Wat is immunologie?

De immunologie is de wetenschap die kijkt naar de mechanismen van bescherming tegen invasie door andere organismen. Deze organismen repliceren zich doorgaans zeer snel, waardoor zelfs kleine infecties in afwezigheid van een actief immuunsysteem fataal kunnen zijn. Het duurt even voordat de immuunreactie op gang komt, waardoor alle mensen infecties krijgen. Pas als een infectie is doorgemaakt, kan een persoon immuun worden voor dit organisme. Ditzelfde mechanisme wordt toegepast bij vaccinatie, maar dan met een versie van het organisme dat geen ziekte veroorzaakt.

De aspecifieke immuniteit (innate immunity) is de eerste afweer. Het bestaat uit mechanische, chemische en microbiologische barrières, en reacties die direct infecties tegenhouden voordat ze überhaupt kunnen beginnen. Wanneer dit niet (goed genoeg) werkt, komt de specifieke immuniteit op gang (adaptive immunity), deze werkt specifieker tegen het organisme zelf. Ook vormt deze na uitroeiing van het organisme langdurige immuniteit om herhaling te voorkomen.

Wat zijn commensalen?

Commensalen zijn de goedaardige micro-organismen die in en op de mens leven. In een volwassene zijn er bijvoorbeeld al meer dan 500 soorten in de darmen en wegen ze samen bijna een kilo. Er bevinden zich commensalen op de huid, in de mond en in de vagina. De bacterie Escherichia coli (E. coli) helpt mensen met het verteren van bepaald voedsel, maar beschermt ook tegen andere, ziekte-veroorzakende bacteriën. Als een persoon een antibioticakuur heeft gevolgd, gaat ook een groot deel van de darmflora dood. Hierdoor krijgen opportunisten zoals Clostridium difficile kans om te koloniseren en de darmen te infecteren.

Wat is pathogenen?

Pathogenen zijn alle organismen die potentieel ziekte kunnen veroorzaken, ook wel ziekteverwekkers. Pathogenen worden opgedeeld in vier groepen: bacteriën, virussen, schimmels en parasieten. Alle vier bestaan ze in verschillende vormen (zie figuur 1.3). Opportunistische pathogenen kunnen normaliter zonder ziekte te veroorzaken voorkomen. Alleen bij een verminderde afweer of op een andere plek in het lichaam kunnen ze kwaad. Deze hoeven om ziekte te bestrijden dan ook niet uitgeroeid te worden, maar alleen teruggebracht naar normale niveaus. Endemische ziekten zijn ziekten die veel voorkomen in een populatie, maar die over het algemeen vaak op jonge leeftijd al overwonnen worden. Voorbeelden zijn de mazelen, waterpokken en malaria.

Wat is epitheel?

Het epitheel en de keratinocyten van de huid is de eerste verdediging tegen infectie. Epitheel is een generieke naam voor de laag cellen die de buitenkant van het lichaam bedekt, en is dus ook te vinden in de respiratoire, gastro-intestinale en urogenitale tracti. Hier wordt het ook wel mucosa genoemd, naar de mucus (slijm) dat ze constant secreteren. Mucus bevat glycoproteïnen, proteoglycanen en enzymen die beschermen tegen infecties. Alle epithelia scheiden antimicrobiële stoffen uit, die defensinen heten. Talg bevat vet- en lactaatzuren, tranen en speeksel bevatten lysozymen en de maag, vagina en de huid hebben een zuur milieu. Daarnaast dragen surfactans, antimicrobiële peptiden en enzymen bij aan de chemische barrière. De epitheelcellen zijn mechanisch verbonden met tight junctions en de cilia in de longen en neusholte vangen ziekteverwekkers op. De normale microbiota vormen ook een barrière. Wanneer deze mechanische, chemische en microbiologische mechanismen falen, komt het aspecifieke immuunsysteem in actie.

Wat is een aspecifiek immuunsysteem?

Het aspecifieke immuunsysteem reageert snel en zorgt dat de meeste infecties binnen een paar dagen zijn opgelost zonder dat het lichaam ziek wordt. Deze reactie bestaat uit twee delen. Als eerste herkent het dat er een pathogeen is via oppervlaktereceptoren en geactiveerde serumeiwitten van het complementsysteem maken een covalente verbinding met het pathogeen. Na het markeren van het pathogeen als gevaarlijk, worden destructieve effectormechanismen gerekruteerd. Het geheel bindt aan een witte bloedcel en wordt het door middel van fagocytose opgenomen en vernietigd.

Wanneer cellen of eiwitten merken dat er pathogenen zijn, secreteren ze cytokinen, die het aspecifieke immuunsysteem activeren. Als gevolg hiervan raakt het aangedane weefsel ontstoken. De symptomen van een ontsteking, ook wel inflammatie, zijn rudor (roodheid), dolor (pijn), calor (warmte) en tumor (zwelling). Dit wordt dus niet veroorzaakt door de infectie, maar door de reactie van het immuunsysteem. Cytokinen zorgen namelijk voor lokale vasodilatatie. Hierdoor neemt de doorbloeding toe, wat zorgt voor roodheid en warmte. Vasodilatatie zorgt ook voor een toegenomen permeabiliteit voor vloeistof, eiwitten en ontstekingscellen door het endotheel. Hierdoor ontstaat ontsteking en oedeem (zwelling. Dit oedeem geeft extra druk op zenuwuiteinden, wat weer leidt tot pijn.

