Hoofdstuk 2: Cellen, organen, cytokines
Het immuunsysteem: van verdediging tot tolerantie
Verdediging tegen:
• Pathogenen (virus, bacterie, schimmel, parasiet)
• Lichaamsvreemd materiaal (RBC andere species)
• Kankercellen (eigen lichaamsvreemd materiaal)
—> Proberen vernietigen, fagocyteren en IC verwerken,
en via lymfe naar de gespecialiseerde organen
—> Naar het adaptieve immuunsysteem met T en B
cellen (die naar plaats van actie gaan)
Tolerantie van:
• Lichaamseigen structuren en cellen
• Ongevaarlijke lichaamsvreemde elementen
·
Het aangeboren en adaptief immuunsysteem
Bijvoorbeeld een vaccin:
• Aangeboren (innate) IS gaat snel reageren, na enkele dagen
gaat verworven (adaptief/acquired) IS rageren
—> // = hier kan een tijdspanne van dagen, maanden, jaren liggen
• Bij 2e vaccin: aangeboren IS gaat dezelfde respons genereren,
maar adaptief IS schiet nu veel sneller in gang, forsere
immuunreactie
De cellen
• Witte bloedcellen (leukocyten)
—> Granulocyten: neutrofielen, eosinofielen, basofielen
—> Monocyten, macrofagen
—> Dendritische cellen
—> Lymfocyten: T cellen, B cellen, innate lymphoid cells
—> Mastcellen
• Thymus
• Lymfeknoop, lymfevaten
• Milt
, Myeloïde en lymfoïde cellijn
Alle WBC in beenmerg aangemaakt
• Splitst snel in 2 lijnen: myeloide en lymfoide
• Myeloide: aanmaak van granulocyten, monocyten
(en macrofagen) en dendritische cellen
—> Ook de mast cellen in weefsels
• Lymfoide: aanmaak van T en B cel progenitors
en innate lymfoid cells (natural killer cells)
Myeloide cellijn
:
Uit deze cellijn ontstaan uiteindelijk:
• RBC
• Bloedplaatjes
• Granulocyten (neutrofielen, eosinofielen, basofielen) Bloed
• Monocyten
• Macrofagen
Weefsel
• Dendritische cellen
• Mast cellen
=> Cellen van het aangeboren immuunsysteem
Neutrofielen
Morfologie:
• 12-15 µm
• Gelobde kern (2-5 lobben)
• Ruim cytoplasma met fijne granules
• 50-70% vd leukocyten die in het bloed circuleren
—> 7-10u in het bloed voor migratie naar weefsels (overleven enkele dagen)
—> Migratie van bloed naar weefsel via chemotaxis: mbv chemokines
• Neutrofielen is meest abundante WBC in het bloed
• Ontwikkeling in beenmerg gestimuleerd door inflammatoire molecules (cytokines) en GF
• Transiënte stijging neutrofielen in het bloed = teken van ontsteking
• Fagocyteren + lyseren IC mbv enzymes en antimicrobiële proteinen (granules fuseren met fagosoom)
• Scheiden antimicrobiële proteinen af en genereren NETs (neutrophil extracellular traps) voor bacteriën
—> Geheel vormt etter/put
• Secreteren cytokines die oa functie B en T lymfocyten mee reguleert
· Eosinofielen
Morfologie:
• 12-17 µm
• Tweelobbige kern
• Ruim cytoplasma met 2 soorten granules (grote eosinofiele en
kleine azurofiele)
, • 1-3% (<6%) van circulerende leukocyten
• Belang in verdediging tegen parasitaire wormen
• Rol in asthma en allergische symptomen
• Secreteren cytokines die functie van B en T lymfocyten, mastcellen, basofielen mee reguleert
· Basofielen
Morfologie
• 7-11 µm
• Tweelobbige kern (vaak verscholen achter granules)
• Ruim cytoplasma met 2 types granules
