Thema 7:Het menselijk afweersysteem Micro-organisme of lichaamsvreemde stof dringt ons lichaam binnen → homeostase wordt verstoord → activatie van afweer- of immuunsysteem specifieke afweermechanismen (adaptieve immuunsysteem)
niet-specifieke afweermechanismen (aangeboren immuunsysteem)
naast natuurlijke immuniteit ook techniek van kunstmatige immuniteit
actief (vaccinatie)
passief (serumtherapie)
Ook rol van afweermechanismen bij weefseltransplantaties en bloedtransfusies wordt besproken http://www.bioplek.org/animaties/bloed/bloedsamenstelling.html#overzicht http://www.bioplek.org/animaties/afweer/inhoudafweer.html
7.1.Betekenis immuunsysteem Besmetting: overdracht van ziektekiemen (virussen, schimmels, bacteriën, eencellige parasieten) van besmette voorwerpen of personen → niet-besmette personen rechtstreeks → direct contact met besmette personen in lucht ingeademde vochtdruppels via speeksel via seksuele omgang onrechtstreeks → eten van besmet voedsel, drinkwater aanraking van besmette voorwerpen via overdracht door insecten Invasie: binnendringen van ziektekiemen in lichaam van besmette persoon ↓ pathogenen
Infectie: vermenigvuldiging van binnengedrongen ziektekiemen (ca. 6 u) → persoon wordt ziek Incubatietijd: tijd tussen besmetting en het uitbreken van de ziekte ↓ optreden van koorts ↓ menselijk afweersysteem of immuunsysteem wordt geactiveerd • vermenigvuldiging van ziekteverwekkers wordt tegengegaan en ziekteverwekkers worden vernietigd • ook kankercellen, beschadigde of geïnfecteerde cellen worden opgeruimd • werkt ook tegen lichaamsvreemde cellen bij bloedtransfusies of orgaantransplantaties → afstoting ‘vreemde’ weefsel specifieke glycoproteïnen of polysachariden in plasmamembraan van lichaamsvreemde cellen of afgescheiden door pathogenen = antigenen
antigenen ziektekiem
antigenen
Elk individu is biochemisch uniek d.w.z. heeft specifieke glycoproteïnen in het plasmamembraan van de cellen
Menselijk afweersysteem wordt gevormd door beenmerg, thymus, milt en lymfeknopen
Afweersysteem steunt op samenwerking tussen 2 mechanismen: aangeboren, niet-specifieke afweermechanisme → gericht tegen ≠ types van ziekteverwekkers adaptieve (verworven), specifieke afweermechanisme → gericht tegen 1 type van ziekteverwekker (wordt herkend) witte bloedcellen of leukocyten zijn de agenten van het immuniteitsysteem agranulocyten = lymfocyten en monocyten
granulocyten
fagocyten
Ontwikkelen zich vanuit stamcellen (in beenmerg wervels, platte beenderen, uiteinden pijpbeenderen)
7.2.Niet-specifieke (aangeboren) afweer 7.2.1.Huid en slijmvliezen (eerste verdedigingslinie) Eerste barrière waarmee ons lichaam zich verdedigt tegen pathogenen Fysische barrière: niet beschadigde huid met dikke hoornlaag → ondoordringbaar voor ziektekiemen Chemische barrière: • zuren en bacterieremmende stoffen afgescheiden door talg- en zweetklieren in huid • lysozymen (bacteriedodende enzymen die celwand van vele bacteriën aantasten) in speeksel, traanvocht en neussecreet • zure maagsap en enzymen van maag → doden pathogene micro-organismen aanwezig in voedsel • urine spoelt de urinewegen vrij van micro-organismen Mechanische barrière: In luchtwegen opvangen van ziektekiemen in secreties van slijmvliezen van neus, keel,… Mechanische verwijdering van slijm door beweging van trilhaarcellen
Competitie met lichaamseigen bacteriën: • Melkzuurbacteriën in vagina produceren melkzuur → pH↓ → lichaamsvreemde bacteriën kunnen zich niet ontwikkelen • Nuttige darmflora onderdrukt groei van pathogene bacteriën Als deze eerste barrière doorbroken wordt → fagocyten in actie! (tweede verdedigingslinie)
7.2.2.Fagocyten (tweede verdedigingslinie) 7.2.2.1. Granulocyten Fig 7.3 FAGOCYTOSE VAN EEN BACTERIE DOOR EEN GRANULOCYT
Circuleren in bloed en vormen de primaire verdediging tegen infectueuze organismen, worden aangetrokken door chemische stoffen die pathogenen afscheiden Kunnen tot 20 pathogene bacteriën fagocyteren → sterven daarna
7.2.2.2. Monocyten
