IMMUNOLOGIE SAMENVATTING

Hoofdstuk 1: Inleiding tot het immuunsysteem

1. InleidingImmuniteit = bescherming tegen infectieziektenImmuunsysteem = cellen, weefsels en moleculen verantwoordelijk voor de immuniteit

immuunrespons = hun reactie op een vreemde indringer

Fysiologische functie immuunsysteem:- verdediging tegen infectieuze micro-organismen- genezing van een infectie

Immunologie is een experimentele wetenschap: - waarnemingen bij het manipuleren van de functie van het immuunsysteem- in goed gecontroleerde omstandigheden- 1ste voorbeeld: vaccinatie door Edward Jenner tegen pokken

Belang van een goed functionerend immuunsysteem:- deficiënt immuunapparaat: vaak slachtoffer gevaarlijke, levensbedreigende infecties- belangrijkste hindernis voor succesvolle transplantatie- pogingen om kanker te behandelen via stimuleren van immuunsysteem - abnormale immuunreacties zijn de oorzaak van talrijke ziekten- stimulatie van immuunsysteem tegen microben door vaccinatie is meest efficiënte manier

om mensen te beschermen tegen infecties

2. ‘Innate’ en ‘adaptive’ immuniteita) ‘Innate’ immuunrespons

- niet-specifiek, natuurlijk- onmiddelijke immuunreactie inperking van infectie- bereidt adaptieve respons voor- cellulaire en biochemische verdedigingsmechanismen die reeds aanwezig zijn vooraleer men

in contact komt met micro-organisme- geactiveerd door moleculaire patronen gemeenschappelijk aan groepen van micro-

organismen (PAMPs of pathogen associated molecular patterns)- reactie is steeds dezelfde na elk contact met het micro-organisme- meeste infecties worden overwonnen door innate immuunsysteem en veroorzaken geen

ziekte- componenten:

o fysische en chemische barrièreso fagocytaire cellen (neutrofielen en macrofagen)o NK celleno bloedeiwitten zoals complementfactoren en talrijke cytokines

b) Adaptieve immuunrespons- specifiek, verworven- aanpassing of reactie op een infectie- levenslange bescherming- wanneer micro-organisme of componenten ervan de lymfoide weefsels bereiken en dus de

epitheliale barrière hebben overwonnen- reageert zeer specifiek tegen bepaalde componenten van het infectieus agens- reactie is heviger en zal sneller optreden na een tweede of derde contact met hetzelfde

micro-organisme- antigenen = vreemde stoffen die een reactie van het adaptief systeem kunnen uitlokken of

die het doelwit zijn van een respons van het adaptief systeem

1

- antistoffen zullen worden geproduceerd om extracellulaire micro-organismen te elimineren terwijl geactiveerde T cellen zullen worden gegenereerd om microben in geïnfecteerde cellen te vernietigen

3. Types adaptieve immuniteit3.1 Protectieve immuniteita) Actieve immuniteit= immuniteit die wordt geïnduceerd na contact met een vreemd antigen

- geïmmuniseerde gastheer speelt een actieve rol in opbouw van de respons- naïef = personen die nog nooit in contact kwamen met antigen- immuun = personen die reeds vroeger in reageerde ntegen hetzelfde antigen en die

beschermd zijn tegen re-infectie

b) Passieve immuniteit= immuniteit overgedragen naar een ander persoon door transfer van serum of lymfocyten (= adoptieve transfer)

- ontvanger wordt immuun voor het bepaalde antigen zonder zelf ooit blootgesteld of gereageerd te hebben tegen het micro-organisme

- bvb: transfer van antistoffen van de moeder naar de foetus via de placenta of naar de pasgeborene via de moedermelk

- transfer van antistoffen wordt ook nog gebruikt voor behandeling van levensbedreigende infecties (bvb tetanus)

3.2 Humorale immuniteit- gemedieerd door antistoffen of antilichamen- in alle lichaamsvochten en in lumen van mucosale organen- geproduceerd door B lymfocyten- tegen extracellulaire micro-organismen en hun toxines- neutraliseren de infectiviteit van de infectieuze agentie en zorgen voor efficiënte eliminatie

van de micro-organismen- aanvankelijk: type immuniteit dat kon worden overgedragen naar naïeve of niet-

geïmmuniseerde personen door antistoffen

3.3 Cel-gemedieerde of cellulaire immuniteit- gemedieerd door T lymfocyten- destructie van micro-organismen die zich in de fagocyten bevinden of eliminatie van het

reservoir van de virussen door het doden van geïnfecteerde cellen- herkennen fragmenten van microbiële eiwitten- aanvankelijk: vorm van immuniteit die kon worden overgedragen mbv de transfer van cellen

4. Eigenschappen van de adaptieve immuunrespons

determinanten = epitopen = delen van het antigen die herkend worden door individuele lymfocyten

blootstelling aan een antigen verhoogt de allertheid respons op een tweede contact met hetzelfde antigen is meestal sneller, groter en

meestal ook kwalitatief beter geheugencellen extracellulaire micro-organismen humorale respons; intracellulaire micro-organismen

cel-gemedieerde respons na elke immuunreactie keert het immuunsysteem terug naar een rusttoestand

(homeostase wordt hersteld) door regulatoire mechanismen en verminderen stimulus onderscheid self – non-self verstoring = auto-immune aandoeningen totale verzameling van lymfocyten-specificiteit is enorm en lymfocyte repretoire is zeer

divers expressie van clonale antigen-specifieke receptoren2

clones ontstaan in beenmerg nog voor enig contact met een antigen

5. Fasen van de immuunresponsa) Antigen-herkenningsfase

- lymfocyten worden geactiveerd thv lymfeknopen- tenminste 2 signalen:

o signaal 1 via de antigen-specifieke receptoro signaal 2 via co-stimulatoire moleculen op antigen-presenterende cellen

co-stimulatoir moleculen worden pas uitgedrukt door de APC wanneer deze werden geactiveerd door microbiële componenten immuunrespons zal slechts opgewekt worden bij een infectie

b) ActivatiefaseAntigen-specifieke lymfocyten zullen snel delen en prolifereren = clonale expansie

c) EffectorfaseSommige cellen zullen differentiëren tot effectorcellen en zullen micro-organisme elimineren

d) ContractiefaseWanneer oorspronkelijke stimulus verdwenen is, zullen meeste cellen afsterven door apoptoseEnkele cellen zullen overleven als langlevende geheugencellen

6. Cellen van het immuunsysteemOntwikkelen zich vanaf precursoren in het beenmerg

6.1 Onderverdeling volgens oorsprongPluripotente stamcellen zijn delende cellen en zijn voorlopers van 2 types stamcellen

- Myeloide precursorcellen verschillende types WBC, RBC en megakaryocyten- Lymfoïde precursorcellen B en T lymfocyten van het adaptief immuunsysteem

a) Myeloïde precursorcellen differentiëren tot- Granulocyten (polymorfonucleaire cellen)

o neutrofielen: circuleren in het bloed en treden de weefsels binnen in geval van infecties of

ontstekingsreacties zullen micro-organismen fagocyteren

o eosinofielen en basofielen: worden gerecruteerd thv allergische ontstekingsreacties ook betrokken bij afweer tegen parasitaire infecties

o kort halfleveno verhoogde productie tijdens immuunreactie

- Monocyten (= immature macrofagen) en macrofageno monocyten dringen in weefsels waar ze differentiëren tot macrofageno belangrijkste weefsel-fagocyten van innate immuunsysteem

- Mastcellen o beëindigen differentiatie in de weefselso weefselcellen nabij bloedvateno rol bij allergie en mucosale bescherming

- Immature dendritische celleno in alle weefselso bij contact met microbiële stoffen zullen ze matureren en migreren naar drainerende

lymfekliereno activeren naïeve antigen-specifieke T cellen

3

b) Lymfoïde precursorcellen differentiëren tot- Lymfocyten

o niet-geactiveerd: kleine cellen met weinig cytoplasma en gecondenseerd chromatineo na contact met antigenen thv perifere lymfoïde organen: prolifereren en

differentiëren tot effectorcelleno naïeve lymfocyten circuleren in het bloed en doorheen de perifere lymfoïde organeno B lymfocyten

ontstaan in beenmerg ontwikkelen tot plasmacellen die antistoffen produceren BCR

membraangebonden gesecreteerde vorm of antistof

o T lymfocyten: ontstaan in thymus cytotoxische T lymfocyten helper T lymfocyten

- Natural killer cel (NK cel): geen antigen-specifieke receptoren, innate immuunsysteem

6.2 Onderverdeling volgens functiea) Lymfocyten

Elke lymfocyte heeft een andere receptor en dus een andere specificiteit = receptor repertorium

Naïeve lymfocyten drukken antigen-specifieke receptoren uit maar zijn nog niet in staat een effectorfunctie uit te oefenen

- B lymfocyteno voorlopers van antistof producerende plasma celleno humorale immuniteito drukken immuunglobulinen (Ig) uit op hun membraan antigen specifieke

receptoren- T lymfocyten:

o cellulaire immuniteito antigen specifieke T cel receptor herkent uitsluiten peptidefragmenten

gepresenteerd door MHC-moleculen op het oppervlak van APCo CD4+ T cellen: helper T cellen differentiëren tot cytokine producerende cellen

B cellen helpen in differentiatie tot plasmacellen fagocyten helpen om intracellulaire microben te vernietigen

o CD8+ T cellen: cytotoxische of cytolytische lymfocyten (CTL) kunnen geïnfecteerde cellen vernietigen klein aantal cellen differentieert tot memory cellen

b) Antigen presenterende cellen- Dendritische cellen:

o thv epitheleno gespecialiseerd in de opname van antigenen en hun transport naar de drainerende

perifere lymfoïde weefselso nemen bacteriën en hun componenten op door macropinocytose en receptor-

gemediëerde fagocytoseo thv lymfeklieren actieren ze naïeve antigen-specifieke T celleno na activatie drukken ze ook meer co-stimulatoire moleculen uit

- weefsel macrofagen- Folliculair dendritische cellen

o thv kiemcentra van lymfoide follikelso van epitheliale oorsprong, niet verwant aan dendritische cellen

4

o presenteren microbiële stoffen aan B cellen die via lymfevocht de lymfeklieren bereiken

c) Effectorcellen- Innate immuniteit: granulocyten en macrofagen herkennen en elimineren microben direct- Adaptieve immuniteit:

o gericht tegen potentieel pathogeen micro-organismeo antistoffen van B cellen en cytokines van T cellen activeren WBC om de microben te

vernietigen

7. Weefsels van het immuunsysteem7.1 Centrale of primaire lymfoïde weefsels= weefsels waar de lymfocyten gegenereerd worden of uitrijpen tot naïeve T of B lymfocyten

- Beenmerg- Thymus

7.2 Perifere lymfoïde organen= weefsels waar de adaptieve immuunrespons wordt geïnitieerd2 types lymfocyten bevinden zich in 2 verschillende zones

Antigenen worden weerhouden in lymfoid weefsel waar ze gepresenteerd worden aan naïeve T en B lymfocyten die dan geactiveerd worden

a) Lymfeklieren- kleine, nier-vormige aggregaten van lymfocyt-rijk weefsel gesitueerd langsheen het netwerk

van lymfevaten- Van buiten naar binnen:

o kapsel waarin afferente lymfevaten uitmondeno lymfevocht komt terecht in subcapsulaire of marginale sinuso primaire en secundaire (met kiemcentrum) follikels in cortex B cel zone, met

tussenin T lymfocyten (meeste CD4+)o medulla bestaande uit medullaire cords die uitmonden in medullaire sinus

- Naïeve B en T cellen bereiken lymfeklieren via arteriën, verlaten circulatie en migreren naar stroma via gespecialiseerde bloedvaten = high endothelial venules

o naïeve T cellen: CCR7 receptor voor chemokines geproduceerd in T cel zoneo naïeve B cellen: CXCR5 receptoren voor chemokines geproduceerd in follikels

- anatomische segregatie lymfocyten in nauw contact met meest geschikte APC:o dendritische cellen voor T celleno FDC voor B cellen

b) Milt- 150g, linker boven kwadrant abdomen- 1 arterie doorboort kapsel thv hilus en vertakt in kleinere takjes omringd door fibreuze

trabeculae- rode pulpa: rode bloedcellen- witte pulpa (lymfocyten) rondom centrale bloedvaten

o Lymfocyten en DC komen samen thv PALS (T lymfocyten) via de centrale arterioleo follikels (B cellen) omringd door ring van lymfocyten en macrofagen (marginale zone)

- belangrijke filtero macrofagen en dendritische cellen weerhouden de micro-organismen en andere

partikelso met antilichaam beladen microben worden gefagocyteerdo zonder milt: gevoelig voor infecties met geëncapsuleerde bacteriën zoals

pneumokokken en meningokokken ( worden verwijderd na opsonisatie en fagocytose door milt macrofagen)

5

c) De huid- belangrijkste fysische barrière- keratinocyten kunnen cytokines produceren die bijdragen tot ontstekingsreactie- Langerhans cellen

o in suprabasale laag van epidermiso immature dendritische celleno geactiveerd door proinflammatoire cytokineso migreren naar dermis en drainerende lymfeklieren

- Intra-epitheliale T celleno slechts kleine fractie van huid-geassocieerde lymfocyteno meerderheid CD8+, vaak TCR o herkennen waarschijnlijk microben die vaak de huid koloniseren

- Dermis: zowel CD4+ als CD8+ als macrofageno T cellen vaak glycoproteïne CLA-1, homing receptor

d) Lymfoid weefsel geassocieerd aan de mucosae- tonsillen, adenoïden, appendix en Peyerse platen- intra-epitheliale lymfocyten

vooral CD8+ met TCR of TCR met beperkte diversiteit- in lamina propria

CD4+ T cellen met geactiveerd fenotype, werden geactiveerd thv mesenterische lymfeklieren

- in Peyerse platen Membraneuze (M-)cellen (geen microvilli) nemen antigenen op door pinocytose B lymfocyten vormen een follikel omgeven door T cellen

7.3 Lymfocytaire recirculatie= verplaatsing van lymfocyten van de ene naar de andere lokalisatie

Lymfocytaire homing = proces waarbij subpopulaties van lymfocyten selectief in bepaalde weefsels zullen binnentreden

- zorgt ervoor dat een beperkt aantal lymfocyten nodig is om het antigen dat kan binden met de antigen-receptor op te sporen en dat de juiste cel zich op de juiste plaats zal bevinden

- georkestreerd door adhesiemoleculen uitgedrukt dooro lymfocyten (homing receptoren)o endotheelcellen (addressins)o chemokines geproduceerd door endotheel en cellen van lymfoide weefsels

Effector B cellen blijven in lymfoide organen, hun effectormoleculen bereiken via het bloed de plaats van de infectie

Naïeve T cellen bereiken perifere lymfoide weefsels via HEV- CD62L (L-selectine) interageren met glycoproteïnen uitgedrukt door endotheelcellen van

HEV- CCR7 chemokines geproduceerd in paracorticale regio van de lymfeklier- bij differentiatie: andere adhesiemolecullen

o CD62L expressie verminderto expressie van integrines (liganden voor E- en P-selectines) en CD44 neemt toeo expressie van CCR7 neemt af effectorcellen verlaten lymfeklieren

6

Ter hoogte van infectiehaarden: cytokines geproduceerd beïnvloeden perifere endotheelcellen die hierdoor liganden voor de adhesiemoleculen uitgedrukt door de effector T cellen zullen uitdrukken

Hoofdstuk 2: ‘Innate’ immuniteit

1. Inleidinga) Functie innate immuunsysteemInnate, aangeboren, natuurlijke, natieve, niet –specifiek of niet-adaptief defensiesysteem.

- Vormt de eerste barrière tegen infectieziekten.- Remt of houdt de infectie tegen- Tracht het micro organisme te elimineren

Vele microben hebben strategieën ontwikkeld om het innate immuunsysteem te omzeilen dit bepaalt hun pathogeniciteit

b) Effectorcellen- Aanwezig voor contact met micro organisme.- Snelle activatie- Terug te vinden in alle multicellulaire organismen

c) Mechanismen- Geactiveerd door micro organismen - Geen reactie tegen niet- microbiële substanties

adaptief systeem zowel tegen microbiële als niet-microbiële substanties

- Meeste micro organismen worden binnen mintuten tot uren opgemerkt- Effectormechanismen van innate ook terug te vinden bij adaptieve respons

Vb: Cellulaire respons: Actieve T-cellen produceren cytokines activatie innate systeem nl, fagocyten

Humorale respons: Productie antilichamen efficiëntere fagocytose en complementactivatie.

Permanente interactie tussen ‘innate’ en ‘adaptieve’ immuunsysteem = bidirectionele crosstalk

2. Herkenning van microben door het ‘innate’ systeema) Mechanisme

- Herkent geen niet microbiële stoffen- Respons op structuren die lijken of behoren tot de klasse van de microben- Ahv receptoren- Zelfde reactie bij tweede contact met zelfde micro organisme

b) Receptoren Herkennen ‘pathogen associated molecular patterns’ (PAMP)

Vb: * bacterieel DNA met niet gemethyleerde CG-rijke motieven

* viraal dsRNA * bacteriële proteïnen met terminale mannose residuen * complexe lipiden en lipopolysachariden

7

PAMP-receptoren of ‘pattern recognition receptors’ (PRR): - gecodeerd door kiemlijn DNA

repertoir is beperkt maken onderscheid tussen microbiële en niet-microbiële componenten

- sommige componenten binden aan lichaamscellen en richten schade aan- regulatoire eiwitten zorgen voor blokkering van de activatie van complementfactoren

3. Componenten van het ‘innate’ immuunsysteem3.1 Algemeena) componenten

- Epitheliale barrières- Circulerende cellen- Eiwitten herkennen de microben

b) Effector cellen- neutrofiele granulocyten- mononucleaire fagocyten- NK cellen vallen microben aan en elimineren ze

3.2 Epitheliale barrièrea) Nut van huid en mucosaeBelang van huid en mucosae van gasto-intestinale en respiratoire tractus aangetoond bij:

- complicaties bij brandwonden- verminderde mucus secretie- vermindering van mobiliteit van de trilharen

b) Functies epithelen fysische barrière chemische barrière: - secretie bacteriostatische en microbiciede stoffen: * lysozyme * cryptidines * α- en β- defensines * surfactant eiwitten A & D thv longen microbiologische barrière: - flora in de darm secreteren antimicrobiële stoffen (colicines) - lage pH in de maag

c) defensines cysteine rijke polypeptiden in epithelen of in neutrofielen granules breed spectrum antibiotica secretie verhoogt o.i.v. inflammatoire cytokines

d) intra-epitheliale T-lymfocyten thv mucosa en epidermis van de darm drukken TCR uit beperkte diversiteit γδ-T cellen herkennen glycolipide antigenen gepresenteerd door CD1 moleculen

- CD1 moleculen uitgedrukt door epitheel- β2-microglobuline geassocieerde MHC like proteïnen

8

- niet polymorf en niet gecodeerd door MHC locus- herkennen ongewone antigenen- secretie cytokines, activatie fagocyten en elimineren microben

3.3 Fagocyten: neutrofielen en monocyten/macrofagena) neutrofielen

belangrijkste circulerende WBC rol in de eerste fase bij onstekingsreacties bevatten specifieke granules: - lysozyme - collagenase - elastase bevatten azurofiele granules: - lysosomen die enzymen bevatten levensduur ci 6h migreren naar de infectiehaard of sterven door apoptose beïnvloed door cytokines

b) macrofagen rol in zowel innate als adaptief immuunsysteem monocyten zijn voorlopers van macrofagen

- monocyten differentiëren in extravasculaire weefsels tot macrofagen gesitueerd thv:

- subepitheliaal bindweefsel- interstitiële ruimten in parenchymateuze organen- in sinusoïden van de lever en milt en lymfeklieren

langer actief belangrijkste effector cellen in latere fase van immuunrespons bij contact met microbe secreteren ze cytokines uit:

- TNF en interleukine-1 beinvloeden endotheelcellen- E en P-selectines worden uitgedrukt- selectines interageren met neutrofielen en monocyten vrijkomen integrines- chemokines van macrofaag activeren rollende fagocyten - fagocyten migreren naar infectiehaard.

