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 eencelligen hebben evenals eukaryoten wel cellulaire mechanismen om virussen of andere bacteriën te weren, maar wanneer er over een immuunsysteem spreken bedoelen we de immuunrespons in multicellulaire organismen, gewoonlijk gewervelde dieren waarin een groot aantal cellen en moleculen samenwerken om indringers te weren.

Het immuunsysteem in de mens

Naast het weren van virussen, bacteriën en parasieten wordt het immuunsysteem ook wel ingezet om giffen en ook zieke lichaamscellen als kankercellen op te ruimen. Een ziekteverwekker wordt ook wel pathogeen genoemd.

Het immuunsysteem kan worden onderverdeeld in een adaptief (verworven) en een aspecifiek (aangeboren) deel. Het adaptieve deel past zich aan de pathogeen aan, dit kost tijd, maar zal uiteindelijk een sterke afweer worden. Bovendien is het lichaam daarna vaak langdurig beschermd tegen deze pathogeen. Het aspecifieke deel daarentegen is direct werkzaam, maar minder specifiek voor de pathogeen en kan de afweer soms maar weinig in gang zetten.

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 zelf de pathogeen of activeren andere enzymen of cellen die de pathogeen opruimen. Cellulaire componenten zijn cellen die werken voor het immuunsysteem, zoals de witte bloedcellen.

De witte bloedcellen zijn cellen van het immuunsysteem die zich in het bloed of in de lymfevloeistof bevinden en omvat cellen zowel uit het aspecifieke als het adaptieve immuunsysteem. Fagocyten en lymfocyten zijn vrij bekende witte bloedcellen. Fagocyten fagocyteren (Opnemen van de pathogenen in de cel door blaasjes in het celmembraan te maken en zo de pathogeen te omgeven) de pathogenen en breken ze af in lysosomen.

Elke cel of molecuul heeft specifieke structuren op het oppervlak (epitopen). Lymfocyten ontwikkelen antistoffen specifiek voor epitopen op het vreemde materiaal. Elk antistof is specifiek voor een antigen, een zo'n vreemde structuur. Wanneer een antistof is gebonden aan zijn antigen wordt het vreemde materiaal nog makkelijker als vreemd beschouwd en opgeruimd door fagocyten, bovendien hindert de binding van antilichamen het functioneren van de pathogeen.

Het immuunsysteem is betrokken bij een groot deel van de bekende ziekten in mensen en hogere diersoorten. Er is vrij veel over het immuunsysteem bekend, en er zijn technieken ontwikkeld om het immuunsysteem te remmen, dan wel te bevorderen. Ook worden antistoffen gebruikt in het laboratorium om kleine stoffen te herkennen of binden.

Structuur van het immuunsysteem

De meeste multicellulaire organismen bezitten een immuunsysteem dat uit ingeboren immuniteit bestaat die over het algemeen uit een reeks genetisch-gecodeerde reacties op ziekteverwekkers bestaat en niet tijdens het leven van het organisme verandert. De aanpassingsimmuniteit, waarin de reactie op ziekteverwekkers tijdens het leven van een individu verandert, verscheen enigszins abrupt in evolutieve tijd met het verschijnen van kraakbeenachtige vissen. De organismen die een aanpassingsimmuniteit ook bezitten bezitten een ingeboren immuniteit en veel van de mechanismen tussen de systemen zijn gemeenschappelijk, zodat het niet altijd mogelijk is om een harde en snelle grens tussen de individuele componenten te trekken betrokken bij beide, ondanks het duidelijke verschil in verrichting. De hogere gewervelde dieren en alle zoogdieren hebben zowel een ingeboren als aanpassingsimmuunsysteem.

Aangeboren immuunsysteem

Het aanpassingsimmuunsysteem kan dagen of weken na een eerste besmetting vergen om een effect te hebben. Nochtans zijn de meeste organismen onder constante aanval van ziekteverwekkers, die door het snel-handelende ingeboren immuunsysteem onder controle moeten worden gehouden. De ingeboren immuniteit bestrijdt ziekteverwekkers gebruikend defensie die snel wordt gemobiliseerd en door receptoren teweeg te brengen die een breed spectrum van ziekteverwekkers herkennen. Planten en vele lagere dieren bezitten geen aanpassingsimmuunsysteem en baseren zich in plaats daarvan op ingeboren immuniteit.

Cellulaire component

Niet-specifieke immuniteit vormt, na niet-immunologische factoren als huid en secreten, de eerstelijns verdediging tegen infecties.