Mensen met een slechte voedingstoestand, slaaptekort of die door andere redenen stress ondervinden, hebben een grotere kans dat deze eerste afweer niet goed genoeg werkt. De aspecifieke respons zorgt dan voor vertraging van de infectie, terwijl het om hulp vraagt aan het verworven immuunsysteem, wat bestaat uit lymfocyten. De aspecifieke afweerrespons is snel (uren), constant en reageert voor elke pathogeen gelijk. Bij specifieke immuniteit is er een snelle (dagen tot weken), variabele respons die zich versterkt. De oppervlakte-receptoren, die lymfocyten gebruiken om pathogenen te herkennen, zijn allemaal van hetzelfde moleculaire type maar wel zeer pathogeen specifiek. Alleen die lymfocyten met de juiste receptor worden actief en differentiëren en prolifereren om grote aantallen effectorcellen te produceren. Dit heet klonale selectie en ontwikkeling. Deze reactie komt ongeveer een week na infectie op gang.

Aspecifieke en specifieke immuniteiten zorgen er samen voor dat een primaire infectie wordt verwijderd uit het lichaam. Bij een gebrek aan aspecifieke afweer, zal een ongecontroleerde infectie optreden. Bij gebrek aan specifieke afweer, wordt de infectie deels, maar nooit geheel verwijderd. Een aantal van de geactiveerde lymfocyten vormt het immunologische geheugen, waardoor bij een volgende aanraking met de pathogeen een snellere en sterkere reactie kan optreden. Deze reactie wordt dan de secundaire immuunrespons genoemd.

Wat is het pluripotente hematopoëtische stamcellen?

Alle bloedcellen ontstaan uit pluripotente hematopoëtische stamcellen. Dit proces, de hematopoëse, is in de vroege embryonale fase gelokaliseerd in de extra-embryonale coeloomholte, later in de foetale periode in de lever en de milt en net voor de geboorte in het beenmerg. Na de geboorte vindt hematopoëse alleen plaats in het beenmerg. Een stamcel kan zich ontwikkelen in een van drie lijnen (zie figuur 1.13):

1. De erythroïde lijn: erythrocyten en trombocytproducerende megakaryocyten

2. De myeloïde lijn: granulocyten (neutro-, eosino- en basofielen), monocyten (macrofagen en dendrieten) en mestcellen

3. Lymfoïde lijn: natural-killercellen (NK-cellen), B-lymfocyten en T-lymfocyten.

Verschillende typen hemapoëtische cellen die je moet kennen (zie figuur 1.11 voor de vorm):

• Kleine lymfocyt: productie van antilichamen (B-cellen) en helpfuncties (T-cellen)

• Plasmacel: gedifferentieerde B-cel die antilichamen secreteert

• NK-cel: doodt geïnfecteerde cellen

• Neutrofiel: doodt micro-organismen d.m.v. fagocytose

• Eosinofiel: doodt door antilichaam-bedekte parasieten d.m.v. granulen

• Basofiel: controleert de immuunrespons op een parasiet

• Dendrocyt: activeert T-cellen van de specifieke afweer

• Mestcel: verdrijving van parasieten d.m.v. histamine bevattende granulen

• Monocyt: voorloper-cel op macrofaag in de circulatie

• Macrofaag: doodt micro-organismen d.m.v. fagocytose en activeert T-celrespons

• Megakaryocyt: vorming bloedplaatjes en wondheling

• Erythrocyt: zuurstoftransport

Zowel B- als T-cellen ontwikkelen zich in eerste instantie in beenmerg. B-cellen rijpen helemaal voor ze de circulatie in gaan, T cellen verlaten het beenmerg immatuur en rijpen verder in de thymus. Beenmerg en thymus zijn de primaire lymfoïde organen. In secundaire lymfoïde organen (milt, appendix en lymfeklieren in het hele lichaam) worden volwassen lymfocyten gestimuleerd om te reageren op pathogenen (figuur 1.18). B-cellen bevatten Y-vormige immunoglobulines die kunnen worden gesecreteerd als antilichamen voor de humorale afweer, neutralisatie (remming van pathogeengroei) of opsonizatie (het inpakken van een bacterie met immunoglobulines, zodat lymfocyten dat kunnen opruimen). T-cellen bevatten U-vormige T-celreceptoren, die een complex kunnen vormen met een antigeen.

Wat zijn lymfevaten?

Lymfevaten vangen in alle weefsels plasma op dat de vaten uit gelekt is. Ze brengen het lymfe via lymfeklieren en ductus thoracicus naar het bloed van de vena subclavia sinistra. Een unieke eigenschap van B- en T-cellen is dat ze in zowel bloed als lymfe voorkomen. Wanneer een lymfocyt een primair lymfe-orgaan verlaat, komt hij via het bloed bij een secundair lymfe-orgaan en verblijft een bepaalde tijd in de lymfeknoop. Als hij geactiveerd wordt door een pathogeen blijft hij in de lymfeknoop, anders gaat hij na een tijdje weer met de efferente lymfevaten richting de bloedstroom.

