Uitgebreide omschrijving alle leervragen
Infectie en afweer (GK1.2G2011)
Rijksuniversiteit Groningen
Aanbevolen voor jou
Reacties
Gerelateerde documenten
- Fvd P SV - Samenvatting Facetten van de Planologie
- Samenvatting 2016 - Bouwrecht in kort Bestek
- Samenvatting totaal Imaging Techniques in Radiology 1
- Samenvatting KS II: Kunstvelden, -netwerken & beleid: artikel(en), auteur: Pascal Gielen, onderwerp: Nathalie Heinich
- Samenvatting Abstracties van Planning
- Proef/oefen tentamen, vragen en antwoorden uitgebreid
Preview tekst
Thema 1: Inleiding Rijkers e. Hoofdstuk 1 1. Wat zijn verschillen tussen het aangeboren en het verworven immuunsysteem? Aangeboren immuunsysteem Verworven immuunsysteem Gebeurt als eerst Gebeurt na aangeboren Snel op gang Traag op gang Houdt infectie tegen Vernietigd infectie volledig Aspecifiek Antigeenspecifiek Geen geheugen Geheugen Monocyten, macrofagen, granulocyten, naturalkillercellen, dendritsche cellen.
T- en B-lymfocyten
Initiatie ter plaatse Initiatie in lymfoïde organen Effectoreiwitten: complement, defensinen, cytokinen, andere eitwitten
Effectoreiwitten: antilichamen, cytokinen, perforine, granzymen
Beschrijf beknopt de onderdelen en werkingsmechanismen van het aangeboren immuunsysteem, en geef hierbij aan wat de rol is van patroonherkenningsreceptoren. Het aangeboren immuunsysteem komt als eerste in actie als een micro-organisme eenmaal door het epitheel is gedrongen en het zorgt voor activatie en sturen van het verworven immuunsysteem. Fagocytose is het belangrijkste effectormechanisme van het aangeboren immuunsysteem. Hierbij worden micro-organismen door middel van endocytose opgenomen door een gespecialiseerde cel en daarna intracellulair gedood en verteerd. Tot de fagocyten worden gerekend de macrofagen, monocyten en granulocyten. Macrofagen worden gevormd in de weefsels. Voorlopercellen van de macrofagen zijn de monocyten, die in het bloed voorkomen. In het bloed zijn daarnaast zeer veel granulocyten aanwezig. In tegenstelling tot macrofagen leven granulocyten kort (ongeveer een dag) en zijn snel in grote aantallen te mobiliseren naar de plaats van infectie. Fagocyten zijn ook in staat om direct micro-organismen te herkennen. Dit herkenningsmechanisme berust op interacties tussen moleculaire patronen op micro-organismen (pathogen associated molecular patterns, afgekort tot PAMP) en receptoren voor deze patronen op cellen (pattern recognition receptors, afgekort tot PRR) van het immuunsysteem. Voor de bevordering van het fagocytoseproces zijn op het oppervlak van fagocyten endocytosereceptoren aanwezig. Herkenning door deze receptoren en opname in de cel verloopt het effectiefst als eerst bepaalde eiwitten van de afweer zijn gebonden aan het micro-organisme (antilichamen en complementfactoren). Dit fenomeen wordt opsonisatie genoemd. Als macrofagen in het weefsel micro-organismen detecteren door interactie met patroonherkennings- receptoren, dan gaan ze fagocyteren en cytokinen uitscheiden. Deze induceren een cascade van reacties waardoor uiteindelijk een ontsteking optreedt. Een ontsteking wordt primair gekenmerkt door veranderingen in bloedvaten en weefsel. De veranderingen zijn erop gericht het micro-organisme onschadelijk te maken. Ontstekingsbevorderende (pro-inflammatoire) cytokinen activeren het vaatendotheel ter plaatse. Granulocyten beschikken over receptoren om het geactiveerde vaatendotheel te herkennen en eraan te hechten, waarna ze ter plaatse uit de bloedbaan treden (diapedese of transmigratie). Op geleide van een concentratiegradiënt van bepaalde ontstekingsmediatoren (waaronder chemokinen) migreren de granulocyten vervolgens naar de plaats van infectie (chemotaxie). Als in het weefsel daarna het micro-organisme door de granulocyt wordt herkend, volgt opname in de cel. Bovenstaande beschrijving geldt vooral voor bacteriën; tegen virusinfecties berust deels op andere mechanismen. Hierbij spelen voor naturalkiller-cellen een rol. NK-cellen worden geactiveerd wanneer op het oppervlak van een door een virus geïnfecteerde cel bepaalde veranderingen hebben plaatsgevonden (zoals een afname van bepaalde lichaamseigen kenmerken). De NK-cellen scheiden dan stoffen uit waardoor de doelwitcel gedood wordt. Een ander mechanisme dat van belang is tegen virussen is dat viraal geïnfecteerde cellen interferonen (cytokinen) gaan maken en uitscheiden waardoor de omliggende cellen enigszins gewapend zijn tegen infectie met het virus. Naast fagocyten en NK-cellen speelt een groot aantal eiwitten een belangrijke rol bij de aangeboren immuniteit. Deze eiwitten kunnen de groei van micro-organismen remmen, deze zelfs onschadelijk maken en fagocytose en ontstekingsreactie ondersteunen. Ook de eiwitten van het complementsysteem (helpen afweersystemen) worden gerekend tot de aangeboren afweer. Het complementsysteem kan worden geactiveerd door een micro-organisme zelf, of indirect na binding met een antilichaam (die worden gemaakt door het verworven immuunsysteem).
Beschrijf beknopt de wijze waarop het verworven immuunsysteem werkt, geef hierbij aan wat de verschillen zijn tussen humorale en cellulaire immuniteit en hoe deze twee vormen van immuniteit een rol spelen bij het uitschakelen van verschillende categorieën micro-organismen. Er zijn in eerste instantie maar weinig lymfocyten aanwezig met een bepaalde specifiteit, daardoor is proliferatie en differentiatie essentieel voor deze respons. De reacties van lymfocyten zijn gericht tegen onderdelen (eiwitten, polysachariden, enz) van het micro-organisme. Deze onderdelen worden antigeen genoemd. De reactie van het verworven immuunsysteem is dus antigeenspecifiek. Deze reacties worden mogelijk gemaakt doordat op het celoppervlak van lymfocyten antigeenreceptoren voorkomen waarmee antigenen worden herkend. Op basis van deze antigeenreceptoren kunnen twee categorieën van lymfocyten onderscheiden worden: B-lymfocyten en T-lymfocyten. De antigeenreceptor van B-lymfocyten is het membraangebonden antilichaam (membraanimmuunglobuline mIg). Via dit molecuul wordt de B-lymfocyt specifiek geactiveerd door een ‘passend’ antigeen. Na activatie kunnen deze antilichamen in grote hoeveelheden gevormd en uitgescheiden worden door plasmacellen. De uitgescheiden antilichamen hebben dezelfde specificiteit als de oorspronkelijke membraangebonden antilichamen van de B-lymfocyt. Antilichamen worden ook wel antistoffen genoemd. B-lymfocyten kunnen rechtstreeks (direct) antigeen herkennen en kunnen daarom gericht zijn tegen alle mogelijke onderdelen van eiwitten maar ook tegen DNA, lipiden, koolhydraten of andere moleculen. De antilichamen die na activatie van de B-lymfocyten uiteindelijk worden uitgescheiden in het bloed, zorgen ervoor dat het antigeen geïnactiveerd wordt en/of verwijderd kan worden door middel van fagocytose door cellen van het aangeboren immuunsysteem. Deze vorm van verworven afweer verzorgd door B-lymfocyten heet humorale immuniteit. Omdat antilichamen niet in staat zijn om de celmembraan te passeren, onttrekken intracellulair overlevende virussen en bacteriën zich aan de beschermende effecten van de werking van antilichamen. Deze micro- organismen moeten op een andere manier worden aangepakt. Daarvoor dient cellulaire immuniteit, die verzorgd wordt door T-lymfocyten. De antigeenreceptoren op het oppervlak van T-lymfocyten zijn de zogeheten T-celreceptoren. Een fundamenteel verschil met B-lymfocyten is echter dat in tegenstelling tot het membraangebonden antilichaam (mIg), de T-celreceptor niet in staat is om rechtstreeks antigeen te herkennen. De T-celreceptor herkent alleen maar fragmenten van eiwitantigeen die aan het oppervlak van de cel worden ‘aangeboden’ aan de T-lymfocyt door een groep gespecialiseerde eiwitten: de MHC-moleculen (of HLA bij mens). MHC-moleculen dienen als een soort ‘dienblad’ voor het presenteren van antigeen aan de T-celreceptor. Bij de herkenning van antigeen door de T-celreceptor is dus sprake van indirecte antigeenherkenning; de T-celreceptor kan alleen de combinatie van antigeen en MHC herkennen. Nadat antigeen herkend is, kunnen T-lymfocyten geactiveerd worden. De geactiveerde T- lymfocyten gaan zich na verloop van tijd ontwikkelen tot effectorcellen. Het zijn in dit geval de T-lymfocyten zelf die de afweer verzorgen. Helper-T-lymfocyten scheiden cytokinen uit waardoor macrofagen geactiveerd worden en B-lymfocyten gestimuleerd worden tot proliferatie en vorming van antilichamen. De cytotoxische T- lymfocyten zijn in staat cellen die met virus besmet zijn te doden. Cytotoxische T-lymfocyten bezitten eiwitten die op de celmembraan met het molecuul CD8 en helper-T- lymfocyten het molecuul CD4. Het verworven immuunsysteem reageert specifiek op een binnendringend micro-organisme. Iedere lymfocyt heeft echter slechts één enkele antigene specifiteit. Om op de grote diversiteit aan micro-organismen te kunnen reageren, is er dus ook een grote diversiteit aan lymfocyten nodig. Meestal geldt dat humorale afweer tegen bacteriën is en cellulaire tegen virussen, maar nier altijd.
