T-cellen.

Samenvatting Immunologie I
Esmee Castermans
College 1 (22 sept) Introductie en H1
Het immuunsysteem is bedoeld om infectieziekten die veroorzaakt zijn door
micro-organismen te bestrijden.
Koch: 1 ziekte komt door 1 pathogeen. Dit biedt voor het immuunsysteem een
mogelijkheid om in te grijpen op deze pathogenen.
Vaccinaties zijn heel erg effectief in het terugdringen van ziekten. Met een
vaccinatie laat je je immuunsysteem een tegenreactie maken tegen een infectie
voordat je hem überhaupt oploopt.
De immuunrespons:
Een microbe moet door een epitheliale barrière. Dit lukt meestal niet, maar als er
een beschadiging is, kunnen ze er wel in. Onder het epitheel zitten dendritische
cellen, fagocyten, complement en NK cellen. Deze zijn allemaal onderdeel van het
aangeboren immuunsysteem en worden heel snel actief bij een infectie. Het
adaptieve immuunsysteem heeft een aantal dagen nodig om te gaan werken. In
het adaptieve immuunsysteem zijn B- en T- cellen.
Het aangeboren immuunsysteem is gericht tegen groepen micro-organismen,
snel, altijd aanwezig, gecodeerd in het DNA en heeft geen geheugen
Het verworven immuunsysteem is gericht tegen 1 eiwit (antigeen), langzaam en
krachtig, wordt geïnduceerd, is afhankelijk van de herschikking van DNA
fragmenten en heeft een immunologisch geheugen. Het verworven
immuunsysteem zal elke keer dat je opnieuw door dezelfde pathogeen wordt
geïnfecteerd sneller en sterker reageren.
Het immuunsysteem is in de evolutie stapsgewijs ontstaan. Ongewervelde dieren
hebben niet zo veel immuuncellen, meestal alleen fagocyten. Gewervelden
hebben ze allemaal en vogels en zoogdieren hebben ook nog lymfeknopen. Dit is
dus een relatief nieuw deel van het immuunsysteem.
Zowel het aangeboren als het adaptief immuunsysteem hebben specificiteit
(maar dat van het aangeboren immuunsysteem is minder specifiek. Het richt
zich alleen specifiek op lichaamsvreemde cellen.) en herkennen lichaamseigen
structuren niet (tenzij er iets mis is). Het adaptief immuunsysteem heeft een
grotere diversiteit doordat receptoren door somatische recombinatie heel veel
vormen aan kunnen nemen Ook heeft het adaptieve immuunsysteem een
geheugenrespons.
Het humorale immuunsysteem: Oplosbare deeltjes die in het bloed zitten,
namelijk het complementsysteem, antimicrobiële peptiden en antilichamen.
Het cellulaire immuunsysteem: Alles wat in de cellen zit, namelijk granulocyten,
dendritische cellen, macrofagen en lymfocyten.
Hoe zien de immuuncellen er uit?
- Lymfocyt: De cel zit helemaal vol met kern en verder zit er een piep klein
beetje cytoplasma in. Ze zwerven een beetje door je lichaam en doen niks
als ze niet geactiveerd worden.
- Lymfoblast: Een geactiveerde lymfocyt. Deze heeft veel meer cytoplasma.
Dat is omdat hij allerlei factoren aan moet gaan maken.
- Granulocyt: Heeft een meer-lobbige kern.
- Monocyten: Cel met een boonvormige kern. Het is een voorloper van
macrofagen.
- Dendritische cel: Heeft allerlei uitlopers.
- Mestcel: Kern aan de zijkant
Het immuunsysteem heeft zijn eigen vatenstelsel, namelijk het lymfesysteem.
Lymfevloeistof gaat van de weefsels naar de vena cava. Hier voor komt het nog
langs lymfeklieren. De immuuncellen komen de cellen in via het bloed en gaan er
weer uit via het lymfesysteem.
Aangeboren immuunsysteem:
- Epitheel: Barrière functie en productie van antimicrobiële stoffen.
- Neutrofiele granulocyten: Meest voorkomende leukocyt. Hij is essentieel
voor de eerste reactie op een infectie. Hij doet aan fagocytose en hij dood
de gefagocyteerde deeltjes.
- Macrofagen: ze nemen microben en dode cellen op voor destructie en ze
kunnen de antigenen presenteren aan T cellen. Ze maken cytokines aan
om adaptieve responsen te sturen en ze stimuleren weefselherstel. Ze
blijven in het weefsel zitten waar ze horen.
- Dendritische cel: Ze nemen antigenen op voor presentatie aan T cellen. Ze
“lopen” naar de lymfeknopen toe om de antigenen te presenteren en zijn
dus eigenlijk beter hierin dan macrofagen die op hun plek blijven.
- Eosinofiele granulocyten: Zitten in de slijmvliezen van darm en long. Ze
kunnen worden gerekruteerd uit de circulatie bij ontsteking en ze dragen
bij aan het doden van extracellulaire parasieten.
- Basofiele granulocyten: Leukocyten uit het bloed. Ze bestrijden
worminfecties via celoppervlak-gebonden IgE. Ook dragen ze bij aan
allergische reacties. Dus ze zitten alleen in het bloed.
- Mestcellen: soort basofielen die in je weefsel wormen bestrijden met
oppervlak-gebonden IgE. Ze dragen ook bij aan allergische reacties. Dus
alleen in de weefsels.
- NK cellen: Let op, dit is een lymfocyt! Hoort bij het aangeboren
immuunsysteem, maar het is wel een lymfocyt. Ze doden virusgeïnfecteerde of beschadigde cellen.
Naast deze cellen is er ook een humorale component aan het aangeboren
immuunsysteem:
- Antimicrobiële peptiden van het epitheel en de granulocyten. Dit zijn
bijvoorbeeld antibiotica.
- Complement systeem. Dit systeem heeft een trigger nodig en dan gaat
complement ervoor zorgen dat bacterien worden opgeruimd. Die trigger
komt meestal van het adaptieve immuunsysteem.
Adaptief immuunsysteem:
- Humorale immuniteit: B lymfocyten scheiden antilichamen uit die binden
aan microben. Deze antilichamen binden en blokkeren zo de infectie door
de extracellulaire microben op te ruimen.
- Celgemedieerde immuniteit: Er zijn 2 opties: 1) een macrofaag heeft
microben opgegeten. Een helper T-cel bindt en geeft het signaal dat de
macrofaag de gefagocyteerde microben moet doden. 2) Microben zitten
intracellulair. Een cytotoxische T-cel bindt aan deze geïnfecteerde cel en
doodt de cel.
Het adaptief immuunsysteem is gericht tegen 1 enkel antigeen, maar het kan
tegen heel veel verschillende antigenen reageren. Het systeem past zijn respons
aan aan hoe erg en hoe schadelijk de infectie is. Het adaptief immuunsysteem
kent een fase van clonale expansie. Dat houdt in dat de cel die de bacterie heeft
opgegeten zich gaat vermenigvuldigen. Er kunnen hierdoor veel geheugencellen
gevormd worden. Vervolgens moeten deze ook weer opgeruimd worden door
celdood (contractie/homeostase). Het voordeel is dat je de volgende keer dat je
deze infectie krijgt sneller en sterker kan reageren.
Immunologisch geheugen:
Bij infectie met X vindt de primaire anti-X respons plaats. Hierbij worden naïeve
B cellen plasmacellen en er worden B-geheugencellen gevormd. Als je later
geïnfecteerd wordt door X en Y is er een zelfde primaire anti-Y respons, maar er
is een veel sterkere secundaire anti-X respons.
Het adaptieve immuunsysteem heeft een humorale en een cellulaire kant.
Beiden kunnen gebruikt worden voor vaccinaties. Wanneer je het serum van een
patiënt die een ziekte heeft overleefd overbrengt naar de ander, krijgt hij de
antistoffen van die persoon. Dit is passieve immunisatie en het maakt gebruik van
humorale immuniteit. Het werkt heel snel, maar er is geen geheugenvorming bij
de patiënt. Dit proces is afhankelijk van B-cellen het is gericht op extracellulaire
pathogenen. Voor geheugenvorming is actieve immunisatie nodig, wat gericht is
op cellulaire immuniteit. Je krijgt een verzwakte ziekteverwekker ingespoten en
je lichaam gaat hier geheugencellen voor maken. Dit proces is afhankelijk van T
lymfocyten en het is gericht op intracellulaire pathogenen. Het effect hiervan is
heel groot.
Cellen van adaptief immuunsysteem:
- B-cellen maken antilichamen voor neutralisatie van microben. Ook
activeert dit complement en kan het fagocytose induceren.
- Helper T-cellen (CD4+) binden aan macrofagen die antigeen presenteren
op hun APC. Ze gaan daardoor cytokines maken. Deze zorgen ervoor dat
macrofagen worden geactiveerd om de gefagocyteerde microben te
doden, het zorgt voor inflammatie en voor activatie van T- en B-cellen.
- Cytotoxische T-cellen (CD8+) binden aan geïnfecteerde cellen die
microbiële antigenen presenteren op hun oppervlak. Dit maakt virusgeïnfecteerde cellen dood. Het verschil met NK cellen is dat deze specifiek
tegen 1 soort virus werken, terwijl NK cellen tegen alles dat niet
lichaamseigen is werken.
-
Regulatory T-lymfocyten zorgen ervoor dat andere T-cellen geremd
worden. Dat moet namelijk ook gebeuren als de immuunrespons tegen
een virus klaar is of als de respons tegen iets lichaams-eigens gericht is.
Pas na 7 dagen begint het adaptieve immuunsysteem goed te werken. Op dat
moment krijgen de naïeve B- en T-cellen het antigeen te zien en gaan ze zich
vermenigvuldigen. Ze gaan zich differentiëren en de antigenen worden
opgeruimd via de humorale en de celgemedieerde immuunrespons. Hierna
zullen de meeste B- en T-cellen dood gaan, maar er zullen er een aantal blijven
leven. Deze veranderen in B- en T-geheugencellen.
Clonale expansie: Elke rijpe lymfocyt in het bloed heeft maar 1 eiwit waar hij op
reageert. Als er een bepaald eiwit wordt gepresenteerd, gaat de lymfocyt die dit
eiwit het sterkst herkent geactiveerd worden en deze gaat zich delen
(proliferatie). Deze cellen worden effector-cellen of geheugencellen. Dit geldt
voor B- én T-cellen, maar het proces is wel heel anders. Bij T cellen gaan er heel
veel dood tijdens dit proces, maar bij B cellen veel minder.
De immuunrespons is een samenwerking tussen het aangeboren en het
verworven immuunsysteem. Het aangeboren immuunsysteem brengt het onder
controle en het verworven immuunsysteem ruimt het op.
Immunisatie maakt gebruik van het adaptieve immuunsysteem. Alleen bij
actieve immunisatie wordt er een geheugen gevormd. Actieve immunisatie is
afhankelijk van T-cellen, want deze moeten een respons geven op de verzwakte
microbe die ingespoten wordt om immuniteit te induceren.
Tolerantie: Je reageert niet op dingen die lichaamseigen en niet-gevaarlijk zijn. Er
is een herkenningsmechanisme dat kan beoordelen of iets gevaarlijk of
ongevaarlijk is.
Specialisatie: Iedere cel in het immuunsysteem heeft zijn eigen specifieke functie,
ondanks dat ze allemaal leukocyten heten. Cellen hebben specifieke receptoren,
dus 1 cel, 1 target. Er zijn bijvoorbeeld B-cel receptoren (BCRs) en T-cel
receptoren (TCRs).
Pattern recogniton receptors (PRRs): Receptoren van het aangeboren
immuunsysteem die bepaalde patronen herkennen en daardoor weten dat het
slecht is of niet. Deze patronen zijn bijvoorbeeld LDS in de wand van bacterien,
dubbelstrengs RNA of polysachariden van schimmels. De distributie van
receptoren van het aangeboren immuunsysteem is niet-clonaal en van het
verworven immuunsysteem is clonaal.
Diversiteit: Alle microben die er kunnen bestaan, kan je lichaam herkennen. Daar
is blijkbaar een bepaald systeem voor ontwikkeld.
Non-reactivity to self: het lichaam reageert niet tegen lichaamseigen structuren.
College 2 (23 sept) H2
Aangeboren immuunsysteem:
Het aangeboren immuunsysteem en het verworven immuunsysteem hebben
elkaar nodig. Ze kunnen het niet alleen, want het aangeboren immuunsysteem
zet het verworven immuunsysteem aan en het verworven immuunsysteem kan
een infectie beëindigen.
Het aangeboren immuunsysteem reageert heel snel, mar het is niet zo selectief
en het heeft geen geheugen.
Aangeboren immuunsysteem is van belang voor:
- Het doden en onschadelijk maken van micro-organismen (fagocytose).
- Ontsteking op een directe manier
- Activatie en sturing (juiste type respons bij de pathogeen) van het
verworven immuunsysteem met de pro-inflammatoire cytokines IL-1,
TNFα en IL-6. Dit leidt ook tot ontsteking, maar dan indirect.
Fagocytose:
1) Herkenning door endocytose receptoren
2) Endocytose
3) Versmelten met het lysosoom
4) Afbraak
5) Release afbraakproducten (de cel uit)
De 3 soorten professionele fagocyten:
In het bloed: neutrofiele granulocyten (die kort leven en een hele hoge
bactericide activiteit hebben) en monocyten (voorlopers van macrofagen, leven
langer en zijn minder actief).
In de weefsels: Macrofagen (leven lang en hebben een lage activiteit)
Endocytose receptoren:
- Mannose receptoren en scavenger receptoren herkennen moleculen op
het membraan van bacterien. Dit zijn beide PRRs.
- Complement receptoren herkennen complement
- Fc receptoren herkennen antilichamen
De laatste twee heten opsonine receptoren.
Interactie van fagocyten met micro-organismen gaat via TLRs, waarbij de PAMP
van de microbe wordt gebonden. Hierdoor wordt Myd88 gevormd en via NFκ-B
worden bepaalde processen aangezet. MHC klasse II wordt tot expressie
gebracht, er worden cytokines en chemokines geproduceerd en de macrofaag
wordt geactiveerd tot de aanmaak van lyserende stoffen. De microbe bindt ook
aan een van de endocytose receptoren. De fagocyt heeft cytokine receptoren en
binding van cytokines hieraan zorgt voor afbraak van de gefagocyteerd microorganisme. Een brokstuk van de gefagocyteerde micro-organisme wordt op een
MHC klasse II gepresenteerd aan het oppervlak van de fagocyt.
NK cellen:
Ze lijken op lymfocyten en qua functie lijken ze op cytotoxische T cellen. Het
grote verschil is dat NK cellen geen antigeenreceptoren hebben (en lymfocyten
wel, dat is hun kenmerk). Ze werken dus niet specifiek tegen 1 antigen.
Macrofagen die een microbe hebben gefagocyteerd activeren NK cellen met IL12 en de NK cellen maken dan IFN-γ. Hiermee kunnen ze de macrofagen
signaleren dat ze de opgenomen microbe moeten doden.
NK cellen kunnen ook direct binden aan virus-geïnfecteerde cellen en deze zo
doden. Ten slotte kunnen ze binden aan tumorcellen en deze doden.
NK cellen doden alles wat geen MHC-I tot expressie brengt, want dat is het teken
dat het een lichaamseigen cel is.
Dendritische cellen:
Spelen een belangrijke rol bij het starten van het verworven immuunsysteem.
Bijna alle cellen kunnen antigeen presenteren, maar deze zijn hier voor gemaakt.
Hiernaast zijn ze ook uitgerust met moleculen waarmee aanvullende signalen
kunnen worden gegeven aan macrofagen. Dendritische cellen in de huid heten de
cellen van Langerhans. Als een dendritische cel een antigeen tegenkomt, zal deze
binden aan de TLR van de dendritische cel en de cel zal cytokines gaan
produceren. Vervolgens neemt hij de microbe op en trekt hij zijn dendrieten in.
De cel gaat dan via de lymfe naar een lymfeknoop en hier biedt hij het antigeen
aan een T-cel aan.
Toll-like receptoren (TLR):
TLR’s herkennen patronen van micro-organismen. Bij mensen zijn er 11 typen
TLR actief. Ze zitten 1) op de cel voor de herkenning van extracellulaire microorganismen, 2) in de cel voor de herkenning van micro-organismen in het cytosol
en 3) in het endosoom voor de herkenning van ge-endocyteerde microorganismen. Als ze een micro-organisme herkennen, gaan ze cytokines
produceren.
