Het Immuunsysteem

Het immuunsysteem is een verdedigingssysteem met als doel indringers of veranderde eigen cellen te bestrijden. De Latijnse term immunis betekent vrijgesteld, verwijzend naar bescherming tegen indringers van buiten. 

Bacteriën en andere eencelligen hebben evenals meercellige organismen wel cellulaire mechanismen om zich te verdedigen tegen virussen of andere bacteriën, maar wanneer we over een immuunsysteem spreken, bedoelen we de immuunrespons in multi-cellulaire organismen, waarin een groot aantal cellen en moleculen samenwerken om indringers te weren.

Naast de bescherming tegen virussen, bacteriën en parasieten wordt het immuunsysteem ook wel ingezet om afvalstoffen of zieke lichaamscellen zoals kankercellen op te ruimen.

Het immuunsysteem kan worden onderverdeeld in een a-specifiek (aangeboren) en een adaptief (verworven) deel. Het aspecifieke deel is snel werkzaam, maar minder specifiek voor de ziekteverwekker (pathogeen). Het adaptieve deel daarentegen past zich aan het pathogeen aan; dit kost tijd, maar zal uiteindelijk een sterkere afweer worden. Bovendien is het lichaam daarna vaak langdurig beschermd tegen dit pathogeen.

Beide vormen van afweer bevatten zowel humorale als cellulaire componenten. 

• Humorale componenten zijn enzymen die zich in vloeistoffen in het lichaam bevinden, bijvoorbeeld in het bloed. Humorale componenten remmen 'op eigen initiatief' de pathogeen, of activeren andere enzymen of cellen die de pathogeen opruimen. 
• Cellulaire componenten zijn cellen, bijvoorbeeld witte bloedcellen, die werken op initiatief van het immuunsysteem.
  De witte bloedcellen zijn cellen van het immuunsysteem die zich in het bloed of in de lymfevloeistof bevinden en omvatten cellen uit zowel het aspecifieke als het adaptieve immuunsysteem. Fagocyten en lymfocyten zijn vrij bekende witte bloedcellen. Fagocyten fagocyteren een pathogeen: ze maken blaasjes in hun celmembraan waarin ze de pathogenen opnemen; ze breken ze vervolgens af in lysosomen.
  
  Elke cel of molecuul heeft specifieke structuren op het oppervlak (epitopen). Lymfocyten ontwikkelen antistoffen specifiek voor epitopen op het lichaamsvreemde materiaal. Elk antistof is specifiek voor een specifiek antigen, met een net zo vreemde structuur. Wanneer een antistof is gebonden aan zijn specifieke antigen wordt het vreemde materiaal door fagocyten nog makkelijker als vreemd herkend en opgeruimd; bovendien hindert de binding van antilichamen het functioneren van de pathogeen.

De meeste multicellulaire organismen bezitten een immuunsysteem dat uit een aangeboren immuniteit bestaat die zich kenmerkt door een reeks vooraf geprogrammeerde reacties op ziekteverwekkers, die niet verandert tijdens de levensloop van het organisme. En het adaptieve immuunsysteem, waarbij de immuunreactie aan het pathogeen wordt aangepast, verscheen in de evolutie met de komst van de kraakbeenachtige vissen. De organismen die een adaptief immuunsysteem bezitten, bezitten ook een aangeboren immuniteit en veel van de mechanismen die een rol spelen in het immuunsysteem behoren tot beide systemen. De hogere gewervelde dieren en alle zoogdieren hebben zowel een aangeboren als aanpassingsimmuunsysteem.

A-specifieke afweer

De aspecifieke afweer houdt ziekteverwekkers buiten het lichaam.
Het maakt geen onderscheid tussen de soorten indringers en is op te delen in de eerstelijnsafweer: de buitenkant van het lichaam, en de tweedelijnsafweer: witte bloedcellen.