• kunnen vanuit bloed naar de infectiehaard (weefsels) verplaatsen en worden meestal aangetrokken door chemische stoffen die de pathogenen afscheiden→ ontwikkeling tot macrofagen → vormen een lokaal verdedigingssysteem in de weefsels en kunnen tot honderden pathogene bacteriën/virussen vernietigen tijdens hun levenscyclus • macrofagen in vb. de longblaasjes blijven ter plaatse en vernietigen passerende lichaamsvreemde organismen en stoffen
MHC II = eiwit in celmembraan van macrofaag die antigeen van ziektekiem kan binden
• spelen ook een belangrijke rol bij de specifieke afweer: presenteren het antigeen van de ziektekiem aan de T-en Blymfocyten • produceren interleukinen (soort van cytokinen) die o.m. Thelpercellen activeren waardoor deze de macrofagen opzoeken
Ontstekingsreactie
Vrijkomen van histamine → bloedtoevoer ↑ → capillairen lekken → neutrofiele granulocyten en macrofagen migreren naar ontstekingshaard → fagocyteren van bacteriën en celresten → weefsel geneest
7.2.3.oplosbare moleculen Cytokinen zijn eiwitten die een rol spelen in de immuunrespons (zowel voor het niet-specifieke als het specifieke afweermechanisme); zijn ook betrokken in regelmechanismen van andere biologische processen zoals celgroei en herstel
2 groepen van cytokinen betrokken in menselijk afweersysteem: Interferonen: zijn signaalstoffen die worden afgescheiden door lichaamscellen die met een virus geïnfecteerd zijn → waarschuwen de naburige cellen en verhinderen de vermenigvuldiging van het virus waardoor de infectie van andere cellen voorkomen kan worden → activeren ook de macrofagen en T- killercellen → ook gebruikt als geneesmiddel bij de behandeling van hepatitis B, C en Kaposisarcoom (vorm v.huidkanker als gevolg van aids) Interleukinen: spelen een rol in de communicatie tussen lymfocyten en andere lichaamscellen (boodschapper tussen de ≠ witte bloedcellen onderling en tussen de organen en de afweer); worden geproduceerd door geactiveerde macrofagen en (T)-lymfocyten
- virus maakt contact via MHC I - viraal erfelijk materiaal dringt binnen - doelwitcel maakt virusdeeltjes aan - doelwitcel sterft en laat interferon vrij
- interferon bindt aan omliggende cellen - metabolisme wordt vertraagd - aanmaak van virusdeeltjes vertraagt
7.2.4.Complementsysteem of MAC (Membrane Attack Complex) Plasma-eiwitten die door de lever aangemaakt worden en een complex vormen met het plasmamembraan van de indringers → zouten dringen doorheen het plasmamembraan de cel binnen → cel zwelt en barst → zonder celmembraan loopt een cel leeg en verschrompelt ze => indringer wordt vernietigd
7.3.Specifieke (adaptieve-verworven) afweer (derde verdedigingslinie) Bij niet uitschakelen infectueuze organismen door de niet- specif. afweer→ in werking treden v. specifieke afweermechanismen Lymfocyten:wekken specifieke afweerreactie tegen een welbep. virus, bacterie, eencellige, schimmel of lichaamsvreemde cel, aanwezig in het bloed op Vreemde indringers dragen merkers aan hun celopp. of secreteren stoffen die als lichaamsvreemd worden herkend door de lymfocyten = antigenen→ = macromoleculen vb. eiwitten, RNA, DNA en sommige sachariden ↓ lokken immuunrespons uit nl. productie van specifieke antilichamen of antistoffen (immunoglobulinen)→ binden zich met antigenen => complexvorming→ antigeen-antistofcomplex wordt onschadelijk gemaakt en meestal door fagocytose verwijderd http://www.bioplek.org/animaties/afweer/Blymfocyten.html
B-lymfocyten produceren specifieke antistoffen
antistoffen binden zich met antigeen tot complex
antigeenantistofcomplex wordt door macrofagen vernietigd
7.3.1.Essentiële kenmerken van het specifiek afweermechanismen 7.3.1.1. Geheugen Antigenen waartegen het lichaam ooit gereageerd heeft, worden bij een volgend contact beter herkend, waardoor de afweer sneller op gang komt en efficiënter werkt (B- en Tgeheugencellen)
7.3.1.2. Specificiteit De secundaire respons na contact met een antigeen is alleen gericht tegen datzelfde antigeen en niet tegen andere vb. het doormaken van mazelen beschermt tegen een nieuwe infectie met mazelen, maar niet tegen andere virussen
Stamcel in beenmerg
Fagocyt Rode bloedcellen Erytrocyten
T-cel
Thymus
B-cel
Bloedplaatjes
Fagocyt
Thromboocyten
Beenmerg Fagocyt
Lymfocyten
Fagocyten (granulocyten en monocyten) Witte bloedcellen
Boek paragraaf: paragraaf: 7.3 Boek 9.2
Fagocyt
Staat ook in je boek blz 8!!
