EKOLOJİK DEĞİŞİMLERİN BAĞIŞIKLIK SİSTEMİ İLE İLİŞKİSİ VE EVRİMSEL UYGULAMA ALANLARI

Doğada insan türü olarak diğer canlılar gibi birçok etki  ile karşı karşı karşıyayız. Genelde üzerimizde en önemli baskı ve stresler vücudumuza bulaşan virüs, bakteri ve mantar gibi patojenik etki gösteren organizmalardır. Son dönemlerde genetiği değiştirilmiş organizmalar ve çevresel kirlilikle ilgili sorunları görmekteyiz.  Bu tür etkilenmenin   doğada fazla yer alması bir çok türün devamlılığını ve gelişim sürecini etkilemektedir. Yapılan birçok araştırmalar bu kanıyı destekleyici niteliktedir. Özellikle başta bitki türlerin genetik değişikliklere maruz kalmaları (GDO) ve bundan dolayı ortaya çıkan yeni organik bileşiklerin (protien, glikoprotein gibi) toprak faunasında bakteri türlerini ve popülasyon sayılarını etkilediğini net bir şekilde göstermektedir.

Peki Bu Etkileşimin Bağışıklık Sistemiyle İlişkisi Nedir?

Öncelikle bahsetmiş olduğumuz GDO ürünler, kimyasal bileşenler veya nükleer atıklar ekosistemi fazlasıyla etkilemektedir. Bu bağlamda ekosistem içerisinde bulunan popülasyonların değişimi kaçınılmazdır. Biz insanlar bu denli etki ettiğimiz doğada, bazı türler değiştirmiş olduğumuz çevre ve zehirleyici etken maddeler karşısında yaşamları son bulmaktadır. Veya kısa sürede başarılı adaptasyonlar sergileyip hızlıca evrim geçirebilmektedir. Her iki durumda da bir takım sonuçlar ortaya çıkmaktadır. Özellikle bu tür etkenler sonucu yeryüzündeki canlılar arasında bir takım zincirleme gelişen bağlantılar söz konusudur. Zincirleme reaksiyonlar, besin zincirindeki değişimden tutunda bulaşıcı olabilen patojenlere kadar birçok döngüyü etkileyebilmektedir. En önemli etkilenen döngülerin başında insan türü üzerinde etkili olan ve bizi hasta eden patojenlerdir. Bu değişimler evrimsel süreçleri hızlandırdığı gibi birçok yeni patojen türünün ortaya çıkmasını sağlayabilmektedir. Son zamanlarda kuş gribi ve domuz gribinin insan türlerinde görülmesinin yanı sıra, viral kökenli kanserlerin görülmesindeki artış yukarıda kısaca üzerinde durduğumuz nedenlerden kaynaklanmaktadır.

Doğaya çok fazla müdahale ettiğimiz bir gerçektir ve ne yazık ki bu müdahalenin uzun periyottaki sonuçlar üzerinde  yeterince durmamaktayız. Fakat bazı araştırmalar ve gelişimler  bu süreci çabucak aşabileceğimizi göstermektedir.  Özellikle elektronik ve bilgisayar alanındaki gelişmeler bu sürece çok büyük katkılar sağlamaktadır . Bu alanlar sayesinde biyolojik verilerin oluşturulması ve bu verilerin bilgisayar tabanında takibi söz konusu olmaktadır. Bu anlamda bazı biyolojik hesaplamalar olasıdır. Yani disiplinler arası çalışmalar bu konuda oldukça önem kazanmaya başlamıştır. 

Gelişen teknoloji eşliğinde, herhangi bir patojenin (buna "X" isimli patojen diyelim şimdilik) şimdiki görülen formlarından yola çıkılarak çeşitli yazılımlar sayesinde patojenle ile ilgili tüm veriler sanal sistemlere aktarılmaktadır. İlk olarak canlılık üzerindeki en önemli unsur olan çevre  sanal sistemde oluşturulur.   Oluşan sanal ortama araştırma konumuz olan  "X" patojeni simule edilip eklenir. Daha sonra ilerleyen süreçte çevre üzerinde çeşitli değişimler ve oynamalar yapılır. Örnek olarak ortamın sıcaklık ve nem değişimleri, çeşitli kimyasal bileşenlerin salınımı gibi bir çok eklentiler gerçekleştirilir. Böylece  çevrenin değişimine karşı "X" patojenin göstermiş olduğu tepkiler, olası mutasyonlar ve diğer canlı gruplarıyla etkileşimi gözden geçirilip hesaplanır. Araştırmanın bilgisayar temelinde algoritmik hesaplamalar oldukça önemlidir.




