Immunology a short course NL

1) γ- δ- en β genen herschikken
Splitsing γ- δ en β herschikte cellen
= pre-T cel met pre-T cel receptor

2) α genen herschikken tot dubbel positieve cel
H1 H2 H3 H4 H14
(CD4 en CD8 positief)

3) positieve selectie: associatie met self-MHC en self-peptide
negatieve selectie: T lymfocyten met een
te hoge affiniteit voor eigen peptiden
gebonden aan MHC gaan in apoptose

H1 Overzicht Immuunsysteem
Innate afweer (aangeboren/non-specifiek)
- Alle elementen van het immuunsysteem die vanaf de geboorte aanwezig zijn en
binnen korte tijd beschikbaar.
Acquired afweer (verworven/specifieke)
- Meer specifiek, vult aangeboren respons aan en alleen aanwezig in vertebraten
(organismen met wervelkolom)

Andere componenten van innate: pH, hoestreflex, koorts, interferons etc.
Clonale selectie theorie: cellulaire basis immuunrespons
- zelf-reactieve lymfocyten worden uitgeschakeld (auto-immuun)
- voor contact met het antigen bestaat er al een zeer groot aantal B en T
lymfocyten met verschillende specifiteit.
- Lymfocyten hebben antigen-specifieke receptoren op hun oppervlakte

Het antigeenherkenningssysteem van lymfocyten in vertebraten is ontwikkeld om
een individu te beschermen tegenover tal van steeds evoluerende pathogenen,

waartegen onze aangeboren afweer tekortschiet (bvb. omdat ze niet worden
herkend door fagocyterende cellen).
Een naïeve lymfocyt die de bloedbaan binnenkomt, draagt receptoren om één
bepaald antigeen te kunnen herkennen. Elke individuele lymfocyt draagt dus
receptoren met één enkele specificiteit. Het geheel van de lymfocyten van een
individu geeft aanleiding tot miljoenen verschillende specificiteiten. Wanneer een
cel 'zijn' antigeen ontmoet, gaat ze snel prolifereren. Binnen een tijdspanne van
een aantal dagen is er een voldoende groot aantal om een adequate
immuunrespons op gang te brengen. Het antigeen selecteert en er worden Agspecifieke klonen van lymfocyten gegenereerd. Het proces wordt de klonale
selectie genoemd en vindt plaats zowel bij T als bij B-cellen. De klonale
selectietheorie staat centraal in de specifieke immuunrespons.

H2 Aangeboren/niet specifieke afweer
- Fysische en chemische barrières
- Cellulaire bescherming:
- Endocytose en fagocytose

- Polymorfonucleaire
leukocyten
- Macrofagen
- NK(T) cellen
- Ontsteking/koorts
- Biologisch actieve stoffen
- Interferon
- Complement
Innate immunity. The innate
system provides the initial
defense against infection and
injury. The primary components of
innate immunity are: (1) physical and chemical barriers; (2) phagocytic
cells (neutrophils and macrophages), natural killer (NK) cells and possibly
dendritic cells; (3) blood proteins, including members of the complement
system and other mediators of inflammation; and (4) cytokines that
regulate and co-ordinate many of the activities of the cells of innate
immunity.
Fysische en chemische barriers
- Meeste micro-organismen en vreemde stiffen kunnen de huid niet
binnendringen behalve bij beschadigingen.
- Lage pH in bijvoorbeeld zweet, talgklieren en maag en de aanwezigheid
van vetzuren, hydrolytische enzymen en proteolytische enzymen.
- Eiwitten als interferon en het complement systeem.
- Ademhalings- en spijsverterings stelsels zijn bedekt met slijm (mucus)
dat micro-organismen ‘’vangt’’ en afvoert.
Cellulaire bescherming
- Endocytose en fagocytose(Endocytose: via receptoren en Pinocytose:
nonspecifieke membraan insnoeringen)

Cellen bij aangeboren afweer
Polymorfonucleaire leukocyten
- Neutrofiele, basofiele, eosinofiele granulocyten en mestcellen.
- Fagocyterende cellen die zeer belangrijk zijn in de bescherming tegen
infecties.
- Deze cellen stammen af van hematopoetische processorcellen.
Macrofagen
- fagocyterende cellen die zich ontwikkelen uit monocyten
- na migratie uit het bloed naar de weefsels differentieren monocyten naar
verschillende fagocyterende celtypen
- Kupffer cellen: in de lever
- Alveolaire macrofagen: in de longen
- Nier macrofagen
- Microglia cellen: in zenuw weefsel
- Peritoneale macrofagen: in vloeistof tussen buikvlies
- Al deze macrofagen zijn onderdeel van het Reticulo enotheliale systeem
(RES).
Dendritische cellen (Langerhans cellen in de huid)
- Zijn afkomstig van dezelfde hematopoetische stamcellen als monocyten
- Worden actief na contact met pathogeen en gaan antigenen presenteren
en rustende (naïeve) T cellen activeren

