Wanneer ziekteverwekkers voorbij de niet-specifieke beschermingsmechanismen van het aangeboren immuunsysteem komen, neemt het adaptieve immuunsysteem het over. Beschouw de componenten van de adaptieve immuniteit in ons voorbeeld van de politiemacht als de “speciale strijdkrachten.”
De “speciale strijdkrachten” van de adaptieve immuunrespons hebben twee belangrijke taken:
- Stop de huidige infectie
- Genereer immunologisch geheugen
Geheugencellen bewaken het lichaam om de impact van toekomstige infecties door dezelfde ziekteverwekker te stoppen of te verminderen. Als er al een tweede infectie optreedt, is deze meestal van kortere duur en minder ernstig dan de eerste. Vaccins stellen ons in staat de voordelen van het immunologisch geheugen te benutten zonder de risico’s van een eerste besmetting. Om bij ons voorbeeld van de politie te blijven: vaccins zijn als de oefeningoefeningen die agenten doen in een poging klaar te zijn voor een echte gebeurtenis.
Het inschakelen van de “speciale krachten”
De adaptieve immuunrespons wordt aangestuurd door de activiteiten van cellen die antigeen-presenterende cellen (APC’s) worden genoemd. Drie celtypen kunnen dienen als APC’s – dendritische cellen, macrofagen en B-cellen. Hiervan zijn dendritische cellen het meest voorkomende en krachtigste APC-type. Zij worden beschouwd als de brug tussen de aangeboren en de adaptieve immuunrespons.
Dendritische cellen worden geproduceerd in het beenmerg en migreren via het bloed naar weefsels waar zij op zoek gaan naar ziekteverwekkers. Wanneer zij een ziekteverwekker aantreffen, fagocytoseren zij deze, breken hem in stukken en leggen de stukken op hun oppervlak als een “signaal” aan andere onderdelen van het immuunsysteem. Terwijl dit gebeurt, migreert de dendritische cel van het weefsel naar de dichtstbijzijnde lymfeklier waar deze oppervlaktesignalen, antigenen genaamd, helpen om T-cellen te activeren. Dendritische cellen kunnen de meeste soorten ziekteverwekkers, zoals virussen, bacteriën, schimmels en parasieten, verwerken en presenteren.
Waar antigeenpresentatie de primaire functie van dendritische cellen is, zijn macrofagen en B-cellen capabele APC’s, maar dit is niet hun primaire functie. Macrofagen, zoals beschreven in het gedeelte over het aangeboren immuunsysteem, vernietigen in de eerste plaats ziekteverwekkers, signaleren de aangeboren immuunrespons, en veroorzaken ontstekingen. Wanneer zij als APC’s functioneren, is dat typisch om antigenen voor te stellen van ziekteverwekkers die zij hebben opgenomen en die zo geëvolueerd zijn dat zij niet gedood worden door typische aangeboren immuunreacties. B-cellen zijn een essentieel onderdeel van de adaptieve immuunrespons (zie het gedeelte “Voorbereiding op de strijd” hieronder), maar zij dienen soms als APC’s om reacties tegen toxines of kleinere antigenen, zoals eiwitten, te activeren. Net als dendritische cellen moeten macrofagen en B-cellen, die als APC’s fungeren, naar de drainerende lymfeklier reizen om de adaptieve immuunrespons te activeren.
Voorbereiding op de strijd
Wanneer antigeen wordt gepresenteerd in drainerende lymfeklieren, begint de adaptieve immuunrespons in alle ernst. In ons voorbeeld van het politiekorps resulteert de presentatie van het antigeen in een “alle hens aan dek”-reactie. Deze reacties zijn fascinerend in die zin dat zij hoofdzakelijk worden gestuurd door kleine eiwitten en “passende” markers op celoppervlakken. De kleine eiwitten worden cytokinen genoemd, en wanneer zij zich binden aan het oppervlak van een cel, handelt de cel dienovereenkomstig. De acties zijn verstrekkend, maar kunnen groei, verandering, voortplanting of interactie met andere cellen omvatten. Er zijn meer dan 50 soorten cytokinen geïdentificeerd. Om een bepaald cytokine aan een celoppervlak te kunnen binden, moet de cel een “passende” marker hebben, die receptor wordt genoemd. Verschillende soorten cellen hebben verschillende receptoren en kunnen daarom meer of minder worden beïnvloed door bepaalde cytokinen. Bovendien veroorzaken sommige cytokinen meer dan één actie, en kunnen meerdere cytokinen soortgelijke acties veroorzaken. Deze schijnbare “overlapping” is belangrijk omdat het ons immuunsysteem in staat stelt infecties op verschillende manieren af te wenden. Het zorgt er ook voor dat mensen met immuundeficiënties kunnen overleven. Voor meer over dit aspect van het immuunsysteem, zie de sectie getiteld “Wat gebeurt er als het immuunsysteem niet goed functioneert?”
Naast de cytokinen en APC’s, staan twee primaire celtypen centraal bij de inspanningen van de adaptieve immuunrespons – T-cellen en B-cellen.
T-cellen
Deze cellen zijn belangrijk bij het matigen van de adaptieve immuunrespons. Je kunt ze zien als de politiechefs en sergeanten die ervoor zorgen dat het juiste aantal medewerkers op een situatie reageert. Drie soorten T-cellen hebben elk hun eigen rol:
- Helper T-cellen houden toezicht op de cytokinesignalering om B-cellen te activeren en de efficiëntie van andere immuuncellen, zoals macrofagen, te verhogen.
- Cytotoxische T-cellen zijn belangrijk bij virusinfecties, omdat ze cellen doden die door virussen zijn geïnfecteerd.