Secreteren ook groeifactoren en enzymen Beïnvloeden de T-lymfocyten en vice versa

c) fagocyten zeer belangrijke rol in de onmiddelijke respons op infectie herkennen, fagocyteren en elimineren microben secreteren cytokines (zowel in adaptief als innate systeem) infiltratie leidt tot:

- vasodilatatie- verhoogde capillaire permeabiliteit

d) Receptoren en responsen van macrofagen mannose receptor:

- dit is een macrofaag lectine- bindt mannose en fucose residuen

scavenger receptor:- bindt een waaier van microben

integrines op membraan van macrofaag:- binden micro organismen

receptoren voor opsines:- faciliteren de fagocytose- opsonisatie = binden van eiwitten a/d wand van bacteriën voor betere fagocytose

9

- micro organismen met IgG Fcγ R1 receptoren- micro organismen met c3 CR1 receptoren

G-eiwit gekoppelde receptoren: - herkennen microben en mediatoren geproduceerd bij infectie- rol in de rekrutering en chemotaxis van leukocyten- binden N-formylmethionine, bacteriële eiwitten, IL-8, C5a en arachidonzuren

Toll like receptor- homoloog aan drosophila eiwit Toll- activeren fagocyten in respons op microbiële stoffen- activatie TLR expressie van transcriptie factor NF-ĸB expressie van cytokines,

enzymen,… activatie fagocyten.

receptor voor IFN-γ- krachtige activator voor microbiële activiteit van fagocyten

e) Eliminatie - fagocytose van micro organismen intracellulair vesikel of fagosoom

- fagosoom fysioneert met lysosoom fagolysosoom

- binding van liganden aan receptoren activatie lysosomen en enzymen in fagolysosoom- macrofagen en neutrofielen zetten zuurstof om in zuurstof intermediates zeer toxisch respiratory burst ook omzetting van NO in peroxynitriet radicalen

- degradatie van bacterie.

Opmerking: Vrijstelling toxische stoffen kan leiden tot weefselbeschadiging Deficiëntie van oxidase enzymen:

- chronische granulomateuze ziekte- fagocyten zijn nie in staat te vernietigen- opstapeling van cellen of granuloom

3.4 Natural killer cellena) Kenmerken

10 % van de lymfocyten geen merkers geen receptoren betrokken bij eerste stadia van de infectie herkennen antilichaam beladen met microben door cytotoxische granules

- bevatten perforines voor aanmaken van poriën- bevatten granzymes voor apoptose van bacterie

b) stoffen die NK-cel beïnvloeden IFN-α en –β verhoogde IL-12 receptor expressie IL-12, IL-15 groeifactor, verhoogde IFN-γ secretie en cytotoxiteit Deze cytokines geporduceerd door macrofagen

c) receptoren De receptoren zijn opgebouwd uit 2 delen:

10

- ligand bindende eiwitketen- signaal transducerend deel

Activerende receptoren:- herkennen microbiële eiwitten- thv intracellulaire delen ‘ITAM’ motieven- activatie recrutering en activatie van tyrosine kinasen en adaptor moleculen

gen transcriptie en reorganisatie cytoskelet

Inhiberende receptoren:- binden aan self MHC klasse I moleculen- infecties leiden tot suppressie van MHC klasse I moleculen- bevatten ITIM die bij activatie worden gefosforyleerd en binden tyrosine fosfatasen

herkennen antilichaam beladen met microben via Fcγ RIIIa receptor = antibody dependent mediated cytotoxicity

3.5 Het complement systeema) componenten

belangrijkste effectormechanisme van zowel innate als humoraal adaptief systeem uit serum + oppervlakte eiwitten gereguleerde samenwerking tussen beide

b) Activatie Alternatieve weg

- geactiveerd wanneer C proteïnen worden geactiveerd Klassieke weg

- uitgelokt door antistoffen gebonden op microben Mannose bindend lectine weg

- geactiveerd wanneer plasma-eiwitten binden aan microben

resulteert in inflammatie en bacteriolyse inhibitie door regulatoire eiwitten op oppervlak van normale cellen. Tussenstappen : vorming van C3a, C3b en C3c convertasen

- C3b : bindt aan micro organismen en vormt MAC (membrane attack complex) Opsonine dat fagocytose vergemakkelijkt

- C3a : vormt later C5a kleiner peptide en mediator van inflammatie

3.6 Cytokines van het innate immuunsysteema) definitieEiwitten gesecreteerd door cellen van het innate en adaptief immuunsysteem.

Geproduceerd in respons op micro organismen en antigenen De receptoren voor cytokines hebben zeer grote affiniteit voor hun ligand.

Slechts zeer kleine hoeveelheden nodig

b) functies* Cytokines hebben brede waaier aan effecten = pleiotropisme

In activatie fase: stimuleren groei en differentiatie van lymfocyten In effector fase: activeren cytokines de effector cellen

- Cascade kan onstaan- Twee cytokines kunnen antogonistisch, additief of synergistisch effect hebben- Meestal een paracrien of autocrien effect in * Chemokines : induceren celmigratie

11

* TNF : apoptose c) naamgevingGebaseerd op de cellulaire oorsprong:

- monokines : geproduceerd door mononucleaire fagocyten- lymfokines: geproduceerd door lymfocyten- interleukines: door leukocyten

3.7 Andere plasma eiwitten vna het ‘innate’ immuunsysteema) mannose bindend lectine

herkent gemannosyleerde eiwitten op opp van microben opsonine lectine pathway van complement systeem activeren

b) surfactant eiwitten thv longen beschermt tegen infecties

c) C-reactief proteïne (CRP) bindt aan fosforylcholine en microben fagocytose faciliteren

Opmerking:Deze eiwitten verhogen ook tijdens een infectie= “acute phase response” eiwitten

4. Ontsnappen van microben aan innate immuunsysteema) weerstand tegen fagocytose

pneumococcen dankzij inhibitie van ingekapselde polysachariden

b) weerstand tegen reactief zuurstof intermediaten staphylococci Productie van catalase

c) weerstand tegen complement activatie Streptococcus Expressie siaalzuur en M proteïnen blokkeren C3 en C5 convertasen

d) weerstand tegen antibiotica Pseudomonas Synthese van aangepast LPS dat weerstand biedt tegen antibiotica werking

5. Rol van innate immuunsysteem bij stimulatie van adaptieve responsa) functie innate systeem

- infectie remmen - organismen vernietigen- adaptief systeem alarmeren

b) mechanisme cytokines activeren dendritische cellen en macrofagen activatie T- lymfocyten dendritische cellen ook IL-12 secreteren ondersteunt differentietie T-cellen

C systeem kan geactiveerd worden:- C3b bindt op opp van micro organisme- B-cellen worden hierdoor geactiveerd

c) besluitDe activatie van de componenten van het innate immuunsysteem activatie van adaptief systeem.

12

Hoofdstuk 3: Antigen opname en presentatie aan de lymfocyten

1. Inleidinga) korte herhaling aangeboren vs adaptief immuunsysteem

Aangeboren immuunsysteem:- Herkennen moleculaire patronen gemeenschappelijk aan klassen van micro

organismen. - Secretie van niet-specifieke defensiemoleculen- Geen levenslange protectie of immunologisch geheugen

Adaptief immuunsysteem:- Humorale respons

BCR of immuunglobulinen herkennen microbiële extracellulaire antigenen eiwitten, polysachariden, lipiden, nucleïnezuren,… Geproduceerde antilichaam heeft twee functies : * antigen-bindingssites : herkent Ig * staart of FC : fagocytose

- Cellulaire respons TCR herkent niet antigen , wel peptiden afgeleidt van microbiële eiwitten Peptiden moeten gepresenteerd worden door: * MHC moleculen * Antigen presenterende moleculen TCR herkent peptide-MHC complex

2. Antigenen herkend door T-lymfocytena) Mechanisme

T- cellen herkennen via TCR een antigen op het oppervlak van andere cellen. - antigenen afgeleidt van pathogenen- antigenen zijn peptiden afgeleidt van microbiële eiwitten

Antigenen worden gepresenteerd door major histocompatibility complex (MHC)- de antigenen worden vaak nog bewerkt vooraleer presentatie

= ‘Antigen-presentation’

TCR interageert met peptide- MHC complex = ‘MHC-restrictie’

De liganden voor TCR ontstaan door ‘antigen processing’

b) Kenmerken van antigenen herkend door T-lymfocyten- T- lymfocyten herkennen enkel peptiden - Peptiden worden gepresenteerd door moleculen gecodeerd thv MHC locus- Peptide = lineaire aminozuur sequenties

c) Antigen presenterende cellen en hun rol in de immuunresponsTwee belangrijke functies:

- Omzetting van eiwitten in peptiden en deze presenteren aan het oppervlak- Leveren van tweede signaal om zo naieve T-lymfocyt te activeren

13

3. Opname van proteïne antigenen door APC’sa) Kort mechanisme

- Antigenen dringen binnen via de huid- Het epitheel bevat dendritische cellen (APC)- Antigenen opgenomen door DC en vervoerd naar drainerende lymfoïde weefsels.

b) Uitgebreid mechanisme- De epitheliale DC zijn immature antigen presenterende cellen

nog niet in staat T-lymfocyten te activeren

- Antigenen worden opgenomen dmv: pinocytose, fagocytose of receptor gemedieerde endocytose

- Antigenen stimuleren weefsel macrofagen en epitheliale cellen secretie van inflammatoire cytokines

- O.i.v. cytokines zullen DC matureren. vervoeren cargo naar lymfeklieren

- Transport gebeurt o.i.v. chemokines tijdens transport zullen MHC moleculen, complementfactoren en cytokines geactiveerd en gesecreteerd worden complementfactoren : CD80, CD86, CD40

OpmerkingEr zijn nog andere APC naast de DC:

- Macrofagen en B-lymfocyten verantwoordelijk voor de activatie van Th-lymfocyten

- MHC klasse I en klasse II moleculen uitgedrukt door alle gekernde lichaamscellen MHC klasse I presenteert antigen afgeleidt van eiwitten aan Tc-lymfocyten

c) Kruispresentatie van DC cellen- Opname van extracellulaire componenten en DC gemedieerd transport

activatie van CD4 Th lymfocyten

- Opname van intracellulaire componenten (virussen) door DC en presentatie: activatie van CD8 Tc lymfocyten

Dit wordt kruispresentatie genoemd: Ene cel (DC) zal antigenen van een andere cel (virus) presenteren om naïve viraal antigen specifieke CD8 Tc lymfocyten te activeren.

4. Structuur en functie van MHC moleculena) Algemeen

MHC moleculen gecodeerd door een grote locus- HLA (human leucocyte antigenen) of MHC locus op chromosoon 6- Locus bevat > 200 genen- Genen voor MHC klasse I en klasse II liggen in clusters (linked)- Thv de locus ook tapasine, TAP en LMP moleculen gecodeerd

Bij personen met identieke MHC moleculen zal geen afstoting voorkomen Fysiologische functie : presentatie van peptiden afgeleid van eiwit antigenen aan T-lymfocyten.

14

b) Functies Peptide fragmenten binden Presentatie van peptide fragmenten Activatie van T-lymfocyten en eliminatie van peptide

c) KenmerkenTwee kenmerken maken het moeilijk voor microben om te ontsnappen aan de immuunreactie:

1) MHC systeem is polygenetisch = bevat dus verschillende MHC klasse I en MHC klasse II moleculen

2) MHC systeem is zeer polymorf= zeer veel verschillende allelen aanwezig in de populatie

d) Onderverdeling- 3 klasse I α keten genen (A,B,C)- 3 klasse II α- en β- keten genen (DR, DQ,DP)- 2 DRβ-keten genen

e) Opbouw MHC moleculenMHC klasse I en klasse II moleculen hebben een verschillende opbouw maar gelijken sterk op elkaar:

- Extracellulaire peptide bindende groeve bevatten de polymorfe aminozuren

- Immunoglobuline like domein bevatten de niet polymorfe domeinen voor CD4 (MHC II) en CD8 (MHC I)

- Verankerd in de cel door transmembraan en intracellulair domeinf) Klasse I MHC moleculen

Heterodimeren van α keten en niet covalent gebonden β2 microglobuline- β2 microglobuline niet gecodeerd door MHC locus- gestabiliseerd door het peptide

α1 en α2 domeinen vormen samen een groeve - binding van peptiden van 8 à 11 aminozuren- bodem van de groeve bestaat uit 8 antiparallele β-strands

Peptiden interageren met aminozuren thv bodem van de groeve en randen van de groeve

maken contact met TCR.

α3 domein is invariant en interageert met co-receptor CD8

Besluit: CD8 (Tc) – lymfocyten worden uitsluitend geactiveerd door MHC klasse I moleculen.

g) MHC klasse II moleculen Heterodimeren opgebouwd uit α- en β- keten Groeve wordt gevormd door de α1- en β1- domeinen

- binding van langere peptiden (10 à 30 aminozuren)

Het niet-polymorfe β2 domein bindt met de co-receptor CD4

Besluit: CD4 (Th) – lymfocyten worden uitsluitend geactiveerd door MHC klasse II moleculen

h) Bijkomende informatie MHC moleculen Codominante expressie:

- leidt tot expressie van talrijke hybride HLA klasse II moleculen

Polymorfe genen: - twee personen kunnen nooit identieke sets van HLA moleculen uitdrukken- vergroot de respons tegen nieuwe bacteriën

15

- bepalen de transplantatie reacties-

MHC klassen:- MHC klasse I moleculen worden tot expressie gebracht door gekernde cellen- MHC klasse II moleculen worden tot expressie gebracht door APC’s

i) Binding van peptiden aan MHC moleculen Peptiden liggen verankerd in de ‘pockets’ van de groeven van de MHC moleculen Andere aminozuren van het peptide zullen contact maken met TCR. MHC klasse I binden peptiden afkomstig van cytosol in het ER MHC klasse II binden peptiden afkomstig van eiwitten. MHC moleculen zonder peptide zijn onstabiel en intracellulair gedegradeerd.

j) Kenmerken van de peptide MHC interactie Peptiden bevatten aminozuren die kunnen binden met:

- groeve van MHC molecule- TCR

Elk klasse I en II MHC molecule heeft:- één enkele bindingsgroeve waarin meerdere peptiden kunnen opgevangen worden

en gepresenteerd.- associatie peptide en MHC molecule is satureerbaar- trage on-rate en trage off-rate

zorgt ervoor dat er tijd genoeg is voor de presentatie.

- maken geen onderscheid tussen microbiële en self peptiden 0,1 à 1% HLA moeten beladen zijn om T-lymfocyten te activeren T-lymfocyten herkennen self peptiden niet autoreactieve T-cellen werden gedood of geïnactiveerd bij ontwikkeling

5. Antigen verwerkinga) 2 verschillende mechanismen

Extracellulaire eiwitten opgenomen door APC in endosomiale vesikels verknipt door proteasen peptide in groeve van HLA klasse II presentatie CD4 Th lymfocyten.

Intracellulaire eiwitten verknipt door proteasoom complex en transport naar ER bindt op HLA klasse I in ER presentatie CD8 Tc-lymfocyten.

De twee verschillende wegen vereisen verschillende organellen, enzymen en andere mediatoren.

b) Verwerking opgenomen antigenen voor presentatie door MHC klasse II1. Opname van extracellulaire microben of proteïnen2. Eiwitten in endosomen dat fusioneert met lysosoom3. Verwerking tot peptiden door proteasen (cathepsines)4. MHC klasse II moleculen migreren naar endosoom

- opdat groeve vrij zou blijven is de groeve bezit met een invariante keten5. thv endosoom helpt een MHC klasse II achtig eiwit met de binding van de peptiden6. Presentatie van peptiden aan CD4 Th lymfocyten.

De verwerking of antigen processing wordt gestop waneer de macrofagen of DC metabool inactief worden gemaakt:

- chemische fixatie- pH doen toenemen in de vesikels

16

c) Verwerking van cytosolaire antigenen voor presentatie door MHC klasse I1. Productie van cytosolaire proteïnen

- kunnen geïnfecteerd zijn door virussen of bacterïen- abnormaal ontwikkeld

2. Proteolytische degradatie door proteasoom- cilinder met 4 ringen en 7 subeenheden- 3 subeenheden vormen de katalytische site- Eiwitten voor proteasoom dragen kort polypeptide : ubiquitine - Cellen blootgesteld aan IFN-γ LMP-2 en LMP-7 gereguleerd en ingebouwd in

proteasoom: peptiden van 6 a 20 AZ lang. 3. Transport van cytosol naar ER

- in het ER dankzij ‘ransporter associated with antigen processing’ (TAP)4. Binding van peptiden aan MHC klasse I moleculen in ER

- De α-keten en β2 microglobuline worden gemaakt in ER- Juiste opvouwing van eiwitten dankzij calnexine en calreticuline

5. Presentatie peptiden aan CD8 Tc lymfocyten

Opmerking:LMP-2, LMP-7 en TAP worden gecodeerd door genen in de MHC locus en zijn gevoelig voor IFN-γ

d) Fysiologische betekenis van MHC geassocieerde antigen presentatieSamengevat:

- T- lymfocyten herkennen uitsluitend cel-geassocieerde antigenen

- Extracellulaire microben worden herkent door B-lymfocyten, macrofagen en DC gepresenteerd door MHC klasse II herkend door CD4 T-cellen:

CD4 Th2 lymfocyten: helpen differentiatie van B lymfocyten CD4 Th1 lymfocyten: helpen macrofagen te fagocyteren

- Cytosolaire antigenen gepresenteerd door MCH klasse I uitgedrukt door gekernde cellen herkend door CD8 T-cellen differentiëren tot cytotoxische T- cellen elimineren microben

6. Functies van APC naast hun antigen presentatiea) Bijkomende functieZe drukken ook co-stimulatoire moleculen uit:

- Cellulaire respons wordt opgewekt tegen microben en niet self cells

De co-stimulatoire moleculen, cytokines en peptide presentatie:- Nodig om naïve T-cellen te activeren tot proliferatie en differentiatie

7. Antigenverwerking door B lymfocytena) mechanisme- Herkenning microbe door antistoffen of Ig op membraan van B-lymfocyten.- Herkennen proteïnen, lipiden, polysachariden,… op het oppervlak van de cel- Na herkenning zal B-lymfocyt activeren mbv Th2-T-lymfocyt- Vorming van antilichamen en eliminatie van antigen in oorspronkelijke vorm.- Geen presentatie nodig.