—> Azurofiele granules (lysosomen)
• Meeste in het beenmerg (ontwikkelen daar) —> Specifieke granules (met histamine, leukotriënen, IL4, IL13…
• Minder dan 1% vd circulerende leukocyten
—> Circuleren 5-6u voor migratie naar weefsels
• Rol in verdediging tegen parasitaire wormen (vb helminthen, gaat van bloed naar weefsels)
• Faciliteren migratie van andere immuuncellen naar infectieplaats via vasodilatatie (granule vrijzetting)
• Rol in allergische symptomen (IgE binding)
·
Monocyten en macrofagen
Morfologie
• Grote onregelmatige cellen
• Kern met indeukingen
• Vesikels in cytoplasma
• Componenten van aangeboren immuunsysteem, afkomstig uit myeloide cellijn
—> Monocyten en macrofagen zijn myeloide antigeen presenterende cellen (APCs)
• Zijn 2-12% van de circulerende leukocyten
• Differentiëren tot macrofagen in de weefsels
Deel afkomstig van inflammatoire monocyten
• Migreren naar aanleiding van een infectie in de weefsels
—> Differentieren in inflammatoire macrofagen
• Hebben APC activiteit
• Experten in fagocytose waardoor ze pathogenen verwijderen
Deel is weefsel-residente macrofagen
• Al in embryonale fase aanwezig (niet afkomstig van inflammatoire monocyten)
• In veel weefsels als specifiek celtype met weefselspecifieke functies
• Kunnen aan self-renewal doen (blijven dus in de weefsels)
• Hebben APC activiteit
—> APCs: vernietigen lichaamsvreemd materiaal, verwerken het en presenteren het aan andere elementen van het IS
,·
Dendritische cellen
Morfologie
• Hebben fijne en uitgesproken dendrieten
• Aanwezig in weefsels (amper in perifeer bloed)
• In weefsels monitoren ze invaderende pathogenen
—> Nemen antigenen op (fagocytose - RM endocytose - pinocytose), verwerken ze en migreren naar lymfoide organen
• Presenteren antigenen aan het adaptieve immuunsysteem
=> Zijn in staat om antigenen op 1 plaats te adapteren en op een andere plaats te presenteren (APC functie)
Myeloide APCs: monocyten, macrofagen en dendritische cellen
• Als in aanraking met pathogeen in infectiehaard:
—> Fagocytose van pathogeen
—> Stukje peptide van pathogeen verwerken en op celmembraan van APC
gepresenteerd aan T cellen
=> Boodschappers die vanuit infectiehaard —> lymfeknopen gaan om de T
cellen te activeren
Lymfoïde cellen
1. B lymfocyten of B cellen
2. T lymfocyten of T cellen
3. Innate lymphoid cells, natural killer cells (ILCs): eigenschappen van
zowel aangeboren en verworven IS)
Morfologie: grote kern, weinig cytoplasma
B cel heeft een BCR (een membraangebonden immunoglobuline)
—> Kan omgevormd w tot plasma cel, maakt een Ig aan als een fabriek
NK cellen hebben granules die andere cellen kunnen vernietigen
Mast cellen
Morfologie
• Grote kern
• Vol granules
• Aanwezig in huid, slijmvliezen, bindweefsel van organen (niet in perifeer bloed)
• Verschillende granulen en kunnen pro-inflammatoire mediatoren (cytokines) vrijstellen
• In weefsels monitoren ze aanwezigheid van pathogenen
• Spelen rol in verdediging tegen parasitaire infecties en allergische reacties
, Hoe verschillende cellen in het bloed herkennen?
