Парадоксы эволюции. Как наличие ресурсов и отсутствие внешних угроз приводит к самоуничтожению вида и что мы можем с этим сделать - Алексей Аркадьевич Макарушин

остаются неповрежденными (Bryche B. et al., 2020). Кроме того, между опорными клетками обонятельного эпителия и обонятельными нейронами обнаруживаются микроворсинчатые клетки – местные аналоги наших добрых знакомых пучковых клеток ЖКТ, также несущие рецепторы к горькому вкусу и, в ответ на некие «горькие» метаболиты бактериальных патогенов, возможно, сопутствующих или способствующих вирусным инфекциям, включая коронавирусную, выбрасывающие нейромедиатор ацетилхолин (Genovese F. and Tizzano M., 2018). Он, в свою очередь, может изменять метаболический статус прилежащих клеток, включая обонятельные нейроны. Таким образом, можно предполагать, что на формирование сенсорного обонятельного сигнала в головной мозг может влиять весьма широкий контекст состояний обонятельного эпителия. В то же время опасения о возможности проникновения вирусной инфекции в головной мозг через обонятельные нейроны далеко не беспочвенны.

До сих пор представление, что головной мозг является иммунопривилегированным органом, то есть защищенным гематоэнцефалическим барьером как от проникновения инфекции, но также и от непосредственного влияния иммунной системы, является господствующим. Однако, как было показано выше, у иммунной системы есть пара своих привилегированных «черных входов» в головной мозг.

Свой лаз в головной мозг, как оказалось, есть и у вирусов. Многие нейротропные вирусы в определенных условиях способны проникать в мозг через нервные обонятельные пути (Koyuncu O. O. et al., 2013; Mori I. et al., 2005). Но при попытке проникновения в обонятельные нейроны против вирусной инфекции очень быстро, в течение нескольких часов или даже минут, запускается неадаптивный иммунный ответ как в обонятельном эпителии, так и в обонятельных луковицах. В связи с эти некоторые авторы считают комплекс чувствительных обонятельных нейронов и нейронов обонятельной луковицы единым эффекторным иммуносенсорным органом (Durrant D. M. et al., 2016).

Исследовательская группа под руководством Ирен Салинас из университета Нью Мексико обнаружила самое плотное взаимодействие между иммунной лимфоидной тканью и иммуносенсорными обонятельными органами еще у костистых рыб (Ali Sepahi and Irene Salinas, 2016). Было показано, что одна из четырех разновидностей обонятельных нейронов у рыб (у млекопитающих есть только одна разновидность) – таинственные криптовые клетки, участвующие в распознавании родственных особей мальками некоторых рыб (то есть формировании группового поведения, аналогично автоидукторам у бактерий), обладают специфическими тирозинными рецепторами киназы А (TrkA). Благодаря им эти клетки выполняют роль сверхбыстрых сенсоров вирусной инфекции. При взаимодействии TrkA с некоторыми нейротропными вирусами в течение нескольких минут запускается процесс апоптоза этих нейронов, уничтожающий проникших внутрь вирусов, а в область вторжения немедленно привлекаются иммунокомпетентные Т-лимфоциты, доочищающие ее от вирусной нагрузки (Sepahi A. et al., 2019). В то же время TrkA «при обычных обстоятельствах» служит рецептором фактора роста нервов (нейротрофина NGF, nerve growth factor), поддерживающего жизнеспособность и развитие симпатических и сенсорных нейронов (обонятельные биполярные нейроны – практически единственные активно обновляемые нейроны в организме млекопитающих). Функционально и структурно близкий рецептор TrkB в нейронах ЦНС связывает уже упоминавшуюся молекулу другого нейротрофина BDNF, обеспечивающую нейропластичность головного мозга (УПС: глава IV).

Таким образом, вполне можно говорить об идейной близости или даже исходном единстве иммунной и нервной системы в части анализа контекста окружающей среды, опирающееся в том числе на их общее эволюционное происхождение, общий тип предковых клеток у самых ранних многоклеточных (Arendt D., 2008).