Verworven immuunsysteem
Het verworven immuunsysteem is langzaam, maar wel erg specifiek en het heeft
een geheugen.
Lymfocyten:
Er zijn 2 soorten, namelijk lymfocyten en geactiveerde lymfocyten, genaamd
lymfoblasten of plasmacellen. Deze zitten vol golgi en ER.
Er zijn oneindig veel antigenen en de lymfocyten hebben hier allemaal
verschillende receptoren voor. Elke lymfocyt heeft maar 1 type, dus elke
lymfocyt is monospecifiek!
B-cellen bestrijden extracellulaire microben en hebben oppervlakte
immuunglobulinen op hun oppervlak. (hierop binden antigenen)
T-cellen bestrijden intracellulaire microben en hebben T cel receptoren (TCR’s)
op hun oppervlak.
B-cel respons:
- Een B-cel reageert met een antigeen d.m.v. de Ig op zijn oppervlak
- Hij verandert in een plasmacel en gaat grote hoeveelheden
immunoglobulinen (antilichamen) produceren. (proliferatie en
differentiatie)
- De immunoglobulinen gaan een reactie aan met het antigeen en zorgen
ervoor dat hij wordt opgeruimd.
De immunoglobulinen die de plasmacellen produceren, zijn hetzelfde als de
immunoglobulinen die ze op hun membraan hebben.
T-cel respons:
- De antigeenreceptor TCR herkent antigenen die door APC’s bijvoorbeeld
dendritische cellen worden gepresenteerd. T-cellen kunnen niet direct
het antigeen herkennen.
- De T cellen worden T-helper cellen (CD4+) die cytokines uitscheiden (!)
om de B-cel respons te helpen, of ze worden killercellen (CD8+) die virusgeïnfecteerde cellen kunnen doden.
Tijdens zowel de B-cel als de T-cel respons worden geheugencellen gevormd.
Deze zijn langlevend en blijven door het lichaam circuleren.
Hematopoiese: In het beenmerg worden van stamcellen de immuuncellen
gevormd. Van de myeloïde voorloper cel worden alle typen cellen van het
aangeboren immuunsysteem gevormd. De enige uitzondering is de NK cel, want
die wordt door lymfoïde voorlopercelen gevormd. De lymfoïde voorlopercellen
maken dus B- en T-lymfocyten en NK cellen. De T-cellen rijpen uit in de thymus.
IL-7 is essentieel voor de differentiatie van de lymfoïde voorlopercellen en IL-3
is essentieel voor de differentiatie van de myeloïde voorlopercellen.
De pluripotente stamcel waaruit myeloïde en lymfoïde voorlopercellen worden
gevormd differentieert tot een van de twee door SCF.
Lymfoïde organen:
- Primaire/centrale lymfoïde organen. Hier is productie van lymfocyten
vanuit voorlopercellen.
o Beenmerg
o Thymus
- Secundaire/perifere lymfoïde organen. Hier vindt de immuunrespons
plaats.
o Milt
o Lymfeklieren
o Tonsillen
Lymfoïde precursorcellen rijpen in het beenmerg uit tot onvolwassen B-cellen en
in de thymus tot volwassen T-cellen. De B-cellen rijpen nog verder uit in de
secundaire lymfoïde organen.
Niet-volwassen lymfocyten hebben nog geen antigenreceptoren. Dit gebeurt pas
als ze volwassen zijn. Als ze volwassen zijn, gaan ze door het lichaam circuleren
als naïeve B- of T-cellen totdat ze hun antigeen tegenkomen.
B cel vorming in het beenmerg:
Tegen het bot aan in het beenmerg zitten stamcellen. Hieruit worden pro-B
cellen gevormd. Ze rijpen verder uit tot pre-B cellen en dan gaan ze via de
sinussen het lichaam in. Hier gaan ze circuleren door de circulatie van perifere
lymfoïde organen, langs de lymfeorganen en weer de lymfoïde circulatie in.
T cel vorming in de thymus:
De pro-thymocyten gaan in de cortex van de thymus ontstaan en uitrijpen. Als ze
uitgerijpt zijn, gaan ze in de medulla zitten. Dus hoe jonger, hoe meer richting de
cortex.
Wanneer een DC antigenen heeft gebonden, gaat hij naar de lymfeknoop. Hier
migreren de naïeve T- en B-cellen ook heen als ze gevormd zijn. Er vindt
interactie plaats en de lymfocyten worden geactiveerd. De B-cellen worden
geactiveerd tot plasmacellen en gaan antistoffen maken. De T-cellen worden T
helper cellen, die B cellen stimuleren tot de aanmaak van meer antistoffen. Ook
kunnen er cytotoxische T-cellen ontstaan. Alle effectorcellen en
effectormoleculen worden afgevoerd, samen met de geheugencellen.
MHC moleculen
- Klasse 1 MHC moleculen presenteren antigeen aan CD8+ T cellen. Alle
celtypen kunnen deze tot expressie brengen
- Klasse 2 MHC kunnen alleen tot expressie worden gebracht door
dendritische cellen, macrofagen en B-cellen. Ze presenteren aan CD4+ T
cellen.
Er zijn 3 routes van antigeen transport:
- Naar de slijmvlies geassocieerde lymfoïde organen (tonsillen en platen
van Peyer). Dit is voor antigeen dat van van buiten het lichaam komt en
dus door een epitheel heen is gehaald.
- Naar de lymfeklieren. Het antigeen wordt gebonden door een
dendritische cel die via de lymfe in de lymfeklieren terecht komt. De
antigenen kunnen ook ongebonden naar de lymfeknopen migreren. Hier
vindt filtratie van de lymfe plaats.
- Naar de milt. Dendritische cellen binden het antigeen en gaan via het
bloed naar de milt. Hier vindt filtratie van het bloed plaats.
College 3 (24 sept) H3
Een lymfoïde orgaan mag zo genoemd worden als er antigeen heen kan komen.
Dat kan door dendritische cellen die het erheen brengen of in de vrije vorm voor
de B-cellen. Dendritische cellen kunnen zowel CD4+ als CD8+ activeren.
Immuunresponsen vinden plaats in de lymfeklieren. De effectorcellen die daarbij
gevormd worden, verlaten de lymfoïde organen en gaan naar de plaats van
infectie. Hier treden ze uit de bloedbaan en zorgen ze voor celgemedieerde
immuniteit.
Lymfocyten komen de lymfeklier binnen via de hoge endotheel venule (HEV) in
de paracortex. (ze gaan dus over het endotheel van de venule heen.) Hier worden
namelijk signaalmoleculen afgegeven en hierdoor weten ze dat ze uit het
bloedvat moeten treden. In de lymfeknopen worden effectorcellen gevormd en
de gevormde effectorcellen migreren naar de plaats van infectie en gaan daar de
bloedvaten uit. Hier moet dus weer een endotheel barrière overbrugd worden.
De signaalmoleculen in de HEV komen altijd tot expressie, maar meestal niet op
andere plekken in de bloedbaan. Daar vindt het namelijk alleen plaats als er op
die plek een infectie is.
Lymfeklier:
- Bindweefselkapsel
- Tussenschotten van bindweefsel, trabecula
- Lymfevaten voor afvoer
- B-zones (follikels) en T-zones om ze gescheiden te houden. De T-zones
liggen in de medulla en de follikels liggen meer naar buiten toe. De B-cel
gebieden maken B-cel specifieke chemokines om de naïeve B-cellen aan te
trekken en de T-cel gebieden maken T-cel specifieke chemokines.
- Medullary sinussen. Deze verzamelen alle lymfe.
- Groot efferent lymfevat (ductus thoriacicus) dat in de vena cava terecht
komt.
De milt:
- Er gaan een grote slagader en ader naar de milt, die helemaal vertakken.
- Ze monden uit in strengen van Billroth (Dus niet door een epitheel heen!
Het is een open systeem). Hier zitten veel macrofagen, lymfocyten en
plasmacellen.
- Het bloed komt in bloedruimten die zich vullen met bloed, de veneuze
sinussen. De strengen van Billroth + de veneuze sinussen heten samen de
rode pulpa.
- Witte pulpa: Een gebied rondom de arteriolen dat vol zit met Tlymfocyten en dendritische cellen. Dit heet ook wel de PALS (Periarteriolaire lymphocytenschede)
- Naast de PALS liggen follikels met B-lymfocyten.
- Rondom de PALS + follikels ligt de marginale zone met een speciaal soort
B-lymfocyten. Ze zijn gepreactiveerd en dienen ervoor om heel snel te
kunnen reageren op koolhydraatantigenen zonder dat T-cellen er een rol
bij spelen. De marginale zone is min of meer uniek voor de milt.
- Kiemcentrum: hier worden de geheugen B-cellen gevormd worden. Deze
is alleen aanwezig als er antigeen in de milt aanwezig is. (geheugen Tcellen worden niet in specifieke gebiedjes gemaakt. Dat is omdat er niet
aan de antigeenreceptor wordt gesleuteld en bij de B-cellen wel)
- Corona: lymfocytenkrans aan de rand van het kiemcentrum, net onder de
marginale zone.
Circulatie van lymfocyten:
Ze komen uit de lymfeklieren in de grote lymfevaten terecht. Deze monden uit in
de vena cava en komen in de bloedcirculatie terecht. Hier gaat het naar een plaat
van Peyer (MALT, lymfeknopen van de darm) of een lymfeklier en zo gaat dat
steeds rond. Aankomst in de plaat van Peyer of de lymfeklier gaat via een iets
ander proces.
Homing naar de lymfeklieren:
1) Rollen en primaire adhesie: L-selectine van de lymfocyt bindt aan
adressine op het epitheel en dit remt de lymfocyten af.
2) Activatie van adhesiemoleculen genaamd integrines (bijv. LFA-1) op
lymfocyten. Dit gebeurt doordat chemokinereceptoren met chemokines
binden die zich op het endotheel bevinden op de plek waar de lymfocyt
uit moet treden.
3) Stabiele interactie van het geactiveerde LFA-1 en ICAM-1 op het epitheel.
4) Diapedese/migratie. Ze gaan de lymfeklier binnen.
Als lymfocyten de lymfeklieren binnen wilen komen, plakken ze aan de HEV
waardoor ze de lymfeklier in komen. Naïeve lymfocyten expressen veel CCR7
receptoren en die binden met de chemokines CCL19 en CCL21 die vooral in de
lymfeknopen voorkomen. Zo weet de lymfocyt dat hij in een lymfeknoop is.
Vervolgens worden de T-cellen aangetrokken door T-specifieke chemokines in
de T zone en B-cellen worden aangetrokken door B-specifieke chemokines in de
follikels. Ze herkennen de specifieke chemokines omdat ze er receptoren voor
hebben. Hierna gaan ze op zoek naar antigenen. Als ze geen antigeen vinden,
gaan ze via het efferente lymfevat weer weg. Bij het verlaten speelt sphingosine1-fosfaat een belangrijke rol. Hoe langer een lymfocyt in de lymfeklier is, hoe
meer receptoren (S1PHR1 receptoren) hij krijgt voor sphingosine-1-fosfaat. Op
een gegeven moment is hij zo gevoelig voor sphinogosine-1-fosfaat dat hij de cel
verlaat.
Dieren in de winterslaap krijgen een verlaagd sphingosine-1-fosfaat in hun
bloed. Hierdoor worden de lymfocyten niet meer uit de milt of lymfeklieren
getrokken. Daarom hebben winterslaap-dieren amper circulerende lymfocyten.
Dendritische cellen en vrije microben komen de cel binnen. De dendritische
cellen hebben receptoren voor de chemokines die afgegeven worden door het Tcel gebied. Daarom zullen de dendritische cellen naar de T-cel gebieden gaan en
daar hun antigeen presenteren. De losse microben komen o.a. in de follikels
terecht en zorgen voor stimulatie van de naïeve B-cellen.
Op een gegeven moment moeten de T- en B-cellen elkaar ontmoeten. Daarvoor
gaan de T-cellen de receptoren voor de chemokines van het B-cel gebied tot
expressie brengen en andersom. Ze komen dan bij elkaar en er vindt activatie
plaats. De B cel gaat vervolgens prolifereren. Ze worden dan plasmacellen of
geheugencellen (in het kiemcentrum in de follikels) Dit heet
kiemcentrumreactie. Ook vindt de plasma-cellulaire reactie plaats.
Bij ontsteking:
Bij acute ontsteking gaat neutrofielen en monocyten naar de haard toe.
Bij een chronische ontsteking gaan lymfocyten naar de haard toe.
Naïeve T-cellen gebruiken andere receptoren dan geactiveerde T-cellen om door
het epitheel heen te gaan. Ze gebruiken bijvoorbeeld L-selectine en geactiveerde
T-cellen gebruiken E- en P-selectine-liganden. E- en P-selectine zelf zit in dit
geval juist op het epitheel i.p.v. op de T-cel. Geactiveerde en niet-geactiveerde
leukocyten gebruiken wel allebei LFA-1.
College 4 (25 sept) H4
Het aangeboren immuunsysteem is ook nog actief als het verworven
immuunsysteem actief wordt.
Ontstekingsreacties: Het aangeboren immuunsysteem bestrijdt de infectie en
activeert, indien nodig, het verworven immuunsysteem.
Aangeboren immuunsysteem:
- Granulocyten
- Mestcellen
- NK cellen
- Monocyten
- Macrofagen
- Dendritische cellen
- Epitheelcellen (Deze horen er ook bij!)
Cellen van het aangeboren immuunsysteem hebben receptoren voor nietlichaamseigen en gevaarlijke structuren, maar ze kunnen ook lichaamseigen
structuren herkennen.
Het aangeboren immuunsysteem herkent PAMPs, pathogen-associated
molecular patterns. Hiermee vormt hij dus zijn specificiteit. Voorbeelden van
PAMP’s zijn celwanden en dubbelstrengs RNA, want die komen niet voor in het
menselijk lichaam.
Het aangeboren immuunsysteem heeft receptoren voor niet-eigen moleculen (de
PAMPs dus), maar ook voor dingen die niet buiten de cellen zouden moeten
komen. DNA buiten de cellen is zo’n voorbeeld. Het komt daar alleen als de cel
kapot is. In dit geval reageren de receptoren dus op damage (DAMPs). Heat
shock eiwitten (HSP’s) komen vrij bij erge verbranding en zijn dus ook DAMPs.
De receptoren:
Buiten de cel:
- Toll-like receptoren (TLR) die celwanden van bacterien herkennen.
- Suikergroep-herkennende receptoren (lectine)
- Er kunnen ook scavenger receptoren en N-formyl met-leu-phe receptoren
zijn. Deze laatsten herkennen stopcodons van prokaryoten..
In het endosoom:
- TLRs. Deze herkennen DNA en RNA structuren die door de pathogenen
losgelaten zijn!
In het cytoplasma:
- NLR. Deze herkennen celwanden van bacterien.
- RLR voor de herkenning van viraal RNA
Toll-like receptors:
Ze komen voor in paren. Er zijn heel veel verschillende soorten TLR’s die
allemaal hun eigen specificiteit hebben. Ze zijn structureel verwant en hebben
vergelijkbare signaaltransductie.
Aan de buitenkant hebben ze een eiwit (leucine-rich repeat motives) dat per TLR
verschilt. Hiermee worden structuren herkend. Hieraan zit een cysteine-rich
flanking motif en intracellulair zit een TIR om te signaleren.
Met-leu-phe receptor: Receptor die stopcodons van prokaryoten kan herkennen.
Verschillende typen TLRs:
- TLR1:TLR2: plasmamembraan. Herkennen bacteriële lipopeptiden
- TLR 2 (2x): plasmamembraan. Herkennen bacteriële peptidoglycaan
- TLR 4 (2x): plasmamembraan. Herkennen LPS
- TLR5 (2x): plasmamembraan. Herkennen bacteriële flagellen
- TLR2:TLR6: plasmamembraan. Herkennen bacteriële lipopeptiden
- TLR3 (2x): endosoom. Herkennen dsRNA
- TLR7 (2x): endosoom. Herkennen ssRNA
- TLR8 (2x): endosoom. Herkennen ssRNA
- TLR9 (2x): endosoom. Herkennen CpG DNA
Dus: 1,2,4,5,6 in het plasmamembraan en 3,7,8,9 in het endosoom. Wanneer de
dimeer bestaat uit 2 dezelfde TLR’s heet het een homodimeer en als het dimeer
bestaat uit 2 verschillende TLR’s heet het een heterodimeer.
