Bağışıklık

Yedi yaşındaki Oltan suçiçeğine yakalanınca kabukları kuruyana dek evde kalıyor. Ablası Özden her akşam onun yanına oturup kutu oyunu oynuyor, aynı kâseden kuru üzüm yiyor. Anneleri Pırıl Hanım hiç telaşlanmıyor: Özden dört yaşındayken suçiçeğini geçirmiş. Özden bundan kendine bir kural çıkarıyor: «Benim bağışıklığım kalın bir kalkan. Bir kez savaştı, artık hiçbir mikrop içeri giremez.» On gün sonra Oltan'ın kabukları dökülürken Özden'in burnu akmaya, boğazı gıcıklanmaya başlıyor; sınıftan nezle kapmış. Pırıl Hanım hatırlatıyor: geçen kış da iki kez nezle olmuştu. Kalkan, kardeşinin yanında günlerce oturduğu bir virüsü kapıda tutuyor da okulda birkaç saat yan yana oturduğu arkadaşlarının virüsünü neden içeri alıyor? Özden'in vücudu suçiçeğini neyinden tanıyor, ve bu tanıma öteki virüslere neden yetmiyor?

• Savunma hatlarını örnekleriyle eşleştirir, özgül olmayan savunmayı özgül savunmadan ayırırsın.
• B ve T lenfositlerinin, plazma ve bellek hücrelerinin görevlerini antikorun yapısı ve etki yollarıyla birlikte açıklarsın.
• Birincil ve ikincil bağışıklık yanıtını sözle verilen bir antikor–zaman grafiğinden okursun.
• Hastalık geçirmeyi, aşıyı, anne sütünü ve serumu aktif–pasif ve doğal–yapay eksenlerinde sınıflandırırsın.

Vücut neyi yabancı sayar

Antijen kavramıyla ilk kez «Kan ve kan grupları» konusunda, alyuvarın zarındaki işaretler üzerinden karşılaştık. Aynı mantık bütün vücut için geçerlidir. Bir bakterinin çeperi, bir virüsün kılıfındaki protein, bir arının zehri, bir bitkinin poleni ya da başka bir insandan nakledilmiş böbreğin hücre yüzeyi savunma hücrelerinde tepki başlatabilir. Bu tepkiyi başlatan moleküllerin çoğu protein ya da büyük bir polisakkarittir; hepsine antijen adını veriyoruz. Vücudun hastalık yapan etkenlere ve yabancı maddelere karşı direnç gösterebilmesine de bağışıklık diyoruz.

Savunma iki katmanlıdır. Bir katman doğuştan hazırdır ve karşısına çıkan yabancıyı adıyla tanımaz; kapıdaki bekçi gibi herkese aynı biçimde davranır. Öteki katman ise ancak bir antijenle karşılaşınca kurulur, yalnız o antijene karşı çalışır ve onu hatırlar.

Birçok ders kitabı bu katmanları üç savunma hattıyla anlatır: ilk ikisi doğal savunmaya, üçüncüsü kazanılmış savunmaya aittir.

Birinci hat: kapıyı kapalı tutmak

Mikrobun önce vücuda girmesi gerekir. «Deri» dersinde üst derinin keratinli ölü hücrelerinin su geçirmez bir örtü kurduğunu görmüştük; sağlam deriyi mikropların çoğu aşamaz. Ter ve yağ bezlerinin salgısı deri yüzeyini hafif asidik tutar ve pek çok bakterinin üremesini zorlaştırır. Solunum ve sindirim yollarını döşeyen mukozalar yapışkan bir mukus salgılar; toz ve mikroplar ona yapışır. Burundaki kıllar iri parçacıkları tutar, soluk borusunun iç yüzündeki siller de mukusu bir yürüyen bant gibi yutağa doğru taşır. Gözyaşında ve tükürükte bulunan lizozim enzimi bazı bakterilerin hücre çeperini parçalar. «Mide» dersinde gördüğümüz hidroklorik asit, besinle yutulan mikropların çoğunu etkisizleştirir. İdrarın akışı ve öksürük de mikropları dışarı süpürür.