Via microscopie: RBC, bloedplaatjes, verschillende cellen van myeloide witte bloedcellijn, lymfocyten (geen onderscheid tussen B of T)
Via flowcytometrie: onderscheid tussen B en T lymfocyten
• Rode bloedcel (erythrocyt)
• Monocyt
Myeloide reeks
• Granulocyt: type neutrofiel
• Bloedplaatje (trombocyt)
• Lymfocyt Lymfoide reeks
De organen
·
Primair en secundair lymfoid weefsel
• T- cell progenitor cellen w aangemaakt in beenmerg —> thymus
• Rijpen in thymus verder tot mature, naieve T cel
—> Worden doorheen thymus rondgeleid om verder te matureren
—> Testen of ze functioneel (niet auto-reactief) zijn dmv selectieprocessen
CMJ = corticomedullaire junctie
—> overgang tussen cortex (buitenste deel) en medulla (binnenste deel)
Secundaire lymfoide organen/entiteiten
= de legerkazernes van de actieve (effector)cellen
• Aparte organen: lymfeknopen + lymfevaten, milt, tonsillen
• Minder gecompartimentaliseerd (geen duidelijk afgebakende organen, diffuus verspreid in andere weefsels)
• In associatie met andere organen (in context van bestaande organen)
—> Typisch in barrière weefels: in de mucosa van vb GI tract (MALT) of in de huid
- De lymfeknoop (secundair lymfoid orgaan)
• Boonvormig omkapseld met 3 belangrijke zones: cortex,
paracortex en medulla
• Bevat stromale cellen (bw) en immuuncellen (zoals lymfocyten,
macrofagen en dendritische cellen)
• Krijgt toevoer van lymfe- en bloedvaten
—> Cellen komen binnen via aanvoerende lymfatische vaten (ook
afvoerende lymfevaten)
, Cortex
:
= buitenste laag, bevat:
• Kapsel
• B lymfocyten (georganiseerd in B follikels) om te matureren
• Ook wat macrofagen en folliculair dendritische cellen in de
subcapsulaire sinus (holte)
—> Folliculair dendritische cellen zijn van mesenchymale origine
=/= dendritische cellen
Paracortex
: •
Medulla
Bevat vnl T lymfocyten (ook dendritische cellen)
• Bevat vnl antistof producerende plasmacellen
• Plaats waar cellen lymfeknoop verlaten (efferente lymfevaten)
Organisatie van de lymfeknoop
IN
• Naieve lymfocyten circuleren in bloed —> via HEVs (hoog endotheel venules) de
(para)cortex binnen
—> HEVs hebben heel grote endotheelcellen waartussen lymfocyten wringen om van
bloed naar lymfeknoop te gaan
• APCs en antigeen komt via de afferente lymfevaten toe
UIT
• Cellen verlaten lymfeknoop via efferente lymfevaten
=> Georganiseerd om alles te draineren en eventeel aan te bieden aan T en B cellen
Lymfevaten
Functies:
1. Afvoeren overtollig interstitieel vocht voor recollectie in veneuze circulatie
2. Transport van ontstekingsvocht richting lymfeknopen voor uitschakelen
van vb virus door T en B cellen in de lymfeknopen
Lymfevocht
Bevat lymfe: WBC + eiwitrijke vloeistof (afkomstig van plasma dat in de IS ruimte lekt, 2.9L per dag recycleren)
Lymfecapillairen hebben een dunnere wand en zijn poreuser dan bloedvaten
• 1 laag losmazige endotheelcellen die kleppen hebben (valven
—> 1 richtingskleppen, zorgen samen met spierweefsel voor trage lymfestroom
De milt
• Langwerpig ovoid orgaan in de L hypochonder in abdominale holte
• Belangrijk voor afweer tegen bloedgebonden infecties (systemische infecties) want aangesloten op bloedbaan
—> In tegenstelling tot lymfeknopen die vooral tegen lokale weefselinfecties reageren
, De milt: immuunrespons tegen bloedgebonden pathogenen
·
• Enkel aanvoer via bloed (miltslagader, a lienalis) van vb antigenen
—> Dus niet geconnecteerd met lymfevatenstelsel
• Milt is omkapseld
• 2 belangrijke zones: rode pulpa en witte pulpa, gescheiden door de marginale zone
Rode pulpa
Sinusoiden met rode bloedcellen
• Plaats waar oude RBC afsterven
• Resten (ijzerbevattend pigment resten van Hb) w opgeruimd door daar aanwezige macrofagen
Witte pulpa
Bevat:
• B cel follikels
• PALS: periarteriolaire lymfoide sheath
—> Zone rond aftakking van miltslagader rijk aan T lymfocyten
Marginale zone
= zone tussen rode en witte pulpa
