HÜCRELER VE YAŞAM-ÖLÜM DENGESİ

Vücuttaki sistemlerin organlara ayrılıp iş bölümüyle çalışması gibi hücre içindeki sistemler de hücrelerimizin organları olan organeller tarafından iş bölümüyle çalışır. Bedenimiz için hayati olan sindirim, boşaltım, solunum gibi temel faaliyetler her hücremiz için de ayrı ayrı temel ihtiyaçlardır ve bu faaliyetlerden tek biri dahi eksikken hücre yaşayamaz. İçindeki hücreler ölen dokular da canlılığını yitirir ve en nihayetinde içindeki doku ölen organlar da.
Bu faaliyetlerden biri olan homeostazinin (Canlılık içerisindeki mekanizmaların dengede olma durumu) çok önemli bir parçası olan degredasyon (yıkılma), yaşayan hücreler için gereklidir ve lizozom isimli organel tarafından yürütülür. Lizozomu keşfederek 1974 yılının Nobel ödülüne layık görülen Belçikalı bilim insanı Christian de Duve yeni keşfi olan lizozom için “hücrenin intihar torbası” demiştir. Bu tanıma oldukça uygun olarak lizozom hücrenin içinden veya dışından gelen çok çeşitli atıkları parçalayarak ortadan kaldırma yetisine sahiptir. Materyalin gelişine ve boyutuna göre farklı mekanizmalar işler; hücre dışından gelen materyaller çoğunlukla fagositoz ve endositoz olarak isimlendirilen parçalama mekanizmaları ile lizozoma ulaşırken hücrenin kendisine ait olanlar otofajiyle imha edilir, daha doğru tabirle geri dönüştürülür.

OTOFAJİ NEDEN ÖNEMLİDİR?

Geri dönüşüm burada özellikle kritik bir anlam taşır çünkü otofaji sürecinde parçalanan maddelerin atıklarıyla yeni hücresel bileşenler oluşturulur, hücrenin açlık ihtiyacı giderilir ve enerji üretimi sağlanır. Buna karşılık parçalanan maddeler çoğunlukla patojenler (hastalık yapıcılar), hasarlı veya ölü organeller, oksitlenmiş lipidler ve protein agregatları (tehlikeli protein atıkları) gibi ya işlevini yitirmiş ya da işleviyle hücreye zarar veren organik maddelerdir. Yani otofaji, hücrenin kendisi için zararlı olan maddeleri yıkarak parçalarını kendi avantajı için kullanabildiği bir mekanizmadır.
Sadece lizozomun işleyişini düzenleyen lizozomal genlerdeki mutasyonlara, eksikliklere ve bozukluklara dayandırılan elliden fazla farklı hastalık tanımlanmıştır. Bu hastalıklar dışında hepimizin bildiği kanser, obezite ve diyabet gibi yaygın hastalıkların çoğunda da lizozomun çalışmasının önemli bir yeri olduğu ortaya konmuştur. Öyle ki otofaji tümör oluşumu sırasında tümör baskılayıcı olarak çalışabildiği gibi, belirli kanserlerde hayatta kalmayla ilişkilendirilmiştir. Yine birden fazla çalışmayla otofajinin yaşlanmanın getirdiği negatif fenomenleri azalttığı kanıtlanmış ve bu şekilde sağlığımızı koruyabilmemiz için çok önemli olduğu gözler önüne serilmiştir.

OTOFAJİ NEDEN OLUR?