Leg kort uit welke soorten antigeenreceptoren onderscheiden worden, op welke wijze deze antigeen kunnen herkennen en hoe deze betrokken zijn bij de immuunrespons. Aangeboren: bv fagocyten: PRR’s (patroonherkenningsreceptoren, bv toll-like receptor), directe herkenning van micro-organismen. Verworven: 1. B-lymfocyten: membraanimmuunglobuline (mIg) > directe antigeenherkenning
T-lymfocyten: T-cel receptoren (TCR) > indirecte antigeenherkenning. MHC-molecuul op T-lymfocyt bevat groeve waarin eiwitfragmenten passen. Hierdoor herkent een T-lymfocyt alleen peptiden, terwijl B-lymfocyten ook andere macromoleculen herkennen. Antigeenprocessing kan op twee manieren: MHC I peptiden uit cytoplasmatische eiwitten, MHC IIpeptiden die door endotoseprocessen (fagocytose, pinocytose) zijn opgenomen. Er zijn veel varianten van MHC-allelen, dus veel verschillende soorten MHC-moleculen bij individuen. Virus geïnfecteerde cel produceert virale eiwitten en presenteert deze met MHC I. Cytotoxische T-cel met CD herkent MHC I. MHC II komen niet op alle cellen in lichaam voor, vooral op dendritische cellen, monocyten,
slijmvliezen bestaat echter maar uit één cellaag en is daarmee een kwetsbaardere afgrenzing. Tussen twee aangrenzende cellen bevinden zich tight junctions, die verhinderen dat micro-organismen tussen de epitheelcellen door het lichaam binnenkomen. Door Toxinen van micro-organismen en bepaalde cytokinen ontstaat een verhoogde permeabiliteit van de tight junctions. In de darm kan tot gevolg hebben dat de barrièrefunctie voor micro-organismen afneemt. De beschermende werking van het epitheel wordt ondersteund door andere factoren, zoals trilharen, zuurgraad, vetzuren, slijm, urinestroom en ook de luchtstroom zelf. Verstoorde barrières door: brandwonden, verminderde trilhaarfunctie (rokers), slechte luchtcirculatie door neusbijholten (anatomische afwijkingen). 2. Welke groepen antimicrobiële eiwitten kunnen onderscheiden worden en bespreek kort hun werkingsmechanismen. Naast de barrières zijn er tal van eiwitten met antimicrobiële werking die aan de huid en slijmvliezen worden afgegeven en in de secreten (speeksel, traanvocht, etc) aanwezig zijn. Het vormt een belangrijke component van het aangeboren immuunsysteem. De eiwitten spelen niet alleen een rol bij het voorkomen van infecties, ze zijn ook cruciaal wanneer micro-organismen door het epitheel heengedrongen zijn. Lysozym en lactoferrine Lysozym is een enzym dat koolhydraatketens in de celwand van bacteriën afbreekt. Het is aanwezig in bijna alle secreten, waar het in uitgescheiden wordt door epitheelcellen. Lysozym bevindt zich ook in granula van neutrofielen, waar het bijdraagt aan de afbraak van gefagocyteerde micro-organismen. Na activatie van neutrofielen wordt het ook door deze cellen uitgescheiden. Lactoferrine is een ijzerbindend eiwit dat wordt geproduceerd door epitheelcellen en wordt afgegeven aan secreten (meest in moedermelk). Zit ook in granula van neutrofielen en kan lokaal door deze cellen worden afgegeven. Door ijzerbinding kan het de proliferatie van bacteriën remmen (doordat ze bij groei ijzer nodig hebben). Daarnaast destabiliseert het de bacteriële celmembraan en kan het binden aan de endotoxine lipopolysacharide LPS (een component van de celwand van gramnegatieve bacteriën). Kationische antimicrobiële peptiden Kationische antimicrobiële peptiden zijn kleine positief geladen eiwitten, ongeveer 30 tot 50 aminozuren groot. Positieve lading door relatief veel arginine en lysine. De werking berust vooral op vermogen om een interactie aan te gaan met het oppervlak van het micro-organisme. Dit wordt gevolgd door insertie van het peptide in de cytoplasmatische membraan, die gewoonlijk negatief geladen fosfolipiden bevat. Hierdoor wordt het membraan poreus en verliest zijn vitaliteit.
- Defensinen; kunnen hiernaast ook door interactie met het virale membraan voorkomen dat het virus fuseert met het endosoom van de gastheercel. Defensinen bezitten ook immuunregulerende eigenschappen: chemotactische werking voor monocyten, (onrijpe) dendritische cellen en T-lymfocyten, waardoor deze cellen naar de plaats van infectie aangetrokken worden, en kunnen ze de productie van cytokinen door monocyten en epitheelcellen bevorderen. Bron: Neutrofiele granulocyten(α-defensinen), macrofagen, epitheelcellen(β-defensinen), panethcellen=epitheelcellen in crypten van de darm (α - defensinen).
- Cathelicidinen; verschillen in moleculaire opbouw en biologische eigenschappen van defensinen. Enige bekende cathelicidine bij de mens, LL-37, geproduceerd door epitheelcellen, leukocyten en neutrofielen. Ook andere functies zoals chemotaxis, wondgenezing, angiogenese, degranulatie van mestcellen en activering van chemokinesecretie. Collectinen Collectinen zijn antimicrobiële eiwitten die kunnen binden aan specifieke suikerstructuren op micro- organismen. Binden aan componenten micro-organismen.
- Mannosebindend lactine (MBL): complementlysis en opsonisatie.
- Surfactantproteïnen: aggregatie en opsonisatie van baceriën
- Op welke wijze is het complementsysteem betrokken bij de afweer tegen micro-organismen. Leg daarbij uit hoe micro-organismen in staat zijn dit systeem te activeren. Antilichamen alléén zijn over het algemeen niet in staat zijn om bacteriën te doden, hiervoor nog extra plasmafactoren nodig zijn die dit ́complementeren ́. Het complementsysteem omvat ongeveer dertig plasma- eiwitten die een belangrijke rol spelen bij tal van immunologische reacties en een brugfunctie hebben tussen aangeboren en verworven immuniteit. Er zijn negen basis-complementfactoren, C1 t/m C9. De meeste worden gesynthetiseerd in de lever. Complementfactoren moeten eerst geactiveerd worden voordat het systeem effectorfuncties kan verrichten. Dit verloopt via cascadereacties, waarbij de ene factor de ander activeert door beperkte proteolyse (eiwitsplitsing). Activatie vindt plaats in het bloed, maar ook in de weefsels, na lekkage van complementfactoren vanuit het bloedplasma tijdens ontstekingsreacties. Het complementsysteem kan op verschillende manieren worden geactiveerd:
Indirect (klassieke activeringsrout
- Complement wordt geactiveerd organismen. Start met de binding van C1q van (IgG of IgM). De andere twee eiw gebonden aan het Fc-gedeelte va structuur: het bestaat uit zes ide zorgt voor de binding aan een Fc vastzitten. Voor optimale activat meerdere antilichamen op een z gebonden zijn. IgG doet dit het b convertase gevormd dat covalen is om C3 te splitsen.
Rood = V gebie Blauw = C gebi
- Complement wordt geactiveerd Tijdens de acutefasereactie word eiwitten. Eén hiervan is C-reactie celwand van micro-organismen a organisme kan C-reactief proteïn Direct; binding van bepaalde comp (onafhankelijk van antilichamen).
- Mannosebindend-lectineroute met C1q. Na binding van MBL aa enzymcomplex, het MBL-geassco reactie identiek aan de klassieke
- Alternatieve route; wordt geacti van gekapselde bacteriën. Daarn (hydrolyse) van complementfact oppervlak van het micro-organism factor D wordt gesplitst tot facto een C3-convertase wat meer C er voldoende C3b is om het term Bij alle 3 de routes wordt C3 uiteinde fragment op een geschikte plaats op ervoor dat het micro-organisme makk cellen kan worden herkend en worde oppervlak in het op gang komen van begint met de splitsing van C5 en vor C6,C7,C8 en C9 gebonden die zo het m buisvormige structuur, die een soort aantast, waardoor de cel lek raakt e van de stimulatie van B-lymfocyten. G complementlysis.