Natural killer T cellen (NKT cellen)
- Expresseren wel een TCR, maar met minder variabiliteit
- Brengen de marker NK1.1 tot expressie dat een receptor (CD1) herkent
op antigen presenterende cellen en scheiden cytokines en interferon uit
- Bevinden zich tussen niet-specifieke en specifieke immuniteit

Natural killer cellen (NK cellen)
- Herkennen veranderde membraan structuren van abnormale cellen (virus
geïnfecteerde cellen of tumor cellen)
- Fagocyteren niet, maat laten toxische stoffen vrij
- Zijn waarschijnlijk actief vroeg in het proces van virus infectie of
tumorigenese
- Hebben geen antigen specifieke receptoren (zoals bv TCR)

Ontsteking
- Ingewikkeld proces dat ontstaat na weefsel schade door factoren van
buitenaf (exogeen) of binnenuit (endogeen) Pijn, Roodheid en Warmte

Acute fase reactie
- Ontstaat snel na de schade door de activatie en verhoogde concentratie
van acute-fase eiwitten.
- Zowel lokaal als systemisch

- Belangrijke ontstekings mediatoren zijn de Kininen
- Spierontspanning
- Stimuleren zenuwen wat pijn en jeuk geeft
- Verhogen de permeabiliteit van de vaten en verhogen de expressie
van adhesie moleculen (Leukocyt adhesie en extravasatie)
Systemische acute fase reactie
- Inductie van koorts: o.a. veroorzaakt door endotoxinen van bacteriën
- Verhoogd aantal leukocyten en productie ontstekingseiwitten als
hydrocortisol, ACTH en c-reactive protein (CRP, activeert complement)
- Cytokinen spelen een essentiële rol
- Door macrofagen uitgescheiden
- IL-1, IL-6 en TNF-a zijn zeer belangrijk, functies: inductie adhesie
moleculen op endotheel cellen, induceren van stolling, verhogen van de
vasculaire permeabiliteit
- Andere cytokinen zoals IL-8 en interferon-y trekken leukocyten aan en
verhogen fagocytose.

Receptoren bij aangeboren afweer
Ondanks gebrek aan specificiteit toch aantal receptoren betrokken:
•

Pattern-recognition receptors (herkennen microbiele patronen)
-

•

Mannan-binding (MB) lectin (complement activatie)
Scavenger receptoren (herkennen anionische polymeren en
geacetyleerde LDL eiwitten op pathogenen en oude rode
bloed cellen

Toll-like receptoren (herkennen extracellulaire pathogenen)
-

Herkennen pathogeen-specifieke componenten

•

•

NOD-like receptoren (NLR: herkennen intracellulaire pathogenen)
-

Herkennen pathogeen-specifieke componenten als
peptidoglycaan, RNA, toxinen, flagelline
Associatie met ziekte van Crohn en auto-immuunziekten

Complement systeem (H14)

Klassieke activatie route
Voornamelijk geactiveerd door antigen-antilichaam complexen (humorale
verworven afweersysteem)

Lectine route
Voornamelijk geactiveerd door mannose residuen van eiwitten en
polysacchariden op Gram-positieve en Gram-negatieve bacterien.

Alternatieve route
- Geactiveerd door bijna alle lichaamsvreemde stoffen (bv LPS)
- Zonder tussenkomst specifieke antilichamen (dus uit aangeboren afweer)

Activatie van C3 en C5
- C3 activatie (cleeving) is kritische stap in alle drie de routes
- C3a en C5a sterke anaphylatoxinen (ontstekingsmediatoren)

==================

Terminale route
- C5b, C6-9 binden aan elkaar en vormen membrane-attack complex
(MAC)
- Transmembraan kanaal wordt gevormd resulterend in zwellen en cel lysis.

