BASIC IMMUNOLOGY
Moleculaire en cellulaire immunologie
3Ba Biochemie en Biotechnologie
INTRODUCTION TO THE IMMUNE SYSTEM
• Verdediging tegen infecties:
Þ Invasie (inademen, eten, wond,
insectenbeet, door de huid, IV
druggebruik, sexueel contact)
Þ Vermenigvuldiging
Þ Verspreiding in het lichaam
Þ Ziekteverwekking
• Ons lichaam moet ons tegen heel
verschillende organismen beschermen
(virussen, bacteriën, fungi, parasieten)
Þ Klinische infectie: als deze microben
infecteren zijn er symptomen te zien
Þ Subklinische infectie: geen symptomen (dankzij immuunsysteem)
Þ Opportunistische infectie: deze microben veroorzaken normaal geen infectie, alleen
bij immuun-deficiënte personen (bv hiv-patiënt)
• Het immuunsysteem vormt ook een grote barrière tegen orgaantransplantaten en
gentherapie.
De producten van het immuunsysteem zoals antilichamen hebben ook veel toepassingen:
• In onderzoek als een hoog specifieke reagens voor het detecteren van moleculen (sleutel-
slot principe)
• Voor het behandelen van immunologische ziektes, kanker en andere ziektes
Vaccinaties zijn de grootste verdienste van immunologisch onderzoek: is de meest effectieve
methode om individuelen te beschermen tegen infecties.
Belangrijk voor dit vak: terminologie: antigeen, immunogeen, immuniteit = bescherming, enz.
INNATE AND ADAPTIVE IMMUNITY
Aangeboren = natuurlijk = natief = niet specifiek immuniteit ® directe bescherming tegen microbiële
invasie
• Altijd aanwezig in een gezond individu
• Blokkeert de ingang van microben:
Þ Door epitheliale barrières in de huid en in mucosaal weefsel
1
, Þ Door natuurlijke antibiotica aanwezig in het epitheel
• Elimineert microben als zij toch binnentreden in het weefsel of circulatie
Þ Door fagocyten
§ Neutrofielen: hebben een multilobulaire kern, behoren dus samen met de
eosinofielen en de basofielen bij de polymorfonucleaire cellen
§ Macrofagen
Þ Door natural killer (NK) cellen en ILC’s (innate lymphoid cells)
Þ Door plasmaproteïnen, inclusief proteïnen van het complement systeem
§ Grote verzameling eiwitten die geactiveerd worden bij microbiële infectie
• Aangeboren immuun responses stimuleren adaptieve immuun responses tegen infecties
• Herkent structuren dat worden gedeeld door klassen van microben
Adaptief = specifiek = verkregen = verworven immuniteit ® ontwikkelt trager en voorziet een meer
gespecialiseerde bescherming tegen infecties
• Vereist expansie en differentiatie van lymfocyten voordat het effectief kan verdedigen
• Lymfocyten (= de cellen van het adaptieve immuunsysteem) hebben receptoren dat
specifiek een groot aantal aan moleculen herkennen die geproduceerd worden door
microben of niet infectieuze stoffen = antigen
• Gebruikt vaak de cellen en moleculen van het aangeboren immuunsysteem om microben te
elimineren: samenwerking tussen de twee systemen
2
, TYPES OF ADAPTIVE IMMUNITY
Humorale immuniteit (humor = vloeistof)
• Wordt gemedieerd door proteïnen
genaamd antilichamen = producten van de B
lymfocyten
• Voorziet bescherming tegen extracellulaire
microben
• Eén van de meest belangrijkste functies van
antilichamen is voorkomen dat microben, die
in het bloed of op mucosale oppervlakten
aanwezig zijn, in gastheercellen binnen
geraken en beginnen te koloniseren ®
antilichamen voorkomen dus infecties
• Antilichamen kunnen niets rechtsreeks
doen aan microben die intracellulair zitten en
delen
• Vooral bij bacteriële infecties maar dit wilt
niet zeggen dat ze geen rol heeft in virale
infecties: antilichamen binden op virussen ® virus kan niet meer binden aan de receptoren
op het celmembraan ® verhindert verspreiding infectie
Cellulaire immuniteit
• Verdediging tegen intracellulaire microben
• Wordt gemedieerd door T lymfocyten
Þ Sommige T cellen activeren fagocyten om de microben te vernietigen (microben
zitten al in de fagocyt in intracellulaire vesikels)
Þ Andere T cellen doden de gastheercel dat geïnfecteerd is met microben
Þ In beide gevallen herkennen T cellen een microbieel antigen op de oppervlakte van
een gastheercel, wat indiceert dat er een microbe in de cel zit
Actieve
immuniteit:
Een individu
wordt
blootgesteld
aan de
antigenen van
een microbe,
door een
infectie of een
vaccinatie ®
dit stimuleert
een actieve
respons om de
infectie te
vernietigen en
ontwikkelt ook
resistentie voor een mogelijk latere infectie. Zo’n individu is dan immuun tegen de microbe « naïef
individu.
