Развитие идей И.И. Мечникова в современном естествознании

27.03.2015

В мае 2005 года исполняется 160 лет со дня рождения нашего земляка, выдающегося философа, патолога и геронтолога, микробиолога и иммунолога И.И. Мечникова. Родился Мечников в с. Панасовка Купянского уезда Харьковской губернии, в 1856-1862 гг. учился во 2-й Харьковской гимназии, которую окончил с золотой медалью, в 1864 г. экстерном с отличием окончил Харьковский университет. С 1870 по 1882 гг. – профессор зоологии и сравнительной анатомии Новороссийского университета (Одесса), с 1886 по 1888 гг. – заведующий первой в России Одесской бактериологической лабораторией, с 1888 по 1916 гг. – заместитель директора и директор Пастеровского института (Париж).

В созвездии имен ученых, трудами которых заложены основы современного естествознания, уже столетие не меркнет имя Ильи Ильича Мечникова. Даже среди классиков естествознания немного имен, не тускнеющих во времени; и совсем мало концепций, гипотез и теорий, которые более века спустя оставались бы руководством к действию, а не памятником истории.
Где же истоки и в чем причина беспрецедентного научного успеха И.И. Мечникова? Их несколько, и первая, возможно главная среди них, – это дар его научного предвидения. Ибо помимо безупречной логики, Мечников обладал еще и огромной интуицией, способностью к голографическому мышлению – свойством, присущим лишь ученым от Бога, способным по малой части безошибочно восстановить образ целого. Именно в таком качестве и представил И.И. Мечников научному миру сто лет назад практически завершенный «портрет» общебиологической теории иммунитета, далеко не полностью подкрепленной тогда фактами, подвергшейся вследствие этого жесткой и резкой критике и все же полностью подтвержденной всем дальнейшим развитием науки.
С точки зрения психологии научного творчества исключительно интересен факт, что эта во многом умозрительная доктрина, которую великий экспериментатор Роберт Кох не без оснований называл «восточной сказкой», не только выжила в огне полемики с современниками, но и в дальнейшем, будучи неоднократно объявленной «сданной в архив», неизменно воскресала вновь непоколебимой ни в одном своем принципиальном пункте.
Существуют, однако, и другие обстоятельства, без учета которых творческая мощь И.И. Мечникова осталась бы необъяснимой. Сводятся они, прежде всего, к двум моментам.
Мечников – энциклопедист. Энциклопедическая эрудиция позволила ему выйти за рамки собственной специальности и обозреть предмет «с высоты птичьего полета», находясь в позиции, когда частности уходят, а главное остается.
Во-вторых, в основе открытий И.И. Мечникова лежит системный подход, так как будучи глубочайшим диалектиком, он безошибочно подобрал единственно верный ключ к решению сложнейших биологических проблем – и этим ключом оказался исторический подход, эволюционизм в высшем смысле этого слова, подход, возможности которого, к сожалению, не были в должной мере освоены естествоиспытателями последующих поколений (именно недооценка возможностей сравнительного исторического метода, непреодоленная до настоящего времени, и сегодня не позволяет эффективно развивать ряд серьезных направлений в биологии и медицине).
Итак, системный подход плюс принцип историзма – вот формула решения, лежащая в основе творчества И.И. Мечникова. Указанное относится, прежде всего, к его эмбриологическим исследованиям, выявившим общие закономерности онтогенеза, воплотившим идею исторического единства животного мира и определившим филогенетические взаимоотношения между различными его таксонами. Предприняв гигантский труд, сопоставив онтогенез практически у всех групп беспозвоночных, И.И. Мечников совместно с А.О. Ковалевским сформировали сравнительную эмбриологию, заполнив тем самым вакуум, существовавший на стыке учений об онтогенезе позвоночных и беспозвоночных организмов.
Эти работы имеют огромное значение для трактовки общебиологической роли феномена иммунитета, и следует считать, что именно они послужили основой и предопределили ряд обобщений в области биологии и медицины на многие десятилетия.
Действительно, И.И. Мечниковым и А.О. Ковалевским доказано, что основные направления гистогенеза у позвоночных и беспозвоночных принципиально совпадают. Более чем вероятно поэтому, что и механизмы, контролирующие эти процессы, в обоих случаях должны быть если не едиными, то по крайней мере сходными. Поскольку ныне уже не вызывает сомнений, что в основе процессов дифференцировки тканей у позвоночных лежат в конечном счете иммуногенетические механизмы, замкнутые прежде всего на трансплантационные антигены (HLA-систему), можно ожидать, что и у беспозвоночных организмов, в частности у членистоногих, существуют аналоги той системы иммунитета, которая имеет место у хордовых, включая способность к иммунному распознаванию и иммунной памяти.