Signaaltransductie van TLR’s:
2 TLR’s binden een pathogeen en hun TIR’s komen bij elkaar en binden een
derde TIR. Dit leidt tot signaaltransductie. Die 3e TIR is MyD88 of TRIF en ze
kunnen beiden zorgen voor activatie van NFκ-B en activatie van IRF’s, een
antivirale respons.
TL4 is de enige membraanreceptor die zowel MyD88 als TRIF kan activeren. De
rest activeert alleen MyD88.
TLR7 en TLR9 van het endosoom activeren alleen MyD88 en TLR3 activeert
alleen TRIF.
Activatie van IRVs leidt tot productie en secretie van 1-IFN’s en de cel komt
hierdoor in een antivirale status.
NFκ-B leidt tot een ontstekingsreactie door cytokines, chemokines, E-selectine
en co-stimulatoire moleculen te induceren. Ook leidt dit tot stimulatie van het
verworven immuunsysteem.
NOD-like receptor signalling:
Door activatie van NFκ-B wordt pro IL-1β gevormd. NOD-like receptor NLRP3
kan bij stimulatie door een antigen een inflammasoom vormen met caspase-1 en
ASC. Als de inflammasoom gevormd wordt naast dat de NF-κB pathway aangezet
wordt, kan Pro IL-1β omgezet worden in IL-1β door caspase-1 dat door het
inflammasoom afgegeven wordt. IL-1β wordt vervolgens uitgescheiden en dat
leidt ertoe dat de ontstekingsreactie wordt versterkt. De inflammasomen zorgen
ook voor productie van IL-18. Dit systeem gaat alleen aan bij een erge infectie.
Het aangeboren immuunsysteem heeft dus specificiteit op basis van PRR’s die
gecodeerd worden in de kiembaan. Ze reageren op PAMPs en DAMPs en ze
induceren een ontstekingsreactie of een antivirale respons.
Cellen van het aangeboren immuunsysteem hebben allemaal een eigen functie.
Bij het detecteren van schade en infectie zijn de macrofagen en mestcellen
belangrijk. De granulocyten worden er later bij geroepen bij een infectie.
Epitheelcellen:
- Fysieke barrière
- Antimicrobiële peptides
- Ze kunnen ook door PAMPs en DAMPs geactiveerd worden. Ze gaan dan
cytokines produceren die DC’s en T- en B-cellen activeren.
NK cellen:
- Doden virus-geïnfecteerde en gestreste (tumor) cellen
- Maken groeifactor IFNγ, wat macrofagen activeert
NK cellen hebben inhibitory en activatory receptoren. Ze ontvangen dus
activerende en remmende signalen. Als die in balans zijn, bijvoorbeeld omdat
beide receptoren gebonden zijn of omdat ze allebei niet gebonden zijn, is er geen
celdood.
Bij een virus-geïnfecteerde cel valt de rem weg, maar de activatie niet. De NK cel
gaat dan killen.
Gestreste cellen activeren juist de rem, maar als reactie hierop gaat de activatie
ook omhoog en nog meer dan de remming. Dit gebeurt door extra
receptorbinding van activerende receptoren. Hierdoor gaat de NK cel dus weer
killen.
De remfactoren zijn eigen peptiden, meestal HLA, gepresenteerd op MHC klasse
1. De activerende liganden zijn o.a. MICA en MICB. Dit zijn MHC-achtige eiwitten
die op viraal geïnfecteerde cellen of veranderde cellen tot expressie komen.
NK-cel effectorfuncties:
- Het hierboven beschreven proces. De NK cellen binden direct aan
geïnfecteerde of gestreste cellen en de mate van activatie en remming
bepaalt of ze hem dood gaan maken.
- Macrofagen die iets raars vinden signaleren NK-cellen met IL-12. NK
cellen signaleren de macrofagen terug met INFγ en dan pas gaan de
macrofagen de pathogenen die ze opgenomen hebben stuk maken.
Fagocyten:
Herkennen, opeten en kapotmaken van microben.
De monocytic phagocyte lineage (macrofagen, microglia, Kupfercellen en
osteoclasts) en polymorphonucleaire neutrofiele granulocyten (PMN) doen dit
vooral. Macrofagen doen niet alleen aan fagocytose! Ze hebben ook nog andere
effectorfuncties.
Mechanisme:
- Opsonisatie van microben. Dit is afhankelijk van complement,
antilichamen en lectines (opsonines)
- Herkenning en binding aan de fagocyt. De membraanreceptoren,
bijvoorbeeld lectine-receptoren, scavenger receptoren en Mac-1
integrine, herkennen de microbe en binden hem.
- Fagocytose: Doordat microben gebonden zijn aan de receptor, verandert
het cytoskelet van de cel en worden de microben ingesloten en naar
binnen getrokken in een blaasje.
- Lysosomaal gemedieerde destructie: Het endosoom gaat fuseren met het
lysosoom. Bij neutrofiele granulocyten gaat dit vanzelf, maar bij
macrofagen moet het geactiveerd worden. In het endosoom worden
proteolytische enzymen en zuurstofradicalen gemaakt die de bacterien
doden. (Als dit te vaak of te heftig gebeurt, kun je weefselschade krijgen.)
In macrofagen die geactiveerd zijn, worden ook de cytokines TNF, IL-1 en IL-12
gevormd. Dit zorgt voor inflammatie en het helpt het adaptieve immuunsysteem.
Ook worden er groeifactoren en fibroblasten gevormd, die voor tissue
remodeling zorgen.
Complementsysteem:
Er wordt een structuur, een MAC, aangebracht op het membraan van een
bacterie en deze gaat gaten in het membraan maken en dus de homeostase van
de bacterie in de war gooien. Dit kan gedaan worden via 3 pathways: de
klassieke pathway, de alternatieve pathway en de lectine pathway.
Voor de vorming van een MAC wordt eerst C3 geactiveerd door een van de
pathways tot C3a en C3b. C3b bindt aan de microbe en hierdoor wordt C5
omgezet in C5a en C5b. C5b activeert vervolgens de MACs door C6, C7en C8 te
activeren. Hierdoor wordt van C9 een MAC gevormd. C3a en C5a zorgen voor
inflammatie. Bij de omzetting van C3 naar C3a en C3b zijn antilichamen
betrokken. Dit kan zijn C1q van het klassieke pathway (niet heel specifiek, kans
op auto-immuniteit), C3 van het alternatieve pathway of MBL (mannose binding
lectine) van de lectine pathway.
C1q bindt aan microbiële surface atigens en IgM antilichamen.
MBL: bindt aan mannose op het oppervlak van de microbe
Ficolin (lijken op MBL) bindt aan N-acetylglucosamine op de bacteriële celwand.
Oplosbare PRRs en effector moleculen.
- Pentraxines: Acute fase eiwitten die vrijgemaakt worden als de ontsteking
op gang komt. Ze activeren C1q en daarmee het klassieke complement
systeem. Pentraxines worden geïnduceerd door inflammatoire cytokines
IL-6 en IL-1
- Collectins: In de longen: surfactant protein A en D en in het serum
mannose binding lectin (MBL). Deze activeren het complementsysteem en
zorgen voor opsonisatie. Dit zorgt ervoor dat de microbe gefagocyteerd
kan worden.
-
Ficolins: Serumeiwitten die vergelijkbaar zijn met MBL en die
complement kunnen activeren en voor opsonisatie kunnen zorgen.
Activatie van complement is een heel belangrijk onderdeel van de respons op
een infectie!
De reden dat complement alleen geactiveerd wordt op microbiële cellen en niet
op eigen cellen is dat microbiële cellen geen regulerende eiwitten hebben die
complement inhiberen.
Cytokines:
Uitgescheiden signaaleiwitten die van belang zijn bij de communicatie tussen
cellen. Ze leven maar heel kort. Op alle cellen hebben de cytokines een ander
effect (pleiotropic) en meerdere typen cytokines kunnen hetzelfde effect hebben
(redundant). Het effect is meestal lokaal, maar soms ook systemisch. Er zijn 3
typen: Interleukines, interferons (beiden voor cel activatie) en chemokines
(betrokken bij chemotaxis). Het effect van cytokines wordt sterk gereguleerd.
Door feedbackloops, decoy receptors en inhibitors.
Mechanisme:
- binding van een cytokine dimeer/trimeer aan een celoppervlak receptor.
De affiniteit is hoog, dus er zijn maar lage concentraties nodig. Cytokines
reguleren hun eigen receptor expressie.
- Signalling transduction cascade
- Transscriptieveranderingen.
Lokale effecten van cytokines:
Lokaal zorgen cytokines voor inflammatie. TNF en IL-1 hebben effecten op
adhesiemoleculen van endotheelcellen. Ook zorgt TNF ervoor dat de
permeabiliteit verhoogd wordt en dat de endotheelcellen IL-1 af gaan geven.
TNF en IL-1 hebben ook effect op leukocyten. Ze zorgen ervoor dat de leukocyten
IL-1 en IL-6 gaan uitscheien.
Systemische effecten van cytokines:
Systemisch hebben cytokines een protectief effect.
In de hersenen zorgen TNF, IL-1 en IL-6 voor koorts.
IL-1 en IL-6 zorgen in de lever voor de afgifte van acute fase eiwitten.
TNF, IL-1 en IL-6 induceren in het beenmerg de productie van leukocyten.
Het normaalniveau van cytokines is moeilijk te bepalen, want het is erg variabel.
TNF:
TNF wordt als eerste geactiveerd bij infectie. Het is de mediator van acute
inflammatie. TNF heeft TRAFs, bepaalde factoren die transscriptiefactoren
activeren voor NFκ-B en AP-1. Het zorgt dus voor upregulatie van de
genexpressie. Ook zorgt het voor apoptose in cellen die daar gevoelig voor zijn.
En het zet het endotheel open zodat macrofagen er door kunnen en bij de
bacterien kunnen komen. (!) Alleen geactiveerde macrofagen kunnen TNF
maken!
Systemisch heeft TNF een aantal pathologische effecten wanneer er veel te veel
van is. Het kan de hart-output sterk verlagen (shock), trombose veroorzaken
door te hoge permeabiliteit van het epitheel en in de spieren kan het insuline
resistentie veroorzaken. Dit alles kan ook tot chachexia leiden.
IL-1:
De functie van IL-1 is hetzelfde als TNF-α. Het medieert een acute inflammatoire
respons op microben. Er is dan ook samenwerking tussen TNF-α en IL-1. Ook IL1 kan geproduceerd worden door geactiveerde macrofagen, maar, unlike TNF,
kan het ook in veel andere geactiveerde celtypen gemaakt worden, bijvoorbeeld
in de PMN en endotheel of epitheelcellen.
Er zijn 2 hoofdtypen IL-1, namelijk IL-1α en IL-1β, maar er bestaan er meer.
IL-1 zorgt voor proteolytische activatie (caspase-1 in het inflammasoom)
Verschillen met TNF-α zijn dat IL-1 niet apoptose kan induceren, dat het IL-1
biologische activiteit moduleert en dat er oplosbare IL-1 Rc antagonisten zijn.
IL-1 receptoren (IL-1RI) lijken op TLRs. Ze binden bijvoorbeeld ook aan myD88
met hun TIR domeinen wanner ze geactiveerd worden. MyD88 rekruteert bij IL1RI en TLR’s IRAK. IRAK activeert TRAF6 en TRAF6 activeert IKKβ. Hierdoor
wordt NF-κB geactiveerd. TRAF6 activeert ook MAP3K, die op zijn beurt weer
JNK, p38 en ERK activeert. Dit leidt tot een inflammatoire respons. Dit is dus
helemaal gelijk voor IL signalering en TLRs! IL-1 receptoren kunnen TLR dus
versterken.
Geactiveerde macrofagen kunnen ook IL-1 receptor antagonisten maken en het
systeem dus remmen. Zo wordt de Il-1 activiteit onder controle gehouden.
IL-12 en IL-18 stimuleren de productie van de macrofaag-activerende cytokine
IFN-γ door NK cellen.
Bepaalde gevormde cytokines stimuleren het verworven immuunsysteem. Zo
signaleren dendritische cellen naar naïeve T-cellen dat ze geactiveerd moeten
worden met cytokines en cytokines helpen ook bij de B-cel activatie en
antilichaamproductie.
IL-10 is een cytokine dat macrofaag en dendritische cel activatie juist remt.
Hierdoor is er regulatie op de immuunrespons.
Inflammatoire respons:
Dus: PAMPs en DAMPs worden ontdekt door endotheelcellen, epitheelcellen,
macrofagen en mestcellen. Deze gaan de pro-inflammatoire cytokines TNF, IL-1,
IL-6 en IL-8 uitscheiden.
Bij acute inflammatie is er sprake van opstapeling van leukocyten, plasma,
eiwitten en vocht op de plek van ontsteking.
Bij chronische inflammatie is accumulatie van macrofagen en lymfocyten.
Hierdoor zal tissue remodeling plaatsvinden.
Let op! Inflammatie kan ook geïnduceerd worden zonder dat er een infectie is!
Antivirale respons:
De virus-geïnfecteerde cel gaat virussen repliceren. Hierdoor gaan de cellen type
1 interferon (IFN) afgeven, omdat de endosoom-receptoren de virussen
opmerken. Niet-geïnfecteerde cellen binden type 1 IFN en gaan hierdoor
preventief in een antivirale state. Dat gebeurt door upregulatie van PKR, wat
leidt tot inhibitie van virale eiwitsynthese, upregulatie van 2’,5’-oligo A
synthetase, wat leidt tot afbraak van viraal RNA en upregulatie van Mx GTPases,
wat leidt tot inhibitie van virale genexpressie en het opbouwen van de virussen.
College 5 (26 sept) H8
Stadia van lymfocyten maturatie:
- Stamcel
- Pro-lymfocyt. Hier worden de antigeen receptor genen gerearranged.
- Pre-lymfocyt: De cellen expressen pre-antigen receptoren. De zware
keten is dan klaar.
- Immature lymfocyt: Hier wordt het repertoire gekozen en krijgt de
receptor zijn functionele eindvorm.
- Mature lymphocyte: De cel die zijn effecten uit kan gaan voeren.
- Differentiated effector lymfocyt. De cel oefent zijn effectorfuncties uit.
Vroege maturatie wordt vooral geïnduceerd door IL-7.
Elke B of T lymfocyt heeft een unieke antigeen-receptor (Ig of TCR)
Om alle antigenen te kunnen herkennen worden er miljoenen verschillende
lymfocyten elke dag opnieuw aangemaakt
Een antilichaam heeft een zware keten met een C (constant) gedeelte dat voor
alle Ig’s hetzelfde is. De lichte keten ligt hier als een V bovenop en heeft ook een
constant gedeelte. Aan het einde van de zware en de lichte keten zit een variabel
gedeelte (V). Hier worden de antigenen gebonden. FC receptoren en complement
binden aan de CH2 van de zware keten. (op een na onderste)
De TCR heeft geen lichte en zware keten, maar een α en β keten (ook met een
constant en een variabel gedeelte)
Het variabel gedeelte van beide receptoren bestaat uit een V(variabel) een J
(joined) en soms een D (diversity) gedeelte. (buh de zware keten)
Bij Ig zit alleen de zware keten verankerd in het membraam.
Bij TCR zitten beide ketens verankerd.
Op chromosoom 14 zitten de genen die coderen voor de zware keten (H) van Ig.
Op chromosoom 2 zit de κ lichte keten en op chromosoom 22 zit de λ lichte
keten. Bij de λ lichte keten zit het J stuk met verschillende J genen niet tussen C
en V, maar er zitten steeds kleine J-gen stukjes tussen elk C stuk.
Ig gen-herschikking:
Bij de zware keten wordt er een willekeurige J aan een willekeurige D gekoppeld.
De JD die gevormd wordt, wordt dan aan een willekeurige V gekoppeld. Je hebt
dan een VDJ stuk. Hierna worden er N en P nucleotiden toegevoegd. Dit wordt
afgeschreven tot mRNA. Van dit mRNA wordt een eiwit gemaakt. Deze moet nog
geprocessed worden en dan is het een actief eiwit.
Bij de lichte keten gebeurt hetzelfde, maar er wordt alleen een willekeurige V
aan een willekeurige J gekoppeld. (dus geen D). Alle gevormde eiwitten samen
vormen een Ig molecuul.
De koppeling van de V, J (en D) vindt niet nauwkeurig plaats, waardoor er dus
nog meer diversiteit ontstaat. De cel kan er een aantal nucleotiden naast zitten
(-N). Het vormen van de Ig eiwitten gaat door frameshifts ontzettend vaak mis.
Er komt dan geen goed eiwit uit, omdat het niet meer codeert voor Ig.