Met name bindweefsels worden vaak aangedaan door infecties. De eerste drainerende lymfeklier ontvangt het vocht met pathogenen, onderdelen van pathogeen en dendrocyten die pathogenen hebben opgenomen via afferent lymfevaten. In de lymfeklier wordt al het pathogene materiaal gefilterd door macrofagen en lymfocyten en opgevangen dendrocyten activeren de aanmaak van T-cellen in de paracortex en B-cellen in de buitencortex. Door de activatie vindt proliferatie van cellen plaats en zwelt de lymfeklier op. Het filtraat komt via één efferent lymfevat in het bloed terecht. Naast de lymfoïde functie in het witte merg, verwijdert de milt ook beschadigde en oude erythrocyten in het rode merg. Microbiële producten en micro-organismen worden door macrofagen en dendrocyten in de milt opgenomen, wat ervoor zorgt dat B- en T-cellen uit het bloed in de milt komen.

Het ademhalingsstelsel en maagdarmkanaal komen het meest in contact met een breed scala aan micro-organismen. Daarom zijn zij voorzien van uitgebreid secundair lymfeweefsel, waaronder de Bronchial-, Gut- en Mucosa- Associated Lymphoid Tissues, (BALT, GALT en MALT), de tonsillen, adenoïden, appendix en de Peyer’s patches.

Wat is immuundeficiënties?

Immuundeficiënties zijn er in verschillende vormen, velen genetisch. Wanneer slechts één kopie van het gen is aangedaan, kan de andere kopie van het gen dit meestal compenseren en wordt het eiwit waar het gen voor codeert nog wel geproduceerd. Wanneer een mutatie zorgt voor een deficiëntie op slechts een bepaald gebied van het immuunsysteem, is de persoon alleen gevoeliger voor een bepaald type pathogeen. Wanneer de gehele specifieke immuniteit defect is, is het probleem vele malen groter.

Immuundeficiënties hebben echter niet altijd een genetische oorzaak. Acquired Immune Deficiency Syndrome (AIDS) wordt veroorzaakt door het Human Immunodeficiency Virus (HIV). HIV tast T-helpercellen aan. Steeds minder T-helpercellen zijn actief, waardoor de patiënt vatbaar wordt voor opportunistische infecties. Deze infecties zijn meestal de doodsoorzaak bij patiënten met AIDS.

ytokinen, die het aspecifieke immuunsysteem activeren. Als gevolg hiervan raakt het aangedane weefsel ontstoken. De symptomen van een ontsteking, ook wel inflammatie, zijn rudor (roodheid), dolor (pijn), calor (warmte) en tumor (zwelling). Dit wordt dus niet veroorzaakt door de infectie, maar door de reactie van het immuunsysteem. Cytokinen zorgen namelijk voor lokale vasodilatatie. Hierdoor neemt de doorbloeding toe, wat zorgt voor roodheid en warmte. Vasodilatatie zorgt ook voor een toegenomen permeabiliteit voor vloeistof, eiwitten en ontstekingscellen door het endotheel. Hierdoor ontstaat ontsteking en oedeem (zwelling. Dit oedeem geeft extra druk op zenuwuiteinden, wat weer leidt tot pijn.

Mensen met een slechte voedingstoestand, slaaptekort of die door andere redenen stress ondervinden, hebben een grotere kans dat deze eerste afweer niet goed genoeg werkt. De aspecifieke respons zorgt dan voor vertraging van de infectie, terwijl het om hulp vraagt aan het verworven immuunsysteem, wat bestaat uit lymfocyten. De aspecifieke afweerrespons is snel (uren), constant en reageert voor elke pathogeen gelijk. Bij specifieke immuniteit is er een snelle (dagen tot weken), variabele respons die zich versterkt. De oppervlakte-receptoren, die lymfocyten gebruiken om pathogenen te herkennen, zijn allemaal van hetzelfde moleculaire type maar wel zeer pathogeen specifiek. Alleen die lymfocyten met de juiste receptor worden actief en differentiëren en prolifereren om grote aantallen effectorcellen te produceren. Dit heet klonale selectie en ontwikkeling. Deze reactie komt ongeveer een week na infectie op gang.

Aspecifieke en specifieke immuniteiten zorgen er samen voor dat een primaire infectie wordt verwijderd uit het lichaam. Bij een gebrek aan aspecifieke afweer, zal een ongecontroleerde infectie optreden. Bij gebrek aan specifieke afweer, wordt de infectie deels, maar nooit geheel verwijderd. Een aantal van de geactiveerde lymfocyten vormt het immunologische geheugen, waardoor bij een volgende aanraking met de pathogeen een snellere en sterkere reactie kan optreden. Deze reactie wordt dan de secundaire immuunrespons genoemd.