a. kennismaking met de immunologie
advertisement
Inleiding Immunologie Inleiding Immunologie Inhoud: A. 1. 2. 3. 4. 5. KENNISMAKING MET DE IMMUNOLOGIE Wat is immunologie? Een beetje geschiedenis Verbetering van de immunisatie ` Richtingen-strijd Ontsporingen van het immuunsysteem (I) De stof voor immunologie (II) Huiswerkvragen: (III) Samenvatting (IV) Begrippenlijst 4 4 4 5 6 7 8 8 8 8 B. BASISBEGRIPPEN IMMUNOLOGIE 10 I. 10 10 14 14 15 15 16 16 16 16 16 17 18 19 19 19 20 21 21 24 ANTIGEEN EN ANTILICHAAM Het ontstaan van antilichamen Het antigeen (Ag) 2.a. Algemeen 2.b. Voorwaarden 2.c. Determinanten 3. Het antilichaam (Ab) 3.a. Algemeen 3.b. Symbolen 3.c. . Struktuur 3.c.(1) de 4 ketens 3.c.(2) c. de termini 3.c.(3) de fragmenten 3.d. De verschillende soorten antilichamen 3.d.(1) IgA 3.d.(2) IgD 3.d.(3) IgE 3.d.(4) IgG 3.d.(5) IgM 3.e. Verschillende diersoorten 1. 2. II. 1. 2. 3. 4. 5. HET IMMUUNKOMPLEKS De Hinge De Binding Valentie Sedimentatie Affiniteit 25 25 25 26 27 27 III. HAPTEEN 29 IV. SPECIFICITEIT 29 Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Kennismaking met de immunologie pagina 2 Inleiding Immunologie V. STERKTE VAN PRIKKEL EN REAKTIE 30 VI. NOG EEN INDELING VAN ANTILICHAMEN 30 VII. CONJUGATEN van Ab 32 VIII. AFKORTINGEN 1. Begrippenlijst 2. Waar vind ik: 32 38 40 Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Kennismaking met de immunologie pagina 3 Inleiding Immunologie A. KENNISMAKING MET DE IMMUNOLOGIE betekenis woord definitie 1.Wat is immunologie? Het is een "wetenschappelijke gewoonte" om woorden voor bepaalde begrippen af te leiden uit woorden uit vreemde oude talen (meestal Grieks of Latijn). Immuun = niet vatbaar voor infectieziekten of bepaalde vergiften. (Latijn: immunis = onschendbaar, vrijgesteld), ....logie = leer van (Grieks: logos = woord, rede). We zullen zien dat het niet vatbaar zijn voor bepaalde infektieziekten of vergiften vaak te maken heeft met het afweersysteem oftewel immuunsysteem van een organisme (mens, dier) tegen indringers van buiten zoals virussen en bacillen. Immunologie is de wetenschap die zich bezig houdt met het onderzoeken van het afweersysteem. De wetenschap beperkt zich niet tot "normaal" reagerende mensen en dieren, maar strekt zich uit tot individuen met een gestoord immuunsysteem, en ziekten waarbij het immuunsysteem een belangrijke rol speelt. Ook in de diagnostiek vindt je steeds meer toepassingen waarbij stoffen worden gebruikt die met het immuunsysteem te maken hebben. (Immunochemie, immunochemische bepalingen.) 2.Een beetje geschiedenis Het feit dat je immuun kunt worden voor een bepaalde ziekte is al heel lang bekend. Zo vermeldt de Griekse geschiedschrijver Thucydes (430 v.C.) de waarneming dat mensen die ooit de pest hebben gehad, maar daaraan toevallig niet zijn doodgegaan, bij een volgende pest-epidemie nauwelijks ziek werden. Hetzelfde zien we bij een aantal ziekten die door andere micro-organismen worden overgebracht. Bepaalde kinderziekten (zoals bv. mazelen, rode hond, de bof) krijg je hoogstens één keer in je leven, ook al kom je daarna weer in aanraking met besmettelijke patiënten. immuniteit immunisatie Het afweerapparaat van het organisme dat de ziekte heeft doorgemaakt, heeft blijkbaar een soort geheugen waardoor immuniteit wordt verkregen. De waarneming van dit verschijnsel bracht mensen ertoe zichzelf te immuniseren door zich met een lichte vorm van een bepaalde ziekte te besmetten. Zo snoven in de Middeleeuwen de Chinezen gedroogde pokkenkorsten op. In India en Arabië brachten de mensen pokkenkorsten of etter van lichte pokkengevallen aan op de huid van hun kinderen, vooral bij de dochters. Ook dieren werden soms op een soortgelijke manier geïmmuniseerd. De stam van de Fulani in West-Afrika wreef longmateriaal van aan een besmettelijke longziekte gestorven runderen over de neuzen van gezonde dieren, om deze zo te beschermen tegen de ziekte (een mycoplasmainfektie). Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Kennismaking met de immunologie pagina 4 Inleiding Immunologie Jenner vaccinatie specifiek Pasteur kippen-proef verzwakte ziektekiemen De Britse plattelands-arts Edward Jenner (1749-1823) wordt beschouwd als een van de grondleggers van de huidige inentingstechniek. Hij constateerde dat melkmeisjes, die in aanraking waren geweest met koepokken, niet langer ernstig ziek werden als er een epidemie van mensenpokken uitbrak. Dat bracht hem er (in 1798) toe, om mensen te gaan inenten met de minder gevaarlijke koepokken. Waarschijnlijk heeft hij het principe afgekeken van de veehouder Benjamin Josty, die al in 1774 zijn vrouw en kinderen bewust met koepokken besmette, om zo immuniteit tegen de pokken te verkrijgen. Uit deze praktijk komt het woord vaccinatie (vacca = Latijn = koe). Men hoopte aanvankelijk dat vaccinatie met koepokken de mensen zou vrijwaren voor allerlei infectieziekten. Al gauw werd duidelijk dat dit niet gebeurt. Dit weet je waarschijnlijk ook wel uit eigen waarneming: als je ooit de mazelen hebt gehad, krijg je die nooit meer, maar dat beschermt je niet voor de rode hond of de bof. Het afweerapparaat is dus niet geactiveerd om allerlei indringers beter de baas te kunnen, maar wel om die ene ziekteverwekker snel te bestrijden. Met andere woorden: de verkregen immuniteit is specifiek gericht tegen die speciale indringer waar het afweersysteem al eerder mee in aanraking is geweest. 3. Verbetering van de immunisatie Het was natuurlijk vervelend, en soms ook niet ongevaarlijk, dat je eerst (een beetje) ziek moest worden om tegen die ziekte immuniteit op te bouwen. Door een ontdekking van Louis Pasteur kwam daarin verandering. Pasteur bestudeerde in 1880 de bacil die bij kippen cholera veroorzaakt. Hij had een kweek van deze bacillen gemaakt. Na een vakantie merkte hij dat de kweek niet meer in orde was: de kippen werden niet meer ziek als ze ermee werden ingespoten. Er werd dus een nieuwe kweek gemaakt, waarmee weer kippen konden worden ingespoten. Daarmee spoot hij een aantal nieuwe kippen in, maar ook een aantal kippen die al met de oude, niet meer werkzame kweek waren behandeld. Nu bleek dat alle kippen ziek werden, behalve de kippen die met de oude kweek waren ingespoten, maar daar toen niet ziek van waren geworden! Door het contact met de oude kweek was blijkbaar immuniteit ontstaan zonder dat de kippen de ziekte hadden hoeven doormaken. Het is dus mogelijk om immuniteit op te bouwen zonder eerst zelf ziek te worden. Het "geheugen" van het afweerapparaat kan ook ontstaan als het organisme alleen maar in aanraking is geweest met dode of verzwakte (niet-virulente) ziektekiemen. Ook tegenwoordig is dit nog steeds een bekende techniek. Inenting tegen een groot aantal ziekten gebeurt meestal met verzwakte ziektekiemen, waardoor men immuun wordt zonder zelf ooit de ziekte te hebben gehad. Voorbeelden zijn de inenting van baby's tegen ziekten als difterie, kinkhoest, kinderverlamming, tetanus, rode hond en bof. In de diergeneeskunde wordt bv. gevaccineerd tegen longworm (rund), hondsdolheid (hond), niesziekte (kat), ziekte van Marelen (kip: lymfosarcoom). Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Kennismaking met de immunologie pagina 5 Inleiding Immunologie 4.` Richtingen-strijd Natuurlijk waren de onderzoekers benieuwd naar waar de immuniteit vandaan komt. Rond 1888 ontdekte men dat in het geval van tetanus en difterie, de ziekte ontstond doordat de betreffende bacterie een gifstof (toxine) uitscheidt. Men kan in die gevallen dieren ook immuniseren door in plaats van de ziektekiemen het betreffende toxine in te spuiten. Von Behring en Kissato immuniseerden op die manier hun proefdieren. antistof / antilichaam humorale afweer Metchnikoff fagocyten cellulaire afweer Zij ontdekten in 1890 dat je niet-geïmmuniseerde dieren kon beschermen door ze serum van geïmmuniseerde dieren in te spuiten. De immuniteit bleek dus "overspuitbaar". Ze verklaarden dit door aan te nemen, dat het bloed van geïmmuniseerde dieren een stof bevat, die de ziekteverwekkende stof kan neutraliseren. Men noemde deze stof anti-toxine of anti-stof. Tegenwoordig spreken we liever van anti-lichaam (Engels: Anti-body, afkorting: Ab). Het verschijnsel dat het bloed specifiek gerichte antistoffen (antilichamen) bevat tegen een bepaalde ziekteverwekkende stof of een ziekteverwekkend organisme wordt aangeduid met het begrip specifieke humorale afweer. (Humor = Latijn = vocht; humoraal = in de lichaamsvloeistoffen aanwezig). Toen de Russische zoöloog Metchnikoff (1845-1896) larven van zeesterren onder de microscoop bestudeerde, ontdekte hij een heel andere vorm van afweer. Wanneer hij een klein splintertje in de larve bracht, dan zag hij dat het splintertje geheel werd omsloten door een bepaald type cel. Hij noemde deze cellen fagocyten (= vreetcellen; fagein = Grieks = opeten, verteren; ...cyt = cel: kytos = Grieks = hol lichaam). Sommige cellen, de fagocyten, zij in staat om een willekeurige vreemde indringer te "verteren". De groep van fagocyterende cellen bestaat uit een aantal cel-soorten. De belangrijkste voor de (aspecifieke) afweer zijn de neutrofiele granulocyten en de macrofagen (zie ook dictaat histologie). De verschillende waarnemingen leiden aanvankelijk tot een controverse. Serum bevat immers geen cellen, dus ook geen fagocyten. Er moet dus iets anders in het serum zitten om bij "overspuiten" de immuniteit over te dragen. Wat is dan de funktie van de fagocyten? Als die cellen voor immuniteit zouden zorgen, dan zou er voor elke vreemde indringer een specifieke soort fagocyten moeten bestaan, want immuniteit is immers specifiek! De richtingen-strijd tussen de "humoristen" en de "cellulairen" heeft tot in de 50er jaren geduurd. specifiek & aspecifiek Tegenwoordig is duidelijk dat er meerdere vormen van afweer zijn. Bij de specifieke afweer zijn zowel de humorale antilichamen als bepaalde cellen (de cytotoxische T-lymfocyten) betrokken. Deze vorm van afweer funktioneert in nauwe samenwerking met de aspecifieke afweer, die o.a. bestaat uit de bovengenoemde fagocyterende cellen, maar ook een humorale component heeft (bv. een deel van de reakties van het complement-systeem). Deze vormen van afweer en de samenwerking daartussen worden later uitgebreid behandeld. Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Kennismaking met de immunologie pagina 6 Inleiding Immunologie Onderdelen van de afweer: A-SPECIFIEK SPECIFIEK afstotingsreakties allergie autoimmuniteit AIDS Lichaamsvochten (HUMORAAL) Cellen en weefsels (CELLULAIR) Slijm-barrieres (hulp van: Ab, m.n. IgA) Complement (hulp van: Ab, m.n. IgM + IgG) Weefsel-barrieres (hulp van: Ab, slijm) Fagocyterende cellen (hulp van: Ab, complement) Ontstekingscellen (hulp van: Ab, complement) Antilichamen (Ab) (hulp van: fagocyt, ontstekingscel, complement) Cytotoxische cellen (hulp van: Ab, complement) 5. Ontsporingen van het immuunsysteem Er zitten ook nadelige kanten aan het bezit van een immuunsysteem. Als er geen verdere maatregelen worden genomen, zal bij transplantaties een donororgaan als "vreemde indringer" worden gezien. Het immuunsysteem zal dan met afweerreacties reageren, en het orgaan kan dan worden afgestoten. Ook kunnen bepaalde mensen overgevoelig reageren op sommige lichaamsvreemde stoffen. Bekende voorbeelden zijn de allergieën die optreden bij contact met bv. pollen en zaden (hooikoorts), kattenhaar (/huidschilfers), of de huisstofmijt. ("Cara"-patiënten). Het lijkt dan wel of de patiënt meer last (jeuk, uitslag) dan profijt (bescherming) van zijn afweerapparaat heeft. Een andere "ontsporing" treedt op in geval van de zogeheten auto-immuunziekten. In deze gevallen beperkt het afweersysteem zich niet tot lichaamsvreemde stoffen, maar richt zich ook tegen lichaamseigen stoffen. Voorbeelden van ziekten die zo ontstaan zijn multiple sclerose (MS), reuma (artritis) en astma. Het is bij de bovengenoemde aandoeningen geen goede oplossing om met behulp van medicijnen het immuunsysteem dan maar helemaal uit te schakelen. De patiënt mist dan namelijk ook de afweer tegen allerlei infectieziekten, en dat is meestal al gauw fataal. We zien dat bijvoorbeeld bij patiënten met de ziekte AIDS (= aquired immuno deficiency syndrome), die het afweersysteem ondergraaft. Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Kennismaking met de immunologie pagina 7 Inleiding Immunologie (I) De stof voor immunologie Er blijven na deze inleiding nog veel vragen onbeantwoord, bv.: Waarom krijgt de een elk jaar hooikoorts en de ander nooit? Waarom wordt je wel immuun voor mazelen, maar krijg je elke keer weer de griep? Hoe kan het afweersysteem ontregeld raken bij auto-immuunziekten en AIDS? Wanneer is de humorale afweer belangrijk? Wanneer de cellulaire afweer? Welke bepalingen kunnen we doen om ziekten op te sporen? De achtergrond van de verschillende bepalingen wordt elders uitgelegd in "Immunochemie". De werking van het complete immuunsysteem in vivo wordt in de loop van de tijd behandeld. Het onderdeel "productie van Ab in vivo" volgt hieronder op pagina 10. Om deze stof goed te kunnen begrijpen, is het eerst nodig om eerst een aantal basisbegrippen uit de immunologie te kennen. Deze taaie materie vind je hieronder in deel B. (II) Huiswerkvragen: VRAAG 1. VROEGER WERDEN ER IN SOMMIGE LANDEN (BV. USA) VAAK KINDERFEESTJES GEORGANISEERD ROND HET ZIEKBED VAN EEN MEISJE MET RODE HOND OF EEN JONGEN MET DE BOF, MAAR NIET BIJ EEN KIND MET BV. MAZELEN. WAAROM GEBEURDE DAT? WAAROM IS DAT TEGENWOORDIG NIET