Однако дальнейшее совершенствование инструментов создания картины мира для их более дифференцированных потомков – клеток иммунной и нервной линий – привело к появлению двух разных стратегий познания и прилежащих сред и паттернов реагирования на их изменения.

Стратегия обонятельной системы (или в целом чувствительной, афферентной части нервной системы) состояла в использовании изначально сравнительно большого числа генов, кодирующих восприятие по принципу «один ген – одна полипептидная цепь – один рецептор». Разнообразие воспринимаемой картины формируется за счет дальнейшего коммутирования поступающих сигналов от разных рецепторов в специальных сложных нейронных сетях, расположенных как непосредственно возле рецепторов, так и в ядрах и коре головного мозга. Этот принцип в той или иной мере представлен во всех чувствительных анализаторах нервной системы. Причем «качество картинки» может весьма значительно «вытягиваться» за счет сетевых «цифровых обработок» сигнала, что позволяет заметно снижать технические требования к собственно устройству приема сигнала и каналам его передачи.

Так можно обосновать, казалось бы, нелепое расположение первой нейронной сети зрительного анализатора (сетчатки) позвоночных – на пути оптического сигнала, перед зрительными рецепторами. Однако такое расположение полупрозрачного хрупкого «чипа» внутри, а не на периферии защищенного глазного яблока дает возможность производить первичные вычисления и оптимизацию «картинки» еще непосредственно на месте рецепции сигнала, что снижает количество проводов – нервных волокон – в 100 раз: со 100 миллионов (по одному волокну на один фоторецептор) до 1 миллиона, обеспечивая хорошую мобильность глазного яблока и механическую устойчивость канала связи. Оптически гораздо более совершенные глаза головоногих с расположением сетчатки за фоторецепторами формируют, скорее всего, в их сознании менее совершенное и определенно только черно-белое изображение. Аналогично оптически минималистская камера продвинутого сотового телефона дает сопоставимое или даже превосходящее качество картинки, мгновенно транслируемой на весь мир, в сравнении с цифровым фотоаппаратом, оснащенным прекрасным (но громоздким) объективом, но никудышным процессором и с возможностью делится получаемыми изображениями на весь мир только через отдельный внешний девайс.

Стратегия же адаптивной иммунной системы состояла в использовании изначально[13] сравнительно небольшого числа рецепторных генов (V(D)J и С сегментов генов Т-клеточных рецепторов и иммуноглобулинов) которые тем не менее за счет огромного числа комбинаций между сегментами дают невообразимое множество возможных рецепторных специфичностей, распознающих молекулярное разнообразие преимущественно внутренней и прилегающей к ней внешней среды по механизму «ключ-к-замку». Механизм такого восприятия кодируется по принципу «несколько генов – две полипептидные цепи – один рецептор».

Картина мира для иммунной системы формируется селективным размножением определенных иммунных клеток-носителей индивидуальных рецепторов-ключей, нашедших свой «замок» в контексте подтвержденной опасности (то есть по сути частотным распределением обращающихся во внутренней среде рецепторов), и поэтому относительно инертна.

То есть отображаемая сложность окружающего мира в нервной системе создается коммутируемой, переключаемой сложностью нейронных сетей, а в иммунной системе – сложностью переключений рецепторных генов. Формирование необходимых конфигураций нейронных сетей обеспечивается не только (а возможно, и не столько) целенаправленным прорастанием аксонов и формированием новых синапсов, имеющим, скорее всего, рандомный характер, а их обрезкой. Общая интенсивность их роста тем не менее контролируется упоминавшимися нейротрофинами, например NGF и BDNF. Подобным образом причудливые топиарные скульптуры (рис. 34) создаются не целенаправленным выращиванием отдельных веточек, а их периодической декоративной обрезкой, хотя общая интенсивность роста зависит от специфики поступающей подкормки растений.

Рис. 34. Топиарные скульптуры лебедей в Замке Спящей Красавицы, калифорийский Диснейленд

Как иммунитет затачивает нервную систему

Роль садовых ножниц в обрезке «ненужных»