De werking van het immuunsysteem Picture

English Dutch

Door Lies Klösters, 2012.
(Herdrukt met toestemming).

De hieronder volgende beschrijving van het immuunsysteem is niet compleet, er is veel meer wat over het immuunsysteem verteld kan worden. Ook worden er regelmatig nieuwe ontdekkingen gedaan met betrekking tot het immuunsysteem. Voor dit artikel heb ik me beperkt tot een beknopte uitleg van de werking van dit uitgebreide systeem.

Bijna alle levende wezens hebben een immuunsysteem oftewel afweersysteem. Bacteriën en eencelligen kunnen zich wel verdedigen tegen aanvallen van buitenaf, maar ze hebben geen immuunsysteem zoals meercellige organismen. Een immuunsysteem functioneert door de samenwerking van meerdere soorten cellen die gezamenlijk de aanval openen op een indringer.

Het immuunsysteem zorgt ervoor dat je niet ziek wordt, of dat je snel weer beter wordt als je toch ziek bent. De een heeft een beter immuunsysteem dan de ander, en in een aantal gevallen kun je het immuunsysteem helpen om beter te functioneren. Het immuunsysteem kan versterkt worden door vaccinaties, maar ook door een gezonde leefstijl; goede voeding, voldoende rust, en een leven zonder stress.

Afweer tegen lichaamsvreemde stoffen

Als het immuunsysteem adequaat reageert op een ziekteverwekker, is het lichaam immuun geworden tegen die specifieke ziekte. 'Immuun zijn' tegen een ziekte is niet hetzelfde als 'resistent zijn'. Het lichaam wordt immuun doordat het leert zich tegen een ziekteverwekker te verdedigen, maar kan deze eigenschap niet doorgeven aan eventuele nakomelingen. Resistentie tegen een ziekte ontstaat doordat bij celdeling een mutatie optreedt. Hierdoor heeft degene bij wie dit gebeurt een grotere overlevingskans dan zijn soortgenoten die deze mutatie niet hebben. Deze resistentie kan via overerving van het gemuteerde gen wel doorgegeven worden aan de volgende generatie.

Het immuunsysteem beschermt het lichaam tegen lichaamsvreemde stoffen zoals ziekteverwekkers (bacteriën, virussen en schimmels), of cellen die in het lichaam terecht zijn gekomen door een bloedtransfusie of een orgaandonatie. Ook giffen en zieke lichaamscellen zoals kankercellen worden door het immuunsysteem vernietigd.

Het immuunsysteem herkent de lichaamsvreemde cellen aan de lichaamsvreemde eiwitten. Deze lichaamsvreemde eiwitten worden antigenen genoemd. Er zijn miljoenen soorten antigenen. Het immuunsysteem is een heel complex systeem, dat op iedere soort antigenen adequaat moet kunnen reageren.

Soms vergist het immuunsysteem zich, en worden de lichaamseigen cellen niet meer herkend. In zo'n geval valt het immuunsysteem het eigen lichaam aan. Dit gebeurt onder andere bij mensen die lijden aan psoriasis, reumatoïde artritis, diabetes mellitus type I, multiple sclerose. Dit zijn auto-immuunziekten.

Als het immuunsysteem niet of niet voldoende werkt, heet dit immuundeficiëntie. Dit treet op bij mensen die lijden aan AIDS (Acquired Immuno-Deficiency Syndrome), maar ook bij mensen die medicijnen moeten gebruiken om afstoting van een nieuw orgaan te onderdrukken nadat ze een orgaantransplantatie hebben ondergaan.

Aangeboren/algemene en verworven/specifieke immuniteit

Het immuunsysteem werkt op verschillende manieren; de aangeboren en de verworven immuniteit. Beide typen immuunsystemen bestaan uit cellulaire en humorale componenten.