17

Hoofdstuk 4 : Antigenherkenning in het adaptief immuunsysteem

1. Inleiding Lymfocyten herkennen antigenen via antigen receptor:

- membraan gebonden antilichamen op B-lymfocyt of gesecreteerd antilichaam- T-cel receptor op T-lymfocyt

Antigen receptoren hebben “clonale distributie”:- elke lymfocyt met z’n dochtercellen of clones dragen een unieke receptor- vormen receptor repertoir

Binding van antigen aan antilichaam geeft cellulaire respons

2. Antigen Receptoren van lymfocyten2.1 B- en T-receptorena) Verschillen tussen B- en T-celreceptorHerkennen van antigenen:

- B lymfocyten herkennen : vorm of conformatie natieve macromoleculen- T lymfocyten herkennen : korte peptiden gepresenteerd door MHC moleculen

Soort receptor:- B cel receptor : membraan gebonden Ig of gesecreteerde Ig- T cel receptor : membraan gebonden

b) Opbouw B- en T-celreceptorZe zijn algemeen opgebouwd uit:

- domeinen betrokken bij antigen binding = variabele domeinen Binnen variabel domein: hypervariabele domeinen of complementarity determining regions (CDR

- domeinen betrokken bij effector functies = constante domeinen

c) B- en T-celreceptor complexB-celreceptor + geassocieerde Igα en Igβ moleculen : B-celreceptor complexT-celreceptor + geassocieerde ketens van CD3 : T-celreceptor complex

lymfocyten zullen enkele geactiveerd worden wanneer B- of T-celreceptor complex wordt gevormd : dmv “cross-linking”

2.2 Antilichamena) Algemene kenmerken van de antilichaamstructuur- Y-vormige structuur- 2 lichte ketens (24 kD):

verbonden via disulfide bruggen met een zware keten bevat een V en C domein

- 2 zware ketens (55-70 kD): verbonden via disulfide bruggen 1 V en 3 of 4 C domeinen

- Synoniem V en C domeinen: “Ig domeinen” 2 β vouwbladen en bevatten 3 à 5 antiparallele polypeptide ketens Verbonden via disulfide bruggen β-barrel of Ig fold (eigen aan Ig)

- Aminoterminaal variabele regio18

- Carboxyterminale constante regio Alle moleculen die dergelijk motief :Ig-superfamilie Genen die coderen voor Ig domeinen van éénzelfde ancestral gen

Ig door proteolytische enzymen gefragmenteerd:- Papaine : Fab (lichte keten + zware keten) en Fc (zware keten dimeer)- Pepsine : Divalent F(ab’)2 fragment

Ig bevat 2 identieke Fab : antigenbinding Ig bevat Fc : effector functies Tussen Fab & Fc : flexibele scharnier regio of ‘hince regio’

b) Structurele kenmerken van variabele regio’sHypervariabele regio’s kunnen aangetoond worden : ‘variability plot’

- Verschillend aantal AZ tot frequenst aantal AZ- Drie hypervariabele regio’s (HV1,HV2 en HV3) = complementarity determining regions

(CDR1,CDR2 en CDR3)- Ertussen vindt men ‘framework regions’ (FR1,FR2,FR3,FR4)

CDR 3 thv overgang V C regio : meest variabel en belangrijste antigenbindingCDR1,CDR2 en CDR 3: lussen bij opvouwing = antigen bindingsplaats

Antilichamen bestaan in gesecreteerde vorm en membraan-gebonden vorm:- verschillend thv carboxy-terminale uiteinde zware keten- membraan gebonden: uiteinde verankerd via hydrofobe regio- gesecreteerd: uiteinde is vrij = tail piece (uit geladen en hydrofiele AZ)

membraan-gebonden Ig : monomeren (2 lichte & 2 zware ketens) gesecreteerde IgM en IgA : mulitmeren (bevatten additioneel 15kD peptide = joining

chain via disulfide brug verbonden met tail pieces

c) Structurele kenmerken van constante regio’s en relatie tot effector functiesTwee types lichte ketens : verschillen in carboxyterminaal deel

- kappa (60% antilichamen)- lamda (40% antilichamen)

Vijf types zware ketens : μ,δ,γ,α,ε Men onderscheidt dus 5 Ig: IgA, IgD ,IgM ,IgE en IgG

- IgA subtypes: IgA1 en IgA2

- IgG subtypes: IgG1 , IgG2 , IgG3

Deze hebben verschillende effector functies, biologische en fysische eigenschappen

B-celreceptor van naieve en mature B cellen : IgM en IgD - Differentiatie tot plasmacellen : Ig gesecreteerd- Meeste B-cellen zullen veranderen van uitdrukkend Ig : zware keten klasse switching

Krachten bij antigen binding site (tussen CDR’s lichte & zware keten en antigen):- Elektrostatische krachten, H-bruggen, Van Der Waalse krachten en hydrofobe interacties.- Verbroken door : chaotrope zouten, hoge of lage pH, detergenten, competitie met vrij

antigen.

Deel antigen dat herkend wordt: epitoop of antigenische determinant

d) Wijzigingen van antilichaam structuur tijdens humorale responsSterkte interactie tussen antigen-bindingssite en epitoop : affiniteit

19

- Weergegeven door Kd : conc antistoffen nodig om de helft van aanwezige antilichamen te binden.

- Primaire respons: affiniteit gering- Secundaire of tertiare respons : affiniteit stijgt

affiniteitsmaturatie

De totale bindingssterkte : aviditeit

- IgG, IgD en IgE zijn monomeren : bivalent (2 antigen bindingsplaatsen)- Ig A dimeer : tetravalent (4 antigen bindingsplaatsen)- Ig M pentameer : decavalent (10 antigen bindingsplaatsen)

e) Synthese, assemblage en expressie Ig moleculenMaturatie proces B-cellen gaat gepaard met specifieke veranderingen in Ig gen expressie.

- Stamcel : geen Ig- Voorloper B-cel : Synthese zware ketens- Immature B-cel : membraan gebonden IgM- Mature B-cel : membraan gebonden IgM en IgD - Geactiveerde B-cel : switching zware keten Ig- Plasmacellen : gesecreteerde Ig

2.3 T-cel receptora) Kenmerken TCRTCR vertoont gelijkenis met Fab fragment:

- Fab fragment: disulfide gebonden heterodimeer met Ig domeinen (C en V)- TCR : * Disulfide gebonden heterodimeer * Opgebouwd uit twee membraan verankerde eiwitten ( α en β) , elk bestaande uit V en C domeinen (vgl Ig domeinen)

* V domeinen : antigen herkenningssite * Suikers gebonden op ketens * Hinge regio : verbindt C domein met transmembranair domein

TCR verschilt van BCR:- Niet gesecreteerd- Geen isotype switching- Geen affiniteitsmaturatie

5 à 10 % van de T-cellen zijn : γδ TCR- Herkennen zowel eiwit als niet eiwit antigenen- Thv epithelen

Enkele T-cellen ook NK-T cellen:- Herkennen glycolipiden en niet peptide antigenen- Antigenen gepresenteerd door MHC-achtige molecule CD1

CDR zorgen voor binding MHC-peptide complex:- Vooral CDR3 contact met peptide- CDR1 en CDR2 met MHC moleculen

Affiniteit TCR voor peptide MHC complexen is laag:- Accessoire moleculen noodzakelijk voor stabilisatie binding- Signaaltransductie via immunologische synaps (gevormd door interagerende moleculen van

T-cel en APC’s)b) CD3 en ζ eiwitten van TCR complex

20

TCR wordt pas geactiveerd wanneer CDR3 complex en ζ dimeer wordt geactiveerd:- CD3 complex : * 2 ε ketens, 1 δ en 1 γ keten * Extracellulair deel bevat Ig domein * Transmembranair deel (- Asp) bindt aan transmembranair deel (+)

TCR- Deze twee complexen bevatten : immunoreceptor tyrosine based activation motif (ITMAM)

bij fosforylatie vormen docking sites voor adaptor eiwitten en tyrosine kinasen met SH2 domeinen. (ZAP-70)

Voorbeeld:ZAP 70 bindt aan ζ- keten en ander kinase (Fyn), Fyn bindt aan CD3

c) Co-receptoren en accessoire moleculen van T-cellenBinding gebeurt met overeenkomstige liganden op APC’s of endotheel van proteine antigen

- Binding APC’s: Versterkt interactie APC-peptide-TCR complex- Binding endotheel : rol in de ‘homing’ T-cellen

Accessoire moleculen zijn niet-polymorfe en invariante moleculen:- Stabiliseren binding APC-TCR- Transduceren signaal

CD4 molecule interageert met MHC II-peptide complex:- Verlaagt nodige hoeveelheid antigen om T-cel te activeren- Monomerische molecule met 4 Ig-domeinen- Aminoterminaal domein (D1) gelijkenis met V-domein- Beweeglijkheid tussen D1-2 en D3-4- Bindingssite tussen D1-D2 - CD4 bindt MHC klasse II β2 domein

CD8 molecule interageert met MHC I –peptide complex:- Heterodimeer uit α- en β-keten (covalent gebonden)- CD8 bindt α3 MHC I molecule

Voorbeeld: CD4/CD8 geassocieerde Lck- maturatie en activatie T cel- fosforyleert tyrosines ITAMs’

CD28: - membraan eiwit dat signaal transduceert - signaal 1 : noodzakelijk voor T cel activatie via TCR complex- signaal 2 : via CD28 - bindt op CD80 en CD86 van APC’s- induceert: anti-apoptotische eiwitten, productie IL-2, activeren T-cellen

CTLA4: - uitgedrukt op recent geactiveerde T-cellen- inhibeert CD 28 respons - bouwt T cel respons af

d) Vergelijking B- en TCRAffiniteit TCR is laag , BCR hoogInteractie T-lymfocyten en APC wordt verstevigd door accessoire moleculen

21

3. Ontwikkeling van het immunologisch repertoire3.1 inleidingTalrijke clonen van lymfocyten met telkens andere antigen specificiteit:

- 109 verschillende antigenen worden herkend- Antistoffen aanwezig vooraleer contact met antigen

B en T cellen matureren stapsgewijs:- Vroegtijdige maturatie met lineage commitment en proliferatie- Expressie antigen receptor genen- Selectie mature repertorium

3.2 Maturatie van lymfocytena) mechanismeProductie vanaf lymfoïde stamcellen in 3 stappen:

- Expansie of proliferatie immature lymfocyten - Expressie antigen receptor en assemblage - Selectie lymfocyten : slecht functionerende of gevaarlijke lymfocyten gaan in apoptose. (90 à

95%) selectie op reactiviteit met self cells en functie receptor

Deze 3 stappen in thymus : B-lymfocyten beenmerg : T-lymfocyten

Groot aantal voorloper cellen gevormd o.i.v.:- Groeifactoren en cytokines- Pre-BCR en pre TCR worden uitgedrukt - Survival signalen worden opgevangen

b) codering voor receptorenGecodeerd door verscheidene gensegmenten in het genoom:

- Recombinatie tot functionele genen = basis enorme diversiteit

c) positieve en negatieve selectie in centrale lymfoide organenSelectie thv primaire (centrale) lymfoide organen zodra lymfocyt z’n receptor uitdrukt:

- Positieve selectie: lymfocyt bindt met een lage affiniteit aan self antigenen. = lymfocyt overleeft- Negatieve selectie: lymfocyt bindt met hoge affiniteit aan self antigenen

= apoptose centrale tolerantie: potentieel autoreactieve lymfocyten worden verwijderd

3.3 Productie diverse antigen receptorena) MechanismeStamcellen en voorlopercellen bevatten genen coderend voor B en TCR in Kiemlijn configuratie:

- genen variabele regio’s liggen tussen genen voor constante regio’s- Tussen V en C genen : Joining (J) genen- Thv Ig zware keten locus en TCR beta keten locus : diversity (D) genen

Wanneer voorlopercel ontwikkeld tot B lymfocyt:- Recombinatie proces wordt gestart: J gen segment plaatst zich naast D gen segment

T en BCR genen gecodeerd thv verschillende loci op verschillende chromosomen

b) antigen receptor gen recombinatieFunctionele antigen receptoren uitsluiten gevormd in ontwikkelende B en T lymfocyten :

- Ahv recombinatie of herschikking van de gensegmenten: dubbelstrengig DNA wordt afgebroken en terug aan elkaar geligeerd.

- B en TCR genen kunnen niet omgevormd worden tot mRNA thv kiemlijn22

- Aangetoond dmv Southern blot analyse

c) Ig zware en lichte keten gen recombinatie & expressieVoorlopercel ontwikkeld zicht tot B lymfocyt:

- J gen segment plaatst zich naast D gen segment- V gen segment zal recombineren met DJ-gen segment : willekeurig- B-lymfocyt bezig nu V-D-J gen thv zware keten locus- Transcriptie tot pre-mRNA - Splicing zet pre-mRNA om in mRNA :codering volledig μ Ig keten

Genherschikking gemedieerd door VDJ-recombinasen: - RAG -1 en RAG-2 eiwitten (recombinase activating gene) - Herkennen DNA –seq die V,D en J gen segmenten flankeren- Exonucleassen knippen DNA - Ligasen brengen DNA stukjes bij elkaar

VDJ recombinasen herkennen recombination signal sequences (RSS)

RSS:- Thv 3’ van elk V gensegment- Thv 5’ van elk J gensegment- Aan beide kanten van D gensegment gelegen- Geconserveerde sequentie van 7 à 9 nucleotiden- 12 à 23 nucleotiden scheiden deze RSS’s = 1 à 2 draaien in de DNA-helix

Tijdens aanplakken van DNA fragmenten door ligasen zal er nieuwe V regio gen gevormd worden: - Verschillen thv V-D en D-J juncties- Terminaal Deoxynucleotidyl transferase enzym: voegt nucleotiden toe - Vorming niet –kiemlijn gecodeerde N-regio’s- Thv gaps : P-nucleotiden toegevoegd

elke DNA seq zal bij elke receptor verschillen thv Junctions , dit deel codeert voor CDR3

Besluit: cellen die geen functionele receptor bezitten : apoptose enorme diversiteit: verschillende combinaties en verschillen gecreëerd door

genrecombinatie.

d) Junctionele diversiteitLevert de grootste bijdrage aan de diversiteit van het receptor repertorium:

Door toevoegen of verwijderen van nucleotiden thv junctions tijdens herstellen van de DNA breuken

3.4 Maturatie en selectie B-lymfocytena) mechanismeB cel ontwikkeling thv beenmerg:

- Eerste herkenbare ontwikkelende B-lymfocyt : pro B cel- Ig zware keten locus wordt gerecombineerd: μ keten uitgedrukt- Pre-B cellen drukken μ keten uit in associatie met surrogaat lichte keten : indien geen goeie

recombinatie apoptoseB-lymfocyt gebruikt dus maar één Ig zware keten locus

= allelische exclusie- Expressie pre-BCR : assemblage lichte keten en stimuleren proliferatie (meestal geassocieerd

met signaaltransductie moleculen)Vb: B-cel tyrosine kinase geassocieerd met pre-BCR mutatie Btk : X- gebonden agammaglobulinemie

- Gen recombinatie start thv ĸ lichte keten loci : lukt niet dan herschikking λ loci- Functionele BCR : recombinatie stopt

23

- Immature B-cel : IgMĸ/λ BCRIndien immature B cel self antigen met hoge affiniteit bindt

= apoptose of receptor re-editing- Mature B-cel : IgD wordt uitgedrukt

3.5 Maturatie en selectie van T-lymfocytena) mechanismeOntwikkeling van T-lymfocyten thv de thymus : complexer dan B-lymfocyten:

- Immature T-cellen : dubbel negatieve pro T-cellen = noch CD4, noch CD8 uitgedrukt- Proliferatie- TCR β keten aanmaken: herschikking V,D en J gen segmenten- Functionele β keten aangemaakt : expressie thv membraan samen met pre- Tα om pre-TCR

complex te vormenFaalt dit mechanisme dan wordt T-cel geëlimineerd

- Cellen met volledige αβ TCR drukken CD4 en CD8 uit : dubbel positieve T-cellenTCR herkent MHC met self peptide

= interactie zwak : overleving (positieve selectie)= interactie te sterk : apoptose (negatieve selectie)

Hierdoor kunnen T-lymfocyten zowel self als non self antigen herkennen - T cellen die binden aan MHC klasse I moleculen : houden CD 8 expressie - T cellen die binden aan MHC klasse II moleculen: houden CD 4 expressie

CD8 T-cellen : cytotoxische T-lymfocytenCD4 T-cellen : helper T-lymfocyten

b) ThymusMaturatie begint thv cortex zone en eindigt thv mergzone:

- Thymus micro omgeving levert signalen voor proliferatie & maturatie - Thymus epitheel cellen (drukken self peptiden uit voor + en – selectie)- Macrofagen,dendritische cellen : drukken MCH moleculen (- selectie) uit en cytokines

Herkenning van self antigenen leidt tot vorming van bijzondere T-cellen: - regulatoire T-cellen (Treg)- Rol in onderdrukking auto-immuniteit

Hoofdstuk 5 : Cel gemedieerde immuunreacties

1. Inleidinga) Beschrijving cel gemedieerde immuunreactiesCellulaire immuniteit :

- Tegen infecties met intra-cellulaire organismen- Gemedieerd door T-lymfocyten

Mechanisme:- Microben worden opgenomen door fagocyten: microben overleven en repliceren in fagocyten sommige kunnen ontsnappen - Microben : niet onderhevig aan microbiciede werking lysosomen- Vernietiging van fagocyten met microben : T-lymfocyten- CD4 helper T-lymfocyten helpen B-cellen : ontwikkeling tot plasma cellen- T-lymfocyten geactiveerd : interactie B-cellen, fagocyten , APC’s,…

b) Algemene kenmerken activatie T-lymfocytenActivatie Naieve T-cellen:

- Thv perifere lymfoide organen- Door dendritische cellen- Leidt tot activatie T-cellen en differentiatie tot effector of geheugen cellen

24

Activatie Effector T-cellen:- Herkenning peptide-MHC-complex, co-stimulatoire moleculen en cytokines- Herkennen antigenen thv lymfoide of in perifere niet-lymfoide organen

effector T-cellen vereisen minder antigenen en minder co-stimulatoire moleculen

2. Fasen van de T-cel responsa) Cytokine secretieNaieve T-cellen circuleren in secundaire lymfoide weefsels

- scannen van oppervlak dendritische cellen- herkennen self-MHC-peptide complex - activatie T-cellen : productie IL-2

Cytokine secretie is eerste detecteerbare respons van T-cel activatie

b) Proliferatie en clonale expansieVoor herkenning antigen : 1 op 105 à 107 lymfocytenNa herkenning antigen : 1 op 10 CD8 lymfocyten 1 op 100 à 1000 CD4 lymfocytenEffector cellen kunnen:

- Ter plaatse de B-cellen stimuleren tot differentiatie- Lymfeklieren verlaten en thv infectiehaard mico-organismen vernietigen

c) contractiefaseMeeste effector cellen zullen afsterven:

- Enkel memory cellen blijven over : zorgen voor betere respons bij secundair contact

3. Antigen herkenning en co-stimulatiea) initiatie T-cel responsVereist interactie tussen TCR en APC:

- MCH-peptide, CD4/8 co-receptoren, MHC II/I moleculen, adhesie moleculen = accessoire moleculen

