Immuunijärjestelmä – meihin luotu ihme

Emme näe niitä, mutta ne ovat silti olemassa. Niitä kuhisee miljoonittain kaikkialla ympärillämme. Ne tarttuvat meihin. Ne ovat päättäneet päästä meihin sisäpuolelle. Ne haluavat päästä sisällemme kosteaan ja lämpimään, ja päästyään sinne niiden lukumäärä kasvaa huolestuttavalla tavalla. Jos ne saisivat olla omissa oloissaan, ne nujertaisivat meidät pian täydellisesti. Ainut keino, jolla voimme asettua vastustamaan tällaista tuhovoimaa, on sota – sota, jota käydään sisällämme. Sodan täytyy käynnistyä heti, ja sen on oltava totaalista. Toisena osapuolena siinä ovat nämä tauteja aiheuttavat vieraat eliöt ja toisena 2000 miljardin puolustajan muodostama kehomme immuunijärjestelmä.a Armoa ei pyydetä eikä anneta. Henkemme on vaakalaudalla. Joko niiden tai meidän on tuhouduttava. Useimmiten me voitamme. Mutta niin ei käy aina. Lopputulos on kiinni siitä, miten nopeasti immuunijärjestelmämme pystyy kiihdyttämään omaa taisteluaan.

IMMUUNIJÄRJESTELMÄ on uskomattomimpia ja monimutkaisimpia asioita, mitä meillä on hämmästyttävällä ja ihmeellisellä tavalla tehdyssä ruumiissamme. Se kestää vertailun ihmisen kaikkein mutkikkaimman elimen – aivojen – kanssa. Immunologi William Paul Yhdysvaltain kansanterveyslaitokselta (NIH) sanoo siitä: ”Immuunijärjestelmällä on ilmiömäinen kyky käsitellä tietoa, oppia ja muistaa, luoda, tallentaa ja käyttää tietoa.” Melkoista ylistystä, mutta ei kuitenkaan mitenkään yliampuvaa. Genentech-geeninsiirtoyhtiön kliinisen tutkimustyön johtaja, tri Stephen Sherwin, osoittaa ihailunsa tällä tavoin: ”Se on suorastaan uskomaton järjestelmä. Se tunnistaa molekyylit, joita ei ole aiemmin ollut elimistössä. Se pystyy erottamaan, mikä kuuluu sinne ja mikä ei kuulu.” Ja jos kyseessä on jotakin sinne kuulumatonta, syttyy sota.

Mistä immuunijärjestelmämme tietää, mikä on sinne kuuluvaa ja mikä ei? Lähes jokaisella kehomme solulla on pinnassaan erityinen valkuaisainemolekyyli, jonka nimenä on MHC (major histocompatibility complex). Se on eräänlainen nimilappu, kokardi, josta immuunijärjestelmämme tietää, onko kyseinen solu ystävä, osa meistä, sellainen jollaista ei ole missään muualla kuin meissä. Tällä tavoin immuunijärjestelmä tunnistaa omat solumme ja hyväksyy ne, mutta käy kaikkien sellaisten solujen kimppuun, joilla on pinnassaan erilaisia molekyylejä – ja kaikilla soluilla, jotka eivät ole meidän solujamme, ovat pintamolekyylit erilaisia kuin omilla soluillamme.

Näiden pintamolekyylien avulla immuunijärjestelmämme siis tietää, mitkä solut ovat ”omia” ja mitkä ”vieraita”. Jos solut ovat vieraita, syntyy immuunijärjestelmässämme heti vastareaktio. ”Käsitys, jonka mukaan immuunijärjestelmän täytyy jatkuvasti erotella toisistaan se, mikä on omaa ja mikä vierasta, on koko immunologisen teorian kulmakiviä”, sanotaan kirjassa Immunology. Tällaisia ”vieraita” ovat esimerkiksi sellaiset tauteja aiheuttavat eliöt kuin virukset, loiset, sienet ja bakteerit.

Iho – enemmän kuin vain passiivinen päällyste

Iho on ensimmäinen puolustuslinja taistelussa vieraita tunkeilijoita vastaan. Se ei ole vain passiivinen suojakerros, sillä siinä on soluja, jotka varoittavat immuunijärjestelmää pieneliöitten hyökkäyksestä. Iholla elää tuhansia miljardeja ystävällisiä bakteereja – paikoitellen jopa kolme miljoonaa kappaletta neliösenttimetrillä. Jotkin niistä tuottavat rasvahappoja, jotka estävät vaarallisten bakteeri- ja sienilajien kasvua. Tiedelehti Scientific American sanoo vuoden 1985 kesäkuun numerossaan ihoa ”immuunijärjestelmän aktiiviseksi osatekijäksi”, jonka erikoistuneilla soluilla on ”vuorovaikutustehtäviä vieraita tunkeilijoita vastaan kohdistuvissa reaktioissa”.

