа, которые (и не все) с большим трудом удавалось выделить в чистом виде и часто при этом биологическая активность падала вплоть до исчезнове­ния. С середины 80-х годов и по настоящее время в иммуно­логию вошли методы молекулярного клонирования, трансген­ные мыши и мыши с удалением заданных генов (knokout). Такие исследования постепенно, с одной стороны, вносят все больше понимания о соотношении структуры и функций цитокинов, с другой — резко увеличивают объем информации до степени, что ее целостное осознание становится все труднее.

В 1926 г. была опубликована работа Х.Цинссера и Т.Тамия (H.Zinsser, T.Tamiya). Авторы экспериментально показали в опытах по бактериальной аллергии, что некие продукты жизнедеятельности активированных лейкоцитов заметно воздейст­вуют на клетки стенки кровеносных сосудов (активируют эн­дотелий). В 1932 г. А.Рич и М.Левис (A.R.Rich, M.R.Lewis) наблюдали в культуре ткани, сенсибилизированной к туберку­лезной бактерии, что в присутствии антигена значительно за­медлена миграция фагоцитов и макрофаги быстро погибают. В 1958 г. Б.Ваксман и М.Матолтси (B.H.Waksman, M.Matoltsy) подтвердили, что туберкулин стимулирует препараты макрофагов. В 1962 г. М.Георг и Дж.Ваугхам (M.George, J.H.Vaugham) предложили удобный метод для анализа миграции макрофа­гов—из капиллярной трубки. В 1966 г. Дж.Дэвид, а также Б.Блум и Б.Беннет (J.R.David, B.R.Bloom, B.C.Bennet) опубли­ковали работы, в которых показали, что сенсибилизированные к туберкулезной бактерии лимфоциты в присутствии антигена вырабатывают гуморальный фактор, ингибирующий миграцию макрофагов из капилляра (MIF). MIF, по-видимому, первый идентифицированный гуморальный медиатор близкоклеточных взаимодействий — цитокин. При этом почему-то он до сегодняшнего дня остается наименее охарактеризованным. Указанные работы были выполнены в культурах клеток in vitro (в пробирке).

Однако были наблюдения в клинике и на моделях in vivo, которые, как мы теперь понимаем, относятся именно к цитокинам. В 20—30-е годы XX в. итальянский врач Е.Центанни (E.Centanni) вводил своим раковым больным плевральную жид­кость от пациентов с тяжелой формой бактериальной пневмонии и в нескольких случаях наблюдал регрессию опухолей. Он установил, что именно токсин Е. coli (как мы теперь знаем, это ЛПС) индуцирует выработку в организме эндогенного медиатора регрессии опухоли. В другой области исследований в 1943 г. физиолог Менкинс (Menkins), изучавший лихорадку, обратил внимание на то, что именно лейкоциты продуцируют некую пирогенную субстанцию, которую автор назвал пирексином (pyrexin). В 1955 г. Е.Аткинс и В.Вуд (E.Atkins, W.B.J.Wood) обнаружили в крови кроликов с лихорадкой циркулирующий пирогенный фактор, который они назвали эндогенным пирогеном (ЕР). Эти же авторы известны тем, что они открыли противовоспалительное действие глюкокортикоидных гормонов (кортизона) на модели пирогениндуцированной лихорад­ки. В 1961 г. Дж.Фесслер (J.H.FessIer) показал, что в культуре in vitro ЕР продуцируют мононуклеарные клетки человека, мы­ши и кролика. В 1977 г. группа исследователей (C.Dinarello и др.) очистили фактор ЕР до состояния гомогенности. Бы­ла показана его идентичность с продуктом макрофагов, описанным как эндогенный медиатор лейкоцитов, индуцирующий воспалительные реакции острой фазы (индукцию биосинтеза в. печени фибриногена, гипоферремию, гипоцинкемию). Те­перь мы знаем, что этот фактор IL-lp. П.Аурон (P.E.Auron) клонировал IL-lp человека в 1984 г.

В 1976 г. Морган и соавт. (D.A.Morgan и др.) обнаружили, что супернатант со смешанной культуры лейкоцитов оказывает бластогенное действие на лимфоциты. Так был открыт фактор роста Т-клеток — TCGF, который затем получил название интерлейкина-2 (IL-2).