Cellulaire componenten zijn de cellen die voor het immuunsysteem werken, zoals macrofagen en lymfocyten. Macrofagen en lymfocyten zijn witte bloedcellen. Alle bloedcellen worden aangemaakt in het beenmerg. Lymfocyten rijpen af in de lymfoïde organen (lymfeklieren, beenmerg, milt en thymus). De functie van lymfocyten bestaat vooral uit het herkennen van lichaamsvreemde antigenen. Macrofagen nemen lichaamsvreemde cellen in zich op en breken ze vervolgens af.

Humorale componenten zijn enzymen en gespecialiseerde eiwitten (immunoglobulinen, ook wel antistoffen of antilichamen genoemd) die zich in de lichaamsvloeistoffen bevinden. De humorale componenten remmen de ziekteverwekker af, of ze stimuleren andere enzymen of cellen om de ziekteverwekker te vernietigen.

De samenwerking tussen deze verschillende typen van het immuunsysteem zorgt ervoor dat ieder antigeen verwijderd kan worden. De componenten houden elkaar daarnaast ook in evenwicht: als het ene component heel actief wordt, neemt de activiteit van het andere af.

  • Aangeboren (innate) of algemene immuniteit:
    De algemene afweer is een deel van het immuunsysteem dat diverse soorten ziekteverwekkers kan tegenhouden of vernietigen. Deze vorm van immuniteit is direct na de geboorte werkzaam, maar qua werking niet zo specifiek als de verworven immuniteit. De afweer tegen een mogelijke ziekteverwekker is daardoor niet maximaal.

    De algemene afweer is onder te verdelen in twee verdedigingslinies:
    1e linie: De fysieke barrière: bijvoorbeeld de huid, de amandelen, slijmvliezen en de darmwand. Deze barrière zorgt ervoor dat ziekteverwekkers het lichaam niet kunnen binnendringen. Ook speeksel en maagzuur horen bij de fysieke barrière; zij doden bacteriën zodat die geen kans krijgen het lichaam te infecteren.

    2e linie:
    • Cellulaire component: De aanwezigheid van witte bloedcellen in de bloedbaan. Voor de algemene afweer zijn dit de macrofagen en Natural Killer cellen (lymfocyten). Zij doden alles wat ze tegenkomen en wat lichaamsvreemd is. In sommige gevallen zijn er teveel ziekteverwekkers in het lichaam binnengedrongen (zoals bij een wond in de huid kan gebeuren), en zijn er niet genoeg macrofagen en Natural Killer cellen beschikbaar waardoor zij het gevecht tegen de ziekteverwekker niet kunnen winnen.
    • Humorale component: Deze vorm van afweer bestaat uit complementeiwitten. Dit is een groep van eiwitten die -nadat ze geactiveerd worden- een kettingreactie vormen. Ze zorgen ervoor dat de bloedvaten op de plaats van de infectie uitzetten, waardoor meer vocht (met daarin antistoffen) naar de aangetaste locatie kan stromen. Daarnaast kunnen de grote macrofagen door het uitzetten van de bloedvaten makkelijker door de haarvaten naar de infectie stromen. De kettingreactie zorgt er bovendien voor dat de eiwitten de macrofagen aantrekken richting ziekteverwekker. En de eiwitten maken een enzym aan dat gaatjes in de celwand van de ziekteverwekker maakt waardoor de ziekteverwekker gemakkelijker door de macrofagen vernietigd kan worden.
  • Verworven (adaptive) immuniteit oftewel specifieke afweer:
    Sommige bacteriën of virussen kunnen zich heel snel vermenigvuldigen. In zo'n situatie kan de algemene afweer de aanval van de ziekteverwekkers niet onder controle krijgen, en wordt de specifieke afweer geactiveerd. De specifieke afweer kan een immuunreactie opwekken waarmee speciaal tegen die ene specifieke ziekteverwekker heel veel antistoffen en geheugencellen worden aangemaakt. Dit is het deel van het immuunsysteem dat wordt geactiveerd op het moment dat iemand wordt gevaccineerd tegen een ziekte.
    Deze specifieke afweer wordt in de loop der jaren door het lichaam aangeleerd. De bestrijding van ziektes is voor het immuunsysteem niet altijd even gemakkelijk aan te leren. Een besmetting met mazelen zal in bijna alle gevallen leiden tot een goede afweer tegen die ziekte; bijna niemand krijgt twee keer de mazelen. Een ziekte zoals malaria kan echter herhaaldelijk tot een ziekte uitbraak bij dezelfde persoon leiden. De afweer tegen malaria zorgt dus niet voor een immunologisch geheugen waardoor je nooit meer besmet kunt worden.