Bu engellerin hiçbiri mikrobun türüne bakmaz. Gözyaşı suçiçeği virüsüne de nezle virüsüne de aynı davranır.

İkinci hat: içeri gireni yemek

Bir kıymık deriyi deldiğinde kapı açılmış olur. İçeri giren bakterilerle önce fagositoz yapan akyuvarlar karşılaşır. Kandaki akyuvarların en kalabalık grubu olan nötrofiller bölgeye ilk yetişenlerdir. Kandaki monositler dokuya geçince büyüyüp makrofaja dönüşür; makrofajlar iri, uzun ömürlü yiyicilerdir. İkisi de mikrobu yalancı ayaklarıyla sarar ve TYT'de endositoz başlığında gördüğümüz biçimde içine alır. Oluşan kesecik lizozomla birleşir, lizozomun enzimleri mikrobu sindirir.

Virüsler hücrenin içine saklandığı için başka araçlar da gerekir. Virüs bulaşmış bir hücre interferon adı verilen proteinler salgılar; interferon komşu hücrelerde virüsün çoğalmasını zorlaştıran bir savunma başlatır. Doğal öldürücü hücreler de bir akyuvar grubudur; virüs bulaşmış hücreleri ve bazı kanser hücrelerini tanıyıp öldürür. İkisi de belirli bir virüse göre ayarlanmamıştır.

Yangı ve ateş

Kıymığın çevresi birkaç saat içinde kızarır, ısınır, şişer ve sızlar. Bu yangı (iltihap) tepkisidir. Hasarlı dokudaki bazı hücreler ve kandaki bazofiller histamin gibi maddeler salgılar. Histamin bölgedeki kılcalları genişletir ve duvarlarının geçirgenliğini artırır. Genişleyen damarlardan bölgeye daha çok kan gelir; kızarıklık ve ısı artışı buradan doğar. Plazmanın bir kısmı dokuya sızar ve şişlik yapar. Aynı gevşek duvardan fagositler de dokuya geçer. Bir süre sonra bölgede biriken sarımsı irin, mikropla savaşırken ölmüş akyuvarlar, mikroplar ve doku artıklarından oluşur.

Enfeksiyon yaygınlaşırsa vücut sıcaklığı bütünüyle yükselebilir. Ateşte hipotalamustaki sıcaklık ayarı yukarı çekilir; vücut daha yüksek bir sıcaklığı korumaya başlar. Ilımlı ateş bazı mikropların çoğalmasını yavaşlatabilir ve savunma hücrelerinin çalışmasını hızlandırabilir; çok yüksek ateş ise vücudun kendi proteinleri için tehlikelidir.

Üçüncü hat: adıyla tanıyan hücreler

Kazanılmış savunmanın hücreleri lenfositlerdir. Kemik iliğinde olgunlaşanlar B lenfositleri, timusta olgunlaşanlar T lenfositleridir; bu organları ve lenfositlerin toplandığı lenf düğümlerini «Lenf sistemi» dersinde tanıdık. Her lenfositin zarında yalnız tek bir antijen biçimini tanıyan reseptörler bulunur. Vücutta milyonlarca farklı reseptörlü lenfosit hazır bekler. Bir antijen girdiğinde ona uyan az sayıdaki lenfosit seçilir ve bölünerek çoğalır; öteki lenfositler o antijene karşı çalışmaz. Özden'in suçiçeğine karşı kurduğu savunmanın nezleye yetmemesinin anahtarı bu seçicilikte.

İki hat arasında bir köprü de vardır. Makrofajlar yuttukları mikrobun parçalarını kendi yüzeylerinde sergiler. Yardımcı T hücreleri antijeni bu sergiden tanır, etkinleşir ve salgıladıkları sinyallerle hem B lenfositlerini hem öteki T hücrelerini harekete geçirir. Kazanılmış savunmanın iki kolu da yardımcı T hücresine dayanır.