De eerstelijnsafweer is een mechanische barrière die het binnendringen van bacteriën, virussen en schimmels tegengaat.
Vooral de huid vormt de eerstelijnsafweer. Er zijn echter, omdat organismen niet helemaal door de huid beschermd kunnen worden tegen de omgeving, andere systemen die het lichaam beschermen, zoals de slijmlaag van de darmen, luchtwegen en genitaliën. Hoesten, niezen en braken zijn een reactie van het lichaam tegen indringers. De dekweefsels vormen de grens tussen het inwendige en het uitwendige milieu. Ook de spoelende werking van tranen en urine houdt indringers buiten het lichaam.

Mocht een ziekteverwekker toch het lichaam binnendringen, dan stuit deze op de tweedelijnsafweer. Deze lijn bevindt zich in het bloed, in weefselvloeistof en in lymfevaten. Deze afweerlinie bestaat uit diverse typen witte bloedcellen.

De eerste soort witte bloedcel die een indringer tegenkomt is een neutrofiele granulocyt die werkt volgens fagocytose.
Bepaalde structuren die niet in het lichaam horen bevorderen de fagocytose. Na de fagocytose worden de antigenen van de indringer op een MHC II-molecuul getoond waarna de specifieke afweer (Cellulair en humoraal) wordt bevorderd.

Een tweede soort witte bloedcel is een Natural Killer-cel, dit zijn grote lymfocyten die behoren tot het niet-specifieke immuunsysteem en die een rol spelen bij celdoding en uitscheiding van cytokinen die worden gebruikt tegen pathogenen. NK-cellen zijn constant bezig de cellen die ze tegenkomen te 'scannen' op MHC-I-moleculen die eiwitten presenteren die in de cel geproduceerd worden. Als er een vreemd eiwit gepresenteerd wordt, zal de NK-cel de cel vernietigen. 

Andere witte bloedcellen zijn:

• Neutrofiele granulocyten: (Latijn: neuter = geen van beiden= neutraal; Grieks: philein = houden van, Latijn: granulum = korrel; De kern ziet er 'korrelig' uit en kleuren bij een kleurstof met neutrale pH) Neutrofiele granulocyten (kortweg neutrofielen) zijn granulaire (korrelige) cellen net als de eosinofielen en basofielen. Neutrofielen vormen de grootste groep leukocyten en maken ongeveer 60% uit van het totale aantal dat in een gezond lichaam aanwezig is. Neutrofiele granulocyten zijn kort  levende witte bloedcellen die zowel in het bloed als in ons weefsel voorkomen. Deze cellen vormen daar de primaire immuunrespons die maakt dat infecties snel gecontroleerd worden. Neutrofielen fagocyteren bacteriën en schimmels zorgen ervoor dat deze vernietigd worden
  
  
• Dendritische cellen 
  

  zijn onderdeel van het immuunsysteem. Deze cellen moeten niet verward worden met dendrieten in de neurologie. Dendritische cellen hebben hun naam te danken aan de vorm die de cellen hebben.
  
  

  Functie

  Dendritische cellen hebben in het menselijk lichaam twee taken.

   

  1: Ten eerste zijn ze betrokken bij de eerste reactie van het lichaam op pathogenen (lichaamsvreemde stoffen/ziekteverwekkers). Zij controleren het lichaam voortdurend op de aanwezigheid van deze pathogenen. Ze liggen daarom op plaatsen waar pathogenen binnendringen, zoals huid (ze worden daar Langerhanscellen genoemd) en slijmvliezen. Zodra een dendritische cel een pathogeen tegenkomt zal hij geactiveerd worden en vervolgens cytokines en chemokines maken die dit pathogeen onschadelijk proberen te maken.

  
  2: Hun tweede taak volgt onmiddellijk op de eerste en is onderdeel van het adaptieve immuunsysteem. Dendritische cellen hebben de eigenschap om pathogenen te kunnen opnemen en hun antigenen aan de buitenkant van hun celmembraan te presenteren. Daarom heten ze ook wel antigeen-presenterende cellen (APC's). Zodra ze een pathogeen hebben opgenomen migreren ze via lymfevaten naar de lymfeklieren (o.a. de thymus) waarin zij antigenen aanbieden aan naïeve CD4 T-cellen en CD8 T-cellen, waarna deze prolifereren in volwassen T-helpercellen. Dendritische cellen spelen hierbij ook een rol in immuunregulatie waarbij T-cellen die autoreactief werken (en dus eigen weefsel aanvallen) apoptose ondergaan bij binding aan het antigeen wat lichaamseigen is (auto-antigeen).
  
