Immuniteit is het vermogen van het lichaam om weerstand te bieden tegen verschillende vreemde organismen en toxinen die de weefsels kunnen beschadigen. De meeste organismen beschikken over non-specifieke weerstand. Dit deel van de weerstand bestaat uit algemene beschermingsmechanismen. Specifieke immuniteit is het vermogen van het lichaam om krachtige beschermingsmechanismen te ontwikkelen die specifieke antigenen vernietigen.
Specifieke immuniteit wordt geïnitieerd door antigenen
Er bestaan in het lichaam twee vormen van immuniteit. Humorale immuniteit of B-cel immuniteit is verantwoordelijk voor circulerende antilichamen. Antilichamen kunnen antigenen aanvallen. Cellulaire immuniteit of T-cel immuniteit wordt bereikt door de vorming van een grote hoeveelheid geactiveerde lymfocyten die specifiek gemaakt zijn om een antigeen aan te vallen.
Specifieke immuniteit ontwikkeld zich pas, nadat het lichaam in contact is gekomen met een vreemd organisme of toxine. Het lichaam ontwikkelt een mechanisme om het vreemd organisme te herkennen. Elk organisme of toxine bevat 1 of meer specifieke chemische kenmerken. Deze kenmerken worden antigenen genoemd. Antigenen zijn verantwoordelijk voor de vorming van de specifieke immuniteit.
Een antigeen heeft doorgaans een moleculair gewicht van minimaal 8000. Het proces van antigeniciteit hangt af van het voorkomen van grote moleculen op het oppervlak van het antigeen. Deze moleculen worden epitopen genoemd. Eiwitten en polysachariden zijn meestal antigenisch.
Lymfocyten zijn verantwoordelijk voor de specifieke immuniteit. Lymfocyten komen voor in de lymfeklieren, milt, submucosa van het verteringsstelsel en beenmerg. Lymfeweefsel komt overal in het lichaam voor, om op die wijze snel binnendringende organismen en toxinen uit te schakelen.
Er bestaan twee populaties van lymfocyten in het lichaam. Beide populaties stammen af van de pluripotente hemopoiëtische stamcellen. Een populatie wordt verder afgewerkt in de Thymus. Deze populatie wordt T-lymfocyten genoemd en is verantwoordelijk voor de cellulaire immuniteit. De andere populatie lymfocyten wordt verder afgewerkt in de lever tijdens het foetale fase en in het beenmerg tijdens het foetale fase en na de geboorte. Deze cellen worden B-lymfocyten genoemd en zijn verantwoordelijk voor de humorale immuniteit.
De thymus prepareert de T-lymfocyten. Lymfocyten delen snel en kennen een grote diversiteit om zo het hoofd te bieden tegen een grote variëteit antigenen. T-cellen verlaten de thymus en gaan naar het lymfeweefsel in heel het lichaam. De productie van de meeste T-lymfocyten vindt plaats kort voor en na de geboorte. Verwijderen van de thymus na de geboorte verminderd het T-lymfocyten systeem. Verwijderen van de thymus enkele maanden voor de geboorte schakelt echter wel de cellulaire immuniteit uit.
De lever en het beenmerg prepareren de B-lymfocyten. Er is veel minder bekend over de productie van B-lymfocyten. Bij mensen worden B-lymfocyten geprepareerd in de lever tijdens de foetale fase en in het beenmerg tijdens de foetale fase en na de geboorte. B-lymfocyten verschillen van T-lymfocyten. B-lymfocyten scheiden actief antilichamen af. Antilichamen zijn grote eiwitten die aan bepaalde stoffen binden en deze vernietigen. B-lymfocyten kennen een grote diversiteit dan T-lymfocyten. B-lymfocyten vormen miljarden verschillende antilichamen met een specifieke reactiviteit. Nadat de B-lymfocyten geprepareerd zijn, migreren de B-lymfocyten naar het lymfeweefsel.