Hoofdstuk 3 Verworven/Specifieke afweer
Eigenschappen
Specifiteit: maakt onderscheid tussen verschillende stoffen en reageert
alleen tegen hetgeen wat nodig is
Adaptiviteit (aanpassingsvermogen): kan reageren tegen
“nieuwe/onbekende” moleculen
Maakt onderscheid tussen lichaamseigen (self) en vreemd (nonself): een immuunrespons treedt onder normale omstandigheden alleen
op tegen lichaamsvreemd materiaal
Geheugen: vermogen om eerder ontmoette vreemde moleculen te
“herkennen” en hier sneller en beter op te reageren
Drie belangrijke celtypen bij verworven afweer
1. T lymfocyten: ontwikkelen zich in de thymus (zwezerik)

- scheiden
na contact
met APC
cytokines
uit
- helpen B
lymfocyten
antistoffen
te
produceren
2. B

lymfocyten: ontwikkelen zich in de beenmerg
- maken specifieke antistoffen en scheiden deze uit
Zowel B als T cellen zijn specifiek voor 1 bepaald antigen
3. Antigeen presenterende cellen (APC)
Antigeen presenterende cellen (APC)
- Macrofagen, dendritische cellen
- Verwerken antigenen en presenteren deze aan T cellen via MHC
moleculen I en II

Samenspel tussen APC en T-cellen

twee belangrijke subcellen van T-lymfocyten
- T helper cellen (Th cells, CD4+)
- produceren cytokines (lymphokines en chemokines) die B cellen,
monocyten en
macrofagen activeren
- cytokinen die op andere celtypen werken
- Cytotoxische T cellen (Tc cells, CD8+)
- brengen een target cell direct een dodelijke ‘’steek’’ toe

Lymfoide organen
- Primair: maturatie (rijping) van B en T lymfocyten
- Thymus (T lymfocyten)
- Beenmerg (B lymfocyten)
- Secundair: mature lymfocyten herkennen hier antigenen en ondergaan
celdeling en differentiatie
- Milt (Spleen)
- Lymfeklieren
- Appendix
- Peyer’s patches

HOOFDSTUK 4 IMMUNOGENEN EN ANTIGENEN
- De stof die een immuunreactie uitlokt is een antigen of immunogen
- Antigen bindt specifiek aan een component van het immuunsysteem
- Immunogen is elke stof die een immuunreactie kan veroorzaken
Alle immunogenen zijn antigenen, maar niet alle antigenen zijn
immunogeen!
- Een hapten is een laag moleculaire stof (bv penicillinem, drugs,
kleur/smaakstoffen, cosmetica) die pas na binding aan een hoog
moleculair carrier eiwit (bv BSA) een immuunrespons geeft.
Voorwaarden voor immunogeniciteit
1. Lichaamsvreemde stof
- geen immuunrespons tegen (deels) eigen antigenen
- Uitzondering zijn autoimmuunziekten!
- Hoe ‘’vreemder’’ het antigen hoe meer immunogeen
2. Hoog moleculair gewicht
- Molecuul gewicht < 1000 Da (penicilline, progresteron etc) niet
immunogeen
- Molecuul gewicht tussen 1000 en 6000 Da (insuline, hormonen) soms
immunogeen
- Molecuul gewicht > 6000 Da (albumine, toxines) meestal immunogeen

3. Chemisch
complex
Antigen
“processing”
- Simpele moleculen als homo-polymeren van aminozuren zijn ondanks
hoog moleculair gewicht niet immunogeen.
- Als complexiteit wordt verhoogd door binding van andere moleculen kan
het macromolecuul immunogeen worden.
- Hoe hoger de complexiteit van een molecuul (co-polymeren van
aminozuren, eiwitten etc) hoe hoger de immunogeniciteit.
4. Afbreekbaar
- T cellen moeten reageren met MHC moleculen op APCs
- Een antigen dat niet kan worden afgebroken is niet immunogeen (voor T
cellen)
- APCs breken het antigen af in kleinere stukjes en brengen deze aan hun
oppervlakte gebonden aan MHC

Overige voorwaarden voor immungeniciteit
- Genetische opmaak van het individu (MHC genen)
- Repertoir aan B en T lymfocyten
- Voldoende hoge dosis antigen
- er is een bepaalde ‘’threshold’’ waarde aan antigen nodig
- Is dosis te laag: geen immuunrespons of zelfs tolerantie
Route van infectie
- Subcutaan: sterke immuunrespons, processing door Langerhans cellen
- Intraveneus: via bloedbaan naar milt, processing door APCs
- Oraal: lokale antistof reacties, geven vaak tolerantie
- Intranasaal: vaak allergische reacties
Antigeniciteit en antigen bindingsplaats
- Antigen bindingsplaats van een antistof of TCR reageert specifiek met een
bindingsplaats op het antigen
- Complementarity-determining region (CDR, 5-7 aminozuren)

Epitoop binding door lymfocyt
- T lymfocyten binden geen antigenen in oplossing, maar alleen gebonden aan
MHC
- ‘’Geprocessde’’ epitopen zijn veelal interne, gedenatureerde, lineair en
hydrofobe gebieden van eiwitten.
- Moleculen die deze gebieden niet bezitten (polysacchariden) kunnen geen T
lymfocyten activeren (wel B lymfocyten)