  Populaties
  Dendritische cellen worden opgedeeld in twee subpopulaties: conventionele dendritische cellen en plasmacytoïde dendritische cellen. Conventionele dendritische cellen bevinden zich in epitheel en maken bij activatie de ontstekingsmediatoren IL-6, IL-12 en TNF-alpha. Deze cellen spelen een rol bij de adaptieve immuunrespons. Plasmacytoïde dendritische cellen bevinden zich door het gehele lichaam als precursorcellen (voorlopercellen). Pas nadat ze geactiveerd worden nemen ze de dendritische vorm aan en maken vervolgens veel IFN-alpha. Hun eventuele rol in de adaptieve immuunrespons is onderwerp van wetenschappelijke discussie.
  
  
  

• Monocyten (Grieks: monos = alleen; een celkern)
  Een mono-cyt is een ronde of ovale witte bloedcel (leukocyt) en is een deel van het immuunsysteem van het menselijk lichaam. Het beschermt tegen in het bloed voorkomende ziekteverwekkers en verplaatst zich snel naar geïnfecteerde weefsels.

• Eosinofiele granulocyt (kleuren met eosine)
  Een eosinofiele granulocyt is een witte bloedcel die wordt gekenmerkt door relatief grote, regelmatig gevormde korrels (granula) in het cytoplasma die helderoranje van kleur zijn.
  
  Meestal is er een tweelobbige celkern, die niet door de korrels bedekt wordt. Een eosinofiele granulocyt behoort tot de polymorfonucleaire groep (veelvormige kern, in dit geval tweelobbig) en behoort ook tot de granulocyten, omdat het specifieke granula bevat. Een agranulocyt kan ook granula bevatten, alleen deze zijn altijd niet-specifiek (in dit geval dus niet aan de orde). In normaal bloed worden regelmatig eosinofiele granulocyten gezien (1-5%).
  
  De belangrijkste functie van eosinofiele granulocyten is het vernietigen van parasieten. Dit doen ze door eerst aan de parasiet te binden en vervolgens de celwand te beschadigen door middel van oxidatieve reacties. Daarnaast ruimt hij ook antigeen-antilichaamcomplex op. De korrels (granula) bevatten vele cytotoxische eiwitten, zoals spermine en major basic protein, een stof die toxisch is voor parasieten.
  
  Naast deze nuttige functie in het lichaam is de eosinofiele granulocyt ook betrokken bij de pathosgenese van allergische reacties, zoals allergisch astma, eosinofiele oesofagitis, rhinitis en dermatitis. Dit komt doordat er een systemische respons optreedt. Bij deze respons komen ontstekingsmediatoren (IL-1, IL-6 en TNF-alpha) in de bloedbaan terecht en zullen ze een allergische reactie opgang brengen. IL-5 activeert de eosinofielen. Eosinofiele granulocyten ontstaan net als neutrofiele granulocyten uit hematopoëtische stamcellen in het beenmerg. Onder invloed van cytokinen ontwikkelen ze zich tot volwassen cellen.
  
  
• Mestcellen (deze bevinden zich niet in het bloed maar in de weefsels die in contact staan met de buitenwereld) Tegenwoordig is bekend dat ze deel uitmaken van het immuunsysteem, waarbij ze, omdat ze antigeen-specifieke IgE antilichamen op hun celmembraan hebben, kunnen binden met antigenen of allergenen die het lichaam binnenkomen. Dat kan bijvoorbeeld via de longen (astma) of via de slijmvliezen (hooikoorts) of door injectie (allergische reactie op insectensteek) of soms door de mond (type I voedselallergie).
  
  Als een antigeen door meer dan 1 IgE molecuul wordt 'gepakt' (dit heet cross-linken) vindt degranulatie plaats: de korrels, die eigenlijk pakketjes met chemische stoffen zijn, migreren naar het celmembraan en storten hun inhoud door exocytose buiten de cel uit, waarbij stoffen zoals histamine vrijkomen en lokaal de immuunrespons versterken door andere cellen van het immuunsysteem vanuit het bloed naar de lokale infectie te brengen door de bloedvatdoorlaatbaarheid te vergroten.
  