Bevat: gespecialiseerd dendritische cellen, macrofagen, unieke B cel populatie (marginale zone B cellen, MZ B cellen)
Barrière organen
Ook T cel zones en B cel follikels in de huid, mucosa van GI stelsel, luchtwegenstelsel of urogenitale tractus —> thv barrières
• Allemaal samen: mucosa-associated lymphoid tissue (MALT)
—> BALT (bronchus), NALT (nasal), GALT (gut), SALT (skin)
• T cel zones en B cel follikels afgeschermd van omgeving door meerlagig
(huid) of eenlagig epitheel (GI, luchtwegen, urogenitale tractus)
—> Epitheelcellen bieden functionele barrière tegen pathogenen
—> Geven ook signalen af bij infectie: cytokines, chemokines, antimicrobiële
componenten
• Gespecialiseerde epitheel cellen: M cellen
—> Kunnen antigenen van vb intestinaal lumen transporteren naar
onderliggende lamina propria
• Dendritische cellen onder epitheel, zelf eentje die dendriet tot in lumen steekt —> partikel opnemen zonder barrièrebreuk
• Componenten liggen dicht bij elkaar = makkelijker lokale immuunrespons
• In lamina propria zitten T cel zone en B cel follikels
—> W na contact met antigen geactiveerd en gaan IgA antistoffen afscheiden (kan doorheen epitheel om pathogeen uit te schakelen)
,De cytokines
= proteinen die zorgen voor communicatie tussen de cellen
• Geproduceerd en gesecreteerd door een cel (veelal immuuncel) in antwoord op een bepaalde stimulus
—> Productie en secretie meestal kort en tgv nieuwe gen txn en tln
• Zorgen voor communicatie door te binden op een specifieke cytokine receptor die op specifieke cellen tot expressie komt
• Mediëren en reguleren ontstekingsprocessen en immuuunreacties
• Effecten zijn lokaal (auto- en paracrien) en soms systemisch (endocrien) bij forse infecties
Nomenclatuur
• Interleukines
—> IL1, IL2, … IL40
• Chemokines = chemotactische cytokines
—> CXCL, CCL, XCL, CX3CL
• Soms behouden historische naam
—> IFN = interferonen; TNF = tumor necrosis factor; TGF-beta = transforming growth factor beta
• Sommige hebben functionele naam
—> GM-CSF = granulocyt/monocyt colony stimulating factor
• Zes grote families:
—> IL-1 familie
—> Class 1 (hematopoietin) cytokine familie
—> Class 2 (interferon) cytokine familie
—> TNF familie
—> IL-17 familie
—> Chemokines
Cytokines
= pro-inflammatoire cytokines met lokaal en systemisch effect
• Belangrijkste, pro-inflammatoir, koortsinducerend
• IL33 = alarmine
• Proliferatie (vb IL-2), sturen van T en B cel functies (vb IL-4 en IL-6),
productie bep WBC stimuleren en groeifactoren (vb GM-CSF)
• Type 1 IFN (IFN-α en -β): antiviraal
—> Sterk paracrien effect, buren waarschuwen (maken ter voorbereiding antiviralen)
• Type 2 IFN (IFN-γ): helpen macrofagen IC pathogenen te vernietigen, stimuleren
differentiatie naar cytotoxische T cellen
• IL-10: sterk anti-inflammatoir
, • TNF: pro-inflammatoir cytokine
—> Alfa en beta bealngrijkste
• Overige reguleren lymfocyt functie
• Pro-inflammatoire en neutrofielmobiliserende cytokines
—> Sterke neutrofiel stimulerende en aanmakende rol
• Chemotactische cytokines (vb IL-8)
—> Met bepaalde nomenclatuur, soms overlap (IL-8 = CXCL8)
Cytokine receptoren
• Cytokines binden op receptoren op specifieke cellen
—> Dan dimerisatie van de receptor (een heterodimere receptor)
• JAK: eiwitten die andere eiwitten gaan fosforyleren na binding van de cytokine
—> Vanaf ze dichter w gebracht beginnen ze te fosforyleren
—> Daaraan kunnen STAT molecules binden, als deze gefosforyleerd zijn doen ze een
conformatieverandering en gaan ze in de nucleus txn bevorderen
• Ander systeem bij TNF: trimere receptor
—> Via een complexe cascades tot nuclear factor kappa B
—> Pro inflammatoire respons
Toepassing: links verschuiving
Hoofdstuk 3: Het aangeboren immuunsysteem: de barrières, de herkenning en vernietigen van indringers
Het aangeboren immuunsysteem
= altijd dezelfde respons
• Beperkt spectrum: alle cellen herkennen quasi elke indringer
• Zit in ons DNA, is vooraf gecodeerd
• Herkennen bepaalde patronen van pathogenen