În realitate, aceasta înseamnă că o anumită proteină extrem de importantă a sistemului complement trebuie să-şi schimbe forma. Ea poartă numele uimitor de inutil de „C3“. Modul exact în care C3 îşi modifică forma şi se activează este complex, plicticos şi prea puţin important în momentul de faţă, aşa că hai să presupunem că acest lucru se întâmplă aleator, pur şi simplu dintr-o întâmplare norocoasă. 24
Tot ce trebuie să ştii este că acest C3 este, pe undeva, cea mai importantă parte a sistemului complement, primul chibrit care trebuie să fie aprins pentru a declanşa cascada de reacţii. Când acest lucru se întâmplă, C3 se fragmentează în două proteine mai mici cu forme diferite, care sunt acum activate. Primul chibrit a fost deci aprins!
Unul dintre aceste fragmente ale C3, numit în mod creativ C3b, funcţionează ca o rachetă în căutarea unei ţinte. El are la dispoziţie doar o fracţiune de secundă pentru a găsi o victimă; în caz contrar va fi neutralizat şi se va autodezactiva. Dacă însă găseşte o ţintă, de exemplu o bacterie, el se va ataşa extrem de strâns de suprafaţa bacteriei şi nu-i va mai da drumul. În urma acestui eveniment, proteina C3b îşi schimbă din nou forma, ceea ce îi conferă puteri şi abilităţi noi. Într-un fel, proteinele complement se aseamănă cu nişte miniproteine Transformer25. În această formă modificată, el devine capabil să agaţe alte proteine complement, să le schimbe forma şi să fuzioneze cu ele. După câteva astfel de interacţiuni, el se transformă într-o adevărată platformă de recrutare.
Această platformă este expertă în a activa şi mai multe proteine complement C3, declanşând din nou acelaşi ciclu. Este astfel iniţiată o buclă de amplificare. Ciclul de activare şi modificare a formei începe din nou şi din nou. Din ce în ce mai multe proteine C3b activate aderă la bacterie, generează noi platforme de recrutare şi activează alte şi alte proteine C3. În doar câteva secunde de la ataşarea primei proteine complement, mii de proteine acoperă complet bacteria.
Pentru bacterie, acest lucru este extrem de rău. Imaginează-ţi că-ţi petreci ziua văzându-ţi de treaba ta şi, deodată, sute de mii de muşte, acţionând coordonat, îţi acoperă întreaga piele, din vârful capului şi până la degetele de la picioare. Ar fi o experienţă oribilă, ceva ce n-ai putea nicicum să ignori. Un astfel de eveniment ar putea să schilodească şi să mutileze o bacterie, lăsând-o neajutorată şi încetinind-o considerabil.
Dar nu e numai atât – îţi aminteşti de celălalt fragment care s-a desprins din C3? Acesta se numeşte C3a (de ce nu?) şi acţionează ca o baliză de avertizare, asemenea citokinelor despre care am discutat cu două capitole în urmă. C3a reprezintă un mesaj, un semnal de alertă. Mii de astfel de fragmente se îndepărtează de câmpul de luptă, ţipând pentru a atrage atenţia. Celulele imune pasive, precum macrofagele sau neutrofilele, încep să le adulmece şi să le culeagă folosindu-se de receptori specializaţi, trezindu-se din amorţire şi începând să se deplaseze pe urmele proteinelor către câmpul de luptă. Cu cât vor întâlni mai multe astfel de proteine complement de alertă, cu atât vor deveni mai agresive, deoarece un sistem complement activ înseamnă întotdeauna că s-a întâmplat ceva rău care l-a declanşat. Mergând pe urmele proteinelor complement C3a, celulele imune vor ajunge exact acolo unde este mai multă nevoie de ele. În acest fel, sistemul complement joacă acelaşi rol ca citokinele, cu diferenţa că este vorba despre proteine generate pasiv, fără a fi nevoie de implicarea vreunei celule, cum se întâmplă în cazul citokinelor.