Ihon lisäksi toimivat myös kalvot ruumiin suojapeitteenä. Ne verhoavat ruumiimme sisäpintoja. Pieneliöt takertuvat limaan, jota nämä kalvot erittävät. Sylki, nenän eritteet ja kyynelneste sisältävät pieneliöitä tappavia aineita. Keuhkoihin johtavien hengitysteiden pinnalla olevat värekarvat työntävät liman ja vieraat hiukkaset kurkkuun, josta ne poistuvat aivastamisen ja yskimisen avulla. Jos hyökkääjät pääsevät mahalaukkuun asti, siellä olevat hapot tappavat ne tai ne takertuvat mahalaukkua ja suolistoa verhoavaan limaan. Lopulta ne poistuvat ruumiista muiden jätteiden mukana.

Fagosyytit ja lymfosyytit – järein aselaji

Nämä ovat kuitenkin vain pikkukahakoita verrattuna niihin raivokkaisiin taisteluihin, jotka alkavat velloa edestakaisin sen jälkeen, kun vieraat eliöt ovat murtautuneet uloimpien puolustuslinjojen läpi ja päässeet verenkiertoon ja ruumiin kudoksiin. Ne ovat tunkeutuneet alueelle, jota hallitsevat immuunijärjestelmän järeät aseet – valkoiset verisolut, lukumäärältään 2000 miljardin vahvuisena armeijana. Joka sekunti muodostuu luuytimessä noin miljoona uutta valkosolua. Kypsyessään ne erilaistuvat kolmenlaisiksi valkosoluiksi: fagosyyteiksi ja kahdenlaisiksi lymfosyyteiksi, nimittäin T-soluiksi (kolme päälajia: auttaja-, vaimentaja- ja tappajasolut) ja B-soluiksi.

Vaikka immuunijärjestelmällä saattaa olla käytettävissään tuhansien miljardien sotilaitten armeija, kukin sotilas pystyy taistelemaan vain yhdenlaisia hyökkääjiä vastaan. Jonkin taudin aikana voi kehittyä miljoonittain pieneliöitä, ja jokainen niistä saa samanlaisen antigeenin. Eri taudeilla – jopa saman taudin eri muunnoksilla – on kullakin erilaiset antigeeninsä. Ennen kuin T-solut ja B-solut voivat käydä tällaisten hyökkääjien kimppuun, niillä täytyy olla reseptoreita, jotka voivat sitoa itseensä tietynlaisia antigeenejä. Tästä seuraa, että T- ja B-soluilla täytyy olla joukossaan paljon erilaisia reseptoreita, reseptoreita, jotka kykenevät reagoimaan kaikkien erilaisten tautien antigeeneille – mutta kaikissa T- tai B-soluissa reseptorit ovat sellaisia, että ne kukin reagoivat vain yhdelle tautiantigeenille.

Daniel E. Koshland nuorempi, Science-tiedelehden toimittaja, sanoo tämän johdosta: ”Immuunijärjestelmän tehtävänä on tunnistaa vieraat tunkeilijat. Kyetäkseen tähän se muodostaa luokkaa 10¹¹ (100 miljardia) olevan määrän erilaisia immunologisia reseptoreita, joten olipa vieras tunkeilija minkä muotoinen tahansa, niin aina jokin komplementin reseptori pystyy tunnistamaan sen ja aiheuttamaan sen eliminoitumisen.” (Science, 15.6.1990, s. 1273) On siis olemassa sellaisia T-solu- ja B-soluryhmiä, joiden joukosta jokaiselle elimistöön tunkeutuneelle tautiantigeenille löytyy vastineensa – aivan kuten jokaiselle lukolle oma avaimensa.

Valaisemme asiaa esimerkillä: Kaksi lukkoseppää tekevät kumpikin työtään täysin toisistaan erillään. Toinen heistä valmistaa miljoonittain kaikentyyppisiä lukkoja, mutta ei avaimia. Toinen valmistaa miljoonittain kaikenmuotoisia avaimia, mutta ei lukkoja. Sen jälkeen miljardit lukot ja avaimet kaadetaan jättimäiseen säiliöön, jota ravistellaan kunnolla. Jokainen avain löytää sellaisen lukon, johon se sopii. Mahdotonta? Liian ihmeellistä? Siltä ehkä tuntuu.