Otofajinin gerçekleşebilmesi için bir tetikleyiciye ihtiyaç vardır. Bu tetikleme bazen hasar görmüş bir makromolekül oluşumu, bazen oksidatif stres ve çoğu zaman açlıktır. Açlık gibi stres durumlarında hücreler normalde besinleri yıkarak elde ettikleri ve yaşamlarını sürdürebilmek için ihtiyaç duydukları enerjiyi bulamazlar; bu enerji açığını kapatabilmek için ise içlerindeki çok eski protein veya hasarlı organel gibi ihtiyaç duymadıkları veya en az ihtiyaç duydukları maddeleri yıkarlar.
Açlık durumu devam ederse hücreyi ölüme götürür çünkü hayati olmayan hasarlı moleküller bittikten sonra hücre sırasıyla hayati olan maddeleri de yıkmaya başlar. Açlık/stres durumunun süresine göre tamamen ölen hücreler olacağı gibi, bu durumda da ilk önce ölen hücreler en zayıf hücreler olacaktır, hücre kaybı yaşamadan sadece hasarlı maddelerden kurtulmak da mümkündür. Tekrar besin varlığına giren hücre bu yıkım sürecini durdurur ve eskimiş/hasarlı maddelerinden kurtulmuş olarak yaşamına devam eder. Ölen hücre miktarı fazla olan dokular kendilerini onarmak için yeni hücreler oluştururlar, böylece eski zayıf hücrelerinin yerini genç ve güçlü hücreler almış olur. Elbette çok uzun süren açlık gibi streslerde geri dönülemez doku kayıpları da yaşanabilir.

MEKANİZMA NASIL İŞLER?

Otofaji beş temel aşamadan oluşur. Öncelikle tetikleyicinin başlattığı sinyal ile fagofor isimli zarsı bir yapı oluşmaya başlar. İkinci aşamada bu yapıya daha fazla lipid (yağ) katılarak yapının genişlemesini sağlar ve bu sırada hasarlı maddeleri içine alır. Fagoforun genişlemesiyle birlikte yapının iç ve dış katmanları birleşir ve iki katmanlı otofagozom isimli veziküller, yani zardan oluşan kapalı hücre içi keseler oluşur. İçinde hasarlı maddeleri barındıran bu kesecikler memelilerde hücre içindeki lizozoma giderek onunla birleşir. Lizozomda bulunan altmış çeşit hidrolitik enzim (su ile parçalama yapan enzimler) yardımıyla önce otofagozom sonrasında da içindeki hasarlı madde yıkılır ve ortaya çıkan yapı taşları ile yapılacak olan yeni molekül sentezlenir veya hücre onları enerji üretimi için kullanır. Sonuç olarak hücre onarımı ve yenilenmesi için çok kıymetli olan otofaji tamamlanmış olur.
Düzenli ve kontrollü açlıklarla Parkinson gibi nörodejeneratif hastalıklara, yaşlanmaya ve çeşitli kanser türlerine sebebiyet veren zararlı maddelerden korunabileceğimizi ve bunun altında yatan mucizevi mekanizmayı inceledik. En basit tarifiyle hücrenin kendi kendini yemesi olarak tanımlayabileceğimiz bir mekanizmayı… Sağlığımız için düzenli aralıklarla uygulayacağımız kısa süreli açlıklarla bu mucizevi mekanizmayı destekleyebilir ve vücudumuzdaki hücre yenilenmesini destekleyebiliriz.

KAYNAKÇA

1- The Nobel Prize in Physiology or Medicine, NobelPrize.org
2- Aynur Karadağ, Otofaji:Programlı hücre ölümü, 2016, Ankara sağlık hizmetleri dergisi cilt: 15 sayı: 5
3- Narin Liman,Duygu Cemre Suna,Hücre Koruyucu Bir Mekanizma:Otofaji, 2017, Sağlık bilimleri dergisi 26: 275 – 281
4- Yasemin Şahin, Dilara Akcora Yıldız, Memeli Hücrelerinde Otofajinin Moleküler Mekanizması, 2017, MAKÜ Sag. Bil. Enst. Derg., 5(2):205-218
5- Andrea Ballabio,The awesome lysosome,2016, EMBO Mol Med (2016) 8: 73-76

Bağışıklık Nedir, Mikropları Nasıl Tanır?