Până în acest punct, sistemul complement a încetinit invadatorii (cu ajutorul muştelor C3b care le-au acoperit pielea) şi a chemat ajutoare (folosindu-se de balizele de avertizare C3a). Din acest moment sistemul complement începe să contribuie activ la uciderea duşmanilor. Aşa cum am mai discutat, celulele soldaţi sunt fagocite, celule capabile să înghită duşmanii cu totul. Dar ca să poţi înghiţi un duşman, trebuie mai întâi să-l poţi apuca. Ceea ce nu este atât de simplu cum ar părea, deoarece bacteriile preferă să nu fie apucate şi încearcă să scape din strânsoare.
Şi chiar dacă n-ar încerca atât de tare să evite să fie ucise, apare o problemă care ţine pe undeva de fizică: membranele celulelor şi bacteriilor sunt încărcate cu sarcină electrică negativă – şi, aşa cum ştim din şcoală, sarcinile de acelaşi fel se resping. Această repulsie nu este atât de puternică încât să nu poată fi învinsă de o fagocită, dar îngreunează mult încercările celulelor imune de a apuca bacteriile.
Dar!
Proteinele complement au sarcină pozitivă. Prin urmare, atunci când proteinele complement se ataşează de bacterie, ele acţionează ca un fel de superglue, sau, mai bine zis, ca nişte mici mânere, ceea ce uşurează mult misiunea celulelor imune de a apuca şi prinde în strânsoare victimele. O bacterie acoperită de proteine complement este pradă uşoară pentru celulele imune soldat, ba chiar, într-un fel, o pradă mai gustoasă! Acest proces se numeşte opsonizare, ceea ce provine de la un cuvânt din greaca veche ce înseamnă garnitură delicioasă. Aşadar, atunci când inamicul este opsonizat, el devine şi mai delicios.
Dar lucrurile stau chiar mai bine de atât. Imaginează-ţi din nou că eşti acoperit de muşte. Acum imaginează-ţi că într-o singură clipă muştele se transformă în viespi. O nouă cascadă este pe cale să fie declanşată, una care va fi mortală. Pe suprafaţa bacteriei, platforma de recrutare C3 îşi schimbă din nou forma şi începe să activeze un alt grup de proteine complement. Împreună, ele încep să construiască o structură mai amplă, un Complex de Atac Membranar, acesta fiind, îţi garantez, singurul nume potrivit asociat cu sistemul complement. Piesă cu piesă, noile proteine complement, luând forma unor suliţe lungi, se infiltrează adânc în membrana bacteriei, de unde nu mai pot fi înlăturate. Ele se întind şi se strâng, până când reuşesc să sfâşie suprafaţa bacteriei, producând un orificiu care nu mai poate fi închis. O adevărată rană. Fluidul pătrunde în interiorul bacteriei, iar măruntaiele acesteia se varsă în afară. Moartea survine rapid.
Dar chiar dacă bacteriile nu sunt deloc încântate să aibă de-a face cu sistemul complement, duşmanii împotriva căruia acesta este cu adevărat util sunt virusurile. Virusurile au o problemă, şi anume că sunt entităţi minuscule plutitoare, care trebuie să traverseze cumva spaţiul dintre celule. Când se află în afara celulei, tot ce pot să facă este să spere că se vor ciocni din întâmplare cu celula potrivită pe care s-o poată infecta, iar asta le face extrem de vulnerabile. În acest moment ele pot fi interceptate şi neutralizate de sistemul complement, astfel încât să devină inofensive. În absenţa sistemului complement, infecţiile virale ar fi mult mai letale. Dar vom discuta mai pe larg despre virusuri ceva mai târziu.