    • Cellulaire component: De cellen die voor deze verdedigingsstratgie worden gebruikt, heten T-lymfocyten of T-cellen. (T-helpercellen geven stoffen af die opvolgende processen regelen. Killer T-cellen zorgen ervoor dat ziekteverwekkers onschadelijk gemaakt worden. T-geheugencellen worden aangemaakt bij de eerste besmetting met een ziekteverwekker. Bij een volgende besmetting herkennen deze cellen het antigeen en komt de afweerreactie sneller op gang. De T-remmercellen remmen de afweerreactie af, zodat die niet uit de hand loopt en de lichaamseigen cellen niet aangevallen worden.) T-cellen rijpen in de thymus. De thymus (oftewel zwezerik) is een orgaan dat in pasgeborenen relatief groot is. Jonge dieren ondergaan hun eerste contacten met ziekteverwekkers, en in deze periode is de thymus het meest actief. Zodra een dier wat ouder wordt en het door (bijna) alle ziekteverwekkers wel een keer is besmet, neemt de noodzaak van de thymus af en wordt het orgaan kleiner.
    • Humorale component: Antistoffen en B-lymfocyten zijn samen verantwoordelijk voor de humorale werking van de specifieke afweer. B-lymfocyten produceren antistoffen (immunoglobulinen IgA, IgG en IgM) en B-geheugencellen zodra ze met een antigeen in aanraking zijn gekomen. Deze antistoffen werken alleen tegen die ene ziekteverwekker waarvoor ze aangemaakt zijn. Het duurt na een eerste besmetting even voordat er voldoende antistoffen zijn aangemaakt, maar bij een volgende besmetting komt de aanmaak van antistoffen veel sneller op gang. Het lichaam herinnert zich de ziekteverwekker nog (door de B-geheugencellen), en kan dan veel sneller en gerichter de aanval inzetten tegen de ziekteverwekker. Er is dan immuniteit ontstaan tegen die ziekte.
      (IgA komt vooral voor in de maag, darmen, speeksel en moedermelk. IgM wordt meestal als eerste geproduceerd bij een nieuwe infectie. IgG wordt aangemaakt bij een tweede contact met dezelfde ziekteverwekker. IgG wordt tijdens de zwangerschap door de placenta aan het jong doorgegeven.)

Passieve en actieve immunisatie

  • Passieve immunisatie:
    Het individu krijgt antistoffen van iemand anders. Het immuunsysteem zelf maakt in dit geval geen antistoffen aan en er worden ook geen geheugencellen gevormd. Bij de eerstvolgende besmetting zal het immuunsysteem niet snel kunnen reageren. Het zal reageren alsof dit de eerste keer is dat het lichaam met die specifieke ziekteverwekker in aanraking komt. Passieve immunisatie is bijvoorbeeld de afweer die een nakomeling van de moeder krijgt. Of het ontvangen van serum met antistoffen van een ander individu.
  • Actieve immunisatie:
    Het lichaam maakt zelf antistoffen aan en er worden geheugencellen aangemaakt. Actieve immunisatie treedt op nadat iemand geïnfecteerd is met een ziekteverwekker en vervolgens zelf antistoffen produceert tegen die ziekteverwekker. Of je kunt gevaccineerd worden tegen ziekteverwekkers. Hierdoor wordt je niet of nauwelijks ziek, maar het zorgt er wel voor dat je zelf afweerstoffen en geheugencellen gaat produceren.