MEER NODIG? VRAAG 2. PROBEER ZELF NOG EEN AANTAL VERSCHIJNSELEN TE BEDENKEN WAARVAN JE VERMOEDT DAT ZE IN VERBAND STAAN MET HET IMMUUNSYSTEEM. VRAAG 3. IMMUNITEIT ZOU "OVERSPUITBAAR" ZIJN M.B.V SERUM GEWONNEN UIT EEN IMMUUN PERSOON. BEDENK 2 REDENEN WAAROM DEZE METHODE NAUWELIJKS WORDT TOEGEPAST. (III) Samenvatting Immunologie is de studie van het afweersysteem bij mens en dier. Ziekten die met de immunologie te maken hebben zijn enerzijds de infectieziekten, anderzijds afstotingsreacties, allergie, autoimmuunziekten en AIDS. Immuniteit kan worden verkregen als een organisme in contact is geweest met virulente of verzwakte ziektekiemen, bv. door ziekte of inenting. Soms is immuniteit overdraagbaar door het overspuiten van serum. De verkregen immuniteit is specifiek. Afweer vindt plaats op humoraal en cellulair niveau. (IV) Begrippenlijst Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Kennismaking met de immunologie pagina 8 Inleiding Immunologie Van de onderstaande begrippen moet je nu al enig besef hebben: kunnen vertellen wat ermee wordt bedoeld, en waar het mee te maken heeft. Je kunt jezelf testen door bij ieder begrip te kijken of wat je er over kunt vertellen, en dan te controleren of je alles hebt verteld door het op te zoeken in de tekst. Voor de meeste geldt dat ze in de volgende delen nog verder zullen worden uitgewerkt. afstotingsreactie AIDS allergie antilichaam antistof aspecifieke afweer auto-immuunziekten cellulaire afweer fagocyten humorale afweer immuniteit immunologie immuunsysteem specifieke afweer vaccinatie ziekten i.v.m. immuunsysteem Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Kennismaking met de immunologie pagina 9 Inleiding Immunologie B. BASISBEGRIPPEN IMMUNOLOGIE I. antigeen & antilichaam (Ag & Ab) immuunkompleks ANTIGEEN EN ANTILICHAAM Wanneer een stof door het immuunsysteem als lichaamsvreemd wordt gezien, zal het systeem antistoffen gaan maken. Deze stoffen zijn dan meestal aan te tonen in het bloed of andere lichaamsvloeistoffen. Of het immuunsysteem een stof herkent als lichaamsvreemd, kan van organisme tot organisme verschillen. De lichaamsvreemde stof, die als zodanig wordt herkend door het immuunsysteem, noemen we antigeen (Ag). De stof die het immuunsysteem produceert noemen we antilichaam (Ab = Engels = antibody. Andere gebruikte namen zijn: antistof, immunoglobuline, Ig, of gammaglobuline, γG ). Het doel van de productie van antilichamen is het onschadelijk maken van het antigeen. De eerste stap daarin is, dat Ag en Ab aan elkaar binden. Dit gebeurt specifiek: een Ab bindt alleen met het bijpassende Ag. Het gevormde complex wordt immuunkomplex genoemd. (Ix) Hoe het immuunkomplex wordt opgeruimd in het lichaam komt elders aan bod. Een korte samenvatting van de productie van Ab in vivo volgt hieronder. Vervolgens zullen we een aantal eigenschappen en de bouw van het Ag en het Ab behandelen. 1.Het ontstaan van antilichamen Wanneer we in contact komen met een stof die een specifieke afweerreactie oproept (per ongeluk of door bewuste immunisatie), dan zal een deel van deze stof aspecifiek worden opgenomen en verteerd door fagocyterende cellen (bv. macrofagen): Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. 10 Inleiding Immunologie Figuur 1: 1e stap = vertering door macrofaag (aspecifiek) stap 1 APC stap 2 Th-cel De fagocyt zal vervolgens (een deel van) de brokstukjes weer naar buiten exocyteren. Deze "lichaamsvreemde" brokstukjes zitten aan een bepaald lichaamseigen eiwit gebonden (het MHC II eiwit). Elke cel laat aan de buitenkant voortdurend zien wat binnenin gebeurt. De fagocyt presenteert op deze manier a.h.w. antigene brokstukjes aan de buitenkant, en wordt dan ook wel "antigeen presenterende cel" (APC) genoemd. Vervolgens kan een andere witte bloedcel, de T-lymfocyt, het resultaat "bekijken". Er zijn verschillende soorten T-lymfocyten. Een daarvan is de T-helper-cel (Th). Elke Th cel heeft een dubbele receptor. Het ene deel is voor alle Th cellen gelijk, en past op het lichaamseigen MHC II eiwit. Het andere deel varieert, en past op de verschillende lichaamsvreemde stukjes van het Ag. Verschillende Th-cellen hebben verschillende receptoren voor verschillende lichaamsvreemde stukjes Ag. Als een Th-cel tegelijk een passend lichaamsvreemd stukje en het lichaamseigen MHC II ziet, wordt de Th-cel gestimuleerd: de cel gaat delen en scheidt een aantal signaalstoffen uit, waaronder de T-helper-factor (ThF). Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. 11 Inleiding Immunologie Figuur 2: 2e stap: stimulering van de T-helper-cel stap 3 B-cel Door de signaal-stoffen worden onder andere B-lymfocyten aangetrokken. B-lymfo's zijn cellen die Ab kunnen maken. Elke B-cel maakt een net iets ander Ab. De B-cel gebruikt het Ab wat ie kan produceren als receptor. Wanneer deze receptor past op het (stukje) Ag, en de B-cel tegelijkertijd ThF opneemt, zal de B-lymfocyt zich gaan delen. De ontstane B-cel kloon zal vervolgens differentiëren tot plasma-cellen, die verantwoordelijk zijn voor de Ab-produktie. . Figuur 3: 3e stap: stimulering van de B-lymfocyten Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. 12 Inleiding Immunologie polyklonaal monoklonaal Ab-typen opruimen Ix recirculatie Meestal zullen meerdere B-cellen tegelijk gestimuleerd worden (bv. door verschillende Agstukjes, die soms goed en soms minder goed passen): we krijgen meerdere klonen, en dus een polyklonaal antiserum (= set Ab's). Met behulp van cel-kweek technieken is het tegenwoordig mogelijk om 1 soort B-cellen te kweken, en een monoklonaal antiserum te bereiden. De plasmacellen maken aanvankelijk eerst Ab van het IgM-type; als ze verder differentiëren Ab van het IgG, IgA, IgD of IgE type (zie voor uitleg pagina 19 en verder). De Ab binden zich vervolgens aan het Ag, waardoor bv. micro-organismen zich niet kunnen hechten en delen, en snel kunnen worden opgeruimd, bv. door cellen met een receptor voor het Ab (fagocyten en killer-cellen). Het duurt een paar dagen voordat er voldoende T- en B-cellen zijn gestimuleerd om effektief het Ag aan te pakken. In de tussentijd kan een micro-organisme je zo nog behoorlijk ziek maken. De plasmacellen (en ook de geactiveerde T-cellen) gaan vervolgens door het hele lichaam uitzwermen, waarbij ze vooral in de lymfoïde organen (lymfeklieren, milt etc.) worden opgeslagen. Figuur 4: immuniteit Herverdeling van plasmacellen (en T-lymfocyten). Kom je vervolgens voor een 2e maal in kontakt met hetzelfde Ag, dan liggen in het hele lichaam de juiste (T-lymfocyten en) plasmacellen in grote hoeveelheden klaar om meteen te reageren. Een micro-organisme wordt dan snel bedekt met Ab, en krijgt geen kans ziekte te veroorzaken. Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. 