Bij de koppeling van V en J, wordt gebruik gemaakt van een RSS (recogniton
sequence) tussen V en J in. Recombinase weet zo hoe de H, κ en λ ketens
gematched moeten worden tot een functionele Ig.
Tussen V en J zitten 2 heptameren (7) met daartussen 2 spacers (open ruimtes)
van 12 of 23 basebaren. Daartussen zitten weer 2 nonameren (9).
Een 23 basenparen spacer kan alleen binden aan een 12 bp spacer. Dit is dus de
RSS voor de assemblatie van Ig.
Bij de zware keten zit aan weerszijde van de D (die tussen V en J in zit) een 12
basenparen stuk, zodat de J niet aan de V kan binden voordat ie aan de D is
gebonden. Dan zou er namelijk geen 12-23 binding plaats kunnen vinden, want
bij de H keten hebben zowel V als J een 23 baseparen stuk naast zich. (Bij de κ
keten heeft V 12 en J 23, bij de λ keten heeft V 23 en J 12)
VDJ gen-herschikking vindt plaats door deletie of inversie.
- Deletie: de keten vormt een loop en de 2 heptameren binden. De loop met
heptameren en nonameren laat los en V en D zitten tegen elkaar aan
- Inversie: Er vindt een inversie plaats in de halve keten waardoor de
volgorde wordt: V-heptameer, nonameer-J-hepatameer-nonameer in
plaats van V-heptameer-nonameer-nonameer-heptameer-J. Er wordt
weer een loop gemaakt waarbij de heptameren binden. De V en J komen
daardoor naast elkaar te liggen en heptameren en nomameren liggen bij
elkaar een stuk verderop.
Nadat de loop gevormd is en de heptameren binden, zal de loop afgeknipt
worden door Rag-1 en Rag-2. Daarna is het DNA in eerste instantie gebroken.
Het V en J stuk moeten dus aan elkaar gemaakt worden. Het DNA van de losse
uiteindjes vormt een loop, een zogenaamde hairpin. Wanneer de hairpins aan
elkaar gemaakt moeten worden, worden ze geknipt door Artemis endonuclease,
maar zo’n hairpin wordt niet netjes in het midden geknipt, maar een stukje
verder het DNA in. Daarom moeten er nieuwe nucleotiden toegevoegd worden
door NHEJ om het DNA weer dubbelstrengs en kloppend te maken. Dit zijn de P
nucleotiden, TdT voegt soms ook N nucleotiden toe hiertussen. Al deze dingen
geven ook weer diversiteit.
Allelische exclusie:
Dit zorgt er voor dat 1 van de twee allelen het niet meer doet. Dat gebeurt door
onderdrukking van het andere allel zodra er een eiwit van het productieve allel
is gevormd. Dit gebeurt bij de zware en lichte keten van B cellen en de TCR bij Tcellen.
Pre-B cel receptor:
De expressie van de pre-B cel receptor is het eerste checkpoint in de B cel
maturatie. Complexen van μ, surrogate light chains en de signaal transducing Igα
en Igβ vormen samen de pre-B cel receptor.
V pre-B, oftewel de surrogate light chain, lijkt op een lichte keten, maar is het
niet. Ze zijn namelijk niet variabel en ze worden alleen door B-cellen Tot
expressie gebracht. De pre-B cel receptor geeft het signaal af aan de cel als ie
inderdaad past op de zware keten zodat de cel het andere allel afsluit. Ook zorgt
het voor proliferatie van de pre-B cellen, voor stimulatie van de κ light chain
recombinatie en voor shutoff van de surrogate light chain transscriptie.
Er zijn tussendoor steeds checkpoints waarop wordt gekeken of de receptoren
zich goed vormen en de B-cel zich goed ontwikkelt. Voor de zware keten zijn 2
kansen om het goed te doen, want er zijn 2 H allelen. Voor de lichte keten zijn 4
kansen, want er zijn 2 typen light chains (κ en λ) met beide 2 allelen. Als de
zware keten na 2x niet gelukt is, gaat de cel dood. Als dit wel lukt en de lichte
keten lukt niet in 4x, dan gaat de cel ook dood. Als alles goed gaat, zal er geen
verdere rearrangement meer gedaan worden.
Dus diversiteit is afhankelijk van:
- Het aantal variabele V, D en J segmenten. Er zijn vooral veel verschillende
soorten V segmenten en J segmenten.
- Het combineren van 2 ketens (zware en lichte bij B cellen, α en β bij TCR
of γ en δ bij TCR)
- Koppeling van de verschillende segmenten
- N-P inserties
- Somatische hypermutatie tijdens B-cel activatie.
TCR gen-herschikkingen:
Het mechanisme is hetzelfde als bij B-cellen.
95% van de T cellen heeft α en β ketens. 5% heeft γ en δ ketens.
De δ locus ligt binnen de α locus dus die sluiten elkaar uit. Daarom is het altijd
het een of het ander.
γ-δ herschikking vindt dus ook eerder plaats dan α-β, want de δ is weg als het
andersom zou gebeuren omdat dat deel al met de α is gebruikt. De functie van
γ-δ cellen is nog onduidelijk.
Op chromosoom 7 ligt het gen voor de β-keten en verderop ligt het gen voor de γ
keten. Op chromosoom 4 liggen de genen voor de α-keten met daar middenin
een stukje met genen voor de δ-keten.
Selectieproces tijdens de maturatie:
- Positieve selectie: De lymfocyten zijn goedgekeurd, want ze reageren niet
met self-antigenen. Ze reizen van de primaire lymfoïde organen naar de
secundaire lymfoïde organen en matureren daar.
-
Negatieve selectie: De lymfocyten reageren op self-antigenen. Door de
negatieve selectie worden de cellen doodgemaakt of aangepast met
receptor-editing. Hierbij wordt de lichte keten aangepast.
Uiteindelijk gaat een heel groot deel van de lymfocyten dood.
Uitrijping van B-cellen vindt volledig in het beenmerg plaats. Ook de positieve en
negatieve selectie vindt hier nog plaats. De onrijpe B-cellen expressen alleen IgM.
De rijpe expressen IgM en IgD. Ze worden samen tot expressie gebracht door
alternatieve splicing van een mRNA molecuul. (De ander isotypen, namelijk IgG,
IgA en IgE worden tot expressie gebracht door middel van isotype switching na
de B-cel activatie.) IgM en IgD co-expressie kan plaatsvinden omdat er op het
primaire RNA transscript zowel een gen voor een μ keten als een gen voor een δ
keten zit. Het is afhankelijk van de knipping welke van de twee in het mRNA
gezet wordt en dit gebeurt allebei wel. Daarom zijn er zowel μ-heavy chains als
δ-heavy chains en komen ze allebei tot expressie.
Transscriptieregulatie van de κ lichte keten gebeurt door promotors die op het
gen voor de V zitten. Door V-D-J recombinatie komt er een enhancer (enh) dicht
bij de promotor te zitten en de promotor gaat hierdoor aan. Van het DNA wordt
dan vervolgens RNA afgeschreven.
Uitrijping van T-cellen: Pro T cellen ontwikkelen in het beenmerg en migreren
dan naar de thymus. In de cortex van de thymus start de gen-herschikking van de
TCR genen. Dit leidt tot de start van de expressie van zowel CD4+ (MHC-2) als
CD8+ (MHC-1). Door positieve selectie wordt ofwel een CD4+, ofwel een CD8+,
ofwel een CD4-/CD8- T cel gevormd (dit is een γ-δ T cel). Negatieve selectie
doodt de foute T cellen.
De T cellen zijn eerst dubbel positief (CD4+/CD8+) en ze kiezen daarna 1
richting door positieve selectie. De receptor die een beetje reageert op
lichaamseigen spul, is degene die overblijft. TRC’s die MHC klasse 1 herkennen
worden CD8+ en TRC’s die MHC klasse II herkennen worden CD4+. Als de cel
helemaal niet kan binden met lichaamseigen spul, is er dus geen positieve
selectie en gaat hij dood. Ook wanneer hij de eigen peptides te goed herkend en
dus te sterk gaat binden, zal de cel in apoptose gaan. Dit is dus de negatieve
selectie.
Dus de ontwikkeling van de T-cellen is: stamcel – Pro-T – Pre-T (β keten is
gevormd) – Dubbel positief (α- en β-keten zijn gevormd) – Single positief
immature T cel – Naïeve mature cel.
College 6 (29 sept) H6
Het aangeboren immuunsysteem herkent met PRR’s specifieke moleculaire
patronen van pathogenen.
Het verworven immuunsysteem herkent met B- en T-cel receptoren structuren
die niet-lichaamseigen zijn.
B cellen herkennen structuren in hun natieve vorm en oplosbare vorm. T cellen
herkennen alleen korte, lineaire antigenen die gepresenteerd worden door MHC.
MHC: major histocompatibility complex. Eiwit dat belangrijk is voor de
antigenpresentatie en de herkenning hiervan.
2 typen MHC moleculen:
- Klasse I: presenteert eiwitten uit de cel zelf. Zit op al je cellen. (zo niet,
dan worden de NK cellen actief)
- Klasse II: presenteert eiwitten van buiten de cel. Zit op antigeenpresenterende cellen.
Het eiwit dat een MHC aan een T cel presenteert, zit tussen de MHC en de T cel
receptor in en zowel het MHC als de T cel receptor bindt goed aan het peptide.
MHC bindt ook direct aan de T-cel receptor met polymorfe residuen die voor
iedereen uniek zijn. Elke TCR kan aan alle MHC moleculen binden van klasse I of
klasse II.
MHC moleculen zijn polymorf. Dus alleen MHC moleculen van het juiste
haplotype kunnen TCR binden. Dus je eigen T-cellen en MHC cellen matchen wel,
maar jouw T-cellen met de MHC van een ander waarschijnlijk niet.
Elke T cel receptor kan maar 1 specifiek peptide binden.
Antigeen-presenterende cellen hebben allemaal MHC I (want alle cellen hebben
MHC I) en ze hebben ook MHC II.
Er zijn 3 soorten APC’s: DC’s, macrofagen en B-cellen.
Dendritische cellen zijn de enige cellen die naïeve T cellen kunnen stimuleren
(die voor de eerste keer hun antigeen tegenkomen). Dit zorgt voor een primaire
T-cel respons. Er ontstaan dan T geheugencellen en die kunnen ook door Bcellen en macrofagen geactiveerd worden.
Microbe wordt opgenomen door een dendritische cel. De dendritische cel gaat
via de lymfevaten naar lymfeknopen. Hier worden de naïeve B- en T-cellen
geactiveerd. Microben uit het bloed worden in de milt eruit gevist door APC’s.
Deze migreren dan naar de lymfeklier.
De dendritische cel heeft 2 effectorfuncties:
- Antigenen opnemen in de weefsels en kijken of er geen infectie is.
- Antigenen presenteren in de lymfeklieren. Dendritische cellen in de
lymfeklier heet “mature”, maar die in de weefsels heten nog “immature”.
Dat is omdat in de lymfeklieren de expressie van MHC klasse II veel hoger
is dan in de weefsels (maar pattern recognition receptors worden juist
gedowngraded)
2 manieren van antigeenopname door DC’s:
- Herkenning van micro-organismen of structuren via PRR, gevolgd door
fagocytose.
-
Macro- en micropinocytosis: aspecifieke opname, dus er worden geen
PRRs geactiveerd! Dit proces vindt altijd plaats.
Als DC’s matureren, gaan ze van een antigen-vangende naar een antigenpresenterende staat. Ze krijgen minder Fc en mannose receptors, maar meer
expressie van moleculen die betrokken zijn bij T-cel activatie.
Alleen als de T cel de juiste MHC en het juiste peptide tegenkomt, zal hij er een
interactie mee aangaan.
MHC klasse I: De receptor zit met 1 pootje in het membraan. Dit is de α-keten. De
β-keten, die niet in het membraan zit, is veel kleiner. Een peptide bindt op het
α1-α2 domein. De α3 region bindt CD8.
MHC klasse II: De receptor zit met 2 pootjes in het membraan. De α- en β-ketens
zijn ongeveer even groot. Een peptide bindt op α1-β1.
De bindingsplaats van MHC II is groter, dus MHC II kan grotere eiwitten binden
dan MHC I. De β2 region bindt CD4.
Bekende MHC moleculen van klasse I zijn HLA-A, HLA-B en HLA-C. Van klasse 2
zijn HLA-DR, HLA-DQ en HLA-DP belangrijk.
Peptides die op een bepaald MHC molecuul kunnen binden, komen in bepaalde
gebieden heel veel overeen. Dit zijn de gebieden waar het peptide wordt
gebonden.
MHC-I en MHC-II genen liggen dicht bij elkaar op het genoom. Deze genen erven
dus samen over in een pakketje. Welk type MHC’s je hebt is wel voor ieder
persoon verschillend, want het zijn zeer polymorfe genen. De combinatie van
MHC genen die je van je ouders hebt gekregen heet een haplotype.
MHC genen hebben heel veel verschillende allelen. Elk allel codeert voor een net
iets ander MHC molecuul en die hebben dus een net wat andere voorkeur voor
bepaalde peptiden. De allelen worden co-dominant tot expressie gebracht. Je
hebt dus 2x3 genproducten voor MHC-I en 2x3 genproducten voor MHC-II.
Je hebt dus 6 verschillende HLA I moleculen en 6 verschillende HLA II moleculen.
Deze mix van HLA moleculen bepaald je individuele haplotype. Op individueel
niveau zijn we goed beschermd tegen de meeste pathogenen. We hebben
namelijk 3 HLA types die samen heel veel verschillende peptides kunnen
presenteren. Op populatieniveau zijn we super goed beschermd tegen alle
pathogenen, want er bestaan super veel soorten MHC moleculen en dus ook
super veel combinaties. Uiteindelijk is er altijd wel een persoon die een ziekte
overleeft omdat zijn haplotype zo goed is.
MHC I bindt aan CD8+ T cellen en cytotoxische T cellen
MHC II bindt aan CD4+ T cellen en T helpercellen.
MHC kent geen self/non-self onderscheid. Ook lichaamseigen peptides worden
gepresenteerd.
De peptides die MHC presenteert kunnen overal vandaan komen.
MHC-1 presenteert vooral eiwitten uit het cytosol (meestal lichaamseigen). De
niet-lichaamseigen eiwitten komen hier door intracellulaire pathogenen, zijn
afkomstig van gemuteerde genen bij kanker, zijn foutief gemaakt in het ER of zijn
aanwezig door cross-presentatie.
MHC-2 presenteert antigenen vanuit de extracellulaire ruimte, uitgescheiden
lichaamseigen eiwitten, eiwitten afkomstig uit auto-fagosomen en celmembraan
eiwitten (lichaamseigen en lichaamsvreemd).
MHC loading bij MHC I:
- antigen uptake
- antigen processing: Het opgenomen eiwit wordt in het proteasoom
afgebroken tot kleine peptides.
- MHC biogenesis in het ER. TAP neemt de peptiden op in het ER.
- Peptide-MHC associatie in een blaasje van het ER door tapsin.
- Peptide-MHC complex komt in het golgi terecht en worden daarna
uitgescheiden.
- De MHC bindt vervolgens aan een CD8+ T cel.
MHC loading bij MHC II:
- Endocytose van extracellulair eiwit in een blaasje
- Afbraak van het eiwit tot invariant chain door het lysosoom.
- MHC II wordt in het ER gevormd en bindt een Ii.
- Het complex komt uit een blaasje van het ER en gaat dan het golgi in. Hier
komt dit blaasje weer uit.
- Dit blaasje versmelt met het blaasje met invariant chain. Dit complex heet
een MIIC. Hier wordt Ii afgebroken door cathepsines (late endosomen) tot
CLIP
- CLIP wordt verwijdert door HLA-DM en peptide+MHC kunnen binden.
- De MHC+peptide verlaat de cel en bindt vervolgens aan een CD4+ T cel.
MHC I is heel belangrijk voor het presenteren van eiwitten van virusgeïnfecteerde cellen en daarmee het opruimen van deze cellen.
Cross-presentation:
Het kan gebeuren dat er door MHC klasse I eiwitten van buiten de cel worden
gepresenteerd. (Dat is dus niet normaal!) Er ontstaat dan een CD8+ T cel respons
voor een extracellulair eiwit. Dit gebeurt alleen bij een hele heftige ontsteking.
MHC-I bindt dus met cytotoxische T-cellen. De geïnfecteerde cel bindt, en de Tcel maakt hem dood.