• fagocyten (Grieks: phagein = eten, kutos = holte, cel) Fagocyten zijn polymorfonucleair (Grieks: polus = meer, μορφη (morphè) = vorm, Latijn: nucleus = kern) en komen voor in slijmvliezen en weefsels. Deze fagocyteren (fagocytose = op eten) daar lichaamsvreemde objecten zoals bacteriën.
• macrofagen (Grieks: makros = groot, grote eters) Macrofagen zijn afkomstig van monocyten. Monocyten ontwikkelen in het beenmerg tot verschillende typen macrofagen. Bepaalde vreemde structuren bevorderen de fagocytose direct, of indirect (opsonisatie) na binding van humorale factoren (bijvoorbeeld antistoffen). Een macrofaag presenteert vreemd materiaal na fagocytose op het celmembraan om de ontwikkeling van de specifieke afweer te bevorderen.
• 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)
• dendrietcellen
• basofiele granulocyten (kleuren met een basische kleurstof)
• monocyten (Grieks: monos = alleen; een celkern)
• Natural Killer cellen
• eosinofiele granulocyt (kleuren met eosine)
• mestcellen (deze bevinden zich niet in het bloed maar in de weefsels die in contact staan met de buitenwereld)

Humorale component

Complementsysteem een groep eiwitten die na activatie een cascade (kettingreactie) vormen. Recente vooruitgang is gemaakt op het gebied van ingeboren immunologie met de ontdekking van bepaalde receptoren: de receptoren bij zoogdieren die voor een groot deel van de ingeboren immune erkenning van ziekteverwekkers verantwoordelijk zijn. Er is sterk bewijsmateriaal dat deze receptoren van het ontdekken van de "ziekteverwekker-geassociërde moleculaire patronen" en/of het verstrekken van het "gevaarssignaal" de oorzaak zijn.

Fysieke barrière

De eerste defensie omvat barrières tegen besmetting zoals huid en de slijmdeklaag van de darm en de luchtwegen, die fysisch de interactie verhinderen tussen de "gastheer" en de ziekteverwekker. De ziekteverwekkers die deze barrières doordringen ontmoeten constitutief uitgedrukte anti-microbiale molecules die de besmetting beperken.

Adaptieve (verworven) immuunsysteem

Het adaptieve immuunsysteem, ook het specifieke immuunsysteem genoemd, verklaart het interessante feit dat wanneer de meeste zoogdieren een eerste besmetting door een ziekteverwekker overleven, zij over het algemeen immuun zijn om ziekte te ontwikkelen die door die zelfde ziekteverwekker wordt veroorzaakt. Dit feit wordt geëxploiteerd door moderne geneeskunde door het gebruik van vaccins. Het aanpassingsimmuunsysteem is gebaseerd op immuuncellen. Deze worden witte bloedlichaampjes (of witte bloedcellen) genoemd, die door stamcellen in het beenmerg worden geproduceerd. Deze cellen ontwikkelen zich vaak in lymfoïde organen: de lymfeknopen, beenmerg of Thymus.

Het adaptieve immuunsysteem heeft tijd nodig om zich te ontwikkelen (bij een infectie bij mensen circa 7-10 dagen), maar zal op den duur evolueren (letterlijk) tot een zeer specifieke afweer. Het geheugenonderdeel vormt vervolgens een uniek onderdeel van het adaptieve immuunsysteem.

Cellulaire afweer

Dit is een immuunrespons gericht tegen intracellulaire micro-organismen (virussen, bacteriën). Voor de cellulaire immuniteit zijn de T-cellen verantwoordelijk. Ze zijn naar de thymus genoemd. Er worden 2 typen T-lymfocyten onderscheiden, wanneer men kijkt naar de functie:

• T-helpercellen (CD4-positief)
• cytotoxische T-cellen (CD8-positief)