Accessiore moleculen:- Aanwezig op alle lymfocyten onder zelfde vorm- Rol bij antigenherkenning, signaal transductie en adhesie

b) herkenning MHC geassocieerde peptidenTCR en CD4/8 co-receptoren herkennen samen MHC-peptide complex op APC’s:

- CD4 T helper cellen : * herkennen peptiden van MHC klasse II moleculen * differentiëren tot cytokine producerende effector cellen- CD8 T cellen : * herkennen peptiden van MHC klasse I moleculen * differentiëren tot cytotoxische effector cellen

Na de T-cel activatie volgt de signaaltransductie:- Meerdere TCR en co-receptoren binden aan MHC-peptide complex- Interactie moet voldoende lang zijn- CD3 complex en ζ dimeer vereist

T-cel activatie zonder MCH-peptide interactie:- Antistoffen gericht tegen constante delen TCR of CD3 complex activeren T-cellen- Lectines zijn ook T cel activatoren : phytohemagglutinine & superantigenen

c) Rol adhesie moleculen in T cel activatieAdhesie moleculen:

- Stabiliseren TCR – APC interactie - Noodzaak : TCR lage affiniteit voor APC- Heterodimerische integrines: LFA-1

25

LFA-1 interageert met ICAM-1 op membraan APC: synaps wordt gevormd

d) Rol van co-stimulatoire moleculen in de T-cel activatieVooraleer naieve T-lymfocyt wordt geactiveerd moet het 2 specifieke signalen krijgen:

- Signaal 1 : van TCR en geassocieerde CD3 complex- Signaal 2 : van de co-stimulatoire moleculen op APC

B7-1 (CD80) en B7-2 (CD86) zijn beste gekende co-stimulatoire moleculen:- B7 moleculen binden op CD28 (op T-cel)- CD28 zorgt voor verhoogde IL-2 productie

CD40 (CD154) op T-cellen binden met CD40 ligand op dendritische cellen:- Activeert dendritische cellen- DC produceren meer cytokines (IL-12) meer co-stimulatoire moleculen geactiveerd

Besluit: Indien T-cellen deze 2 signalen niet verkrijgen : geen activatie en anergisch gemaakt: geen

reactie meer op APC T-cel kan enkel geactiveerd worden door APC die zelf geactiveerd moet worden door

‘danger signalen’. Opm : Gebruik van adjuvantia bij vaccinatie om extra de co-stimulatoire moleculen te stimuleren.

e) activatie CD8 T-cellenVereist tussenkomst van T helper cellen:

- T helper cellen geactiveerd door APC - Interactie Th – APC : maakt APC potenter - CD8 T-cellen geactiveerd en differentiatie tot cytotoxische T-cellen.

f) vorming immunologische synapsVorming wanneer T-cel antigen herkent :

- Receptoren & liganden herschikt thv cel-cel contactplaats= synaps

- Moleculen in centrale deel : cSMAC (central supramolecular activation cluster)- Moleculen in perifere deel : pSMAC

4. Respons T-lymfocyt op antigen en co-stimulatieRespons T-lymfocyt op beide signalen: secretie cytokines (paro- of autocrien effect)

a) secretie cytokines en expressie cytokine receptorenCytokines hebben brede waaier effecten en velen gebruiken dezelfde signaaltransductieweg:

- IL-2 : T-cel groeistimulatie - IL-4 : B cel switching naar IgE- IL-5 : activatie eosinofielen- IFN-γ : activatie macrofagen- TFG-β : inhibeert T-cel activatie

b) clonale expansieClonale expansie o.i.v. IL-2 :

- Enorme vermeerdering aantal T-cellen- Verdere differentiatie wanneer TCR aanwezig is en T-cel immunodominante epitopen

herkennen.- Expansie CD8 T cellen > CD4 T-cellen

26

c) Differentiatie naïve T-cellen tot effector cellenGedifferentieerde effector T-cellen : 3 à 4 dagen na contact lymfeklieren verlaten en migreren naar infectiehaard.

2 types effector T-cellen:1) CD4- T cellen of T helper cellen :

- Via cytokines B cellen of macrofagen activeren- Communicatie via CD154 en CD40 (macrofaag)- 2 types helper cellen:

Th1 subset (inflammatoire Th cellen) Secreteren IFN-γ Zetten B-cellen met gelijke BCR als TCR aan tot opsoniserende en complement

activerende Ig productie Stimulatie opname bacteriën en vernietiging door macrofagen Th2 Produceren IL-4 B-cellen worden geactiveerd alsook eosinofielen Th2 cytokines inhiberen Th1 cellen (onderdrukking macrofagen)

- Th0 lymfocyt wordt Th1 lymfocyt : naïve T-cel prolifeert in IL-12 milieu (van macrofagen en dendritische cellen)

- Th0 lymfocyt wordt Th2 lymfocyt : geen blootstelling aan IL-12 (lymfocyt produceert zelf IL-42) CD8 – T cellen of cytotoxische T-lymfocyten:

- Vereist tussenkomst van CD4 Th1 cellen (ook bij vorming geheugencellen)

d) Ontwikkeling geheugen T lymfocytenKleine fractie effector T-cellen differentieert tot levende geheugen cellen. Mechanisme is onduidelijk.e) contractie van de immuunresponsT-cellen hebben microben opgeruimd : stimulus en signalen verdwijnen = apoptose

5. Biochemische pathway’s leiden tot T-cel activatiea) inleidingSignaal transductie pathway’s geactiveerd door:

- Cross-linking antigen receptor- Clustering van co-receptor moleculen- Recrutering receptor geassocieerde tyrosine kinasen

b) fosfolipase C en Ras/Rac-MAP kinase pathway via tyrosine kinase pathwayTyrosine kinase pathway: Lck (Src familie tyrosine kinase) en (CD3 geassocieerd) Fyn fosforyleren tyrosines thv ITAMs in cytoplasmatisch deel CD3 keten en ζ ketens:

- gefosforyleerde tyrosines ITAM : docking sites voor ZAP 70 (bevat 2 SH2 domeinen die aan fosfotyrosines kunnen binden)

- Lck zal ZAP-70 activeren : fosforyleert LAT - LAT bindt fosfolipase C en recruteert Grb-2

- Leiden tot Ras/Rac-MAP kinase pathway en activatie fosfolipase C

Ras/Rac-MAP kinase pathway : Ras : behoort tot laag moleculair gewicht guanine nuclotide bindende eiwitten

- Grb-2 gebonden aan LAT : GDP/GTP ‘exchange factor’ Sos gerecruteerd- Ras GTP geactiveerd :

activatie MAP kinases (mitogen activated protein) : ERK, JNK en p38 ERK activeert Elk activatie transcriptiefactor fos c-fos : component transcriptie factor AP-1 (activating protein-1)

- Vav activeert Rac GTP :27

Activatie JNK : activeert c-Jun c-Jun : tweede component AP-1 p 38 ook geactiveerd via Rac GTP Rac GTP : rol in cytoskelet en clustering membraaneiwitten

Activatie fosfolipase C: Fosfolipase C is een cytosolair enzym specifiek voor inositol fosfolipiden:

- fosfatidyl-di-fosfaat (PIP2) IP3 en DAG- IP3 = Calcium influx : calcium-calmoduline activeert fosfatase calcineurine- Defosforylatie NFAT transcriptie factor- Activatie IL-2 en IL-2R- Activatie PKC-θ door DAG leidt tot activatie transcriptie factor NF-κB

3 transcriptiefactoren zijn geactiveerd na TCR activatie: - NFAT (nuclear factor of activated T cells) - AP-1 - NF-κB

Cyclosporine en FK-506 inhiberen T-cel activatie via inhibitie IL-2 productie blokkeren NFAT

c) PI-3 of fosfatidylinositol-3 kinase pathway

- Fosforyleert inositol bevattende lipiden- Vorming PIP3 : docking site voor eiwitten met pleckstrin homologie domein- Rol in signaaltransductie CD28

Hoofdstuk 6: Effector mechanismen van cellulaire immuniteit

1. Korte herhaling cellulaire immuniteita) kenmerken Adaptive immuniteit : humorale immuniteit + cellulaire immuniteit (CMI)

Effectorfase CMI : herkenning antigenen- Gepresenteerd door APC - Geassocieerd met MHC moleculen

Defecten CMI : verhoogde gevoeligheid voor infecties met virussen of pathogenenCMI ook rol in : transplantatie-afstoting en anti-tumor immuniteit

2. Types cel-gemedieerde immuniteita) Adaptieve respons in fagosoom

- Gemedieerd door CD4 Th1-cellen- Secreteren IFN-γ, TNF en lymfotoxine- Activatie macrofagen : kan weefselbeschadiging veroorzaken = delayed type hypersensitivity (DTH)

b) Adaptieve respons in cytoplasma- Gemedieerd door CD8 cytotoxische T-cellen- Vernietigen microbe zelf

Scheiding van functies niet absoluut: - CD4 T-cellen kunnen cytolytisch zijn - CD8 T-cellen kunnen cytokines produceren & macrofagen activeren

28

3. Migratie effector T-lymfocyten naar infectie haardena) MechanismeTijdens differentiatie van naïeve T cellen tot effector cellen wijzigt fenotype:

- Andere chemokine receptoren en adhesie moleculen worden uitgedrukt : Thv lymfeknoop: L-selectine Thv perifeer weefsel : E of P-selectine en integrines De chemokines thv infectiehaard versterken interactie T-cel endotheel

- Interactie tussen adhesie op moleculen en endotheelcellen- Thv infectiehaard: inflammatoire cytokines TNF en IL-1 uitgedrukt - Expressie adhesie moleculen op endotheel wijzigt : effector T-cellen (met zelfde ligand) op

plaats van inflammatie gehouden. - Thv infectiehaard herkent T-cel antigen : indien niet geval keert T-cel terug naar circulatie

T-cellen die migreren naar huid bevatten: cutaneous lymphocyte antigenT-cellen die migreren naar darm bevatten : integrine α4β7

b) Fasen binnen migratieVroegtijdige inflammatie fase:

- WBC influx nog voor effector T-cellen zijn gemigreerd naar infectiehaardImmuun inflammatie fase:

- Nadat T-cellen in infectiehaard zijn : tweede golf WBC geactiveerd

4. Effector functies van CD4 T cellena) adaptieve transfer experimentToonde aan dat cellen bescherming tegen intracellulaire bacteries overbrengen naar naïve individuen:

- Cellen = T-lymfocyten

b) Delayed hypersensitivity reactieZo kan men opeenvolgende stappen van celmigratie en macrofaag activatie bestuderen.

- Injectie microbieel eiwit in de huid van individu die gevaccineerd is of infectie met zelfde eiwit heeft gehad

- 4h na injectie : neutrofielen migratie- 12h na injectie : T cellen en bloedmonocyten- 24 à 48 h na injectie : infiltratie maximaal en veroorzaakt oedeem door verhoogde capillaire

permeabiliteit

c) T-cel gemedieerde activatie van macrofagenIFN-γ is de belangrijkste mediator voor macrofaag activatie:

- Meestal geholpen door bacterieel LPS en/of CD40L- CD40L bindt aan CD40 op membraan van macrofagen- Presentatie aan T-lymfocyten- Leidt tot activatie NF-κB en AP-1 en IFN-γ activeert STAT1 en IRF-1- Macrofagen ook geactiveerd door CD8 effector T cellen

Erfelijke mutatie CD40L : X gebonden hyper IgM syndroom- Deficiëntie van CMI- Kinderen overlijden aan pneumocystis carinii

Interactie CD4 T-cellen en antigen presenterende macrofagen: biderectioneel- Geactiveerde macrofagen secreteren IL-12 - IL-12 beinvloedt Th1 cellen- Th1 cellen secreteren IFN-γ activatie macrofagen

CD4 T cellen secreteren ook TNF : beïnvloed vasculair endotheel zodat meer fagocyten infectiehaard bereiken.

29

d) Eliminatie door geactiveerde macrofagenBelangrijkste microbiciede stoffen:

- Reactieve zuurstof intermediairen (ROI)- Stikstofoxie (NO)- Proteasen

Macrofagen secreteren ook PDGF en groeifactoren : herstel van weefsel en wondheling

Aanhoudende T cel en macrofaag respons : vorming granuloom- Weefsel is vervangen door bindweefsel- Macrofagen zijn epitheloide cellen- Fusie tot multinucleaire giant cellen- Kenmerk bv bij Tuberculosis

e) rol Th2 lymfocyten in cel gemedieerde immuniteitZorgt voor eliminatie bij worm infecties en bescherming tegen ectoparasietenSecreteren : IL-4, IL-5 en IL-13

- IL-4 en IL-13 : productie worm opsoniserende IgE antistoffen - IL-5 : activeert eosinofielen granules (major basic en cationic protein) vrij- Degranulatie leidt tot vasodilatatie en lokale inflammatie

Th2 lymfocyten inhiberen macrofaag activatie en Th1 gemedieerde cellulaire respons Balans tussen Th1 en Th2 activatie leidt tot cellulaire respons:

- Mycobacterium leprae efficiënt vernietigd door Th1-cellen- Mycobacterium leprae overleeft en destructieve letsels bij Th2-celllen

5. Effector functies van CD8 T-cellena) mechanismeCD8 CTL herkennen gepresenteerde peptiden geassocieerd met MHC klasse I moleculen:

- Peptiden afkomstig van cytosylaire eiwitten - CD8 CTL adhereren aan hun doelwit cellen via integrines en microtubule organizing centrer

verplaatst zich naar contactplaats- Granules bevatten: granzymes , perforine en serglycine- Perforine : porie in membraan van doelwitcel- Granzymes bereiken cytosol doelwitcel en activeren cysteïne proteasen of caspasen.

= cel gaat in apoptose

Geactiveerde CTL drukken ook Fas ligand (Fas-L):

- Bindt met Fas op doelwit cellen- Trimerisatie Fas induceert apoptose- Apoptose gepaard met fragmentatie van DNA (zowel cellulair als micro-organismen)- Gedode cellen gefagocyteerd door macrofagen

CD8 T-cellen secreteren ook IFN-γ:

- Activeren macrofagen tot destructie van microben en amplificatie van inflammatoire respons In meeste gevallen werken CD4 en CD8 T-cellen nauw samen.

6. Weerstand van pathogenen aan cel-gemedieerde immuniteita) ontsnappingsroutes van micro-organismen Mycobacterium tuberculosis en legionella pneumophila:

Inhiberen fusie fagosomen met lysosomen

Herpes virussen: Interfereren antigenverwerking en presentatie pathway

30

Vaccinia en pokken virus: Induceren productie inhiberende cytokines of ‘decoy’ cytokine receptoren

Hiv: Rechtstreeks de geactiveerde T cellen infecteren

Hoofdstuk 7: Humorale immuunrespons1. Inleiding

- neutraliseren en elimineren van extracellulaire microben en hun toxines- kunnen reageren op een brede waaier van antigenen, inclusief niet-eiwit antigenen zoals

polysacchariden en lipiden- naïeve B cellen dragen de Ig uitsluitend op hun membraan als onderdeel van de BCR complex

en secreteren nog geen Ig

2. Fasen en types van de humorale immuunrespons a) Fasen van de humorale immuunrespons* Naïeve B cellen drukken IgM en IgD uit als onderdeel van de BCR* Clonale expansie: na B cel activatie na BCR cross-linking* Differentiatie tot plasma cellen

gesecreteerde Ig hebben eenzelfde specificiteit als BCR isotype switching: isotype van gesecreteerde Ig kan verschillen affiniteits maturatie: affiniteit kan veranderen na herhaalde selectie

1 enkele B cel kan aanleiding geven tot 4000 antilichaam secreterende cellen die > 1012

antilichaam moleculen secreteren

b) T-independente (TI) en T-dependente antigenen- B cel respons op eiwit-antigenen is afhankelijk van hulp van Th cellen- respons tegen polysacchariden, lipiden, kleine chemicaliën (die niet herkend worden door T

lymfocyten) is T cel-onafhankelijk

c) OpmerkingenHumorale respons kan verschillen naargelang de anatomische lokalisatie:

Bvb Mucosaal lymfoid weefsel zal IgA tegen antilichaam produceren

Sommige AL-secreterende cellen migreren naar beenmerg zeer lange tijd overleven en stellen continu kleine hoeveelheden antistoffen vrij

Sommige dochter B cellen differentiëren tot geheugencellen snelle respons bij herhaald contact

3. Stimulatie van B lymfocyten door antigenBinding aan en cross-linking van de BCR leidt tot B cel activatieIg en Ig moleculen hebben dezelfde functie als het CD3 complex en de -ketens

3.1 Antigen-geïnduceerde signaaltransductie in B cellen- bij cross-linking: ITAM’s op Ig en Ig worden gefosforyleerd door receptor-geassocieerde

tyrosine kinasen van Src familie- gefosforyleerde tyrosine residuen docking sites voor andere tyrosine kinasen (Syk) en

adaptormoleculen (Grb-2 , SOS) Syk:

B cel equivalent van ZAP-70 in T lymfocyten geactiveerd wanneer gebonden aan fosfotyrosines van ITAMs

- activatie van MAP-kinase pathway en fosfolipase C- activatie van transcriptiefactoren en synthese van eiwitten die rol spelen in cel proliferatie en

differentiatie31

3.2 De rol van complement in B cel activatieComplement systeem kan via 3 pathways geactiveerd worden:

- C3d bindt opp van micro-organismen C3d-receptor (CR2 of CD21)- antigen-antilichaam complexen kunnen complementsysteem activeren en C3d binden- simultane binding van C3d beladen micro-organisme of complexen via BCR en CR2 versterkt

B cel activatie

CR2-CD19-CD81 complex = B cel coreceptor complex- CD19 wordt gefosforyleerd- activatie PI-3 kinase pathway- versterking signaal 1 (BCR-aggregatie)

C3d als 2de signaal voor B cel activatie: B cel respons treedt op in respons op microben en antigenen die ook het complement systeem activeren, levert ook amplificatie systeem

3.3 Functionele gevolgen van antigen-gemedieerde B cel activatie- geactiveerde naïeve B cellen delen en expanderen- overleving verhoogd door expressie van anti-apoptotische eiwitten- sommige B cellen secreteren al IgM- opregulatie van moleculen op membraan zodat ze kunnen interageren met en reageren op

Th cellen- geactiveerde B cellen verlaten follikels en mirgreren naar grens met T cel zone van lymfoide

weefsels

Meest TI-antigenen zijn polymeren die multiple identieke epitopen bevatten kunnen BCR cross-linken en respons initiëren zonder hulp van T cellen

4. De functie van Th lymfocyten in de humorale respons4.1 Activatie en migratie van Th cellen

- Activatie Th cellen na contact met APC (MHC klasse II moleculen)- differentiatie- sommige Th cellen migreren in richting follikels op ogenblik dat ook geactiveerde B cellen

follikels verlaten- B en T cellen ontmoeten aan rand van follikels

o T cellen verlagen expressie van CCR7o B cellen verhogen expressie van CCR7

- Th cellen stimuleren B cel: (secretie cytokines en uitdrukking membraan eiwitten)o vroege fasen:

thv grens paracortex – primaire follikels B cell proliferatie, initiële antilichaam secretie, enige isotype switching

o latere fasen : thv kiemcentra in follikels affiniteitsmaturatie, vorming geheugencellen, meer isotype switching

