Ünite 7: Bağışıklığın Yapısal Unsurları

Temel Kavramlar

Tüm hayvanlar, mikroorganizmalarla dolu bir çevrede yaşamaktadır. Vücudun mikroorganizmalara karşı savunulması, sağlıklı bir yaşam ve nesillerin devamı için kaçınılmaz bir zorunluluktur. Mikroorganizmaların vücuda yerleşmesine infeksiyon, bu nedenle oluşan hastalığa infeksiyöz hastalık denir. Hastalıktan, özellikle infeksiyöz hastalıklardan korunma immunite veya bağışıklık terimi ile ifade edilir. Vücudun yabancı etkenlere karşı gösterdiği tepkilerin tümüne kollektif olarak immun yanıt denir. İmmun yanıtta görev alan tüm hücre, organ ve moleküllerin oluşturduğu kompleks yapı immun sistem olarak nitelenir.

Doğal Direnç

Genetik temele bağlı özellikler, bazı hayvan türlerinde veya cinslerinde bazı infeksiyöz hastalıkların hiç oluşmamasını sağlar. Buna doğal direnç denir. Bu durumun vücudun savunma faktörleri veya bağışıklık ile ilgisi yoktur. Doğal direnç kesindir; yani belirli bir infeksiyona doğal dirençli bir tür, hiçbir şekilde o hastalığa yakalanmaz. Bu nedenle, doğal dirence absolut direnç veya kesin direnç de denir. Bir türün bazı ırkları, hatta bazı bireyleri belirli infeksiyonlara, diğer ırk ve bireylere göre daha dirençli olabilirler. Ancak, ırk veya birey düzeyindeki direnç kesin değil, görecelidir. Bu duruma relatif direnç denir.

Doğal Savunma Engelleri

Vücudun bazı yapısal unsurları veya fizyolojik olayları, mikroorganizmaların mukozal yüzeylerde yerleşmesine, vücuda girmesine veya vücutta yayılmasına engel olabilir. Aslında immun sisteme dahil olmayan fakat doğal bir engel işlevi gören bu unsurlar doğal savunma engelleri olarak nitelenir. Bunların, asıl görevleri savunma değildir. Ancak, normal fizyolojik işlevlerini yürütürken, dolaylı olarak vücudun savunmasına da katkıda bulunurlar. Bu doğal savunma engellerinin çoğu, deri ve mukoz membranlar gibi vücut yüzeylerinde çalışırlar.

Nonspesifik Bağışıklık

Doğal savunma engellerini aşabilen patojenler vücuda girdiklerinde, çeşitli savunma hücreleri ve moleküllerle karşılaşırlar. İmmun sistemin birer parçası olarak kabul edilen bu unsurlar, mikroorganizmalar arasında ayrım yapmaz, yani patojenin tipine özel bir yanıt oluşturmazlar. Vücut savunmasındaki bu aşamaya doğal bağışıklık (innate immunite) veya nonspesifik bağışıklık denir. Bu işlevi yürüten hücre ve moleküller genellikle vücut içinde, kanda ve dokularda bulunur.

Spesifik Bağışıklık

İmmun yanıt ile ortaya çıkan ve bağışıklık teriminin anlamını tam olarak karşılayan savunma şekli spesifik bağışıklıktır. Bu bağışıklık şekli, doğal veya nonspesifik savunmanın aksine, vücutta hazır olarak bulunmayıp, belirli uyarım ve reaksiyonlardan sonra kazanıldığı için kazanılmış bağışıklık veya edinsel bağışıklık olarak da tanımlanır. Kazanılmış bağışıklığın en önemli unsuru lenfositlerdir ve lenfositleri spesifik olarak uyaran maddelere antijen denir. Spesifik immun yanıt, bir antijenin kendine spesifik lenfositleri uyarması ile başlar. Bu lenfositlerin çalışması sonucunda da o antijene karşı bağışıklık kazanılır. Kazanılmış bağışıklık, antijen tipine, çalışan immun sistem öğelerine ve sonuçlarına göre iki şekilde ortaya çıkar.

Humoral bağışıklık , antijenlerin B lenfositlerini uyarması ve antikor üretimi ile sonuçlanan humoral immun yanıt sonrasında kazanılır. Bu bağışıklık şeklindeki savunma aracı antikorlardır.