Humorale afweer

Antistoffen zijn eiwitten die worden geproduceerd door B-lymfocyten, die behoren tot de witte bloedcellen. De B-lymfocyten en de antistoffen samen worden de humorale afweer genoemd en zijn op zich weer onderdeel van de specifieke afweer. Dit deel van ons afweersysteem is in staat om onderscheid te maken tussen wat tot ons eigen lichaam behoort en wat vreemd is in ons lichaam, zoals bacteriën, virussen maar ook bloedcellen met een afwijkende bloedgroep. Het afweersysteem herkent niet de volledige lichaamsvreemde structuur maar slechts een eiwit- of een suikeronderdeel hiervan, dat antigeen genoemd wordt. De B-lymfocyten worden gemaakt in het beenmerg vanuit lymfoïde stamcellen. Een jonge B-lymfocyt, die nog nooit eerder een antigeen heeft ontmoet, maakt een primaire antistof die het als zogenaamde B-cel receptor (BCR) op het celmembraan vertoont. De B-lymfocyten verlaten nu het beenmerg om naar de secundaire lymfoïde organen, zoals lymfeklieren en milt, te gaan. Hier zullen de B-lymfocyten voor het eerst antigenen ontmoeten. Aangezien een B-lymfocyt veel verschillende primaire antistoffen kan maken, zijn er slechts enkele cellen die het gepresenteerde antigeen kunnen binden. Om echter de B-lymfocyt aan te zetten om zijn antistof te gaan moduleren, zodat dit beter past, en om er voor te zorgen dat de B-lymfocyt gaat vermenigvuldigen, is er een tweede soort cel nodig van het specifieke afweersysteem: de T-helper lymfocyt. Alleen wanneer er binding van zowel een antigeen als van een T-helper lymfocyt aan de B-lymfocyt plaatsvindt, kan er differentiatie en proliferatie optreden. Deze uitrijping van een B-lymfocyt vindt plaats in de secundaire lymfoïde organen. De uitgerijpte B-lymfocyt kan of een plasmacel of een memory B-lymfocyt worden. De plasmacel verlaat de secundaire lymfoïde organen om zich naar het beenmerg te begeven. Hier bevinden zij zich in het juiste milieu om grote hoeveelheden antistoffen te gaan produceren. De memory B-lymfocyt blijft in de circulatie en zal tijdens een tweede invasie van een antigeen snel weer antistoffen van dezelfde specificiteit kunnen maken. Wanneer een antistof aan een antigeen bindt, wordt een immuuncomplex gevormd dat door weer andere witte bloedcellen uit onze bloedbaan verwijderd wordt.

De humorale component wordt dus verzorgd door B-cellen en dan vooral de plasmacellen. Deze plasmacellen kunnen een aantal antistoffen (antilichamen) afgeven aan het bloedplasma. Deze behoren tot de familie van de immunoglobinen en zijn in vijf klassen onderverdeeld:

• IgA
• IgD
• IgE
• IgG
• IgM

De kruising tussen aangeboren en aanpassingsimmuunsystemen

Hoewel de dichotomie van de aangeboren en aanpassingsimmuunsystemen heeft gediend om de reductionistenbenadering van immunologie te vereenvoudigen en te vergemakkelijken, hebben een aantal vrij recente ontdekkingen geholpen om oude geheimen van het immuunsysteem te verklaren evenals de scheidslijn tussen aangeboren en aanpassingsimmuunsystemen te vertroebelen.

Ziektes van het menselijke immuunsysteem

Een niet, of niet voldoende functionerend immuunsysteem is een eigenschap van immuundeficiëntie; er zijn aangeboren of verworven vormen van immunodeficiëntie. Een voorbeeld van een aangeboren afwijking van het immuunsysteem is SCID (Severe Combined Immuno Deficiency Syndrome), dat voorkomt bij zeer jonge kinderen. Verworven immunodeficiëntie komt voor bij ziekten van het immuunsysteem zoals AIDS (het "Verworven Immuun Deficiëntie Syndroom"), een besmettelijke ziekte, die door het HIV-virus wordt overgebracht, die degeneratie van het immuunsysteem van het lichaam veroorzaakt, maar het wordt ook wel veroorzaakt door medicijnen, bijvoorbeeld bij transplantatiepatiënten.

Anderzijds is een "overactief" immuunsysteem een eigenschap van een groot aantal verschillende soorten auto-immuunziekten, zoals diabetes mellitus type I , multiple sclerose (MS), psoriasis, en reumatoïde artritis (reuma). In deze ontbreekt de zelf-herkenningscapaciteit van het immuunsysteem en het valt een deel van het eigen lichaam van de patiënt aan.

Het immuunsysteem in de plant

Bij zelf-bestuivende planten zal een stuifmeelkorrel die op stigma van een bloem landt een stuifmeelbuisje onderaan de steel naar de stempel voor bevruchting verzenden. Een stuifmeelkorrel van een genetisch verschillende plant zal niet ontkiemen of het stuifmeelbuisje, zodra gevormd, zal in de steel desintegreren. In kruis-bestuivende soorten, desintegreren de eigen stuifmeelkorrels, terwijl de niet-eigen korrels ontkiemen en bevruchten.

Toch moeten niet alle cellen van buiten worden vernietigd aangezien sommigen voor voeding moet worden geassimileerd. Daarom moet het immuunsysteem de capaciteit hebben om eigen en niet-eigen te ontdekken. Het defensiesysteem moet de capaciteit hebben om toekomstige gevaren te behandelen.

Zie ook

• Immunologie
• Immunoglobuline
• Lymfatische systeem