Od ratnog izveštača „Vremena nauke“
U sledećih nekoliko redova predstavićemo jedan vrlo beznačajan događaj za organizam – ogrebotinu na koži gde je u organizam dospelo nešto bakterija. Kroz oči zamišljenog ratnog izveštača, na tom mestu na koži vidimo liniju fronta.
Koža, inače, predstavlja izuzetan odbrambeni bedem – fizičku barijeru koja ne dopušta bakterijama, gljivicama i ostalim napastima da prodru u fino kontrolisanu unutrašnjost organizma. Kada je taj bedem kompromitovan ogrebotinom, dolazi do komplikacija.
U ranu dospevaju mikroorganizmi koji su prisutni svuda – na površini naših tela, u vazduhu, vodi, zemljištu i dolazi do eskalacije sukoba. Ljudski organizam je pravi Šangri-la za nadolazeće mikrobe – prepun hranljivih materija, topao, savršen. Mikroorganizmi koji se nađu u rani vrlo brzo se množe, i luče destruktivne enzime i toksine – bojne otrove koji im služe za odbranu od imunskog sistema domaćina, kao i za razgradnju okolnih tkiva koja im služe za hranu.
Odgovor organizma je vrlo brz – mora biti. Generacijsko vreme bakterija je vrlo kratko – bakterijska populacija može da se duplira za samo 20 minuta, i mogu za manje od jednog dana da ubiju organizam domaćina. Među (vrlo) neprijatnim posledicama bakterijskih infekcija za koje ste čuli su i gangrena i sepsa krvi.
Za razliku od ljudskih straža, koje su uglavnom laka pešadija, na isturenim položajima, rasuti u tkivima čoveka nalaze se pravi tenkovi među ćelijama – tkivni makrofazi, koji uništavaju bakterije procesom fagocitoze – ćelijskog varenja, tokom kog makrofag obuhvata bakteriju, unosi je u svoje telo i u kesicu u kojoj se bakterija nalazi dodaje digestivne enzime koji ubijaju bakteriju – time eliminišući pretnju.
Makrofazi prvi dolaze u kontakt sa bakterijom i diriguju dalji odgovor. One su izuzetno moćna linija odbrane – jedan makrofag ima sposobnost da „upeca“ i svari čak 100 bakterija pre nego što umre usled dejstva sopstvenih digestivnih jedinjenja. Kada makrofag dođe u kontakt sa bakterijom, kreće i lučenje hemijskih signala kojim se na mesto invazije pozivaju različite ćelije imunog sistema, koje su odgovarajuće opremljene da se izbore sa pretnjom. Ovaj „bojni poklič“ se prenosi kroz hemijska jedinjenja koja se nazivaju citokini i limfokini. U pitanju su najčešće mali proteini, koji prenose različite komande ostalim ćelijama imunog sistema. Neki signaliziraju potrebu za većim brojem ćelija, te dovode do ubrzane deobe i rasta ćelija, dok drugi diriguju ćelijama navodeći ih na mesto na kom se nalazi pretnja.
Hemijski bojni poklič kreće da se ori od mesta napada, privlačeći sve više odbrambenih ćelija. Među njima ima različitih vrsti – rodova vojske. Neutrofili su glavne trupe organizma, koji se bore protiv mikroorganizama na nekoliko načina – upotrebom hemijskih „granata“, kesica punih baktericidnih supstanci, hvatanjem i varenjem bakterija (na sličan način kao makrofazi), kao i uz upotrebu vrlo zanimljivog mehanizma koji se možda najbolje može opisati kao aktivna bodljikava žica. Naime, ove ćelije luče veće količine agregata proteina i DNK, koji su prepuni antibakterijskih supstanci. U ove specijalne vanćelijske zamke se mikroorganizmi upletu i bivaju neutralisani.
Tu su i različiti limfociti, koji koordinišu napad, šaljući hemijske signale-depeše o vrstama i lokaciji napadača. Ove ćelije su kao generali – ne ulaze u bitku, ali su izuzetno bitne za koordinaciju i prenošenje signala ostalim ćelijama. Tek poneka vrsta limfocita je opremljena za borbu, ali ne sa bakterijama, već sa petom kolonom – ćelijama sopstvenog organizma koje su mutirale u ćelije kancera, ili su zaražene virusom.
Ostali limfociti imaju različite uloge. Takozvani B-limfociti su u ranoj mladosti obučeni da prepoznaju sve ono što nije tkivo čoveka-domaćina. Iako su ograničene pameti (svaka ume da prepozna samo po jedan hemijski obrazac „oblik“ stranog, takozvani epitop), ima ih prilično mnogo, tako da će bar neka od njih umeti da prepozna komadić bakterije koja vrši invaziju. Nakon toga, dolazi do masovnog umnožavanja – kloniranja ove ćelije, čime dolazimo do velikog broja B-ćelija koje su sve u stanju da prepoznaju isti segment bakterije. Sve ove B-ćelije dalje sazrevaju i pretvaraju se u plazmocite – prave male fabrike antitela, velikih proteinskih molekula, koje imaju srazmerno jednostavnu funkciju – da pronađu tačno određen hemijski „oblik“, koji se u ovom slučaju nalazi na bakteriji.
