Sinir Sisteminin Bağışıklık Sistemine Desteği: Öngörülü Bağışıklık Nedir?

Kendinizi çimdikleyin. Eğer ağrı hissediyorsanız bu, derinizdeki özelleşmiş sinir sonlanmaları sayesinde oluyor.

Yapılan yeni bir araştırmada, şaşırtıcı bir şekilde, Pittsburgh Üniversitesi Tıp Fakültesi'nden araştırmacılar, ağrı algılayıcı sinirlerin cilt enfeksiyonlarıyla savaşmaya ve enfeksiyonların yayılmasının önlenmesine yardımcı olduğunu, adeta bir bağışıklık sistemi gibi davrandığını gösterdi. Farelerde yapılan çalışmalara dayanılarak elde edilen bulgular, Cell dergisinde yayımlandı. Pitt's School of Medicine'da dermatoloji ve immünoloji profesörü ve çalışmanın kıdemli yazarı olan Dr. Daniel Kaplan şöyle diyor:

Ağrı algılayıcı sinirler patojenleri algılayabilir. İlk defa, bu sinirlerin bir immün yanıtı ve enfeksiyona bitişik bölgelerdeki koruyucu immüniteyi aktive ettiklerini gösterdik. Bu, bağışıklık ve sinir sistemlerinin konak savunması için sinerjistik olarak çalıştığını göstermektedir. Bulgularımız ayrıca sedef hastalığı gibi otoimmün cilt hastalıkları için daha spesifik tedavilerin geliştirilmesinde önemli etkilere sahip olabilir.

Peki bütün bunları yapan sinir sisteminde ağrı nasıl iletiliyor? Ağrının fizyolojisi nedir?

Ağrının Fizyolojisi

Ağrı, dokular zarar gördüğünde ortaya çıkar ve bireyin ağrı uyarısını gidermek için harekete geçmesine neden olur. İschium (kalça kemiğinin bir kısmı) üzerinde uzun süre oturmak gibi basit aktiviteler bile vücudun ağırlığının sıkıştırdığı cilde kan akışının bozulması sebebiyle doku tahribatına neden olabilir. İskemi sonucu ağrılı hale gelen cilt, kişinin bilinçsiz olarak ağırlığının yerini değiştirmesine yol açar.

Ağrılar iki ana tipte sınıflandırılmıştır: Hızlı-keskin ağrı ve yavaş-kronik ağrı. Ağrılı uyaran uygulandıktan yaklaşık 0,1 saniye sonra hızlı ağrı hissedilir, oysa yavaş ağrı sadece 1 saniye veya daha sonrasında başlar ve önündeki birkaç saniye, hatta bazen birkaç dakika boyunca kademeli olarak artar. Hızlı ağrı; cilde iğne batırıldığında, cilt bıçak ile kesildiğinde, yakıldığında veya elektrik şokuna maruz bırakıldığında hissedilir. Yavaş ağrı ise genel olarak doku hasarı ile ilişkilendirilir. Uzamış, dayanılmaz ağrıların kaynağını oluşturur. Hızlı ağrıdan farkı, deride oluşmasının yanı sıra hemen hemen tüm derin doku ve organlarda da oluşabilmesidir.

Derideki ve diğer organlardaki tüm ağrı reseptörleri serbest sinir uçlarından oluşur. Ağrı; mekanik, termal ve kimyasal uyarılarla oluşturulabilir. Oluşan ağrı merkezi sinir sistemine iki farklı yolla iletilir - hızlı ağrı yolu ve yavaş ağrı yolu ile.

Hızlı ağrı sinyalleri spinal korda periferal sinirlerdeki Aδ lifleri ile 6-30 m/s hızla iletilmektedir. Yavaş ağrı sinyalleri ise C lifleriyle 0,5-2 m/s hızla iletilmektedir. Sinir iletiminde iki yolun olması sebebiyle ağrılı uyaranlar genellikle "çift" ağrı hissi verir: Önce Aδ lifleri ile hızlı ağrı iletilir, arkasından da C lifleriyle yavaş ağrı gelir. Hızlı yol sayesinde ağrılı uyarandan en kısa zamanda uzaklaşabiliriz ve daha fazla hasar almamız önlenir. Yavaş yol sayesinde de maruz kaldığımız travmanın boyutu hakkında bir fikir edinebiliriz.

Sinir sistemindeki sinyallerin iletim hızlarıyla ilgili daha fazla bilgiyi buradaki yazımızda bulabilirsiniz.

Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th ed.

Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th ed.

Sinir sistemimizin bağışıklık sistemimizle bazı benzerlikleri vardır. Bunlar;

• Tehlikeye yönelik çeşitli temel ve koordine cevapları vermeleri,
• Vücudun uzak kısımlarını bağlamaları ve buralara bilgi taşımaları,
• Nörotransmitterler ve nöropeptidler gibi küçük moleküllerden büyüme faktörleri gibi büyük proteinlere kadar bir dizi kimyasal sinyal molekülünü kullanmaları,
• Bilgi aktarımını kolaylaştıran özelleşmiş membranlar oluşturmaları (sinaps/reseptör),
• Eşik değere sahip olmaları ve basamaklı yanıtlar göstermeleri,
• Hafızaya sahip olmaları (Yanıt kinetikleri farklı büyüklük derecelerindedir.)

Bu çalışmada araştırmacılar; sinir sistemi ile bağışıklık sistemimizin, benzerliklerine kıyasla adeta koordine bir şekilde çalışabildiğini, yeni bir bağışıklık tipi oluşturduklarını keşfettiler. Gelin, bu keşfi daha yakından inceleyelim:

Yeni Araştırma Bize Neler Öğretiyor?

On yıl öncesine kadar, acının vücudunuzun size belirli bir uyarıcıdan uzak durmanız için ya da yaralanma gibi fonksiyon bozukluklarını işaret etmesi için gelişen bir yol olduğu düşünülüyordu. Ancak yakın zamanda araştırmacılar, bazı patojenlere karşı bağışıklıkta önemli bir rol oynayabileceğini gösterdi.

Çalışmada Kaplan ve Kaplan Lab'da doktora öğrencisi olan Jonathan Cohen, M.D.; Pitt nörobiyoloji profesörleri ve ağrı uzmanları olan Dr. Kathy Albers ve Dr. Brian Davis ile derideki ağrı algılayıcı nöronların yakılan bir mavi ışık ile aktive olabileceği optogenetik fare modeli geliştirebilmek için işbirliği yaptı.

İlk önce; bu nöronların, aktivasyonları sonucu alana farklı çeşitlerde immün hücrelerin toplanmasını sağlayan CGRP denilen küçük bir proteini salgıladıklarını gösterdiler. Bu, cilt patojenlerini kendi başlarına tespit eden nöronların bunu nöbetçi bağışıklık hücrelerinden önce yapıp bir bağışıklık tepkisi başlattıklarını göstermiştir.

Cell

Sonrasında aynı modelde fareleri kandidiyazis (pamukçuk) yapan mantar olan Candida albicans ve belirli koşullarda ölümcül olabilen bir bakteri olan Staphylococcus aureus ile infekte ettiler.

Araştırmacılar, optogenetik ve kimyasal sinir bloke edicileri kullanarak yaptıkları bir dizi deney sonucunda mantarın cildi tek bir yerde enfekte ettiğinde sinirlerin enfeksiyonla savaşmak için sadece bağışıklık yanıtını başlatmadığını, aynı zamanda enfeksiyona uğramış bölgeden gelen sinyalleri bir refleks arkı vasıtasıyla enfeksiyon çevresindeki alanlara ilettiğini ve oralarda da yanıtın başlamasını sağladığını, böylece enfeksiyonun yayılmasını önlediğini gösterdiler.

Newswise

Araştırmacılar, bu yeni sinir odaklı koruyucu mekanizmaya "öngörülü bağışıklık - anticipatory immunity" adını verdiler. Kaplan Lab'da doktora öğrencisi ve çalışmanın birinci yazarı olan Jonathan Cohen şöyle diyor:

Sinir sisteminin buna dahil olmasının avantajı, bağışıklık hücrelerinin aynı işlevi yapması için saat veya günler gerekirken, sinir sisteminin bu bilgileri milisaniyeler içinde iletebilmesidir.

Kaplan, bulguların cilt veya bağırsak gibi bariyer dokularının otoimmün hastalıkları için ilginç etkileri olduğunu söylüyor.

Bu gerçekten yeni bağışıklık tipini anlamak, belirli dokularda aşırı otoimmün enflamasyonu seçici olarak baskılamak için bir ilacın geliştirilip geliştirilemeyeceği ve tüm vücudu etkileyen geniş immünosupresanları kullanmaktan kaynaklanan olumsuz yan etkilerden kaçınılıp kaçınılamayacağı sorularını gündeme getirmektedir.