MHC-II bindt met T-helper cellen. Een helper T cel kan een signaal geven aan
macrofagen dat ze kan activeren tot het doden van de microbe. Ook kunnen ze B
cellen binden die een bepaald type peptide gebonden hebben. Als de T cel dit
peptide ook gebonden heeft, zorgt hij voor een sterkere antilichaamontwikkeling
door B-cellen.
IFNγ, afgegeven door NK cellen of T-helper cellen, versterkt de MHC-II expressie
en daarmee de antigeenpresentatie. Dit versterkt de adaptieve immuunrespons.
Niet alle peptiden die gepresenteerd worden reageren even goed met T-cellen.
Het peptide dat het beste bindt, heet een immunodominante epitoop. Voor elke
MHC is er een andere immunodominante epitoop. Dit is dus haplotype
afhankelijk! Bij vaccinatie ben je dus het beste af bij actieve immunisatie, want
dan maak je je eigen MHC moleculen en dan ben je dus het beste beschermd.
Als je MHC moleculen van een ander krijgt, kan de binding slechter zijn.
College 7 (30 sept) H7/H9
Naïeve T cellen komen niet in je weefsel voor. Alleen in je lymfe en bloed.
Ze komen binnen via HEVs. Als er stimulatie door een DC plaatsvindt, nemen ze
hun effectorfunctie aan. Voordat ze hun effectorfuncties uitvoeren, moeten ze in
het weefsel, waar ze naar toe reizen, nog een keer geactiveerd worden.
Activatie door MHC-TCR binding bij naïeve T cellen door APC’s die geen microbe
gebonden hebben leidt tot anergy. Deze T-cellen zijn niet functioneel
geactiveerd, want ze gaan geen respons aan. Pas als ze nog een signaal krijgen,
co-stimulatie, gaan ze echt actief worden. Dit gebeurt wanneer de APC een
microbe bindt. De co-stimulatie is door B7 van de APC op CD28 van de T-cel. Ook
geven de APC’s IL-12 af aan de naïeve T cel. Deze gaat daardoor IL-2 produceren
om zichzelf te stimuleren.
Voor de activatie van een naïeve T-cel is dus MHC/Af-TCR binding (antigeen
specifiek, signaal 1), Co-stimulatie door B7-CD28 binding (signaal 2) en
cytokineafgifte (signaal 3) nodig. Signaal 2 is de license to kill. Co-stimulatie
versterkt namelijk de overleving, de proliferatie en de differentiatie van naïeve
T-cellen. Signaal 2 bepaalt het fenotype van de effector T-cel na differentiatie.
Je hebt heel veel verschillende fenotypen Th cellen nodig. Dat is omdat elke
infectie een ander type T cel activatie nodig heeft. Differentiatie zorgt hiervoor.
Aan CD28 bindt B7-1/2 van de APC. Er zijn andere co-stimulatoire receptoren,
maar deze hebben andere functies! CD28 is de enige die naïeve T-cellen kan costimuleren. CTLA-4-lg kan ook binden aan B7. Dit voorkomt de interactie tussen
B7 en CD28, dus er is dan geen co-stimulatie.
T-cel activatie: De naïeve T-cel heeft een TCR. Vervolgens krijgt hij CD69 erbij.
Hierna krijgt hij een IL-2 receptor, dan een CD40L en ten slotte CTLA-4 voor de
controle van de respons.
Een CD40 ligand (CD40L) wordt dus geïnduceerd op geactiveerde Th cellen.
CD40L /CD40 interacties verhogen de expressie van B7 en cytokines, wat zorgt
voor versterking van de effectorfunctie van de T cellen. Het is dus een positieve
feedback loop.
Maar… CD40L/CD40 interacties kunnen NIET CD28/B7 interacties vervangen!
Er zijn dus 3 signalen tussen DC en T cel: TCR/MHC + het peptide van de
microbe, de binding van B7 van de DCs met CD28 van de T cellen en cytokineinteractie. Signaal 1/2/3 kennen!
Door activatie van een APC zal de T-cel IL-2 gaan maken. Ze gaan op een gegeven
moment IL-2Rαβγ expressen en door hun eigen IL-2 wordt deze receptor
geactiveerd en gaat de T-cel prolifereren. Dit is dus een autocrien proces.
Regulatoire T cel: Deze T cel is anders dan gewone T cellen.
Hij is afhankelijk van IL-2, maar het kan dit zelf niet maken. IL-2 wordt door
naïeve T-cellen gevormd bij een sterke immuunrespons, dus dan worden de
regulatoire T cellen pas actief. Ze onderdrukken de cytotoxische T cellen. Dit is
dus een negatieve feedback loop.
Clonale expansie houdt in dat het aantal T-cellen zich snel clonaal gaat
vermenigvuldigen. 7 dagen na de infectie is de clonale expansie piek. Deze is bij
de CD8+ T-cellen hoger dan bij de CD4+ T-cellen.
Na deze proliferatie gaan ze differentiëren. Ze nemen dan een specifiek fenotype
aan dat hoort bij een set effectorfuncties die passend zijn bij de infectie die bezig
is. Ze worden bijvoorbeeld een van de volgende:
- TH1: geeft IFNγ af en bestrijdt intracellulaire bacteriën (zitten nog wel in
een lysosoom) Ze spelen een rol bij weefselschade en autoimmuunziekten.
- TH2: geeft IL-4,5,13 af en bestrijdt meercellige parasieten (wormen). Ze
spelen een rol bij allergische reacties.
- TH17: geeft IL-17a,17f,22 af en bestrijdt extracellulaire bacterien en fungi.
Ze spelen een rol bij orgaan-specifieke auto-immuniteit.
Gepolariseerde TH subset: Een cel zet zijn differentiatie permanent vast door
epigenetische veranderingen. Dit heet commitment. Hierdoor zullen er bepaalde
andere Th subsets onderdrukt worden en er ontstaan gepolariseerde Th subsets.
Het is dus onderdrukking van andere fenotypen en stimulatie van het eigen
fenotype.
Differentiatie van Th1
Th1 ontstaat door IL-12 dat wordt afgegeven door DC’s en macrofagen. IFNγ van
NK cellen kan hem ook stimuleren. Door IL-12 wordt STAT4 geactiveerd en door
IFN-γ STAT1 en dan T-Bet. Door activatie van STAT 4 en T-bet wordt IFNγ
gemaakt en uitgescheiden door de T cel. Dit zorgt voor macrofaagactivatie en
antilichaamproductie.
Differentiatie van Th2
Th2 ontstaat door IL-4. Dit komt niet van DCs, want die kunnen het niet maken,
maar van mestcellen, eosinophils en van zichzelf. IL-4 zorgt voor activatie van
STAT6, wat zorgt voor productie van eigen IL-4. Eigen IL-4 stimuleert ook weer
de cel. Hij gaat ook GATA-3 maken, maar door binding van welke ligand op welke
receptor is nog niet bekend. GATA-3 stimuleert ook de afgifte van IL-4. De Th2
cellen gaan als ze gedifferentieerd zijn IL-4, IL-5 e IL-13 afgeven. Dit zorgt voor
IgE productie, eosinophil activatie en mucosale secreties.
Differentiatie van Th17
Th17 ontstaat door IL-6 of IL-1 + TGFβ. IL-6 wordt afgegeven door DC’s, maar
het is niet bekend wat TGFβ afgeeft. IL-6 activeert STAT3 en TGFβ activeert
RORγT (transscriptiefactor) Hierdoor wordt IL-21 gevormd, waarmee hij
zichzelf weer stimuleert. Als hij gedifferentieerd is tot Th17 cel, gaat hij onder
invloed van IL-23 van DC’s IL-17 en IL-22 afgeven. Dit zorgt voor inflammatie en
een barrière functie.
CD4+ T cellen kunnen de CD8+ T cel respons versterken door cytokineafgifte of
door de de APC’s te stimuleren tot CD8+ differentiatie.
Naïeve T cellen hebben altijd co-stimulatie nodig, memory en effector T cellen
niet! Deze 3 typen T cellen verschillen ook qua receptoren wat van elkaar.
Geheugen T-cellen houden het fenotype van de oorspronkelijke Th cel respons.
Ze kunnen uit Effector T-cellen ontstaan, maar ze kunnen ook direct uit naïeve Tcellen ontstaan
Signaaltransductie :
Ligand bindt aan een receptor. De receptor kan zelf signaaltransductie
verzorgen, doordat binding van de ligand bepaalde domeinen aan de binnenkant
van de cel beschikbaar komen. Tyrosine kinase kan hierdoor de receptor
fosforyleren en een inactief enzym bindt en wordt geactiveerd. Dit leidt tot
activatie van een transscriptiefactor en gen-expressie.
Er zijn heel veel soorten receptoren.
- Non-receptor tyrosine kinase-based receptor. Hier is een non-receptor
tyrosine kinase nodig om de receptor te fosforyleren.
- Tyrosine kinase receptor: De receptor heeft zijn eigen tyrosine kinase
deel en activeert zichzelf.
- Nuclear hormonereceptor . Een nuclear hormone diffundeert door een
celmembraan en bindt aan de nuclear hormone receptor in het
cytoplasma. Deze bindt aan een transscriptiefactor en zorgt voor
transscriptie van een target-gen.
- GPCR (G-protein coupled receptor). Een ligand bindt en de receptor
wordt geactiveerd. Dit zorgt voor omzetting van ATP in cAMP.
- Notch-receptoren. Notch liganden van een andere cel binden aan de
receptoren en notch laat intracellulair los. Het bindt aan een
transscriptiefactor en zorgt voor transscriptie.
Non-receptor tyrosine kinases bestaan uit allerlei bouwblokken. In ieder geval
een kinase, maar verder verschilt het. Hierdoor kunnen verschillende typen
gevormd worden. Vaak hebben ze SH2 domeinen die fosfoterosine kan binden,
SH3 domeinen die proline-rijke peptides kunnen binden en een PH domein dat
inositol fosfolipides kan binden.
Het LAT eiwit is een adapter eiwit. Dit is een soort kapstok voor andere eiwitten
om aan te kunnen binden. De bindende eiwitten kunnen vervolgens elkaar gaan
activeren en stimuleren.
B-cel en T-cel receptoren lijken op elkaar. Ze hebben geen signaleerfunctie, want
ze zijn alleen extracellulair. Er zijn dus andere eiwitten nodig voor de
signalering. Dit zijn Igβ en Igα voor B-cellen en CD3 en het ζ-eiwit voor T-cellen.
De B- en T-cel receptoren hebben activerende motieven, maar er zijn ook
factoren met inhiberende motieven. Activerende motieven heten ITAMs,
inhiberende ITIMs.
TCR signalering:
- TCR bindt met klasse II MHC
- CD3, CD4, CD8, ζ protein en CD28 zorgen voor de signaaltransductie
- CTLA-4 remt om het te reguleren.
- LFA-1 bindt met ICAM-1 voor de adhesie. (of VLA-4 en VCAM-1)
De immunologische synaps:
Signaalmoleculen worden alleen afgegeven in de immunologische synaps. Dat is
het punt waar MHC en TCR binden. Hier omheen zit een ring van ICAM-1/LFA-1
bindingen.
T-cel receptor signalering:
De TCR en MHC binden samen het peptide. De co-receptor CD4/CD8 bindt
hieraan. Vervolgens bindt Lck (= een non receptor tyrosine kinase) hier
intracellulair aan en hij fosforyleert de ITAM motieven van de CD3 ketens en 2 ζ
proteins. Hierdoor gaat ZAP-70 binden aan de ζ proteins en dit zorgt ervoor dat
LAT wordt gefosforyleerd. Dat leidt tot binding van PLCγ1, Grb2 en SOS. PLCγ1
wordt door ZAP-70 gefosforyleerd. Hierdoor wordt de Ras pathway geactiveerd,
wat leidt tot activatie van de MAPK pathway. Hierdoor wordt de
transscriptiefactor AP-1 gevormd en geactiveerd.
Naast de MAPK pathway, worden er meer pathways geactiveerd.
Doordat PLCγ1 aan LAT bindt, ontstaan er veranderingen in het celmembraan.
PKC wordt hier door die veranderingen in het celmembraan geactiveerd en zet
een pathway aan dit leidt tot afgifte van calcium. Er gaan dan calciumkanalen
open in het ER. Calcium is een belangrijke intermediair in dit pathway.
Als calcium in de cel toeneemt, wordt dit herkend buiten de cel. Er gaat daardoor
van extracellulair ook heel veel calcium binnenstromen. Dit leidt tot een
calciumpiek.
Calcium bindt aan calmoduline en activeert calcineurin. Dit leidt tot activatie van
transscriptiefactor NFAT.
PKC zorgt ervoor dat IκB, wat op NFκB zit, wordt geremd, wordt gefosforyleerd
en los laat. Dit leidt tot activatie van het NFκB pathway.
Dus:
- Ras-MAPK pathway activeert AP-1
- Calcium activeert NFAT
- PKC activeert NFκB
Alleen als deze 3 dingen gebeuren wordt IL-2 gevormd door gen-transscriptie!
(!)
College 8 (1 okt) H10/H9/H5
Een fagocyt die een microbe opgegeten heeft, wordt door een CD4+ Th1 cel of
een CD4+ Th17 cel gebonden. Dit leidt tot cytokinesecretie, wat vervolgens leidt
tot macrofaagactivatie en inflammatie. Th17 veroorzaakt vooral de inflammatie.
Als er vaak inflammatie in hetzelfde weefsel is, kan dat weefsel dus flink
beschadigen. Th17 is dus best gevaarlijk voor je lichaam.
Cytotoxische T-cellen doden microben die in het cytoplasma van een cel zitten
door de hele cel te doden. Dit gebeurt op een antigeen specifieke manier.
Regulatoire T cellen (Treg) onderdrukken de immuunrespons met IL-10 en
TGFβ. Dit gebeurt wanneer TGFβ van de antigeen-presenteerde cel hun FoxP3
activeert.
Een DC weet welke Th subset hij moet induceren doordat verschillende typen
infecties verschillende PAMPS tot expressie brengen. Deze herkennen ze met
hun PRRs en zo kunnen ze de naïeve T-cellen in de goede vorm laten
differentiëren.
Als de naïeve T-cellen in de secundaire lymfoïde organen geactiveerd zijn,
worden ze effector T cellen. Deze effector T cellen circuleren door je lichaam
totdat ze hun ligand tegen komen. Als ze in hun leven (± 2 weken) dit ligand niet
tegen komen, gaan ze dood.
Bij een ontsteking kunnen alleen effector- en geheugen T-cellen het weefsel in.
Hier worden ze opnieuw geactiveerd op hun TCR om hun effectorfuncties uit te
kunnen voeren. Co-stimulatie is hierbij dus niet nodig, want dat is alleen nodig
voor de activatie van naïeve T-cellen.
Effector- en geheugen T-cellen kunnen de circulatie verlaten via postcapillaire
endotheliale venules in de ontstoken weefsels. Ze doen dit door de chemokines
die op dat punt afgegeven worden te binden en dan te binden aan E- of Pselectine. Met ICAM-1 of VCAM-1 binden ze ook aan het membraan.
Hierna kunnen ze door het ontstoken weefsel heen migreren. Hier blijven ze
alleen als ze hun specifieke antigeen (dan daar als het goed is door MHC
gepresenteerd moet worden) herkennen. Als het geen match is, gaan ze met de
lymfe weer uit het weefsel weg.
T cel effectorfuncties:
- Macrofaag interactie waarbij de CD4+ T cel tegen de macrofaag d.m.v.
interferon γ zegt dat hij het opgegeten partikel mag doden. Dit gebeurt
meestal door Th1 cellen.
- De macrofagen en CD4+ cellen activeren elkaar met de CD40 receptoren
en de CD40L
- Leukocyt activatie
- Als het klaar is: downregulatie van de immuunrespons door dood te gaan
Th1 cel effector functies:
- Maakt vooral IFN-γ.
- Dit vertelt de macrofaag om de bacterie die hij opgegeten heeft op te eten.
Dit heet klassieke macrofaag activatie. De T-cel herkent het antigeen in
MHC klasse II van de macrofaag en het CD40 signaal wordt gegeven. De
Th1 cel gaat IFNγ maken en dit komt op de IFNγ receptor van de
macrofaag. De macrofaag gaat daardoor ROS en NO maken en hij doodt
zijn bacterien. Ook gaat hij cytokines en chemokines maken en meer B7
expressen, maar dat is beide niet specifiek voor Th1 activatie. De
macrofagen geven TNF en IL-1 af voor inflammatie en IL-12 voor Th1
differentiatie. (Dit hele proces geldt niet alleen voor macrofagen, maar
ook voor andere fagocyterende cellen.)