13 Inleiding Immunologie Figuur 5: Samenvatting Ab produktie VRAAG 4. GEEF DE VERSCHILLENDE STAPPEN HOE NA BINNEKOMST VAN HET AG UITEINDELIJK AB GEPRODUCEERD WORDEN. VERTEL DUIDELIJK WAT ER STEEDS NODIG IS VOOR STIMULERING (HOE DE ENE STAP DE VOLGENDE "AANZET"). VRAAG 5. GEEF 3 REDENEN HOE HET KOMT DAT EEN ANTISEUM EEN MENGSEL VAN VERSCHILLENDE AB'S BEVAT. VRAAG 6. VERKLAAR WAAROM BIJ EEN VOLGEND KONTAKT MET HET AG DE AB VEEL SNELLER IN HET BLOED VERSCHIJNEN. (DENK AAN DE TH EN PLASMA-CELLEN!) 2.Het antigeen (Ag) bouw Ag 2.a.Algemeen Alle hoogmolekulaire stoffen, waarin een polypeptide of een polysaccharide keten voorkomt, kunnen antigeen zijn. Dus bijvoorbeeld: eiwitten, glycoproteïnen, glycolipiden, lipoproteïnen, maar niet: lipiden Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. 14 Inleiding Immunologie voorwaarden Agdeterminant symbolen 2.b.Voorwaarden Om door het immuunsysteem herkend te worden, moet het Ag minstens 3 eigenschappen tegelijk bezitten: het moet een lichaamsvreemde stof zijn het moet een hoge molekuulmassa hebben ( > 10.000 D) er moet een in voldoende mate "ingewikkelde" eiwit-struktuur òf een polysaccharidestruktuur aanwezig zijn 2.c.Determinanten De antilichamen zijn niet gericht tegen het gehele vreemde molekuul, maar tegen kleine stukjes daarvan. Zo'n stukje heet antigene determinant of met een vreemd woord: epitoop ( = plaats op oppervlak; epi = Grieks = op, voor; topos = Grieks = plaats). Een antigeenmolekuul zal doorgaans meerdere en verschillende antigene determinanten bezitten (Zie figuur 4.) Voor het antigeen wordt meestal het hele of halve wiebertje ( of ) als symbool gebruikt. Als het nodig is om verschillende determinanten aan te geven, gebruiken we ook andere symbolen (bv. , of ). Figuur 6: Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Schematische voorstelling van een antigeen met een aantal determinanten. 15 Inleiding Immunologie 3.Het antilichaam (Ab) Ab Ig symbolen bouw Ab ────< S-bruggen L κ, λ H α, γ, δ, ε, μ 3.a. Algemeen Antilichamen zijn eiwitten die door het immuunsysteem gemaakt zijn in reaktie op een antigeen, en uitgescheiden in de lichaamsvloeistoffen (bloed, lymfe). Antilichamen zijn derhalve globulaire (bolvormige, in water oplosbare) eiwitten. Een andere naam voor deze globulaire eiwitten is immunoglobulinen (Ig). 3.b. Symbolen Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd.Als symbool voor het antilichaam wordt meestal een bijpassend tweetandig vorkje gebruikt, meestal ───< (of >───<) (Voor de andere symbolen dus bv. ────_ of ──── ). 3.c.. Struktuur De struktuur van antilichamen is onderzocht door deze eiwitten op verschillende manieren uit elkaar te halen. De immunoglobulinen van de mens zijn het meest uitgebreid onderzocht. Daarom wordt de bouw hieronder aan de hand van humaan Ig beschreven. De antilichamen van andere zoogdieren vertonen hiermee sterke overeenkomst. (Zie tabel 2. verderop) 3.c.(1) de 4 ketens Wanneer de zwavelbruggen (cysteïne-resten) van het eiwit worden verbroken, ontstaan 4 aparte polypeptide-ketens, die 2 aan 2 van hetzelfde type zijn. (Zie figuur 2.) Het ene soort keten is iets meer dan 200 aminozuren lang, en wordt aangeduid met de letter L (van light). Binnen deze soort zijn weer 2 verschillende typen te onderscheiden, die worden aangeduid met de griekse letters κ (kappa) en λ (lambda). De andere soort polypeptide-keten is langer dan 400 aminozuren en wordt dan ook aangeduid met de letter H (van heavy). Binnen de zware soort ketens zijn 5 verschillende typen bekend, die worden aangeduid met de letters: α (alfa), (gamma), δ (delta), ε (epsilon) en μ (mu). De beide H en de beide L ketens uit één antilichaam-molekuul zijn altijd van hetzelfde type: de H ketens zijn allebei òf α òf γ òf δ òf ε òf μ; de L ketens zijn allebei òf κ òf λ. Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. 16 Inleiding Immunologie Figuur 7: N- en Cterminus De 2x2 losse ketens van het Ab-monomeer 3.c.(2)c. de termini De 4 polypeptide-ketens zijn op dezelfde wijze gericht: de aminogroep-uiteinden (N-terminale groepen) bevinden zich aan dezelfde kant van het molekuul. Halverwege de H-ketens is soms een oligosaccharide aangekoppeld (). Figuur 8: Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Bouw van het Ab monomeer 17 Inleiding Immunologie Fab-fragment variatie Fc-fragment 3.c.(3) de fragmenten De struktuur werd verder opgehelderd door de antilichamen te splitsen met proteolytische enzymen (zie figuur 4.). Het Fab-fragment bleek het deel te zijn waarmee het Ab zich specifiek aan de antigene determinant hecht. Er zijn 2 van deze plaatsen per Ab. Ze bevinden zich aan het N-terminale uiteinde van de polypeptide-ketens. Ook binnen een bepaalde klasse van Ab kunnen de N-terminale uiteinden variëren wat betreft de samenstelling, niet alleen om goed te passen bij de desbetreffende antigene determinant, maar ook bv. van individu tot individu. Genetisch is vastgelegd dat van de 107 N-terminale aminozuren van elke keten er ca. 40 variabel zijn. De rest ligt (per individu, per type Ab) vast. Het C-terminale uiteinde van de H-ketens wordt het Fc-fragment genoemd. (Zie 8) Als er aan dit fragment iets gebonden wordt, kan het Ab nog normaal met een Ag reageren. Hiervan wordt zowel in de natuur als in het lab veelvuldig gebruik gemaakt. Figuur 9: Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Fragmenten na proteolyse van het Ab monomeer 18 Inleiding Immunologie 3.d. IgA J-keten secretoire component funktie IgD t½ funktie De verschillende soorten antilichamen 3.d.(1) IgA Immunoglobuline A heeft H-ketens van het type α. (Grieks: α = a). Het komt in het serum in lage concentratie als monomeer voor. De molekuul-massa is ca. 160.000 D, wat overeenkomt met 7 S (7 Svedberg sedimentatie-eenheden). Als dimeer (350.000 D, 11S) komt het vooral voor in de uitscheidings-vochten zoals speeksel, traanvocht, neus-vocht, long-vocht en de sappen in het maag-darm-kanaal, maar ook in het serum. Het dimeer ontstaat, doordat 2 monomeren gekoppeld worden aan een derde peptide, de zogenaamde J-keten. Deze keten beschermt het dimeer tegen afbraak door proteolytische enzymen. Alleen in de uitscheidings-vochten is bovendien een 4e eiwit aan het dimeer gekoppeld: de secretoire component. (S-IgA). IgA is betrokken bij de afweer tegen micro-organismen in de externe secreten. De met IgA bedekte ("gecoate") micro-organismen kunnen zich dan niet aan de slijmvlies-epitheelcellen hechten, waardoor ze zich niet meer in het organisme kunnen handhaven. Ongeveer 13 à 23 % van de immunoglobulinen van de mens is van het IgA-type. 3.d.