Защитная система организма человека действует комплексно на самых разных фронтах. С одной стороны, она при помощи покровных тканей, жидких сред организма и других неспецифических механизмов защиты создает фундаментальный барьер для проникновения и размножения вредоносных организмов, с другой – умеет распознавать угрозу и предпринимать различные по силе и направлению действия, чтобы ее ликвидировать. В крайнем случае – успешно обороняться, если не удается сразу справиться с угрозой. Каким образом работает иммунная система? Что нам известно о специфических и неспецифических способах защиты организма, и как они взаимодействуют друг с другом? Об этом речь пойдет в следующих главах, а пока более подробно остановимся на неспецифических механизмах защиты – физиологических барьерах.
Физиологические барьеры организма и инфекции
Наша система защиты включает в себя неспецифические механизмы или физиологические барьеры. Мы сравнивали их с замком – они защищают организм от вредоносных микроорганизмов без запуска определенных иммунных реакций. Такого рода защита подразумевает создание «экстремальных» условий для возбудителей заболеваний.
Наше тело снаружи и внутри выстилают различные эпителии— покровные ткани, состоящие из специализированных клеток. Разумеется, эпителиальные клетки кожи, воздухоносных путей и легких, желудочно-кишечного и мочеполового трактов различны по строению. И, тем не менее, все они плотно прилегают друг к другу и препятствуют проникновению каких-либо чужеродных организмов физически и химически – большинство эпителиальных клеток вырабатывают слизь, антибиотические или бактериостатические вещества. Это жирные кислоты, антимикробные белки, пептиды и многие другие. Поверхность некоторых эпителиальных тканей покрыта клетками с ресничками. Они обеспечивают постоянный ток воздуха или жидкости. Все эти и другие меры чаще всего не позволяют микробам и вирусам проникнуть в организм, закрепиться на тканях и оставить свое потомство. Но исключения все же бывают.
Инфекции развиваются только тогда, когда патоген колонизирует поверхности или преодолевает физиологические барьеры организма. Эти процессы происходят особенно стремительно при ожогах и ранах. Быстрее всего инфекции распространяются, если повреждены эпителиальные ткани внутренней среды организма. В подобных ситуациях инфекция часто становится одной из основных причин смерти, потому что инфекционные процессы в теле могут протекать незаметно и долго без яркой симптоматики.
При отсутствии ранений или ожогов некоторые патогены иногда прикрепляются к эпителиальным поверхностям, размножаются и заселяют доступные ткани. Они делают все это несмотря на создаваемые организмом препятствия. Патогены устанавливают в районах колонизации свои порядки – забирают питательные вещества и используют их в собственных интересах, мешают росту и нормальному функционированию клеток и тканей организма. Они могут нарушить или истребить нормальную микробиоту человека.
В норме всего этого не происходит. Бактерии организма препятствуют размножению патогенов и стимулируют выработку необходимых для организма человека полезных веществ. Например, некоторые виды лактобактерий кишечника могут синтезировать витамины группы B. Этот процесс очень важен для организма, ведь самостоятельно – без кишечных бактерий – он не может вырабатывать ни витамины, ни многие другие необходимые для жизни вещества.
Относительно низкий pH кожи (pH 4,0–7,0), довольно низкий pH желудочного сока (pH 1,5–2) также препятствуют размножению патогенных микроорганизмов. В желудке вырабатывается соляная кислота HCl. Она создает необходимые условия для переработки поступившей пищи, а также обеззараживает содержимое желудка.
За низкий уровень pH кожи ответственны сразу несколько кислот. В первую очередь, это лактат – молочная кислота, различные жирные кислоты, а также сульфаты холестерола. Сами по себе все эти вещества не оказывают такого сильного воздействия, как, например, соляная кислота, но в комплексе они создают непригодные условия для жизни болезнетворных микроорганизмов.
Ферменты, содержащиеся в желудочно-кишечном тракте, в слизистых, воздухоносных и мочеполовых путях, тоже обеспечивают неблагоприятные условия для жизни болезнетворных бактерий. Еще одним физиологическим барьером нашей защитной системы организма часто становятся постоянные токи жидкости, слизи и воздуха – все они мешают патогенным клеткам закрепиться на различных поверхностях тела и их колонизировать. Кроме того, защититься от возбудителей инфекций людям помогают безусловные рефлексы: кашель и чихание удаляют микробы из верхних дыхательных путей, рвота очищает от патогенов желудок, а диарея – кишечник. Согласно одной из гипотез, повышение температуры тела при лихорадке стимулирует иммунный ответ и ускоряет процесс ликвидации инфекций.