H5 H7 H8
H5: Antistof structuur en functie
Antistoffen behoren tot de immunoglobulines (Igs) en komen
membraangebonden en vrij in oplossing voor
- Membraangebonden: Iga/Igb op B cellen vormt BCR
- Vrij in oplossing: door plasma cellen (gedifferentieerde B lymfo’s)
Meest belangrijke eigenschappen zijn specifiteit en biologische activiteit
- Specifiteit door complementarity determining region (CDR)
- Biologische effecten: neutralisatie toxinen en virale activiteit, immobilisatie van
microorganismen, agglutinatie, binding met antigen en vorming precipitaten,
activatie van complement en overschrijven placenta.
- toe te schrijven aan verschillende Ig isotypen (klassen)

Fab: antigen binding en specifiteit
Fc: biologische activiteit
Behandeling van y-globuline met mercapto-ethanol (verbreekt SS-bruggen) leidt
tot 4 structuren:
- twee zware (Heavy, H) ketens
- twee lichte (Light, L) ketens
Er bestaan twee soorten L ketens: κ en λ, waarvan de ratio per diersoort
verschilt.
In elk Ig molecuul zijn de L ketens altijd of alleen van het type κ, of van het type λ
Structuur zware ketens
- Er bestaan 5 verschillende Ig typen (isotypen) die verschillen in structuur van de
H ketens.
- μ (IgM), δ (IgD), γ (IgG), α (IgA), ε (IgE)
- De genen van de constante regio’s van de H ketens worden aangegevenmet
een C (Cμ, Cδ, Cγ, Cα en Cε)
- In elk Ig molecuul zijn beide H ketens identiek (bv 2γ of 2ε)
Dus een IgG molecuul kan de volgende structuren hebben:
- K2 (2L ketens) / y2 (2H ketens)
- λ2 (2 L ketens) / γ2 (2 H ketens)
Domeinen
Variabele Domein (V)

Hinge region (flexibiliteit)

Constante domeinen (C)

Variabele domeinen
- Variabele domein bindt aan
een epitoop
- Meeste variatie vindt plaats
in drie domeinen van de H
en L ketens:
- de hypervariabele
domeinen of CDR1, 2 en 3
De hypervariabele domeinen
komen bij elkaar in de
gevouwen vorm van het
eiwit: de antibodycombining site.

CDR REGIO
- Antistof moleculen met verschillende specifiteit hebben dus een andere
aminozuur volgorde in de variabele domeinen.
- Het is mogelijk dat antistoffen met verschillende aminozuur volgorde hetzelfde
epitoop herkennen: affiniteit is dan waarschijnlijk wel anders > ze herkennen
hetzelfde epitoop maar binden niet allebei even sterk aan het epitoop.

Immuunglobuline varianten

- IgG, IgA, IgM, IgD en IgE
aminozuurvolgorde
- Verschil in biol. Activiteit
specifiteit) van
- Altijd allemaal aanwezig
variabele regio’s

- Genetische verschillen

- unieke

- Aminozuur verschil in constante
regio’s
- in sommige individuen

Eigenschappen Ig isotypen

(en dus

Structuur van IgG
- IgG is het voornaamste Ig in bloed en lymfe ( 15% van het serum eiwit)
- Twee y H ketens en twee L ketens (κ of λ)
- Mw +/- 150 kDa
- 4 subklassen: IgG1, IgG2, IgG3 en IgG4
Biologische eigenschappen van IgG
- IgG heeft van alle isotypen de langste halfwaardetijd (+/- 23 dagen)

Recycling van IgG door de FcRp: geremd bij overmaat IgG
Agglutinatie en de vorming van een precipitaat
- IgG geeft samenklontering (agglutinatie) van onooplosbare antigenen zoals
microorganismen
- Reactie van IgG met oplosbare antigenen geeft precipitaten
- onoplosbare antigen-antistof complexen worden makkelijk gefagocyteerd
Passeren van de placenta en absorptie in neonaten
- IgG kan als enige van de isotypen de placenta passeren en is verantwoordelijk
voor de bescherming van de foetus tegen infecties
- Passeren van de placenta gebeurt via binding aan de FcRp receptor op
placentale cellen en wordt gemedieerd door de Fc staart van IgG.
Opsonisatie
- IgG opsoniseert: het bindt aan epitopen (bv op de membraan van
microorganimsen) via de Fab fragementen, waarna de Fc staart bind aan een Fc
receptor op fagocyterende cellen.