(2) IgD Immunoglobuline D heeft H-ketens van het type δ (= griekse d). De molekuulmassa is ca. 185.000 D (7 S). Het immunoglobuline is erg gevoelig voor afbraak door proteolytische enzymen, wat resulteert in een korte halfwaardetijd in het lichaam (2,8 dagen) en een lage serum-spiegel. Slechts 1 % van de menselijke immunoglobulinen is van het type IgD. Aangezien IgD veel voorkomt op het oppervlak van een bepaald soort witte bloedcellen, de lymfocyten, wordt het gedacht een bepaalde rol te vervullen bij het aktiveren en inaktiveren van deze cellen (waarover later meer). Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. 19 Inleiding Immunologie IgE allergie herhaald kontakt allergeen 3.d.(3) IgE Immunoglobuline E heeft H-ketens van het type ε (Gr. = e), een molekuulmassa van ca. 200.000 D (8 S). Bij de mens is het 't minst voorkomende immunoglobuline: slechts 0,002 % van het totaal! Bij een aantal diersoorten is IgE nog niet aangetoond. De serumconcentratie is dan ook bijzonder laag. Dit komt o.a. doordat IgE gemakkelijk aan bv. de mest-cellen bindt (zie hieronder). IgE ontstaat o.a. bij kontakt met bepaalde parasieten en is ook betrokken bij een groot aantal allergische reakties. IgE stimuleert samen met de stof (Ag) die de overgevoeligheid veroorzaakt de mest-cellen (Engels: mast-cells) tot het uitscheiden van bepaalde stoffen, bv. histamine en heparine, waardoor o.a. de allergische symptomen (jeuk, benauwdheid) van bv. hooikoorts en astma ontstaan. De mestcel heeft een receptor voor het Fc gedeelte van IgE. Er moet veel IgE op de mestcel zitten, want pas als het allergeen kan binden aan 2 naast elkaar aan de mestcel gebonden IgE's zal de mestcel de vaso-aktieve stoffen aan de omgeving afgeven. Bij de eerste kontakten met het allergeen moet er dus eerst voldoende IgE zijn gevormd, want anders liggen de IgE's niet dicht genoeg bij elkaar. Figuur 10: Allergische reactie met IgE parasieten Waarschijnlijk is de reaktie oorpronkelijk "bedoeld" voor het bestrijden van parasitaire infekties. Histamine werkt op de bloedvat-spiertjes ("afschermen" van de plek) en verhoogt de doorlaatbaarheid van de bloedvat-wand (vergemakkelijkt humorale en cellulaire afweer). Heparine houdt het bloed ter plaatse "dun" (voorkomt stolling). Er zijn meer soorten allergie. In IMT deel 3 wordt deze reaktie uitgebreider behandeld. Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. 20 Inleiding Immunologie IgG placentabarrière geheugen van de afweer IgM eerste kontakt 3.d.(4) IgG Immunoglobuline G heeft een molekuulmassa van ca. 150.000 D (7 S), en H-ketens van het type γ ( = Griekse g). Het is het meest voorkomende immunoglobuline, met de langste t½ (23 dagen). Bij de mens maakt het 70 à 80 % van het totale Ig uit. De serum-concentratie is dan ook vrij hoog. IgG kan de placenta-barrière passeren, en zo de baby de eerste bescherming voor na de geboorte meegeven. Dit geldt uiteraard alleen voor de Ag waarmee de moeder tijdens de zwangerschap in aanraking is geweest. IgG ontstaat pas na een aantal dagen tot weken na het eerste kontakt met het Ag. (Zie figuur 6.) Wanneer het immuunsysteem voor een tweede of volgende maal met hetzelfde Ag in kontakt komt, verschijnt het IgG daarentegen zeer snel in het serum. De beschermende funktie van "het geheugen van het afweersysteem" (de immuniteit) berust op het vrijkomen van IgG. 3.d.(5) IgM Immunoglobuline M met μ-type H-ketens (μ = m) is een pentameer wat gevormd wordt door de onderlinge verbinding van 5 monomeren met behulp van een J-keten (zie IgA). Het heeft dan ook een hoge molekuulmassa: ca. 900.000 D (19 S). Onder de elektronen-microscoop zijn zowel "ster" als "krab" strukturen waargenomen. (Zie figuur B.5.) IgM ontstaat vooral bij het eerste kontakt tussen het immuunsysteem en het Ag. Het heeft een kortere t½ dan IgG (ca. 5 dagen). Ongeveer 6 % van het totale menselijke Ig is van het IgMtype. Figuur 11: Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. De 2 verschijningsvormen van IgM 21 Inleiding Immunologie Wanneer het verschijnen van IgM en IgG in het bloed in een grafiek wordt uitgezet, krijgen we de volgende figuur: Figuur 12: curves IgM en IgG na 1e kontakt met een Ag Figuur 13: curves IgM en IgG na 2e kontakt met hetzelfde Ag Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. 22 Inleiding Immunologie Onderwerp: IgG IgM IgA IgE IgD 146-170 900-970 385 188 184 7S 19 S 11 S 8S 7S gamma mu alfa epsilon delta aanwezigheid J keten ? - + + - - secretoire factor ? - - + - - 0,5-9 1,5 0,05-3 0,00005 0,03 75-85 % 6% 13-23 % 0,002 % 1% 2-3 % 10-12 % 7-11 % 10-12 % 9-14 % 23 d 5d 6d 1-2½ d 3d + + - - - molmassa x 10-3 D sedimentatie (Svedb.) type H ketens conc. in plasma (mg/ml) % van totaal Ig gehalte koolhydraat (%) t½ in plasma (dagen) activering complement ? tabel 1: samenvatting gegevens immunoglobulinen Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. 23 Inleiding Immunologie subklassen andere diersoorten 3.e. Verschillende diersoorten De getallen die hiervoor bij de verschillende klassen immunoglobulinen staan, zijn ontleend aan de situatie in het beest "mens". Een aantal klassen Ig zijn op grond van verschillende proeven nog verder onder te verdelen in subklassen, bv. IgG1, IgG2, IgG3, IgG4, en IgA1, IgA2. Bij andere dieren zien we meestal eenzelfde soort indeling, al is er vaak minder van bekend dan bij de mens. (Zie tabel 1.) Diersoort: IgG's IgM's IgA's IgE's IgD's mens IgG1,2,3,4 IgM IgA1,2 IgE IgD varken IgG1,2,3,4 IgM IgA1,2 IgE ? hond IgGa,b,c,d IgM IgA IgE ? rund IgG1,2 IgM IgA IgE ? geit,schaap IgG1,2 IgM IgA ? ? paard IgGa,b,c IgG(B) IgG(T) IgM IgA IgE ? kat IgG1,2 IgM IgA ? ? vogels (kip,kalkoen) IgG IgM* IgA# ? ? tabel 2: klassen immunoglobulinen bij verschillende diersoorten * : IgM bij vogels als monomeer in het bloed # : IgA circuleert bij vogels voor ca. 80 % als di- of polymeer in het bloed VRAAG 7. BEREKEN HET AANTAL VERSCHILLENDE MOGELIJKHEDEN VAN DE EIWITSTRUKTUUR VAN EEN ABKETEN, ALS JE KEUZE HEBT UIT CA. 10 VERSCHILLENDE AMINOZUREN. VRAAG 8. MAAK EEN TABEL WAARIN DE VERSCHILLENDE MOGELIJKE KOMBINATIES ANTILICHAMEN STAAN, DIE ZIJN TE VORMEN DOOR DE VERSCHILLENDE H- EN L-KETENS TE KOMBINEREN (BIJ DE MENS). HOEVEEL KOMBINATIES ZIJN MOGELIJK? VRAAG 9. HOEVEEL ZWARE EN HOEVEEL LICHTE KETENS BEVATTEN RESPECTIEVELIJK EEN MOLEKUUL IGA, IGD, IGE, IGG EN IGM? (ZIE TABEL VAN VRAAG 8.) VRAAG 10. MENSEN MET ASTMA GEBRUIKEN BIJ BENAUWDHEID VAAK ANTI-HISTAMINICA. BEDENK WAT DEZE STOF DOET. IS DE ALLERGIE DAN OVER? VRAAG 11. EEN VROUW, DIE IN DE LAATSTE WEKEN VAN DE ZWANGERSCHAP IS, WORDT TEGELIJKERTIJD BEMET MET EEN GRIEP-VIRUS EN HET RODE-HOND VIRUS. GELUKKIG HEEFT ZE AL EENS RODE HOND GEHAD. ZE HEEFT DAARNAAST OOK NOG HOOIKOORTS, EN HET GRAS BLOEIT UITBUNDIG. NA CA. 2 WEKEN WORDT DE BABY GEBOREN. Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. 24 Inleiding Immunologie 1. 