3
, Passieve immuniteit: Een naïef individu krijgt antilichamen of lymfocyten van een immuun individu ®
krijgt het vermogen om de infectie te bestrijden zolang dat de getransfereerde producten behouden.
(Denk aan placenta)
PROPERTIES OF ADAPTIVE IMMUNE RESPONSES
Specificiteit is de mogelijkheid om een onderscheid
te maken tussen de veel verschillende antigenen.
Dit impliceert dat de lymfocyt repertoire (= de
totale collectie van lymfocyt specifiteiten) enorm
divers is. De basis van deze specificiteit en
diversiteit is de klonale selectie hypothese:
• Volwassen lymfocyten met
receptoren voor vele antigenen ontwikkelen
al voordat ze de antigenen tegenkomen
• Een kloon = populatie van
lymfocyten met identieke
antigeenreceptoren dus dezelfde specificiteit
• Elk antigen selecteert een lymfocyt
van een specifiek kloon en stimuleert de
proliferatie en differentiatie daarvan (op deze
figuur B lymfocyten die differentiëren in
antilichamen secrerende cellen)
• Wanneer lymfocyten geactiveerd
worden door ondergaan zij proliferatie =
klonale expansie
• Op de figuur alleen B cellen, geldt
ook voor T cellen
Adaptieve immuun responses worden groter en meer effectief als er een herhaaldelijke blootstelling
is aan het zelfde antigeen ® immunologisch geheugen
• Het antwoord op de eerste
blootstelling moet het primaire
immuun respons, geïnitieerd door
naïeve lymfocyten dat het antigen
voor de eerste keer tegenkomen.
• Tweede blootstelling leidt
tot het secundaire immuun
respons, wat het resultaat is van de
activatie van geheugen lymfocyten
• Op de figuur alleen B cellen,
geldt ook voor T cellen
Alle immuun responsen zijn
zelflimiterend en nemen af als de
infectie is geëlimineerd ® laat toe
om het systeem terug naar een
rusttoestand te keren.
4
Moleculaire en cellulaire immunologie
3Ba Biochemie en Biotechnologie
INTRODUCTION TO THE IMMUNE SYSTEM
• Verdediging tegen infecties:
Þ Invasie (inademen, eten, wond,
insectenbeet, door de huid, IV
druggebruik, sexueel contact)
Þ Vermenigvuldiging
Þ Verspreiding in het lichaam
Þ Ziekteverwekking
• Ons lichaam moet ons tegen heel
verschillende organismen beschermen
(virussen, bacteriën, fungi, parasieten)
Þ Klinische infectie: als deze microben
infecteren zijn er symptomen te zien
Þ Subklinische infectie: geen symptomen (dankzij immuunsysteem)
Þ Opportunistische infectie: deze microben veroorzaken normaal geen infectie, alleen
bij immuun-deficiënte personen (bv hiv-patiënt)
• Het immuunsysteem vormt ook een grote barrière tegen orgaantransplantaten en
gentherapie.
De producten van het immuunsysteem zoals antilichamen hebben ook veel toepassingen:
• In onderzoek als een hoog specifieke reagens voor het detecteren van moleculen (sleutel-
slot principe)
• Voor het behandelen van immunologische ziektes, kanker en andere ziektes
Vaccinaties zijn de grootste verdienste van immunologisch onderzoek: is de meest effectieve
methode om individuelen te beschermen tegen infecties.
Belangrijk voor dit vak: terminologie: antigeen, immunogeen, immuniteit = bescherming, enz.