Antikor aracılı bağışıklık

Kendi antijenini tanıyan ve yardımcı T hücresinden sinyal alan B lenfositi art arda bölünür. Oluşan hücrelerin çoğu plazma hücresine dönüşür. Plazma hücrelerinin çoğu kısa ömürlüdür ama dakikada çok sayıda antikor molekülü üretip kana ve lenfe salgılar; protein üreten bir fabrika olduklarından granüllü endoplazmik retikulumları geniştir. Bölünen hücrelerin bir kısmı ise bellek B hücresi olarak kalır. Bellek hücreleri uzun yaşar, antikor salgılamaz ve aynı antijenin dönüşünü bekler.

Antikorlar vücut sıvılarında dolaştığı için bu kol hümoral bağışıklık diye de adlandırılır. Antikorlar hücre dışındaki hedeflere ulaşır: kanda ya da doku sıvısında bulunan bakteriler, bakteri toksinleri ve henüz bir hücreye girmemiş virüsler.

Antikorun biçimi ve işi

Antikor bir proteindir ve birden çok polipeptitten kurulduğu için «Proteinler» dersindeki dördüncül yapıya bir örnek oluşturur. Molekül Y harfi biçimindedir; dört zincirden yapılmıştır: iki uzun ağır zincir ile iki kısa hafif zincir. Y'nin iki kolunun ucunda antijenin bağlandığı bölgeler bulunur. Bu uçların amino asit dizisi antikordan antikora değişir; bir antikoru kendi antijenine anahtarın kilide oturduğu gibi uyduran da bu değişken uçlardır. Y biçimli bir antikor molekülünün böylece iki bağlanma ucu olur.

Antikor mikrobu kendi başına sindirmez. Onu etkisiz bırakır ya da yok edilmesi için işaretler:

• Nötrleştirme: Antikor bir toksinin ya da virüsün hücreye tutunacağı bölgeyi örter; virüs hücreye giremez, toksin hedefine bağlanamaz.
• Kümeleştirme (aglütinasyon): İki ucu sayesinde antikor iki mikrobu birden tutar; mikroplar kümelenir. Uyumsuz kan naklindeki çökelme de bu olaydır.
• Çöktürme: Suda çözünmüş antijenler antikorlarla bağlanıp çözünmeyen bir çökelti oluşturur.
• Fagositozu kolaylaştırma: Antikorla kaplanmış mikrop fagositlerce daha kolay tanınır ve yutulur.

Hücre aracılı bağışıklık

Bir virüs hücrenin içine girdiğinde antikorlar ona ulaşamaz. Burada T lenfositleri devreye girer. Etkinleşen sitotoksik (öldürücü) T hücreleri, virüs bulaşmış hücreleri, bazı kanser hücrelerini ve nakledilmiş yabancı doku hücrelerini temasla öldürür. Bazı ders kitaplarında yanıtı enfeksiyon bittikten sonra yavaşlatıp sona erdiren baskılayıcı T hücrelerinden de söz edilir. Bu kolda da bellek T hücreleri oluşur. Bu kola hücre aracılı bağışıklık denir, çünkü düşmanı bir molekül değil, doğrudan bir hücre bulur ve yok eder.

İlk karşılaşma ve ikincisi

Bir antijenle ilk karşılaşmada kandaki antikor düzeyinin zamanla değişimini bir grafikte düşünelim: yatay eksende zaman, dikey eksende antikor düzeyi. Antijen girdikten sonra eğri birkaç gün neredeyse yerde kalır; doğru lenfositlerin seçilip çoğalması bu süreyi alır. Ardından eğri yükselir, alçak bir tepeye ulaşır ve haftalar içinde yeniden düşer. Bu birincil yanıttır. Hastalığın belirtileri genellikle bu gecikme sırasında yaşanır.

Aynı antijen aylar ya da yıllar sonra yeniden girdiğinde bellek hücreleri hazırdır. Eğri bu kez neredeyse hiç beklemeden kalkar, birincil yanıtın tepesinden çok daha yükseğe çıkar ve yüksek düzeyde daha uzun kalır. Bu ikincil yanıttır. Mikrop çoğu zaman belirti yapamadan temizlenir. İkincil yanıt yalnız aynı antijene karşı görülür; o sırada vücuda giren yeni bir antijen kendi birincil yanıtını başlatır.

