Böceklerde Bağışıklık Sistemi Nasıl Çalışıyor?

İnsanların da içinde yer aldığı omurgalıların bağışıklık sistemi kadar olmasa da omurgasızlar da yaşamak için daha ilkel düzeyde de olsa bir bağışıklık sistemine sahiptirler, böcekler de bağışıklık sistemlerinde aktif role sahip olan hemosit adını verdiğimiz hücreleriyle doğadaki savaşta yerlerini almışlardır. Hemositler, insan kanında da görülebilen lökositler yani beyaz kan hücrelerine benzer bir şekilde vücuda giren yabancı maddeler ve zararlı organizmalarla sürekli savaş halindedirler.

Doğada Süregelen Savaşın Bir Parçası Olan Böcekler  

Eğer bir savaştan bahsediliyorsa savunmadan da bahsedebiliriz demektir. Doğa bir savaş alanı deriz, ama esas nokta burada savunmanın nasıl işlediğidir. Yaşamın yeryüzünde başladığı ilk andan itibaren savunma mekanizmaları da gelişmeye başlamıştır. 2.5 milyar yıl önceye baktığımızda karşımıza çıkan tek hücreli hayvanlar olarak tanımlayabileceğimiz protozoonlar neredeyse her fizyolojik işlevi tek bir hücre içerisinde başarabilmişlerdir. Bunu da fagositoz adını verdiğimiz bir mekanizmaya borçludurlar. O zamanın fagositozuna baktığımızda günümüz insanının hücrelerinde görülen fagositoz mekanizmasının birbirinden çok da farklı olmadığını görebiliyoruz. Fagositoz dediğimiz mekanizma esasen hücre içerisine madde girişini sağladığı gibi (sindirim), hücrenin dışarısına da atık maddelerin atılmasına (boşaltım) yardımcı olur. Bununla da kalmaz, hücre içerisine giren istenmeyen yabancı maddelerin de defedilmesinde büyük rol oynarlar. Bu basit işleyiş bağışıklık sisteminin de ilk basamaklarını oluşturmaktadır.

Doğada bütün canlılar hastalık yapıcı organizmalar olarak bilinen patojenlerle karşı karşıya kalırlar ve onlarla mücadele etmek durumundadırlar. Patojenler arasında en bilinenler bakteriler olsalar da virüsler, mantarlar, protozoon adını verdiğimiz bir hücreli olup da bakterilerden daha gelişmiş yapıdaki canlılar ve çok hücreli parazitler de zarar verici organizmalara örnektirler. Böcekler de omurgasızlar arasında yer alırlar ve omurgalılarda görülen önemli bağışıklık mekanizmalarından mahrum durumdadırlar. Bunların başında antijene özgü olarak geliştirilen antikor üretimi gelir ve bu savunma biçimi kazanılmış immünite (=bağışıklık) olarak bilinir. Böceklerde böyle güçlü bir bağışıklık sistemi mevcut değildir, ama tamamen dış dünyada savunmasız durumda olduklarını söyleyemeyiz. Aksine kendilerini savunabilecek durumdadırlar ve bunu doğuştan gelen bağışıklık sistemine borçludurlar. Doğuştan bağışıklık hücresel düzeyde olabildiği gibi, hücreler arasında dolaşan vücut sıvıları sayesinde de yani humoral düzeyde de gerçekleşir ve farklı mekanizmalar söz konusudur.

Hemositler, böcek kan hücrelerine verilen addır ve bu hücreler hücresel düzeyde gerçekleşen böcek bağışıklık sisteminin en önemli baş rol oyuncularıdır. Hücresel bağışıklık, başta fagositoz olmak üzere nodül oluşturma ve kapsül meydana getirmek gibi daha kapsamlı mekanizmaların da gerektiğinde devreye girdiği bir savunma sistemidir. Humoral bağışıklıkta ise özellikle omurgalılarla kıyaslayacak olursak görev anlamında karaciğeri anımsatan bir yapı olan yağ cisimciği böceklerde görev alır. Burada pıhtılaşma, melanin pigmentinin oluşturulması ve antimikrobiyal özellik gösteren peptitlerin üretilmesi gibi farklı mekanizmalardan bahsedilebilir.

Böcekleri Savunanlar İlk Kimlerdi?

Son yirmi yıla bakıldığında moleküler biyoloji ve genetik araştırmaları böcek immünolojisi konusunda da bir çok konunun aydınlatılmasını sağlamıştır. İşin çok sıkmadan tarihine bakacak olursak omurgasızların bağışıklık sistemiyle ilgili ilk önemli çalışma 1884 yılında Rus bilim insanı Elie Metchnikoff yapmıştır. Metchhikoff yaptığı çalışmalar neticesinde fagositoz adını verdiği bir bağışıklık mekanizmasını keşfetmiştir, aynı zamanda bu keşfi ona 1908 senesinde Nobel Tıp Ödülü'nü de kazandırmıştır. Omurgasız dolaşım hücrelerinin bazılarında yabancı maddelerin sindirildiğini görmüş ve bu olaya fagositoz adını vermiştir.