T cel – B cel interactie = cognate interactie: afhankelijk van specifieke herkenning van hetzelfde antigen en van talrijke andere membraaneiwitten op beide cellen4.2 Presentatie van antigenen door B cellen aan Th cellen

- BCR interageert meestal met conformationeel epitoop van eiwito TCR reageert met 1 van de peptiden van hetzelfde eiwit

4.3 Mechanismen van Th-gemedieerde activatie van B cellen- Th effector cellen herkennen antigen- expressie van CD40L en secretie van cytokines- CD40 op B cellen en CD40L op Th cellen interageren + cytokines van Th cellen- B cel activatie

32

Rol van CD40 – CD40L interactie- X-gebonden deficiëntie van CD40L gen: X-gebonden hyper IgM syndroom Th2 cellen niet

in staat signalen te geven voor isotype switching

Antistof-producerende B cellen- vooral in extrafolliculaire sites (rode pulpa van milt, medulla van lymfeklieren)- vele veranderen in plasmacellen en migreren naar beenmerg- differentiatie van B cellen gepaard met

o verandering Ig transcriptieo wijziging carboxy-terminaal uiteinde Ig

4.4 Ig zware keten isotype wijzigingHumorale respons past zich aan:

- virussen en toxines neutraliseren zodat ze niet meer binden aan cellulaire receptoren- bacteriën beladen met antistoffen die vaak complement activeren beter herkend door

fagocyten + vergemakkelijken opname- IgG1 en IgG3: sterk opsoniserende antistoffen- IgE noodzakelijk bij worm infecties aantrekken en activeren van eosinofielen- IgA vooral thv mucosae neutraliserende rol in lumen- IgM: respons op microben met polysaccharide-rijke wand

Cytokines belangrijke rol in Ig isotype switching:- IL-4: IgE antistoffen- IFN-: IgG& en IgG3

wordt gereguleerd door T cellen die worden geactiveerd door microben

B cel activatie via CD40L en cytokines = inductie Ig isotype switching- switch region in intron 5’ van elk contant Ig CH1 gen - oiv cytokines Ig constante genen overgeschreven - S zal recombineren met donwstream S-region- tussenliggend DNA verwijderd: enzyme activation-induced deaminase (AID)

cytokines bepalen welk isotype zal worden aangemaakt door B cellen:- IFN- IgG1 en IgG3- IL-4 (van Th2 cellen) IgE

Kiemcentrum reactieGeactiveerde B cellen migreren tot diep in follikels en prolifereren daar = kiemcentrum B cellen = centroblasten nakomelingen kleiner = centrocyten

Folliculair dendritische cellen:- uitsluitend in follikels- drukken complement receptoren (CR1, CR2 en CR3) en Fc receptoren uit- betrokken bij selectie van centrocyten- geen MHC klasse II

Prolifererende B cellen accumuleren in lichtere zone van kiemcentrum (weinig FCD)Kleinere niet-delende nakomelingen migreren naar lichtere zones, waar in contact met uitlopers FDC

4.5 AffiniteitsmaturatieGevolg van accumulatie van mutaties thv variabele regio genen

o vooral gelokaliseerd thv CDR regio’s o treden alleen op bij T cel afhankelijke humorale respons

33

Tijdens proliferatiefase worden mutaties ingebracht in CDR regio’s- zeer hoge frequentie = hypermutatie- gemedieerd door AID- leidt tot V-regio wijziging bij elke celdeling

vorming van Ig die beter of slechter zullen reageren met initiërend antigen alleen B cellen met BCR die goed kan reageren met antigen-antilichaam complex en antigen-complement complexen op opp FDC overleven uitsluitend B cellen die best reageren (hoogste affiniteit) worden geselecteerd en verlaten kiemcentrum en differentiëren tot plasma cellen

Kleine fractie cellen differentiëren tot geheugencellen- secreteren geen antistoffen- sommige blijven in klieren, anderen migreren naar weefsels of circuleren in bloed- reageren zeer snel bij hernieuwd contact met antigen

5. Antilichaam respons tegen T-onafhankelijke antigen- epitopen aanwezig op polysacchariden en lipiden herhalen zich vaak verscheidene BCR

complexen van eenzelfde B lymfocyt gecross-linked B cel activatie- sommige TI-antigen complementsysteem activeren waardoor C3d gevormd dat bindt aan

antigen en zo 2de signaal geeft aan B cellen

6. Regulering van de humorale immuunrespons: antilichaam feedbackWanneer BCR aan immuuncomplex bindt en het Ig van immuuncomplex bindt aan Fc-receptor op oppervlak van B lymfocyt neg signaal dat B cel activatie agv BCR cross-linking afremt

Hoofdstuk 8: Effector mechanismen van humorale activiteit1. Inleidinga) Korte herhaling humorale responsantistoffen spelen rol bij protectie tegen extracellulaire microben en toxines:

Deficiëntie humorale immuniteit : - Verhoogde gevoeligheid aan infecties met bacteriën, virussen en parasieten

2. Overzicht humorale immuniteit & eigenschappen van antistoffen en hun effector functies. a) Functies:Antistoffen geproduceerd door geactiveerde en gedifferentieerde B-cellen : plasmacellen

Antistoffen hebben dubbele functie:- Via Fab regio’s binden ze antigenen- Via Fc regio’s binden andere componenten van het immuunsysteem

Fagocyten hebben receptoren voor Fc staarten

Verschillende Ig zware keten isotypen hebben verschillende effector functie.

3. Neutralisatie van microben en microbiële toxinesa) Voorbeelden

- Hemagglutine in de enveloppe van influenza virus bindt aan receptoren van respiratoire epitheelcellen.

- Pili gram negatieve bacteriën binden aan tal van gastheercellen

b) MechanismeNeutraliseren infectiviteit van microben en interactie van hun toxines:

- Binden aan virale enveloppe eiwitten of bacteriële celwand- Verhinderd interactie microbe-gastheer : infectie gaat niet door- Indien al infectie was : neutraliserende antistoffen voorkomen verdere verspreiding

34

c) Profylactische vaccinsProductie neutraliserende antistoffen:

- Polio vaccin : induceert IgA antistoffen die virus neutraliseert- Tetanus en difterie vaccin : induceert IgG antistoffen tegen toxoid- Hepatitis A en B : induceert antistoffen tegen enveloppe eiwitten- Pneumokokken pneumonia en Hemophylus vacin : conjugaat van bacteriële capsulaire

polysachariden en eiwitten en induceren IgM en IgG antistoffen die zorgen voor opsonisatie en fagocytose.

d) Opsonisatie en fagocytoseBeladen micro-organismen met complement factoren en/of antistoffen waardoor fagocytose vergemakkelijkt : opsonisatie

- Fc delen van IgG1 en IgG3 binden aan FcγR1 receptoren (CD64) op macrofaag en neutrofielen.

- Binding activeert fagocytose proces en activeert lytische processen

Er zijn 3 types FcγR1 receptoren : - Verschillende affiniteit voor zware ketens van Ig subklassen - Uitgedrukt door verschillende cellen- Bevatten Fc bindende α keten geassocieerd aan disulfide gebonden homodimeer. - Bevatten ook ITAM’s nodig voor signaaltransductie - Antistoffen zullen FcγR cross linken:

Leidt tot opname microben Leidt tot receptor activatie met activatie tyrosine kinasen.

- Expressie FcγR gestimuleerd door IFN-γ

e) antistof afhankelijke cytotoxiteit- Natural Killer cellen drukken CD16 uit waarmee NK-cellen interageren met elkaar

Activatie CD16 : induceert vrijstelling lytische granules NK= dependent cellular cytotoxicity of ADCC

4. Activatie van het complementsysteem4.1 AlgemeenComplement systeem is één van de belangrijkste effector mechanismen van zowel ‘innate’ als humoraal systeem

- Complement systeem bevat serum en oppervlakte eiwitten die op zeer gereguleerde wijze interageren.

- Activatie complement systeem leidt tot proteolytische activiteit - Geinhibeerd door regulatiore eiwitten op oppervlak van normale cellen

4.2 Complement activatie pathwaysDrie te onderscheiden amplificatie of activatie wegen: starten bij verschillende moleculen maar eindigen bij dezelfde effector. In drie pathway’s wordt een inactief zymogeen gesplitst in twee fragmenten: groot (b) en klein (a).

- b is een actief serine protease op oppervlak micro-organisme- a wordt losgelaten en is een oplosbare mediator

De drie pathway’s eindigen allen met C3 via C3 convertase :- C3 convertase klieft C3 in C3b en C3a

a) Alternatieve pathwayGeactiveerd op het oppervlakte van het micro-organisme in afwezigheid van antistoffen en is een effector mechanisme van innate immuunsysteem:

- C3 gekliefd in C3a en C3b : C3 tickover proces- C3b wordt gebonden op oppervlak van micro-organisme op plasma eiwit factor B

35

- Factor B gekliefd door serine protease factor D: Bb gevormd- Bb gebonden aan C3b : C3bBb complex (gestabiliseerd door properdine)- C3bBb complex = C3 convertase- C3 omgezet in C3b : bindt aan oppervlakte microben- Binding C3b aan C3bBb complex : vorming C5 convertase

b) Klassieke pathwayGeactiveerd door Ig en is effector mechanisme van humorale immuniteit

- C1 complex van : C1q, C1r en C1s - C1q bindt aan antilichaam-microorganisme complexen en kan ook direct binden aan opp

microorganisme.- C1q activeert C1r dat zelf C1s klieft en activeert- C1s klieft C4 in C4a en C4b- C2 bindt aan C4b en wordt gekliefd door C1s in C2a en C2b - C2b bindt aan C4b : C4bC2b complex = C3 convertase- C3 convertase klieft C3 in C3a en C3b - C3b kan factor B binden en meer convertase C3 aanmaken (amplificatie)- C3b bindt aan C4bC2b complex : C5 convertase - C5 convertase initieert latere fasen van complement activatie

C1q opgebouwd uit 6 identieke subeenheden met globulair hoofd en collageenachtig staafvormig deel:

- Staartdelen binden elk twee C1r en C1s - Hoofduiteinden binnen aan constante deel Ig of direct aan oppervlakte organisme:

Elk Fc heeft één bindingsplaats C1q en elk C1q heeft 2 Ig’s nodig om geactiveerd te worden

- Veroorzaakt vormwijziging van C1r molecule : C1s wordt gekliefd

c) Lectine pathwayGeactiveerd door lectines dat mannose residuen bindt op celwand van bacteriën en is een effector mechanisme van het innate immuunsysteem.

- Men noemt de lectines: mannose bindende lectines (MBL)- MBL activeert complement cascade of Mannose bindend proteine geasocieerde serine

proteasen (MASP-1 en 2) - MASP klieft C4 - Volgende stappen analoog als in klassieke pathway

d) Netto resultaat van pathwaysC5 convertase wordt gevormd door :

- C3b bindt aan klassieke C3 convertase (C4bC2b) of alternatieve C3 convertase (C3bBb) - C5 gekliefd door C2b of Bb in C5a en C5b :

- C5a : krachtige ontstekingsmolecule- C5b initieert volgende stappen resulterend in MAC

- C5b bindt C6 en C7 - C7 is hydrofoob en zal zich in membraan verankeren- C8 bindt op C5bC6C7 complex - C9 bindt op C5bC8 complex - C9 vormt polymeer en een porie in membraan: influx van water veroorzaakt lyse van de

bacterie = MAC (membrane attack complex)

4.3 Receptoren voor complement eiwittena) Type 1 complement receptor (CR1 of CD35)

- Bevordert fagocytose van C3b en C4b beladen partikels- Hoge affiniteits receptor- Uitgedrukt door bloedcellen en folliculaire dendritische cellen

36

- Activeert microbiciede mechanismen van fagocyten- Transporteren complexen naar de milt

b) Type 2 complement receptor (CR2 of CD21)- Stimuleert humorale respons : versterkt B-cel activatie- Zorgt voor verankering antigen-antilichaam op opp FDC- Uitgedrukt door B-cellen, FDC en epitheelcellen

c) Type 3 complement receptor (Mac-1, CR3 , CD11,CD18)- Integrine dat C3b bindt - Uitgedrukt door macrofagen , neutrofielen , mastcellen en NK cellen - Bevordert fagocytose

d) Type 4 complement receptor (CR4, CD11, CD18)- Integrine dat C3b bindt

4.4 Functies van het complement systeema) C3bVormt MAC : osmotische lyse van microben

b) C5a , C4a en C3aZorgen voor acute inflammatie door activatie mastcellen en neutrofielen

- Binding aan mastcellen zorgt voor degranulatie: vrijstelling vasoactieve stoffen- Anafylatoxines - Stimulatie neutrofielen :

Respiratory burst : productie reactieve zuurstof intermediairen Beinvloedt endotheel en verhoogt permeabiliteit Verhoogt expressie P-selectine

c) SamengevatComplementsysteem zorgt dus voor:

- Antimicrobieel effect- Inflammatoir effect- B-cel activatie

Ze zullen ook binden op FDC , rol thv kiemcentra en affiniteitsmaturatieOplosbare immuuncomplexen worden uit de circulatie gehaald , indien dit niet het geval is bv bij C2 en C4 deficiëntie:

- Immuuncomplexen vestigen zich thv glomulaire membraan- Leidt tot immuuncomplexe aandoeningen : systemische Lupus erythematosus

4.5 Regeling complement activatiea) Nut

- Voorkomen dat complement activatie voorkomt op normale lichaamscellen- Activatie complement systeem in te perken

Algemeen: om te voorkomen dat er schade wordt berokkend aan normale cellen.

b) Regulators of complement activity (RCA)- Talrijke circulerende en membraangebonden eiwitten

Deze inhibiren vorming C3 convertase, inactiveren C3 en C5 convertase of inhibitie vorming MAC.

c) inhibitie van vorming C3 convertaseWanneer C3b bindt op membraan van normale cellen :

- Gebonden door membraan eiwitten CD46 , CR1 en DAF (decay accelerating factor) of door plasma eiwit factor H

37

Wanneer C4b bindt op membraan van normale cellen:- Gebonden door DAF,CR1 en C4 bindend proteine

Binding van membraaneiwitten blokkert complement cascade CFP,CR1 en DAF uitgedrukt door lichaamscellen.

DAF : - Glycofosfatidylinositol verankerd membraan eiwit- Uitgedrukt door endotheelcellen en RBC- Deficiënties : paroxysmale nocturne hemoglobinurie gekenmerkt door opstoten van

intravasculaire hemolyse.

d) Regeling van de C1 activiteit door C1 INHC1 INH is een serine protease inhibitor dat sterk gelijkt op C1r en C1s:

- Als C1q bindt op Ig zal C1 INH doelwit worden - C1 INH wordt gekliefd door C1r1-C1s1 enzym complex- Complement cascade stopt - C1 INH voorkomt accumulatie C1r1-C1s1 enzym complex en beperkt de tijd om complement

systeem verder te activeren.

Bij deficiëntie C1 INH : hereditair angioneurotisch oedeem (autosomaal erfelijke aandoening) - Oedeem thv huid en mucosa- Abdominale pijn, braakneiging,diarree , luchtwegobstructie- Activatie C1 onvoldoende gecontroleerd - Afbraakproducten kinine en bradykinine veroorzaken oedeem

e) Factor I gemedieerde afbraak van C3bMCP, Factor H , C4BP en CR1 fungeren als co-factor voor Factor I gemedieerde klieving van C3b:

- Deze eiwitten bevorderen degradatie van complement factoren- Factor I gevormde (C3b , C3d en C3f) degradatie producten worden herkend door receptoren

op fagocyten.

f) Regling van de vorming van MACDoor CD59 :

- Glycofosfatidylinositol verankerd membraan- Inhibeert verdere insertie C9 in MAC

Door plasma eiwit proteine S:- Inhibeert verdere insertie C7 in MAC

5. Functies van antistoffen in het mucosaal immuunsysteem en placentaire transferIg te transporteren over epitheel wand of naar foetus zijn er speciale mechanismen:a) IgA

- Speelt belangrijke rol in mucosale immuniteit- Rol in inhibitie van bacteriën aan de wand en neutralisatie- Vooral in de lamina propria van oppervlakte epithelen en in moedermelk- Via transepitheliaal transport naar lumen - IgA vormt dimeer : Fc receptor gekliefd- IgA + FcR afgegeven in lumen- Extracellulair deel dat aan IgA gebonden blijft : secretoire component

b) IgG- Getransporteerd in foetaal bloed- Transport gemedieerd door neonatale Fc receptor : gelijkt sterk op MCH I molecule

38

6. Ontsnapping aan humorale immuniteita) mechanismenVele microben worden niet herkend bij volgend contact omdat ze hun antigenen hebben veranderd. Andere microben kunnen het complement systeem inhiberen.

b) VoorbeeldenPneumococcen: weerstaan fagocytoseCatalase-positieve stafylococcen : weerstaan aan reactieve zuurstof intermediairenMycobacteriën en legionella pneumonia : inhiberen fusie fago- en lysosoom

7. Vaccinatiea) NutVia inspuiting van niet-pathogene vorm of componenten van microbe kan men bescherming bekomen tegen tal van potentieel gevaarlijke infectie ziekten.

Hoofdstuk 9: Immunologische tolerantie en auto-immuniteit1. Inleidinga) Onderscheid tussen self en non-self cellsOns immuunsysteem heeft het vermogen om een onderscheidt te maken tussen self en non selfs cells.

- Het onvermogen om te reageren op lichaamseigen antigenen : immunologische tolerantie (unresponsiveness to an antigen).

- B en T-lymfocyten geproduceerd die wel kunnen reageren met ‘self antigenen’ Er bestaan mechanismen die dit verhinderen Indien deze mechanismen falen : autoimmune aandoeningen

b) Toepassing immunologische tolerantieDe tolerantie is van belang bij vele medische behandelingen:

- Inductie van tolerantie als therapeutische behandeling voor beperking van potentiële schadelijke immuunresponsen : transplant afstoting , bij allergische aandoeningen

- Tolerantie inductie belangrijk bij gentherapie : nieuwe antigenen na toediening van nieuwe eiwittten bij patiënten met deficiënties (vb: toediening factor VIII of IX bij hemofilie)

2. Immunologische tolerantie: betekenis en mechanismena) BetekenisDe ‘self-antigenen’ induceren in normale omstandigheden een immuun tolerantie

- 1 à 2 % bevolking leidt aan auto-immuun aandoeningen

b) MechanismenWanneer lymfocyten hun antigen herkennen kunen 3 mechanismen gebeuren:

- Lymfocyten worden geactiveerd met als gevolg een immuunrespons = antigen is een immunogeen antigen

- Lymfocyt wordt geïnactiveerd of gedood leidt tot tolerantie van antigen= antigen is een tolerogeen antigen

- Lymfocyten negeren het niet immunogeen antigen= ignorance

Microbiële antigenen : immunogeen Self antigenen : tolerogeenDe keuze tussen de 3 mechanismen wordt bepaald door:

- Aard van lymfocyt- Aard van antigen- Wijze waarop antigen gepresenteerd wordt

3. Algemene kenmerken van immunologische tolerantiea) Experiment 1950 Peter MedawarTransplantatie experimenten bij neonate muizen met nog niet volledig ontwikkeld immuunsysteem:

39

- Wanneer cellen van een andere stam werden toegediend overleefden sommige van deze cellen = chimeer muis

- A stam stoot huident van stam B niet af , wel elke ent van andere stam met verschillend MCH dan stam B (en dus A)

- Voortbestaan van allogene (vreemde) lymfoide cellen in ontvanger : hematopoeitische microchemirisme.