Întorcându-ne la rana produsă de cui, milioane de proteine complement au mutilat sau ucis sute de bacterii, uşurând sarcina neutrofilelor şi macrofagelor de a curăţa locul. Cu cât vor fi mai puţine bacteriile de care se pot lega proteinele complement, cu atât mai puţine astfel de proteine se vor activa. În acest fel, activitatea sistemului complement este încetinită. Când nu mai sunt prezenţi inamici pe câmpul de luptă, sistemul complement redevine o armă pasivă şi invizibilă. Sistemul complement ilustrează minunat felul în care o multitudine de entităţi stupide pot face împreună lucruri inteligente. Şi demonstrează cât de importantă este colaborarea între diferitele niveluri defensive ale sistemului tău imunitar.
În termeni de putere efectivă de luptă, am trecut în revistă cei mai importanţi soldaţi ai corpului tău şi am învăţat câteva dintre principiile fundamentale care stau la baza funcţionării acestora. Înainte să mergem mai departe, hai să recapitulăm ce am învăţat până acum despre sistemul imunitar înnăscut.
Corpul tău este înconjurat de un zid de graniţă ingenios şi capabil de autoreparare, incredibil de greu de depăşit şi care te apără extrem de eficient. Dacă este penetrat, sistemul tău imunitar înnăscut reacţionează imediat. Mai întâi rinocerii tăi negri, macrofagele, celule imense care înghit duşmanii cu totul, apar pe câmpul de luptă şi fac ravagii. Dacă simt că au de-a face cu prea mulţi inamici, ele folosesc citokine, proteine care conţin informaţie, pentru a chema în ajutor neutrofilele, cimpanzei dotaţi cu mitraliere, demenţii războinici sinucigaşi ai sistemului imunitar. Neutrofilele nu au viaţă lungă, iar războiul pe care îl poartă este dăunător corpului, deoarece ele ucid şi celule de-ale tale civile. Ambele tipuri de celule produc inflamaţie, ceea ce umple cu fluid şi ajutoare locul infecţiei, ducând la umflarea câmpului de luptă. Printre aceste ajutoare se află sistemul complement, o armată alcătuită din milioane de proteine minuscule care ajută pasiv celulele imune în război şi care marchează, mutilează şi ucid inamicii. Împreună, aceste puternice echipe de apărare sunt suficiente pentru a rezolva majoritatea rănilor şi infecţiilor minore de care ai parte.
Dar dacă toate aceste intervenţii nu sunt suficiente? Până acum am presupus că lucrurile pot fi rezolvate aşa cum am descris. Trista realitate ne arată că, destul de des, nu se întâmplă aşa. Bacteriile nu sunt doar prăzi uşoare, ci au dezvoltat o serie de strategii care le permit să se ascundă de prima linie de apărare sau să o evite. Rănile minore pot reprezenta o condamnare la moarte, dacă infecţia nu este izolată şi eliminată.
Aşadar, hai să agravăm situaţia.
24. Unul dintre modurile în care se poate activa sistemul complement presupune, într-adevăr, un element aleator, de noroc pur. Există însă şi alte moduri de activare ale sistemului complement, mai complicate, dar pentru a le identifica va trebui să te uiţi la diagramele care însoţesc textul!Are loc oare această activare aleatorie chiar şi atunci când nu se găsesc inamici în împrejurimi? Da, aşa ceva se poate întâmpla! Dar celulele tale posedă mecanisme de apărare împotriva propriului sistem complement, pentru a preveni atacarea loc accidentală în urma activării aleatorii a proteinelor complement.
25. Referinţă la desenele animate Transformers (1984), care spuneau povestea unor roboţi gigantici capabili să îşi schimbe forma iniţială pentru a întruchipa, la nevoie, diferite obiecte. Pe baza desenelor animate s-a realizat şi o serie de filme hollywoodiene (n.r.).