Hücresel bağışıklık , antijenlerin T lenfositlerini uyarması ile ortaya çıkan hücresel immun yanıt sonrasında kazanılır. Bu bağışıklık şeklinde savunma aracı sitotoksik T lenfositleridir.

Spesifik İmmun Yanıtın Temel Özellikleri

Antijenlere karşı oluşan humoral ve hücresel immun yanıtın tipik özellikleri vardır. Bu özellikler, lenfositler ile ilişkilidir, spesifik immun yanıtı nonspesifik savunmadan ayırır ve vücudun diğer tüm sistemleri arasında eşsiz kılar.

Spesifite : İmmun yanıt antijene spesifiktir. Birçok farklı antijenik yapının her birine karşı vücutta özel bir lenfosit soyu vardır ve bağışıklık bu lenfosit soylarının çalışması ile kazanılır.

Bellek : Bir antijenle bir kez karşılaşan immun sistem, daha sonraki girişlerinde aynı antijeni tanıma yeteneğine sahiptir. Bir antijenin vücuda ikinci kez veya daha sonraki girişlerinde, genellikle daha hızlı, daha spesifik ve daha güçlü bir immun yanıt oluşur. Spesifik bağışıklığın bu özelliğine immunolojik bellek denir.

Self tolerans : İmmun sistem yabancı antijenlerin tümüne karşı immun yanıt oluşturabilirken, vücudun kendine has yapılarına (self antijen) karşı immun yanıt oluşturmaz.

Bağışıklık Kazanma Yolları:

Bağışıklık 4 yolla kazanılabilir. Doğal aktif bağışıklık , patojen veya antijenle doğal olarak karşılaşan immun sistemin verdiği yanıt ile diğer bir kazanılan bağışıklıktır. Yapay aktif bağışıklık , aşılama (immunizasyon) yoluyla kazanılan bağışıklıktır. Doğal pasif bağışıklık , fetusa veya yavruya anneden geçen bağışıklıktır. Yapay pasif bağışıklık , antiserum (hiperimmun serum) uygulaması yoluyla kazanılan bağışıklıktır.

Antijen

İmmun yanıtı uyaran ve oluşan bağışıklık öğeleri ile spesifik reaksiyon veren maddelere antijen veya immunojen denir. Bunlar spesifik bir yanıt oluşturmak üzere lenfositleri uyarabilen maddelerdir. Bir maddenin antijen olarak nitelenebilmesi için bazı özellikleri taşıması gerekir. Bu özellikler aynı zamanda o maddenin antijenitesini belirler. Antijenite göreceli bir kavramdır ve bazı maddeler daha çok, bazıları daha az antijenik olabilir.

Antijenitenin Koşulları: Bir maddenin antijen olarak nitelenebilmesi için en önemli koşul “vücuda yabancılık” tır. Normal koşullarda, immun sistem kendi vücuduna ait olan (self) ile, kendinden olmayanı (nonself) ayırt edebilir ve kendi hücre veya moleküllerine karşı bir immun yanıt oluşturmaz (self tolerans). Bir maddenin antijenik olabilmesi, diğer bir deyişle immun yanıt oluşturabilmesi için, o hayvanın yapısında bulunmaması ve immun sistemi tarafından yabancı olarak algılanması gerekir. Bu açıdan bakıldığında virüslerden memelilere, bakterilerden bitkilere kadar tüm canlılara ait hücrelerin ve bunlara ait moleküllerin diğer hayvanlar için antijenik olduğu söylenebilir.

Bir maddenin vücuda yabancı olması, onun antijen olarak tanınması için yeterli değildir. Bir molekülün yapısı, çözünebilirliği ve dayanıklılığı gibi özellikleri, o molekülün immun sistem ile karşılaştığında nasıl algılanacağını belirler. Antijenite ile ilgili yapısal özelliklerden biri molekül ağırlığıdır. Ancak, molekül ağırlığı da tek başına antijenite için yeterli bir koşul değildir; büyük olmasına rağmen antijenik olmayan maddeler vardır. Bu bakımdan, molekül ağırlığı yanında molekülün kompleks yapıda olması da gereklidir. Kompleks yapı ile kastedilen, kimyasal içeriğinin (primer yapı) çeşitlilik göstermesi ve fiziksel yapısının (sekonder ve tersiyer yapı) uygun olmasıdır. Çoğu doğal proteinlerin iyi antijen olmalarının asıl nedeni, kompleks bir yapıya sahip olmalarıdır. Bunların yanında bir maddenin iyi bir antijen olabilmesi için, çözünürlüğü ile dayanıklılığının dengede olması gereklidir.