Важнейшим филогенетическим вопросом, разработанным И.И. Мечниковым на этом отрезке своего научного пути, была проблема гастреи, изучение которой привело к формулировке теории паренхимеллы (фагоцителлы), основанной на феномене внутриклеточного пищеварения. Именно феномен внутриклеточного пищеварения стал тем стержнем, вокруг которого группировались работы Мечникова, написанные им с конца 60-х до начала 80-х годов. Изучение данного феномена не только привело в дальнейшем к формулировке учения о фагоцитозе, но имело и другие, весьма масштабные для биологии последствия, в числе которых, по крайней мере, два заслуживают специального рассмотрения.
Одно из них – это открытие Де Дювом лизосом, играющих громадную роль в обеспечении клеточного и тканевого гомеостаза.
С другой стороны, феномен внутриклеточного пищеварения, в том числе внутриклеточного протеолиза, очевидным образом тесно связан с анаболическими внутриклеточными реакциями, являющимися, в свою очередь, метаболической основой наиболее универсальных адаптационных реакций клетки. Последние, описанные независимо друг от друга Касперссоном, Браше и Кедровским (Бродский В.Я., 1966), включают в себя, прежде всего, синтез белка и РНК, занимающий ключевое место в механизме развития адаптационных реакций в рамках концепции «структурного следа», разработанной Ф.З. Меерсоном. Тем самым оказывается, что некоторые реакции иммунитета (фагоцитоз) и общей адаптации (формирование «структурного следа») имеют общую биохимическую основу, как механизмы внутриклеточного пищеварения, что свидетельствует о филогенетическом переплетении иммуно- и адаптогенеза. Отсюда следует, что познание ключевых механизмов этих двух фундаментальных категорий реакций клетки имеют большую перспективу, открывая возможность сочетанного управления теми и другими.
История открытия фагоцитоза и затем последовавших драматических событий, многократно описаны в литературе, что позволяет избежать ненужных повторов. Следует лишь подчеркнуть, что, несмотря на наличие в открытии фагоцитоза элемента случайности, в целом оно имело в высшей степени закономерный характер и было подготовлено всем предыдущим научным путем ученого.
За многие десятилетия, прошедшие со времени зарождения фагоцитарной доктрины, она прошла весьма сложный путь. Хотя ожесточенная полемика между ее сторонниками и иммунологами-гуморалистами давно уже принадлежит истории, попытки ниспровержения мечниковского учения неоднократно предпринимались, приводя, однако, каждый раз к одному и тому же результату – его дальнейшему развитию. Последняя, едва ли не самая серьезная попытка ревизии учения о фагоцитозе была предпринята уже в наше время, в 60-е – 70-е годы, когда работами Бернета была определена роль в иммуногенезе лимфоцита. На некоторое, впрочем, достаточно продолжительное время именно лимфоцит оказался в центре внимания иммунологов, оттеснив фагоциты на второй план.
В масштабе мировой науки упомянутое ретроградное движение оказалось не слишком продолжительным, сравнительно скоро выяснилось, что макрофаг не просто участвует в индукции иммунного ответа, но именно он – во всяком случае при развитии тимусзависимого ответа – определяет как выбор между его возможными вариантами (активный ответ или формирование толерантности), так и количественные его параметры. Было показано далее, что репрезентация антигена протекает при непосредственном участии, во-первых, лизосомальных ферментов макрофагов и, во-вторых, его трансплантационных антигенов, экспрессируемых на клеточной мембране. Тем самым на новом уровне было подтверждено представление И.И. Мечникова о существовании двух относительно самостоятельных и функционально разделенных ветвей фагоцитирующих клеток – микрофагов (преимущественно нейтрофилов) и макрофагов.
Выяснилось далее, что роль фагоцитирующих клеток в иммунитете включает в себя и ответственные регуляторные функции, поскольку макрофаг является звеном, связующим отдельные клеточные популяции иммунной системы и выполняющим функции межсистемного регулятора, принимающего участие в обеспечении взаимодействия иммунной, нервной и эндокринной систем. Важнейшим событием в этой области явилось открытие монокинов – биологически активных пептидов макрофагального происхождения, в числе которых особое место принадлежит интерлейкину-1 (ИЛ-1), простое перечисление регуляторных функций которого заняло бы, вероятно, не одну страницу. Именно открытие ИЛ-1 послужило событием, переведшим представление о нейроиммуноэндокринном регуляторном «треугольнике» из ранга вероятных гипотез в ранг доказательных научных истин.
Открытие регуляторной роли макрофагов позволяет с новых позиций рассмотреть вопрос об участии их в системных патофизиологических реакциях (воспалении, регенерации, склеротических процессах и в онкогенезе). Установлено, в частности, что сформулированная И.И. Мечниковым идея о ключевой роли фагоцитов в воспалении полностью подтверждается современными исследованиями.