13. Inteligenţa celulară: Celula dendritică
În rana produsă de cuiul ruginit, lucrurile au început să scape de sub control. Deşi au luptat vitejeşte ore întregi şi au ucis sute de mii de inamici, macrofagele şi neutrofilele nu au putut elimina infecţia. Dintre diferitele tipuri de bacterii care au invadat rana, toate au fost mutilate, măcelărite şi ucise, cu excepţia unei singure specii. Acea specie n-a părut să fie deosebit de impresionată de sistemele de apărare care i-au ieşit în cale aşa că a rezistat în faţa asaltului lor.26
Aceste bacterii patogene provenite din sol şi ajunse în rana ta infectată s-au folosit de sisteme defensive, s-au multiplicat rapid şi au reuşit să alcătuiască un avanpost. Ele se hrănesc cu resursele care ar fi trebuit să ajungă la celulele tale civile şi încep să defecheze peste tot, eliberând substanţe chimice care rănesc sau chiar ucid celule, atât civile cât şi imune. Proteinele complement care au ajuns pe câmpul de luptă odată cu primele valuri de fluid provenit din vasele de sânge au fost deja folosite şi din ce în ce mai multe dintre celulele imune care s-au luptat timp de ore sau chiar zile încep să cedeze şi să moară din cauza extenuării.
Cu toate că neutrofile proaspete continuă să sosească, stilul lor nesăbuit de a lupta devine o povară din ce în ce mai mare. Ele ordonă şi mai multă inflamaţie, ceea ce reîmprospătează forţele sistemului complement, dar în acelaşi timp o parte din ce în ce mai mare a ţesutului continuă să se umfle. Daunele colaterale se acumulează rapid şi, începând din acest moment, mai multe celule civile mor ca urmare a eforturilor sistemului imunitar decât sub acţiunea bacteriilor. Numărul de victime creşte de jur împrejur şi nu se întrevede vreo soluţie.
Este momentul în care, la nivelul întregului organism uman, lucrurile încep să se simtă. Ţi-ai terminat plimbarea uşor indispus, ai ajuns acasă, ai făcut un duş şi ai pus un leucoplast pe rană. Dar a doua zi constaţi că mersul îţi provoacă mici neplăceri. Degetul de la picior ţi s-a umflat considerabil, e roşu, simţi că pulsează şi te doare chiar dacă nu aplici presiune asupra acestuia. În timp ce examinezi degetul şi apeşi pe rană, coaja acesteia se sparge şi din interior se scurge o picătură de puroi gălbui.
Această substanţă ciudat mirositoare îşi poate face apariţia în răni cam la o zi sau două după instalarea infecţiei. Puroiul constă din cadavrele milioanelor de neutrofile care au luptat pentru tine până la moarte, amestecate cu rămăşiţele distruse ale celulelor civile, inamici morţi şi substanţele antimicrobiene utilizate. Cam dezgustător, ce-i drept, dar în acelaşi timp o dovadă a efortului altruist al celulelor tale imune, angrenate într-o luptă pentru supravieţuirea ta, care rezultă inevitabil în moartea lor. Fără sacrificiul neutrofilelor tale, infecţia s-ar fi răspândit deja. Ar fi ajuns poate chiar în fluxul sangvin, ceea ce le-ar fi oferit invadatorilor acces la întregul tău corp, lucru foarte, foarte rău.
Dar există încă speranţă. În timp ce bătălia continua să facă ravagii, agenţia de spionaj a sistemului tău imunitar înnăscut a continuat să-şi vadă de treabă: celula dendritică a pornit la drum.
Celulele dendritice n-au fost luate mult timp în serios, ceea ce are sens dacă te uiţi la ele, pentru că arată ridicol. Sunt celule mari, asemenea unor stele de mare cu braţe care se unduiesc în jurul lor, care beau şi vomită întruna. Dar se pare că ele au două dintre cele mai importante funcţii ale întregului tău sistem imunitar: identifică tipul de duşman care te-a infectat, bacterie, virus sau parazit. Iar apoi iau decizia de a activa următorul stadiu al apărării tale: celulele imunitare adaptative, armamentul greu, specializat, de care ai nevoie atunci când sistemul imunitar înnăscut este pe punctul de a fi copleşit.
