За допомогою монооксиду вуглецю, або чадного газу, імунні клітини переконуються в тому, що поруч є живі бактерії, яких час позбутися.
Імунні клітини макрофаги працюють на передовій лінії оборони проти можливих інфекцій - саме вони першими зустрічають бактерій, які задумали в нас оселитися. Зустріти макрофагів можна в різних тканинах і органів, але зрозуміло, що найбільше їх у шкірі, легких і кишечнику, тобто там, де у патогенів найбільше шансів проникнути в організм. Ці клітини просто з'їдають бактерії, а заодно загиблі клітини і різні чужорідні частинки, захоплюючи їх у себе подібно до амбів. Але як макрофаги дізнаються про присутність мікробів і як взагалі відбувається атака на чужинців, що вторглися?
Очевидно, тут задіяно багато хімічних сигналів, і одну з головних ролей серед них, як виявилося, грає CO - монооксид вуглецю, або чадний газ. Ми з дитинства знаємо, наскільки він небезпечний: без смаку, кольору і запаху, СО легко може вбити людину, заблокувавши газообмін. Зв'язавшись з гемоглобіном, чадний газ не пускає в нього кисень, так що органам і тканинам стає в буквальному сенсі нічим дихати. Однак насправді в малих концентраціях він нешкідливий: у кожного з нас є якась кількість гемоглобіну, пов'язаного з CO, який утворюється як побічний продукт деяких біохімічних процесів. Більш того, останні кілька років медики активно вивчають СО на предмет його корисних фізіологічних властивостей. Виявилося, що в невеликих дозах монооксид вуглецю перешкоджає запаленню і захищає клітини від загибелі. І результати дослідників з Медичного центру ім. діаконісси Бет Ізраїль при Гарвардській медичній школі (США) лише ще раз доводять, що чадний газ може бути корисний - в малих кількостях.
Лео Оттербайн (Leo E. Otterbein) і його співробітники виявили, що у відповідь на інфекцію в макрофагах активується ген гемоксигенази-1. Цей фермент каталізує руйнування гема з освітою «внутрішнього» СО. (Нагадаємо, що гем являє собою особою небілкову молекулу, яка входить до складу багатьох білків, допомагаючи їм виконувати свою роботу; наприклад, гемоглобіну гем необхідний для газообмінної функції.) Дослідники припустили, що саме СО допомагає імунним клітинам знаходити інфекцію і дає сигнал до атаки. Для перевірки гіпотези мишей заражали різними видами бактерій, причому у деяких тварин ген гемоксигенази був вимкнений. Виявилося, що мутантні миші, у яких гемоксигеназа не могла давати СО, були набагато більш чутливі до інфекції. У таких тварин у відповідь на інфекцію починалося загальне запалення, у них виходили з ладу внутрішні органи, і все закінчувалося швидкою смертю. Однак мишей можна було врятувати, якщо обробити їх чадним газом, навіть якщо після зараження пройшло вже кілька годин.
У статті The Journal of Clinical Investigation автори описують механізм роботи СО в імунній системі. Відомо, що розпізнавання макрофагами бактерій відбувається в два етапи. Коли імунна клітина натикається на бактеріальну молекулу вперше, вона реагує на неї досить слабко. І лише потім, якщо підтвердиться, що бактеріальні залишки присутні в організмі не просто так, що це не випадкові уламки і що поблизу є живі і діючі бактерії, імунні клітини починають реагувати в повну силу. Це дозволяє не витрачати енергію на помилкові сигнали і оптимізувати імунну відповідь залежно від ступеня загрози.
Молекули чадного газу якраз і служать детектором мікробів. У відповідь на «перші підозри» макрофаги запускають синтез гемоксигенази-1, яка розщеплює гем в якихось білках макрофагів, а клітини, що утворився СО, відправляють назовні. Якщо поруч є бактерія, СО прикріплюється до її білків, в результаті чого бактерія викидає з себе багато АТФ. Аденозинтрифосфат (АТФ) відомий як основна енергетична молекула, але в даному випадку він служить явним сигналом тривоги для імунітету: зв'язуючись зі спеціальними рецепторами на поверхні макрофагів, він переконує їх, що вони не помилилися. Макрофаги починають атаку, а заодно розсилають відповідні повідомлення іншим імунним клітинам.
Звичайно, СО не єдиний хімічний сигнал, що керує активністю імунітету, але, безсумнівно, один з найважливіших, особливо на перших етапах боротьби з патогеном. Особливо, якщо врахувати, що своєчасне виявлення інфекції запобігає розвитку загального запалення, яке може сильно нашкодити всьому організму. Можливо, терапія невеликими кількостями чадного газу незабаром увійде в повсякденну медичну практику, в якості допомоги слабкому або неправильно працюючому імунітету.