Antistof-afhankelijke, cel gemedieerde cytotoxiciteit (ADCC)
- Fab deel van IgG bindt aan de target cel en de Fc staart bindt aan Fc receptoren
op NK cellen
- NK cellen doden target cellen door uitscheiding van toxische stoffen.

Activatie van complement (klassieke route)
- Serie enzymatische reacties geactiveerd na binding aan pathogenen of aan
antistoffen
- Complement activatie leidt tot:
- Opsonisatie en fagocytose
- Directe lysis van microorganismen
Neutralisatie van toxinen
- IgG blokkeert de actieve site van het toxine (bc tetanus of botuline)
Immobilisatie van bacterien
- Binding van specifieke IgG aan flagella en cilia van microorganismen zorgt voor

immobolisatie en beschermt tegen verdere verspreiding
Neutralisatie van virussen
- IgG kan binden aan structuren op de virus coat die gebruikt
worden om aan target cellen te binden.
Biologische eigenschappen van IgM
- Halfwaardetijd van 5 dagen en bevindt zich voornamelijk in de
vaten
- IgM wordt als eerste gevormd tijdens immunisatie: verhoofd IgM
duidt meestal op recente infectie of blootstelling aan een antigen
- Slecht in neutralisatie van toxinen en virussen
- Kunnen placenta niet passeren, maar worden 5 maanden na de
bevruchting door foetus gevomd.
Complement activatie
- vanwege pentameer vorm meest efficiente complement
activator
Agglutinatie
- zeer efficiente agglutinerende antistoffen vanwege grootte en pentameer vorm
Isohemagglutininen
- Natuurlijk voorkomende antistoffen tegen rode bloed cel antigenen van het ABO
systeem
- Als gevolg van immunisatie door bacterien in maag/dam kanaal met
vergelijkbare polysaccharide ketens op hun membraan.
Structuur en biologische eigenschappen IgA
- IgA is het voornaamste Ig in secretievloeistoffen (zweet, speeksel, mucus,
tranen)
- Sterk aanwezig in moedermelk
- Mw +/- 165 kDa (monomeer), 400 kDa (dimeer)
- IgA in serum voornamelijk monomeer
- 2 subklassen: IgA1 en IgA2
- Halfwaardetijd 5,5 dagen
- Bevinden zich in mucosa-geassocieerd lymfoide weefsel (MALT)
Trancytose van dimeer IgA
Antibacteriele werking
- Kan geen complement activeren, heeft beperkte antibacteriele werking
Antivirale werking en agglutinatie
- Efficiente antivirale antistof die beschermt tegen
binnendringen van het virus
- Efficiente agglutinator
Structuur en biologische eigenschappen IgD
- Monomeer met Mw 180kD
- Zeer laag aanwezig in serum doordat het niet door plasma cellen wordt

geproduceerd en gevoelig is voor proteolyse
- Co-expressie met IgM op volwassen B lymfo’s en functioneert net als IgM als
antigen-specifieke BCR.
- Biologische functie niet compleet duidelijk: waarschijnlijk rol in uitschakelen van
auto-reactieve B lymfo’s.

Structuur en biologische eigenschappen IgE
- Monomeer met Mw 200 kD
- Zeer korte halfwaardetijd (2 dagen)
- Zeer lage concentratie in serum door lage productie en binding aan basofielen
en mast cellen
- bij binding van antigen komen stoffen vrij (histamine, heparine,
leukotrienes) die een
overgevoeligheidsreactie geven.
- Geen agglutinatie en complement activatie, wel afweer tegen parasieten (bv
wormen) via overgevoeligheidsreactie.
Kinetiek antistof reactie

H7 De genetische basis van een antistof structuur
Hoe ontstaat de enorme diversiteit van antigenen?
Ieder individu kan 1015 tot 1018 verschillende Ig of TCR moleculen produceren
terwijl het menselijk genoom slechts uit 30-40.000 genen bestaat
de oplossing is voor de vorming van een Ig molecuul of TCR gebruik te maken
van combinaties van genen

2 belangrijke ontdekkingen:
- De variabele en constante regio's van Ig moleculen worden gecodeerd door
verschillende genen
- genen verplaatsen en herverdelen zich tijdens differentiatie van een cel: geen
enkel ander gen vertoont dit mechanisme!!
Genetica van vorming Ig L-ketens
- Elke L keten betstaat uit een Variabele (Vl) en een constante Constante (Cl)
regio.
- Vl wordt gecodeerd door twee onafhankelijke gensegmenten:
- een variabel (V) segment en een joining segment (J)
- Een V en een J gen komen samen in het genoom en coderen samen met een C
regio gen voor een complete Ig L keten
- Deze genetische herverdeling heet: V(D)J-recombinatie
- V(D)J-recombinase zorgt voor de herverdeling van receptor genen in B
en T lymfo’s.
- RAG-1 en RAG-2 genen zijn essentieel bij recombinatie: muizen zonder
RAG genen produceren geen B en T lymfo’s.
k-L keten synthese
- k-keten synthese op k locus op chromosoom 2
- Herverdeling van V2 en J4:

Herschikking in meer detail

λ-L keten synthese
- Op λ locus op chromosoom 22
- Gebeurt in essentie op dezelfde manier als bij K-keten synthese
- Het λ locus bestaat uit ongeveer 40 Vλ en 4 Jλ genen en uit 4 Cλ genen.
Organisatie en herschikking van H-keten genen
- H keten genen bevinden zich op chromosoom 14
- Drie gensegmenten: Vh, Dh en Jh
- Meerdere genen die coderen voor C region genen.

Regulatie van Ig genexpressie
- Ondanks alle verschillende mogelijke combinaties van genen produceert elke
afzonderlijke B lymfocyt een Ig van een enkele specifiteit.
- Elke Ig keten wordt altijd van alleen of het maternale, of het paternale
chromosoom afgelezen (allelic exclusion)
- Een nog onbekend remmings-mechanisme is hiervoor verantwoordelijk.
Klasse-Isotype switching
- In eerst instantie worden IgM en IgD gevormd met dezelfde specifitiet
- Via het process klasse/isotype switching kan een B lymfocyt overstappen
naar de productie van andere isotypen (IgG, IgE of IgA, en op deze manier alle
isotypen produceren)
- Isotype switching gebeurt in antigen-gestimuleerde B lymfocyten en is
afhankelijk van cytokinen (bv IFN-y en IL-4) geproduceerd door T cellen.

- Uniek mechanisme in Ig H keten van B lymfocyten

Aanwezigheid van cytokines tijdens de infectie bepaalt welke C segmenten tot
expressie komen. Bv INF-y geeft IgG3 en IL-4 geeft IgE.
Mechanismen in antistof diversiteit
- VJ en VDJ gecombineerde associatie
- Random combinatie van H en L ketens
- Aminozuur/nucleotide veranderingen op bindingsplaatsen tussen V, D en J
gensegmenten
- Somatische hypermutatie
- Puntmutaties in V, D en J genen leiden tot veranderde aminozuren die
een hogere affiniteit
kunnen hebben zoals optreedt bij een secundaire respons.
- Receptor editing
- onder bepaalde omstandigheden vindt een tweede herschikking plaats op
niet-herschikte elementen ( in dit voor beeld V1 en J5)

- Gebeurt bijv als een B lymfocyt met een zelf-specifieke receptor het

betreffende antigen
ontmoet.

H8: BIOLOGIE VAN B LYMFOCYTEN

H en L ketens afkomstig van slechts een van beide chromosomen!! Allelic
exclusion
B lymfocyten ontstaan uit hematopoëtische stamcellen in het beenmerg
Onder invloed van verschillende signalen (IL-7, binding aan beenmerg stroma)
vindt overleving en proliferatie van jonge B cellen plaats
Verschillende stadia in B cel ontwikkeling gaan gepaard met specifieke Ig gen
herschikkingen
De jongst herkenbare cel is de pro-B lymfocyt
D-J herschikking op beide chromosomen. Bij geschikte combi op een chromosoom
wordt er een V gekoppeld. Hierna productie van u keten. Bij niet gechikte VDJ
combi gaat andere chrom verder herschikken. Als dit ook geen goede combi
oplevert cel in apoptose. Allelic exclusion.

De (pre)-B cel receptor

A. Pre-BRC B. BRC
- De H-keten van de pre-B cel receptor is u, die van de BCR u, o, y, a of e.
- VpreB en λ5 vormen surrogaat L ketens
- Iga en Igb spelen rol in signaaltransductie
- Pre-B cel: stop productie surrogaat L ketens, start L keten productie en
stop H keten
herschikking.
- B cel: doorgeven signalen na binding antigen
Immature B lymfocyt
- Immature B lymfocyt heeft monomeer-IgM op membraan
- Belangrijk proces in dit stadium is de ontwikkeling van zelf-tolerantie: dit proces
wordt ook wel negatieve selectie genoemd.

