Afweersysteem – geheugen

Aangeboren afweersysteem en verworven afweersysteem

Ons afweersysteem is ingedeeld in het aangeboren afweersysteem, dat je hebt als je geboren wordt, en het verworven afweersysteem, dat je opbouwt gedurende je leven. Beide afweersystemen zijn in staat om een onderscheid te maken tussen lichaamseigen en lichaamsvreemd. De wijze, waarop dit gebeurt, verschilt.

Aangeboren afweersysteem

Je aangeboren afweersysteem maakt een onderscheid tussen lichaamseigen en lichaamsvreemd.
De fagocyten (neutrofielen, monocyten en macrofagen) behoren tot het aangeboren afweersysteem. Ze reageren op elke indringer, daarom zijn ze dus niet-specifiek. De macrofagen liggen al in de orgaanweefsels klaar, terwijl de monocyten, de voorlopercellen van macrofagen, en de neutrofiele granulocyten in het bloed zitten. Deze verhuizen naar het infectiegebied, zodra het nodig is. De fagocyten hebben receptoren (eiwitten) aan hun oppervlak om ziekteverwekkers te herkennen en te binden. Dat zijn de patroonherkenningsreceptoren (PRR’s) op hun celmembraan. Ze kunnen de ziekteverwekkers onschadelijk maken door ze ‘op te eten’ en af te breken. De stukjes van de ziekteverwekker worden op het eigen celmembraan geplaatst. Door virussen geïnfecteerde cellen kunnen ook stukjes van het antigeen op hun celmembraan plaatsen. In alle gevallen ontstaat er een antigeen presenterende cel (APC).
De APC presenteert de stukjes antigenen op het celmembraan. De gepresenteerde stukjes antigeen zitten in glycoproteïnen, het Human Leukocyte Antigen (HLA). Deze HLA-antigenen komen op het membraan van de APC-cel te zitten, zodat de B-lymfocyten en T-lymfocyten ze herkennen als lichaamsvreemd.

Patroonherkenningsreceptoren (PRR’s)

De antigeen presenterende cellen (APC’s) herkennen met hun patroonherkenningsreceptoren (PRR’s) op hun celmembraan de patronen van de ziekteverwekkers. Een receptor is een ontvanger (antenne) op het membraan van de APC, die signalen opvangt uit het bloed, die het doorgeeft aan de andere afweercellen. De afweercellen zijn dan in staat om de patronen, de herhalende acties, te herkennen, die ziekteverwekkers (pathogenen) laten zien. De APC’s zijn de fagocyten (neutrofielen, monocyten en macrofagen), dendritische cellen en op mucosale weefseloppervlakten de defensinen en surfactanteiwitten. Mucosale weefsels zijn onder andere je luchtwegen, gastro-intestinale weefsels en de urogenitale wegen, die dynamisch, dun en doorlaatbaar zijn.
• Patronen van ziekteverwekkers zijn:
– de pathogeen-geassocieerde moleculaire patronen (PAMP’s) van binnendringende ziekteverwekkers.
– de damage-geassocieerde moleculaire patronen (DAMP’s) bij beschadigde of dode eigen lichaamscellen.
De PRR’s herkennen de pathogeen-geassocieerde moleculaire patronen (PAMP’s) op binnendringende ziekteverwekkers, die zich aan de PRR’s binden. De PAMP’s zitten niet op de lichaamseigen cellen. De PPR’s herkennen ook moleculen (DAMP’s), die vrijkomen bij beschadigde cellen, bijvoorbeeld chemische toxines, brandwonden, trauma, of hypoxie, of celdood. Een molecuul is het kleinste deeltje van een stof, dat nog de eigenschappen van een stof heeft en bestaat uit atomen.