Wanneer een specifiek antigeen in contact komt met T- en B-lymfocyten in het lymfeweefsel, worden een groep lymfocyten geactiveerd. De geactiveerde T-lymfocyten en nieuwgevormde antilichamen reageren alleen met het binnengedrongen antigeen.
Een aantal geprepareerde lymfocyten wordt geactiveerd door een bepaald antigeen. Er bestaan miljoenen voorgevormde T- en B-lymfocyten die in staat zijn direct te reageren op het juiste antigeen. Elk van deze voorgevormde lymfocyten is in staat om een bepaald antilichaam of T-lymfocyt met specificiteit voor 1 antigeen. Wanneer het lymfocyt is geactiveerd door een antigeen, produceert het grote hoeveelheden identieke lymfocyten.
Een B-lymfocyt produceert antilichamen. T-lymfocyten komen uiteindelijk vrij als gesensitiseerde T-lymfocyten in het bloed. Gesensitiseerde T-lymfocyten circuleren door het bloed, interstitium en lymfe. Een groep lymfocyten die in staat zijn om een specifiek antilichaam of T-cel te produceren, wordt een kloon genoemd. De lymfocyten in een bepaalde kloon zijn identiek en zijn afkomstig van 1 bepaalde progenitor lymfocyt.
Specifieke kenmerken van de humorale immuniteit
Macrofagen fagocyteren antigenen en presenteren het aan nabij gelegen B-lymfocyten. De B-lymfocyten vergroten direct en worden antilichaam producerende plasmacellen. De plasmacellen produceren y-globuline antilichamen, welke uitgescheiden in de lymfe en vervoerd worden door het bloed.
Specifieke immuniteit kent een geheugenreactie. Een aantal B-lymfocyten die tijdens activatie ervan worden gevormd, vormen geen plasmacellen, maar B-lymfocyten identiek aan de geactiveerde lymfocyten. Dit veroorzaakt een populatie B-lymfocyten met een vergrote specificiteit. Deze B-lymfocyten circuleren door het lichaam en nestelen zich in het lymfeweefsel. Wanneer eenzelfde antigeen weer het lichaam binnendringt, worden deze lymfocyten we er actief. Deze cellen worden geheugencellen genoemd. Blootstelling aan hetzelfde antigeen veroorzaakt een snelle en potente immuunreactie. Dit is ook de reden waarom mensen worden gevaccineerd. Vaccinatie wordt bereikt middels injectie van een antigeen.
Antilichamen zijn y-globuline-eiwitten die immunoglobulines worden genoemd. Alle immunoglobulines bestaan uit een lichte en zware polypeptide-keten. Elke polypeptide-keten heeft een variabel en constant deel. Elk ander antilichaam heeft een ander variabel deel. Dit deel hecht aan een antigeen. Het constante deel heeft andere kenmerken, zoals oplosbaarheid, hechting aan weefselstructuren en hechting aan het complementaire complex. Er zijn klassen antilichamen, elk met een specifieke functie: IgM, IgA, IgG en IgE. De 75 Procent van de immunoglobulines is IgG.
Antilichamen vallen direct de binnendringer aan en activeren het complement systeem. Het complementaire systeem vernietigt de binnendringer. De antilichamen kunnen op verschillende manieren de binnendringer uitschakelen:
• Agglutinatie. Grote moleculen met antigenen op hun oppervlakte zoals bacteriën en rode bloedcellen klonteren samen.
• Precipitatie. Het moleculaire complex van oplosbare antigenen en antilichamen wordt zo groot dat het niet opgelost kan blijven.
• Neutralisatie. Antilichamen bedekken het oppervlak van antigenen.
• Lyse. Antilichamen zijn in staat om celmembranen aan te vallen.
• Hoewel antilichamen directe effecten hebben, is hun grootste effect het vergroten van de effectiviteit van het complement systeem.