Antijenik Determinant : Kimyasal yapılarına göre başlıca temel antijen grupları, proteinler, karbonhidratlar, lipitler ve nükleik asitlerdir. Bu kimyasal gruplar tek başlarına bulunabildikleri gibi, diğer gruplarla bir araya gelerek glikoprotein, lipoprotein, nükleoprotein ve glikolipit moleküllerini oluşturabilirler. İnfeksiyon oluşturan mikroorganizmalar, bu kimyasal grupların tümünü barındıran kompleks yapılardır. Bu yüzden, böyle bir yabancı yapıya karşı oluşacak immun yanıtta, kompleksdeki antijenlerden her birine karşı ayrı ayrı immun yanıt oluşması söz konusu olacaktır. Bir bakterideki büyük bir protein molekülünü örnek olarak incelersek; immun sistemin molekülün tamamı ile değil, çok daha küçük bölgeleri ile ilişki kurduğunu görebiliriz. Diğer bir deyişle, immun yanıt molekülün tümüne karşı değil, bu özel bölgelere karşı oluşmaktadır. İşte, antijenik bir molekülde, immun sistem tarafından tanınıp spesifik immun yanıt oluşturulan özel bölgelere, antijenik determinant veya epitop denir. Antijenik determinantlar yaklaşık 4-8 amino asitten ibaret bölgelerdir ve molekülün yaklaşık her 5.000 Da ağırlığı için bir adet bulunurlar. Kompleks bir molekülde birbirinden farklı birçok epitop bulunabilir. İmmun sistem farklı epitopların her birini ayrı ayrı algılar ve her birine spesifik yanıt oluşturur. O halde, bir bakterinin immun sistem ile teması halinde, bakteri tek bir antijen olarak değil, çok sayı da antijenik determinant olarak algılanacaktır.

Antikor

Humoral bağışıklıkta B lenfositlerinin antijene yanıtı sonucu oluşan ve bu antijen ile spesifik olarak birleşebilen bağışıklık elemanlarına “antikor” denir. Antikor yapısındaki moleküller, B lenfositleri üzerinde “B hücre reseptörü” (BCR) olarak, kanda ve diğer vücut sıvılarında “serbest antikorlar” olarak bulunurlar. Her iki form da sadece belli bir antijen ile spesifik olarak reaksiyona girme özelliğindedir. B hücre reseptörleri antijenlerin B hücreleri tarafından tanınmasını ve hücrelerin aktive olmasını sağlarken, aktive olan hücrelerden salınan antikorlar antijenleri bağlar ve diğer efektör mekanizmalarla bunların tahribini sağlar.

İmmunglobulin Molekülü

Antikorlar temel kimyasal yapı olarak globulinler içinde yer aldıklarından ve işlevsel açıdan immunite ile ilişkili olduklarından, moleküler yapıları immunglobulin şeklinde ifade edilir. İmmunglobulin molekülünün temel birimi 4 polipeptid zincirinden oluşmuştur. Bu temel birim içinde, aynı yapıya sahip simetrik iki ağır zincir (H) ve aynı yapıya sahip simetrik iki hafif zincir (L) bulunur. Ağır zincirlerin her biri 450-500, hafif zincirlerin her biri yaklaşık 220 amino asitten oluşmuştur. Bu zincirler disülfid bağları ile birbirine bağlanarak, moleküle “Y” harfi şeklinde bir görünüm kazandırırlar. Her bir zincirin bir ucu karboksil grubu ile sonlanırken (C-ucu), diğer ucu amino grubu ile sonlanır (N ucu). Her bir immunglobulin zinciri, ilmekler şeklinde organize olmuştur, ayrıca sabit ve değişken bölgeler içerir.

İmmunglobulin Sınıfları: Ağır zincir sabit bölgesindeki (CH) amino asit yapısına göre 5 temel ağır zincir tipi vardır: Gama, mü, alfa, delta ve epsilon. Ağır zincirin tipi, immunglobulinin sınıfını belirler. Böylece, gama, mü, alfa, delta ve epsilon tipi zincir taşıyan immunglobulinlere sırasıyla IgG, IgM, IgA, IgD ve IgE adı verilir.

