Immuunsysteem

In onze leefomgeving komen we snel in contact met bacteriën, virussen en andere micro-organismen. Als ze ons lichaam weten te penetreren, kunnen ze zich snel vermenigvuldigen, wat fataal voor ons kan zijn. Gelukkig kan ons lichaam deze pathogenen razendsnel vernietigen, waardoor ze zelfs geen kans krijgen om ons ziek te maken. Het systeem in ons lichaam waar we hiervoor kunnen danken, heet het immuunsysteem of afweersysteem.

We kunnen 2 coöperatieve afweren onderscheiden:

1.   Algemene afweer

De algemene of de niet-specifieke afweer differentiëren niet tussen de pathogenen (=ziekteverwekkers).  Het is voornamelijk gericht op het vermijden van het binnendringen van de pathogenen. Het staat ook in voor het verwoesten en het afvoeren van een pathogeen na penetratie.

1.1. Eerste barrière

De huid en de slijmvliezen laten de meeste pathogenen niet binnen in het lichaam.

De huid vormt een fysische barrière. De buitenste laag, ook wel de epidermis genoemd, laat geen pathogenen door. Het is namelijk ondoordringbaar. Echter, na een verwonding kunnen pathogenen via de wonde, een heus gat in de epidermis, het lichaam binnendringen.

Ons lichaam maakt lichaamsvochten aan die chemische stoffen bevatten. Deze stoffen maken pathogenen direct af. Dit vormt de chemische barrière. Een voorbeeld hiervan zijn de talg- en zweetklieren die zuren afscheiden op de huid. Hierdoor wordt de vermenigvuldiging van pathogenen zoals bacteriën afgeremd.

Een derde barrière die onze huid ook vormt is competitie. Op de huid zijn er een tal van bacteriën die competitief zijn. Zij veroorzaken een omgeving die niet leefbaar is voor andere bacteriën. Als voorbeeld heb je de melkzuurbacteriën in de vagina. Zij produceren melkzuur, wat een zure omgeving vormt waar andere pathogenen zich niet kunnen voortplanten.

Door een pathogeen zijn voortgang te hinderen, kan je de binnendringing van pathogenen ook beletten. Dit vormt de mechanische barrière.  Een duidelijk voorbeeld hiervan zijn de urinewegen. Doordat er steeds urine doorvloeit, kunnen pathogenen hier niet langs.

Op pathogenen die het lichaam toch weten binnen te dringen, wacht de tweede barrière.

 

1.2. Tweede barrière

De tweede barrière bestaat uit celperforatie en fagocytose.

  • Fagocytose

Bij fagocytose of celvraat worden enkele leukocyten of fagocyten, namelijk de granulocyten en de macrofagen geactiveerd. Zij worden aangetrokken als pathogenen chemische stoffen afscheiden, of als de geïnfecteerde cellen signaalstoffen afscheiden. Ze verplaatsen zich naar de plek van infectie waar ze het pathogeen m.b.v. pseudopodieën omringen. Het gevormde fagosoom met daarin het pathogeen smelt uiteindelijk samen met een lysosoom, wiens enzymen de inhoud van het fagosoom afbreken. Op die manier van endocytose worden pathogenen door de fagocyten afgebroken.

  • Celperforatie

Geïnfecteerde cellen kunnen we ook op een andere manier bevrijden van pathogenen, namelijk door middel van celperforatie. Met geïnfecteerde cellen bedoelen we voornamelijk kankercellen of andere cellen die door een virus geïnfecteerd werden. Zoals de naam al doet vermoeden zullen deze cellen geperforeerd worden. Dit gebeurt allemaal door de natuurlijke killercellen (NK-cellen). De geïnfecteerde cellen laten signaalstoffen vrij waarmee ze de NK-cellen aantrekken. De NK-cellen maken dan perforines (= soort proteïne) aan die wijde kanalen vormen in het celmembraan. Hierdoor loopt de cel leeg. Zo worden deze cellen ontmanteld. NK-cellen scheiden naast perforines ook cytokinen uit. Deze cytokinen zijn boodschappersstoffen die zorgen voor de communicatie tussen verschillende vellen van het afweersysteem.

 

De stappen van fagocytose                                                        De NK-cel produceert perforines, die kanalen in het celmembraan vormen.

2.   Specifieke afweer

De specifieke afweer richt zich op het herkennen en het specifiek uitschakelen van interne en externe pathogenen. Te eniger tijd kruisen de pathogenen de specifieke afweer. Hierbij zal elk pathogeen op een specifieke manier worden uitgeschakeld. Hierbij maakt het lichaam specifieke antistoffen aan die worden opgeslagen, waardoor een volgende infectie van het pathogeen vermijdelijk is. Het lichaam kan het pathogeen haast onmiddellijk identificeren, waardoor het direct kan worden uitgeschakeld. Deze verminderde vatbaarheid wordt ook wel immuniteit genoemd. Hier gaan we later verder op in.