Vücudumuzun iç ortamı; bakteri, mantar, virüs gibi mikroorganizmaların yaşamsal faaliyetlerini devam ettirmeleri için oldukça uygun bir ortamdır. Çünkü mikroorganizmalara ihtiyaç duydukları korumayı, ısıyı ve besini sağladığı gibi bir yerden başka bir yere gitmelerini de kolaylaştırır. Bu sebepten canlılar patojen dediğimiz hastalığa sebep olan etkenlere ya da zararsız ama vücuda yabancı hücrelere karşı bir savunma sistemi geliştirmiştir. Bu sisteme bağışıklık sistemi denir. Bağışıklık sisteminin vücudu savunabilmesi için vücuda ait olmayan şeyleri tanıyabilmesi gerekir. Bunun için görevlendirilen reseptör moleküller yabancı organizmanın veya hücrenin moleküllerine bağlanarak yabancı olup olmadığının anlaşılmasını sağlar. Yabancı moleküle bağlanan reseptörler vücudun savunma sistemini harekete geçirerek karşı tepki oluşturur.Doğal bağışıklık ve kazanılmış bağışıklık olmak üzere bu tepkiyi sağlayan iki tür bağışıklık vardır.

Doğal Bağışıklık

Doğal bağışıklık vücudumuzun mikropları soysal olarak tanıdıkları, anlık ve kısa süreli korumadır. Az sayıda reseptör kullanarak birçok patojenin sahip olduğu ortak özellikleri tanır.

Savunma sisteminin ilk hattında vücut bir yabancıyla karşılaşırsa ilk olarak doğal bağışıklık hızlı bir şekilde devreye girmektedir. Bu aşamada deri, göz, ağız, burun gibi yapılar ve salgılarıyla patojenin vücut içerisine sızmasına engel olunur. Eğer patojen içeri sızarsa savunmanın ikinci hattı devreye girer ve o mikroba özel olmayan, genel bir savaş başlatılır. Fagositik hücreler, doğal katil hücreler, antimikrobiyal proteinler, yüksek ateş ve yangısal tepki ile savunma yapılır. Fagositik hücreler patojeni yiyerek yok eden hücrelerdir. Doğal katil hücreler enfekte olan hücreleri ve kanser hücrelerini fark ederek bunların yok edilmesi için reseptörler salgılar. Bu hücreler doku ve organ nakillerinde vücudun nakli reddetmesine sebep olabilmektedir.Antimikrobiyal proteinler yani interferonlar enfekte olmuş hücrelerden ve bazı akyuvarlardan üretilir ve çevresindeki hücrelere sızarak patojenin bu hücrelerde çoğalmasını engelleyen maddelerin üretilmesini sağlar. Böylece grip gibi enfeksiyonların vücuda yayılmasına engel olur. Ayrıca fagositoz hücrelerini uyararak mikropların yok edilmesine yardımcı olur.38,5 – 39°C ateş orta düzeydedir ve mikropların çoğalmasını durdurarak, interferonlar ve fagositik hücrelerin daha etkili çalışmasını sağlayarak savunmaya yardımcı olur. Fakat 40 – 43°C yüksek ateş vücuttaki enzim yapısını bozarak vücuda zarar verir. Yangısal tepki canlı dokunun zedelenmeye karşı verdiği şişkinlik, ağrı, kızarıklık, sıcaklık artışı gibi tepkilerdir. Örneğin elimize kıymık battığında hissettiğimiz rahatsızlık yangısal bir tepkidir. Derimizde bir kesik oluştuğunda ve mikrop kaptığında bölgedeki kılcal kan damarları genişler ve kan miktarı artırılarak histamin salgılanır. Histamin sayesinde kılcal damarların geçirgenliği artar ve akyuvarlar damarlardan çıkarak mikropları etkisiz hale getirir.