7.3.2.Lymfatische weefsels en organen bij de mens Uitleg zie HB p. 7
7.3.3.Types lymfocyten via bloed in thymus→rijping tot T-lymfocyten cellulaire immuniteit stamcellen, gevormd in beenmerg anderen rijpen in beenmerg en lymfatische organen tot B-lymfocyten (afgeleid van bursa van Fabricius bij vogels: klier aan einddarm) humorale immuniteit T- en B-lymfocyten zwermen na rijping uit naar ≠ lymfatische organen en weefsels (opslag in lymfeknopen en milt)
7.3.4.Verloop van de immuunreactie 7.3.4.1. Antigeenpresentatie In de lymfatische organen komen de lymfocyten in contact met de antigenen die in het bloed aanwezig zijn ↓ macrofagen als eerste actief → vallen indringers en geïnfecteerde cellen aan → fagocyteren ze → presenteren het hele antigeen of een deel ervan op hun plasmamembraan ↓ antigeenpresenterende cellen komen via bloed en lymfe in andere lymfatische organen terecht ↓ macrofagen presenteren antigeen aan T- en B-lymfocyten = eerste stap in de immuunreactie de interleukinen spelen een rol in de communicatie http://www.bioplek.org/animaties/afweer/Tlymfocyten.html
Presentatie antigeen door macrofaag aan T- en/of B-lymfocyt
7.3.4.2. Reactie met T-lymfocyten: cellulaire immuniteit Als reactie op de antigeenpresentatie aan T-lymfocyten → ontstaan van 4 ≠ types T-lymfocyten (worden geactiveerd) 1) TC-cellen (cytotoxische cellen) of T- dodercellen (Tkillercellen: • kunnen zowel lichaamscellen,die geïnfecteerd zijn door virussen als tumorcellen herkennen en doden bij direct contact • secreteren stoffen die het membraan van die cellen perforeren • die immuunreacties worden geactiveerd door interleukinen, gevormd door actieve T-helpercellen
2) •
3) • 4) •
T-helpercellen: vormen interleukinen (immunohormonen) die vele immuunreacties op ≠ plaatsen activeren vb. differentiatie van B-lymfocyten tot plasmacellen activatie van T-dodercellen T-geheugencellen: worden gevormd bij een eerste contact met antigenen en zorgen bij een volgend contact met hetzelfde antigeen voor een snelle immuunreactie T-suppressorcellen: onderdrukken de activering van de T-helpercellen en daarvoor alle reacties van zowel de humorale als cellulaire immuniteit
Specifieke afweer door afbraak van cellen = cellulaire immuniteit
Verband tussen macrofaag, T-helpercel, Tc-cel en B-lymfocyt macrofaag
MHC II = eiwit in celmembraan van macrofaag die antigeen van ziektekiem kan binden => macrofaag presenteert antigeen van ziektekiem T-helpercel koppelt aan antigeen en wordt geactiveerd TH-cel produceert cytokinen (interleukinen)
activeren de Tc-cellen en de B-lymfocyten
Verband tussen macrofaag, T-helpercel, Tc-cel en B-lymfocyt
Macrofaag neemt microbe op door fagocytose
Antigeenpresentatie door macrofaag en productie van interleukinen(-1)
Activatie van T-helpercellen Activatie van B-lymfocyten die interleukinen(-2) tot plasmacellen → secreteren productie van specifieke antistoffen Activatie van Tc-cellen