Miljoonat elimistöösi tunkeutuneet pieneliöt antigeeneineen ovat kuin lukkoja, joissa on avaimenreikä, ja ne kiertävät elimistössäsi veri- ja imusuonistoa pitkin. Miljoonat lymfosyytit reseptoreineen ovat kuin avaimia, jotka kiertelevät samoja reittejä ja sovittautuvat vastaaviin pieneliöitten antigeeneihin. Eikö tämäkin kuulosta mahdottomalta ja liian ihmeelliseltä? Yhtä kaikki immuunijärjestelmä kuitenkin pystyy tällaiseen suoritukseen.

Kullakin lymfosyyttityypillä on oma tehtävänsä tartuntaa vastaan käytävässä taistelussa. Auttaja-T-solut (yksi kolmesta T-solujen päälajista) ovat ratkaisevassa asemassa. Ne ohjaavat erilaisia immuunijärjestelmän reaktioita ja määräävät käytettävän strategian. Vihollisantigeenien läsnäolo saa aikaan sen, että auttaja-T-solut viestiaineen (lymfokiini-nimisten valkuaisaineiden) avulla kokoavat immuunijärjestelmän joukko-osastot hyökkäykseen ja saavat ne lisääntymään miljoonilla uusilla yksilöillä. Sivumennen sanottuna aids-virus hyökkää nimenomaan auttaja-T-solujen kimppuun. Kun ne on saatu pois pelistä, immuunijärjestelmä on käytännöllisesti katsoen avuton ja kaikenlaiset taudit pääsevät helposti iskemään aidsin uhriin.

Tässä vaiheessa on kuitenkin syytä tarkastella T-solujen vaikutusta fagosyyttien toimintaan. Nämä ovat puhdistajia. Niiden nimi tarkoittaa ”syöjäsoluja”. Ne eivät nirsoile, vaan syövät mitä tahansa, mikä näyttää epäilyttävältä: vieraita pieneliöitä, kuolleita soluja ja muunlaisia jätteitä. Sen lisäksi että ne muodostavat yhden armeijan taistelussa taudinaiheuttajia vastaan, ne hoitavat myös talonmiehentehtäviä ahmiessaan jätteitä. Ne syövät jopa keuhkoja mustuttavia saasteaineita, jotka ovat peräisin tupakansavusta. Jos tupakointi jatkuu pitempään, savu tuhoaa fagosyyttejä nopeammin kuin ne pystyvät lisääntymään. Jotkin näiden syöjäsolujen aterioista, esimerkiksi kivipölyhiukkaset ja asbestikuidut, ovat sulamattomia ja jopa hengenvaarallisia.

Fagosyyttejä on kahdenlaisia, neutrofiilejä ja makrofageja. Luuytimessä muodostuu joka päivä noin miljardi neutrofiilia. Ne elävät vain muutaman päivän, mutta tartuntataudin iskiessä niiden lukumäärä lisääntyy nopeasti viisinkertaiseksi. Kukin neutrofiili voi niellä sisäänsä jopa 25 bakteeria, minkä jälkeen se kuolee, mutta täydennysjoukkoja saapuu tasaisena virtana. Toisaalta makrofagien on arvioitu tuhoavan 100 hyökkääjää ennen omaa tuhoutumistaan. Ne ovat kookkaampia, vahvempia ja pitkäikäisempiä kuin neutrofiilit. Ne reagoivat hyökkääjiin ja jätteisiin vain yhdellä tavalla: syömällä niitä. Olisi kuitenkin erehdys pitää makrofageja pelkästään jätteenhävittäjinä. Ne ”voivat tuottaa jopa 50 erilaista entsyymiä ja pieneliöille myrkyllistä ainetta” ja toimia tiedonsiirtovälineinä ”ei ainoastaan immuunijärjestelmän solujen, vaan myös hormoneja tuottavien solujen, hermosolujen ja jopa aivosolujen” välillä.

Apua! Joukkoomme on pujahtanut vihollinen!

Kun makrofagi nielaisee sisäänsä vihamielisen pieneliön, se tekee muutakin kuin vain syö sen. Kuten lähes kaikilla elimistömme soluilla, silläkin on pinnassaan MHC-molekyylejä, joista se voidaan tunnistaa omiksi. Kun makrofagi sitten syö jonkin pieneliön, MHC-molekyyli repäisee tästä vihollisantigeenistä palasen ja panee sen näytteille yhteen makrofagin pinnan uurteista. Tämä antigeenin suikale toimii nyt punaisena lippuna varoittamassa immuunijärjestelmää siitä, että jokin vieras eliö viilettää vapaana sisällämme.