В 1975 г. Е.Карсвелл и соавт. (EA.Carswell и др.) обнаружи­ли в крови мышей, сенсибилизированных BCG (вакцинным штаммом туберкулезной бактерии) и реактивированных введе­нием ЛПС, цитотоксичный белок, который вызывал гибель некоторых опухолевых клеток in vitro и геморрагический не­кроз некоторых опухолей in vivo у мышей. Фактор назвали "фактором некроза опухолей" (TNF). В 70-е годы XX в. ис­пользовали термины "лимфокины" [Dumonde D.C. et al., 1969] и "монокины" применительно к гуморальным факторам в за­висимости от того, что было известно о клетках-продуцентах (соответственно лимфоциты или моноциты). В 1974 г. в лабо­ратории Стенли Кохена (S.Cohen) в супернатанте культивиру­емых клеток почки зеленой обезьяны, инфицированных виру­сом SV40, обнаружили фактор, идентичный лимфоцитарному MIF. С.Кохен понял, что гуморальные факторы, секретируемые из клетки, не являются исключительной особенностью, лимфоцитов и моноцитов, и предложил более универсальный термин "цитокины", который является самым точным по смыслу и на сегодняшний день.

Интерлейкины.

В 1978 г. на II Международном рабочем совещании, посвя­щенном лимфокинам, был введен термин "интерлейкины". Больше 20 цитокинов получили именно это название с тем или иным номером (IL-1 — 23 ...)• Но в целом номенклатуру цито­кинов и до настоящего времени не "привели" к рациональному варианту, она представляет смесь первоназваний по тест-сис­теме, в которой открыли тот или иной цитокин, и "интерлейкинов", но без четких правил отнесения к этой рубрике.

Из вирусологии пришло открытие таких значимых для здо­ровья и болезней цитокинов как интерфероны. В 1957 г. А.Исаакс и Дж.Линденманн (A.Isaacs, J.Lindenmann) описали факто­ры в супернатанте вирусинфицированных клеток в культуре in vitro, которые при добавлении в культуру неинфицированных клеток защищали последние от инфицирования вирусами (ме­шали инфицированию — interfere with, отсюда название "interferons")-

В 1965 г. Д.Плузник и Л.Сакс (D.H.Pluznik, L.Sachs) и в 1966 г. Т.Брэдли и Д.Меткальф (T.R.Bredley, D.Metcalf) описа­ли факторы роста колоний гранулоцитарных и макрофагальных клеток в культурах на полужидком агаре — колониестимулирующие факторы (CSF). Их также до настоящего времени относят к цитокинам, а именно к группе гематопоэтических факторов роста. Отсутствие рациональной классификации ци­токинов проявляется в "спутанности" терминологии. Напри­мер, гемопоэтический мульти-CSF не имеет в своем названии "CSF". Обнаружившие его авторы обозначили этот фактор роста интерлейкином-3 (IL-3).

Функции лимфоцитов.

Наконец, мы подошли к истории открытия функций лимфоцитов в организме. Эта история является еще одной иллю­страцией того вселенского закона, "что нет пророка в своем отечестве...".