Kısacası  bilimsel ilerlemeler yavaş yavaş disiplinler arası çalışmalarla şekillenmektedir.  Bahsettiğimiz ve benzeri birçok çalışma  "Evrimsel Biyoloji" ışığında gelişim göstermektedir. Bununla birlikte bu tür ajanlara karşı bağışıklık sisteminin ne türden şekillenebileceği belirleyici olabilir. Bu yüzden "Bağışıklık Sistemin" geçirdiği evreleri ve karşılaştıkları patojenlere karşı göstermiş olduğu reaksiyonları  bilmek oldukça önemlidir. 

 

Bağışıklık Sisteminin Evrimsel Serüveni

4) Evrimsel Süreçlerde Oluşan Türlere özgü immün sistem ve Vücudumuzdaki doğal seçilim

500 milyon yıl önce çeşitlenmeye başlayan canlılar ve buna paralel gelişen immün sistem beraberinde birçok yenilik getirmiştir. Özellikle türlerin maruz kaldığı patojenik strese göre farklılık göstermektedir. Haliyle buna olan tolerans ve yanıt farklılaşmaktadır.

Bu bağlamda Canlıların bulundukları ortamlar son derece önemlidir. Yaşadıkları ortam koşullarına göre uyum sağlama eğilimin delerdir. Isı, ph, nem oranı gibi birçok etmenin yanında patojenlerin konumu da son derece önemlidir.  Ortama uyum sağlamayan canlılar hiç kuşkusuz doğal seçilim yoluyla ortadan kalkmaktadır.  Bu gibi etmenler karşısında canlı türler bir takım özellikler geliştirmişlerdir. Öncelikle konumuz olan immün sistem türlerin hayatta kalmaları konusunda oldukça önemlidir.

Genellikle türlerin baskı altında kaldıkları patojenler farklılık göstermektedir. Örneğin Herpes virüsü tavşan ve köpek türlerinde son derece tehlikelidir ve ölümcüldür. Aynı şekilde insan türlerinde genellikle (bazı istisnalar dışında) uçuk yaraları dışında fazla bir etkisi olmaz. B.anthracis ve kuduz virüsü yarasa türleri hariç sadece memelilerde etkilidir. Köpek türleri influenza virüslerine (grip) son derece dirençlidir. HIV virüsü ise insan türünde son derece etkilidir. Bildiğiniz üzerine oldukça tehlikelidir.  Bu verdiğimiz birkaç örnek doğrultusunda patojenlerin göstermiş olduğu etkiler türlere göre farklılık göstermektedir. İşte burada türlerin yaşadıkları ortam ve maruz kaldığı patojen stresleri gözümüze çarpmaktadır. Bunun nedeni virüslerin girdikleri organizmadaki MHC antijenlerini taklit etmesi yatar.  Bu yüzden virüs türleri, türlerdeki etkinlikleri değişiklik gösterir. MHC farkı, reseptörler farkı, hücre duvarı farkı ve özellikle genetik özellikler bu gidişatta son derece önemlidirler.  

a)   Antikor, Antikor Reseptörleri ve T hücre Reseptörleri

Antikor molekülü immün sistemimizde yer alan dışarıdan gelen patojenleri işaretlemeye yarayan bir yapıdır. Böylece bağışıklık sisteminin diğer hücreleri bu işaretlemeyi algılarlar. Ve ilgili patojene karşı saldırıya geçmiş olurlar. Antikor molekülü eş iki ağır zincir (H), iki hafif zincir olan (L) ve her zinciri değişken (V) bir sabit bölge içeren (C) zincirlerden oluşur. Ağır zincir tiplerine göre adlandırılır (IgM, IgG, IgD, IgE ve IgA). 