Maternale immuniteit

Als dieren nog heel jong zijn, zijn ze afhankelijk van de afweer die ze via hun moeder (maternale immuniteit) hebben gekregen. Zoogdieren geven afweerstoffen aan hun nakomelingen in de baarmoeder en via de moedermelk. Vogels geven maternale immuniteit aan hun kuikens via de eierdooier.

  • Diaplacentaire maternale immuniteit:

    Een jong ontvangt via de placenta de eerste afweer van de moeder, dit heet de diaplacentaire maternale immuniteit. De bloedcirculaties van moeder en jong zijn gescheiden. Er vindt dus geen uitwisseling van bloed plaats tussen moeder en kind. Maar in de placenta vindt -via de weefsels tussen de twee bloedsomlopen- wel uitwisseling van stoffen plaats. Het jong geeft afvalstoffen aan de moeder en de moeder geeft afweerstoffen aan het jong. De afstand tussen de bloedsomlopen van moeder en kind wordt bepaald door de dikte van de weefsels en het aantal lagen weefsel tussen de twee bloedsomlopen. Deze afstand is per diersoort verschillend. Hoe groter de afstand tussen de twee bloedsomlopen, hoe minder uitwisseling van stoffen tussen moeder en jong mogelijk is. Een aantal diersoorten heeft door een te grote afstand tussen de twee bloedsomlopen een ondoordringbare placenta, waar geen uitwisseling van stoffen kan plaatsvinden. Dit heeft tot gevolg dat de jongen van deze diersoorten zonder enige vorm van afweer worden geboren.

    De doordringbaarheid van de placenta (en dus ook de uitwisseling van stoffen in de baarmoeder tussen moeder en jong) is bij hogere primaten, mensen, cavia's, konijnen, muizen en ratten goed. Hier bestaat de barrière in de placenta tussen de twee bloedsomlopen uit 3 cellagen (Placenta hemochorialis). Bij honden en katten is de doorgifte van stoffen via de placenta al een stuk minder, de barrière in de placenta bestaat bij deze diersoorten uit 4 lagen (Placenta endotheliochorialis). Maar bij bijvoorbeeld herkauwers, paarden en lagere primaten is geen uitwisseling van stoffen via de placenta mogelijk. Deze diersoorten hebben een barrière in de placenta van 5 of 6 cellagen (Placenta epitheliochorialis).

  • Colostrale maternale immuniteit:

    De eerste melk die een moeder maakt na de geboorte, is colostrum (ook wel biest genoemd). Colostrum is geler en dikker dan de normale moedermelk, en bevat grote hoeveelheden immunoglobulinen. Dit zijn grote eiwitketens, die normaal niet via de darmwand in het lichaam opgenomen kunnen worden. Pasgeborenen kunnen deze eiwitketens echter wel via de darmwand opnemen, waardoor hun afweer wordt versterkt. Deze vorm van afweer heet colostrale maternale immuniteit.

    De eerste uren na de geboorte worden de afweerstoffen het gemakkelijkst opgenomen, het vermogen om die grote eiwitketens op te nemen neemt daarna snel af. Eén of twee dagen na de geboorte is de darmwand definitief gesloten voor deze grote eiwitten. Colostrum toedienen aan een jong van een week oud heeft dus niet zo veel nut meer, de darmwand zal de afweerstoffen dan waarschijnlijk niet meer laten passeren. Daarom is het bij alle zoogdieren belangrijk om pasgeborenen de eerste moedermelk te laten drinken binnen enkele uren na de geboorte. Maar vooral bij die diersoorten waar de placenta ondoordringbaar is, is dit van essentieel belang voor de afweer van de jongen.