Bağışıklık nasıl kazanılır

Kazanılmış bağışıklık iki soruyla sınıflandırılır. Antikoru kişinin kendisi mi üretiyor, yoksa hazır mı alıyor? Bu, aktif ile pasifi ayırır. Olay kendiliğinden mi oldu, yoksa bilinçli bir uygulamayla mı? Bu da doğal ile yapayı ayırır.

Doğumdan önce annenin bazı antikorları plasentadan bebeğe geçer; emzirme döneminde de anne sütü, özellikle ilk günlerin ağız sütü, antikor bakımından zengindir. Bu antikorlar bebeğin kendi lenfositlerinin ürünü değildir; bir süre sonra yıkılır ve yerlerine yenisi gelmez.

Aşı ile serum

Aşıda vücuda hastalık yapma gücü giderilmiş bir antijen verilir: zayıflatılmış ya da öldürülmüş mikrop, etkisizleştirilmiş bir toksin ya da mikrobun yalnız bir parçası. Bağışıklık sistemi bu antijene karşı birincil yanıt kurar ve bellek hücreleri bırakır; kişi hastalığı geçirmeden, gerçek mikrop geldiğinde ikincil yanıt verecek duruma gelir. Aşının koruması bu yüzden geç başlar ama uzun sürer. Bazı aşılar birden fazla doz hâlinde uygulanır; her doz bellek havuzunu güçlendirir.

Serumda ise hazır antikor verilir. Bu antikorlar hemen iş görür. Ders kitaplarında sık geçen örnek zehirli bir yılan ısırmasıdır: zehrin etkisi saatler içinde ilerler ve vücudun kendi antikorunu üretmesini beklemeye zaman yoktur. Serumla gelen antikorlar bir süre sonra yıkılır ve bellek bırakmaz. Aşı korur ama yavaştır; serum hızlıdır ama geçicidir. İki uygulamayı birbirinden ayıran şey, antikorun kimin tarafından üretildiğidir.

Savunma ters gidince

Alerjide bağışıklık sistemi polen ya da ev tozu gibi zararsız bir antijene aşırı tepki verir; histamin salgısı artar, burun akar, gözler kaşınır. Otoimmün hastalıkta sistem vücudun kendi hücrelerini yabancı sanar ve onlara saldırır. Tip 1 şeker hastalığı buna bir örnektir: insülin üreten beta hücreleri böyle bir saldırıyla yıkılır; bu hücreleri «Pankreas ve kan şekeri» başlığında tanımıştık. Doku ve organ naklinde vericinin hücre yüzeyindeki antijenler alıcınınkinden farklıysa alıcının lenfositleri, özellikle sitotoksik T hücreleri, nakledilen dokuyu yabancı olarak tanır ve ona saldırır; bu doku reddidir. Kan naklinde alyuvar antijenlerine bakıldığı gibi organ naklinde de doku uyumu aranır.

TYT'deki «Virüsler» dersinde adını andığımız HIV, yardımcı T hücrelerine girip çoğalır ve onları zamanla yok eder. Yardımcı T sayısı azaldıkça hem antikor yanıtı hem hücre aracılı yanıt zayıflar; sağlıklı bir kişide kolayca yenilen mikroplar ağır enfeksiyonlara yol açabilir. Aynı derste antibiyotiklerin bakteriye özgü yapıları hedef aldığı için virüslere etki etmediğini de görmüştük; bir viral enfeksiyonu temizleyen, vücudun kendi savunmasıdır.

Özden'in kalkanı

Özden'in kalkanı tek parça değilmiş. Burnundaki mukus ve kıllar, gözyaşındaki lizozim, dokularındaki makrofajlar her virüse aynı biçimde davranır; bu katman suçiçeğini de nezleyi de ayırt etmez ve ikisini de her zaman durduramaz. Suçiçeğini durduran asıl katman, dört yaşında kurulan bellek hücreleridir. Bu hücreler yalnız suçiçeği virüsünün antijenlerine uyar; Oltan'ın yanında geçen akşamlarda virüs Özden'in vücuduna girdiyse, ikincil yanıt onu belirti çıkmadan temizlemiş olmalı. Soğuk algınlığına yol açan virüslerin ise çok sayıda farklı türü vardır ve her birinin antijeni ötekinden farklıdır. Özden'in sınıfta kaptığı virüs, vücudunun daha önce görmediği bir antijen taşıyordu; savunma o antijen için baştan, birincil yanıtla kurulmak zorunda kaldı.