In beenmerg
Receptor editing
- V(D)J recombinase wordt opnieuw geactiveerd op L keten locus
- Gebeurt als een B lymfocyt met een zelf-specifieke receptor het betreffende
antigen ontmoet.
- B lymfocyt wordt op deze manier (mogelijk) gered van inactivatie
Mature B lymfocyten
- Interactie van antigen met de mature B lymfocyt leidt tot activatie en vindt
voornamelijk plaats in de secundaire lymfoide organen (lymfeklieren en milt)
- Veel antigenen (eiwitten) zijn thymus-specifiek: hebben helper T lymfocyten
nodig voordat B lymfocyten antistof produceren.
- Na activatie worden B lymfocyten groter (B-lymfo blasten) en gaan delen.
- Sommige geactiveerde B lymfocyten differentieren verder in plasma cellen
(eindstadium, waarin antistoffen worden geproduceerd en uitgescheiden)
- Vroeg in de respons wordt IgM geproduceerd: later onder invloed van cytokinen
van helper-T lymfocyten ook andere isotypen (isotype/klasse switching)
Germinal centers (kiemcentrum) B- en T cel interactie

Hypermutatie en geheugen in germinal center

AID eiwit betrokken bij aanbrengen mutaties.
Germinal center: overzicht
- Laat in de respons tegen thymus-afhankelijke antigenen vormen een aantal
geactiveerde B lymfocyten speciale regio’s in de secundaire lymfoide organen:
germinal centers.
- Hierin bevinden zich: geactiveerde B lymfo’s, helper-T lymfo’s en
dendritische cellen.
- Zeer grote B lymfo profileratie (en mutatiefrequentie)
- Somatische hypermutatie leidt tot selectie van kloons met hogere
affiniteit voor antigen:
affiniteits maturatie
- Geactiveerde B lymfo’s kunnen zich ook ontwikkelen tot geheugen Tlymfocyten
- Verlaten de lymfoide organen en gaan naar de weefsel
- Prolifereren niet verder en hebben een lange levensduur

- Ig isotypen anders dan IgM en IgD
Antistof productie in mucosa (MALT)
- Voornamelijk door plasma cellen die IgA produceren
- Beschermen o.a. luchtwegen, en maag-darm kanaal tegen infectie

in de darm (GALT)

B-lymfocyt membraan eiwitten

B cel co-recepter

Signaaltransductie in B cellen

H9 hoe T cellen antigen herkennen/de rol van MHC
- Antistof herkennen met name antigenen aan de buitenkant van cellen
- T cellen kunnen antigenen van virussen, parasieten en bacterien die in een
targetcel zitten herkennen.
- T cellen herkennen met name eiwitten (of peptiden) via hun TCR en MHC.

Antigen processing door hostcel of APC

Interactie MHC en TCR

- Een MHC eiwit kan verschillende peptiden binden
- De combinatie van MHC en vreemd peptide zorgt voor T cel activatie
Interactie met T cellen MHCI en MHCII

Expressie van MHC moleculen
- MHCI op bijna alle kern-houdende cellen in het lichaam
- Alle MHCI moleculen komen tegelijk voor op de membraan (ook zonder MHCII
expressie)
- MHCII komt alleen altijd tot expressie op cellen die antigenen presenteren aan T
lymfocyten:
- B lymfocyten, dendritische cellen, epitheel cellen van de thymus,
macrofagen en
monocyten
- Expressie van MHCII wordt sterk gereguleerd en vindt zelden plaats zonder
MHCI expressie
- Stoffen als IFN-γ stimuleren de expressie van zowel MHCI als MHCII
MHC genen en variabliteit
Humane MHC heet HLA (human leukocyte antigen)
- twee sets van genen belangrijk in T lymfocyt responses: MHCI en MHCII
- Drie genen coderen voor humaan MHCI: HLA-A, HLA-B en HLA-C
- Drie sets genen coderen MHCII: HLA-DP, HLA-DQ en HLA-DR
- A en B gen coderen voor a en b keten

MHCI genen vertonen genetische polymorfismen: er komen meerdere stabiele
vormen van de HLA genen voor in de populatie
- De kans dat MHC moleculen van twee willekeurige personen identiek zijn is
zeer klein: probleem bij orgaantransplantaties
MHCI en II genen komen co-dominant tot expressie
- Altijd expressie van zowel het gen van de vader als van de moeder
- Iedere cel heeft dan ook tot 6 verschillende MHCI moleculen (drie van
vader en die van
moeder) en MHCII moleculen
Vraag: Waarom is het voor een soort ‘’nuttig’’ om niet slechts 1 type MHC te
hebben??
Antwoord: Als er mutaties ontstaan in 1 type MHC dan bestaan er nog andere
typen MHC moleculen die het over kunnen nemen

Structuur van MHCI: peptide binding groove

Variabele domein bestaat uit a1 en a2 regio
CD8 bindt aan constante regio (a3)
De allel-specifieke pockets bepalen welke peptiden kunnen binden.