  • Lactogene maternale immuniteit:

    Na elke voeding die de moeder geeft verandert de samenstelling van de moedermelk meer en meer naar de "normale" moedermelk. Ook deze gewone moedermelk bevat nog afweerstoffen. Alleen kunnen deze afweerstoffen niet meer door de darmwand in het lichaam van de jongen worden opgenomen, omdat de darmwand zich dan al heeft gesloten. Deze afweerstoffen blijven daardoor in de darmen, en bestrijden daar antigenen die de jongen via de mond binnen hebben gekregen. De antigenen worden door de afweerstoffen van de moeder in de darmen van het jong onschadelijk gemaakt en kunnen zodoende het lichaam niet infecteren. Dit is de lactogene maternale immuniteit. Zolang het jong nog zoogt, wordt de aanwezigheid van deze afweerstoffen steeds ververst. Zodra het jong geen moedermelk meer drinkt verdwijnt deze bescherming na ongeveer 24 uur, wanneer de laatste afweerstoffen via het darmkanaal uitgescheiden zijn met de ontlasting.

Verworven immuniteit opwekken met behulp van vaccinaties

Dieren kunnen gevaccineerd worden tegen diverse ziektes om hun gezondheid te waarborgen. De eerste vaccinatie wordt gegeven zodra de maternale immuniteit afneemt. Als de vaccinatie wordt gegeven terwijl de maternale immuniteit nog volop aanwezig is, wordt de entstof door de reeds aanwezige antistoffen van de moeder afgebroken zonder dat er door het lichaam van het jong zelf antistoffen worden aangemaakt. Op die manier worden er geen geheugencellen aangemaakt en zal het dier in de toekomst niet goed beschermd zijn tegen de ziekte, terwijl dat juist de reden was om de vaccinatie te geven.

Normaal gesproken wordt een ziekteverwekker bij de fysieke barrière (huid, slijmvliezen, amandelen, etc) al tegengehouden. Maar doordat een vaccinatie onder de huid in het lichaam wordt geïnjecteerd, wordt die eerste barriere ontweken. De ziekteverwekker kan zich vrij snel door het lichaam verspreiden via de lichaamsvloeistoffen die onder de huid stromen. Deze lichaamsvloeistoffen nemen de ziekteverwekker mee naar de lymfevaten, en uiteindelijk komen ze in de lymfeklieren terecht. Hier wordt de ziekteverwekker geïdentificeerd, en komt een productie van lymfocyten en antistoffen op gang die deze ziekteverwekker kunnen bestrijden.

Bij de eerste vaccinatie wordt het afweersysteem voor de eerste keer geactiveerd, en zal het afweersysteem traag reageren met als resultaat een lage concentratie van antistoffen. Het dier is dus nog niet direct na de eerste vaccinatie beschermd tegen de ziekte(s) waartegen het gevaccineerd is, maar pas een week of twee na de eerste vaccinatie. Kort na de eerste vaccinatie wordt een tweede vaccinatie (booster) gegeven, die het afweersysteem voor de tweede keer activeert. Deze keer zal het afweersysteem veel sneller en efficiënter reageren, omdat bij de eerste vaccinatie geheugencellen zijn aangemaakt die nu snel in actie kunnen komen. De immuniteit van het dier zal na de booster vaccinatie veel sterker zijn dan wanneer alleen de eerste vaccinatie gegeven is.
Vervolgens kan in veel gevallen volstaan worden met één vaccinatie om de 2 of 3 jaar.

We kennen twee soorten vaccins: dode vaccins en levende/verzwakte vaccins. Dode vaccins bestaan uit stoffen die de ziekteverwekker produceert. Het gevaccineerde dier zal hier niet ziek van worden, maar het immuunsysteem wordt wel gestimuleerd om antistoffen tegen de ziekteverwekker aan te maken. Levende vaccins bestaan uit verzwakte (onschadelijk gemaakte) ziekteverwekkers. Bij deze vorm van vaccinatie kan het gevaccineerde dier wel ziek worden, meestal is dit dan een lichte vorm van de ziekte waartegen gevaccineerd is (entreactie).

Als een gevaccineerd dier besmet wordt met de ziekteverwekker waartegen het gevaccineerd is, herkent het afweersysteem de ziekteverwekker en kunnen direct de juiste antistoffen geproduceerd worden. Meestal is de vaccinatie met verzwakte vaccins effectiever dan die met dode vaccins, vandaar dat meestal gekozen wordt voor de vaccinatie met verzwakt vaccin.