Rol van TH-cellen in immuniteitsproces TH-cellen produceren cytokinen (interleukine 2)
stimuleren productie van TC-cellen
stimuleren productie van B-lymfocyten
CELLULAIRE IMMUNITEIT
HUMORALE IMMUNITEIT
7.3.4.2. Reactie met B-lymfocyten: humorale immuniteit Als B-lymfocyten (rechtstreeks of onrechtstreeks via antigeenpresenterende cellen) in contact komen met antigeen ↓ o.i.v. interleukinen van T-helpercellen differentiatie tot plasmacellen en B-geheugencellen ↓ vormen antilichamen, antistoffen nl. immunoglobulinen (Ig) • = Y-vormige eiwitmolec., aanwezig in alle lichaamsvochten vb. bloed, speeksel, lymfe en weefselvloeistof • werken specifiek => voor elk van de miljoenen antigenen die het lichaam kunnen binnendringen worden er specifieke immunoglobulinen gevormd • staart is identiek bij alle Ig, het gevorkte uiteinde is antigeenspecifiek ↓ Ig hecht zich met specifiek uiteinde op het antigeen volgens sleutel-slotmodel → antigeen- antilichaamcomplex ↓
bepaalde macrofagen bezitten op hun opp. receptoren voor de staart van het Y-vormig Ig ↓ vasthechting van antigeen – antilichaamcomplex aan macrofaag ↓ fagocytose van antigeen – antilichaamcomplex door macrofaag B-geheugencellen: kunnen zich bij een volgend contact met hetzelfde antigeen heel snel vermenigvuldigen en zorgen voor een heel snelle immuunreactie
De specifieke afweer door de werking van antilichamen in bloed en weefselvocht = humorale immuniteit (humor = lichaamsvloeistof)
Structuur van een immuunglobuline (antistof)
zwavelbrug
Een antistof bestaat uit twee identieke zware en twee identieke lichte aminozuurketens die samengehouden worden door covalente (zwavelbruggen) en niet-covalente bindingen. Bij elk van deze ketens is er een onveranderlijk (constant) deel, en een veranderlijk (variabel) deel. Het variabel deel is specifiek voor ieder type antistof en is de bindingsplaats voor het antigeen.
antigeen
interleukinen van TH-cel
Gastheercel die het virus vermenigvuldigt
7.6.Bloedtransfusies 7.6.1.Betekenis • Als men bloed van ≠ mensen mengt, zullen de RB soms samenklonteren of agglutineren, soms niet • In 1900 ontdekte de Oostenrijkse arts Landsteiner dat het bloed van mensen op basis van de aanwezigheid van bep. glycoproteïnen in het plasmamembraan van RB of erythrocyten kan ingedeeld worden in 4 groepen: A, B, AB en O http://www.bioplek.org/animaties/afweer/bloedgroep.html
7.6.2.Bloedgroepen Zie HB p. 11
Wanneer men RB met glycoproteïnen A of B in het plasmamembraan toedient aan bloed dat ze niet bevat, worden deze herkend als vreemde stoffen of antigenen en treedt er samenklontering of agglutinatie op van deze RB. Daarom noemt men de gycoproteïnen A en B ook agglutinogenen. De anti-A en anti-B antistoffen die de agglutinatie veroorzaken noemen we agglutininen .