Cytokinen

Een van de functies van de PRR’s is het activeren van het complementsysteem, een onderdeel van het aangeboren afweersysteem. Hierdoor worden de cytokinen geactiveerd. Cytokinen zijn de boodschappers van je afweersysteem. Het zijn signaalstoffen, zoals hormonen, feromonen en neurotransmitters, die de cellen gebruiken om met elkaar en met andere cellen in je lichaam te praten. Tijdens bacteriële infecties is de aanmaak van cytokinen verhoogd. De, op één plaats in je lichaam, aangemaakte cytokinen verhuizen naar de plaats van een ontsteking toe. De witte bloedcellen in de bloedbaan houden doorlopend in de gaten of er ergens een hoge concentratie van cytokinen ontstaat. De cytokinen lokken zo de afweercellen naar de plaats van de infectie. Maar alléén een cel, die een cytokine-receptor heeft met dezelfde vorm als de bepaalde cytokine, kan de informatie van die bepaalde cytokine ontvangen. Zo worden de afweercellen geactiveerd door ontstekingsbevorderende cytokinen, weten ze waar ze naar toe moeten én gaan ze zich vermenigvuldigen. Door de afgifte van de cytokinen worden de fagocyten (neutrofielen, monocyten en macrofagen) aangespoord om de ziekteverwekkers te fagocyteren. Normaal gaat dit goed en kunnen de macrofagen en andere cellen in je aangeboren afweersysteem de ziekteverwekker onschadelijk maken. Veel infecties geven geen ziekteverschijnselen, zodat je er niets of erg weinig van merkt. Dat komt dan, omdat je afweersysteem zo goed reageert, dat de binnendringende ziekteverwekkers gedood of onder controle worden gehouden. In dat geval is de infectie alleen indirect te zien uit de reactie van je afweersysteem. Deze afweerreactie, zoals de aanwezigheid van antistoffen of ontstekingscellen, is te zien met een bloedtest.
Cytokinen komen in vrijwel elke biologische reactie voor en zijn betrokken bij het ontstaan of afremmen van de afweerreactie en de replicatie van witte bloedcellen. Bij replicatie wordt door celdeling (mitose) het DNA verdubbeld. Cytokinen hebben ook een terugkoppelingsfunctie naar de geheugencellen.

Geheugen aangeboren afweersysteem

Inmiddels is uit onderzoek gebleken, dat ook cellen van het aangeboren afweersysteem mogelijk een geheugen kunnen opbouwen. Dat kan door de manier, waarop het DNA, de erfelijke code, in de celkern is opgevouwen. De DNA code bevat instructies voor het maken van eiwitten. Maar om de opgeslagen informatie in het DNA naar een eiwit te vertalen, moet het DNA wel afgelezen kunnen worden. Wanneer de lange molecuulstrengen van het DNA té stevig om de histonen gewikkeld zitten, is het moeilijk om het DNA naar eiwitten te vertalen. Nu hebben onderzoekers gezien, dat na het krijgen van bepaalde vaccinaties en infecties het DNA in de witte bloedcellen niet meer zo strak rond de histonen zit. Door de lossere structuur van het DNA vindt de vertaling naar eiwitten bij een tweede infectie daarom gemakkelijker en sneller plaats. Deze versnelling zorgt ervoor, dat de aangeboren afweerreactie de tweede en volgende keren veel vlugger en krachtiger verloopt.
Dat het aangeboren afweersysteem mogelijk een geheugen opbouwt, is jammer genoeg niet alleen een voordeel. Als dit geheugen in de macrofagen wordt geactiveerd, zonder dat er sprake is van een infectie of door bepaalde vetten, dan kan de verhoogde aanmaak van ontstekingsstoffen, die hierdoor ontstaat, soms tot weefselschade leiden. Dit kan bijdragen aan chronische ontstekingsziekten, zoals reuma of de ontwikkeling van hart- en vaatziekten.

Verworven afweersysteem

Elke dag opnieuw komt je lichaam in aanraking met duizenden ziekteverwekkers. De antigenen van indringers worden de gehele dag door je afweersysteem gecontroleerd. Een deel van de infecties veroorzaakt door ziekteverwekkers (pathogenen) kan niet door je aangeboren afweersysteem worden opgeruimd. Daarvoor is het specifieke geheugen van de B-lymfocyten (B-cellen) en T-lymfocyten (T-cellen) en de aanmaak van antistoffen nodig.
De B-lymfocyten (B-cellen) en T-lymfocyten (T-cellen) komen trager op gang dan de witte bloedcellen in het aangeboren afweersysteem. Zodra ze in actie komen, dan vermenigvuldigen de cellen zich. Dat doen ze niet alleen om de ziekteverwekkers snel te kunnen opruimen, maar ook om geheugencellen aan te maken. De geheugencellen slaan de kenmerken van de ziekteverwekker in hun geheugen op. Als dezelfde ziekteverwekker je lichaam weer opnieuw binnenkomt bij een 2e infectie, dan herkennen de geheugencellen in je afweersysteem de indringer sneller en wordt deze dus vlugger onschadelijk gemaakt. Een aangemaakte antistof past altijd op het specifieke antigeen van de ziekteverwekker, waardoor het is geactiveerd. Na de binding met het antigeen blokkeert de antistof de werking van het antigeen en activeert de lymfocyten om ziekteverwekkers doelgericht op te ruimen.