2.1. Het lymfatisch stelsel

Eerst wil ik de organen van het afweersysteem overlopen, zodat de verdere en specifiekere uitleg bij het specifieke afweersysteem verstaanbaarder zal zijn.

Het lymfatisch stelsel heeft een uiterst belangrijke functie in de specifieke afweer. Dit systeem bestaat voornamelijk uit lymfevaten. Deze lymfevaten kunnen van grootte verschillen. Zo zijn er de kleine lymfehaarvaten of lymfecapillairen. Deze kleinste vorm van lymfevaten beginnen binnen in de cellen in het weefsel. Hierdoor vormt het lymfatisch stelsel een open systeem. Alle lymfevaten vervoeren geen bloed maar lymfe. De belangrijkste functies van het lymfatisch stelsel zijn namelijk de productie, de rijping en het transporteren van lymfocyten. Lymfocyten zijn een soort leukocyten die instaan voor de herkenning van het pathogeen.

  • Vorming en rijping van T- en B-lymfocyten

Alle leukocyten, dus ook de lymfocyten, ontstaan uit stamcellen in het rode beenmerg van onze beenderen. Deze lymfocyten zijn nog niet helemaal gedifferentieerd. Dit gebeurt op twee verschillende plaatsen, waardoor er dus twee verschillende soorten lymfocyten bestaan.

De niet-gedifferentieerde lymfocyten die zich verplaatsen naar de thymus, worden daar gedifferentieerd tot thymocyten en uiteindelijk tot T-lymfocyten.

De rest van de niet-gedifferentieerde lymfocyten zullen verder rijpen in het rode beenmerg. Daar differentiëren ze zich verder tot B-lymfocyten.

     

     De receptoren op een B- en T-lymfocyt.

    De rijping en differentiatie van lymfocyten.                                                   

    • Lymfoïde organen

    De thymus of de zwezerik is één van de drie lymfoïde organen. Het bevindt zich van voor in de borstholte, net boven het hart. Naarmate je ouder wordt, zal de thymus inkrimpen tot dat er enkel restjes overblijven. In de thymus kunnen – zoals eerder al vermeld werd – niet-gedifferentieerde lymfocyten zich differentiëren tot thymocyten en dan verder tot T-lymfocyten.

    De lymfeklieren of lymfeknopen bevinden zich op plekken in het lichaam waar de meeste lymfe wordt verzameld, dus in de okselholten, de hals en de liezen. Hier zullen enkele kleine lymfevaten overlopen tot grotere lymfevaten. Hier zullen lymfocyten worden bijgevoegd aan de lymfe. Vandaar dat een dokter vaak aan je okselholten, hals of liezen zal voelen of ze opgezwollen zijn. Dit is namelijk een teken dat je een infectie hebt opgelopen. Er zijn dan veel meer lymfocyten in het bloed, die het pathogeen moeten uitschakelen.

    Ook dienen lymfeklieren als een soort filter. De pathogenen of dode geïnfecteerde cellen die hier in het lymfe zitten zullen door fagocytose worden afgebroken.

    De milt bevindt zich achter de maag. De milt heeft niet alleen een analoge bouw als die van lymfeknopen, maar ook gelijksoortige functies. Het fungeert als een filter en staat in voor het immuunrespons tegen antigenen in het bloed.

       

      De organen van het lymfatisch systeem.

      • Begrippen i.v.m. de specifiek afweer

      Antigenen zijn ofwel stoffen die pathogenen in het lichaam vrijgeven, ofwel stoffen die zich aan de buitenkant van pathogenen bevinden. Het lichaam zal deze pathogenen kunnen herkennen en identificeren m.b.v. de specifieke membraanreceptoren van lymfocyten. Deze herkenning gebeurt volgens het sleutel-slot principe.

      Specifieke lymfocyten zullen op specifieke pathogenen reageren door antistoffen te produceren en vrij te geven. Antistoffen worden ook wel antilichamen of immunoglobinen genoemd. Het zijn Y-vormige proteïnen. Ze hebben een vorkachtig uiteinde met een specifiek gedeelte. Ook hebben ze een staart met een identiek gedeelte. Het gevorkte uiteinde wijst dus op de specificiteit van elke antistof.

      Het specifieke afweersysteem heeft een geheugen waarmee ze elk specifiek antigeen bij een volgende infectie sneller kunnen herkennen, en zo ook sneller kunnen elimineren.

      De klonale selectie is een theorie waaruit volgt dat een pathogeen enkel een specifiek lymfocyt activeert. De pathogenen stimuleren de lymfocyten tot differentiatie. Ook wordt er uitgelegd hoe er een T- en B-lymfocyt wordt geselecteerd tot uitschakeling van het pathogeen.

       

      Verschillende soorten immunoglobinen (=Ig).

                                                                                                                                           Klonale selectie.

      2.2. Twee soorten immuniteit

      In het specifieke immuunsysteem kunnen we twee soorten immuniteit onderscheiden, namelijk de cellulaire en de humorale immuniteit. Welke soort van toepassing is, hangt af van welk lymfocyt actief is.