De kennis van bloedgroepen is vooral van belang bij bloedtransfusies
De agglutinogenen van donor moeten kunnen samengaan met de agglutininen van de acceptor zoniet treedt er agglutinatie op in de bloedvaten van de acceptor
Men moet enkel rekening houden met agglutinogenen van donorbloed en antistoffen van acceptor Bij acceptor AB komt nooit een klontering voor, om het even van welke donor hij bloed ontvangt => AB = universele acceptor Een donor O kan aan iedereen bloed geven => O = universele donor Toch zorgen wetenschappers er in de praktijk voor dat donor en acceptor tot dezelfde groep behoren, zeker als het om transfusies gaat van grote hoeveelheden bloed (er zijn nog bijkomende bloedfactoren waarmee men rekening dient te houden)
Vb1.donor met bloedgroep A geeft bloed aan een acceptor met bloedgroep O
heeft agglutinogeen A in membraan RB
heeft anti-A en anti-B agglutininen in bloedplasma
Anti-A agglutininen van acceptor vestigen zich op agglutinogeen A van toegediende RB ↓ optreden van agglutinatie → gevolgd door hemolyse (afbraak) → vrijkomen van bilirubine in bloed → zware geelzucht (lever en nieren niet in staat alle bilirubine uit het bloed te verwijderen) → zenuwcentra worden beschadigd → mogelijke dood (‘shock’, nierblokkage,…)
Vb2.donor met bloedgroep O geeft bloed aan een acceptor met bloedgroep A
heeft geen agglutinogeen A of B in membraan RB
heeft anti-B agglutininen
⇒ Geen agglutinatie !! ⇒ In plasma van donor O zitten wel anti-A stoffen die eventueel RB van acceptor zouden doen agglutineren maar het plasma van donorbloed wordt zo verdund door het plasma van acceptorbloed dat de antistoffen van de donor geen invloed uitoefenen op RB van acceptor
7.6.3.Resusfactor • Tot in 1939 kende men op 1000 bloedtransfusies toch nog gemiddeld 3 mislukkingen ook al waren ze in orde volgens de regels van het ABO-systeem • In 1940 vond Landsteiner een bijkomend agglutinogeen D in membraan RB van de resusaap (Macaca rhesus) en nadien ook bij RB van bep. mensen • Men spreekt van de resusfactor Rh. Ongeveer 85% van de mensen is Rh+, de overige 15% is Rh-. • Dient men resusdragende RB toe aan bloedplasma dat antiresus (anti-Rh) bevat => treedt hemolyse op => ontstaan van dodelijke geelzucht • In tegenstelling tot het ABO-systeem vormt een Rh- -persoon niet spontaan anti-Rh-stoffen maar pas wanneer hij in contact komt met Rh+-bloedlichaampjes vb. na een 1ste foutieve transfusie met Rh+-bloed. Bij een volgende transfusie met Rh+bloed zullen de inmiddels gevormde anti-Rh stoffen agglutinatie opwekken.
Rhesus + antigeen op celwand
Rhesus – geen antigeen op celwand
Antistof tegen Rhesus +
Als antigeen bij antistof komt volgt een reactie:
De rode bloedcel wordt lekgeprikt door een complement factor : hemolyse
• Stel dat een Rh--moeder in verwachting is van een Rh+-kind: tijdens de zwangerschap is het bloed van de moeder volledig gescheiden van het bloed van de foetus. In de placenta kunnen er echter lekken (scheurtjes) ontstaan, waardoor foetaal bloed in de bloedbaan van de moeder terechtkomt en omgekeerd. Dit komt zelden voor tijdens de zwangerschap (inwendige bloeding), maar altijd tijdens de bevalling (loskomen van placenta van baarmoederwand) →moeder zet de vorming van antiresusstoffen in. De vorming is meestal pas een tijd na de bevalling voltooid => het eerste kind ondervindt meestal geen hinder. →bij een volgende zwangerschap van een Rh+-kind kunnen de anti-Rh stoffen van de moeder in het bloed van het kind terechtkomen (via lekken of scheurtjes in de placenta) => optreden van agglutinatie → hemolyse → bilirubinegehalte↑ → zware geelzucht → aantasting zenuwstelsel → kan dodelijke afloop hebben voor het ongeboren kind Redmiddel: wisseltransfusie: volledige vervanging van Rh+-bloed van kind door Rh--bloed (gevaarlijke ingreep door buikwand)
Rhesus factor
Rhesus factor
Rhesus factor
Rhesus factor
Volgende zwangerschap
• Preventief kan men de moeder, vlak na elke bevalling van een Rh+-kind antiresusserum toedienen. De anti-Rh stoffen zorgen voor een snelle afbraak van de doorgesijpelde RB en verhinderen dat de moeder zelf anti-resusstoffen aanmaakt. De toegediende antiresus wordt na verloop van tijd afgebroken.
Practicum bloedgroepbepaling • http://www.bioplek.org/animaties/bloed/blo edgrbepaling.html