Antitela se mogu shvatiti kao svojevrsni „lokatori“. Ovi molekuli izgledaju kao slovo Y. Gornji deo slova ima sposobnost da prepozna dva identična molekulska obrasca (npr. na bakteriji), dok je donji deo slova radio-odašiljač, signal koji navodi različite odbrambene mehanizme. Najčešći odgovor dolazi kroz skup molekula koji se nazivaju sistem komplementa. Kao jato bespilotnih letelica, ovi proteini imaju sposobnost da prepoznaju lokator – antitelo zakačeno na površini bakterije, da se tu vežu i nagrade kompleks proteina koji vrlo efektno buši rupu na ćelijskom zidu bakterije, koja – iscuri u smrt.
Ni bakterije nisu ostavljene na milost i nemilost odbrambenoj armiji – postoje desetine mehanizama koji su usmereni protiv dejstva imunskog sistema. Tako, na primer, izazivač sifilisa, Treponema pallidum, pokriva svoju površinu fibronektinom – proteinom koji je sveprisutan u organizmu, i tom kamuflažom uspeva da se sakrije od makrofaga i ostalih imunskih ćelija. Neke bakterije luče „mamce“ za koje se vezuju antitela, efektno se skrivajući od vojski domaćina, dok druge opet presreću hemijske „depeše“, signale koje šalju limfociti i time otežavaju organizaciju otpora.
Zavisno od toka bitke, dolazi do raznih lokalnih i sistemskih promena. U rani je često moguće primetiti gnoj. Gnoj predstavlja ostatke bakterija i imunskih ćelija (uglavnom neutrofila), koje su uginule u borbi. Po (uspešnom) završetku borbe ove ostatke će pokupiti makrofazi. Sem toga, na mestu infekcije je moguće primetiti bol, otok (edem), crvenilo, ili lokalno povišenje temperature. Svi ovi simptomi nastaju kao posledica reakcije okolnih tkiva na signale poreklom od leukocita. Dolazi do širenja kapilara, kao i povećanja njihove propustljivosti, kako bi se olakšao pristup nadolazećim armijama ćelija. Ovo dovodi do edema i crvenila. Povišenje temperature takođe ima odbrambenu ulogu – na temperaturama preko 40 stepeni mnoge bakterije više nisu u savršenoj formi, što olakšava borbu. Bol je – nesrećni nuzefekat – neke od materija koje ćelije izbacuju nadražuju nerve prisutne u tkivima i izazivaju bol.
Trajanje bitke zavisi od vrste i broja bakterija, kao i od imunskog sistema domaćina, ali uglavnom oko dve nedelje. Ako sve prođe kako treba, bakterijska pretnja je eliminisana, uz manje ili više štete po okolna tkiva. Nakon okončane borbe, makrofazi prikupljaju i fagocituju ostatke uginulih bakterija i ćelija i kreću procesi regeneracije tkiva. Vremenom, vezivno tkivo popunjava sva oštećenja koja ne mogu potpuno da se obnove, dolazi do zarastanja kože i stanje se vraća u normalu – do sledeće posekotine.
Autor je popularizator nauke i istraživač-saradnik Hemijskog fakulteta u Beogradu
Mnogi od nas i ne sanjaju koliko su naša tela sofisticirane mašine. Drama interakcija koje se odigravaju u sklopu odbrane organizma, i od čijeg ishoda nam, vrlo bukvalno, zavisi život je kompleksna, dinamična, skoro magična u svom molekularnom plesu. Život na Zemlji je nastao pre 3,6 milijardi godina, i od tada traje večita i vrlo fundamentalna bitka – bitka za očuvanje integriteta sopstvenog organizma naspram grabljive sredine. Imunski sistem (a ne imuni sistem, što je ustaljeno, ali pogrešno), najjednostavnije objašnjeno, predstavlja skup molekula, ćelija, tkiva, organa čija je uloga odbrana „sopstvenog“, „unutrašnjeg“ od stranog, spoljašnjeg, kao i od ponečega u „sopstvenom“ što se poremetilo – pokvarilo. Evoluirao je tokom eona, u stalnoj borbi sa različitim biološkim faktorima sredine i kao većina adaptibilnih sistema pretvarao se u sve sofisticiraniji i kompleksniji konstrukt. To je verovatno i razlog što ga nema u školskim udžbenicima – jer ga je, jednostavno, teško objasniti.
