Конкурс «Био/Мол/Текст»-2022/2023

Эта работа опубликована в номинации «Школьная» конкурса «Био/Мол/Текст»-2022/2023.

«Книжный» спонсор конкурса — «Альпина нон-фикшн»

Все мы знаем, что человек ежесекундно соприкасается с миллионами невидимых для наших глаз патогенов (вирусов, бактерий, грибов и паразитов); большинство из них способны вызывать различные заболевания. Защитить нас от них может иммунитет. Центральными органами иммунной системы являются костный мозг и тимус. Именно в них формируются главные иммунные клетки: В-лимфоциты и Т-лимфоциты. К периферическим органам иммунной системы относятся селезенка, лимфоузлы, миндалины глоточного лимфоэпителиального кольца и некоторые другие органы. Наша иммунная система состоит из большого числа органов и множества иммунных клеток — вместе они работают как единое целое.

Чтобы понять, как это происходит, достаточно представить иммунитет в виде внутренних войск, которые непрерывно нас охраняют от любых вмешательств извне [1]. Если вторжение произошло, первыми на него реагируют фагоциты. Различают несколько видов фагоцитов. Важнейшими из них являются макрофаги и дендритные клетки. Макрофаги в буквальном смысле съедают любой патоген и подают сигнал тревоги, вырабатывая цитокины. В это время дендритные клетки захватывают фрагменты патогена и передают его лимфоцитам. К лимфоцитам относятся B-лимфоциты, Т-лимфоциты (Т-хелперы и Т-киллеры) и натуральные киллеры. Натуральные киллеры — это клетки врожденного иммунитета. Они готовы уничтожать патоген сразу и без подготовки. Натуральные киллеры и Т-киллеры действуют похожим образом [1]. Внутри этих клеток есть специальные гранулы с ядом и белки, разрушающие клеточную мембрану патогена. Клетки-киллеры, вступая в контакт с вражескими клетками, разрушают их оболочки и выделяют яд, от которого они сами защищены, уничтожая, таким образом, патогены.

У каждого лимфоцита своя роль. T-хелперы — это клетки-курьеры, которые отправляют полученный от дендритных клеток материал B-лимфоцитам. T-киллеры — это основные войска, которые сразу же бросаются на уничтожение врага. B-лимфоциты, изучив патоген, начинают производить специальные белки — антитела. Антитела доставляются к месту инфекции и очень помогают другим клеткам иммунной системы обнаруживать и уничтожать патогены. Часть B-лимфоцитов, изучив патоген, хранит новые знания, превращаясь в клетки памяти на случай повторного заражения. Если организм столкнется с патогеном еще раз, то просто активирует клетки памяти и получит моментальные антитела, способные быстро уничтожить угрозу. В течение всего времени иммунные клетки взаимодействуют между собой при помощи цитокинов, основными из которых являются интерлейкины и интерферон. Когда борьба с инфекцией подходит к концу, в работу включаются иммунные клетки — Т-супрессоры. Они регулируют баланс между активацией и торможением иммунного ответа. Т-супрессоры с помощью цитокинов замедляют или останавливают иммунный ответ.

Теперь мы представляем себе, как работает наша иммунная система, и можем попытаться выяснить, каково влияние правильного питания, сна, занятий спортом и стресса на ее работу.

Питание — одна из важнейших составляющих здорового иммунитета. Когда ученым приходится рассматривать вопросы, касающиеся неправильного питания, обычно выделяется три главных аспекта: переедание (ожирение), недоедание и вредная еда. Оказывается, возможности нашей иммунной системы при ожирении сильно снижаются [2]. Ученые связывают это с нарушениями в работе Т-хелперов, Т-киллеров, В-лимфоцитов и натуральных киллеров, а также со снижением выработки антител и интерферона [3]. Это означает, что люди с избыточным весом имеют повышенную восприимчивость к целому ряду бактериальных, вирусных и грибковых инфекций. В свою очередь, недоедание и употребление вредной еды (фастфуда) не может обеспечить достаточное количество питательных веществ, необходимых иммунной системе для нормального функционирования [2]. Сейчас очень хорошо изучено влияние витаминов А, B, С, D, E, К, а также цинка, меди, магния, селена и железа на формирование здоровой иммунной системы. Например, дендритные клетки и макрофаги могут вырабатывать кальцитриол (активную форму витамина D), что говорит о его важности для иммунитета. Витамин D также участвует в выработке антимикробных белков и поддерживает активность иммунных клеток [2]. Цинк помогает контролировать воспалительный процесс и обладает специфическим противовирусным действием, замедляя репликацию некоторых видов вирусов [2]. Селен также играет важную роль в укреплении противовирусного иммунитета. Обширные исследования на мышах показали, что дефицит селена ослабляет иммунные реакции, повышает восприимчивость к вирусной инфекции, позволяет таким вирусам, как грипп, быстрее мутировать и становиться заразнее [2]. А еще в нашем кишечнике живет огромное количество бактерий, которые путем выработки молочной кислоты и антимикробных белков создают барьер и препятствуют распространению патогенов [2]. Поэтому употребление пробиотиков и овощей, богатых клетчаткой, всегда считалось очень полезным. Оказывается, бабушка была права, и правильное питание положительно влияет на наш иммунитет.