Immunologisch geheugen

Je verworven afweersysteem onthoudt bepaalde kenmerken van de ziekteverwekker als je lichaam hiermee in aanraking is gekomen. Bij volgende infecties met dezelfde ziekteverwekker komen de B-geheugencellen het eerst en het snelste in actie. Samen met de antistoffen in het bloed en op de slijmvliezen in longen en darmen zorgt dit ervoor, dat de ziekteverwekker opgeruimd wordt en je niet erger ziek wordt.
Als de infectie is opgeruimd, dan zijn de grote hoeveelheden aangemaakte B-cellen en T-cellen niet meer nodig. De meeste afweercellen gaan direct dood, nadat een infectie is opgeruimd, maar geheugencellen kunnen wel een paar jaar oud worden. De B-geheugencellen en T-geheugencellen, die onthouden wat ze gezien hebben, blijven dus langere tijd aanwezig in je lichaam. Hierdoor bouwt je lichaam een immunologisch geheugen op.
Maar het immunologisch geheugen beschermt je niet tegen een besmetting met nieuwe soorten ziekteverwekkers (pathogenen), die nog niet eerder je lichaam zijn binnengedrongen. Bij iedere nieuwe, nog niet eerder voorgekomen, infectie moet het verworven afweersysteem weer helemaal van voren af aan beginnen om de ziekteverwekker in het geheugen op te slaan.

Vaccinaties of inentingen

Ziekteverwekkers (bacteriën en virussen) kunnen in het laboratorium zodanig worden veranderd, dat je na een besmetting of infectie niet meer ernstig ziek wordt, als je gevaccineerd of ingeënt bent. De vaccinaties of inentingen bevatten een verzwakte of dode vorm van de ziekteverwekker (pathogeen). Het antigeen blijft na de verandering in het laboratorium intact en actief en kan zich niet meer vermenigvuldigen. Als je een vaccin krijgt toegediend met het antigeen van de ziekteverwekker maakt je lichaam dus antistoffen aan. Je bent dan daarna niet vatbaar meer voor de betreffende ziekte, waartegen het vaccin of de inenting gericht is. Je hebt een actieve immuniteit opgebouwd. De vaccinaties  of inentingen worden in het immunologisch geheugen opgeslagen, zodat je verworven afweersysteem de ziekteverwekkers later kan herkennen.

Lymfestelsel

Het lymfestelsel vervoert lymfe door je lichaam, zuivert het en geeft het af aan het bloed. Lymfe is een vloeistof, waarin eiwitten, afvalstoffen en witte bloedcellen zitten. Het lymfestelsel bestaat uit lymfevaten en lymfeklieren. Het is belangrijk voor de afweer tegen ziekten en infecties en voor het opruimen van afvalstoffen uit de weefsels. Ook zorgt het lymfestelsel ervoor, dat het vochtgehalte van de weefsels in het lichaam in evenwicht blijft.
Het lymfestelsel, met lymfeklieren (lymfeknopen), lymfevaten, milt, amandelen en thymus (zwezerik), is onderdeel van je afweersysteem. In je lymfeklieren zitten de B-lymfocyten (B-cellen) en T-lymfocyten (T-cellen). Deze lymfocyten kunnen ziekteverwekkers (pathogenen) herkennen, omdat de lymfocyten antigeen-receptoren (antistoffen) op hun celmembraan hebben, die de antigenen van de ziekteverwekkers herkennen. De B-cellen en T-cellen hebben ieder eigen antigeen-receptoren. De antigeen-receptoren van de B-lymfocyten zijn de immunoglobulines. De antigeen-receptor van de T-lymfocyten is de T-celreceptor.

