2.3 De verworven of specifieke immuniteit: know your enemy!

2.3.1 Humorale en cellulaire respons

Een bijzondere eigenschap van het immuunsysteem is dat het in staat is om ziekteverwekkers te herkennen en op die manier sneller en meer efficiënt te reageren bij een volgende contact met dezelfde of verwante ziekteverwekker. Het is net dit inzicht geweest dat de basis voor het ontwikkelen van vaccins gevormd heeft.

Elke molecule die een reactie bij lymfocyten uitlokt, wordt een antigen genoemd. De meeste antigenen zijn moleculen aan het oppervlak van virussen of vreemde cellen, zoals cellen van bacteriën of parasitaire wormen.

Elke ziekteverwekker kan verschillende antigenen op het buitenoppervlak bevatten. Een aantal voorbeelden van antigenen die de trigger kunnen vormen, zijn:

• Moleculen uit schimmelsporen, stuifmeel en uitwerpselen van de huisstofmijt, toxines uitgescheiden door bacteriën ...

• Moleculen op celoppervlakken van getransplanteerd weefsel kunnen een immuunreactie uitlokken, net als bepaalde types rode bloedcellen een respons kunnen uitlokken (de basis voor de indeling in bloedgroepen).

• Wanneer een antigen een overdreven reactie uitlokt die er niet hoort te zijn, dan spreken we van een allergeen, omdat we op dat moment te maken hebben met een allergische reactie.

• Bij een auto-immuunziekte gaat het lichaam dan weer reageren op de antigenen op de eigen lichaamscellen en weefsels.

Het specifiek immuunsysteem kunnen we, om het beter te begrijpen, indelen in 2 systemen: de humorale respons de cellulaire respons de humorale respons de cellulaire respons

• Dit zijn de B-lymfocyten die ontstaan uit stamcellen in het beenmerg.

• De B-lymfocyten gaan de vrij rondzwevende partikels in het bloed te lijf.

• B-cellen verdedigen het lichaam voornamelijk tegen ziekteverwekkers die in lichaamsvloeistoffen (bloed en lymfe) circuleren.

• Dit zijn de T-lymfocyten die ontstaan uit stamcellen in het beenmerg, maar zich verder ontwikkelen in de thymus (zwezerik).

• De T-lymfocyten zullen lichaamscellen vernietigen waarin zich vreemd (viraal) materiaal bevindt.

B-lymfocyten T-lymfocyten vallen indringers buiten de cellen aan (dus voor ze de cellen infecteren) vallen de geïnfecteerde cellen aan

Het immuunsysteem ontwikkelt een grote diversiteit aan B-cellen en T-cellen; genoeg om een hoop mogelijke antigenen te herkennen en te binden. Een kleine populatie van elke soort lymfocyten ligt op wacht in je lichaam, klaar om antigenen te herkennen en te reageren.

Gedurende een mensenleven zal slechts een kleine fractie van de B-cellen en T-cellen ooit gebruikt worden, maar heel wat variaties zijn beschikbaar indien nodig.

WIST-JE-DAT

De naam ‘humorale respons’ is afgeleid van het Latijnse woord ‘humores’ wat ‘lichaamssappen’ of ‘lichaamsvloeistoffen’ betekent.

Van datzelfde woord is ook het woord ‘humor’ afgeleid. Volgens de oude Grieken werd de gemoedstoestand van mensen immers bepaald door het (on)evenwicht tussen de 4 belangrijkste lichaamssappen.

Ook deelden ze de mensen op in 4 temperamenten naargelang het overwegende lichaamssap: bloed (vurige, optimistische types), slijm (geduldige types), gele gal (humeurige types) en zwarte gal (neerslachtige types).

2.3.2 Verloop van de specifieke immuniteit antigenen vreemd eiwit humorale respons B-cellen worden geactiveerd bacterie virus gastheer

B-cel receptor

B-cel antigen cellulaire respons T-cellen worden geactiveerd plasmacel secretie van antilichamen eliminatie van antigen

+ T-helpercel + T-helpercel

T-helpercel cytotoxische T-cel cytokinen

T-helpercel cytotoxische T-cel geïnfecteerde cel doden van de geïnfecteerde cel antigenen vreemd eiwit bacterie virus gastheer

Mogelijke ziekteverwekkers dringen het lichaam binnen.

Zoals eerder aangehaald bevatten mogelijke ziekteverwekkers moleculen aan hun buitenzijde die een immuunrespons kunnen starten. Dit kan uitgelokt worden door virussen, fungi, bacteriën, lichaamsvreemde eiwitten ...

Herkennen van de indringer.

We splitsen dus de specifieke immuniteit op in de humorale en cellulaire immuniteit of respons. In beide gevallen worden de antigenen herkend doordat er een tijdelijke specifieke binding ontstaat tussen antigen en receptor. humorale respons

B-cellen worden geactiveerd gastheer

B-cel receptor antigen cellulaire respons T-cellen worden geactiveerd

T-cel receptor

Bij de humorale respons zullen de antigenen die vrij rond zweven in het bloed en lymfe herkend worden door receptoren aan de buitenkant van B-lymfocyten.v

Herkennen van antigenen door B-cellen

B-cel receptor bindt met een specifiek antigen pathogeen antigenen aan het oppervlak vrij circulerende antigenen

B-cel B-cel

B-cel receptoren fagocytose van de vreemde cel versmelting van vesikel en lysosoom enzymatische afbraak cel afgebroken tot kleine stukjes of antigenen antigenen worden gepresenteerd aan het celoppervlak exocytose

Bij het cellulair systeem is het net iets complexer. Lichaamscellen worden geïnfecteerd door de pathogenen, en gaan antigenen van de ziekteverwekker aan hun buitenoppervlak presenteren aan T-lymfocyten. . Men spreekt van een antigen-presenterende cel (of APC).