- IFN-γ kan ook gevormd worden wanneer een B cel antigeen presenteert
aan de Th1 cel. IFN-γ stimuleert de B cellen dan om antilichamen te gaan
maken in een bepaald isotype. (dit is specifiek voor het fenotype van de T
cel) In het geval van Th1 zijn dit IgG antilichamen die complement
activeren.
- De Th-1 respons versterkt de MHC gemedieerde antigeen presentatie.
Alternatieve macrofaag activatie:
IL-4 kan macrofagen ook activeren, maar op een andere manier. De macrofaag
gaat TGF-β maken, wat leidt tot wondherstel. Hierdoor kan het epitheel zich
herstellen. Ook krijg je inductie van IL-10 en TGF-β, wat zorgt voor antiinflammatoire effecten. Er moet dus een goede balans zijn tussen IFNγ activatie
en IL-4 activatie van macrofagen.
Th2-cel effector functies:
- Bij een worm of een groot eiwit wordt de T cel een Th2 cel.
- De Th2 cel produceert IL-4, wat leidt tot een verhoogde IgG4 en IgE
productie door B cellen. IgG4 leidt tot antilichaam productie en IgE zorgt
voor activatie van mestcellen en dus voor opruiming van de parasiet.
- Th2 cellen werken op de darmen met IL-4 en IL-13. Hierdoor ontstaat
peristalsis: je darmen worden actiever en de wormen worden eruit
gespoeld.
- Th1 maakt ook IL-5, wat zorgt voor eosinophil activatie
- Th2 zorgt met IL-4 ervoor dat macrofagen aan wondherstel gaan doen en
dat Th1 wordt onderdrukt. (alternatieve macrofaag activatie)
Th17-cel effector functies:
- Produceren IL-22 dat het epitheel antimicrobiële peptiden laat maken en
de barrière functie ervan versterkt.
- Produceren IL-17 dat het epitheel en leukocyten chemokines en TNF laat
maken, wat leidt tot inflammatie en aanmaak van antimicrobiële
peptiden.
CD8+ T cel effector functies:
- De CD8 receptor bindt aan het MHC/TCR complex.
- De T cel gaat blaasjes maken met gevaarlijke stoffen en stuurt deze naar
de target cel. In de blaasjes zitten ook granzymes en perforines (!) die
gaten maken in de membraan door caspase 3, 6 en 7 te activeren.
- De blaasjes worden in de target cel geleegd en de target cel gaat daardoor
dood. Dit wordt de kiss of death genoemd.
- De T cel heeft ook een andere optie: T cellen hebben FasL en sommige
virussen hebben Fas. Binding van die twee leidt tot celdood, maar
virussen doen slim en stoppen met Fas expressen. Dit is een antigeen
specifiek proces, want zonder antigeen gaat de T cel geen FasL expressen.
Er zijn 3 manieren waarop CD8+ apoptose kan veroorzaken
- Via de mitochondria (intrinsieke pathway) waarbij cytochrome c wordt
afgegeven na detectie van cel injury. Cytochrome c activeert caspases en
FAS versterkt dit proces.
- Via granzymes en perforines Deze werken in een aparte pathway die
caspase 10 activeert en zo caspase 3, 6 en 7 activeert. Dit leidt tot
apoptose
- Via procaspase-8 op het membraan. Ze activeren deze tot caspase-8 en
deze activeren weer capase 3, 6 en 7.
Er is een verschil tussen apoptose en necrose. Apoptose is gecontroleerde
celdood via een pathway. De afbraakproducten worden in blaasjes afgevoerd en
er komen geen DAMPS vrij. Necrose is het ongecontroleerd uit elkaar vallen van
een cel. Dan komt het cytoplasma dus vrij en dit wordt herkend als DAMPs.
Vervolg college 7:
BCR signalering:
De signalering bij B cellen is bijna hetzelfde als bij T cellen.
Ook B-cel receptoren hebben geen intracellulair domein. Igα en Igβ zijn deel van
het signaling complex en hebben ITAM motieven.
De Ig ketens komen na binding van een microbe bij elkaar en ze fosforyleren
elkaar. Syk bindt en fosforyleert PLCγ. Op de plek van LAT zitten SLP-65 en btk.
Deze fosforyleren Grb2 en SOS en vanaf hier is het hetzelfde als bij T-cel
signalering. Er zijn dus net wat andere adaptereiwitten, maar het gaat verder
gewoon via dezelfde pathways (NFAT, NFκB en AP-1).
Let op! Receptorediting kan alleen bij B cellen, niet bij T cellen!
De reden dat B en T cellen andere eiwitten gebruiken voor hun signalering,
terwijl ze uit de zelfde precursor cel komen, is dat ze andere genen tot expressie
brengen.
Wanneer er complement gebonden is aan de microbe, versterkt dit de activatie
van de B cel signalering. CR2 bindt aan het complement en zorgt voor
fosforylatie van Lyn. Deze fosforyleert vervolgens Syk en PI3-kinase. Dit leidt
beiden tot B-cel activatie.
Remming van de signaaltransductie:
Wanneer de signalering gestopt moet worden, worden inhibitiereceptoren
geactiveerd. Inhibitiereceptoren hebben ITIMs. Als deze gefosforyleerd worden,
wordt SH2 gerekruteerd. Deze zorgen ervoor dat de eiwitten van de LAT af
vallen en dat het hele signalering wegvalt.
Een andere manier van het remmen van de signaaltransductie is door de
signaaleiwitten af te breken. Cbl-b (heeft de vorm van een bloempje ) zorgt
voor ubiquitinatie van de eiwitten van de signaalroute. Deze worden dan dus
kapot gemaakt en de signaaltransductie neemt af.
Er zijn 5 families van cytokine receptoren: Type 1, type 2, TNF, IL-1 en G-eiwit.
JAK/STAT pathway:
Dit gebeurt bij activatie van type 1 cytokine receptoren. JAK hangt altijd
intracellulair aan de cytokinereceptoren. Als de cytokine bindt, komen de
receptoren dicht bij elkaar en de ketens worden door JAK gefosforyleerd. Er
komt een dockingplaats voor 2 STATs vrij. STAT bindt, en wordt ook
gefosforyleerd door JAK. Gefosforyleerde STAT dimeren zorgen dan voor
transscriptie van nieuwe cytokines.
H5:
Antilichamen:
IgG heeft 2 heavy chains en 2 light chains. De Fc region bestaat uit 2 Ig domeinen.
IgM zit er hetzelfde uit, maar hij heeft 3 Ig domeinen.
Antilichamen kunnen worden geknipt door proteolytische enzymen in specifieke
fragmenten. Er kan bijvoorbeeld zo geknipt worden dat er een Fc stuk gevormd
wordt een 2 Fab stukken (de steeltjes) of zo dat de V bovenop heel blijft (een
F(ab)2 fragment) en dat de Fc in losse peptidefragmenten wordt geknipt.
Antilichamen hebben gedeeltes waarin veel variabiliteit zit. Dit zijn de delen die
met het antigeen binden: de complementarity determining regions. (CDR’s)
Antilichamen zijn heel flexibel. De twee armpjes kunnen heel vel uit elkaar. Er
bestaan meerdere isotypes antilichamen, ieder met zijn eigen functie.
Een B-cel receptor is een antilichaam die vast zit in het membraan. Dit
antilichaam is IgG. Tijdens de uitrijping, B-cel activatie en effector-celfunctie
verandert het patroon van de oppervlakte-expressie van de BCR.
B-cellen kunnen zowel lineaire eiwitten als 3D gevouwen eiwitten herkennen. Tcellen kunnen alleen korte lineaire peptides herkennen.
De bindingssterkte van het antilichaam hangt af van het aantal bindingsplaatsen
dat bezet is per immunoglobuline molecuul. Hoe meer er bezet zijn, hoe beter.
Het beste is als ze met beide armpjes een bindingsplaats vasthebben en ze met
de puntjes aan elkaar vast gaan zitten, zoals bij IgM. Dit kan alleen gebeuren als
er een goede verhouding antilichamen-antigeen is. Bij te veel of te weinig is het
niet effectief genoeg.
College 9 (1 okt) H11
De humorale immuunrespons
B-cellen kunnen T-cel afhankelijk en T-cel onafhankelijk geactiveerd worden.
Tcel afhankelijke response:
De B-cel heeft activatie door een T cel nodig om te kunnen profileren. Ze gaan
dan IgG, IgA en IgE uitscheiden.
- Voor eiwitantigenen
- B-T crosstalk
- Folliculaire IgD + B cel
- Isotype switch is mogelijk
- Affiniteitsmaturatie
- Geheugen. Leven lang.
Tcel onfahakelijke response:
- Voor polysaccaride/lipide antigenen en DNA
- Polyvalente antigenen crosslinks BCR
- Complement C3d
- Marginale zone B-cellen/B-1 cellen
- IgM en IfG3 (IgG2)
- Geen affiniteitsmaturatie
- Beperkt geheugen, leven maar kort
De T-cel onafhankelijke immuunrespons is een hele snelle reactie tegen
bacterien in het bloed. (sepsis) De B-cellen reageren op kapsel-dragende
bacteriën. De milt is een belangrijk filter van het bloed waar deze bacterien eruit
gefilterd worden. De marginale zone B-cellen zijn bij kinderen onder de 2 jaar
nog niet uitgerijpt, dus bij hen werkt dit nog niet zo goed. Vaccinatie is moeilijk.
BCR: Een IgM met 2 light chains en daarnaast een Igα en een Iβ met ITAMS.
Complement van het complementensysteem kan aan de bacterie binden. Dit
wordt herkent door CR2/CD21 en hierdoor wordt het signaal naar de B-cel
versterkt.
TLR’s in de B-cel kunnen ook de PAMPs van de gebonden bacterie herkennen.
Hierdoor wordt ook het signaal versterkt, door TLR signering toe te voegen aan
de BCR signalering.
Bij de primaire immuunrespons is voornamelijk IgM en een klein beetje IgG.
Bij de secundaire immuunrespons kunnen B memory cellen voor een snellere en
sterkere response zorgen, maar ook het isotype van de reactie verandert
hierdoor. Er wordt nu vooral IgG en soms een klein beetje IgA of IgE gevormd. De
affiniteit van de antilichamen is hoger en de respons is groter.
Stadia van de humorale immuunrespons:
De B-cel wordt geactiveerd en gaat in clonale expansie. Dan zijn er 4 opties:
- Hij wordt een plasmacel die IgM tot expressie gaat brengen en
antilichamen gaat uitscheiden
- Hij brengt IgG tot expressie een gaat IgG uitscheiden (Isotype switching)
- Hij heeft high affintiy Ig expressie en ondergaat affiniteit maturatie
- Hij heeft high affinity Ig expressie en wordt en B-geheugencel.
Wanneer er een ligand bindt aan een antilichaam in het membraan van een B-cel,
kunnen de volgende dingen gebeuren:
- De structuur verandert en de affiniteit gaat hierdoor omhoog
- De membraan-antilichamen veranderen in hun secreted vorm. Ze krijgen
dan hun effectorfuncties.
- Isotype switching. Er ontstaan verschillende isotypes en elke isotype
heeft zijn eigen effectorfuncties.
Cellulaire reacties in B-cellen, geïnduceerd door BCR signalen:
- Verbeterde survival
- Proliferatie
- Verhoogde expressie van B7, dus betere co-stimulatoire binding met
T-cellen.
- Verhoogde expressie van cytokinereceptoren
- Verhoogde expressie van CCR7 en migratie van de follikel naar de T-cel
gebieden.
Hyper IgM syndroom. De B cellen kunnen wel geactiveerd worden, maar de B
cellen kunnen daarna niet verder.
In de lymfeklieren komt antigeen binnen via de afferente lymfeklieren. De kleine
antigenen gaan naar de follikels via de conduits en stimuleren hier B-cellen.
Grote antigenen worden opgenomen door macrofagen in de subcapsular sinus
en door dendritische cellen in de medulla. Deze gaan daarna naar de follikels toe.
De B cel neemt een peptide op en presenteert deze met MHC klasse II. Deze bindt
met de TCR van een Th cel. De B-cel en de T-cel komen bij elkaar doordat ze
elkaars receptoren gaan expressen die ze naar hun eigen gebieden toe trekt. De
T-cel gaat daardoor CD40L expressen, wat gaat binden aan de CD40 van de B cel.
Hierdoor ontstaat B-cel proliferatie en differentiatie. De B-cellen worden
opnieuw gestimuleerd door een extra-folliculaire Th-cel, wat leidt tot isotype
switching en de generatie van short-lived plasmacellen. De B-cellen en de
gevormde Tfh-cellen gaan samen naar de follikel. Hier wordt tijdens de
kiemcentrumreactie in de follikel geselecteerd op hoge affiniteit cellen (affinity
maturation) en vindt isotype switching, geheugencelvorming en de generatie van
long lived plasmacellen plaats.
De isotopen IgM en IgD kunnen tot expressie gebracht worden door alternatieve
splicing. Ander isotopen worden tot expressie gebracht door isotype-switching
op DNA niveau. Dit proces wordt geregeld door cytokines.
Isotype-switching is te herkennen aan expressie van kiemlijn-transcripten en
switch circles. Er is AID voor nodig, een deaminase dat cytosine in uracil
verandert in enkelstrengs DNA. AID wordt geïnduceerd door verschillende
cytokines.
Op het stuk DNA voor de Ig zware keten waar VDJ en Cγ1 zitten, zitten nog Cμ en
Cδ hiertussen. Om het te activeren moeten VDJ en Cγ1 naast elkaar komen. Naast
VDJ zit een switch gebiedje. Hier wordt er een loop gevormd en daardoor liggen
VDJ en Cγ1 naast elkaar. Dit gebeurt allemaal in een introngebied.
Er ontstaat een dubbelstrengse breuk en hierdoor komen VDJ en Cγ1 tegen
elkaar aan te liggen. De loop laat lost en valt eraf. Dit deel doet niet meer mee
met de replicatie.
Om dit plaats te kunnen laten vinden, moet het gebied openstaan. Dat kan
bijvoorbeeld als er al wat transscriptie plaatsvindt.
Als een membraan IgM een opgeloste IgM wil worden (dat gebeurt bij B cel
differentiatie), moet hij zijn membraan anker kwijt raken. Dat gebeurt door
alternative splicing in het DNA. Dus voor B cel differentiatie moet geregeld
worden dat er splicing plaats gaat vinden. Dit geldt niet alleen voor IgM, maar
ook voor bijvoorbeeld IgE en IgG
Verschillende Ig isotopen: IgG, IgM, IgE en IgA
- IgM activeert complement.
- IgG is een vlaggetje voor datgene dat gefacocyteerd moet worden. Ze
binden daarvoor aan Fc receptoren van fagocyterende cellen. Ze activeren
ook complement.
- IgE zorgt voor immuniteit tegen parasieten door te binden aan
mestcellen. Als je ergens gevoelig voor bent gaan de mestcellen
degranuleren en krijg je een allergische reactie.
- IgA zorgt voor de regulatie van je darmbacteriën en de bescherming van
de longslijmvliezen en mucus.
Zware keten isotype switching:
Er wordt een loop gevormd en Sμ en Sε binden. De loop laat los en je houdt VDJ,
een halve Sμ en Sε en een hele Sε over. Er vindt vervolgens RNA splicing plaats.
Hierdoor ontstaat er een VDJ gebied met hieraan de Cε. Translatie geeft een ε
eiwit, waarvan IgE wordt gevormd. Dit is het basisproces. Door bepaalde
cytokines kunnen hiervan de andere Ig’s gemaakt worden. Dit zijn IL-4 en IFNγ
voor de vorming van IgG subtypen en TGFβ en IL-5 voor de vorming van IgA. Let
op! IgM gaat dus niet via dit proces. Dat wordt gevormd door alternative splicing.
Affiniteitsmaturatie van B cellen vindt plaats in de kiemcentra (GC). In de
delende B cellen vindt somatische hypermutatie plaats, geïnduceerd door AID. Er
is selectie van die mutanten die het beste passen bij het betrokken antigeen.
Affiniteitsmaturatie is T-cel afhankelijk (CD40L) en antigenpresentatie moet
ervoor plaatvinden door folliculaire dendritische cellen.
De kiemcentrumreactie wordt op gang gebracht door CD40-CD40L binding van
de Tfh cel en de kiemcentrum B-cel. De T-cel geeft ook IL-21 en andere cytokines
af aan de B-cel, wat leidt tot activatie van BcL-6. Beide processen zijn van belang
voor het opstarten van de reactie.