4. Centrale & perifere tolerantiea) Inleiding centrale tolerantieSelf tolerantie geïnduceerd in centrale , generatieve lymfoïde weefsels :

- Immature self-reactieve lymfocyten herkennen self antigenen- Centrale tolerantie of neg. Selectie elimineert potentieel gevaarlijke lymfocyten (= hoog-

affiene receptor voor self-antigenen)- Thv thymus : sommige T-cellen differentiëren tot regulatoire T-cellen met

immunosuppressieve activiteit. (T reg’s)

b) Inleiding perifere tolerantieSelf tolerantie geïnduceerd in perifere lymfoïde weefsels:

- Mature lymfocyten herkennen self antigenen- Lymfocyten ontvangen inactiverende signalen en gaan in apoptose

c) Voornaamste mechanismen waarbij perifere tolerantie onstaat- Apoptotische celdood : deletie- Functionele inactivatie zonder celdood : anergie- Suppressie van lymfocyt activatie door regulatoire lymfocyten

Autoimmune aandoeningen treden op wanneer deze mechanismen falen , waardoor auto reactieve lymfocyten kunnen activeren.

5. Centrale T-cel tolerantiea) MechanismeAan de basis van centrale T-cel tolerantie ligt : ‘negatieve selectie’

- Thv thymus zal immature T-lymfocyt een self antigen herkennen- Indien TCR sterk reageert (hoge affiniteit) zal T-lymfocyt in apoptose gaan- Potentieel gevaarlijke TCR worden vernietigd - Lymfocyten die selectie overleven : migreren naar periferen lymfoide organen

- Sommige immature T-cellen differentiëren tot regulatoire T-cellen (Treg) : mechanismen nog onduidelijk

- Thymus bevat medullaire epitheliale cellen die verscheidene antigenen tot expressie brengen.

- Expressie onder controle van AIRE (autoimmune regulator)

b) Faling centrale tolerantieLeidt tot auto-immuun polyendocrien Syndroom (APS):

- Veroorzaakt door deficiëntie in AIRE gen- Gekenmerkt door antilichaam en cel beschadiging in multipele endocriene weefsels :

Bijschildklieren Bijnieren & pancreas

6. Perifere tolerantiea) Korte herhalingPerifere tolerantie onstaat wanneer mature T-lymfocyten self antigenen herkennen in perifere lymfoide organen. Perifere tolerantie ontstaat door : Anergie, deletie of suppressie door Treg

b) Anergie 40

Anergie ontstaat wanneer:- T-cellen antigen herkennen gepresenteerd door MHC moleculen (signaal 1)- Geassocieerd met afwezigheid van co-stimulatoire moleculen (signaal 2) of inhibitorische

receptoren op T-cellen worden getriggerd. T- cellen worden functioneel geïnactiveerd

- Dendritische cellen presenteren voortdurend antigenen in perifere weefsels aan T-lymfocyten en bevatten weinig co-stimulatoire moleculen (CD80 , CD86)

- T-cellen bevatten CTLA-4 dat reageert met CD80 en CD86- T-cellen bevatten ook CD28 :

CD28 zorgt voor activatie T-lymfocyten en verhoogde IL-2 productie CTLA-4 zorg voor inactivatie T-lymfocyten

Belang van CTLA-4 wordt aangetoond in KO muizen:- Bij CTLA-4 blokkering is er een versterkte augo-agressie in auto-immune aandoeningen:

Ongecontroleerde T-cel activatie Vergrootte lymfeklieren en milt Massieve lymfocytaire infiltraten in verscheidene weefsels

Anergie kan voorkomen worden door: stimulatie T-cellen met CD28 en voldoende IL-2 in cultuur waarin T-cellen worden gekweekt. Besluit:

- Expressie costimulatoire moleculen kan autoimmuniteit uitlokken. - Aard van de APC’s bepalende factor voor inductie van tolerantie of autoimmuniteit

Lokale infecties of inflammatie kunnen APC’s wijzigen Gewijzigde APC’s kunnen expressie van co-stimulatoire moleculen verhogen Verbreking tolerantie en inductie auto-immuniteit

- Blokkering co-stimulatoire signalen mbv anti-B7 antilichamen bij transplantatie om zo tolerantie te bekomen (wordt nog uitgetest)

c) Deletie: activatie geïnduceerde celdoodDeletie of apoptose wordt geïnduceerd wanneer:

- Mature T-cellen herhaaldelijk worden geactiveerd door self-antigen- Mature T-cellen self antigenen in afwezigheid van co-stimulatie herkennen

= activation induced cel death (AICD)Mechanismen:

- T-cellen en CD95 receptor en ligand FasL worden geactiveerd- FasL bindt met CD95 - Trimerisatie CD95 : activeert caspasen en apoptose - Gebeurt in de aanwezigheid van hoge hoeveelheden IL-2- Activatie T-cellen door auto-antigenen zonder co-stimulatie zorgt voor activatie pro-

apoptotische eiwitten (Bim) en onderdrukken anti-apoptotische eiwit expressie

Muizen met deficiëntie van Fas of FasL expressie of Fas mutatie: SLE-achtige autoimmuniteit

d) Tolerantie geïnduceerd door regulatoire T-cellen : immuunsupressieIn de thymus ontwikkelen zich regulatoir T-cellen :

- Hoge expressie van CD4, CD25, CTLA-4 en transcriptie factor Foxp3- Mechanisme niet helemaal duidelijk- Hypothesen:

Secretie van TGF-β en IL-10 inhiberen activatie macrofagen en T-cellen Onderdrukken APC’s en zo ook ontwikkeling van effector cellen Oefenen hun functie door : directie cel-cel communicatie

Deficiëntie aan Foxp3 transcriptiefactor : poly-orgaan auto-immuniteit

e) Besluit41

Behoud van T-cel tolerantie is van groot belang om auto-immuun ziekten te voorkomen.

Heel wat experimenten op muismodellen en Knock out muizen waarbij men het effect bestudeerd wanneer men sommige genen uitschakeld:

- Muizen zonder CTLA-4, Fas, Foxp3 , … ontwikkelen lymfoproliferatieve aandoeningen en multi-orgaan auto-immuniteit ziekten.

7. B cel tolerantiea) InleidingLichaamseigen polysachariden , lipiden en nucleïnezuren zijn T-cel onafhankelijke antigenen, waardoor B-cellen tolerant moeten zijn om auto-antistof productie te vermijden.Mechanisme self tolerance van B-lymfocyten bestudeerd in transgene muizen

b) Centrale B-cel tolerantieWanneer BCR van immature B-cel wordt gecross-linked:

- BCR zal afsterven- B-cel zal nieuwe receptor maken : re-editing

Via dit mechanisme zullen potentieel auto-reactive B-cellen met BCR die reageert op membraan gebonden antigenen in beenmerg geëlimineerd worden.

c) Perifere B-cel tolerantieOntstaat wanneer mature B-lymfocyten een auto-antigen herkennen:

- Indien de B-lymfocyten geen hulp krijgen van Th-lymfocyten : anergie- Potentieel autoreactieve B-lymfocyten worden niet toegelaten thv follikels omdat ze geen

survival signalen ontvangen : apoptose

Voorbeeld bij transgeen muismodel :- Injectie van self-antigen (HEL)- Leidt tot levenslange functionele anergie van HEL-specifieke B-cellen- B-cellen verliezen ook capaciteit om te migreren naar follikels

8. Pathogenese van auto-immuniteita) Gevolg auto-immuniteitOorzaak van verschillende ziekten en tast 1 à 2 % van de bevolking aan.

b) OorzakenAuto-immuniteit als gevolg van falen of doorbreking van mechanismen die aan basis liggen van zelf tolerantie van B-cellen, T-cellen of beide:

- Verlies tolerantie door slechte selectie of abnormale regulatie van self-reactieve lymfocyten. - Belangrijk zijn de Th-lymfocyten : belangrijkste regulatoren van alle immuunresponsen tegen

eiwitten. - Verschillende auto-immuunziekten zijn gelinked aan bepaalde HLA allelen : verantwoordelijk

voor presentatie peptiden aan T-cellenBelangrijkste factoren die bijdragen tot auto-immuniteit:

- Genetische voorbeschiktheid : susceptibility genes- Environmental triggers (o.a. infecties)

Beide zorgen voor omzeiling van self-tolerantie Infecties kunnen autoreactieve lymfocyten activeren

c) Auto-immune ziekten systemisch of orgaanspecifiekT-cellen en auto-antistoffen tegen self-antigenen met beperkte weefsel expressie leiden tot orgaan specifieke auto-immune aandoeningen:

- Myasthenia gravis- Diabetes type I- Multiple sclerose

42

Effector mechanismen zorgen voor weefselbeschadiging :- Stoffen die weefselbeschadiging induceren: immuuncomplexen, circulerende auto-

antistoffen en autoreactieve T-cellen. - Autoimmune respons tegen één auto-antigen zorgt voor vrijkomen van andere antigenen

meer autoreactieve lymfocyten worden geactiveerd weefselbeschadiging = antigen of epitoop spreiding

9. Genetische factoren in autoimmuniteita) Verscheidene factorenMonozygote tweeling vaker getroffen door auto-immune aandoening dan niet-identieke tweeling:

- Monozygote tweeling : 35 à 50 % op type I diabetes- Dizygote tweeling : 5 à 6 % type I diabetes

Meeste auto-immune aandoeningen zijn polygenisch:- Getroffen personen erven multipele genetische polymorfismen

Auto-immune aandoeningen gelinked aan multipele gen loci- Lang gekende associatie tussen auto-immune aandoeningen en HLA allelen- Sommige HLA allelen minder goed self-antigenen presenteren negatieve selectie is niet

volledig - Andere niet HLA-genen :

AIRE : autoimmuun polyendocrien syndroom CTLA-4 Fas/FasL : lymfoproliferatief syndroom Foxp3 : polyendocrinopathy, entheropathy

10. Rol van infectieziekten in autoimmuniteita) beschrijvingOptreden van autoimmune aandoening kan ontstaan na het overwinnen van een infectie

b) Mechanisme en voorbeeldenLokale inflammatie kan expressie van APC’s voor co-stimulatoire moleculen verhogen waardoor:

- Self-reactieve T-cellen of anergische T-cellen terug geactiveerd worden.= Bystander activatie

- Toediening van self-antigenen samen met adjuvatie kan tolerantie doorbreken en leidt tot autoimmune aandoening (thryglobuline of myeline thyroiditis of encefalomyelitis)

Soms kan microbieel antigen sterk gelijken op auto-antigen en kruisreactieve T-cellen activeren:- Bij acute reuma: veroorzaakt na streptococcen infectie door kruising met anti-streptococcen

antistoffen met myocard eiwitten (veroorzaken myocarditis)- Kruising van myocard eiwitten ook nog bij chlamydia en thrypanosomen (beide infecties

geassocieerd met myocarditis)Let op: pp 29 -30 artikels nog eens lezen

Hoofdstuk 10: Immuunrespons tegen transplantaten & tumoren1. Inleidinga) AlgemeenTumorimmunologie:

- Vele onderzoekers veronderstellen dat er een mogelijkheid is om tumorcellen te vernietigen net zoals vreemd weefsel (transplantaat)

Transplantatie immunologie:- Men tracht de inductie van tolerantie van het immuunsysteem voor vreemd weefsel te

onderdrukken. In beide situaties reageert immuunsysteem het immuunsysteem tegen niet-

infectieuze cellen. De tumor en transplantaat antigenen worden als vreemd beschouwd en worden

uitgedrukt door alle cellen met een maligne transformatie. 43

2. Immuunrespons tegen tumorena) Algemene kenmerken tumorresponsNut van immune surveillance:

- Voorkomt proliferatie van abnormale en getransformeerde cellen - Verhindert de uitgroei van kwaadaardige tumoren

De natuurlijke respons tegen tumorcellen is zwak en wordt snel overwonnen door de agressiviteit van de tumorcellen zelf:

- Tumorcellen zijn afkomstig van lichaamscellen en lijken sterk op normale cellen- Tumoren drukken zwakke antigenen uit - Snelle groei tumor overtreft capaciteit van alle effector mechanismen

Men kon ook ahv proefdierexperimenten aantonen dat tumoren protectieve immuunrespons kunnen induceren:

- Sarcoom geïnduceerd in muizen door behandeling van de huid met chemische carcinogenen (o.a. methylcholantreen MCA).

- MCA geïnduceerde tumor word weggesneden en aangebracht op naive muis tumor groeide verder

- MCA geïnduceerde tumor werd terug ingebracht in oorspronkelijke muis muis was immuun geworden , wel niet tegen andere tumoren

T-cellen van tumor dragende muizen zijn in staat om protectie tegen tumor over te brengen.

b) Tumor antigenenImmuunsysteem reageert tegen tumorcellen, dus de antigenen worden beschouwd als ‘non-self’ door:

- Gemuteerde eiwitten in gemuteerde cellen (CDK-4)- Abnormaal hoge expressie van normale eiwitten (Her2/Neu)- Virale antigenen (HPV-E6)

Tumor specifieke antigenen (TSA)- Antigenen uitgedrukt in tumorcellen , niet in normale cellen- Antigenen kunnen specifiek zijn voor één bepaalde tumor- Één TSA kan ook uitgedrukt worden door meerdere antigenen

Tumor geassocieerde antigenen (TAA)- Tumor antigenen worden uitgedrukt door normale cellen

Identificatie tumor antigenen door T-lymfocytenZie pp 7: artikel

c) Immuun mechanismen van tumor rejectieMeeste tumor antigenen zijn cellulaire eiwitten:

- Peptiden terecht in groeve van HLA-klasse I moleculen - Opgenomen door APC’s en gepresenteerd aan Tc-lymfocyten- Herkend door CD8+ cytotoxische T-cellen. - Via kruispresentatie en kruisactivatie worden anti-tumor Tc-cellen geactiveerd en vernietigen

ze de tumorcellen Tumor cellen drukken geen HLA-klasse II moleculen , noch co-stimulatoire moleculen uit.

CD4 Th cellen helpen bij de activatie en vernietiging van Tc-cellen:- Door secretie van cytokines, chemokines

Sommige patiënten ontwikkelen zelf antistoffen tegen tumor cellen:- EBV-geassocieerde lymfomen hebben serum antilichamen tegen EBV antigenen

44

- Vernietigen tumorcellen via activatie complement factoren of via ADCC.

NK-cellen kunnen tumorcellen met een verminderde MCH expressie vernietigen

d) Ontsnapping aan immuun reacties door tumorenContinu gevecht tussen kwaadaardige tumor cellen en immuunsysteem:

- Tumor groeit te snel : tumorcellen zijn het immuunsysteem te snel af- Immuunrespons zwak: tumorantigenen lijken op ‘self-antigenen’ en zijn zwak immunogeen.- Ontwikkelen van escape routes:

Expressie tumor antigenen gestopt : tumor antigen loss variants Expressie HLA moleculen gestopt: onherkenbaar voor T-lymfocyten Uitdrukken van immunosuppressieve moleculen : TGF-β, FasL ,PD-L1

Artikel fosfodiesterase 5 inhibitie:- PDE5 inhibitores wijzigen de tumor geïnduceerde immunosuppressieve mechanismen en

zorgt voor een efficiënte anti-tumor immmuunrespons die ervoor zorgt dat de tumor minder snel evolueert.

- Vb PDE5 inhibitor : Sildenafil

e) Immunologische strategieën voor kanker therapieBehandeling van kanker nu :

- Heelkunde, radio- en chemotherapie- Belangrijke nevenverschijnselen door aantasting van normale cellen

Doel kankerbehandeling : tumorspecifieke immuunrespons- Één van de eerste therapieën : passieve immunotherapie

Effector cellen worden toegediend aan de patiënt Antistoffen binden aan tumorcellen en activeren effector mechanismen Effector mechanismen : fagocyten, complement systeem activeren of toxine zelf

presenteren. T-lymfocyen in tumor massa geïsoleerd worden geëxpandeerd en geactiveerd teruggegeven

aan de patiënt= adoptive T-cell transfer (ACT)

- Tweede toegepaste therapie: actieve immunotherapy of therapeutische vaccinatie tegen de tumor

Gebruik van dendritische cellen Immunogeniciteit tumorcellen kan verhoogd worden door transfectie met co-

stimulatoire moleculen of cytokine genen.Voorbeelden:

- Antistoffen reageren tegen HER2/neu: HER2/neu : oncogen eiwit uitgedrukt door borstcarcinoom cellen

- CD20 specifieke antistoffen voor behandeling lymfomen- Tumor geïnduceerde angiogenese onderdrukt door antistoffen tegen VEGF

3. Immuunrespons tegen transplantatena) AlgemeenBij transplantaties is afstoting of rejectie van het transplantaat onvermijdelijk:

- Cellulaire respons ligt aan de basis- Allografts en Xenografts worden afgestoten en bevatten allo- en xeno-antigenen

b) Beknopt mechanismeFirst-set rejectie:

- Na 7 à 10-tal dagen - Uiting van de primaire respons

Second-set rejectie:- Na 2 à 3 dagen - Bij contact met zelfde weefsel snellere rejectie door vorming van geheugencellen

45

c) Transplantatie antigenen: herkenning van alloantigenenHerkenning van getransplanteerde cellen als ‘self’ of vreemd bepaald door polymorfe genen overgeërfd door beide ouders en co-dominant uitgedrukt:MHC of HLA moleculen verantwoordelijk voor afstoting:

- Genen coderend voor HLA zijn polymorf: 120 verschillende allelen voor HLA-A 250 verschillende allelen voor HLA-B Verschillende allelen worden als vreemde antigenen aanschouwd (= alloantigens)

- 6 verschillende HLA klasse I moleculen op macrofagen en B-cellen- 6 verschillende HLA klasse II moleculen op dendritische cellen- Syngene muizen hebben zelfde MHC moleculen : geen afstoting- Allogene muizen verschillende MCH moleculen : afstoting- Allogene MHC moleculen op 2 manieren verwerkt door T-cellen: indirect of direct

Non MCH antigenen kunnen ook verantwoordelijk zijn voor afstoting:- Minor histocompatibility antigens - Normale cellulaire eiwitten die kleine verschillen vertonen bij donor & ontvanger- Reactie minder hevig dan bij MHC-moleculen

d) Directe herkenning van allogene MHC moleculenT-lymfocyten worden thv thymus positief geselecteerd op de herkenning van peptiden gepresenteerd door self-MHC moleculen:

- Allogeneïsche MHC moleculen met peptiden van allogeneïsche cellen aanzien door immuunsysteem als : self-MHC moleculen + vreemd peptide

- Herkenning van allogeneïsche MHC moleculen op transplantaat : kruisreactiviteit- Ci 10% T-cellen reageren op allogeneïsche moleculen = direct allorecognition

Verklaring waarom reactie tegen transplantaat zo hevig is Mixed lymphocyt reaction : directe herkenning van allogeneïsche HLA moleculen.