2. TEKEN DE GRAFIEK WAARIN DE (5) VERSCHILLENDE AB STAAN DIE IN HET SERUM VERSCHIJNEN. TEKEN DE GRAFIEK VAN DE AB IN HET SERUM VAN DE BABY VANAF DE GEBOORTE. HET IMMUUNKOMPLEKS Ix II. ──<>── 1.De Hinge Door middel van de twee Fab-delen is het antilichaam in staat om met de antigene determinanten een binding aan te gaan. Er is een scharnierpunt (Engels: hinge) aanwezig, zodat dit op verschillende manieren kan: >───< principes hechting Figuur 14: De "hinge": het scharnierpunt van een Ab monomeer 2.De Binding De hechting tussen Ag en Ab berust op dezelfde principes die een rol spelen bij het tot stand komen van de tertiaire eiwitstruktuur: van der Waals-krachten, waterstof-bruggen, hydrofobe interakties en elektrostatische interakties spelen hierbij een rol. (Zie verder bij "affiniteit"). Tot nu toe is het immunoglobuline steeds schematisch als een gestrekt molekuul weergegeven. In werkelijkheid is het een globulair eiwit. De hechting zal dus plaats vinden met een bepaalde opvouwing van de N-terminale stukjes van de H- en L-keten rond de antigene determinant. De bindingsplaats bevindt zich dan ook niet aan het verste uiteinde van de terminale keten, maar wordt gevormd door verschillende kleine stukjes van de laatste 100 aminozuren. Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. 25 Inleiding Immunologie Figuur 15: valentie In werkelijkheid zijn de ketens van het Ab onderdeel van een globulaire struktuur 3. Valentie Aangezien een Ig-monomeer divalent is (2-waardig: 2 bindingsplaatsen), zal het IgA dimeer in principe tetravalent (4-waardig) en het IgM pentameer decavalent (10-waardig) moeten zijn. In de praktijk is de valentie echter vaak veel lager, door het optreden van sterische hinder: als er al een bindingsplaats bezet is, dan kan het gebonden molekuul de binding van een volgend molekuul in de weg zitten. Zo is het IgM in praktijk vaak pentavalent (5-waardig). Ook het Ag kan meerwaardig zijn, zodat hele netwerken van Ag-Ab (het immuunkomplex, Ix) kunnen ontstaan: Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. 26 Inleiding Immunologie agglutinatie/ sedimentatie Figuur 16: Door de meervoudige valenties kunnen netwerken worden gevormd 4. Sedimentatie Deze grote immuunkomplexen (zie figuur 9) zullen gemakkelijk neerslaan. Een toepassing hiervan zijn de verschillende agglutinatie- en sedimentatie-technieken, zoals die in het laboratorium gebruikt worden om Ag of Ab aan te tonen (Zie IMT deel 2). Het IgM is door z'n veelwaardigheid een sterke agglutinator. meerdere Ab 5.Affiniteit Niet alle antilichamen binden met dezelfde sterkte. Zo zal een antiserum verschillende antilichamen bevatten, die tegen dezelfde antigene determinant zijn gericht. Daarnaast zijn er verschillende antilichamen voor de verschillende determinanten in het antiserum aanwezig. affiniteitskonstante De sterkte van de binding tussen Ab en Ag(/-determinant) wordt bepaald door affiniteit tussen de beide eiwitten. Een maat voor de sterkte van de binding is de affiniteitskonstante. Dit is de evenwichtskonstante K van de reactie: Abx + Agx <====> AgxAbx met [AgxAbx] Kx = ────────────── [Agx] x [Abx] Kx is als het ware een maat voor hoeveel % van de tijd het Ag en het Ab aan elkaar gebonden zijn. Kx kan worden bepaald door zoveel Ag toe te voegen dat de helft van de antilichamen door het Ag is gebonden. Als dan de vrije Ag-concentratie wordt gemeten (= [Ag]½), dan is Kx te berekenen: Kx = 1 / [Ag]½. Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. 27 Inleiding Immunologie VRAAG 12. LEIDT AF DAT KX = 1 / [AG]½. VRAAG 13. OM DE HELFT VAN HET AB TE BINDEN MOET EEN ANALIST AAN 10 ML MET EEN CONCENTRATIE AB VAN 10-6 -5 MOL/L TOEVOEGEN: 2 ML 10 MOL/L AG. BEREKEN DE AFFINITEITSCONSTANTE. DENK JE DAT DEZE HOOG OF LAAG GENOEMD KAN WORDEN? soorten interakties pH ionsterkte De affiniteit wordt bepaald door het aantal en de soort "zwakke bindingen" (interakties): het belangrijkst zijn de hydrofobe interacties tussen de apolaire delen van het Ag en het Ab tussen de polaire delen kunnen eventueel H-bruggen worden gevormd verder zullen gelijknamig geladen groepen voor een afstotende, en ongelijknamig geladen groepen voor een aantrekkende Coulomb-kracht zorgen v.d. Waalskrachten spelen pas een rol als Ag en Ab precis passen Zoals je kunt weten uit de theorie van de tertiaire eiwitstructuur (behandeld bij het vak Biochemie) zijn de heersende pH en ionsterkte van invloed op het al dan niet bestaan van deze bindingen. . Figuur 17: VRAAG 14. Schematische voorstelling van het optreden van affiniteitsverschillen VERTEL HOE HET KOMT DAT BIJ EEN NIET-FYSIOLOGISCHE PH OF IONSTERKTE DE AFFINITEIT OVER HET ALGEMEEN AF ZAL NEMEN. GEEF DAARBIJ OOK AAN WAARDOOR (DENK AAN DE BOVENGENOEMDE INTERAKTIES). Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. 28 Inleiding Immunologie III. Hp hapteen koppelen van Hp HAPTEEN Hoewel alleen hoogmoleculaire stoffen antilichamen kunnen opwekken, kunnen laagmolekulaire stoffen met een geschikte structuur binden aan de antigene bindingsplaats van het Ab. Dergelijke stoffen worden wel haptenen (Hp) genoemd. Deze haptenen hebben dan, al dan niet toevallig, een structuur die erg lijkt op de oorspronkelijke Ag-determinant die bij het betreffende Ab hoort. Ook is het mogelijk haptenen te koppelen aan andere stoffen (bv. bolletjes kolom-materiaal, latex, cellen, eiwitten, polymeren), zodat via het Hp een hechting van Ab aan die stoffen tot stand kan komen. Door relatief laagmolekulaire stoffen te koppelen aan geschikte grotere structuren is het ook mogelijk om Ab tegen die stoffen op te wekken. (Waarna uiteraard zuivering van het ontstane serum nodig is!) (Wellicht verwarrend, maar niet onlogisch, is dat de naam hapteen ook wordt gebruikt als men de antigene determinant bedoelt: het stukje van een groter molecuul dat bindt aan het Ab). IV.SPECIFICITEIT "polyvalent" antiserum kruisreakties voorbeeld mono-specifiek mono-valent De Fab-fragmenten van één populatie antilichamen zullen specifiek reageren met één bepaalde antigene determinant. Een antigeen zal meestal verschillende antigene determinanten bezitten, zodat er in een antiserum verschillende populaties antilichamen zullen zitten. (Antiserum is het serum dat wordt gewonnen uit een geïmmuniseerd dier). Twee verschillende antigenen kunnen "toevallig" bepaalde antigene determinanten bezitten, die fysisch-chemisch gezien vrijwel identiek zijn. Als dat zo is, zullen er kruisreakties optreden: bepaalde antilichamen uit het antiserum gericht tegen het ene antigeen zullen reageren met het andere antigeen. Een voorbeeld. Tegen 2 soorten Salmonella worden antilichamen gemaakt, door het eerste soort in konijn 1, en het tweede soort in konijn 2 in te spuiten. We mogen er van uitgaan dat de beide Salmonella identieke hoogmolekulaire eiwit- of polysaccharide-strukturen bezitten. In beide konijnen zullen Ab tegen deze identieke determinanten gevormd worden (naast een heleboel andere Ab). Na enige tijd wordt uit beide konijnen het antiserum gewonnen. Sommige Ab uit het antiserum van konijn 1, nl. die gericht zijn tegen de identieke antigene determinant, zullen reageren met Salmonella 2 (kruisreaktie). De overige Ab zijn dan (binnen deze proef) specifiek voor Salmonella 1. Via het wegnemen van de kruisreagerende antilichamen door ze te adsorberen aan Salmonella 2 kan je een monospecifiek antiserum bereiden wat gericht is tegen Salmonella 1. Zo'n serum wordt ook vaak monovalent antiserum genoemd. Een serum wat met alle Salmonella's reageert wordt ook wel polyvalent antiserum genoemd. (Hoewel deze namen op zich onzinnig/verwarrend zijn.) Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. 29 Inleiding Immunologie apecifieke hydrofobe interactie VRAAG 15. Er is nog een andere reden waardoor antilichamen kunnen reageren met cellen of stoffen waar ze niet voor "bedoeld" zijn. Antilichamen zijn eiwitten. Alle eiwitten bevatten hydrofobe stukjes. In waterig milieu kunnen zullen deze hydrofobe delen elkaar opzoeken. Het antilichaam plakt dan aspecifiek aan andere hydrofobe eiwitten. Het verschil met een kruisreaktie is dat de laatste reactie wel via de specifieke aanhechtingsplaats op het Ab plaatsvindt. Bij bepalingen m.b.v. Ab kunnen we plak voorkomen door het toevoegen van detergentia (zoals b.v. Tween-20). Ook wordt vaak een "onschuldig" eiwit (b.v. BSA) toegevoegd, waar de Ab aan kunnen plakken, zodat ze niet met een "fout" Ag plakken. MAAK ZELF EEN SCHEMA WAARUIT DUIDELIJK WORDT HOE PRECIES DE BEREIDING VAN MONOSPECIFIEKE ANTISERA TEGEN DRIE SOORTEN SALMONELLA KAN PLAATSVINDEN. GA ER VAN UIT DAT: - JE MET 2 KRUISREAGERENDE ANTIGENE DETERMINANTEN TE MAKEN HEBT - IN ELK ANTISERUM 4 VERSCHILLENDE AB AANWEZIG ZIJN GEEF MET SYMBOLEN AAN WELKE AB IN DE VERSCHILLENDE STADIA VAN DE BEREIDING AANWEZIG ZIJN. V. immunogeen vermogen immuunrespons De stoffen die als antigeen fungeren, zullen niet allemaal even goed in staat zijn om het afweersysteem te prikkelen om antilichamen te gaan maken. Dat hangt onder meer af van het aantal en de structuur van de antigene determinanten op het Ag. De mate waarin een stof de potentie heeft om een immuunsysteem te prikkelen noemen we immunogeen vermogen. Dit is dus een kenmerk van het antigeen. Ook al heeft een stof een hoog immunogeen vermogen, dan nog zal het afweersysteem van het ene individu er sterker op reageren dan het afweersysteem van het andere individu. De mate waarin een individu reageert op een immunogeen noemen we de immuunrespons. Dit is dus een kenmerk van het immuunsysteem. Bij een sterke immuunrespons zal men een hoge titer aan antilichamen in het bloed kunnen aantreffen. VI. xeno-Ab STERKTE VAN PRIKKEL EN REAKTIE NOG EEN INDELING VAN ANTILICHAMEN Als je een eiwit, bv. albumine, van een kip inspuit bij een schaap, dan is de kans groot dat het immuunsysteem van het schaap de stof herkent als lichaamsvreemd, en er antilichamen tegen gaat maken. Omdat het antigeen afkomstig is van een voor het schaap "vreemd" dier (de kip), noemt men de antilichamen xeno-antilichamen (xenos = Grieks = vreemdeling). De naam hiervan is dan: schape-antiserm tegen kippen-albumine oftewel: schape-anti-kippenalbumine. (Sh-A-Ch-Albumine) Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. 30 Inleiding Immunologie soort-specifiek allo-Ab auto-Ab anti-Ab Zou je het albumine van een schaap hebben ingespoten bij een ander schaap, dan zijn er 2 mogelijkheden: òf het immuunsysteem herkent de stof niet als lichaamsvreemd We noemen de stof dan soort-specifiek = voor dieren binnen dezelfde soort immunologisch niet te onderscheiden òf het immuunsysteem herkent de stof wel als lichaamsvreemd We noemen de stof dan individu-specifiek en de gevormde antilichamen heten alloantilichamen (allos = Grieks = een ander). Het kan ook nog voorkomen dat het immuunsysteem van het schaap het eigen albumine als vreemd herkent. Het arme schaap leidt dan aan een auto-immuunziekte (in dit geval zou het schaap niet eens geboren zijn). De gevormde antilichamen heten dan auto-antilichamen (autos = Grieks = zelf). De antilichamen die het ene dier maakt, zin eiwitten. Deze kunnen weer dienen als antigeen door ze in te spuiten in een ander dier. We krijgen dan anti-antilichamen. Deze worden vaak in de immunochemie gebruikt. Wanneer we b.v. schape antiserum tegen kippenalbumine hebben, kunnen we daaruit de schapeanti-kippenalbumine immunoglobulinen isoleren en zuiveren. Spuiten we deze Ab weer in bij een paard, dan zal het paard antilichamen tegen het schape-antikippenalbumine immunoglobuline gaan vormen. In het paarde antiserum bevinden zich dan paarde-Ig tegen het schape-eiwit: schape-Ig, oftewel: paarde-anti-schape-antilichamen. Het doet er hierbij niet veel toe dat het schape-Ig tegen kippenalbumine was gericht: Maar een paar procent van het oppervlak van het schape-Ig is specifiek voor het kippenalbumine; het overgrote deel is "standaard schaap". De afkorting is dan ook Ho-A-ShIg en niet Ho-A-Sh-A-Ch-Albumine. Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. 31 Inleiding Immunologie VRAAG 16. MAAK EEN THEORETISCHE BEREKENING VAN HET PERCENTAGE AG-SPECIFIEKE AMINOZUREN IN EEN IGG. GA UIT VAN MAXIMAAL 40 VARIABELE AMINOZUREN PER KETEN. ZIE VOOR DE OVERIGE GEGEVENS PAGINA 16 EN VERDER. VII.CONJUGATEN van Ab conjugaat afkortingen In het lab willen we vaak kunnen volgen waar een Ab blijft. Daarom word er een gemakkelijk detecteerbaar labeltje aangeplakt. Een Ab met een label eraan heet: conjugaat. Dit moet wel zodanig gebeuren dat de affiniteit tot het Ag niet minder wordt. Bekende labels hierbij zijn: fluorescerende kleurstoffen (bv. FITC -> groen, TRITC -> rood) en enzymen (PO of HRP = peroxidase, AP of AF = alkalische fosfatase). VIII. AFKORTINGEN In de praktijk worden vaak afkortingen gebruikt om de namen van de desbetreffende Ab aan te geven. Zo wordt in plaats van het woord "anti-" vaak de letter α (of de kleine letter a) geschreven. De afkortingen voor de dieren-namen geven vaak aanleiding tot verwarring, temeer daar de plaatselijke gebruiken nogal eens willen afwijken. Als basis voor de afkortingen is de Engelse naam het meest in trek, bv.: B / Bo C Ca Ch Co D / Do F / Fe G / Go H Ho Hu M / Mo P R / Ra S Sh Sw α/a/A VRAAG 17. = bovine : rund (bovis is Latijn voor rund) = verwarrend, kiezen Ca, Ch of Co = calf (nooit cat, zie F, meestal niet cavia : Guinea Pig) = chicken: kip = cow : koe, maar B/Bo heeft de voorkeur = dog : hond (zelden donkey: ezel) = feline : kat (felix is Latijn voor kat) = goat : geit (meestal niet Guinea Pig : cavia) = verwarrend, kiezen: Ho of Hu = horse : paard = human : mens = mouse : muis (komt vooral voor bij "monoklonale Ab") = pig : varken (niet: paard) = rabbit : konijn (meestal niet rat) = verwarrend: kiezen Sh of Sw = sheep : schaap = swine: varken = anti- BESCHRIJF HOE JE DE VOLGENDE ANTILICHAMEN KUNT MAKEN: MENSELIJKE ANTILICHAMEN TEGEN KONIJNENALBUMINE. GEEF OOK DE NAAM EN DE AFKORTING. Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. 32 Inleiding Immunologie VRAAG 18. - KOEIENANTILICHAMEN TEGEN KONIJNE-ANTI-PAARDE ALBUMINE. - GEEF OOK DE NAAM EN DE AFKORTING. SCHAPE-ANTI-MUIZE-ANTI-SCHAPE-ALBUMINE. IS HET WAARSCHIJNLIJK OF ONWAARSCHIJNLIJK DAT EEN PERSOON ANTILICHAMEN ZAL MAKEN TEGEN PAARDE-ANTIHUMANE ALBUMINE, ALS DIE ALBUMINE VAN HEMZELF AFKOMSTIG IS? LEG JE KEUZE UIT. Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. 33 Inleiding Immunologie Oefening etiketten antistoffen Beantwoord per etikettekst de volgende vragen a. Door welk organisme is de stof gemaakt? b. Is het ook gezuiverd en zo ja tot welke fractie? c. Tegen welk dier(serum ervan ) is het gericht? Etiket 1 (DAKO Z259) Etiket 2 (Nordic) Rabbit Immunoglobulins to Plasma Protein Antiserum Specific antiserum Mouse Ig RAG / IgG (H+L) 1 ml lyof Etiket 4 (DAKO P212) Etiket 5 P0217) (DAKO B.Etiket 3 (CLB) C.Anti Human Total Serum 2 ml polyclonal horse antibodies for use in precipitation techniques D.Etiket 6 (Wellcome) Swine / Schwein / Porc Salmonella Somatic I.Peroxidase conjugated rabbit immunoglobulins to AntiAgglutinating Serum (rabbit) human 1.Rabbit Ig for slide and tube IgG (γ – chains) agglutination tests HRP Etiket 7 (BioRad ) Etiket 8 (Nordic) E. F.Etiket 9 ZL54) (Murex Western Blotting Grade Affinity Purified Plasma Protein Antiserum Specific antiserum G.Streptex Latex Group D Goat anti-Rabbit IgG (H+L) GAHu / J for streptococcal grouping Alkaline Phosphatase Conjugate 1 ml lyof Etiket 10 Etiket 11 (Protos) Fluoresceine Conjugated GOAT F(ab)2 ANTI HUMAN KAPPA CHAIN (F+B) (CAPEL) Rhodamine-conjugated Goat IgG fraction to 1.Mouse IgG (whole molecule) H.Etiket 12 (Pharmacia) 2.Anti-Human Transferrine Rabbit Ig Fraction Affinity Purified Ab Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. 34 Inleiding Immunologie Antwoorden: Etik et: Dier Zuiv erheid Tege n welk dier ? 1 2 3 Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. 4 5 6 7 8 9 10 11 12 35 Inleiding Immunologie Antwoorden: Naam stof (opschrijve n = oefening) Label met betekenis Toepassing 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. 36 Inleiding Immunologie 11 12 Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. 37 Inleiding Immunologie 3. . Begrippenlijst Ab Ab-produktie affiniteit affiniteitskonstante Ag antigeen presenterende cel allergie allo-Ab anti-Ab antigene determinant auto-Ab auto-immuunziekte B-lymfocyt C-terminaal conjugaat coulombkracht cytokinen dimeer epitoop elektrostatische interaktie Fab, (Fab)2 en Fc fragment fagocyt gammaglobuline halfwaardetijd (t½) hapteen H-keten Hp hydrofobe interaktie Ig IgA, IgD, IgE, IgG en IgM immunogeen immunogeen vermogen immunoglobuline immuunkompleks immuunrespons individu-specifiek Ix J-keten kruisreaktie L-keten mono-specifiek monomeer Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. 38 Inleiding Immunologie N-terminaal oligosaccharide papaïne pentameer pepsine (poly)peptide proteolyse reduktie (van S-S) secretoire eiwitten/peptiden soort-specifiek T-lymfocyt valentie waterstofbruggen (H-bruggen) xeno-Ab zwavelbruggen (S-S-bruggen) N.B.: de klein gedrukte woorden horen bekend te zijn uit andere vakgebieden, de rest wordt in de tekst verklaard Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. 39 Inleiding Immunologie 4.Waar vind ik: _,_,_, _, _-keten, 13 _,_-keten, 13 Affiniteit, 22 Affiniteitskonstante, 22 Afkortingen [Ag]½, 22 _G, 8 Ag en Ab, 8 diersoorten, 27 Fab, 14 Fc, 14 H-keten, 13 Hp, 24 Ig, 8; 13 Ix, 8 J, 15 Kx, 22 L-keten, 13 S, 15 S-IgA, 15 Afstotingsreakties, 6 Afweersysteem, 26 Agglutinatie, 22 AIDS, 6 Allergeen, 15 Allergie, 6; 15 Allo-Ab, 26 Anti-Ab, 26 Antibody, 5 Antigeen, 8; 12; 26 Antigeen presentatie, 9 Antigene determinanten, 12; 24; 25 Antilichaam definitie, 5; 8 produktie van, 8 type, 15 Antiserum, 25 Antistof, 5 Antistoffen, 5 Anti-toxine, 5 APC, 9 Aspecifiek, 5 Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Astma, 6 Auto-Ab, 26 Auto-immuunziekten, 6; 26 Behring, 5 Binding Ag-Ab affiniteit, 22 agglutinatie / sedimentatie, 22 bindingsplaats, 21 hinge, 20 interakties, 23 valentie, 21 Bindingsplaats, 14 B-lymfocyt, 9 Bouw Ab, 13 Cara-patiënten, 6 Cellulaire afweer, 5 Complement, 5 Complement-systeem, 5 Conjugaat, 27 Coulomb-kracht, 23 C-terminus, 14 Cytotoxische cellen, 6 Diabetes, 26 Diersoorten, 19 Eerste kontakt, 16 Elektrostatische interakties, 21; 23 Epitoop, 12 Fab-fragment, 14 Fagocyt, 8 Fagocyten, 5 Fc-fragment, 14 Fragmenten, 14 Gammaglobuline, 8 Geheugen, 3; 16 Globulaire eiwitten, 13; 21 Halfwaardetijd, 15 Haptenen, 24 H-bruggen, 23 Heparine, 15 Hinge, 20 Histamine, 15 H-keten, 13 Hp, 24 Humorale afweer, 5 Hydrofobe interakties, 21; 23 Identieke determinanten, 25 IgA, 10; 15 IgD, 10; 15 IgE, 10; 15 IgG, 10; 16 IgM, 10; 16 Immunisatie, 3 Immuniteit, 3; 4; 11 Immunogeen vermogen, 26 Immunoglobulinen, 8; 13; 15; 21 Immunologie, 3 Immuunkompleks, 8; 20 Immuunrespons, 26 Immuunsysteem, 3; 8 Individu-specifiek, 26 Infektieziekten, 3 Interakties, 21 Ionsterkte, 23 Ix, 20 Jenner, 4 J-keten, 15 Josty, 4 Kinderziekten, 3; 4 Kippenproef, 4 Kissato, 5 Koepokken, 4 Koppelen van Hp, 24 Kruisreakties, 25 Lichaamseigen stoffen, 6 Lichaamsvreemd, 8 L-keten, 13 Macrofagen, 5; 8 Metchnikoff, 5 MHC, 9 Monoklonaal, 10 Monospecifiek, 25 Monovalent antiserum, 25 Multiple sclerose, 6 Neutrofiele granulocyten, 5 40 Inleiding Immunologie Niet-virulente ziektekiemen, 4 N-terminus, 14; 21 Oligosaccharide, 14 Ontstaan van Ab, 8 Ontstekingscellen, 5 Opruimen Ix, 10 Overgevoelig, 6 Overspuitbaar, 5 Parasieten, 16 Pasteur, 4 Pest, 3 PH, 23 Placenta-barrière, 16 Plasmacel, 10 Plasma-cellen, 9 Pokken, 3 Polyklonaal, 10 Polyvalent, 25 Polyvalent antiserum, 25 Recirculatie plasmacellen, 10 Reuma, 6 Richtingen-strijd, 5 S-bruggen, 13 Scharnier-punt, 20 Secretoire component, 15 Sedimentatie, 22 Soort ketens Ab, 13 Soorten Ab, 15 Soort-specifiek, 26 Specificiteit, 25 Specifiek, 4; 5 Sterische hinder, 21 Subklassen Ab, 19 Svedberg, 15 Symbool Ab, 13 Symbool Ag, 12 T½, 15 Termini, 14 T-helper-factor, 9 ThF, 9 T-lymfocyt, 9 Transplantaties, 6 Vaccinatie, 4 Valentie, 21 Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Variatie Azn Ab, 14 Vaso-aktieve stoffen, 15 Verzwakte ziektekiemen, 4 Voorwaarden Ag, 12 Xeno-Ab, 26 Zeesterren, 5 Ziek, 3; 10 Zwavelbruggen, 13 41 Inleiding Immunologie Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. 42