In het donkere gebied van het kiemcentrum vindt deling plaats, in het lichte
gebied selectie. De B cel die de meest hoog-affine antistofreceptor maakt blijft
leven en de rest gaat dood. Deze geeft namelijk een hele snelle en grote reactie
tegen dit antigen.
Somatische mutaties in de V-genen:
Een VC gen kan voor een lage affiniteit antilichaam zorgen. Door somatische
puntmutaties in de V genen, kunnen die antilichamen veranderen in hoge
affiniteit antilichamen. Het AID gen is hierbij betrokken! Hoe ouder de B-cel is,
hoe meer van deze mutaties hij heeft, zowel in de zware als in de lichte keten.
Bij de regulatie van de humorale immuunrespons zijn betrokken:
- Opruiming van antigeen/antilichaam complexen
- Beperkte T-cel hulp
- Antistof feedback via FcγR. Een antigeen-antilichaamcomplex bindt aan
een B cel met de Ig receptor en met de FC receptor. Binding aan de FC
receptor leidt tot omzetting van PIP3 in PIP2 . Dit blokkeert de B-cel
signalering.
- CD22
College 10 (3 okt) H12
Welke cellen produceren antilichamen? (Effector) B cellen, oftewel plasmacellen.
Deze worden geactiveerd in de lymfeklieren en als ze effectorcel worden gaan de
meeste B cellen terug naar het beenmerg om daar hun antilichamen uit te
scheiden. Deze gaan vervolgens vooral naar het bloed en de mucosa.
Zowel het aangeboren als het adaptieve immuunsysteem heeft een humorale
component. Bij het aangeboren immuunsysteem is dat complement en bij het
adaptieve immuunsysteem is dat antilichamen.
In de primaire immuunrespons is het antilichaam dat vooral wordt gevormd
IgM. Bij de secundaire immuunrespons wordt meer IgG gevormd en ook een
beetje meer IgA en IgE.
Antilichamen zijn bi-functioneel. Ze moeten interacten met gespecialiseerde
moleculen, namelijk Fc-receptoren van leukocyten en complement, en
tegelijkertijd moeten ze een oneindig nummer aan antigenen herkennen. Er is
een antigeen-bindend deel en een staart waarmee de effectorfuncties van
antilichamen worden uitgevoerd. Deze functies worden alleen uitgevoerd als er
een antigeen gebonden is.
Er zijn verschillende isotypes antilichamen die allemaal verschillende functies
hebben. Het verschil zit hem meestal in de zware keten.
Effectorfuncties van antilichamen:
- Neutralisatie van microben en toxinen
- Opsonisatie en fagocytose van microben
- Geïnfecteerde cellen laten elimineren door NK cellen
- Stimulatie tot fagocytose van geopsoniseerde microben
- Inflammatie
- Lysis van microben
- Complement activatie.
Neutralisatie van microben en toxinen:
Sommige bacterien kunnen toxines produceren waar je ziek van kan worden.
Antilichamen voorkomen dat deze toxines kunnen binden en zo hun effecten uit
kunnen voeren. Antilichamen kunnen ook microben tegenhouden in het
infecteren van andere cellen, bijvoorbeeld bij het binnendringen van een cel of
bij het verspreiden over cellen. Ze omcirkelen de microbe en voorkomen
receptorbinding. Hoge-affiniteits-antilichamen werken het beste. Hier is
vaccinatie vaak ook op berust. Voor dit proces is alleen het antigeenbindingsgebied van het antilichaam nodig. Daarom kunnen alle isotopen dit.
Opsonisatie en fagocytose:
Antilichamen binden de microbe en pakken hem helemaal in. Dit complex bindt
aan een FC receptor van een fagocyt en de microbe zal worden gefagocyteerd.
IgG is het meest effectief in het binden aan deze FC receptor. Na fagocytose zal de
microbe gedood worden.
Er zijn verschillende FC receptoren. (Alleen de FCγ receptoren moeten we
kennen (vooral 1), omdat ze erg goed IgG kunnen binden en een belangrijke rol
spelen bij fagocytose.) FCB1 en FCB2 zijn de enige inhiberende receptoren. FC
receptoren kunnen alleen gecrosslinked worden als de antilichamen en een
bacterie aggregeren.
Geïnfecteerde cellen laten elimineren:
Een antilichaam (IgG) bindt aan een cel. Een NK cel zal aan deze antilichamen
binden met een FcγRIII receptor en de cel wordt kapot gemaakt.
IgG kan over de placenta getransporteerd worden. Dat is handig, want baby’s
kunnen nog geen antilichamen maken, dus ze moeten het van hun moeder
krijgen.
IgA is het belangrijkste antilichaam dat wordt gevormd in de mucosa. Het zorgt
voor de neutralisatie van pathogenen en toxines.
Endoglycosidase S: Zorgt voor stopzetting van de Fc gemedieerde effecten.
ANCA (Anti-Neutrophil Cytoplasmic Autoantibodies) is een ziekte waarbij
autoantilichamen zich richten tegen neutrofielen en monocyten. Dit simuleert
een auto-immuunziekte. Deze patiënten worden behandeld met EndoS. Het IgG
dat hiermee een interactie aangaat, is non-functioneel, dus er is minder sprake
van auto-immuniteit.
Je kan leven zonder immuunsysteem, maar dan heb je wel een hele grote kans op
infecties!
Het complement systeem:
Complement complementeert de effecten van antilichamen. Complement
activatie leidt tot inflammatie, attractie van fagocyten, coating van pathogenen
en doden van pathogenen. Er zijn 3 routes die kunnen leiden tot complement
activatie:
- Classical pathway (antigeen-antilichaam complexen)
- Lectine pathway (Lectine bindt aan het oppervlak van pathogenen)
- Alternatieve pathway (pathogeen oppervlakten)
Bijna alle componenten (eiwitten van het complementsysteem) worden gemaakt
in de lever. Ze heten C1 tot C9 en ze reageren in een specifieke volgorde
Hierachter komt nog een kleine letter. Hierbij is a het kleinste fragment, het
grotere b, etc. Bij C2 is het omgekeerde het geval.
Alle pathways convergeren op het niveau van C3 proteolyse. Elk pathway leidt
tot de vorming van een MAC.
Classical pathway:
Antilichamen > C1 > C2 en C4 > C3 (> C5).
Het begint met een C1 complex dat een soort tulp vormt van C1q, C1r en C1s. De
C1 activatie wordt enhanced door binding van IgM of IgG zware ketens.
C1q kan binden aan de Fc regios van antilichamen IgM of IgG (minstens 2 stuks.),
maar alleen als ze surface bound zijn.
Pas wanneer het antigeen gebonden is, kunnen IgM en IgG binden met C1q.
Na activatie cleavet C1r C1s. C2 en C4 worden door C1s gecleaved en de grote
delen ervan vormen een C4bC2a complex. Dit complex kan C3 splitsen in C3a en
C3b. C3b is een merkteken voor fagocytose. Dat gebeurt doordat C4bC2a bindt
aan C3b en C4b2a3b gevormd wordt, een C5 convertase. C3a zorgt voor
inflammatie.
Lectine pathway:
Het is antilichaam onafhankelijk. Het systeem wordt geactiveerd door binding
van microbiele polysaccarides (aan circulerende lectines), bijvoorbeeld MBL of
ficollins. MBL bindt aan MASP en vormt een MBL-MASP complex. Ficolins doen
ongeveer hetzelfde en binden ook aan MASP. MASP2 cleavet C4 en C2 en maakt
de C4b2a, de C3 convertase die ook bij de classical pathway wordt gevormd.
Deze 2 pathways lijken dus heel erg op elkaar
Alternative pathway:
Er is spontane low-rate splitsing van opgeloste C3 in het plasma. Dit leidt tot C3a
en C3b, maar C3b is meestal inactief. Als C3b bindt op een microbe zal Factor B
eraan binden en zal dit complex door Factor D gecleaved worden. Hierdoor
ontstaat de C3 convertase van het alternatieve pathway, namelijk C3bBb. Deze
wordt vervolgens door properdine gestabiliseerd op de bacteriële cel.
De laatste stap: vorming van de MAC
Na al deze pathways is er een laatste stap die voor alle pathways hetzelfde is.
Aan het C5 convertase dat bij alle pathways gevormd is, bindt een C5. Deze
wordt gecleaved tot C5b en C5a, die wegvliegt. C6 en C7 binden aan C5b en dit
complex gaat aan het membraan binden door C7 en C8. uiteindelijk binden
meerdere C9’s Aan het C5b deel van het complex. Deze C9’s vormen poriën
(MAC) in het membraan en het werkt dus als een soort perforator. De cel gaat
dan dood.
Complement kan door cellen herkend worden aan de hand van
complementreceptoren. Deze receptoren binden aan complementfragmenten.
C3b/iC3b is de belangrijkste complementfactor voor opsonisatie.
Het complement systeem is een heel krachtig systeem dat goed gereguleerd
moet worden. Het moet dus op de goede plek werken en niet lichaamseigen
dingen “aanvallen”. De regulatie gebeurt doordat het complementsysteem door
verschillende eiwitten wordt gereguleerd die op verschillende stappen van de
pathway het systeem kunnen remmen.
C1 INH (inhibitor) kan binden aan C1q en kan voorkomen dat er een complex
gevormd gaat worden. Dit is dus een rem op het systeem.
DAF, MCP en CR1 kunnen de formatie van C3 convertase remmen. ook dit remt
het systeem, in dit geval door remming van de activatie van C3b of C4b. DAF,
MCP en CR1 zijn alleen aanwezig in dierlijke cellen, dus ze voorkomen
complementactivatie op host cells.
Factor 1 zorgt ervoor dat C3b (of C4b) dat aan de cel gebonden is wordt
stukgemaakt. Er blijven dan iC3b en C3f over en er kan geen C5 convertase meer
gemaakt worden. Dit kan alleen als er ook MCP of CR1 als regulator aanwezig is.
MAC formatie kan geremd worden door CD59 (voorkomt het samenkomen van
de C9’s) en S protein (voorkomt insertie in het membraan). CD59 komt op het
membraan van heel veel cellen voor en S protein is een plasmaeiwit.
Dus: Functies van het complement systeem:
- Markeren van pathogenen voor destructie door binding aan het
membraan (bijv, C3b of C4b)
- Inflammatie door C3a en C5a
- Direct doden van bacterien met MACs
Een deficiëntie in een bepaalde complementfactor kan tot vrij ernstige ziekten
leiden.
Het antilichaam systeem en het complement systeem worden tegelijk
geactiveerd en werken ook samen om de fagocytose te verbeteren.
College 11 (6 okt) H13
Adipocytokines zijn verzadigingsfactoren.
Een voorbeeld is leptine. Dit wordt afgegeven door vetcellen en het zorgt in de
hersenen voor een verzadigingsgevoel. Het kan ook zorgen voor een verhoogde
lichaamstemperatuur. Naast de energiehomeostase regelt het ook de afgifte van
immuun-regulatoire cytokines.
Een andere is adipocytokine is adiponectine. Dit reguleert insuline-gevoeligheid.
Als je hier genoeg van hebt, worden extra calorieën opgeslagen als vet op de
plekken waar vet hoort. Als je er te weinig van hebt, wordt vet op gevaarlijke
plekken opgeslagen, bijvoorbeeld rond het hart. Muizen worden hiervan
insuline-ongevoelig en zijn erg vatbaar voor allerlei ziekten. Toch blijven deze
muizen er dun uit zien.
De darmen zijn het grootste immunologische orgaan. 7-10 meter lang.
Er zijn heel veel ziekten gerelateerd aan de mucosale immuniteit. Vooral
respiratoire infecties komen heel veel voor, maar ook bijvoorbeeld diarree en
HIV.
90% van alle immunoglobines worden in de darm gemaakt (5 gram per dag) en
de darm bevat ¾ van alle lymfocyten. Pro-inflammatoire cellen in de darm zijn
goed!
De darm moet pathogenen verwijderen, maar de goede bacterien met rust laten.
In de mucosa zitten aparte gebiedjes van lymfoïde weefsel.
In de amandelen zit bijvoorbeeld een ring van lymfoïde weefsel bij de
amandelen, de zogenaamde tonsils. Deze ring kan binnenkomende microben
tegenhouden.
In de darm zitten Peyer’s patches van lymfoïde weefsel. In de darm worden
constant dingen opgenomen om in de Peyer’s patches te presenteren. In de
Peyer’s patches wordt tolerantie geïnduceerd. Er zitten heel veel B cellen in de
darm, die constant heel veel IgA vormen. Ook is er een constante IL-10 productie.
Dit zorgt voor onderdrukking, tenzij er iets mis gaat. Dan ontstaat er een
ontstekingsreactie.
Naast in de Peyer’s patches liggen er in de lamina propia (in de vili) ook heel veel
lymfocyten. Deze zijn constant klaar om een eventuele infectie tegen te gaan. De
lymfocyten in de Peyer’s patches zijn vooral voor de inductie van de
immuunrespons.
M-cellen: komen alleen voor in de mond en de darm!
M-cellen zitten tussen de epitheelcellen van de darm. Ze nemen microben uit
stukjes voedsel op en presenteren dit aan dendritische cellen in de Peyer’s
patches. Deze presenteren het via MHC klasse II aan T-cellen. Dit leidt tot
productie van antistoffen. Dit gaat heel snel! Binnen seconden.
Dendritische cellen nemen ook steeds samples uit de darm. CX3CR1+/CD11b+
dendritische cellen steken hun dendriet door de epitheelcel heen en nemen een
antigen op. Als het een slechte antigen is, migreert hij naar een lymfeknoop en
signaleert hij aan een T cel (met TGFβ en IL-6) dat er een immuunreactie
opgestart moet worden.
Wat ook kan is dat de dendritische cellen CD103+ zijn. Dit zijn de DC’s in de
lamina propria. Antigen komt door het epitheel en bindt aan de dendritische
cellen. Deze activeren T-cellen en die induceren FOXP3 voor de vorming van
Tregs.
Niet alleen dendritische cellen zijn uniek in de mucosa. Een speciaal soort CD8 Tcellen kan in de epitheel-laag gaan zitten als naïeve cel.
Dit gebeurt door T cellen die CCR7 en L-selectine dragen. Dit brengt ze naar een
Peyer’s plaat, waar hij geactiveerd wordt door een dendritische cel. Hierna gaat
hij weer terug het bloed in en wordt hij verder volwassen. Hij komt dan weer
terug met nieuwe moleculen, namelijk integrine en CCR9. Dit zorgt ervoor dat hij
in het epitheel kan gaan zitten.
T-cellen die de darm in moeten, kunnen met hun L-selectine en α4:Β7 aan
MAdCAM-1 binden in de bloedvaten. Hierdoor gaan ze de darm in.
In de dunne darm vindt opvoeding plaats, in de dikke darm wordt vooral
geregeerd. Als een T cel in zijn ontwikkeling CCR10 krijgt, bindt hij aan CCL28 in
de darm en gaat hij in de dikke darm zitten. Als hij in zijn ontwikkeling CCR9
krijgt, bindt hij aan CCL25 en gaat hij in de dunne darm zitten.
T cellen zitten niet alleen in de lamina propria. Ze zitten dus ook tussen de
epitheelcellen in. Het zijn bijna allemaal CD8+ T cellen. Deze zijn altijd
geactiveerd en klaar om te killen.
Bij een virusinfectie komen de virussen de epitheelcel binnen. De epitheelcellen
gaan dit presenteren via MHC klasse 1. De T cellen binden met FAS en hierdoor
wordt de epitheelcel kapot gemaakt met perforine. Dit gaat binnen seconden en
het komt heel vaak voor.
Bij een binnengekregen toxine gaat dit ook de epitheelcellen in. De epitheelcel
presenteert dit op MIC-A of MIC-B, de T cel bindt en hij maakt de cel kapot.
Het immuunsysteem in de darm moet heel erg snel werken! De bacterien in de
epitheelcellen kunnen zich super snel en exponentieel verspreiden over het hele
epitheel, dus de eerste geïnfecteerde cel moet direct opgeruimd worden.
Er zit heel veel IgA in de darm. Ze migreren actief naar het lumen door aan een
poly-Ig receptor te binden en doen neutraliserend werk. Ook tijdens het
migratieproces, als ze nog in de epitheelcel zitten, kunnen ze antigenen
neutraliseren. Bij de migratie kunnen ze toxines uit de lamina propria meenemen
naar het lumen. De IgA die in de darm is gevormd, gaat ook de lever in door weer
aan poly-Ig receptoren te binden en hij doet daar zijn werk. Uiteindelijk worden
ze via de gal weer in de darm gedumpt.