Doğal bağışıklığın tüm bu savunma yöntemlerine rağmen, çeşitli adaptasyonlar geliştirmiş olan bazı patojenler fagositik hücrelerden kaçma yeteneğine sahiptir. Bazı bakteriler dışındaki kapsül sayesinde tanınmaktan ve fagositik hücreler tarafından yok edilmekten korunmaktadır. Lizozom enzimiyle yok edilmek için konakçı hücre içerisine alınan bazı bakteriler ise (ör. Tüberküloz (Verem)) parçalanmaya direnir ve doğal bağışıklıktan saklanarak çoğalır ve gelişir. Bunlar gibi, patojenlerin vücutta gizlenmesine yardımcı olan mekanizmalar bazı mikropları ve mantarları önemli tehditler haline getirmektedir. Dünya çapında her yıl Verem sebebiyle bir milyondan fazla kişi ölmektedir.

Kazanılmış Bağışıklık

Kazanılmış/ edinilmiş bağışıklıkta vücut daha önce tanıştığı yabancıya ona özgü reseptörleri ile saldırır. Patojene maruz kalınarak geliştirilir ve bu sayede patojenlerin belirli moleküllerinin özel bölümlerini tanıyabileceği bir reseptör kataloğu oluşturur. Doğal bağışıklığa kıyasla daha yavaş tepki gösterir ve birinci ve ikinci savunma hattını geçen mikroplarla humoral (sıvısal) ve hücresel olarak savaşır. Bu savaşta lenfosit adı verilen bağışıklık sistemi hücreleri kullanılır. Lenfositler sadece patojenleri değil, yukarıda bahsettiğimiz doğal katil hücreler gibi, kanser hücrelerini ve nakledilmiş olan doku veya organları da yok etmeye çalışır. Vücudumuzdaki her hücre gibi, lenfositler de kemik iliğinde bulunan kök hücrelerin farklılaşması ile oluşmaktadır. Kazanılmış bağışıklıkta savaşçı olarak B ve T lenfositleri kullanılır ve bu lenfositler yabancı maddelere karşı savunma proteinleri oluşturur. Bu yabancı maddelere antijen, savunma proteinlerine ise antikor adı verilir. Antikorlar reseptörleri sayesinde, karşılaştıkları karşılıklı uyuma sahip antijenleri tanırlar.

Vücutta ilk kez bir antijenle karşılaşan B ve T lenfositlerinden uyumlu olanlar çoğalmaya başlar. Bunların bir kısmı kısa ömürlü tepkilere sahip plazma hücrelerine dönüşür ve bu hücrelerin oluşturduğu tepkiye birincil bağışıklık denir. Bir kısmı da uzun ömürlü hafıza (bellek) hücrelerine dönüşür. Bellek hücrelerinin daha sonra aynı antijenle karşılaştığında oluşturduğu tepkiye ise ikincil bağışıklık denir. Bu bağışıklıkta tepki daha güçlü ve kısa sürede verilir çünkü hastalık etkeni daha önceden bellek hücreleri tarafından tanınmıştır. Tepkiler humoral (sıvısal) ve hücresel olarak iki şekilde gerçekleşir. Humoral savunmada oluşturulan antikorlar kana karışarak dolaşım yoluyla diğer hücrelere yayılırken, bellek hücrelerine dönüşen B-lenfositleri aynı mikropla tekrar karşılaştığında o mikrobu yok eder. Böylece bir kere geçirdiğimiz bazı hastalıkları bir daha geçirmeyiz. Humoral savunma, tifo ve difteri gibi hastalıklara karşı en etkili savunma yöntemidir. Hücresel savunma ise T-lenfositlerinin antijene doğrudan müdahale etmesiyle gerçekleşmektedir.

Bağışıklık Nasıl Kazanılır?

Doğal bağışıklık kalıtımsal yolla, türe ve ırka özgü olarak doğuştan gelen vücut direncidir. Bazı hayvanları etkileyen hastalıklar (ör. Sığır Vebası, Tavuk Kolerası) insanları etkilemezken, bizler için ölümcül ya da ağır hastalıklar olan çocuk felci, kızamık, frengi ve kabakulak gibi hastalıklar hayvanları etkilemez.