İmmun Sistem Hücreleri

Vücut savunması ile direk veya dolaylı ilişkili hücrelerin tümü, immunolojik açıdan “immun sistem hücreleri” olarak nitelenebilir. Tüm immun sistem hücreleri multipotent köken (stem) hücrelerinden gelişir. Bu hücreler iki farklı yol izleyerek değişime uğrar ve mevcut tüm immun sistem hücrelerini oluştururlar. Myeloid seriden gelişen hücreler fagositik hücreleri ve diğer hücre tiplerini, lenfoid seriden gelişen hücreler lenfositleri oluşturur.

Myeloid Seri Hücreleri

Bu seriye polimorfnükleer hücre grubundan nötrofiller, eozinofiller ve bazofiller, mononükleer hücre grubundan makrofajlar ve mast hücreleri girer. Polimorfnükleer hücrelerin ortak özellikleri, segmentli ve düzensiz bir çekirdeğe sahip olmaları ve sitoplazmalarında granül taşımalarıdır. Bu yüzden granülosit olarak da adlandırılırlar.

Lenfoid Seri Hücreleri

Lenfoid stem hücrelerinin geçirdiği çeşitli aşamalardan sonra lenfoid seriye ait lenfositler ve doğal öldürücü (NK) hücreler oluşturulur. Lenfositler antijenleri tanıyan ve bağışıklığı sağlayan gerçek immun sistem hücreleridir. Bağışıklık kavramına anlam kazandıran ve eşsiz yapan üç temel özelliği (spesifite, bellek ve tolerans) lenfositler sağlar. Başta lenfoid organlar olmak üzere vücudun çeşitli organlarında yerleşmişlerdir. Lenfositlerin temel morfolojik özellikleri birbirine benzer. Tüm lenfositler 715µm çapında küresel hücrelerdir. Her türlü boya ile boyanabilen yuvarlak şekilli ve hücrenin çoğunu kaplayan bir çekirdeğe sahiptirler. İmmun yanıtın birçok değişik formunu gerçekleştiren lenfositlerin çeşitli tipleri ve alt tipleri vardır. Bu lenfosit tipleri, yüzey moleküllerine göre detaylı olarak ayırt edilebilir. Bir lenfositin yüzeyindeki moleküllerin formülü, o hücrenin hangi lenfosit tipi olduğunu dolayısıyla hangi işi yaptığını gösterir. İki temel lenfosit tipi, B hücreleri ve T hücreleridir.

İmmun Sistem Organları

İmmun sistem faaliyetlerinin büyük çoğunluğu vücudun belirli organlarında yürütülür. Bağışıklık ile ilgili olayların yoğunlaştığı lenfoid organların tümü immun sistem organları olarak nitelenebilir. İmmun sistem organları, yapılarına ve bununla ilgili fonksiyonlarına göre iki ana grupta incelenir.

Primer lenfoid organlar: Lenfositlerin gelişiminden, değişiminden ve immunite ile ilgili temel özelliklerin yüklenmesinden sorumlu organlara, primer lenfoid organlar veya merkezi lenfoid organlar denir. Primer lenfoid organların ortak özellikleri şunlardır. Yenidoğanlarda en büyük relatif hacme sahiptirler, puberteden sonra hızla küçülürler. Vücuda antijenik uyarım olmasa dahi normal gelişmelerini ve doku organizasyonlarını tamamlarlar. Yenidoğan dönemde vücuttan çıkartılmaları halinde, yürüttükleri fonksiyonlarda önemli kayıplar olur.

Sekonder lenfoid organlar : Antijene karşı immun yanıtın geliştirilmesinden sorumlu olan ve bunun için uygun ortam sağlayan organlara sekonder lenfoid organlar veya periferal lenfoid organlar denir. Sekonder lenfoid organların ortak özellikleri şunlardır. Organların gelişimi, normal vücut gelişimi ile paralel yürür, en büyük hacimlerine erişkin dönemde ulaşırlar. Vücuda antijenik uyarım olmadığında normal gelişmelerini ve doku organizasyonlarını tamamlayamazlar. Neonatal dönemde vücuttan çıkartılmaları halinde, yürüttükleri fonksiyonlarda önemli kayıplar olmaz.