Nadat de antigenen aan het buitenoppervlak herkend werden, volgt een respons. In sommige gevallen laat een cel dus zichzelf opruimen omdat het vreemd materiaal (het virus) in zich heeft.

Herkennen van antigenen door T-cellen

lichaamscel

T-cel receptor bindt met het lichaamseigen eiwit en een specifiek antigenfragment

T-cel lichaamseigen eiwit lichaamseigen eiwit presenteert een vreemd antigenfragment

De respons: het vernietigen van de ziekteverwekker verschillende B-cellen herkennen verschillende antigenen

A De humorale respons.

T-cel receptor

Een antigen zal steeds zijn corresponderende B-cel gaan activeren doordat de B-cel receptor het specifieke antigen herkent. Door deze herkenning gaat de B-cel zich vermenigvuldigen (klonen) voor de aanmaak van voldoende antilichamen. Dit noemen we de ‘klonale selectie’ (clonal selection). De activering gebeurt o.a. in de milt en lymfeklieren.

Klonale selectie antigenen op het oppervlak van een pathogeen verschillende B-cellen herkennen verschillende antigenen

B-cel receptor op het celoppervlak antilichamen kloon van B-geheugencellen plasmacel secretie van antilichamen

Een deel van de klonen gaat de geproduceerde antilichamen afscheiden voor bestrijding van het pathogeen. De overige klonen worden geheugencellen.

De klonen die antilichamen gaan afscheiden noemen we plasmacellen. Deze plasmacellen worden geactiveerd door de T-helpercellen (zie B. De cellulaire respons) en meer bepaald door de cytokinen die de T-helpercellen vrijgeven.

In de B-cellen worden vier polypeptiden gesynthetiseerd en samengevoegd tot één enkel Y-vormig eiwit. Dit antilichaam (eiwit) wordt vervolgens uitgescheiden.a eliminatie van antigen

De uiteinden van elk Y-vormig antilichaam vormen een gebied, de antigenbindende site, dat een specifiek antigen herkent en bindt.

Virussen die bezet zijn met antistoffen kunnen andere cellen niet langer binnendringen. Het complex dat ontstaat tussen ziekteverwekker en antilichamen neutraliseert het antigen. Na neutralisatie kan het pathogeen vernietigd worden door fagocytose door een macrofaag.

T-helpercel cytotoxische T-cel

Bij de cellulaire respons gaan de T-cellen geïnfecteerde cellen herkennen doordat deze cellen de antigenen ‘presenteren’ aan hun buitenkant (APC).

Net zoals bij de humorale respons wordt er bij de cellulaire een corresponderende cel, in dit geval een T-cel, geactiveerd. En net zoals bij de humorale respons wordt ook hier de geactiveerde cel aangezet tot vermenigvuldigen. Er ontstaan dus een hoop klonen van de geactiveerde T-cel, waarvan een deel zich gaat differentiëren tot T-helpercel, en een deel tot cytotoxische T-cel (of T-dodercel).

T-helpercel cytokinen cytotoxische T-cel geïnfecteerde cel doden van de geïnfecteerde cel

T-helpercellen geven verschillende soorten cytokinen af die verschillende processen reguleren. Zo stimuleren ze o.a. B-cellen tot differentiatie in antilichaam producerende plasmacellen (zie A. De humorale respons). Daarnaast stimuleren T-helpercellen ook de werking van cytotoxische T-cellen.

Cytotoxische T-cellen verdedigen het lichaam tegen ziekteverwekkers die in lichaamscellen terecht zijn gekomen en zijn de enige T-lymfocyten die geïnfecteerde cellen werkelijk doden. Ze identificeren geïnfecteerde lichaamscellen omdat de vreemde antigenfragmenten worden ‘gepresenteerd’ (cfr. APC) door de geïnfecteerde cel.

Geheugencellen: herinneren van de indringers.

In beide types specifieke immuniteit ontstaan er geheugencellen in de lymfeknopen die tientallen jaren kunnen meegaan, klaar om geactiveerd te worden als het antigen opnieuw verschijnt. Wanneer eenzelfde (of nauw verwant) antigen een tweede keer wordt aangetroffen, zal de secundaire immuunrespons sneller zijn, van grotere omvang en van langere duur.

Geheugencellen zijn dus een goed voorbeeld van hoe informatie kan worden opgeslagen en gebruikt worden door levende systemen. In dit geval betreft het informatie over eerder aangetroffen ziekteverwekkers. Dit helpt het lichaam om infecties meer efficiënt te bestrijden.

Ook bij vaccinatie zoals bij SARS-CoV-2 merken we dat de informatie een tijd wordt opgeslagen en dus een snellere respons levert bij een daaropvolgende besmetting.