- Welke typen cellen worden ger is van deze verschillende cellen
oute); erd via antilichamen die gebonden zijn aan het oppervlak
van complementfactor C1 aan het Fc-gedeelte van een a eiwitten, C1r en C1s, zijn proteasen, die geactiveerd wor te van het antilichaam. Het C1q-molecuul heeft een bijzon identieke eiwitketens die elk opgebouwd zijn uit een glo n Fc-gedeelte, en een lang staartgedeelte waarmee de ke ivatie moeten alle zes Fc-bindingsplaatsen bezet zijn; daa en zekere onderlinge afstand van elkaar aan het microbië et beste en IgA nauwelijks. Door activatie van C1-comple alent aan het bacterieoppervlak of antilichaam komt vast
gebied: antigeen binding gebied: effector functies erd in de afwezigheid van gebonden antilichamen. orden door de lever een groot aantal eiwitten uitgesche ctief proteïne dat kan binden aan fosforylcholine, een on en als bacteriën en schimmels. Na hechting aan het oppe teïne C1q binden en daarmee de klassieke activeringsrou omplementfactoren aan het oppervlak van micro-organis
te; MBL (=een collectine) vertoont structurele en functio L aan het bacterieoppervlak activeert het gebonden MBL sscoieerde serine-protease, dat aanwezig is in bloed. Ver ieke route. activeerd op negatief geladen oppervlaktes van cellen en aarnaast is er altijd wel een geringe, min of meer spontan factor C3 in het bloed. Hierbij wordt C3b gevormd dat kan anisme. Hieraan kan weer een zogeheten factor B binden actor Bb, dat gekoppeld blijft aan C3b. Dit C3bBb-complex C3 kan splitsen, waardoor de complementactivering gest erminale pad te activeren. indelijk gesplitst in c3a (kleine fragmenten) en c3b (grote) op de bacteriewand kan neerslaan(complementfixatie). makkelijk door verschillende typen complementreceptore orden opgenomen. Ook resulteert koppeling van C3b aan van kettingreacties waardoor de bacteriële celwand besch vorming van C5a en C5b. Daarna worden achtereenvolge het membraan-attack complex vormen. Het c9 polymeris ort van porie in de celmembraan vormt en daarmee de in t en doodgaat door lysis. Ook kan het complement een ro en. Gastheercellen dragen membraaneiwitten die besche
gerekend tot het aangeboren immuunsysteem? Leg ko llen.
vlak van micro-
en antilichaammolecuul worden als C1q is ijzondere moleculaire globulair gedeelte, dat e ketens aan elkaar ; daarvoor moeten dus obiële oppervlak plex wordt een C3- vast te zitten en in staat
scheiden: acutefase- n onderdeel van de ppervlak van het micro- sroute initiëren. anisme is voldoende
ctionele verwantschap BL een proteolytisch Vervolgens verloopt de
n en door polysachariden ntane, splitsing t kan binden aan het den, wat daarna door plex op het oppervlak is gestimuleerd wordt en
ote), waarbij het C3b ie). Deze binding zorgt toren op fagocyterende aan het microbiële eschadigd wordt. Dit olgens de factoren eriseert tot een de integriteit hiervan en rol spelen als co-factor schermen tegen
g kort uit wat de functie
- C-type-lectinen en scavengerreceptoren komen beide op de celmembraan tot expressie. Ze herkennen andere moleculen dan TLR’s en Nod-eiwitten en ze functioneren vooral als endocytosereceptoren voor micro-organismen. De directe interactie tussen het micro-organisme en deze typen endocytosereceptoren is in principe voldoende voor opname door de fagocyt.
- Bespreek in grote lijnen op welke wijze fagocyten micro-organismen opnemen en vervolgens intracellulair doden. De fagocyt beschikt over verschillende receptoren die betrokken zijn bij de opname van micro-organismen in de cel, bijvoorbeeld scavengerreceptoren en mannoserecptor (soort C-type-lectinen). Het proces wordt echter bevorderd door de microbe te bedekken met opsoninen (smaakmakers) die vervolgens herkend kunnen worden door de opsoninereceptoren op het oppervlak van fagocyten. Hiertoe behoren complementreceptoren en receptoren voor het Fc-fragment van IgG. De beste opsoninen zijn antilichamen, die met hun variabele Fab- deel aan antigeen binden. Hechting van (al dan niet geopsineerde) micro-organismen aan endocytosereceptoren induceert een drietal reacties , die er gezamenlijk toe leiden dat de opgenomen micro-organismen gedood worden: fagocytose, degranulatie en het feitelijke doden. Fagocytose; filopodia van het cytoskelet van de fagocyt contact met het micro-organisme en trekken het naar de cel toe, waarna de plasmamembraan zich volledig rond het micro-organisme vouwt=fagosoom. Degranulatie; Het cytoplasma van fagocyten bevat granula waarin enzymen aanwezig zijn die micro- organismen (direct of indirect) kunnen doden. Macrofagen bezitten één soort granula, de primaire lysosomen. Neutrofiele granulocyten bezitten twee soorten granula, primaire (azurofiele) granula, die ook primaire lysosomen zijn en secundaire (specifieke) granula. Nadat de micro-organismen via fagocytose in het fagosoom terechtgekomen zijn, versmelt het fagosoom met de granula en wordt dan een fagolysosoom genoemd. Doden van de micro-organismen; drie samenwerkende mechanismen betrokken: Door degranulatie komen de micro-organismen in contact met proteolytische enzymen en antimicrobiële eiwitten die in de granula aanwezig zijn. Als gevolg van activatie van de fagocyt wordt in het fagolysosoom NADPH-oxidase geactiveerd, dat moleculair zuurstof omvormt tot reactieve zuurstofradicalen (superoxide of O 2 - ). O 2 - in het fagosoom reageert met protonen tot waterstofperoxide (H 2 O 2 ), dat tot verschillende toxische producten leidt. Hierbij neemt ook de pH toe, waardoor sommige proteolytische enzymen worden geactiveerd. Behalve reactieve zuurstofradicalen wordt er uitsluitend in macrofagen ook reactieve stikstof (NO) gevormd. Dit kan combineren met superoxide of H 2 O 2 , waarbij de uiterst reactieve peroxynitrietradicalen worden gevormd die de micro-organismen kunnen doden.
- Hoe functioneren natural killercellen? NK-cellen zijn een klasse van de lymfocyten (dus ook afkomstig uit beenmerg). NK-cellen zijn in staat om getransformeerde cellen, of cellen geïnfecteerd met virussen, intracellulair groeiende bacteriën of parasieten te doden. Hoewel het mechanisme van het doden vergelijkbaar is met dat van cytotoxische T-lymfocyten is het grote verschil dat NK-cellen als ware altijd klaarliggen om in actie te komen. Daarnaast maken NK-cellen voor de herkenning van doelwitcellen geen gebruik van antigeenreceptoren. Op NK-cellen zijn twee typen receptoren aanwezig: inhiberende en activerende receptoren. Binding van liganden aan inhiberende receptoren leidt tot remming van de NK-cel. Een belangrijke groep inhiberende receptoren wordt gevormd door de killer cell immunoglobulin-like receptors (KIR). Een belangrijke ligand voor inhiberende receptoren zijn MHC-klasse-I-moleculen. De KIR’s van een individu omvatten altijd KIR’s die eigen MHC-moleculen herkennen. MHC-klasse-I-moleculen komen normaal gesproken op vrijwel alle lichaamscellen voor. Alleen doelwitcel (tumorcel of geïnfecteerde cel) hebben een verlaagde expressie van MHC-klasse 1, terwijl ze wel een activerende ligand hebben. Hierdoor worden deze cellen niet herkent door cytotoxische T cellen, maar NK-cellen herkennen ze wel. Als er geen of minder MHC 1 op een doelwitcel is dan valt de remming voor NK-celactivatie weg en kan de NK-cel direct deze doelwitcel doden door lysis. (afb. 2) Een belangrijke activerende receptor is NKG2D (CD314), die een interactie kan aangaan met verschillende eiwitten op doelwitcellen die beschadigd zijn door stress of straling, of aanwezig zijn op viraal geïnfecteerde cellen of tumorcellen. Een aantal MHC-klasse-I-bindende KIR’s is ook activerende receptor. Of de NK-cellen ook daadwerkelijk geactiveerd worden, hangt echter ook af van de bezetting van de inhiberende receptoren met ligand. Het is de balans in de mate van activiteit van beide type receptoren die bepaalt of de NK-cel overgaat tot doden van de doelwitcel. Herkenning van doelwitcellen kan ook op indirecte wijze verlopen, via antilichamen=ADCC. Op NK-cellen, net als op fagocyten, zijn Fcγ-receptoren aanwezig (CD16), deze activerende receptoren kunnen het Fc-gedeelte van IgG-antilichamen herkennen die gebonden zijn aan specifieke antigenen op het celoppervlak van hun doelwitcellen.