Celulele dendritice sunt celule santinelă, atente, dar relaxate. Ele se găsesc peste tot în corpul tău, dedesubtul pielii şi mucoaselor, precum şi în toate bazele tale imune, ganglionii limfatici. Treaba lor este pur şi simplu să se îmbete. Celula dendritică este un foarte bun cunoscător al fluidelor care curg printre celulele corpului tău. Într-un anumit sens, ea tratează acest fluid ca pe un vin extrem de scump, în cadrul unui eveniment special de degustare de vinuri. Ia o înghiţitură, o plimbă puţin în gura sa imaginară pentru a-şi face o idee despre diferitele gusturi şi componente prezente şi apoi o scuipă afară. Într-o zi obişnuită, ea înghite şi scuipă un volum de fluid de câteva ori mai mare decât propriul său volum.
Celula dendritică este mereu atentă la câteva gusturi speciale – aroma bacteriilor şi a virusurilor, gustul celulelor civile muribunde sau gustul citokinelor de alertă emise de celulele imune angajate în luptă. Atunci când ia o înghiţitură şi recunoaşte vreunul din aceste gusturi, ştie că pericolul este iminent şi trece la un mod mai activ de testare. În acest moment, celula dendritică încetează să mai scuipe şi începe să înghită. Are la dispoziţie doar un interval de timp limitat pentru testare şi este hotărâtă să folosească fiecare secundă. Asemenea macrofagelor, începe să practice fagocitoza, apucând şi înghiţind orice obiect sau inamic aflat în derivă pe câmpul de luptă. Dar există o diferenţă majoră – celula dendritică nu încearcă să digere inamicii. Şi ea îi rupe în bucăţi, dar o face doar pentru a culege probe şi a le identifica. Celula dendritică nu este capabilă doar să distingă dacă inamicul este, de exemplu, bacterie, ci poate distinge şi între diferite specii de bacterii şi ştie exact ce tip de apărare este necesară împotriva fiecăreia.
Asta a făcut celula dendritică timp de câteva ore în degetul tău infectat: a plutit de colo-colo şi a înghiţit câte probe a reuşit să apuce cu tentaculele sale lungi şi ciudate. A colectat, analizat şi înregistrat toate substanţele chimice şi cadavrele de inamici pe care le-a putut apuca. După câteva ore, cronometrul său intern a anunţat-o că timpul a expirat. Deodată, celula dendritică se opreşte din culesul de probe. Deţine acum toată informaţia de care are nevoie, şi pentru că bătălia pare să continue cu îndârjire, ea porneşte la drum. Celula dendritică părăseşte câmpul de luptă, iar destinaţia sa este un loc important de adunare, un centru de spionaj unde o aşteaptă milioane de potenţiali parteneri.
Odată pornită la drum, celula dendritică a devenit un fel de fotografie a stării câmpului de luptă la un anumit moment. Un purtător viu de informaţie cu privire la ce se întâmpla la locul infecţiei atunci când fuseseră prelevate probele. Vom învăţa mai multe despre acest lucru ceva mai târziu, dar, pe scurt, celula dendritică furnizează sistemului imunitar adaptativ informaţii despre context. Dacă ar fi continuat să preleveze probe în timp ce se afla în tranzit, aceasta ar fi generat două probleme: probele culese de pe câmpul de luptă ar fi fost diluate de cele prelevate în timpul călătoriei, astfel încât nivelul de pericol ar fi fost mai puţin clar în fotografie. Iar în al doilea rând, dacă celula ar fi prelevat probe în afara câmpului de luptă, ar fi putut culege material inofensiv din corpul tău, provocând accidental o boală autoimună. Deocamdată nu trebuie să înţelegi cum şi de ce se întâmplă acest lucru, vom discuta ceva mai târziu despre aceste boli oribile şi fascinante.