Kılcal duvarında buluşan sorular

Modülün altı dersine geri bakınca dikkat çekici bir ayrıntı görünüyor: her biri bir yerde kılcal damarın ince duvarına dokunuyor. Kalbin karıncıkları kanı oraya kadar iten basıncı üretir; büyük ve küçük dolaşım o kanın hangi organların kılcallarından geçeceğini belirler; damarlar dersi basıncın kılcalın iki ucunda nasıl değiştiğini ve sıvının dokuya nasıl çıktığını gösterdi; kan dersi plazmanın ve hücrelerin içeriğini, kan gruplarının antijenlerini verdi; lenf sistemi kılcala dönmeyen sıvıyı topladı; bu derste de akyuvarlar aynı duvardan dokuya geçip savaştı. «Dolaşım ve bağışıklık soru kampı»nda bu derslerin araçları ayrı ayrı sorulmayacak. Bir soru bir karıncık duvarının kalınlığından başlayıp bir antikorun hangi sıvıyla taşındığında bitebilir; çözüm de çoğu zaman sorunun hangi dersin aracını istediğini görebilmekte saklı olacak.

Örnek 1 — Hangi hat, hangi tür?

Soru: Aşağıdaki eşleştirmelerin hangisinde savunma olayı, ait olduğu hat ve savunmanın türü doğru verilmiştir?

• A) Tükürükteki lizozimin bakteri çeperini parçalaması – üçüncü hat – özgül
• B) Plazma hücresinin antikor salgılaması – ikinci hat – özgül olmayan
• C) Makrofajın bakteri yutması – ikinci hat – özgül olmayan
• D) Soluk borusundaki sillerin mukusu taşıması – üçüncü hat – özgül
• E) Sitotoksik T hücresinin virüslü hücreyi öldürmesi – birinci hat – özgül olmayan

Çözüm: Makrofaj içeri girmiş mikrobu türüne bakmadan yutar; bu ikinci hattın özgül olmayan savunmasıdır. A ve D birinci hattın engellerini (lizozim ve siller) üçüncü hatta ve özgül savunmaya yazıyor. B antikor üretimini, yani üçüncü hattın antijene özgü işini, ikinci hatta koyuyor. E sitotoksik T hücresini birinci hatta yerleştiriyor; o, antijeni tanıyarak çalışan özgül savunmanın hücresidir. Cevap: C.

Örnek 2 — Bebeğin aldığı koruma

Soru: Altı aylık Pars'a anne sütüyle geçen antikorlar ve aynı bebeğin birkaç ay sonra bir hastalığı geçirerek kazandığı koruma sırasıyla hangi bağışıklık türlerine örnektir?

• A) Yapay aktif – doğal pasif
• B) Doğal aktif – doğal pasif
• C) Doğal pasif – yapay aktif
• D) Yapay pasif – doğal aktif
• E) Doğal pasif – doğal aktif

Çözüm: Sütle gelen antikoru bebek üretmemiştir, hazır almıştır: pasif. Bunu kimse bilinçli bir uygulamayla vermemiştir, emzirme kendiliğinden bir olaydır: doğal. Hastalığı geçirirken ise bebeğin kendi lenfositleri antikor üretir ve bellek kurar: aktif; bu da kendiliğinden olmuştur: doğal. A ve D sütü yapay saymış, B iki olayın sırasını ters çevirmiş, C ise hastalık geçirmeyi aşıyla karıştırmıştır. Cevap: E.