Ağır ve Hafif zincirde yer alan değişken bölgeler üçer tane çok değişken CDR bölgelerini taşırlar. Bu bölgeler inanılmaz bir biçimde değişkendir. Ve en değişken olan bölge CDR3 tür. Bu bölgeler hedef antijenlerle bağlanan bölgelerdir. Antikor çeşitliliğinin temelinde bu bölgelerin varyasyonu yatar.

T hücre reseptörleri (TCR), MHC molekülleri tarafından sunulan peptid antijenlerin tanınması için T lenfositlerin hücre membarınında bulunur. Her bir zincir değişken V ve bir sabit C bölge içerir.

Evrimsel olarak gelişimlerine bakıldığında en eski görülen Antikor IgM’dir. Ve kırdaklı balıkların oluşmasıyla beraber ortaya çıkmıştır.

Evrimsel süreçte antikorların çeşidi ve sayısı artırmıştır. Aynı şekilde TCR’ler de ilk olarak kıkırdaklı balıklarda görülmektedir. Başlıca bu iki yapı tüm omurgalı hayvanlarda görülmektedir. Ayrıca bu yapıların işlevsel olarak etkinliğini ve çeşitliliğini artırmada Rekombinaz enzimleri oldukça önemlidir.

b)   Vücudumuzda ki Doğal Seçilim

T hücre reseptörleri ve B hücre antikor reseptörleri benzer mekanizmalar eşliğinde çeşitlenip seçilime maruz kalırlar. Bu reseptörleri kodlayan genler bir takım somatik rekombinasyonlarla oluşturulur. Rekombinasyonun oluşmasında Rekombinaz enzimi son derece önemlidir. Burada ki amaç daha fonksiyonel bir savunma sistemi yaratmaktır. Başlıca biz insanların hastalıklara karşı göstermiş olduğumuz direnç temelde bu mekanizmayla ilişkilidir.

Olgunlaşmamış T lenfositleri Timusa doğru göç ederler. Daha sonra Timusta VDJ rekombinaz ile TCR’yi oluşturan genler rekombinasyon geçirir. İlk basamakta rekombinasyona uğramayan T hücreleri apoptozla ortadan kaldırılır. İkinci basamakta yaşamlarını sürdüren T hücreleri MHC molekülleri ile karşılaştırılıp tepki yetenekleri ölçülür. Uygun tanımayı gösteren T hücreleri yaşamlarına devam ederler. MHC moleküllerine çok fazla yanıt gösteren T hücreleri ise tekrar apoptoz yolu ile ortadan kaldırılır. Aşırı yanıt gösteren T hücreleri, vücudun diğer peptid moleküllerine aynı şekilde tepki vereceği için ortadan kaldırılır. Genellikle otoimmün hastalıklarda buradaki mekanizmaların bozukluğu yatmaktadır. Aşırı tepkime gösteren T lenfositleri organizmanın diğer doku organlarına saldırır.

B lenfositleri kemik iliğinde olgunlaşıp seçilir. Aynı T hücreleri gibi rekombinaz enzimleri tarafından çeşitlenirler. Sonrasında çeşitlenen B hücreleri ilgili antijeni ile reaksiyona girerek reaksiyon kapasitesi kontrol edilir. Hedefteki antijene uygun bağlanan B hücreleri seçilerek yaşamlarına devam eder. Böylece uygun antijene bağlanma özelliği kazanan B hücreleri kan yoluyla dolaşıma geçer.

Özetlediğimiz kısa bilgiler çeşitli stres ve baskı altında bağışıklık sistemimiz oldukça farklı reaksiyonlar gösterebildiğini açıklar. Özellikle T ve B lenfositlerinin seçilimi burada oldukça önemlidir. Uygun hücrelerin oluşumu ve seçilimi birçok hastalığa karşı bizi koruyan en önemli savunma tipidir. Ayrıca Darwin’nin tanımladığı doğal seleksiyon kavramını çok iyi özetlemektedir. Yani türlerin oluşumlarından tutunda yaşamlarını soylarını devam ettirmelerinin altında tek bir gerçek yatar. Tahmin ettiğiniz gibi bu Evrim’den başkası değildir. Canlıların hayatları kısacası bu büyük mekanizmaya bağlıdır.