Nadat contact is gemaakt met doelwitcellen, kunnen NK-cellen deze cellen doden door het uitstoten van perforine (aanwezig in de granula). Dat is een eiwit dat in staat is gaten te maken in de celmembraan van doelwitcellen. De granula versmelten hierbij met de celmembraan van de NK-cel op de plaatsen waar beide cellen contact maken. Nadat perforine een gat in de celmembraan heeft geboord, dringen enzymen, granzymen genoemd, de doelwitcel binnen en induceren geprogrammeerde celdood (apoptose). De NK-cel kan ook apoptose induceren door interactie van Fas-liganden op de NK-cel met het Fas-eiwit op de doelwitcel. NK-cellen zijn niet alleen cytotoxisch, maar kunnen ook cytokinen produceren, vooral interferon gamma: IFN-γ. Hiervoor is geen direct cel-celcontact nodig. De stimulatie van de IFN-γ-secretie verloopt ook niet via activatie van activerende receptoren. IFN-γ heeft onder andere directe antivirale en macrofagen-activerende effecten. Door IFN-γ wordt NADPH-oxidase geactiveerd en het stimuleert daarnaast de productie van IL-12 door monocyten/macrofagen en dendritische cellen. 8. Op welke wijze zijn macrofagen betrokken bij de initiatie van de ontstekingsreactie. Bespreek kort de belangrijkste pro-inflammatoire cytokinen. Geactiveerde monocyten/macrofagen en dendritische cellen produceren cytokinen/chemokinen die de ontstekingsreactie stimuleren. Ze worden daarom ook wel pro-inflammatoire cytokinen genoemd. De belangrijkste zijn: Tumornecrosefactor alfa (TNF-α) en interleukine-1 (IL-1) Na activatie produceren monocyten/macrofagen en dendritische cellen als een van de eerste cytokinen TNA-α, direct gevolgd door IL-1. Lokaal zorgen deze cytokinen er onder meer voor dat endotheelcellen geactiveerd worden, waardoor op het oppervlak moleculen tot expressie worden gebracht die nodig zijn voor de hechting van leukocyten (in eerste instantie vooral neutrofielen). Hierdoor migreren leukocyten onder invloed van chemokinen het weefsel in. TNF-α en IL-1 spelen ook een rol bij de activatie van dendritische cellen, waardoor de verworven immuunrespons op gang wordt gebracht. Als ze in de circulatie terecht komen (bij grote hoeveelheiden) kan dat resulteren in koorts en de productie van acutefase-eiwitten door de lever. Interleukine-6 (IL-6) IL-6 wordt geproduceerd door cellen van het aangeboren immuunsysteem (AI), door geactiveerde T-lymfocyten en door cellen buiten het immuunsysteem. Het helpt in het AI samen met IL-1 en TNF-α het op gang helpen van de acutefase-reactie. In het VI stimuleert IL-6 de secretie van antilichamen door B-lymfo’s. Interleukine (IL-12) Het activeert NK-cellen en CD4+ T-lymfocyten tot de secretie van het cytokine INF-γmacrofagen geactiveerd. Chemokinen CXCL8 (IL-8) en CCL2(MCP-1) Chemokinen spelen een belangrijke rol bij het rekruteren van leukocyten naar de plaats van infectie. Ze geven hier richting aan door een chemotactische gradiënt en ze hebben een stimulerend effect op de interactie tussen leukocyt en endotheelcel (expressie adhesiemoleculen), die nodig is voor het uit de bloedbaan treden van leuko’s. 9. Leg uit hoe dendritische cellen de verworven immuunrespons op gang helpen. In huid, slijmvliezen en bindweefsel, overal in het lichaam bevinden zich (onrijpe) dendritische cellen. Ze hebben endocytosereceptoren en kunnen pro-inflammatoire cytokinen gaan uitscheiden, waardoor andere dendritische cellen geactiveerd worden. Ook worden ze paracrien gestimuleerd door pro-inflammatoire cytokinen. Dendritische cellen die micro-organismen hebben opgenomen gaan uitrijpen APC. Mature dendritische cellen zijn echter minder goed in staat micro-organismen op te nemen dan de onrijpe dendritische cel. De opgenomen eiwitantigenen worden afgebroken tot peptiden die door MHC-moleculen gebonden kunnen worden voor presentatie op het celoppervlak. Daarna verlaten de dendritische cellen het gebied waar de infectie is opgetreden en migreren naar de perifere lymfoïde organen toe. Daar presenteren ze antigeen aan antigeenspecifieke T-lymfocyten: hierdoor start de verworven immuunrespons.
Thema 3: Antigeenreceptoren Rijkers e.: Hoofdstuk 4
- Wat zijn structurele en functionele overeenkomsten en verschillen tussen antigeenreceptoren op B en T lymfocyten? B-lymfocyten: immuunglobuline (mIg). T-lymfocyten: T-celreceptoren (TCR). Overeenkomsten: beide receptoren zijn opgebouwd uit meerdere eiwitketens, die ieder weer bestaan uit een variabel en een constant gedeelte. Het variabele deel dient voor de herkenning van antigeen en met het constante deel zit op de membraan van de lymfocyt. Een immuunglobulinemolecuul heeft echter twee bindingsplaatsen voor antigeen en de T-celreceptor maar één. Beide receptoren maken gebruik van eiwitten die met de receptoren verbonden zijn om activatiesignalen naar de kern van de cel te kunnen doorgeven. Hoewel de geassocieerde eiwitten verschillen tussen het mIg en de TCR (CD79 en CD3), geven ze op identieke
mogelijk van de ruimtelijk oriëntatie van het variabele gebied van het immuunglobulinemolecuul ten opzichte van het constante gebied van het molecuul. Hierdoor zijn IgG,IgA en IgD in staat om effectief met beide antigeenbindingsplaatsen van het immuunglobulinemolecuul een interactie aan te gaan met een antigeen. Het IgM op het B-lymfocytoppervlak bezit eveneens twee bindingsplaatsen voor antigeen maar omdat de moleculen minder flexibel zijn, kunnen die niet in alle gevallen beide plaatsen tegelijk bezetten.
- Geef in grote lijnen aan op welke wijze diversiteit in de specificiteit van immuunglobulinen en T cel receptoren tot stand komt. Welke (globale) rol hebben hierbij de enzymen RAG-1 en RAG-2? Op één lymfocyt zijn die receptoren allemaal identiek. Er zijn dus miljoenen B- en T-lymfocyten nodig. Deze receptoren kunnen niet allemaal door aparte genen worden gecodeerd. Ig- en TCR-genen zijn opgebouwd uit een aantal gensegmenten, die in verschillende combinaties aan elkaar kunnen worden gekoppeld. Dit proces heet genherschikking dit vindt plaats in de primaire lymfoïde organen tijdens de vorming van B- en T- lymfocyten. Totdat genherschikking is gestart, bevinden de Ig- en TCR-genen zich in de kiemlijnconfiguratie. Dit is dus de situatie in lymfoïde voorlopercellenen in niet-lymfoïde lichaamscellen. De gensegmenten voor de aanmaak van zware ketens liggen op chromosoom14. De gensegmenten die coderen voor lichte ketens (Igκ en Igλ)zijn gelokaliseerd op chromosoom 2 en 22. Elk variabel deel van de immuunglobulineketens wordt op DNA-niveau gecodeerd door twee (voor de lichte ketens) of drie(voor de zware ketens) aparte gensegmenten. In geval van een zware keten betreft dit herschikking van variabele (V), diversity (D) en joining (J) gensegmenten. Er zijn 40-46 V’s, 25 D’s en 6 J’s. Van elk gensegment (V, D en J) wordt één segment gekozen en deze worden aan elkaar geplakt. Zo kan er combinatiediversiteit ontstaan. Onder invloed van bepaalde enzymen kunnen er tijdens de recombinatie extra nucleotiden tussen gensegmenten worden toegevoegd of juist verwijderd: junctiediversiteit. Het variabele deel van de lichte keten wordt opgebouwd uit een V- en een J-gensegmenten. De specificiteit van een antilichaammolecuul wordt ook bepaald door de combinatie van het de lichte en de zware keten. Ook dit is combinatiespecificiteit. De gensegmenten die coderen voor het constante deel van zowel de zware als de lichte ketens liggen op hetzelfde chromosoom als de segmenten voor het variabele deel. Tijdens de transcriptie worden deze constante delen samen met de herschikte variabele gensegmenten overgeschreven als primair transcript. T-lymfocyten: TCR-α- en TCR-δ-ketens: variabele deel gevormd door V- en J-segmenten (chromosoom 14).TCR- β- en TCR-γ-ketens: herschikking V-, D- en J-gensegmenten (chromosoom 7). Constante deel van de TCR- en Ig- ketens wordt door een apart C-gensegment gevormd. Tijdens de herschikking zijn enzymen nodig, omdat het DNA moet worden geknipt en geplakt. De verschillende gensegmenten worden specifiek aan elkaar gekoppeld door recombinatiesignaalsequenties (RSS) die direct naast de gensegmenten liggen. Alleen de RSS van twee verschillende gensegmenten kunnen een interactie met elkaar aangaan en vervolgens herschikken. Het herschikkingsproces zelf wordt gereguleerd door een groot aantal enzymen, het recombinase-enzymcomplex. De belangrijkste enzymen in dit complex zijn het recombinatie activerend gen 1 en 2 (RAG-1 en RAG-2) Deze kunnen binden aan de RSS die pal naast alle te herschikken gensegmenten op het DNA liggen. Zonder RAG-enzymen is herschikking van gensegmenten niet mogelijk. Er kunnen dan dus geen lymfocyten gevormd worden, want geen antigeenreceptoren. De meeste diversiteit in de primaire aminozuurvolgorde van het variabele gebied is te vinden op plaatsen die een interactie met het antigeen aangaan. Er zijn drie van dit soort gebieden, de hypervariabele gebieden, ofwel complementariteit bepalende regio’s, CDR1, CDR2 en CDR3. Het CDR1 en 2 gebied ligt gecodeerd in het V-gensegment en het CDR3 gebied wordt gevormd door de overgang van V-J of V-D-J.