Het complement systeem wordt geactiveerd door de antigeen-antilichaam reactie. Het complement systeem is een verzameling van eiwitten die altijd in het plasma aanwezig zijn. Deze eiwitten kunnen geactiveerd worden door de antigeen-antilichaam reactie. Wanneer een antilichaam hecht aan een antigeen is het constante deel van het antilichaam onbedekt. Het geactiveerde antilichaam bindt direct aan het C1-molecuul van het complement systeem. Het gevolg is een cascade van reacties. Bij de activatie van het complement systeem ontstaan er verschillende eindproducten. Verschillende van deze eindproducten helpen de binnendringer te vernietigen, of neutraliseren een toxine. Het complement systeem kan fagocytose door neutrofielen en macrofagen stimuleren, celmembranen laten scheuren, agglutinatie stimuleren, virussen aanvallen, chemotaxis van neutrofielen en macrofagen stimuleren en het vrijmaken van histamine door mestcellen en basofielen stimuleren. Histamine stimuleert vasodilatatie en lekken van plasma wat weer de ontstekingsreactie stimuleert. Activatie van het complement systeem door een antigeen-antilichaam reactie wordt de klassieke weg genoemd.
Specifieke kenmerken van de cellulaire immuniteit
Wanneer macrofagen een specifiek antigeen presenteren, prolifereren T-lymfocyten van een bepaalde kloon. Hierdoor komen grote hoeveelheden van een bepaalde geactiveerde kloon vrij. De geactiveerde T-lymfocyten bereiken via de circulatie het hele lichaam. De geactiveerde T-lymfocyten blijven maanden tot jaren in het lichaam. Geheugencellen worden op dezelfde wijze gevormd, als bij B-lymfocyten. Bij blootstelling aan hetzelfde antigeen verloopt de vrijmaking van geactiveerde T-lymfocyten veel sneller. Antigenen hechten aan receptormoleculen aan de oppervlakte van T-lymfocyten. De receptormoleculen bestaan uit een variabele eenheid die vergelijkbaar is met het variabele deel van een antilichaam.
Antigeenpresenterende cellen, MHC eiwitten en antigeenreceptoren van een T-lymfocyt. T-lymfocyt reacties zijn extreem antigeenspecifiek, vergelijkbaar met de antilichaamreactie van B-lymfocyten. B-lymfocyten herkennen een intact antigeen. T-lymfocyten moeten echter eerst gebonden worden aan MHC eiwitten op de oppervlakte van antigeenpresenterende cellen.
Er bestaan drie verschillende antigeenpresenterende cellen: macrofagen, B-lymfocyten en dendrietcellen. Dentrietcellen zijn in het hele lichaam te vinden en zijn het meest effectief in het presenteren van een antigeen.
De MHC eiwitten binden peptidefragmenten van het antigeen en transporteren deze naar de oppervlakte van de cel. Er zijn twee typen MHC eiwitten: MHC I en MHC II. MHC 1 eiwitten presenteren antigenen aan cytotoxische T-lymfocyten. MHC II eiwitten presenteren antigenen aan T-helpercellen. Antigenen op de oppervlakte van antigeenpresenterende cellen binden receptormoleculen op de oppervlakte op dezelfde manier dat ze plasma-antilichamen binden.
Typen T-cellen en hun functie
De drie grootste groepen T-cellen zijn: T-helpercellen, Cytotoxische T-cellen en Suppressor T-cellen.
T-helpercellen komen het meest voor in het lichaam. T-helpercellen reguleren bijna alle immuunreacties. Dit wordt bereikt door de vorming van een aantal mediatoren. Deze mediatoren worden lymfokines genoemd. Lymfokines reageren op andere cellen van het beenmerg en immuunsysteem. T-helpercellen scheiden Interleukine 2 tot 6, granulocyt-monocyt koloniestimulerende factor en interferon-y uit. In afwezigheid van lymfokines is het immuunsysteem bijna uitgeschakeld. T-helpercellen worden geïnactiveerd of vernietigd door het human immunodeficiency virus (HIV) (acqiured immunodeficiency syndrome (AIDS)). Door deze ziekten raakt het lichaam onbeschermd tegen allerlei infecties.