(lees pp 26)Bij transplantatie :

- Donor APC’s migreren naar drainerende lymfeklieren - Donor APC’s worden herkend door gastheer T-cellen (= directe herkenning)

e) indirecte herkenning van allogene MHC moleculenBij transplantatie van een orgaan waarvan APC’s zijn ontdaan:

- Dendritische cellen van ontvanger migreren naar transplantaat antigenen- Antigenen worden gepresenteerd aan APC’s van ontvanger- Activatie T-cellen (= indirecte herkenning)

Zowel bij directe als bij indirecte herkenning worden alloreactieve CD4 en CD8 T-cellen geactiveerd:- CD4 T-cellen : differentiëren tot cytokine producerende effector cellen en zullen ent

beschadigen- CD8 T-cellen : geactiveerd door directe weg en zullen differentiëren tot Tc-cellen en de

entcellen doden.

f) Immuun mechanismen van ‘graft’ rejectieMen onderscheidt drie types transplant afstoting: hyperacute, acute en chronische rejectie

- Hyperacute rejectie: Binnen de minuten na transplantatie Thrombosevorming in bloedvaten en ischemische necrose Gemedieerd door circulerende antistoffen reeds aanwezig voor transplantatie en

opgewekt na transfusies of zwangerschap Respons tegen antigenen op endotheelcellen van transplantaat Activeren complement en stollingssysteem

46

Elke patiënt wordt vooraf aan transplantatie tests onderworpen Groot probleem bij xenotransplantaties

- Acute rejectie: Dagen tot weken na transplantatie Gemedieerd door T-cellen en endotheel reactieve antistoffen Activeren cellyse, secretie cytokines en inflammatoire stoffen Bij de nieren zijn de endotheelcellen eerste doelwit m.a.g. microvasculaire

endothelitis - Chronische rejectie:

Progressief achteruit gaan van de functie van het transplantaat Toenemende fibrose en vernauwing van de bloedvaten (graft ateriosclerose) Gemedieerd door alloreactieve T-cellen die cytokines produceren

g) Preventie en behandeling graft rejectieVooral door suppressie van T-cel activatie: cyclosporine

- Afkomstig van een schimmel - Bindt aan cyclophyline- Cyclosporine-cyclophyline complex blokkeert Ca/calmoduline geactiveerd calcineurine- NFAT wordt onderdrukt minder cytokines geproduceerd (IL-2)- Bijwerkingen : nierbeschadinging

Er bestaan nog veel andere medicaties, enkel zijn ze niet specifiek en veroorzaken veel bijwerkingen.

h) Transplantatie van beenmerg cellenBeenmerg transplantaties of transplantatie van hematopoëtische stamcellen wordt gebruikt voor behandeling van deficiënties van bloedproductie na chemotherapie ,… .

- Patiënt moet eerst geconditioneerd worden om plaats te maken voor nieuwe stamcellen.- Donor en ontvanger moeten nauwkeurig gematched worden qua HLA-moleculen- Indien dit niet gebeurd zullen donor mature T-cellen onmiddellijk gastheercellen herkennen

en vernietigen : graft versus host disease. - Reactie tegen allogene beenmerg cellen is zeer hevig.

Hoofdstuk 11: Hypergevoeligheidsziekten1. Inleidinga) AlgemeenAandoeningen veroorzaakt door abnormale immuunresponsen leiden tot overgevoeligheidsziekten.

- Falen van de self tolerance : autoimmune aandoeningen- Ongecontroleerde of overdreven respons : hypergevoeligheids aandoeningen- Persoon die blootgesteld wordt aan antigen vertoont een gevoeligheid- Persoon die abnormaal reageert op antigen : hypergevoelig

2. Types van overgevoeligheidsaandoeningena) Basis indelingIndeling naargelang type immuunrespons en effectormechanismen b) Type I hypersensitiviteit aandoeningen

- Veroorzaakt door IgE antistoffen en mastcellen - Meest voorkomend

c) Type II hypersensitiviteit aandoeningen- Andere isotypes Ig kunnen weefselbeschadiging veroorzaken- Door aantrekking en activatie van inflammatoire cellen en interfereren met normale

celfuncties

d) Type III hypersensitiviteit aandoeningen- Vorming van immuuncomplexen , die neerslaan in weefsels- Thv kleine bloedvaten

e) Type IV hypersensitiviteit aandoeningen47

- T-cellen activeren effector mechanismen van DTH of doelwitcellen vernietigen

3. Onmiddelijke overgevoeligheid3.1 MechanismeVerschillende stappen van Type I respons:

- Contact met antigen- Activatie specifieke Th2-cellen - Productie van IgE antistoffen - Binding IgE aan Fc-receptoren van mastcellen : sensitisatie- ‘cross-linking’ van receptoren : mastcellen degranuleren- Pathologische reacties:

Verhoogde vasculaire permeabiliteit Vasodilatatie Bronchiale en intestinale gladde spiercel contractie Lokale inflammatie

3.2 Algemene kenmerkenHet wordt onmiddelijke overgevoeligheidsreactie genoemd omdat reactie optreedt binnen enkele minuten na contact met antigen:

- Allergie of atopie- Antigenen die type I reactie uitlokken = allergenen : uit de natuur- Alleen voorbeschikte personen reageren tegen deze allergenen : er zijn genen geassocieerd

met atopie- In alle bindweefsels en in alle epithelen , omdat mastcellen daar zitten:

Huid of mucosale allergieën Voedsel allergie Astma Systemische anafylaxis

- Allergische reacties uitgelokt door niet-immunologische stimuli : Uitgelokt door inspanning of koude Niet atopische reacties

3.3 Productie IgE antistoffenIgE synthese hangt af van de ‘neiging’ van een persoon om Th2 respons te induceren in respons op een allergeen. Kan beïnvloed worden door:

- Genetische voortbeschiktheid- Aard van het antigen- Wijze van contact met antigen

a) Aard van de allergenenAllergenen die zorgen voor een allergische reactie zijn :

- Kleine geglycosyleerde eiwitten , goed oplosbaar in lichaamsvochten- Typische allergenen: pollen, huisstof mijt, bijengif, voedsel, penicilline,… - Chronisch T-cel activatie zonder innate respons zou T-cel differentiatie in de richting van Th2

pathway drijven - Individu wordt herhaaldelijk blootgesteld aan de allergenen.

b) Activatie van Th2 cellenIgE synthese is afhankelijk van Th2-cel activatie en secretie IL-4:

- Dendritische cellen nemen allergeen op en transporteert naar lymfeklieren- Presentatie aan T-cellen- Differentiatie tot Th2-cellen en secretie IL-4- Secretie IL-4 : isotype swith naar IgE - Th2-cellen helpen B-cellen ook in productie IgE

48

- IL-5 gesecreteerd door Th2 cellen : activeert eosinofielen- IL-13 stimuleert epitheliale cellen tot secretie grote hoeveelheden mucus- Infiltratie Th2 cellen thv huid of bronchiale mucosa via chemokines

De normale waarde van IgE in het plasma : < 1microgram/ml- Bij atopische patiënten stijgt dit tot 1000 microgram/ml- IgE bindt aan Fc receptor mastcellen

α- keten receptor bindt aan IgE β- keten doorboort membraan 4x en heeft één ITAM motief γ- keten homodimeer en covalent gebonden : elke keten heeft één ITAM motief

- Tyrosine fosforylatie van ITAM’s activeert mastcellen.

3.4 Activatie van mastcellen en secretie van mediatorenMastcellen,basofielen en eosinofielen zijn de effectorcellen van allergische reacties en bevatten granules en produceren lipide mediatoren en cytokines

a) Mastcellen - Afgeleid van beenmerg stamcellen- Niet in de circulatie - Migreren naar de weefsel en ondergaan differentietie in situ- Mature mastcellen in alle weefsels teruggevonden thv bloedvaten , zenuwvezels en onder

epithelen.- Mucosale mastcellen:

Thv intestinale mucosa en alveolaire ruimten long Minder histamine maar meer tryptase

- Bindweefsel mastcellen: Thv huid en intestinale submucosa

b) Basofielen- Bloed granulocyten - Drukken Fc receptoren uit - Granules bevatten : histamine, chondroitine sulfaat en proteasen

c) Activatie van mastcellenCross linking Fc receptor leidt tot activatie mastcellen :

- Exocytose synthese en secretie lipide mediatoren - Synthese en secretie cytokines

De signaaltransductie is gelijkend op de lymfocyten:- Lyn tyrosine kinase fosforyleert de tyrosines van ITAM op α-keten- Syk tyrosine kinase fosforyleert ITAM op γ-keten- Receptor activatie leidt ook tot activatie adenylaat cyclase en vorming cAMP- cAMP activeert PKA - PKA inhibeert degranulatie : negatieve feedback controle- Synthese lipide mediatoren door activatie PLA-2

49

d) Mediatoren vrijgesteld door mastcellenBiogene amines (vasoactieve histamines) : histamine

- Histamine bindt aan histamine receptoren - Activatie histamine receptor leidt tot vorming DAG en IP3- Endotheelcellen zullen contraheren en vocht lekt naar interstitium- Endotheelcellen secreteren ook PGI2 en NO: vasodilatatie en contractie gladde spiercellen

thv darmwand en bronchi (bronchospasmen)- Anti-histaminica als medicatie

Neutrale serine protease: tryptasen en chymase- Leidt tot weefselbeschadiging- Tryptase is een goede merker voor mastcellen- Breken fibrinogeen af, activeren collagenase , zetten angiotensine I om tot angiotensine II.- degraderen epidermale basale membraan en secreteren mucus

Cyclooxygenase en lipooxygenase metabolieten van arachidonzuur:- PGD2 : vasodilatator en bronchoconstrictor- PGD2 recruteert neutrofielen - Leukotriënen : bronchospasmen geinhibeerd door lipooxygenase- Platelet-activating factor (PAF) : bronchoconstrictor

Cytokines : TNF, IL-1,4,5,6,13, MIP-1α , MIP-1β, GM-CSF- Verantwoordelijk voor late-fase reactie en infiltratie inflammatoire cellen

e) Eigenschappen van eosinofielen- Thv mucosae van respiratoire, GI en genitourinaire tractus- Cytokines bevorderen de activatie eosinofielen : IL-5 krachtige activator- Door chemokines aangetrokken naar infectiehaard : eotaxine en monocyt-chemotactisch

eiwit-5

f) Onmiddelijke en late-fase reactieOnmiddelijke reactie:

- Reacties op vasculaire en gladde spiercellen- Gekenmerkt door vasodilatatie, congestie, oedeem

Late fase reactie:- Recrutering van inflammatoire cellen en ontstekingsverschijnselen domineren- Veel eosinofielen, neutrofielen en T-cellen

Intradermale injectie met allergeen in atopisch individu die al IgE antistoffen heeft geproduceerd tegen allergeen:

- Injectieplaats wordt rood agv vasodilatatie en zwelling : wheal- Bloedvaten aan de randen dilateren ook en vormen rodere ring rondom wheal: flare

Binnen 5 à 10 min na de injectie verdwijnen deze symptomen- 2 à 4h later volgt de late fase reactie- Eosinofielen, neutro- en basofielen en Th2 cellen accumuleren zicht - Maximaal na 24 h - Vrijstelling van cyto- en chemokines

3.5 Klinische tekens en therapie van allergische Type I aandoeningena) soorten allergieënMeest voorkomende vormen zijn:

- Allergische rhinitis : ingeademd allergeen - Bronchiaal astma : ingeademd allergeen- Atopische dermatitits (eczeem) : ingenomen allergenen- Voedsel allergieën : ingenomen allergenen (diarree en braken)

50

Concentratie mastcellen in doelwit organen bepalen ernst van reactie

b) Bronchiaal astmaAstma is een inflammatoire aandoening veroorzaakt door herhaalde onmiddelijke overgevoeligheidsreacties:

- Intermittente en reversibele bronchoconstrictie - Chronische bronchiale inflammatie met eosinofielen- Hypertrofie van gladde spiercellen - Hyperreactiviteit bronchoconstrictoren- Astma patiënt : opstoten van bronchoconstricties en verhoogde productie taai mucus- Astma komt samen met bronchitis & emfyseem

70 % van de astma is geassocieerd met IgE gemedieerde overgevoeligheid30 % uitgelokt door niet-immune stimuli , o.a. farmaca , koude of inspanning

4. Ziekten veroorzaakt door antistoffen en immuuncomplexena) Korte herhalingType II overgevoeligheid : Antistoffen (IgA,IgG, IgM, IgD) binden aan cellen of extracellulair weefselType III overgevoeligheid : antilichaam-antigen complexen nestelen zich in de wand van kleinere bloedvaten

b) Mechanismen van weefselbeschadiging en ziekten door antistoffenType II overgevoeligheidsziekten veroorzaken ziekten die specifiek cellen of weefsels aantasten:

- Ziekten zijn niet systemisch- Antistoffen zijn auto-antilichamen- 3 manieren om ziekte te veroorzaken:

Cellen opsoniseren en complement activeren fagocytose en lyse van de cellen = autoimmune hemolytische anemie en thrombocytopenische purpura

Recrutering van neutrofielen en macrofagen activeren antistoffen of complement factoren veroorzaken lokale inflammatie = anti-lichaam gemedieerde glomerulonefritis

Ig binden met normale cellulaire receptoren interfereren met cellulaire functies ziekten zonder echte weefselbeschadiging = ziekte van Graves en bij myasthenia gravis , Goodpasture’s syndroom (Ig gericht tegen glomeruli)

c) Immuun-complex gemedieerde ziekten (Type III overgevoeligheid)Immuuncomplexen : autoantigenen of vreemde antigenen gebonden aan antistoffen

- Meestal systemisch, zonder specificiteit voor bepaald weefsel of orgaan- Serum-ziekte : typische immuuncomplex gemedieerde ziekte- Geproduceerd tijdens normale immuunrespons:

Ziekte gevormd waneer ze niet goed verwijderd worden Innesteling thv capillairen glomeruli en synovia Complexen met cationische antigenen binden aan negatief geladen membraan van

bloedvaten en glomeruli- Activeren inflammatoire cellen : cytokine release en secretie vasoactieve stoffen- Neerslag hangt af van aard complex en kenmerken van bloedvaten

5. Ziekten veroorzaakt door T-lymfocyten (Type IV overgevoeligheidsziekten)a) Korte herhalingVeroorzaken weefsel beschadiging door mechanismen aan de basis van ‘DTH’ uit te lokken of via directe cytotoxiciteit.

- Uitgelokt door CD4 Th1 en CD8 T-cellen - Beiden secreteren cytokines die macrofagen activeren en inflammatie induceren- T-cellen kunnen auto-reactief zijn of kunnen reageren met vreemd eiwit

51

b) Ziekten veroorzaakt door ‘delayed type’ overgevoeligheidBij DHT is er weefselbeschadiging:

- Door activatie macrofagen en hun mediatoren- Mediatoren : hydrolyserende enzymen, reactieve zuurstof intermediairen, NO en pro-

inflammatoire cytokines.- Vasculaire endotheelcellen drukken meer adhesiemoleculen uit en MCH – klasse II moleculen

uit. - Chronische DTH reacties: fibrose

c) Ziekten veroorzaakt door CTL’sCTL responsen tegen virale antigenen leiden tot weefselbeschadiging:

- Vernietigen geïnfecteerde cellen , ook wanneer virus niet cytopathisch is

Hoofdstuk 12: Congenitale en verworven immuundeficiënties1. Inleidinga) AlgemeenPerfect functionerend immuunsysteem is essentieel voor de verdediging tegen infecties en schadelijke toxines. Deficiënties van het immuunsysteem leiden tot ziektes of ernstige infecties met of zonder een fatale afloop: immunodeficiëntie ziekten

- Congenitale of primaire immuundeficiënties : Uiting van genetische defecten Komen vroegtijdig tot uiting

- Verworven of secundaire immuundeficiënties : A.g.v. malnutritie Kankeruitzaaiingen Behandeling met immunosuppressieve middelen Infectie van immuuncellen (bv: HIV)

- Deficiëntie van humorale immuniteit : Verhoogde gevoeligheid voor pyogene bacteriën

- Deficiëntie van cellulaire immuniteit : Leidt tot virale infecties en infecties met intracellulaire microben

2. Congenitale (primaire) immuundeficiënties2.1 Algemeena) Eerste beschreven immuundeficiëntie X- gebonden agammaglobulinemie

- Ziekte veroorzaakt door defect in B-cel maturatie

b) Stoornissen in B-cel maturatieDeze resulteren in:

- Deficiëntie in antistof productie - Verhoogde gevoeligheid voor infecties met extracellulaire microben- Verminderde conc Ig in het serum- Gebrekkige antistof respons op vaccinaties- Verminderd aantal B-lymfocyten in bloed & lymfoïde weefsels

c) Stoornissen in T-cel maturatieDeze resulteren in:

- Deficiëntie cellulaire immuniteit- Verhoogde incidentie van infecties met intracellulaire microben- Gediagnosticeerd ahv verlaagd aantal perifere T-cellen - Verminderde proliferatie - Verminderde DHT reactie op microbiële antigenen

2.2 Defecten van lymfocyt maturatie52

a) OorzakenDefecten in de verschillende fasen van stamcel tot mature lymfocyt:

- Cel proliferatie- Expressie van specifieke antigen receptoren- Selectie van cellen naargelang specificiteit en wijziging van expressie van genen

b) SCIDssevere combined immunodeficiencies:

- Zowel humorale als cellulaire immuniteit zijn getroffen- Deficienties in B én T –cellen of T-cellen alleen

c) X-gebonden SCID agv mutatie cytokine receptor γ-keten50 % zijn X-gebonden door mutatie in het gen coderend voor γ-keten gemeenschappelijk voor IL-2, IL-4, IL-7, IL-9 en IL-15.

- Mutaties zijn recessief- Gestoorde maturatie van T-cellen en NK-cellen : aantal is verminderd

Gestoorde ontwikkeling thymocyten : gestoorde signalisatie IL-7 Gestoorde ontwikkeling NK-cellen : gestoorde signalisatie IL-15

- Aantal B-cellen is normaal of lichtjes verhoogd : deficiëntie humorale immuniteit door afwezigheid van Th-cellen.