То, что сон определяет наше общее состояние, кажется очевидным. Чем меньше мы спим, тем хуже наше самочувствие. К тому же, согласно недавнему исследованию [4], ученые обнаружили, что те люди, которые спят меньше 6 часов в сутки, имеют в 4,2 раза больше шансов простудиться, чем те, кто спит 7 часов и более. Ответ на вопрос «Какая здесь связь с иммунитетом?» попытались дать другие исследователи. Было обнаружено [5], что недосыпание приводит к снижению активности большинства иммунных клеток, таких как натуральные киллеры, Т-киллеры, B-лимфоциты и дендритные клетки. Вместе с этим снижается защита от инфекций. Поэтому регулярный сон имеет решающее значение для поддержания функций иммунной системы [5]. Выходит, мама тоже была права. Нужно высыпаться, чтобы не болеть.

Далее я попыталась выяснить, неужели занятия спортом так же важны, как и здоровый сон и правильное питание. Здесь не все оказалось так однозначно. Исследования на мышах доказали, что занятия спортом могут помочь в борьбе с множеством болезней, даже с онкологией. У мышей, которые регулярно бегали в колесе, рост раковой опухоли от введенной в кровоток меланомы замедлился на 61% [6]. Другие ученые установили [7], что активность натуральных киллеров изменяется в зависимости от интенсивности и продолжительности занятий спортом. В ответ на физические упражнения клетки — натуральные киллеры — быстро активизируются, но после очень длительной изнурительной тренировки их количество падает ниже того уровня, который был до тренировки. Здесь напрашивается вывод о том, что умеренные тренировки идут нам на пользу, а изнуряющие могут навредить.

Осталось разобраться со стрессом. Ученые выяснили, что во время стресса нервная система подавляет иммунитет. Почему же так происходит? По всей видимости, работа иммунной системы очень энергозатратна, а во время стресса энергия может потребоваться на другие цели, например, чтобы убежать от опасности. Исследования, проводимые на мышах, показали, что во время стресса нейромедиатор норадреналин, который помогает в принятии быстрых решений, влияет на скорость движения Т-лимфоцитов. В результате чего скорость их перемещения существенно уменьшается. Это происходит из-за сужения сосудов и сокращения уровня кислорода в тканях. В-лимфоциты и дендритные клетки также замедляются во время стресса под действием нервной системы. Это, в свою очередь, вызывает ослабление иммунной защиты. Кроме того, при хроническом стрессе из-за влияния кортизола (гормона стресса) погибает часть клеток тимуса [8]. Оказывается, дедушка тоже был прав, говоря о том, что стресс также является причиной наших болезней.

Детям трудно бывает поверить на слово взрослым, когда они говорят про пользу здорового образа жизни. Но если хоть чуть-чуть разобраться, как все работает на самом деле, можно, не сомневаясь, следовать этим полезным советам. Правильное питание и здоровый сон, умеренные занятия спортом и ограничение стресса — все это влияет на состояние клеток нашей иммунной системы. А ведь это наш главный защитник перед любыми инфекциями.

Литература

1. Иммунитет: борьба с чужими и… своими;
2. Philip C. Calder. (2021). Nutrition and immunity: lessons for COVID-19. Eur J Clin Nutr. 75, 1309-1318;
3. J. Justin Milner, Melinda A. Beck. (2012). The impact of obesity on the immune response to infection. Proc. Nutr. Soc.. 71, 298-306;
4. M.G. Poluektov. (2020). Sleep and immunity. Z. nevrol. psikhiatr. im. S.S. Korsakova. 120, 6;
5. Sergio Garbarino, Paola Lanteri, Nicola Luigi Bragazzi, Nicola Magnavita, Egeria Scoditti. (2021). Role of sleep deprivation in immune-related disease risk and outcomes. Commun Biol. 4;
6. Спорт как лекарство;
7. Sheila Estruel-Amades, Mariona Camps-Bossacoma, Malén Massot-Cladera, Francisco J. Pérez-Cano, Margarida Castell. (2020). Alterations in the innate immune system due to exhausting exercise in intensively trained rats. Sci Rep. 10;
8. Старская И.С., Полевщиков А.В. (2013). Морфологические аспекты атрофии тимуса при стрессе. Иммунология. 34, 271–277.