INNATE AND ADAPTIVE IMMUNITY
Aangeboren = natuurlijk = natief = niet specifiek immuniteit ® directe bescherming tegen microbiële
invasie
• Altijd aanwezig in een gezond individu
• Blokkeert de ingang van microben:
Þ Door epitheliale barrières in de huid en in mucosaal weefsel
1
, Þ Door natuurlijke antibiotica aanwezig in het epitheel
• Elimineert microben als zij toch binnentreden in het weefsel of circulatie
Þ Door fagocyten
§ Neutrofielen: hebben een multilobulaire kern, behoren dus samen met de
eosinofielen en de basofielen bij de polymorfonucleaire cellen
§ Macrofagen
Þ Door natural killer (NK) cellen en ILC’s (innate lymphoid cells)
Þ Door plasmaproteïnen, inclusief proteïnen van het complement systeem
§ Grote verzameling eiwitten die geactiveerd worden bij microbiële infectie
• Aangeboren immuun responses stimuleren adaptieve immuun responses tegen infecties
• Herkent structuren dat worden gedeeld door klassen van microben
Adaptief = specifiek = verkregen = verworven immuniteit ® ontwikkelt trager en voorziet een meer
gespecialiseerde bescherming tegen infecties
• Vereist expansie en differentiatie van lymfocyten voordat het effectief kan verdedigen
• Lymfocyten (= de cellen van het adaptieve immuunsysteem) hebben receptoren dat
specifiek een groot aantal aan moleculen herkennen die geproduceerd worden door
microben of niet infectieuze stoffen = antigen
• Gebruikt vaak de cellen en moleculen van het aangeboren immuunsysteem om microben te
elimineren: samenwerking tussen de twee systemen
2
, TYPES OF ADAPTIVE IMMUNITY
Humorale immuniteit (humor = vloeistof)
• Wordt gemedieerd door proteïnen
genaamd antilichamen = producten van de B
lymfocyten
• Voorziet bescherming tegen extracellulaire
microben
• Eén van de meest belangrijkste functies van
antilichamen is voorkomen dat microben, die
in het bloed of op mucosale oppervlakten
aanwezig zijn, in gastheercellen binnen
geraken en beginnen te koloniseren ®
antilichamen voorkomen dus infecties
• Antilichamen kunnen niets rechtsreeks
doen aan microben die intracellulair zitten en
delen
• Vooral bij bacteriële infecties maar dit wilt
niet zeggen dat ze geen rol heeft in virale
infecties: antilichamen binden op virussen ® virus kan niet meer binden aan de receptoren
op het celmembraan ® verhindert verspreiding infectie
Cellulaire immuniteit
• Verdediging tegen intracellulaire microben
• Wordt gemedieerd door T lymfocyten
Þ Sommige T cellen activeren fagocyten om de microben te vernietigen (microben
zitten al in de fagocyt in intracellulaire vesikels)
Þ Andere T cellen doden de gastheercel dat geïnfecteerd is met microben
Þ In beide gevallen herkennen T cellen een microbieel antigen op de oppervlakte van
een gastheercel, wat indiceert dat er een microbe in de cel zit
Actieve
immuniteit:
Een individu
wordt
blootgesteld
aan de
antigenen van
een microbe,
door een
infectie of een
vaccinatie ®
dit stimuleert
een actieve
respons om de
infectie te
vernietigen en
ontwikkelt ook
resistentie voor een mogelijk latere infectie. Zo’n individu is dan immuun tegen de microbe « naïef
individu.
3
, Passieve immuniteit: Een naïef individu krijgt antilichamen of lymfocyten van een immuun individu ®
krijgt het vermogen om de infectie te bestrijden zolang dat de getransfereerde producten behouden.
(Denk aan placenta)
PROPERTIES OF ADAPTIVE IMMUNE RESPONSES
Specificiteit is de mogelijkheid om een onderscheid
te maken tussen de veel verschillende antigenen.
Dit impliceert dat de lymfocyt repertoire (= de
totale collectie van lymfocyt specifiteiten) enorm
divers is. De basis van deze specificiteit en
diversiteit is de klonale selectie hypothese:
• Volwassen lymfocyten met
receptoren voor vele antigenen ontwikkelen
al voordat ze de antigenen tegenkomen
• Een kloon = populatie van
lymfocyten met identieke
antigeenreceptoren dus dezelfde specificiteit
• Elk antigen selecteert een lymfocyt
van een specifiek kloon en stimuleert de
proliferatie en differentiatie daarvan (op deze
figuur B lymfocyten die differentiëren in
antilichamen secrerende cellen)
• Wanneer lymfocyten geactiveerd
worden door ondergaan zij proliferatie =
klonale expansie
• Op de figuur alleen B cellen, geldt
ook voor T cellen
Adaptieve immuun responses worden groter en meer effectief als er een herhaaldelijke blootstelling
is aan het zelfde antigeen ® immunologisch geheugen
• Het antwoord op de eerste
blootstelling moet het primaire
immuun respons, geïnitieerd door
naïeve lymfocyten dat het antigen
voor de eerste keer tegenkomen.
• Tweede blootstelling leidt
tot het secundaire immuun
respons, wat het resultaat is van de
activatie van geheugen lymfocyten
• Op de figuur alleen B cellen,
geldt ook voor T cellen
Alle immuun responsen zijn
zelflimiterend en nemen af als de
infectie is geëlimineerd ® laat toe
om het systeem terug naar een
rusttoestand te keren.
4