- Beschrijf beknopt de macroscopische en microscopische opbouw van het beenmerg. Op welke wijze ondersteunt beenmerg de vorming van lymfocyten? Het hele proces van T- en B-lymfocytendifferentiatie start in het beenmerg vanuit een gezamenlijke lymfoïde precursorcel, de CLP. Voor B-lymfocyten speelt het hele differentiatieproces zich af in het beenmerg, voor T- lymfocyten worden in het beenmerg alleen de eerste ontwikkelingsstadia gevormd. Vroege voorlopercellen van de T-lymfocyten, de prothymocyten, verlaten het beenmerg en migreren naar de thymus, waar ze zich ontwikkelen tot T-lymfocyten. In het beenmerg kan onderscheid worden gemaakt tussen het rode beenmerg, waarin vorming van bloedcellen plaatsvindt, en het gele beenmerg, waar vetcellen domineren. Rood beenmerg wordt vooral aangetroffen in de holtes van lange pijpbeenderen, borstbeen, sleutelbeen en bekken. Beenmerg wordt sterk doorbloed via voedingsarteriën, die door het bot heenlopen en zich in het merg vertakken, waardoor het bot van binnenuit van bloed voorzien. Bloed wordt weer afgevoerd via een aantal veneuze sinussen die uitmonden in een centraal gelegen sinus. Van daaruit gaat het bloed naar afvoerende venen. Het stroma van het beenmerg wordt gevormd door reticulair bindweefsel, wat karakteristiek is voor lymfoïde organen. Het bestaat uit een
ruimtelijk netwerk van bindweefselcellen en dunne reticulaire vezeltjes(collageen type III). Daarnaast zijn er in het beenmergstroma veel adipocyten(vetcellen), macrofagen en bloedruimtes aanwezig. Deze zijn bekleed met een laagje sinusoïdaal endotheel waar nieuwgevormde bloedcellen gemakkelijk doorheen gaan, de circulatie in. Tussen de stromale cellen in worden de bloedcellen gevormd. Stromale cellen zijn betrokken bij de vorming van bloedcellen tijdens alle ontwikkelingsstadia. Ze gaan een directie interactie aangaan met de zich ontwikkelde bloedcellen door het produceren van cytokinen, chemokinen en andere factoren die kunnen binden aan receptoren op de voorlopercellen, waardoor proliferatie, differentiatie, overleving en migratie worden beïnvloed van de ontwikkelende bloedcellen. Verspreid in het stroma van het beenmerg liggen de ontwikkelingsstadia door elkaar heen. De meeste hematopoëtische stamcellen zijn gelokaliseerd direct onder het beenvlies aan de binnenzijde van de holle beenderen(endost), hoewel er ook elders in het beenmerg stamcellen kunnen liggen. 6. Geef aan hoe in het beenmerg vanuit de common lymfoïde progenitorcellen uiteindelijke (rijpe) B lymfocyten gevormd worden. De herschikking van de membraanimmuunglobuline genen dienen hierbij betrokken te worden. Leg tevens uit wat onder allelische exclusie verstaan wordt, en wat het belang is van dit fenomeen. De ontwikkeling van B-lymfocyten vanuit de CLP start met de gecoördineerde expressie van B- lymfocytspecifieke transcriptiefactoren E2A,EBF en daarna Pax5. Bij de vroege ontwikkeling tot voorloper- B-lymfocyt is IL-7 betrokken, uitgescheiden door stromale cellen. Eerst ontstaat pro-B-cel. Pax5 is dan aanwezig, het zorgt voor herschikking van immuunglobulinegenen en bepaalt de B-lymfocyt- identiteit van cellen. Het reguleert de expressie van B- lymfocytspecifieke membraaneiwitten en het onderdrukt op transcriptieniveau de expressie van de receptor Notch1 (van belang voor lineage fidelity = Notch-1 signalering resulteert in de ontwikkeling van T- lymfocyten. Het voorkomt dus dat voorloper-B-cellen ook hun TCR-genen gaan herschikken en zo ook T-lymfocyt eigenschappen krijgen). Tijdens de vorming van B-lymfocyten in het beenmerg herschikken eerst de zware ketengenen en daarna de lichte ketengenen. Vrijwel altijd begint de herschikking in het pro-B-celstadium met de koppeling van D- en J- gensegmenten van de zware keten. Daarna wordt een V-gensegment hieraan gekoppeld. Wanneer herschikking van een zwareketengen op het eerst gebruikte allel succesvol verloopt (op chromosoom 14), dan wordt het andere allel niet meer gebruikt voor herschikking= allelische exclusie en is van belang om te voorkomen dat één B-lymfocyt verschillende antigeenreceptoren zou kunnen expresseren. Vanuit de pro-B- cellen ontstaan na succesvolle herschikking van een zware keten de pre-B-cellen. Omdat de lichte ketens nog niet zijn herschikt, is de Pre-B-cel niet in staat om een compleet immuunglobulinemolecuul op het oppervlak tot expressie te brengen. Ze kunnen wel een soort prototype lichte keten produceren: de surrogaat lichte keten, die kan combineren met de vrije μ zware keten en zo kan Igμ op de celmembraan tot expressie worden gebracht en deze combinatie vormt de pre-B-celreceptor en die speelt een rol bij de verdere proliferatie en differentiatie van de pre-B-cel tot onrijpe B-lymfocyt. De volgende stap is herschikking van de lichteketengenen. De cellulaire prikkel daartoe is de afname van IL-7- receptorsignalering op pre-B-cellen. De herschikking start op het immuunglobuline kappa gen op een van de beide exemplaren van chromosoom 2, als dit niet goed verloopt gaat het verder op het andere chromosoom 2. Als het op beide ketens niet lukt gaat het naar de lamba (λ) lichteketenallelen op chromosoom 22. Een B- lymfocyt expresseert dus of kappa of lamba lichte ketens. Zodra er een functioneel lichteketengen herschikt is, start ook de productie en assemblage van complete immuunglobulinemoleculen en verschijnen deze in het cytoplasma en op de celmembraan van (onrijpe) B-lymfocyten. De vorming van B-lymfocyten verloopt centripaal, waarbij de meest onrijpe cellen vooral tegen de endost aan liggen en de rijpere cellen meer centraal gelokaliseerd zijn. Via adhesiemoleculen hechten de progenitorcellen en de voorloper-B-lymfocyten zich aan de stromale cellen in het beenmerg. De proliferatie van progenitorcellen wordt vooral gestimuleerd door de cytokinestamcelfactor (c-kit-ligand), die bindt aan de receptor-c-kit op de progenitorcellen. Zowel stamcelfactor als IL-7 wordt door stromale cellen geproduceerd. Tijdens de vorming van B-lymfocyten gaat veel cellen dood (apoptose) door fouten in het genherschikkingsproces waardoor er geen functionele mIg’s ontstaan en deze worden vervolgens opgeruimd door macrofagen. Dit kan bijvoorbeeld het gevolg zijn van een frameshift op de verbindingsplaats van twee
- Geef in grote lijnen aan hoe de vorming van T lymfocyten in de thymus verloopt, en hoe herschikkingen van de T cel receptorgenen hierbij betrokken is. De prothymocyten worden in het beenmerg gevormd vanuit de T/NK-bipotente progenitorcellen. De prothymocyten verlaten het beenmerg en migreren de thymus in vanuit bloedvaten (in de overgang tussen cortex en medulla). O.i. chemokinen (geproduceerd door stromale cellen in de subcapsulaire gebieden van de cortex) bewegen ze door de cortex heen tot net onder het kapsel. Ze hebben nog geen TCR op hun celoppervlak en brengen CD4 en CD8 nog niet tot expressie. De TCR-genen zijn nog niet herschikt (nog in kiemlijnconfiguratie). Prothymocyten ontvangen signalen (zoals via Notch1) die de differentiatie tot T- lymfocyten stimuleren en tot B-lymfocyten voorkomen. O.i. IL-7, geproduceerd door corticale epitheliale reticulumcellen, gaan ze prolifereren. De gensegmenten die coderen voor T-celreceptor gaan herschikken; tijdens de ontwikkeling van de T- lymfocyten in de cortex herschikken eerst de TCR-β-keten genen en vrijwel tegelijk ook hun TCR-δ-keten genen(delta). Indien de Dβ-Jβ-koppeling eerder in stand is gekomen dan de herschikking van de δ-keten genen, zal de thymocyt verder differentiëren in de TCR-αβ-lijn. Wanneer echter eerder een functionele TCR-δ- keten tot stand is gekomen en een functionele TCR-γ-keten genherschikking, zal de thymocyt uitrijpen tot TCR- γδ+ T-lymfocyt. Na een succesvolle herschikking van de segmenten van de TCR-beta-keten wordt in het cytoplasma en op de membraan van de onrijpe thymocyten de TCR-beta-eiwitketen tot expressie gebracht. Dit gebeurt in afwezigheid van TCR-alfa-eiwit, maar in associatie met een TCR-alfa-achtig eiwit(pTα). Dit vormt samen de pre-T-celreceptor die een rol speelt in allelische exclusie en de verdere differentiatie. Expressie van de pre-TCR is het signaal voor de celproliferatie, dat mogelijk wordt gemaakt door de expressie van IL-2 en IL- receptoren op de thymocyt en de bijpassende chemokinen worden geproduceerd door de stromale cellen. CD 4 en CD8 komen in de stadium beide nog niet tot expressie (dubbel negatief). De volgende stap is de genherschikking van de TCR-α-keten, waar de deletie van de δ-ketengenen aan vooraf gaat. Deze deletie is nodig omdat de δ-ketengenen op het DNA te midden liggen van de α-ketengenen. Als er een functionele TCR- β- en α-keten-genherschikking heeft plaatsgevonden, kan de TCR-αβ-receptor tot expressie worden gebracht. Op dit moment bevinden de thymocyten zich nog steeds in de thymuscortex en de cellen expresseren naast de TCR-αβ+ ook het CD4- en het CD8-molecuul (dubbel positief). De meerderheid van de T-lymfocyten in de thymus differentieert met een alfabeta-tcelreceptor. De TCR-γδ-T- lymfocyten worden in een vroeg stadium van ontwikkeling gevormd, nog voordat er expressie van CD4 of CD is. Ook mature TCR-γδ-T-lymfocyten zijn nog steeds dubbel negatief.