  Mestcellen lijken sterk op basofiele granulocyten (een type witte bloedcellen).
  Mestcellen zijn echter nog niet volgroeid wanneer zij het beenmerg verlaten, maar rijpen pas nadat ze zich in het weefsel vastgehecht hebben. De mestcel heeft dus één universele functie, maar is plaatsgebonden. In het beenmerg groeien de mestcellen onder de stimulans van IL-5 en GM-CSF. Deze stoffen zijn geproduceerd door Th-1 en Th-2, én ook door de mestcellen zelf.
  
  Mestcellen spelen een belangrijke rol bij de IgE-gemedieerde allergische reactie ofwel type I overgevoeligheidsreactie (zie ook hierboven voor het mechanisme). Bij allergie zullen meer cytokines (oa. IL-5...) geproduceerd worden, dit is de dus een positieve feedback. Vroege behandeling is dus de boodschap. Bij mastocytose is sprake van een goedaardige ophoping van mestcellen, meestal uitsluitend in de huid.
   
• Basofiele granulocyten (kleuren met een basische kleurstof)
  Basofiele granulocyten behoren tot de groep van granulocyten. Een granulocyt is een witte bloedcel met granules in het cytoplasma. In deze granules kunnen verschillende stoffen zijn opgeslagen. De granulocyten zijn verder te onderscheiden in neutrofiele, basofiele en eosinofiele granulocyten, waarvan de basofielen het minst voorkomend zijn. Namelijk minder dan 1% van de witte bloedcellen bestaan uit basofielen. Een basofiel heeft een S-vormige kern en wordt gekenmerkt door een grote hoeveelheid granules in het cytoplasma. Verder heeft de basofiel verscheidene IgE-receptoren op het membraan. Aan deze receptoren kunnen antigenen gebonden worden. Antigenen zijn lichaamsvreemde stoffen, zoals fragmenten van bacteriën, maar ook stuifmeelkorrels. 
  
  Functie
  In de granules van de basofiele granulocyt zijn histamine en andere mediatoren opgeslagen. Dit zijn stoffen die de ontstekingsreactie op gang kunnen brengen. In dat opzicht lijken ze erg op mastocyten of mestcellen, die eenzelfde functie hebben. Basofielen duiken dus op in weefsels waar allergische reacties plaatsvinden en dragen vermoedelijk bij tot de ernst van deze reacties. De stappen die plaatsvinden bij het op gang brengen van de ontstekingsreactie zijn: 

• Antigenen binden aan de IgE-receptoren op de membraan. Het gevolg is dat de korrels hun inhoud buiten de cel (in de extracellulaire matrix) legen. 
• De aanmaak van leukotriënen wordt gestart. 
• Het vrijgekomen histamine zorgt ervoor dat de bloedvaten verwijden en gaan lekken. Ook zorgt het ervoor dat gladde spiercellen in bijvoorbeeld de bronchiën gaan samentrekken. 
• Leukotriënen hebben soortgelijke effecten, maar deze acties zijn langzamer en duren langer dan deze veroorzaakt door histamine. Ook zorgen leukotriënen ervoor dat andere witte bloedcellen naar de plaats van infectie migreren.

Levensgevaarlijke allergische reactie
Bij sommige allergische personen kan een tweede blootstelling aan hetzelfde allergeen (een stof die een allergische reactie kan veroorzaken) resulteren in een heftige allergische reactie. Veel basofielen en mestcellen laten de inhoud van hun korrels vrijkomen, waardoor vele bloedvaten verwijden en gaan lekken, zodat het bloedvolume kleiner wordt. De persoon verkeert dan in een circulatoire shock. De gladde spiercellen van de bronchiën trekken ook samen, waardoor ernstige benauwdheid ontstaat. Deze extreme allergische reactie staat bekend als een anafylactische shock en kan de dood tot gevolg hebben.