Het kan ook mis gaan. De bacterien kunnen dan wel een heleboel epitheelcellen
infecteren en kapot maken, wat tot een gat in het epitheel leidt. Er is dan een
noodoplossing. De neutrofielen die in de darm zitten kunnen exploderen en
gooien dan hun DNA eruit. (NETosis) Dit vormt een soort plug die het gat dicht
maakt en bacterien op kan vangen. Dit is wel echt een noodoplossing en het
gebeurt niet vaak!
Je hebt een bepaalde samenstelling van bacterien nodig. Wanneer je bijvoorbeeld
een maagzweer hebt, vindt er een verschuiving plaats in de soorten microorganismen in je maag darm kanaal.
Er moet een constante balans gehouden worden tussen tolerantie en verdediging
tegen pathogenen. Van allebei moet niet te veel en niet te weinig zijn!
Th-2 respons is minder goed ontwikkeld bij Nederlanders, omdat we bijna nooit
worminfecties krijgen. Daarom hebben Nederlanders vaker last van allergieën.
Bacterien zijn van essentieel belang bij onze overleving. Ze produceren
bijvoorbeeld butyraat, wat belangrijk is als voeding voor de epitheelcellen. Ook
stimuleren ze dus anti-inflammatoire cytokines, werken ze de pathogene
bacterien tegen en zijn ze belangrijk bij ons metabolisme. Ze maken bijvoorbeeld
bepaalde vitaminen die wij niet kunnen maken en ze verteren dingen die wij niet
kunnen verteren.
Onder normale omstandigheden: vooral IL-10 productie.
Als er een infectie is komt er een meer pro-inflammatoir repertoire
Als het helemaal mis gaat, exploderen de neutrofielen.
De epitheel-laag is de gate keeper voor binnendringende microben. Dit doet hij
door epitheelcellen met tight junctions aan elkaar vast te maken.
Tight junctions worden gevormd doordat de claudine-lagen van 2 epitheelcellen
door occludine verbonden worden. Epitheelcellen worden verankerd in het
membraan. Moleculen groter dan 3,5 kDa worden niet door het epitheel heen
gelaten.
GALT (Gut-associated lymfoïde tissue): zit in de hele darm. Het bevindt zich
onder de epitheel-laag.
Th17 cellen spelen een dominante rol in T-cel gemedieerde immuniteit. Dat is
omdat ze IL-17 en IL-22 maken, dat de epitheelfunctie versterkt. Th2 cellen zijn
belangrijk bij de verdediging tegen intestinale parasieten.
PRRs zorgen voor inflammatie, maar ze kunnen er ook voor zorgen dat er een
tolerantie respons ontstaat. De combinatie van PRRs die een bepaalde microbe
kunnen binden, bepaalt of de microbe een good guy of een bad guy is en of er dus
tolerantie of inflammatie plaats gaat vinden.
De bekendste PRRs zijn de toll-like receptors en de notch receptors. TLR
activatie leidt tot een immuunrespons, NLRs activatie leidt tot een
tolerantierespons. Door sampeling leert het immuunsysteem dus welke stoffen
getolereerd moeten worden.
TLRs activeren allemaal NFκB. Dit leidt tot pro-inflammatoire cytokines en
antimicrobiële peptides.
PRRs binden bijvoorbeeld een bacterie en geven een signaal dat dit opgeruimd
moet worden. Zonuline komt er bij en deze knipt claudine open om het epitheel
een beetje open te maken. Hierdoor stroomt heel veel water de darm in en krijg
je diarree. Je spoelt de bacterien dan heel snel weg. Dit moet alleen niet te vaak
gebeuren, want een openstaand epitheel betekent ook dat er macromoleculen de
darm uit kunnen en daar immuunresponsen op kunnen gaan wekken.
Zonuline kan een rol spelen in Crohn-disease, voedselallergie en inflammatory
bowel disease, maar het kan ook leiden tot auto-immuniteit.
De darm is tegenwoordig steeds vaker lek. Dit kan te maken hebben met
antibioticagebruik. Er is ook een verband tussen een lekkende darm en diabetes
type I en coeliakie (gluten-intolerantie).
Bij coeliakie bindt gliadine, een onderdeel van graan, aan CXCR3
chemokinereceptoren op het epitheel. Hierdoor wordt zonuline vrijgemaakt en
worden de tight junctions van epitheelcellen opengeknipt. De gliadine komt de
darm uit en zorgt voor een explosieve inflammatie. Dit gebeurt doordat gliadine
bindt aan CXCR3 receptoren van APC’s, NK cellen en T-cellen. De APC’s gaan
cytokines produceren en gliadine wordt gepresenteerd aan T-cellen.
De hele darm kan hierdoor geïnflammeerd worden (humoraal en cellulair) en
bovendien kun je heel slecht voedsel opnemen.
Bij type 1 diabetes is er een auto-immuunreactie op insuline-producerende
cellen. Zonuline blijkt ook hier een rol te spelen. Diabetes-gevoelige ratten
hebben namelijk veel meer zonuline dan dieren die geen diabetes krijgen.
Precies 25 dagen nadat zonuline omhoog gaat, krijgen de dieren diabetes. De
dieren met veel zonuline krijgen ook een meer lekkende darm. Er komen veel
antilichamen in het bloed terecht en deze zorgen ook voor beschadiging van de
B-cellen in de eilandjes van Langerhans. Wanneer je de zonuline-receptoren
blokkeert, hebben de ratten veel minder diabetes.
Mensen met diabetes hebben een verhoogde zonuline-concentratie in de
darmen. Lanulose loopt door de darmen heen en kan in de urine aangetoond
worden bij type 1 diabeten. De darm is dus heel erg lek.
Naast genetische predisposities, zijn er dus ook andere oorzaken van diabetes
type 1. Het is zelfs maar in <10% van de gevallen iets genetisch.
Het lastige is, dat niet precies bekend is welke voedselcomponenten zorgen voor
de excessieve afgifte van zonuline bij diabetesgevoelige mensen.
College 12 (7 okt) H14
Centrale tolerantie:
T-cellen zorgen voor positieve en negatieve selectie
T-cellen zorgen voor inductie van regulatoire T-cel (Treg) differentiatie
B-cellen zorgen voor receptor editing
Tolerantie:
VDJ recombinatie vindt plaats, hierna positieve en negatieve selectie
- Positieve selectie: functionaliteit van de antigeen receptor
- Negatieve selectie: Werkt de receptor niet te goed? (auto-immuniteit).
Hierbij ontstaat centrale tolerantie inductie.
B/T cel gaat prolifereren. Als ze de pre-antigeen receptor niet tot expressie
brengen, gaan ze dood. Lukt dat wel, dan differentiëren ze en gaan ze delen. Ze
gaan de ander keten herschikken en krijgen een actieve antigen receptor (dit
heet dubbel positief). Als ze deze receptor niet tot expressie kunnen brengen,
gaan ze dood. Als dit goed gaat, gaat hij de positieve selectie in. Als het te goed
gaat, gaat hij de negatieve selectie in en gaat hij dood.
Tolerantie betekent dat je niet reageert op een antigeen. Je bent bijvoorbeeld
tolerant voor je eigen eiwitten en je regeert niet op ongevaarlijke dingen
(behalve bij allergie)
Bij een microbe moet proliferatie en differentiatie plaatsvinden.
Bij een eigen eiwit moet er deletie, actieve onderdrukking van regulatoire T
cellen, unresponsiveness van de T cel of differentiatie van de antigenreceptoren
plaatsvinden. Hierdoor vindt er geen reactie tegen eigen eiwitten plaats.
Een B-cel die een self-antigen bindt, gaat in anergie, gaat dood, of verandert zijn
receptoren. Anerge cellen zijn cellen die in een niet functionele staat gaan.
Het induceren en handhaven van tolerantie is een actief, antigeen-specifiek
proces. Centrale tolerantie wordt geïnduceerd door immature lymfocyten die
zich aan het ontwikkelen zijn in de primaire lymfoïde organen. Hierbij ontstaat
door binding van een eigen eiwit apoptose, receptorediting of ontwikkeling van
Tregs. Perifere tolerantie wordt geïnduceerd door mature lymfocyten. Binding
van een self-eiwit leidt tot anergie, apoptose of suppressie door Treg.
Lymfocyt ontwikkeling:
Een precursor cel ontwikkelt zich in allerlei verschillende variaties. Dit gebeurt
tijdens T cel ontwikkeling in de thymus en de B-cel ontwikkeling in het
beenmerg.
T-cel ontwikkeling
Onrijpe T cellen gaan tijdens de uitrijping in de thymus VDJ recombinatie doen.
Hierbij moet een functionele TCR gevormd worden. Dit wordt getest door
positieve selectie (MHC-restrictie). Negatieve selectie kijkt of de receptor niet
tegen eigen structuren gericht is. VDJ recombinatie vindt eerst plaats in de β
keten en als deze klaar is pas in de α keten van de T cel.
Pas nadat positieve selectie plaats heeft gevonden, kan negatieve selectie
plaatsvinden. Voor negatieve selectie is namelijk een functionele TCR nodig.
CD4 bindt MHC-II en CD8 bindt MHC-I. Om tijdens het vormingsproces van de
lymfocyten te testen of de receptoren werken, moeten de cellen die ze testen dus
CD4 en CD8 tot expressie brengen. Deze worden pas tot expressie gebracht
wanneer de β-keten klaar is. Je kan dus aan de expressie van CD4 en CD8 zien of
de β-keten al gerecombineerd is. Als CD4 en CD8 beide tot expressie zijn
gebracht, en de TCRαβ klaar is, wordt gecontroleerd of de MHC-binding goed is.
Ze moeten kunnen binden aan de MHC van de thymus stroma. Als dit zo is, zal de
cel gaan differentiëren tot cytotoxische T cel of T helper cel en zal hij dus nog
maar 1 van de 2 expressen. Vanaf dan zijn de cellen gevoelig voor negatieve
selectie. Er wordt gechecked of ze niet te sterk binden aan de thymus MHC.
Hierdoor worden auto-antigenen verwijderd uit het T-cel repertoire (centrale
tolerantie) of worden ze aangezet tot differentiatie in Tregs. Deze natural Tregs
zijn dus gericht tegen auto-antigenen en dragen bij aan de perifere tolerantie.
De naïeve T cel zit in de cortex en gaat langzaam (ongeveer in een week) richting
de medulla en naar de uitgang van de thymus. Tijdens die weg kunnen ze
antigenen tegenkomen. Als ze een eigen antigeen tegenkomen, zullen ze dood
gaan door negatieve selectie. Slechts 1-5% overleeft het. Meestal gaan ze dood
omdat er geen functionele TCR gevormd wordt of door negatieve selectie.
Centrale T cel tolerantie wordt in de thymus geïnduceerd door negatieve selectie
en differentiatie van Tregs.
B-cel ontwikkeling:
Wanneer er een functionele BCR gevormd wordt, kan er bij B cellen ook
negatieve selectie plaatsvinden. Self-reactieve B-cellen ondergaan receptorediting of ze worden gedood. Als ze zwak een self-antigen binden, gaan ze in
anergie. Er gaan echter veel minder dood, want in het beenmerg, waar de B
cellen ontwikkelen, wordt geen antigeen gepresenteerd. Het is niet zo erg dat de
B cellen minder goed gecontroleerd worden, omdat de selectie op de T cellen zo
goed is. In de periferie werken B- en T-cel samen, dus B cellen die wel op eigen
eiwitten gericht zijn, krijgen geen steun van T cellen. Ze gaan dan in anergie of ze
gaan dood.
B-cellen met een hoge affiniteit voor self-antigenen gaan in apoptose of doen aan
receptor editing. B-cellen met een lage affiniteit voor self-antigenen blijven
meestal bestaan.
Anergie bij de B-cellen ontstaat door ontbreken van de T-cel hulp. De centrale Tcel tolerantie is dus belangrijk voor de perifere B-cel tolerantie.
Perifere T-cel tolerantie:
- Binding van TCR en de B7-CD28 binding -> normale T cel respons
- Geen co-stimulatie of binding van een inhibitory receptor aan B7: anergie
- Geen B7 expressie bij de B-cel die kan binden met CD28 Dit kan alleen als
de T cel heel vaak wordt gestimuleerd. -> deletie, leidt tot activatie
geïnduceerde celdood.
- Binding van TCR-MHC en de B7-CD28 binding, maar beïnvloeding door
een regulatoire T cel. Ze produceren cytokines (IL-10 en TGFβ) die de Tcel effectorfuncties remmen of ze remmen door contact dependent
inhibitie -> suppressie
Signaal 1: MHC-TCR interactie
Signaal 2: B7-CD28 interactie
Blokkade van deze signalen kan door ontbreken van signaal 2 of door binding
van een inhibitoire receptor van de T cel (CTLA4) en een ligand van de B cel,
bijvoorbeeld B7. Dit remt het proces, maar het kan ook alle B7’s bezetten. Ook dit
geeft inactivatie van de T-cel, omdat signaal 2 niet goed genoeg meer plaats kan
vinden.
Activatie geïnduceerde celdood: Als een T-cel te vaak geactiveerd wordt, wordt
hij heel gevoelig voor apoptose en gaat hij dood.
Regulatoire T cellen kunnen de activatie van naïeve T-cellen en de effectorfuncties van geactiveerde T-cellen remmen door cel-cel contact en cytokines.
In de periferie kunnen naïeve T-cellen zich onder invloed van signaal 3 van de
APC’s ontwikkelen tot Treg. Dit gebeurt door activatie van FoxP3. Afhankelijk
van dit signaal 3 kunnen verschillende soorten effector T-cellen ontstaan (!):
- TGF-β zorgt voor activatie van Foxp3. Er ontstaan Tregs die TGF-β en IL10 uit gaan scheiden
- TGF-β en IL-6 zorgen voor activatie van RORγT. Er ontstaan Th17 cellen
die IL-6 en IL-17 uit gaan scheiden.
- IL-12 en IFN-γ zorgen voor activatie van T-bet. Er ontstaan Th1 cellen die
IL-2 en IFN-γ uit gaan scheiden.
- IL-4 zorgt voor activatie van GATA3. Er ontstaan Th2 cellen die IL-4 en IL5 gaan uitscheiden.
- IL-10 activeert ?. Er ontstaan Tr1/Th3 cellen die IL-10 en TGF-β gaan
uitscheiden.
Regulatoire T cellen inhiberen de T-cel activatie en de T-cel effectorfuncties.
FOXP3 zorgt voor regulatie van je regulatoire T cellen. Zonder FOXP3 ben je dus
heel erg allergisch en auto-immuun en het is dus een belangrijk stofje voor de
handhaving van tolerantie.
T-cel tolerantie:
- Geïnduceerd in de thymus en de periferie
- Tolerantie-gevoelig als dubbelpositieve cel
- Centraal geïnduceerd door high-affinity herkenning van antigen in de
thymus
- Perifeer geïnduceerd door antigenpresentatie door APC’s zonder costiumulatie of herhaaldelijke stimulatie door self-antigeen.
- Centraal zorgt dit voor deletie of ontwikkeling tot Treg
- Perifeer zorgt dit voor anergy, apoptose of suppressie.
B-cel tolerantie:
- Geïnduceerd in het beenmerg en de periferie
- Tolerantie gevoelig als onvolwassen B-lymfocyt
- Centraal geïnduceerd door herkenning van multivalant antigeen
- Perifeer geïnduceerd door antigen-herkenning zonder T-hulp of
secundaire signalen
- Centraal zorgt dit voor deletie en receptor editing
- Perifeer zorgt dit voor anergy, apoptose of failure om follikels in te gaan.
Verlies van tolerantie leidt tot 2 ziektebeelden:
- auto-immuniteit
- allergieën
Auto-immuniteit kan ontstaan door genen. Bepaalde genen leiden ertoe dat je
self-reactieve lymfocyten gaat maken. Ook kan het ontstaan door infectie. De
eigen-antigen presenterende dendritische cellen reageren normaal met een T cel,
wat leidt tot tolerantie, maar als de dendritische cel die eigen-antigen
presenteert virus op gaat nemen en dan met de T cellen reageert, zal er wel
proliferatie plaatsvinden met als resultaat een auto-immuunreactie. Zo kan er
door een infectie een auto-immuunreactie ontstaan waar memorycellen voor
gevormd worden. Hierdoor heb je een chronische auto-ontsteking.
Soms lijken non-self antigenen erg op self antigenen. Door een non-self gerichte
immuunrespons kan dus ook een auto-immuunrespons getriggerd worden.