Макрофаг определяет, в конечном счете, и развитие склеротических процессов, на какой бы клеточно-органной территории они не имели место. Именно изучение макрофага представляет собой вследствие этого ключевое звено в фундаментальной проблеме стромально-паренхиматозных взаимоотношений в том числе между нейронами и глиальными элементами. Следует подчеркнуть, что сама возможность формулировки проблемы стромально-паренхиматозных взаимоотношений, возникла, прежде всего, благодаря работам И.И. Мечникова, послужившим идейным истоком для концепции ретикуло-эндотелиальной системы Ашоффа-Аничкова и учения А.А. Богомольца об активной мезенхиме.
Одним из главных вопросов, решаемых в ее рамках, является роль макрофагов в патогенезе склерозов вообще и атеросклероза в частности. Депонирование пенистыми клетками липидосодержащих атерогенных циркулирующих иммунных комплексов представляет собой, как выяснилось, один из центральных моментов при развитии атеросклероза, а отсюда следует, что от состояния макрофагов прямо либо косвенно зависит развитие целого ряда наиболее распространенных форм сердечно-сосудистой патологии. Это относится и ко многим другим заболеваниям внутренних органов (пневмо- и нефросклерозы, циррозы и др.). Наконец, макрофаг является ключевым звеном, определяющим иммунологическую ситуацию и при злокачественном росте, особенно если речь идет об опухолеассоциированных макрофагах (Билынский Б.Т. и соавт., 1989). Роль макрофага при этом двояка: в одних случаях он выступает как эффектор в отношении опухолевых клеток, в других – способен стимулировать последние, являясь одним из факторов «эффектов усиления».
Итак, учение о макрофаге занимает сегодня ключевые позиции в ряде направлений развития общей патологии и нормальной физиологии. Можно без преувеличения сказать, что от него во многом зависит прогресс биологии, медицины и геронтологии в нынешнем столетии.
К сожалению, в отличие от макрофага, вновь ставшего в глазах иммунологов персона грата, роль микрофагов – полинуклеаров в физиологических и патологических процессах – изучается в последние десятилетия гораздо менее активно. Тем не менее накапливаются данные, свидетельствующие о том, что и полинуклеарные фагоциты, обеспечивая «первую линию» противоинфекционной резистентности организма, принимают активное участие и в процессе репарации и регенерации. Основанием для такого вывода служит, в частности, цикл работ Е.К. Хрущова (1944), свидетельствующий об эстафетном взаимодействии микро- и макрофагов в ходе регенерации, а также данные о прямом участии нейтрофилов в реакциях противоопухолевого иммунитета (Лаврова B.C. и соавт., 1992). Учитывая наличие ряда давно известных феноменологических, но не расшифрованных в должной мере реакций, развивающихся с участием полинуклеаров (пищеварительный лейкоцитоз, реакция гранулопоэза на стрессорные воздействия и т.д.), есть все основания полагать, что роль микрофагов в осуществлении гомеостатических реакций гораздо глубже и многообразнее, чем это принято считать в настоящее время.
И.И. Мечников был первым биологом, не только обратившим внимание на роль симбиотических взаимоотношений в обеспечении резистентности организма, но и концептуально обосновавшим возможность использования этих биоценотических связей в практических целях. Хотя далеко не все конкретные позиции И.И. Мечникова в рассматриваемой области подтвердились в дальнейшем, совершенно очевидно, что именно в его трудах следует искать истоки двух основополагающих научных направлений в современной микробиологии: исследования о роли нормальной микрофлоры в жизнедеятельности организма и учения о микробном антагонизме. 
И.И. Мечникову принадлежит замечательная по своей глубине идея о том, что организм животного и человека представляет собою уникальную симбиотическую систему, важную роль в которой играют симбионты-микробы. Все дальнейшее развитие учения о нормальной микрофлоре полностью подтвердило эту позицию. Более того, открытие симбиоза макро- и микроорганизмов на внутриклеточном и особенно на генетическом уровнях позволяет считать данный тип взаимоотношений одним из определяющих факторов как в онко-, так и в филогенезе. Этот аспект научного наследия И.И. Мечникова заслуживает специального рассмотрения, подробное изложение которого несовместимо с ограниченным объемом настоящего сообщения. Мы лишь перечислим несколько фундаментальных областей микробиологии, иммунологии и физиологии, органически связанных с идеями И.И. Мечникова в данной области, а именно: учение о роли нормальной микрофлоры в становлении иммунной системы; гнотобиоз; роль микробов-симбионтов в пищеварении и метаболизме; проблема вирогении и ее связь с онкогенезом; внутриклеточный микробный симбиоз и эволюция внутриклеточных структур; проблема дисбактериозов и ее значение в патологии человека.