Humorale immuniteit en cellulaire immuniteit

Bij de humorale immuniteit van het afweersysteem zijn de B-lymfocyten (B-cellen) actief. De B-cellen maken antistoffen aan tegen ziekteverwekkers (pathogenen), die in de bloedbaan, in het weefselvloeistof of in het lymfevocht zitten. Het humorale gedeelte van het afweersysteem komt dus in actie tegen de vrij rond zwemmende ziekteverwekkers.
Bij de cellulaire immuniteit van het afweersysteem zijn de T-lymfocyten (T-cellen) actief. De T-cellen bestrijden ziekteverwekkers (pathogenen), die zich ‘verstoppen’ in de lichaamseigen cellen en dus onbereikbaar zijn voor de antistoffen van de B-cellen. T-lymfocyten bestrijden ziekteverwekkers door met een virus geïnfecteerde cellen kapot te ‘schieten’. Het doden van geïnfecteerde cellen heet cellyse.

Humorale immuniteit B-lymfocyten

De B-lymfocyten (B-cellen) zorgen voor de humorale immuniteit. De humorale immuniteit is de afweerreactie tegen de vrij rond bewegende ziekteverwekkers in je lichaam. Deze ziekteverwekkers bevinden zich in het bloedplasma, de weefselvloeistof of het lymfevocht. Een vrij rond bewegende ziekteverwekker kan onschadelijk worden gemaakt met antistoffen.
• Aanmaak van B-lymfocyten
De B-lymfocyten (B-cellen) worden aangemaakt in het beenmerg vanuit lymfoïde stamcellen. Daarna verhuizen de B-cellen uit het beenmerg naar de lymfoïde organen, zoals lymfeklieren en milt. In deze organen komen de B-lymfocyten voor het eerst in aanraking met antigenen van ziekteverwekkers of lichaamseigen cellen.
• Cel-receptor van B-lymfocyten
Op het membraan van B-lymfocyten (B-cellen) zitten cel-receptoren (receptor-eiwitten). Een cel-receptor kan binden aan één specifiek stukje antigeen. Alle cellen in je lichaam en ziekteverwekkers (pathogenen) hebben een specifiek eiwit op hun membraan. Zo’n specifiek eiwit heet een antigeen. Antigenen zijn eiwitdeeltjes, die aan de buitenkant van lichaamseigen cellen en ziekteverwekkers vast zitten. Ze zijn verschillend in vorm.
Een antigeen van een ziekteverwekker wordt herkend door de receptor, die op het membraan van de B-cel zit. De antigeen-receptor op het celmembraan van de B-lymfocyt is een Y-vormige receptor. De B-cel wordt geactiveerd en maakt antistoffen, de immunoglobulinen (Ig), aan. De vorm van de tweearmige uiteinden van de Y-vormige antigeen-receptor bepaalt aan welk antigeen de antistof zich kan binden. De antigeen-receptor met de antistof past als een sleutel precies op het antigeen van de juiste ziekteverwekker. De fagocyten herkennen, dat er antistoffen gebonden zijn aan het antigeen van de ziekteverwekker. De fagocyten, zoals macrofagen, in het aangeboren afweersysteem hebben grijparmen, die precies passen. De ongewenste indringers worden dan opgeslokt en opgeruimd. Virussen kunnen, eenmaal gebonden aan de juiste antistof, geen lichaamscellen meer infecteren. Hoewel een B-cel veel verschillende primaire antistoffen kan aanmaken, zijn er maar enkele B-cellen, die een gepresenteerd antigeen van een ziekteverwekker kunnen binden. Om de B-lymfocyt (B-cel) te activeren en er voor te zorgen, dat de B-cel gaat vermenigvuldigen, is er een tweede soort cel nodig uit het verworven immuunsysteem: de helper T-lymfocyt (helper T-cel).
• Geheugen van B-lymfocyten
Een geactiveerde B-cel zal zich direct gaan klonen. Een deel van de gekloonde cellen groeit uit tot plasmacellen (plasmocyten) en een ander deel ontwikkelt zich tot geheugen B-cellen. De uitgegroeide plasmacellen zijn actief bij de eerste infectie en gaan dan antistoffen maken. De geheugen B-cellen bemoeien zich niet met de eerste infectie, maar komen pas in actie bij de tweede infectie van dezelfde ziekteverwekker (pathogeen). Deze geheugen B-cellen zullen een groot deel van je leven in je lymfesysteem en je bloed blijven. Ze zorgen voor je humorale immuniteit.