Örnek 3 — İki eğri

Soru: Varsayımsal bir deneyde Öner'in kanındaki X antikoru düzeyi izleniyor. X antijeni ilk kez verildiğinde antikor düzeyi birkaç gün değişmeden kalıyor, sonra yavaşça yükselip alçak bir tepe yapıyor ve düşüyor. Aylar sonra X antijeni ikinci kez veriliyor. İkinci girişten sonraki eğri için hangisi beklenir?

• A) Eğri daha kısa bir gecikmeyle yükselir, birincisinden daha yüksek bir tepeye çıkar ve daha uzun süre yüksek kalır.
• B) Eğri birincisinin aynısıdır; vücut antijeni hatırlamaz.
• C) Antikor hiç üretilmez, çünkü ilk yanıt antijeni bitirmiştir.
• D) Eğri daha uzun bir gecikmeden sonra daha alçak bir tepe yapar.
• E) Antikor düzeyi yükselir ama bunu plazma hücreleri değil bellek hücreleri salgılar.

Çözüm: İlk girişte bellek B hücreleri oluşmuştur. İkinci girişte bu hücreler hızla çoğalır ve plazma hücrelerine dönüşür; yanıt hem hızlı hem güçlü olur. B bellek hücrelerini yok sayıyor. C ilk yanıtın kalıcı olarak antikor üretimini engellediğini sanıyor. D ikincil yanıtı tersine çeviriyor. E'de eğrinin yönü doğru, ama antikoru salgılayan hücre yanlış: bellek hücreleri antikor salgılamaz, plazma hücrelerine dönüşerek dolaylı katkı yapar. Cevap: A.

Örnek 4 — Timus çalışmasaydı

Soru: Timusu doğuştan çalışmayan, öteki organları ise sağlam varsayımsal bir çocukta hangisi beklenir?

• A) Deri ve mukus engelleri çalışmaz, ama antikor yanıtı normaldir.
• B) Yalnız sitotoksik T hücreleri eksiktir; antikor yanıtı hiç etkilenmez.
• C) B lenfositleri olgunlaşmaz, T lenfositleri ise normaldir.
• D) T lenfositleri olgunlaşmaz; hücre aracılı yanıt kurulamaz, yardımcı T eksikliğiyle antikor yanıtı da zayıflar, fagositoz ise sürer.
• E) Bütün akyuvarların üretimi durur.

Çözüm: T lenfositleri timusta olgunlaşır. Timus çalışmazsa sitotoksik T yoktur, yardımcı T de yoktur. B lenfositi kemik iliğinde olgunlaşır, ama antijeni tanıdıktan sonra çoğalmak için çoğu zaman yardımcı T sinyaline gerek duyar; bu yüzden antikor yanıtı da zayıflar. Deri, mukus ve fagositler timusa bağlı değildir. A doğal engelleri timusa bağlıyor. B yardımcı T'nin B lenfositine verdiği desteği unutuyor. C iki organın görevini yer değiştiriyor. E bütün akyuvarları timusa bağlıyor; akyuvarlar kemik iliğinde yapılır. Cevap: D.

• Antikorun mikrobu kendisinin öldürdüğünü sanmak. Antikor bağlanır, etkisiz bırakır ve işaretler; yok etmeyi çoğunlukla fagositler üstlenir.
• Bellek hücresini antikor salgılayan hücreyle karıştırmak. Antikoru plazma hücresi salgılar; bellek B hücresi ikinci karşılaşmada plazma hücresine dönüşerek iş görür.
• Anne sütünü ya da plasentayı aktif bağışıklık saymak. Antikor hazır gelir; bebek üretmez, bellek oluşmaz. Bu doğal pasif bağışıklıktır.
• Serumla aşıyı karıştırmak. Aşı antijen verir, bellek bırakır, geç başlar ve uzun sürer; serum hazır antikor verir, hemen etki eder ve kısa sürer.
• Bir hastalığa karşı bağışıklığı her mikroba karşı güç sanmak. Bellek yalnız tanıdığı antijene karşı ikincil yanıt verir; yeni antijen birincil yanıtla karşılanır.
• Antibiyotiğin virüsleri öldürdüğünü düşünmek. Antibiyotikler bakteriye özgü yapıları hedef alır; virüs enfeksiyonunu vücudun savunması temizler.