Продолжение следует.

СТАТТІ ЗА ТЕМОЮ

12.04.2024 Гастроентерологія Дієта для покращення репродуктивного здоров’я

Відтворення майбутнього здорової нації – один з найважливіших сенсів існування теперішнього покоління. День боротьби з ожирінням нагадує нам про поширеність цього проблемного явища і важливість попередження його наслідків. Ожиріння може мати вплив на різні аспекти здоров'я, включаючи репродуктивне....

12.04.2024 Онкологія та гематологія Стратегії мінімізації ризиків та керування ускладненнями при лікуванні хронічної лімфоцитарної лейкемії

Хронічна лімфоцитарна лейкемія (ХЛЛ) залишається актуальною проблемою сучасної онкогематології. Незважаючи на певні досягнення в терапії, ХЛЛ є невиліковним захворюванням. Стандартна хіміотерапія не забезпечує стійкої відповіді, а трансплантація гемопоетичних стовбурових клітин можлива лише для окремої когорти пацієнтів. Тому пошук нових підходів до терапії ХЛЛ, зокрема таргетної, є нагальним завданням. ...

04.04.2024 Гастроентерологія Роль порушень маркерів запалення, оксидантно-протиоксидантного, протеїназно-інгібіторного гомеостазу, показників холестеринового обміну при остеоартрозі у поєднанні з метаболічним синдромом

Вивчення клініко-патогенетичних особливостей поєднаного перебігу остеоартрозу (ОА) у хворих із метаболічними розладами, які характеризують перебіг метаболічного синдрому (МС), зокрема цукровим діабетом (ЦД) 2 типу, ожирінням (ОЖ), артеріальною гіпертензією (АГ), є актуальним, оскільки це пов’язано з неухильним збільшенням розповсюдженості цього захворювання, недостатньою ефективністю лікування, особливо за коморбідності з іншими захворюваннями, які патогенетично пов’язані з порушеннями метаболічних процесів. ...

04.04.2024 Гастроентерологія Синдром подразненого кишечнику: перехресні розлади, патофізіологія та сучасні стратегії лікування

Синдром подразненого кишечнику (СПК) є одним з найпоширеніших захворювань органів травлення (до 20% серед дорослого населення). Характерними ознаками СПК є хронічний абдомінальний біль, порушення дефекації, метеоризм. Дотепер остаточно не з’ясована етіологія цього стану, проте доведено роль низки різнопланових, взаємопов’язаних між собою факторів у його розвитку. До них відносять: дисфункцію осі «мозок – кишечник», вісцеральну гіперчутливість, моторні порушення, підвищену проникність кишечнику, запалення низького ступеня, дисбіоз....