Ongeboren immuunsysteem

Anatomische barrières

Het aangeboren immuunsysteem omvat de huid. De buitenste lagen van de huid worden "epitheelcellen" genoemd. Epitheelcellen vormen een wasachtige fysieke barrière die de meeste ziekteverwekkers buiten houdt. Deze cellen vormen de eerste verdedigingslinie van het aangeboren immuunsysteem tegen binnendringende organismen.

Oude huidcellen vallen af, en dit helpt bacteriën te verwijderen die aan de huid zijn blijven kleven.

De huid gaat intern verder als bekleding van de darmen en longen. In de darmen of longen helpt beweging door peristaltiek of cilia om infectieuze agentia te verwijderen. Slijm houdt ook infectieuze agentia vast. In de darmen kan de darmflora pathogene bacteriën tegenhouden door toxische stoffen af te scheiden, of door met pathogene bacteriën te concurreren om voedingsstoffen of om zich aan celoppervlakken te hechten.

De spoelende werking van tranen en speeksel helpt infectie van de ogen en de mond te voorkomen.

 

Ontsteking

Ontsteking is een van de eerste reacties van het immuunsysteem op ziekteverwekkers of lichaamsvreemde stoffen die de anatomische barrières passeren.

Ontsteking wordt gestimuleerd door chemische factoren die vrijkomen uit beschadigde cellen. Het vormt een fysieke barrière tegen de verspreiding van infecties en bevordert de genezing van beschadigd weefsel na het opruimen van ziekteverwekkers.

Chemische factoren die tijdens een ontsteking worden geproduceerd, trekken fagocyten aan, vooral neutrofielen. Neutrofielen activeren vervolgens andere delen van het immuunsysteem.

 

Complementair systeem

Het complementsysteem is een biochemische cascade van het immuunsysteem die antilichamen helpt om ziekteverwekkers op te ruimen of te markeren voor vernietiging door andere cellen.

De cascade bestaat uit vele plasma-eiwitten, die in de lever worden gemaakt. De eiwitten werken samen om:

• de rekrutering van ontstekingscellen op gang brengen.
• ziekteverwekkers markeren voor vernietiging door hun oppervlak te coaten.
• verstoren het plasmamembraan van een geïnfecteerde cel, waardoor cytolyse van de geïnfecteerde cel en de dood van de ziekteverwekker worden veroorzaakt.
• het lichaam ontdoen van geneutraliseerde antigeen-antilichaamcomplexen.

Elementen van de complementcascade komen voor bij veel niet-zoogdieren, waaronder planten, vogels, vissen en sommige soorten ongewervelde dieren.

 

Cellen van de aangeboren immuunrespons

Alle witte bloedcellen (WBC) staan bekend als leukocyten. Leukocyten verschillen van andere lichaamscellen: ze werken als onafhankelijke, eencellige organismen. Ze kunnen zich vrij bewegen en vangen celresten, vreemde deeltjes of binnendringende micro-organismen. Ze worden geproduceerd door bloedvormende stamcellen in het beenmerg.

De aangeboren leukocyten omvatten: Natuurlijke killercellen, mestcellen, eosinofielen, basofielen; en de fagocytische cellen waaronder macrofagen, neutrofielen en dendritische cellen. Zij identificeren en elimineren ziekteverwekkers die een infectie veroorzaken.

Mastcellen

Mastcellen zijn een type aangeboren immuuncel in het bindweefsel en de slijmvliezen. Ze zijn nauw betrokken bij de verdediging tegen ziekteverwekkers en wondgenezing. Ze worden ook vaak in verband gebracht met allergie en anafylaxie. Bij activering geven mestcellen snel karakteristieke granulaten, rijk aan histamine en heparine, samen met verschillende hormonale mediatoren en chemotactische cytokinen af aan de omgeving. Histamine verwijdt de bloedvaten, wat de tekenen van ontsteking veroorzaakt, en rekruteert neutrofielen en macrofagen.

Fagocyten

Het woord "fagocyt" betekent letterlijk "eetcel". Dit zijn immuuncellen die ziekteverwekkers of deeltjes opslokken. Om een deeltje of ziekteverwekker op te slokken, strekt een fagocyt delen van zijn plasmamembraan uit, waarbij het membraan om het deeltje wordt gewikkeld totdat het wordt omhuld (d.w.z. het deeltje bevindt zich nu in de cel). Eenmaal in de cel wordt het binnendringende pathogeen ingesloten in een endosoom dat samensmelt met een lysosoom. Het lysosoom bevat enzymen en zuren die het deeltje of organisme doden en verteren. Fagocyten patrouilleren doorgaans in het lichaam op zoek naar ziekteverwekkers, maar kunnen ook reageren op een groep zeer gespecialiseerde moleculaire signalen die door andere cellen worden geproduceerd, de zogenaamde cytokinen. De fagocytische cellen van het immuunsysteem omvatten macrofagen, neutrofielen en dendritische cellen.