În orice caz, fotografia câmpului de luptă, aflată în posesia purtătorului viu de informaţie, trebuie să fie livrată unui ganglion limfatic. Pentru a ajunge acolo, celula dendritică trebuie s-o apuce pe autostrada sistemului imunitar: sistemul limfatic, ceea ce ne oferă o ocazie minunată de a face cunoştinţă cu sistemul de instalaţii sanitare din interiorul tău!
26. Hei, ştii ce-ar fi nostim: să vedem cum rezistă bacteriile în faţa sistemelor tale de apărare imunitare. De exemplu, multor bacterii patogene nu prea le pasă de sistemul complement. Deşi sistemul complement poate fi extrem de letal pentru majoritatea bacteriilor, cele cu adevărat patogene se amuză pe seama acestor minuscule proteine caraghioase şi le evită cu multă atenţie, văzându-şi apoi de treabă în interiorul corpului tău. Un exemplu fascinant este cel al bacteriei Klebsiella pneumoniae, un agent patogen care, printre alte lucruri oribile, provoacă pneumonia. Klebsiella evită în întregime sistemul complement ascunzându-se de proteinele acestuia în spatele unei structuri lipicioase şi vâscoase numită capsulă. Aceasta capsulă nu este altceva decât un înveliş slinos şi dulceag pe care îl generează bacteriile şi care acoperă moleculele pe care le-ar putea recunoaşte sistemul imunitar. Simplu şi eficient, asemenea unui deodorant pentru bacterii.
14. Superautostrăzi şi metropole
Gândeşte-te din nou, doar pentru un moment, la continentul de carne, la dimensiunea uriaşă a unui individ uman văzut din perspectiva unei celule. Pentru o celulă, eşti un munte gigantic de carne, de zece ori mai înalt decât Everestul. Dar nu eşti o grămadă uniformă de carne, ci o organizaţie de naţiuni şi ţări diferite, responsabile de o diversitate de funcţii – de la reţeaua de cabluri electrice de înaltă tensiune care propagă ordine şi instrucţiuni din partea naţiunii gânditoare a creierului până la oceanul acid al stomacului şi la naţiunile unite ale intestinelor care procesează materiile prime şi le transformă în pachete ordonate de hrană, distribuite mai apoi de oceanele de fluid în care înoată tot felul de transportatori.
Printre toate aceste sisteme şi naţiuni se află şi reţeaua de metropole şi superautostrăzi a sistemului tău imunitar: sistemul limfatic. El nu este atât de îndrăgit de manuale deoarece nu este atât de evident de util precum inima şi vasele sale de sânge, sau creierul şi conexiunile sale electrice. El nu posedă un gigantic organ central precum ficatul, ci sute de organe mai mici. Dar, la fel ca sistemul tău cardiovascular, deţine o reţea cuprinzătoare de conducte şi propriul său fluid. Iar fără el ai fi la fel de mort cum ai fi şi fără inimă. Hai să-l explorăm rapid.
Reţeaua ta de vase limfatice are o lungime de ordinul kilometrilor şi îţi acoperă întregul corp. Ea este un fel de partener al sistemului tău de vase de sânge. Principala sarcină a sângelui este să transporte resurse, cum ar fi oxigenul, tuturor celulelor corpului, iar pentru a face acest lucru o parte din sânge trebuie să iasă din vase şi să-ţi inunde ţesuturile şi organele pentru a livra produsele direct celulelor tale. Ceea ce are sens dacă te gândeşti puţin, şi totuşi pare uşor ciudat. Cea mai mare parte din acel lichid este apoi reabsorbit de vasele tale de sânge, dar o parte rămâne în ţesuturi, în spaţiul dintre celule, şi trebuie să fie cumva transportat înapoi în sistemul circulator. Aceasta este treaba sistemului limfatic. El drenează permanent corpul şi ţesuturile de fluidul în exces şi îl livrează înapoi în sânge ca să poată circula din nou; dacă n-ar face acest lucru, cu timpul te-ai umfla ca un balon.