В 1911—1926 гг. в Рокфеллеровском институте медицинских исследований в США (Rockefeller Institute for Medical Research) работал Джеймс Мерфи (James В.Murphy). Co студенческой скамьи он попал в лабораторию экспериментальной патологии, руководимую Пейтоном Раусом (Peyton Rous, открыл в 1911 г. вирусную этиологию саркомы Рауса; вирусы тогда известны не были, саркому ему удавалось привить здоровым животным от больных посредством фильтрующегося материала), Дж.Мерфи работал энергично и увлеченно, с 1911 по 1926 гг. опубликовал не менее 12 работ, в которых показал, что именно лимфоциты ответственны за устойчивость к заразным болезням (на при­мере туберкулеза)  и за отторжение трансплантатов.  Статьи Дж.Мерфи публиковали в солидном журнале — Journal of Ex­perimental Medicine. А в 1926 г. он издал монографию, которую назвал "The lymphocyte in resistance to tissue grafting, malignant disease, and tuberculous infection".  И однако иммунологи не заметили его работ! В 1951 г. Арнольд Рич (Arnold Rich) называл лимфоциты мистическими клетками — mysterious lymphocyte. В 1961 г. (!) известный эксперт по клеткам крови Дж.Иоффе (J.M.Yoffee) говорил и писал про лимфоциты, которые наблю­дали в гистологических препаратах и мазках крови, что это стволовые кроветворные клетки, из которых развиваются все остальные клетки крови. Дж.Мерфи работал как настоящий ученый, а не просто научный сотрудник. Он не столько вос­производил, сколько разрабатывал новые методы. Именно он первым начал выращивать опухоли в эмбрионах кур и показал, что в эмбрионах растут даже те опухоли, которые не удается привить взрослым птицам. Эту методику Дж.Мерфи использовал в исследовании роли лимфоцитов в отторжении трансплан­татов опухолей. И он первым показал, что именно лимфоциты отторгают трансплантат!  На экспериментальную разработку этой проблемы ученого навело его же наблюдение, что в гис­тологических препаратах ложе  отмирающих трансплантатов инфильтрировано лимфоцитами. Кроме того, в 1916 г. Дж.Мерфи опубликовал наблюдение, что если эмбриону цыпленка трансплантировать лимфоидную ткань, то на хорионаллантоисной мембране развиваются "оспины" ("pocks"), а у цыпленка спленомегалия, т.е. Дж.Мерфи описал РТПХ — реакцию "трансплантат против хозяина", правда не ввел этот термин. И только через 40 лет М.Симонсен (Morten Simonsen) повторил это открытие на тех же эмбрионах цыплят и ввел термин GVHD (graft-versus-host disease). Р.Е.Бидлинхам и Л.Брент (R.E.Billingham, L.Brent) описали аналогичный феномен в экс­периментах на мышах и назвали его рант-болезнью (runt dis­ease, runt — малорослый, поскольку реципиентами лимфоидной ткани в этих исследованиях были новорожденные мышата, которые заметно отставали в росте от своих здоровых собра­тьев). Дж.Мерфи изучал эффекты лимфопении и лимфоцитоза и при туберкулезной инфекции у мышей. В 1914 г. он открыл, что если у животных индуцировать лимфоцитоз, то возрастает их резистентность к туберкулезной инфекции, если индуциро­вать лимфопению, то резистентность к инфекции резко падает. Ученый изучал эффекты лимфоцитоза и лимфопении и при трансплантациях. Лимфоцитоз, индуцированный иммунизаци­ей (1915), слабым рентгеновским облучением (1918) или сухим теплом (1919), приводил к возрастанию резистентности к транс­плантированным опухолям. Но если у реципиентов вызвать лимфопению, например большими дозами рентгеновского об­лучения, то аллогенные опухолевые трансплантаты активно растут в таком организме. Еще одно открытие Дж.Мерфи состо­яло в том, что ксеногенные опухолевые трансплантаты хорошо приживаются в мозге крыс, если не допустить контакта транс­плантата с желудочками мозга (ведь это открытие иммунологически привилегированных мест в организме, только Дж.Мерфи не употреблял таких слов!).

Не все открытия Дж.Мерфи, однако, остались столь фантас­тически незамеченными. Дж.Мерфи еще первым разработал лиофилизацию — метод высушивания из замороженного состояния, при котором отлично сохраняется биологическая активность про­дукта. Ученый лиофилизировал биоматериал, посредством кото­рого можно было перевить с животного на животное саркому Рауса (впоследствии поняли, что это вирусы саркомы). Чего только с тех пор не лиофилизируют! В наши дни работы Дж.Мерфи вывел "на свет белый" сотрудник Института истории медици­ны при Медицинской школе Джона Гопкинса (Johns Hopkins School of Medicine) Артур Силверстейн (Arthur M.Silverstein).

Только после работ 60-х годов XX в. Джеймса Гованса (James Gowans, 1924) внимание иммунологов привлекли, нако­нец, лимфоциты. Дж.Гованс в опытах на крысах показал, что хронический дренаж грудного лимфатического протока, кото­рый физически "вынимает" лимфоциты из организма, приво­дит к утрате способности животных к развитию иммунного ответа. Заодно эти опыты показали, насколько быстро лимфо­циты рециркулируют между лимфоидными органами и систем­ным кровотоком.

Развитие и укрепление "лимфоцитологии" в 60-х годах XX в. Происходили в фундаментальных работах Р.М.Чейза и Н.А.Митчисона (R.M.Chase, N.A.Mitchison), предложивших метод пассивного переноса кроветворных клеток от донора реципиенту; М.Симонсена, Р.Биллинхама, Л.Брента и П.Терасаки (M.Simoonsen, R.E.Billingham, L.Brent, P.I.Terasaki), исследовавших реакцию "трансплантат против хозяина"; П.Джелла и Б.Г.Ваксмана (P.Gell, B.H.Waksman), описавших гистологию очагов воспаления при различных вариантах гиперчувствительности; Дж.Миллера, Б.Ваксмана и Р.А.Гуда (J.F.A.P.Miller, B.H.Waksmun, R.A.Good), открывших иммунологические функции тимуса; Р.А.Гуда (R.A.Good), описавшего участие бурсы Фабрициуса птиц в лимфопоэзе; Дж.Миллера, Г.Митчела и Н.А.Митчисона (J.F.A.P.MiIler, G.F.Mitchell, N.A.Mitchison), показавших, что у Т- и В-лимфоцитов разные функции в иммунном ответе.

История науки об Иммунитете