Fagocytose van de eigen cellen van de gastheer is gebruikelijk als onderdeel van de normale ontwikkeling en instandhouding van weefsel. Wanneer gastheercellen afsterven, verwijderen fagocytische cellen deze van de aangetaste plaats. Door dode cellen te verwijderen, is fagocytose een belangrijk onderdeel van het genezingsproces.

Macrofagen

Macrofagen zijn grote fagocytische leukocyten. Zij kunnen zich over het celmembraan van capillaire vaten bewegen en zich tussen de cellen begeven om te jagen op binnendringende ziekteverwekkers. Macrofagen zijn de meest efficiënte fagocyten, en kunnen aanzienlijke aantallen bacteriën of andere cellen of microben fagocytiseren. De binding van bacteriële moleculen aan receptoren op het oppervlak van een macrofaag zet deze aan tot opslokken en vernietigen van de bacterie. Ziekteverwekkers stimuleren de macrofaag ook om chemokines te produceren, die andere cellen naar de infectieplaats roepen.

Neutrofielen

Neutrofielen en twee andere celtypen (eosinofielen en basofielen) staan bekend als granulocyten (omdat ze granules in hun cytoplasma hebben) of polymorfonucleaire cellen (PMN's) vanwege hun kenmerkende gelobde kernen.

Neutrofiele korrels bevatten een verscheidenheid aan toxische stoffen die de groei van bacteriën en schimmels doden of remmen. De belangrijkste producten van de neutrofielen zijn sterk oxiderende stoffen. Deze omvatten waterstofperoxide, vrije zuurstofradicalen en hypochloriet. Neutrofielen zijn het meest voorkomende type fagocyt, met 50 tot 60% van de totale circulerende leukocyten. Zij zijn meestal de eerste cellen die op de plaats van een infectie aankomen. Het beenmerg van een normale gezonde volwassene produceert meer dan 100 miljard neutrofielen per dag, en meer dan 10 keer zoveel per dag tijdens een acute ontsteking.

Dendritische cellen

Dendritische cellen (DC) zijn fagocytische cellen die aanwezig zijn in weefsels die in contact staan met de externe omgeving, voornamelijk de huid (waar ze vaak Langerhanscellen worden genoemd), en de binnenste slijmvliezen van de neus, longen, maag en darmen. Dendritische cellen zijn zeer belangrijk in het proces van antigeenpresentatie, en fungeren als schakel tussen het aangeboren en het aangepaste immuunsysteem.

Basofielen en eosinofielen

Basofielen en eosinofielen zijn cellen die verwant zijn aan de neutrofiel (zie hierboven). Wanneer ze worden geactiveerd door een ziekteverwekker, geven basofielen histamine af, wat belangrijk is voor de verdediging tegen parasieten, en spelen ze een rol bij allergische reacties (zoals astma). Als ze worden geactiveerd, scheiden eosinofielen een reeks zeer giftige eiwitten en vrije radicalen af die bacteriën en parasieten doden. Dezelfde chemicaliën veroorzaken ook weefselschade bij allergische reacties. De activering en afgifte van toxines door eosinofielen wordt daarom strak gereguleerd om ongepaste weefselvernietiging te voorkomen.

Natuurlijke killercellen

Natuurlijke killercellen, of NK-cellen, zijn een onderdeel van het aangeboren immuunsysteem dat binnendringende microben niet rechtstreeks aanvalt. In plaats daarvan vernietigen NK-cellen aangetaste gastheercellen, zoals tumorcellen of met een virus geïnfecteerde cellen. Het herkent dergelijke cellen door een aandoening die bekend staat als "missing self". Deze term beschrijft cellen met lage niveaus van een marker op het celoppervlak die MHC I (major histocompatibility complex) wordt genoemd. Dit kan voorkomen bij virale infecties van gastheercellen. Ze kregen de naam "natural killer" omdat ze niet geactiveerd hoeven te worden om cellen te doden die "zichzelf missen".

 
Een eosinofiel  


Een neutrofiel  


Een macrofaag  


Een beeld met een rasterelektronenmicroscoop van normaal circulerend menselijk bloed. Te zien zijn rode bloedcellen, verschillende knobbelige witte bloedcellen waaronder lymfocyten, een monocyt, een neutrofiel, en vele kleine schijfvormige bloedplaatjes.  

Ongewervelde immuunsystemen

Antimicrobiële peptiden

Antimicrobiële peptiden of gastheer-afweerpeptiden maken deel uit van de aangeboren immuunrespons. Ze komen in alle levensklassen voor. Deze peptiden zijn krachtige breedspectrumantibiotica. Zij doden zowel gramnegatieve als grampositieve bacteriën, mycobacteriën (waaronder Mycobacterium tuberculosis), omhulde virussen, schimmels en zelfs getransformeerde of kankercellen.

Zeevisbronnen hebben een hoog gehalte aan antimicrobiële verbindingen. Testen met levende vissen toonden aan dat vispeptiden in voedingsmiddelen/voederingrediënten goed werken.

 
Verschillende structuren van antimicrobiële peptiden