Tällaisella hälytysmerkillä makrofagi pyytää vahvistusjoukkoja, lisää makrofageja – miljoonia makrofageja. Tässä vaiheessa astuu auttaja-T-solu mukaan kuvaan. Auttaja-T-soluja vaeltaa tuhansia miljardeja kaikkialla elimistössä, mutta makrofagille ei kelpaa mikä tahansa tällainen solu. Se tarvitsee nimenomaan sellaisen auttaja-T-solun, jonka reseptori sopii siihen nimenomaiseen antigeeniin, jota makrofagi pitää näytteillä.

Heti kun tällainen auttaja-T-solu on saapunut ja kiinnittynyt vihollisantigeeniin, makrofagi ja auttaja-T-solu vaihtavat viestejä viestiaineiden avulla. Nämä hormonien kaltaiset aineet, lymfokiinit, ovat hyvin erikoisia valkuaisaineita. Ne hoitavat uskomattoman monenlaisia tehtäviä säädellessään immuunijärjestelmää ja kiihdyttäessään sitä sotaan taudinaiheuttajia vastaan. Seurauksena on, että sekä makrofagi että auttaja-T-solu alkavat lisääntyä valtavasti. Tämä merkitsee sitä, että makrofageja on enemmän syömässä hyökkääviä pieneliöitä ja oikeanlaisia auttaja-T-soluja enemmän kiinnittymässä antigeeneihin, joita nämä makrofagit panevat näytteille. Tällä tavoin immuunipuolustuksen joukkojen määrä kasvaa erittäin nopeasti ja näiden nimenomaisten taudinaiheuttajien laumat saadaan lyödyksi.

[Alaviitteet]

[Tekstiruutu s. 4, 5]

”Etukäteen valmistettuja aseita kaikkien mahdollisten hyökkääjien varalle”

Immuunijärjestelmällä on ”varastossa etukäteen valmistettuja aseita kaikkien mahdollisten hyökkääjien varalle”. Tämän ylenpalttisen asearsenaalin ”tiedetään syntyvän monimutkaisessa geneettisessä prosessissa, jossa geenien osia sekoittuu ja ryhmittyy uudelleen”. Eräässä raportissa kerrotaan äskettäin tehdystä tärkeästä havainnosta, joka valaisee sitä, miten tämä tapahtuu.

”Erään vastikään löydetyn geenin uskotaan näyttelevän tärkeää osaa tässä geenien uudelleenjärjestäytymisessä (rekombinaatiossa). Tutkijat ovat antaneet tälle muuntelua aiheuttavalle geenille nimen RAG-1 (recombination activating gene).” Havainnosta kerrottiin Cell-aikakauslehdessä 22. joulukuuta 1989. Näitä Whiteheadin biolääketieteellisen tutkimuslaitoksen (Cambridge, Massachusetts, USA) tutkijoita, jotka olivat löytäneet RAG-1:n, jäi kuitenkin kiusaamaan se, että ”tämä uudelleenjärjestäytymistä aiheuttava geeni oli liian tehoton ja hidas kyetäkseen selittämään sitä, miten elimistö tuottaa näin katkottomasti näin valtavan valikoiman erilaisia immunoproteiineja. Jotta elimistö kykenisi vastaamaan millaiseen mahdolliseen hyökkäykseen tahansa, sillä täytyy olla valmiina miljoonia vasta-aineita ja T-solureseptoreita, jotka kaikki ovat sen verran erimuotoisia, että ainakin muutama niistä kykenee tunnistamaan jopa aivan uudenlaisen taudinaiheuttajan.” – New York Times, 26.6.1990.

Saadakseen selvyyden tähän asiaan samat tutkijat alkoivat etsiä toista geeniä. Puolen vuoden kuluttua, 22. kesäkuuta 1990, tiedelehti Science ilmoitti heidän löytäneen sen. ”Tutkijoiden mukaan uusi geeni, RAG-2, työskentelee yhdessä ensimmäisen geenin kanssa, jotta vasta-aineita ja reseptori-valkuaisaineita saataisiin rakennetuksi nopeammin. Yhdessä työskentelemällä nämä kaksi geeniä pystyvät muodostamaan immuunijärjestelmän osista uusia yhdistelmiä 1000–1000000 kertaa tehokkaammin kuin mihin kumpikaan pystyisi yksinään.” Yhteistyössä toimien RAG-1 ja RAG-2 tuottavat jatkuvana virtana miljoonittain tarvittavia vasta-aineita ja T-solureseptoreita.

Näitä tutkimuksia on sanottu ”suureksi tieteen taidonnäytteeksi”. Kyseessä on merkittävä löytö, jonka ansiosta voidaan ehkä oppia tuntemaan paremmin joitakin perinnöllisiä tauteja, joita elimistön puolustusjärjestelmät eivät kykene torjumaan. – New York Times, 22.12.1989.