      Bij cellulaire immuniteit zijn de T-lymfocyten actief.

      Bij humorale immuniteit zijn de B-lymfocyten actief.

      • Cellulaire immuniteit

      T-lymfocyten kunnen geïnfecteerde lichaamscellen en kankercellen specifiek aanvallen. Dit gebeurt door 3 soorten T-lymfocyten:

      1. Cytotoxische T-lymfocyten
      2. T-helperlymfocyten
      3. T-suppresorlymfocyten

      De cytotoxische T-lymfocyt zal zich met zijn specifieke membraanreceptoren binden aan het antigeen waarop het past. Zo bindt het zich aan het membraan van de geïnfecteerde cel. Hier zal het perforines afscheiden, die brede kanalen zullen vormen in het membraan (celperforatie). Hierdoor zal de cel leeglopen en zodoende uitgeschakeld worden.

      Nadat een cytotoxische T-lymfocyt de geïnfecteerde cel heeft herkend, zal het zich delen zodat deze cel sneller kan worden uitgeschakeld. Nadat de cel is uitgeschakeld, zullen er nog enkele cytotoxische T-lymfocyten in het lichaam blijven, zodat een volgende aanval van dat virus sneller kan worden ontmanteld. Deze cytotoxische T-lymfocyten worden dan T-geheugenlymfocyten.

      De T- helperlymfocyten zorgen voor de verbinding tussen de niet-specifieke en de specifieke afweer (cellulair en humoraal). Juist na de fagocytose van een pathogeen, zal deze pathogeen in de lysosomen worden afgebroken. Een deel van het afgebroken materiaal zal zich naar de MHC-I eiwitten en de MHC-II eiwitten in het membraan van de macrofaag verplaatsen. Daar fungeert dat deel als een antigeen. Men noemt dit antigeenpresentatie.

      Macrofagen zullen signaalstoffen vrijgeven na aanraking met het pathogeen. Hierdoor zullen de T- helperlymfocyten worden aangetrokken. De juiste T-helperlymfocyten zullen zich binden met hun receptoren (TCR) aan de specifieke antigenen op het membraan van de macrofaag. Dit is mogelijk door da aanwezigheid van MHC-I eiwitten en MHC-II eiwitten op het membraan van de cel waaraan het antigeen hangt. Door de binding zal de T- helperlymfocyt zich snel beginnen te vermenigvuldigen, met als gevolg een heleboel nieuwe T- helperlymfocyten.

      Deze T- helperlymfocyten stimuleren de vermenigvuldiging van de juiste soort van zowel B-lymfocyten als cytotoxische T-lymfocyten door de uitscheiding van signaalstoffen of cytokinen. Nadat de geïnfecteerde cel is uitgeschakeld, zullen er enkele T- helperlymfocyten overblijven. Ze worden op hun beurt weer T-geheugenlymfocyten.

      Nadat de geïnfecteerde cel is verwijderd, is er geen nut meer in het in stand houden van het immuunrespons. Daarom zullen T-suppresorlymfocyten alle afweerreacties – zonder een onderscheid te maken – onderdrukken en zodanig stopzetten.

      Dit soort immuniteit noemt men cellulaire immuniteit.

                                          De functies van cytologische en helper T-lymfocyten.

                          Versimpelde vertoning van de cellulaire immuniteit.

        • Humorale immuniteit

        B-lymfocyten staan centraal in de humorale immuniteit. In tegenstelling tot de T-lymfocyten, zullen ze het pathogeen niet ter plaatse bestrijden, maar juist door antistoffen af te scheiden.

        Zoals eerder vermeld staat, zullen de T-helperlymfocyten de vermenigvuldiging en activiteit van de B-lymfocyten verhogen door cytokinen af te scheiden. Ook het contact tussen het antigeen en de B-lymfocyt zorgt ervoor dat dit B-lymfocyt zich zal delen.

        Een deel van de B-lymfocyten zal zich differentiëren tot plasmacellen. Zij staan in voor de productie van specifieke antistoffen tegen het antigeen. Ze hechten zich aan het specifieke antigeen door gebruik te maken van hun gevorkte uiteinde. Een antigeen-antistofcomplex wordt dan gevormd. De staart van de antistof steekt dan uit. Macrofagen hebben receptoren waarop deze staart past. Hierdoor zal het gehele antigeen-antistofcomplex worden opgeslokt en afgebroken d.m.v. fagocytose.

        Een deel van de B-lymfocyten zal B-geheugenlymfocyten worden. Hierdoor zal het lichaam sneller kunnen reageren bij een tweede aanval van het welbepaalde pathogeen. Deze B-geheugenlymfocyten zetten zich dan namelijk onmiddellijk om in plasmacellen, waardoor de antistoffen direct geproduceerd kunnen worden.

        Geschreven door Aya Abou-Allal

        Bronnen:

        zie bibliografie