Cellulaire immuniteit T-lymfocyten

T-lymfocyten (T-cellen) zijn de witte bloedcellen, die betrokken zijn bij de cellulaire immuniteit in je verworven afweersysteem. De T-cellen worden ingezet bij ziekteverwekkers (pathogenen), die zich in je cellen verstoppen en dus onbereikbaar zijn voor de antistoffen van de B-lymfocyten bij virusinfecties of tumoren. Inactieve T-lymfocyten hebben receptoren op hun membraan, waarmee ze kunnen vasthaken aan antigenen op ziekteverwekkers of op het membraan van, door een virus, geïnfecteerde cellen. Ze moeten hiervoor worden geactiveerd.
• Activering inactieve T-lymfocyten (T-cellen) 
– de fagocyten uit het aangeboren immuunsysteem hakken de ziekteverwekker in stukjes en plaatsen de stukjes antigeen op hun celmembraan. Deze antigeen presenterende cellen (APC’s) tonen wat ze ‘gevangen’ hebben. Inactieve T-lymfocyten (T-cellen) kunnen deze lichaamsvreemde antigenen herkennen en geactiveerd worden.
– een inactieve T-lymfocyt (T-cel) kan ook direct geactiveerd worden door een, met een virus, geïnfecteerde lichaamscel. Door een koppeling van de T-cel met het antigeen van de ziekteverwekker wordt deze inactieve T-lymfocyt geactiveerd.
• Activering T-lymfocyten (T-cellen)
Net als bij de humorale immuniteit van de B-lymfocyten is ook bij de cellulaire immuniteit maar één specifiek antigeen in staat om één specifieke T-lymfocyt (T-cel) te activeren. De T-lymfocyten beschikken over een eigen antigeen-receptor, de T-cel receptor (TCR). Deze TCR’s herkennen antigenen van ziekteverwekkers, als die door dendritische cellen in stukjes worden aangeboden.
Het antigeen van de ziekteverwekker moet precies passen op de receptor van de juiste T-lymfocyt. Een geactiveerde T-lymfocyt (T-cel) gaat zich klonen. Een deel van de klonen worden geheugen T-lymfocyten en het andere deel worden effectorcellen, de helper T-lymfocyten.
De effectorcellen scheiden interleukinen (cytokinen) uit naar B-lymfocyten (B-cellen), cytotoxische geheugen effector T-lymfocyten en naar de fagocyten (neutrofielen, monocyten en macrofagen) in je aangeboren immuunsysteem. De onvolwassen cytotoxische T-cellen worden actieve cytotoxische geheugen effector T-lymfocyten en maken ook geheugencellen aan.
Als een geactiveerde cytotoxische geheugen effector T-lymfocyt aankomt bij een geïnfecteerde cel, dan vindt er een koppeling plaats tussen het gepresenteerde antigeen van de ziekteverwekker en de receptor van de T-lymfocyt. Als de koppeling slaagt, dan ontsnappen er blaasjes met enzymen aan de T-cel. De vrijgekomen enzymen breken het membraan van de geïnfecteerde cel af. Ze doden, met virus besmette, cellen door het uitscheiden van apoptose-opwekkende eiwitten. Apoptose is celdood. De geïnfecteerde cel loopt leeg en gaat dood (cellyse). De gehele celinhoud, inclusief het virus, wordt netjes opgeruimd. Bij het afsterven van de cel gaat de ziekteverwekker dus ook dood.
• Weefselresidente geheugen T-lymfocyten (T-cellen)
Uit onderzoek blijkt, dat de T-cellen in je huid doorlopend in de weer zijn om andere cellen te scannen op een afwijkend uiterlijk. Ze bevinden zich ook op strategisch belangrijke plekken in de opper- en lederhuid. T-lymfocyten circuleren in het bloed, maar verhuizen bij een plaatselijke infectie naar de huid, precies naar de plek waar de indringer is binnen gekomen. De T-lymfocyten blijven daar achter, soms wel voor tientallen jaren. Deze weefselresidente geheugen T-cellen blijven daar niet stilzitten, maar scannen andere cellen op afwijkingen en doden ze met toxische stoffen. In de opperhuid bewegen de weefselresidente geheugen T-cellen vooral in de onderste cellaag, waar de celvernieuwing plaatsvindt. In de lederhuid verplaatsen de T-cellen zich af en toe langs bloedvaatjes.