- Leg uit hoe de interactie tussen TCR en MHC bepaalt wat het lot is van dubbelpositieve thymocyten. Geef hierbij aan wat het verschil is tussen positieve en negatieve selectie, en hoe voorkomen wordt dat autoreactieve cellen een potentieel gevaar op kunnen leveren. T-lymfocyten kunnen alleen antigeen herkennen als dat gepresenteerd wordt in de context van MHC- moleculen. De TCR moet daarvoor een interactie kunnen aangaan met ‘eigen’ MHC. Echter, maar een klein deel van de willekeurig gevormde MHC op de dubbel positieve thymocyten zal in staat zijn om te binden met ‘eigen’ MHC moleculen. In de cortex worden daarom dubbel positieve thymocyten geselecteerd met een TCR die met een lage affiniteit kan binden aan ‘eigen’ MHC: ze krijgen daardoor voldoende signalen om in leven te blijven en verder te differentiëren tot een volgend stadium. Dit MHC komt tot expressie op de corticale epitheliale cellen. Deze vorm van selectie heet positieve selectie(de cellen die geselecteerd worden moeten juist in leven blijven). Omdat de geselecteerde cellen daarna alleen eigen MHC moleculen kunnen herkennen, wordt ook wel gesproken van T-celrestrictie. Verreweg de meeste corticale (dubbel positieve) thymocyten zullen echter een TCR hebben gevormd die geen interactie aan kan gaan met het eigen MHC. Deze thymocyten ontvangen in het geheel geen signalen via de TCR. Dergelijke cellen sterven in de cortex van de thymus door apoptose en worden daarna door macrofagen verwijderd. Een alternatief is dat dergelijke cellen verdergaan met het herschikken van de TCR-alfa genen op het andere chromosoom, zodat er een andere TCR gevormd kan worden die mogelijk nu alsnog positief geselecteerd kan worden. Positieve selectie vindt vooral plaats op de corticale epitheelcellen in de thymus. Deze bezitten zowel MHC- klasse 1 als MHC-klasse 2 moleculen. Beide klassen van MHC kunnen peptiden aanbieden aan de TCR van dubbel positieve thymocyten. Een thymocyt, die MHC klasse 1 met lage affiniteit herkent zal differentiëren naar een T-lymfocyt die het CD8 molecuul behoudt, maar het CD4 molecuul verliest. Daarentegen zal een thymocyt die een zwakke interactie aangaan met MHC klasse 2 differentiëren naar een T-lymfocyt die het CD molecuul behoudt en het CD8 molecuul verliest. De cellen worden tijdens deze differentiatie dus van dubbel positief tot enkel positief. De enkel positieve cellen migreren naar de thymus. De thymocyten waarvan de TCR met een te hoge affiniteit bindt aan lichaamseigen eiwitten(MHC) kunnen een potentieel gevaar opleveren(auto-immuunziekten), dus moeten ze verwijderd worden. Dit gebeurt in de tweede selectieronde door een proces dat negatieve selectie genoemd wordt. Thymocyten die een TCR
hebben met een hoge affiniteit door dood door apoptose, er is sprake van medulla, maar komt mogelijk ook voo en epitheliale cellen betrokken. Omd ook deze vorm tot de centrale toleran lymfocyten niet uitrijpen tot gewone autoreactieve regulatoire T-lymfocyte autoantigenen. Ook dit is centrale tol Helaas is het systeem niet waterdicht terechtkomen die kunnen reageren o Nadat positieve en negatieve selectie aan een cellulaire immuunrespons ( geleide van expressie van gespecialise maar 5% van alle thymocyten de thym thymus, hetzij via venulen gelokalisee (efferente) lymfevaten.
Thema 4: Antigeenpresentatie Rijkers e.: Hoofdstuk 5
- Wat is de functie van MHC mol MHC-eiwitten zijn verantwoordelijk v antigeenpresentatie is niet alleen no voor de initiatie van de verworven im ze in het lichaam van iemand anders
- Leg globaal de moleculaire stru belangrijke biologische en func verschillende klasse MHC-mole MHC-klasse-I-eiwitten zijn glycoprote geëxpresseerd (behlave op erytrocyte eiwitketens: een α-keten en het eiwit MHC- klasse- I- genen, het bèta- 2- m tot het MHC- gencomplex. De domein MHC-eiwitten behoren dan ook tot d drie extracellulaire domeinen(alfa 1, domein. Tussen de α1- en α2-domein MHC-klasse-II-eiwitten bestaan ook u β-keten. Beide zijn een product van M extracellulaire domeinen (α1, α2, β groeve in het MHC-klasse-I-molecuul als het ware openstaat. Dit heeft con gebonden kunnen worden. MHC-klas maar alleen op bepaalde cellen van h cellen en B-lymfocyten. De hoeveelhe interferon-γ (die er ook voor kan zorg niet of nauwelijks gebeurde). De niet-variabele gedeelten van het M met de T-lymfocyt. Het CD4-molecuu klasse-II-moleculen. Hierdoor wordt d Het CD8-molecuul op CD8+ T-lymfocy de interactie met T-celreceptor.