- Sommige patiënten vertonen autosomale overerving : mutatie in IL-7 α-keten of JAK3 kinase

d) SCID veroorzaakt door adenosine deaminase deficiëntie50% leidt aan autosomale recessieve vorm van SCID:

- Deficiëntie adenosine daminase (ADA) : Opstapeling doxyadenosine en adenosylhomocysteine en dATP Stoffen hebben toxisch effect en inhiberen DNA synthese Sterk verminderd aantal lymfocyten

- Deficiëntie purine nucleoside fosforylase (PNP) : Tekort PNP : opstapeling deoxyguanosine en dGTP Toxische effecten op immature T-cellen

e) Andere oorzaken van SCID50 % veroorzaakt door mutaties in genen betrokken bij lymfocytaire maturatie:

- Mutaties in RAG-1, RAG-2 of Artemis genen: Defecten in somatische recombinatie van receptor genen Afwezigheid van B en T-cellen

- Mutaties van CD45 of CD3δ-keten

f) Defecte B-cel maturatie : X-gebonden agammaglobulinemieBruton’s agammaglobulinemie is één van de meest voorkomende vormen van genitale immuundeficiëntie:

- Jonge B-cellen differentiëren enkel tot pre-B cel stadium- Mutatie in B cel tyrosine kinase - Geen circulerende Ig , noch B-cellen- Maturatie , aantal en functie T-cellen is normaal

g) Defecte T-cel maturatie : DiGeorge Syndroom- Defecte fœtale ontwikkeling van thymus en bijschildklieren- Deletie thv chromosoom 22q11.2- Perifere T-cellen is sterk gereduceerd of zijn afwezig- Ig-concentratie normaal of lichtjes gedaald- Hoge gevoeligheid voor mycobacteriële, virale of schimmel infecties

2.3 Defecten van lymfocyt activatie en functiea) Selectieve Ig isotype defecten

53

Meest frequente vorm is de selectieve IgA deficiëntie :- Autosomaal dominante en recessieve vormen zijn bekend- Respiratoire infecties en diarree - Infecties beschadigen respiratoire en intestinale tractus - Defect thv differentiatie van B-cellen tot IgA producerende plasmacellen- α- ketens en membraan expressie IgA zijn normaal

b) Selectieve IgG subklasse deficiëntiesTotale IgG concentratie is normaal , maar één van de subklassen ontbreekt:

- Deficiëntie IgG3 : bij volwassenen- Deficiëntie IgG2 met deficiëntie IgA : bij kinderen- Beide vertonen geen klinische tekens

c) Defecten van T-cel afhankelijke B cel activatie : hyper-IgM syndroomX- gebonden hyper-IgM syndroom zeldzame ziekte:

- Stoornis in Ig isotype switching- Geen circulerende IgG en IgA - Mutatie thv CD40L eiwit : geen signaal via CD40 op membraan van B-cellen - Infecties zoals bij hypogammaglobulinemie- Defecten in cel-gemedieerde immuniteit : defectie activatie macrofagen door CD40L T-cellen- Verhoogde gevoeligheid voor pneumocystis carinii

d) Defecten van B-cel differentiatie : common variable immunodeficiency- Verminderde hoeveelheid circulerende Ig- Verstoorde antistof respons - Verhoogde incidentie van infecties- Geassocieerd met pernicieuze anemie, hemolytische anemie, rheumatoïde artritis en

tumoren.- Diagnose tijdens kinderjaren of op volwassen leeftijd- B-cellen meestal aanwezig, doch plasma cellen zijn afwezig

e) Defecten van T-cel activatie en functie- Defectieve expressie van CD3 complex eiwitten- Mutaties van ZAP-70- Verminderde synthese van cytokines : IL-2 en IFN-γ- Gestoorde IL-receptor expressie- Klinische tekens : zeer variabel

f) Defectieve HLA klasse II expressie : ‘bare lymphocyte syndrome’Zeldzame heterogene groep van autosomale en recessieve ziekten:

- APC en B-cellen drukken zwak of geen HLA-DR, DP,DQ moleculen uit- Mutatie in genen die expressie van HLA klasse II genen reguleren- Verstoorde poitieve CD4 T-cel selectie en verstoorde CD4 T-cel activatie

g) Defectieve HLA klasse I expressie- Verminderd aantal CD8 T-cellen - Mutatie verantwoordelijk voor defectieve functie TAP-1 of TAP-2 eiwitten

2.4 Afwijkingen van lymfocyten geassocieerd met andere aandoeningena) Wiskott-Aldrich syndroomX-gebonden ziekte :

- Eczeem en thrombocytopenie- Grote gevoeligheid voor pyogene bacterie- In initiële stadium

lymfocyten aantal is normaal Deficiëntie in productie antistoffen tegen polysacharide antigenen

54

- Op volwassen leeftijd : Aantal lymfocyten neemt af, deficiëntie neemt toe Defectieve gen codeert voor eiwit dat tot expressie komt in cytoplasma van beenmeg

afgeleide cellen : interactie met Grb-2 en G-eiwitten die cytoskelet regelen Cellen zijn klein en migreren nauwelijks

b) ataxia telangiectasiaAutosomaal recessieve ziekte:

- Ataxia- Vasculaire abnormaliteiten- Neurologische stoornissen- Verhoogde incidentie van tumoren en immuundeficiënties : B of T-cellen treffen- IgA en IgG2 deficiëntie en hypoplasie van thymus

2.5 Defecten van het ‘innate’ immuunsysteema) Herhaling innate immuunsysteemInnate immuunsysteem is de eerste defensie linie :

- Fagocyten en complement systeem spelen belangrijke rol- Deficiënties in innate immuunsysteem : optreden van herhaaldelijke infecties

b) Defect van microbiciede activiteit van fagocyten : chronische granulomateuse ziekteChronische granulomateuse ziekte (CGD) is een zeldzame aandoening met in 66 % een X-gebonden overervingspatroon:

- Herhaalde infecties met bacteriën of schimmels- Stimuleren een chronisch cel-gemedieerde immuunrespons resulterend in:

T-cel gemedieerde macrofaag activatie Vorming granulomas opgebouwd door macrofagen

- Mutaties in oxidase systeem van fagocyten - Leiden tot defectieve productie van superoxide en ROI’s : sterk verminderde bacterociede

werking - Superoxide werking kan hersteld worden door IFN-γ

c) Leukocyt adhesie deficiëntiesLeukocyt adhesie deficiëntie type I : autosomale recessieve ziekte

- Herhaaldelijke bacteriële en schimmel infectie - Gebrekkige wondheling- Adhesie-afhankelijke functies zijn gestoord:

Adherentie aan endotheel Neutrofiel aggregatie Chemotaxis en fagocytose Cytotoxiciteit van neutrofielen, NK-cellen en T-cellen

- Onderliggende oorzaak : afwezige expressie van β2 integrines (LFA-1, Mac-1 en Pp150,95) of CD11/CD18 familie van glycoproteinen

Leukocyt adhesie deficiëntie type II : - Deficiëntie van sialyl lewis X : koolhydraat ligand op neutrofielen dat bindt aan E- en P-

selectines

d) Defect van NK-cellen en andere WBC : Chediak-Higashi syndroomZeldzaam autosomaal recessieve aandoening :

- Herhaaldelijke infecties- Partieel oculocutaan albinisme - Lymfocytaire infiltratie - Neutro’s, mono’s en lymfocyten bevatten reusachtige granulocyten en treft de :

Lysosomen van neutrofielen & macrofagen Melanosomen van melanocyten Cellen van het zenuwstelsel

55

e) Complement deficiëntiesDeficiënties van klassieke activatie pathway:

- C2 deficiëntie: meest voorkomende vorm Ziektepatroon dat lijkt op SLE : gebrekkige verwijdering immuuncomplexen Nestelen thv microcirculatie

- C2 en C4 deficiënties : verhoogde gevoeligheid voor pyogene bacteriën- C3 deficiënties : fatale pyogene bacteriële infecties

Deficiënties van alternatieve activatie pathway:- Deficiënties van properdine en Factor D: verhoogde gevoeligheid voor infecties

Deficiënties van factoren die rol spelen in vorming MAC (C5,6,7,8 en 9):- Verhoogde gevoeligheid voor systemische infecties met Neisseria Meningitidis en

gonorrheae

2.6 Therapie van congenitale immuundeficiëntiesa) Doel

- Frequentie van de frequenties te verlagen - Infecties te controleren - Defectieve componenten te vervangen door adoptieve transfer of transplantatie

b) Toepassingen- Passieve immunisatie met ‘pooled gammaglobulines’ bij jongetjes met X-gebonden

agammaglobulinemie - Beenmergtransplantatie : dé behandeling bij SCID agv ADA def , Wiskott-Aldrich syndroom,

‘bare lymphocyte syndrome’ en LAD- Enzym substitutie : matig kortduren succes bij ADA en PNP def- Optimale behandeling bij vervanging van deficiënte gen : gen therapie

3. Verworven (secundaire) immuundeficiëntiesa) Oorzaken Twee belangrijke mechanismen:

- Immunosupressie - Iatrogene immuundeficiëntie : ziekte a.g.v. behandeling voor andere ziekte

Andere oorzaken:- Malnutritie- Kanker en kankerbehandeling- Infecties & splenectomie

b) MalnutritieVeel voorkomend in Derde wereld:

- Metabole stoornissen hebben een weerslag op maturatie & functies van de immuuncellen.

c) KankerInfecties als gevolg van gestoorde cellulaire en humorale immuniteit:

- Beenmerg metastasen en kankers van hematopoetisch systeem interferen met ontwikkeling van de lymfoïde cellen en andere WBC.

- Kankers secreteren ook immunosuppressieve moleculen- Radiotherapie en chemotherapie toxisch voor beenmergcellen en ontwikkelende lymfocyten.

56

d) ImmuunsuppressieMazel virus en HTLV-1 virussen interfereren met lymfocyten functies

- Mycobacterium tuberculosis en schimmel infecties : glbale anergie voor antigenen- Parasitaire infecties geassocieerd met immunodeficiënties

Iatrogene immuunsuppressie als gevolg van behandeling met farmaca:- interfereren met functies van lymfocyten- corticosteroiden en cyclosporine

e) SplenectomiePatiënten zijn supergevoelig voor infecties met Streptococcus pneumoniae

4. AIDS4.1 Humaan immunodeficiëntie virusa) AlgemeenHIV infecteert :

- CD4 T-celllen- Macrofagen- Dendritische cellen

50 à 60 miljoen mensen geïnfecteerd en 20 miljoen kinderen & volwassen gedood HIV is lid van lentivirussen, tot deze familie behoren ook:

- Visna virus schapen - Boviene, kat en ape immunodeficiëntie virus- Veroorzaken latente infecties en acute cytopathische effecten- Infectie verloopt traag maar progressief : Wasting syndrome en hersendegeneratie- HIV type I : meest verspreid - HIV type II : andere genomische structuur , doch gelijke klinische tekens

b) Opbouw HIV virusHet HIV virus is opgebouwd uit:

- Twee identische RNA strengen verpakt in ‘core’ van virale eiwitten- Omgeven door fosfolipide laag van geïnfecteerde cel- ‘long terminal repeats’ : reguleren virale infectie , virale gen expressie en virale replicatie. - Gag-seq : codeert voor ‘core’ structurele eiwitten- Env-seq : codeert voor enveloppe eiwitten gp120 en gp41 (regelen infectiviteit)

Env complex : trimerisch complex van drie gp120/gp41 paren Medieert multistaps fucsie proces tussen virus partikel en membraan van de

gastheercel.- Pol-seq : codeert voor ‘reverse transcriptase , integrase en virale proteasen - HIV-1 bevat ook nog 6 regulatoire genen : tat, rev, vif , nef , vpr en vpu

c) Mechanisme viruseerste stap : binding van gp120 subeenheden aan CD4 moleculen

- Conformatie wijziging die binding gp120 aan chemokine receptor bevordert (CXCR4 en CCR5)

- Inductie verandering gp41 : hydrofobe regio (fusie peptide) steekt uit en insereert in T-cel membraan

- Fusie proces voltooid

Tweede stap: eens HIV virus in de cel zit worden de enzymen in nucleoproteine complex geactiveerd:- Start replicatie cyclus- Nucleoproteinen ‘core’ van virus wordt afgebroken: RNA genoom vrij- RNA omgezet in dubbelstrengig DNA door ‘reverse transcriptase’ - DNA treedt binnen in kern van gastheercel = provirus

Provirus kan transcriptioneel inactief blijven zonder productie virale eiwitten Lysogene cyclus

57

- Bij voltooiing van replicatie cyclus : virale partikels komen vrij uit gastheercel Synthese mature virale partikels nadat full length virale RNA transcripten ontstaan en

virale genen worden uitgedrukt Viraal RNA in nucleoproteine complex verpakt : bevat ook nog Gag en pol gen voor

volgende integratie cyclus Nucleoproteine complex omgeven door membraan enveloppe Virale partikels vrijgesteld door ‘budding’

Opmerking:Evolutie van type HIV virus dat CCR5 receptor gebruikt naar een type HIV virus dat CXCR4 receptor gebruikt en T cel lijnen infecteert.

d) Factoren die genexpressie beïnvloedenTranscriptie van genen van het provirus gereguleerd door TLR ‘upstream’ van virale structurele genen

- LTRs bevatten polyadenylatie signaal sequenties , TATA box promoter sequenties en bindingssites voor transcriptie factoren in geïnfecteerde cellen (NF-ĸB en SP1)

- Initiatie transcriptie HIV in T-cellen hangt af van activatie van T-cellen door antigen herkenning of via cytokines

- Tat eiwit vereist voor HIV gen expressie en bevordert productie mRNA transcripten

HIV gen expressie onderverdeeld in :- Vroegtijdig stadium : regulatoire eiwitten worden uitgedrukt ( rev,tat en nef gecodeerd door

‘spliced’ mRNA- Laattijdig stadium : structurele eiwitten (Gag,Pol en Env gecodeerd door één unspliced RNA)

worden uitgedrukt en viraal RNA wordt verpakt

e) Eiwitten van HIV virus- Rev eiwit : switch van vroegtijdige naar late gen expressie - Pol eiwit : precursor proteine dat gekliefd wordt tot reverse transcriptase, protease,

ribonuclease en integrase enzymen . - Gag gen : gekliefd tot p24, p17 en p15 door viraal protease = vormen core eiwitten

noodzakelijk voor vorming van partikels- Env gen : codeert voor 160 kD glycoproteine geknipt door cellulaire proteasen in gp120 en

gp41.

4.2 Pathogenese van AIDSa) korte inleidingHIV begint met een acute infectie, die partieel gecontroleerd wordt door adaptieve immuunsysteem progressieve infectie die leidt tot vernietiging van perifere weefsels HIV infectie kan gevolgd worden door aantal virus partikels in plasma en aantal circulerende CD4 T-cellen.

b) Primaire infectieHIV virussen infecteren CD4 T-cellen en monocyten in het bloed of CD4 T-cellen en macrofagen in mucosae:

- Binnen enkele dagen: HIV replicatie in lymfeklieren - Leidt tot viremie en acuut HIV syndroom ( koorts, hoofdpijn, faryngitis ,…)- Viremie zorgt voor algemene verspreiding van HIVV - Adaptief immuunsysteem reageert : virus productie wordt partieel gecontroleerd - Viremie daalt na 3 maand tot lage maar detecteerbaar niveau

CTL respons is detecteerbaar na 2 à 3 weken en is maximaal na 12 weken (3maand)

58

c) Klinische latentie periodeThv de milt en lymfeklieren vindt er continue HIV replicatie plaats m.a.g. vernietiging van cellen:

- Immuunsysteem nog voldoende competent om infecties te controleren- Geïnfecteerde patiënten vertonen weinig tot geen symptomen- CD4 T-cellen worden meer en meer vernietigd- Over tijdspanne van jaren zal continue cyclus van virus infectie, T cel dood en nieuwe

infecties leiden tot progressieve afname van CD4 T-cellen in lichaam

d) Chronische progressieve faseDe patiënt wordt gevoelig voor andere infecties:

- Immuunrespons tegen andere infecties laat toe om HIV productie te stimuleren- Verdere vernietiging van lymfoïde weefsels

e) Finale en letale faseWanneer perifere weefsel volledig vernietigd is en perifere CD4 T-cel aantal daalt < 200 cellen/mm³:

- Nu leiden de patiënten aan opportunistische infecties, neoplasia, cachexie, nierfalen en hersendegeneratie ( = AIDS encefalopathie)

f) HIV reservoirs en virale turnoverNieuwe farmaca worden ontwikkeld om HIV productie gedurende de jaren te blokkeren. Reductie van plasma viremie kent 3 fasen:Initiatie van HAART therapie :

- Induceert snelle daling viremie met halveringstijd van < 1 dag- Dalig suggereert dat virus geproduceerd wordt door kort levende CD4 T-cellen

Tweede ‘decay’ fase :- Halveringstijd van 2 weken : brengt plasma viremie onder detecteerbaar niveau- Reflecteert tragere verlies aan virus doordat geproduceerd wordt door macrofagen

Derde fase :- Zeer trage afname van viremie wordt voorspeld ahv mathematische modellen- Virus aanwezig is in lang levende geheugen T-cellen - Tientallen jaren duren vooraleer dit reservoir zou ontdaan worden van HIV virussen.

g) Mechanismen van immuundeficiëntieHIV infectie leidt uiteindelijk tot een verstoorde functie van het innate en adaptief immuunsysteem:

- Belangrijke oorzaak : verlies van CD4 T-cellen door cytopathische effect Door aanhoudende infecties : niet geïnfecteerde cellen chronisch geactiveerd Geactiveerde cellen gevoelig aan apoptose

- Defecten van het immuunsysteem voor CD4 T-cellen dalen in het bloed: Verminderde geheugen respons Gebrekkige CTL respons en humorale respons Hypergammaglobulinemie

h) Immuunrespons tegen HIVEerste respons:

- Zeer gelijkend op respons tegen ander virus- Respons is duidelijk onvoldoende want HIV virussen overwinnen immuunsysteem- Analyse van respons is belangrijk omdat:

1. respons schadelijk kan zijn voor gastheercel2. antilichamen tegen HIV antigenen kunnen gebruikt worden als

diagnostische merkers3. Ontwikkeling van vaccin ahv HIV epitopen

Adaptieve respons gekenmerkt door expansie HIVspecifieke CD8 T-cellen

59

Zes tot 9 weken na de infectie:- HIV specifieke antistoffen worden teruggevonden tegen:

Gp120 en gp 41 P24 en reverse transcriptase Gag en Pol producten

4.3 Mechanismen van ‘immune evasion’ door HIVFalen van cel gemedieerde en humorale immuniteit om HIV te elimeneren heeft vele oorzaken :

- Depletie en functionele onderdrukking van CD4 T-cellen - Immuunreacties vaak te zwak om virus te elimineren - HIV virus kan immuunsysteem verschalken en omzeilen- Zeer hoge mutatie frequentie : error prone transcriptase kan daardoor ontsnappen aan

antistoffen en CTL’s. - Ontsnappen aan cytolyse door ‘down regulering’ (door Nef) van HLA klasse I moleculen.

4.4 Transmissie van HIV en epidemiologieVirus wordt via 3 routes verspreidt :

1. Intiem sexueel contact: meest frequente transmissie2. Besmetting via naalden : bij drugsverslaagden (via bloedtransfusie is het beperkt)3. Moeder-baby transmissie : HIV infecties bij kinderen

4.5 Therapie en vaccinatie strategieëna)Behandeling Behandeling van HIV infecties uit combinatie van drie klassen farmaca (er bestaat geen humaan homoloog) :Eerste groep : nucleoside analogen

- Reverse transcriptase wordt geinhibeerd - Wanneer farmaca alleen wordt gebruikt zal viremie na tijdje terug toenemen agv mutaties

van het transcriptase

Tweede groep : protease inhibitoren - Inhiberen verwerking precursor eiwitten tot core en capside eiwitten - HIV zal snel resistentie ontwikkelen

Daarom worden protease inhibitoren samen met twee verschillende reverse transcriptase inhibitoren gecombineerd : triple drug therapie (HAART of highly active antiretroviral therapy)

- Viremie kan dalen tot onder de detectie grens gedurende een periode van > 3 jaar - HIV ontwikkelt daarna resistentie - Belangrijke neveneffecten

Nieuwe farmaca worden uitgetest : - Chemokine receptor antagonisten, integrase inhibitoren en virus cel fusie inhibitoren

b) Preventie HIV condoom, alertheid en vaginale microbiciede gels

c) vaccin Extreem hoge frequentie van HIV is de grootste hinderpaal voor ontwikkelen van vaccin

60