- Regulatoire T-cellen reguleren de immuunrespons. Zij geven vroeg in een infectie een signaal voor verhoogde activiteit, en omgekeerd een signaal voor afname van de respons als de infectie onder controle is gebracht.
B-cellen
Eenmaal geactiveerd, beginnen B-cellen zich te reproduceren, en nemen snel in aantal toe. In ons voorbeeld zijn de B-cellen de troepen agenten die op de plaats delict neerstrijken. En net als de wapens die agenten dragen, zijn ook B-cellen gewapend. Het enige doel van de meeste B-cellen is het afscheiden van grote hoeveelheden antilichamen. B-cellen die antilichamen afscheiden worden ook wel plasmacellen genoemd.
Antilichamen die door B-cellen worden afgescheiden zijn een cruciaal wapen in de adaptieve immuunrespons. Zij zijn specifiek voor de ziekteverwekker die wordt aangevallen, zodat zij zich kunnen binden en deze kunnen neutraliseren. Bij de mens bestaan er vijf verschillende klassen van antilichamen, ook wel immunoglobulinen (Ig) genoemd: IgG, IgM, IgA, IgE en IgD. Elk van deze klassen heeft unieke kenmerken en functies.
- IgG is het meest talrijk en wordt aangetroffen in bloed en weefsels. Er zijn vier verschillende subcategorieën IgG geïdentificeerd. Typische volwassenen hebben dagelijks meer dan 70 gram (of 17 theelepels) IgG in hun bloedbaan circuleren om te controleren op ziekteverwekkers. IgG circuleert ook in de ruimten tussen de weefsels. Dit is ook het type antilichaam dat tijdens de zwangerschap over de placenta wordt uitgewisseld.
- IgM circuleert ook in het bloed. IgM is een van de eerste soorten antilichamen die tijdens een infectie verschijnen. Hoewel deze antilichamen specifiek zijn voor de ziekteverwekker, zijn ze minder effectief dan IgG-antilichamen die later tijdens een infectie verschijnen. Omdat IgM verschijnt als een pentamer, d.w.z. 5 IgM-moleculen die samen reizen, verlaat het niet het bloed en komt het niet in weefsels terecht zoals IgG. De groepering van deze moleculen maakt de geringere doeltreffendheid in vergelijking met IgG goed. Zie het als vijf burgers die een verdachte ervan weerhouden de plaats van een misdrijf te verlaten, tegenover één politieagent met een wapen. De vijf burgers kunnen de misdadiger omsingelen waardoor het moeilijker wordt om te ontsnappen, maar wanneer één enkele agent met politiemiddelen arriveert, is de mogelijkheid om te ontsnappen nog kleiner.
- IgA wordt in het bloed aangetroffen, maar zijn belangrijkste rol is het beschermen van mucosale oppervlakken. Daarom worden IgA-antistoffen vaak in hogere concentraties aangetroffen in het spijsverteringskanaal en de luchtwegen. IgA wordt ook vaak aangetroffen in moedermelk.
- IgE-antistoffen worden vlak onder de huid en langs de bloedvaten aangetroffen. Zij zijn het meest effectief bij de bestrijding van infecties die door parasieten worden veroorzaakt. Dit type antilichaam wordt het meest geassocieerd met allergische reacties.
- IgD wordt minder goed begrepen, maar het kan een rol spelen bij de bescherming tegen infecties van de luchtwegen en voorkomen dat ons immuunsysteem onze eigen cellen en weefsels aanvalt, bekend als “zelf”-antigenen. IgD wordt aangetroffen in de luchtwegen en in lage concentraties in het bloed.
Bekijk deze korte video over de werking van antilichamen.
Na succes, voorbereiding op de toekomst
De meeste cellen die tijdens een infectie worden geactiveerd, sterven tijdens of kort na de infectie. Een kleine subset van zowel B- als T-cellen blijft echter voor onbepaalde tijd bestaan. Zij worden geheugencellen genoemd. Deze geheugencellen herkennen specifieke antigenen. De meesten van ons hebben bijvoorbeeld geheugen B- en T-cellen die ons lichaam controleren op griep. Of onze eerste kennismaking met griep nu een infectie was of het gevolg van vaccinatie, ons immuunsysteem heeft het proces doorlopen van geactiveerd worden en reageren op de aanval. Deze eerste reactie wordt de primaire immuunrespons genoemd. De geheugencellen die na een primaire infectie overblijven, dienen als bewakers die erop toezien dat de griep niet opnieuw de kop opsteekt. Als dat gebeurt, worden deze cellen snel geactiveerd, zodat het immuunsysteem een snellere en efficiëntere immuunreactie op deze tweede (of derde of vierde, enz.) aanval kan produceren.
Immunologische reacties die door geheugencellen worden aangestuurd, worden secundaire reacties genoemd. Denk in ons politievoorbeeld aan geheugenreacties als ervaren agenten. De agenten met meer ervaring anticiperen waarschijnlijk op wat er gebeurt, waardoor ze sneller, zelfverzekerder en efficiënter kunnen reageren. Op dezelfde manier stellen geheugencellen het adaptieve immuunsysteem in staat zijn aanval sneller op te voeren. Deze paraatheid verkort de reactietijd met enkele dagen. De resultaten kunnen op een paar manieren worden gerealiseerd. Sommige mensen hebben geen symptomen en beseffen niet eens dat ze de tweede keer zijn blootgesteld. Sommige mensen zullen wel symptomen hebben, maar niet zo ernstig. Zij zullen waarschijnlijk ook minder dagen ziek zijn.
Bekijk deze korte video over de werking van het adaptieve immuunsysteem.