- Beschrijf in grote lijnen hoe pep kunnen komen in MHC-klasse I welke wijze eiwitten van intrac gepresenteerd. Om antigeenpresentatie mogelijk te m fragmenten (peptiden). Daarna word
oor MHC-moleculen gepresenteerde lichaamseigen pepti van klonale deletie. In de thymus speelt klonale deletie z voor in de cortex. Bij deze deletie zijn vooral medullaire mdat deze vorm van tolerantieontwikkeling in de thymu lerantie. Een alternatieve manier van negatieve selectie is one T-lymfocyten, maar gaan differiënteren tot regulatoir cyten (Tregs) hebben een remmende werking op immuu e tolerantieontwikkeling, hoewel het werkingsgebied in d icht en zullen er altijd wel enkele T-lymfocyten in de peri en op autoantigenen. ctie heeft plaatsgevonden, hebben de T-lymfocyten nog s (naïef). De rijpe, naïeve T-lymfocyten verlaten de thymu ialiseerde receptoren naar perifere lymfoïde organen. Uit thymus. De rijpe, immuuncompetente T-lymfocyten verla liseerd op de overgang tussen cortex en medulla, hetzij v
moleculen? lijk voor de presentatie van antigenen (eiwitten) aan T-lym n nodig voor de afweer tegen intracellulaire organismen, n immuunrespons in secundaire lymfoide organen. MHC ers komen (bv orgaantransplantatie) zelf als antigeen fun structuur uit van MHC-klasse-I en II moleculen. Bespree functionele eigenschappen van MHC-moleculen, en geef oleculen tot expressie brengen. roteïnen die op het celoppervlak van vrijwel iedere cel w cyten en geslachtscellen). MHC-klasse-I bestaat uit twee iwit bèta-2-microglobuline. De alfa- keten wordt gecodee microglobulinegen ligt op een ander chromosoom en b meinstructuur van de α-keten lijkt op die van immuunglo ot de immuunglobuline superfamilie. De α-keten is opgeb a 1,2,3), een transmembraangedeelte en een kort cytopla einen zit de ‘bindingsgroeve’voor antigeen. ok uit twee ketens, een α-keten (anders dan die van klas an MHC-genen. Zowel de alfa als de bèta keten zijn opgeb , β1 en β2). Ook zij behoren tot de immuunglobulinen sup cuul heeft gesloten uiteinden, terwijl die van klasse II aan consequenties voor de grootte van de peptidefragmente klasse-II-eiwitten komen niet op iedere lichaamscel tot e an het immuunsysteem zoals monocyten, macrofagen, de elheid klasse II kan nog wel versterkt worden door cyto zorgen dat klasse II tot expressie komt op cellen waarbij d
et MHC-molecuul hebben een belangrijke functie in de in cuul op CD4+ T-lymfocyten kan binden aan het niet-variab rdt de interactie tussen antigeenpresenterende cel en T focyten bindt aan MHC-klasse-I-moleculen; dit dient ook t
peptiden afkomstig van eiwitten die van buiten cel zijn sse II moleculen (bespreek hierbij kort de rol van het pep tracellulaire oorsprong door MHC-klasse-I moleculen wo
te maken, moet antigeen eerst in de cel afgebroken wor orden deze gekoppeld in de bindingsgroeve van MHC-mo
eptiden herkent, gaan tie zich vooral af in de aire dendritische cellen ymus optreedt, behoort tie is dat autoreactieve T- atoire T-lymfocyten. Deze muunresponsen tegen in de periferie is gelegen. perifere circulatie
nog nooit meegedaan ymus en migreren op . Uiteindelijk verlaat verlaten uiteindelijk de zij viaafvoerende
lymfocyten. Deze en, maar ook cruciaal HC-eitwitten kunnen als fungeren. reek hierbij kort de geef aan welke cellen de
el worden wee odeerd door de en behoort niet nglobulinen, pgebouwd uit oplasmatisch
klasse I) en een pgebouwd uit twee superfamilie. De aan de uiteinden enten die ot expressie, n, dendritische tokinen zoals rbij dat normaal
de interactie ariabele deel van MHC- n T-lymfocyt versterkt. ok ter versteviging van
l zijn opgenomen terecht t peptide CLIP) en op n worden
worden tot kleinere moleculen. Dit kan dus
Cellulaire expositie Alle kernhoudende cellen en bloedplaatjes
Macrofagen/monocyten, dendritische cellen, thymusepitheelcellen, Kan ook op andere cellen en B- lymfocyten Oorsprong antigenen Geproduceerd in de cel Opgenomen van buiten de cel Processingroute Via proteasomen Via endolysosomen Overige componenten betrokken bij assemblage
Calnexine, calreticuline, tapasine, TAP
Invariante keten, HLA-DM
Grootte peptidefragment 7-9 aminozuren Tot 15 aminozuren Presentatie aan CD8- positieve T- lymfocyten CD4- positieve T- lymfocyten
Thema 5: Perifere lymfoïde organen Rijkers e.: Hoofdstuk 6
- Beschrijf waarom we beschikken over perifere (secundaire) lymfoïde organen. Perifere lymfoïde organen(milt, lymfeklieren en MALT) zorgen voor de humorale en cellulaire immuunrespons. Hier ontmoeten T- en B-lymfocyten antigeen en elkaar. Er wordt antigeen verzameld en geconcentreerd, antigeen aan specifieke B- en T-lymfocyten gepresenteerd, kunnen B- en T-lymfocyten een interactie met elkaar aangaan en worden effectormoleculen en effectorcellen geproduceerd. Er zijn heel veel verschillende specifieke T- en B-lymfocyten, maar slechts een paar die dezelfde indringer herkennen en aanpakken. Ook zijn er veel plaatsen waar de indringer binnen kan komen. Het is daarom nodig om perifere lymfoïde organen te hebben, waar die paar specifieke T- en B-lymfocyten elkaar en het kleine beetje antigeen tegenkomen met als gevolg een immuunrespons. De respons vindt dus niet plaats op de plek van de infectie zelf.
- Wat zijn algemene eigenschappen van alle perifere lymfoïde organen, en geef aan hoe op grond van antigeentransport deze lymfoïde organen in drie categorieën kunnen worden onderverdeeld. Leg hierbij uit hoe dendritische cellen een rol spelen bij transport van antigeen naar lymfoïde organen. Perifere lymfoïde organen moeten aan een aantal eigenschappen voldoen:
- Antigeen moet toegang hebben tot deze organen;
- De opbouw moet zo gestructureerd zijn dat immuunresponsen zo effectief mogelijk zijn;
- T- en B-lymfocyten moeten gemakkelijk toegang hebben;
- Effectormoleculen, -lymfocyten en geheugenlymfocyten (zowel B- als T-) moeten kunnen worden afgevoerd en afgegeven aan de circulatie. Op grond van antigeentransport kunnen de lymfoïde organen in 3 categorieën worden onderverdeeld:
- Lymfeklieren (via aanvoerende lymfevaten);
- Milt (aangevoerd via de bloedbaan);
- Slijmvlies geassocieerde lymfoïde organen (antigeen rechtstreeks via epitheel in het lymfoïde weefsel). De meeste micro-organismen komen het lichaam binnen via het epitheel van de huid, maag-darmkanaal, lucht- en urinewegen. Hierna komen ze in de weefselvloeistof van bindweefsel. Hier bevinden zich macrofagen en dendritische cellen (in de huid heten deze, cellen van Langerhans). Hier zijn dendritische cellen die functioneel nog onrijp en nauwelijks in staat CD4+ T-lymfocyten te activeren. Het opnemen van antigeen staat dan voorop. Onder invloed van stimulatie van hun TLR’s en cytokinen (uitgescheiden door macrofagen) gaan de onrijpe dendritische cellen, na opname van antigenen, uitrijpen tot effectieve APC’s. Ze laten los van het epitheel en bindweefsel. Daarnaast brengen ze de chemokinereceptor CCR7 tot expressie, die belangrijk is voor de lokalisatie van deze cellen in de T-celgebieden van lymfoïde organen. Ze bewegen met de lymfestroom mee. Tijdens de migratie rijpen ze verder uit; hun vermogen tot fagocytose neemt af en ze gaan meer MHC-klasse II tot expressie brengen. Eenmaal in de lymfeklier mirgreren de dendritische cellen naar de gebieden toe die rijk zijn aan T-lymfocyten onder invloed van chemokinen (uitgescheiden door stromale cellen). Milt Lymfeklier MALT Kapsel en trabekels Aanwezig Aanwezig Afwezig Stroma Reticulair bindweefsel Reticulair bindweefsel Reticulair bindweefsel B-lymfocyten compartiment Follikel en marginale zone Follikel Follikel T-lymfocyten compartiment Peri-arteriolaire lymfocytenschede Paracorticale velden Interfolliculaire gebieden Aanvoer van antigeen Via bloed Via afferente lymfe Via epitheel (M-cellen) Aanvoer van cellen Open circulatie Hoogendotheelvenulen Hoogendotheelvenulen Afvoer van effectorcellen en -producten
Via bloed Via efferente lymfe Via efferente lymfe
- Bespreek de microscopische opbouw van lymfeklieren en milt. Geef hierbij aan waar in beide organen vooral B lymfocyten en waar vooral T lymfocyten liggen, hoe antigeen binnenkomt en hoe lymfocyten aangevoerd worden. Lymfeklier heeft een ovale tot boonvormige structuur, wordt omgegeven door bindweefselkapsel, dat samen met trabekels (bindweefselschotten) zorgt voor stevigheid. Lymfe met antigenen en dendritische cellen worden over lymfeklier verspreid via open ruimte, de randsinus, direct onder bindweefselkapsel. Buitenste deel van lymfeklier is schors/cortex, via sinussen naar binnenste deel, merg/medulla. Cortex/schors
- Buitenste schorszone; vooral B-lymfocyten georganiseerd in follikels. Primaire follikels (lymfeklier in rust): naïeve, recirculerende B- lymfocyten gekenmerkt door IgM en IgD op oppervlak. Secundaire follikels (onder invloed van antigeen): kiemcentrum aanwezig (clusters van sterk prolifererende geactiveerde B-lymfocyten, waar geheugen-B-lymfocyten zich ontwikkelen), rustende naïeve B-lymfocyten liggen als ring eromheen en vormen lymfocytencorona. Belangrijk niet-lymfoïde cellulaire component van de follikel zijn de folliculaire dendritische cellen (FDC’s)zie vraag 4.
- Binnenste schorszone/paracortex; hier domineren T-lymfocyten. Hier worden antigenen hen gebracht. Rijk aan APC’s: dendritische cellen, die ook wel interdigiterende cellen genoemd worden. De paracortex is ook de locatie waar T- en B-lymfocyten de bloedcirculatie verlaten en de lymfeklier in migreren. Arteriën komen binnen aan holle/concave zijde van de lymfeklier: de hilus via trabekels verder het weefsel in capillairen venulen. Uitsluitend in paracortex zijn endotheelcellen van postcapillaire venulen sterk verdikt, en worden ze hoogendotheel venulen (HEV) genoemd. Deze produceren chemokinen en brengen aan lumenzijde adhesiemoleculen tot expressie op hun oppervlak, deze worden herkend door lymfocyten. Hierdoor wordt het mogelijk dat naïeve lymfocyten vanuit de bloedbaan in het paracorticale gebied de lymfeklier binnentreden. Lymfe die door cortex is gesijpeld en ontdaan is van antigenen en antigeenbeladen dendritische cellen, komen in medulla. Medulla/merg
- Mergstrengen; bevatten veel macrofagen die lymfe verder filtreren en ontdoen van dode cellen e. Ook liggen in mergstrengen veel antilichaam-secernerende plasmacellen.
- Mergsinussen; verzamelt de gefiltreerde lymfe, wat nu is voorzien van lymfocyten, Dit wordt door één efferent lymfevat afgevoerd om uiteindelijk in het bloed terecht te komen.