Bir başka bilim insanı Serge Metalnikov ise böceklerdeki fagositoz mekanizmalarını ortaya çıkartmıştır ve çalışmalarında granül taşıyan hemositlerin daha aktif olarak fagositoz yaptığını gözlemlemiştir. Günümüzde granüler hemositler adını verdiğimiz bu hücreler, plazmotositler ile beraber fagositoz yapabilen temel savunma hücreleri olarak bilinirler ve ikisine birden immünositler adı verilmektedir. Yaklaşık otuz senesini kelebek larvaları üzerinde çalışarak geçiren bilim insanı gözlemlerinin sonucunda fagositozun basit bir yanıt tipi olmadığını, aynı zamanda çok karışık bir fenomen olarak karşımıza çıktığını düşünmüştür. Günümüze geri döndüğümüzde ise gelişen moleküler teknikler sayesinde fagositozda görev alan bileşenler belirlendikçe bilim insanının geleceğe yönelik görüşlerinin doğru olduğu artık kesinlik kazanmıştır.

İlk kez çekirgelerde bağışıklık sisteminin bulunduğunu ortaya çıkartan Rudolf W. Glaser da bir başka önemli bilim insanıdır. Kendisini anmamak olmaz. Ancak gerçek anlamda geniş kapsamlı bir çalışma Hans Boman grubu tarafından Stockholm Üniversitesi'nde başlamıştır. Her bilimsel çalışmanın başında olduğu gibi onlarda ilk olarak ortaya bir soru atmışlardır: Böcek dolaşım sisteminde dolaşan hemolenf adını verdiğimiz vücut sıvısında (ya da daha anlaşılır olması adına böcek kanında) kazanılmış bağışıklık sisteminde mevcut olan antikorlar gibi bileşenler mevcut değilse böcekler patojenlere karşı nasıl hayatta kalıyorlar? Çalışmalarında ilk olarak meyve sineği kullansalar da deneylerin daha kolay yapılabilmesi için dev ipek böceği Hyalophora cecropia'ya yönelmişlerdir. Çalışmalarının sonunda Sekropin adını verdikleri antimikrobiyal bir peptite ulaşmışlardır. Bu keşifle beraber böcek immünolojisinde yeni bir çalışma alanı doğmuş ve çeşitli böceklerden antimikrobiyal peptit elde edilmeye çalışılmıştır.

Böcekler Savaş Baltalarını Çıkartıyorlar: Hemositler

Mevcut bilgilerin ışığında böcek bağışıklık sisteminde yer alan tüm yapıların mezoderm denilen embriyonik tabakadan kökenlendiklerini söyleyebiliriz. Bu bileşenler yağ cisimciği, lenf bezi ve hemositlerdir. Yağ cisimciği esasen adipoz bir dokudan ibarettir, yani yapının büyük çoğunluğu yağ kitlesinden oluşmuştur. Peptitlerin sentezlenmesinden sorumludur. Lenf bezi ise böceklerin tüm hayatı boyunca hemositlerin şekillenmesinde görev alırlar. Hemositlere gelirsek morfolojik kriterlere göre sınıflandırılması yapılan bu hücreler aktif olarak tüm savunma mekanizmalarında bulunurlar. Bu kriterler ölçü ve renk gibi özelliklerdir ve bunları göz önünde bulundurduğumuzda beş temel hemosit tipinden bahsedebiliriz. Prohemositler hemolenfte bulunan en küçük hücrelerdir. İlk olarak embriyonun gelişimi esnasında mezoderm tabakasından gelişmektedirler. Diğer hemosit tipleri ise daha sonra bu hücre tipinin farklılaşmasıyla meydana gelirler.

Savaş Daha Bitmedi: Antimikrobiyal Peptitler ve Eikosanoidler

Sekropinler ile birlikte böcek defensinleri iyi çalışılmış iki antimikrobiyal ailedir. Cecropinler özellikle kelebekler (Lepidoptera) ve sinekler (Diptera) takımlarında bulunurlar ve gram-pozitif ile gram-negatif bakterilerin tamamında etkilidirler. Böcek defensinleri ise böcekler arasında geniş yayaılış gösterdikleri halde sadece gram-pozitif bakteriler üzerinde etki gösterirler. Bu iki aileden başka antibakteriyal özelliğe sahip peptitler de söz konusudur. Diğerlerinin ya prolin ya da glisin aminoasitlerince zengin olduğu belirlenmiştir. Burada bahsi geçen büyün antimikrobiyal özellik gösteren peptitler ökaryotik yani çok hücreli canlılara karşı herhangi bir aktiflif göstermezler. Ama yapılan çalışmalar neticesinde meyve sineği Drosophila'da güçlü antifungal özellikte peptit belirlenmiştir. Bu özelliği taşıyan peptit mantar organizmalara karşı da canlıyı savunabilir. Meyve sineğinde keşfedildiği için de adına drosomycin adı verilmiştir. 

Eikosanoidler doymamış yağ asitlerini de barındıran yirmi karbonlu özel moleküllerdir ve yapılan bir sürü deneyde bu özel maddelerin böceklerin bağışıklık sisteminde önemli rol aldıkları belirlenmiştir. Eğer böceğin vücudunda bu molekül bakımında bir azalma olursa, patojenlere karşı hemositlerin bir araya gelmesinde bir yavaşlama gözlemlenmiştir, bu yavaşlamanın sonucu olarak da ölüm oranında artış söz konusu olmuştur. Hemositlerin patojenin etrafında birikmesinde yardımcı olduğunu söyleyebiliriz bu maddelerin.

Böceklerin bağışıklık sistemi hakkında bir dolu söylenecek şey vardır, her bir mekanizma hakkında ayrıntılı olarak anlatılacak bir sürü şey bulunabilir. Ama burada işin temelinden bahsetmek ve en azından böceklerin de doğada sürekli cereyan eden savaşta boş olmadıklarını göstermek istedik.