Kazanılmış bağışıklık ise aktif ve pasif olarak iki şekilde kazanılabilir. Aktif bağışıklık hastalığı geçirerek veya aşıyla oluşur. Hastalığı atlatsak bile bağışıklık maddeleri vücudumuzda kalabilir. Böylece tekrar aynı hastalığa yakalandığımızda savaşacak antikorlarımız hazır olur; ya hasta olmayız ya da çok hafif atlatırız. Örneğin bir kere kızamık olan birisi bir daha olmaz. Bağışıklığın aşı ile kazanılması ise hastalığa sebep olan mikroorganizmaların hastalık yapan etkenleri ya azaltılarak ya da tamamen ortadan kaldırılarak veya onların antijenlerini içeren sıvının vücuda verilmesi ile oluşur. Böylece vücut verilen toksini/ antijeni ağır hasta olmadan tanır, ona özel antikor üretir ve karşılaştığı zaman daha hızlı tepki vererek ortadan kaldırır. Aşı sağlıklı bireye uygulanır ve etkisini geç gösterse de uzun sürelidir.

Pasif bağışıklık, başka canlının vücudunda üretilen antikorların hastaya hazır olarak verilmesiyle oluşur. Pasif bağışıklık iki şekilde oluşmaktadır. Bunlardan biri serumla diğeri ise anne sütü ve plasenta iledir. Serum belirli bir enfeksiyona karşı; koyun, at, sığır gibi hayvanların kanından elde edilen antikorları içeren sıvıdır. Serum hasta bireye verilir ve verilen antikor kadar bağışıklık sağlar. Hafıza hücrelerinin oluşumunu sağlamadığından etkisi kısa sürer; bu sebepten aynı antijene ikinci kez yakalandığımızda daha güçlü cevap veremeyiz. (Bir not olarak eklemek gerekir ki, antibiyotikler bağışıklık sağlamaz ve bakterileri öldürerek tedavi eder.) Pasif bağışıklığı kazandıran diğer yol ise anne karnından ve anne sütünden, annenin antikorlarının bebeğe geçmesi ile olur.

Otoimmün hastalıklar dediğimiz bağışıklık sistemi hastalıklarında kişi kendi sağlıklı vücut hücrelerini yabancı olarak algılayarak karşı antikorlar üretir ve kendisine saldırır. Örneğin, otoimmün hücreler Tip 1 diyabette insülin üreten pankreas hücrelerine, MS hastalığında nöronların miyelin kılıflarına zarar vermektedir.

Alerji ise vücudun alerjen maddelere karşı anormal tepkiler vermesidir. Bu maddelere karşı salgılanan antikorlar mast hücrelerine bağlanır ve artan histamin salgısı ile vücutta rahatsızlık veren belirtilere sebep olur. Belirtileri ortadan kaldırmak için antihistamin içeren ilaçlar kullanılır.

Kaynakça

• Reece, J.B., Urry, L.A., Cain, M.L., Wasserman, S.A., Minorsky, P.V., Jackson, R.B (2013). Campbell Biyoloji (Çev. Prof. Dr. Ertunç Gündüz, Prof. Dr. İsmail Türkan), 9.baskı. Ankara: Palme Yayıncılık
• Önal, E., Bağışıklık (İmmun Sistem) ve Çeşitleri, Elde edilme tarihi: 6 Nisan 2022, http://www.biyolojiportali.com/konu-anlatimi/18/12/Bagisiklik-Immun-Sistem-ve-Cesitleri-Dolasim-Sistemi-4
• Yenilmez, S.A., Yenilmez A.R., (2022, 28 Ocak). Bağışıklık Sistemi – Hastalıklar, Elde edilme tarihi: 6 Nisan 2022, https://www.selinhoca.com/ba%C4%9F%C4%B1%C5%9F%C4%B1kl%C4%B1k-ve-hastal%C4%B1klar