Milt filtreert op effectieve wijze het bloed en ontdoet het van micro-organismen en andere antigenen mbv macrogafen. Ook verzorgt de milt immuunresponsen tegen antigenen die via bloedbaan aangevoerd worden. Daarnaast verwijdert de milt beschadigde erytrocyten en trombocyten uit de circulatie. Milt is boonvormig orgaan, omgeven door bindweefselkapsel en heeft trabekels voor de stevigheid. Macroscopisch miltweefsel wordt opgedeeld in een met bloed gevulde rode pulpa en een lymfoïde witte pulpa.
- Rode pulpa; bestaat uit open bloedsinussen (sinusoïden) met daartussen weefselstrengen (strengen van Billroth) waarin vooral veel macrofagen liggen maar ook plasmacellen en lymfocyten. Eén grote miltarterie (a. lienalis) voert aan, via arteriole miltweefsel in. Groot deel bloed rechtstreeks in bloedsinussen uitgestort, verlaat milt zonder filtering, klein deel komt in strengen van Billroth, sijpelt richting sinussen, passeert uitgebreide macrofagensysteem en wordt gefiltreerd, via sinussen afgevoerd.
- Witte pulpa; bevolkt door B- en T-lymfocyten, georganiseerd rondom arteriolen die vanuit trabekels het
miltweefsel binnendringen. Kleinere arteriolen worden omgeven door manchet van T-lymfocyten, de peri-
arteriolaire lymfocytenschede (PALS), arteriolen worden centrale arteriolen genoemd. In PALS liggen CD4+
en CD8+ T-lymfocyten, wat B-lymfocyten en groot aantaal antigeenpresenterende dendritische cellen.
B-lymfocyten zijn georganiseerd in 2 compartimenten; follikels en marginale zone.
- Follikels; liggen tegen PALS aan, bestaan uit naïeve B-lymfocyten en clusters van FDC (in rust). Onder invloed van antigene stimulatie kunnen zich in deze follikels kiemcentra ontwikkelen. Het kiemcentrum wordt omgeven door lymfocytencorona (krans) van naïeve B-lymfocyten.
- Marginale zone; ligt om follikels heen, op grens met rode pulpa. Vooral marginale-zone-B-lymfocyten, deze zijn geactiveerd maar circuleren niet. Functioneel gezien lijken ze vooral betrokken te zijn bij immuunresponsen tegen koolhydraten en andere T-celonafhankelijke antigenen. Meeste B-lymfocyten in marginale zone zijn geheugen-B-lymfocyten (CD27 tot expressie). Ook liggen in marginale zone recirculerende-B-lymfocyten, CD4+ T-lymfocyten en speciale macrofagen. Zone wordt in binnenste en buitenste deel gedeeld door laagje van myofibroblasten.
- Activatie van lymfocyten; interactie met chemokinen met receptoren op lymfocyt resulteert in zeer snelle activatie van integrinen op de lymfocyt.
- Secundaire adhesie tussen lymfocyt en endotheelcel kan tot stand komen door activatie integrinen.
- Transmigratie; na deze stevige binding kunnen lymfocyten, onder invloed van chemokinen, tussen endotheelcellen doorkruipen (transmigratie) en lymfoïde weefsel bereiken. De adhesiemoleculen verschillen bij MALT en ontsteking, waardoor sturing van het migratieproces mogelijk is. Hierdoor ontstaat een specificiteit voor bepaalde (groepen van) lymfoïde organen en zullen bv lymfocyten die eenmaal geactiveerd zijn in het MALT bijvoorkeur daar ook weer naar terugmigreren.
- Welke histologische veranderingen zijn zichtbaar in een perifeer lymfoïd orgaan tijdens de humorale immuunrespons? Leg deze veranderingen kort uit. O.i. van chemokinen wordt het normale migratiepatroon van B en T-lymfocyten geherprogammeerd. De dendritische cellen met gebonden antigenen en de naïeve T-lymfocyten komen aan in de T-celgebieden. Hier kan een interactie ontstaan. De naïeve T-lymfocyten migreren nu niet naar de lymfeklier, maar worden geactiveerd en prolifereren, om een effector of geheugencel te worden. Deze respons leidt tot histologisch veranderingen van het T-celgebied. Door T-lymfocytactivatie passen de cellen hun chemokinereceptoren aan. De T-lymfocyten bewegen richting B-celfollikel. De B-lymfocyten bewegen echter naar T-celgebied. In het grensgebied kunnen B en T-lymfocyten elkaar tegenkomen en een cel-celinteractie aangaan. Dit leidt tot de T- celafhankelijke humorale immuunrespons. De B-lymfocyten kunnen nu 2 routes bewandelen:
- Een deel gaat uitrijpen en prolifereren tot antlichaamuitscheidende plasmacellen. Microscopisch zichtbaar door aanwezigheid plasmablasten in T-celgebied.
- Ander deel keert terug naar de follikel. Hier gaan ze sterk proliferen en uitgroeien tot een histologisch waarneembare structuur: het kiemcentrum. Tijdens deze vorming verandert het DNA. Wat leidt tot snelle activatie bij een 2de contact met hetzelfde antigeen.
Thema 6: Cellulaire immuniteit Rijkers e.: Hoofdstuk 7
- Beschrijf op welke wijze T lymfocyten antigeen herkennen, en hoe dit leidt tot signaal van de activatie van T lymfocyten. Geef hierbij aan wat de rol is van CD4- en CD8-moleculen, van adhesiemoleculen en wat verstaan wordt onder de immunologische synaps. Herkenning van het antigeen vindt plaats in de T-celgebieden van de lymfoïde organen. Naïeve T-lymfocyten migreren hierheen en gaan hier opzoek naar hun specifieke antigeen. De T-celreceptor maakt hierbij contact met het MHC-peptidecomplex en “voelt” of het peptide past in de T-celreceptor (heel vluchtig). Wanneer T- lymfocyt contact maakt met een passend peptide in MHC-moleculen, leidt dit tot activatie van de T-lymfocyt. Wanneer TCR succesvol bindt, wordt interactie gestabiliseerd doordat CD4/8-molecuul bindt aan het niet- polymorfe gedeelte van het MHC-klasse-II/I-molecuul. CD4/8 moleculen stabiliseren (versterken) de interactie tussen TCR en peptide in MHC. Door binding komt CD4 in onmiddellijke nabijheid van TCR, consequentie voor celsignalering: tyrosinekinasen geassocieerd met het CD4-molecuul kunnen participeren in T- celreceptorsignalering. Dit geldt ook voor CD8, waar co-clustering met de TCR de met CD8 geassocieerde tyrosinekinasen in het signaleringsproces betrekt. De contact plaatst tussen TCR en peptide-MHC wordt de immunologische synaps genoemd. Door de interactie tussen al deze moleculen vormt zich op de T-lymfocyt het zogenoemde supramoleculaire adhesiecomplex (SMAC). Centraal in het SMAC clusteren TCR’s (centrale SMAC), die worden omgeven door een buitenring van integrine LFA- 1 moleculen, de perifere SMAC. Deze LFA-1 moleculen gaan interactie aan met ICAM-1 op de APC cel. Na interactie van TCR met peptide-MHC verandert de conformatie van het integrine LFA-1 en wordt de binding (door verhoogde affiniteit) aan ICAM-1 nog sterker.
- Wat is de functionele betekenis van co-stimulatie? Wat zijn de belangrijkste co-stimulatoire moleculen voor de activatie van T lymfocyten? De interactie tussen TCR en peptide-MHC, die versterkt wordt door binding van CD4/CD8 (+integrinen), leidt tot een antigeenspecifiek activatiesignaal: signaal 1. Dit alleen is onvoldoende om T-lymfocyt volledig te activeren; tweede signaal nodig. Signaal 2 is afkomstig is van andere eiwitten op de T-lymfocyt en hun liganden op APC. De moleculen die hierbij betrokken zijn heten Co-stimulatoren. Co-stimulatie is nuttig omdat bij de vorming van de T-lymfocyten de klonale deletie (negatieve selectie) niet helemaal waterdicht is. Co-stimulatie factoren zijn niet op elke cel aanwezig en verminderen de kans op ongewenste reacties tegen autoantigenen. Bovendien kan signaal 2 alleen ontstaan door activatie van de APC na stimulatie van zijn PRR’s, dus als gevolg van stimulatie met micro-organismen.
Het belangrijkste co-stimulatoire signaal voor de T-lymfocyt wordt gegenereerd d
Uitgebreide omschrijving alle leervragen
Vak: Infectie en afweer (GK1.2G2011)
Universiteit: Rijksuniversiteit Groningen
- Ontdek meer van:
Aanbevolen voor jou
Andere studenten bekeken ook
Gerelateerde documenten
- Fvd P SV - Samenvatting Facetten van de Planologie
- Samenvatting 2016 - Bouwrecht in kort Bestek
- Samenvatting totaal Imaging Techniques in Radiology 1
- Samenvatting KS II: Kunstvelden, -netwerken & beleid: artikel(en), auteur: Pascal Gielen, onderwerp: Nathalie Heinich
- Samenvatting Abstracties van Planning
- Proef/oefen tentamen, vragen en antwoorden uitgebreid