T-helpercellen voeren de volgende functies uit:
• Stimuleren van groei en proliferatie van cytotoxische en suppressor T-cellen door IL 2, 4 en 5.
• Stimuleren van groei en differentiatie (door IL 4, 5 en 6) van B-lymfocyten om plasmacellen en antilichamen te vormen.
• Activatie van het macrofagensysteem.
• Stimulatie van de T-helpercellen zelf. IL-2 heeft een directe positieve terugkoppeling om de activatie van T-helpercellen te stimuleren.
Cytotoxische T-cellen kunnen micro-organismen direct uitschakelen. Cytotoxische T-cellen worden daarom killercellen genoemd. Receptoren aan de oppervlakte van cytotoxische T-cellen hechten stevig aan cellen die met hun antigeen overeen komen met de desbetreffende receptor. Daarna scheiden de cytoxische T-cellen perforines uit. Perforines doorboren het celmembraan. Door het doorboren wordt het osmotisch evenwicht van het micro-organisme verstoord. Cytotoxische T-cellen spelen een belangrijke rol in de vernietiging van cellen geïnfecteerd door een virus, kankercellen en getransplanteerde orgaancellen. Suppressor T-cellen onderdrukken de functie van T-helpercellen en cytotoxische T-cellen. Er wordt gedacht dat suppressor T-cellen de reactie van T-helpercellen en cytotoxische T-cellen reguleren. Anders kan de immuunreactie te hevig zijn, waardoor er ook schade aan het lichaam kan optreden.
Immunologische tolerantie
Het immuunsysteem herkent het eigen weefsel als niet gevaarlijk. Er wordt gedacht dat deze tolerantie wordt opgebouwd tijdens de ontwikkeling van T-cellen in de thymus en B-lymfocyten in het beenmerg. Het mechanisme van tolerantie wordt echter niet geheel begrepen. Er wordt echter gedacht dat de lymfocyten die reageren op lichaamseigen antigeen worden uitgeschakeld.
Het falen van deze tolerantie leidt tot auto-immuunreacties waarbij het immuunsysteem lichaamseigen weefsels aanvalt, zoals bij reumatische koorts. Het lichaam valt dan de eigen gewrichten en hartkleppen aan. Bij glomerulonefritis valt het immuunsysteem de eigen glomeruli aan. Bij Myasthenia Gravis treedt een immuunreactie tegen acetylcholine op. Bij Lupus Erythematosus treedt een immuunreactie tegen verschillende weefsels op.
Allergie en overgevoeligheid
Een belangrijk maar ongewenst effect van de immuniteit is de ontwikkeling van een allergie of andere typen van overgevoeligheid. Allergie kan veroorzaakt worden door geactiveerde T-cellen en kan huidreacties, oedeem en astmatische aanvallen veroorzaken als reactie op verschillende (eigenlijk ongevaarlijke) stoffen.
Sommige allergieën worden veroorzaakt door IgE antilichamen. Deze antilichamen worden reagines of gesensitiseerde antilichamen genoemd om ze te onderscheiden van de normale antilichamen. IgE antilichamen kunnen zeer sterk hechten aan mestcellen en basofielen. Hooikoorts en astma kan door IgE antilichamen veroorzaakt worden.
Bronnen:
JE. Hall, 2006, Pocket Companion to Textbook of Medical Physiology, Elsevier Inc
GA Thibodeau, Patton KT 2007, Anatomy & Physiology, Mosby/Elsevier
EN Marieb, Hoehn K 2007, Human Anatomy & Physiology, Pearson/Benjamin Cummings