Structuur van MHCII: peptide binding groove

- Twee transmembraan ketens: a en b (beiden onderdeel van variabele regio)
- De binding groove kan grotere peptiden binden (12 tot 20 aminozuren)

MHC functie: exogene antigenen
- Exogene antigenen worden van buiten de cel (APC) de cel ingebracht en zijn

afkomstig van bacterien, virussen of vremde eiwitten zoals vaccins.

Selectieve binding van peptiden

- Peptiden 35-48 en 110-122 zijn immunodominant in deze persoon, terwijl
peptide 1-13 geen T cel respons kan induceren
- Peptide 1-13 is zeer waarschijnlijk wel immunodominant in een ander individu
met andere HLA opmaak.
Endogene antigenen
- Endogene antigenen worden gesynthetiseerd binnen in de cel (in
cytosplasma) en zijn afkomstig van bacterien, virussen en parasieten die een cel
hebben geinfecteerd.

Eigenschappen en functies MHCI en II

- Over het algemeen geldt dat eiwitten van bacterien, virussen en allergenen
(exogeen) een CD4+ T cell respons geven terwijl eiwitten van pathogenen die
cellen infecteren een CD8+ T en CD4+ T (endogeen, via cross-priming) cel
respons geven.
MHC bindt ook zelf-peptiden
- Lichaamseigen eiwitten worden op dezelfde manier afgebroken als vreemde
eiwitten en ook gepresenteerd aan MHC
- Toch vindt tegen deze peptiden geen immuunrespons plaats:
- Zelf-reactieve T lymfocyten worden verwijderd of geinactiveerd in de
thymys via
selectieprocedure
 men vindt wel potentieel zelf-reactieve T cellen buiten de thymus
Zelf peptiden induceren niet de noodzakelijke co-stimulatoire signalen op

APCs.

MHC overerving
- Set aan MHCI en II genen in zijn geheel overgedragen aan nakomelingen
_ MHC (HLA) incompatibiliteit groot probleem bij orgaantransplantaties

H10: biologie van T lymfocyten
- Antistoffen geproduceerd door B cellen zijn voornamelijk effectief tegen
antigenen aan de buitenzijde van cellen en ineffectief tegen antigenen binnen in
cellen
- De T-cel receptor (TCR) is de antigen-specifieke receptor van T-lumfocyten
- Diversiteit ontstaat door V(D)J gen herschikking op vrijwel identieke wijze
als bij
B lymfocyten.
TCR en BCR structuur
Verschillen TCR en BCR
- TCR bestaat uit 2 ketens met een enkele bindingsplaats voor antigen
(monovalent) en lijkt op de Fc staart van Ig
- Reageert alleen met peptiden ( kleine fragmenten van eiwitten) op het
oppervlak van host-cellen gebonden aan MHC.
- Activatie van T lymfocyt leidt niet tot de uitscheiding van TCR (zoals bij Ig),
maar tot cytokine productie en/of celdood van de targetcel.
- De TCR ondergaat geen veranderingen tijdens de respons (BCR
ondergaat hypermutatie, affiniteits maturatie en isotype switching.

CDR Regio’s in TCR

TCR receptor complex
- TCR geassocieerd met CD3 en 2 (zeta) polypeptiden: vormt gezamenlijk het
TCR-complexx
- CD3 betrokken bij transport van TCR over de celmembraan
- CD3 en zeta polypeptiden binden geen antigenen, maar verzorgen

signaaltransductie.

Co-receptor moleculen
-

Functies CD4 en CD8

Binding aan MHC (CD4-MHCII en CD8-MHCI)
Adhesie moleculen voor binding T lymfo en APC
Signaal transductie
CD4 is receptor voor HIV virus!

CD4/CD8 ratio bij HIV/AIDS
- Ratio CD4 : CD8 normaal rond de 2:1
- Bij HIV patienten is de ratio sterk verlaagd (flipped ratio) door afname CD4.
Belangrijke moleculen op T lymfo membraan

TCR diversiteit
Volgens dezelfde principes als Ig diversiteit (recombinatie)
- Zelfde eiwitten betrokken: RAG-1 en RAG-2
- Diversiteit even groot of groter dan voor Ig ( 10^15-10^18)
- Naast alfa/beta-TCR bestaan ook oy-TCRs, waarvan de functie niet compleet
duidelijk is.

α en γ = V J
β en δ = V D J

T lymfocyt differentiatie in de thymus

Positieve en negatieve selectie
1. Positieve selectie: dubbel positieve cel bindt aan self-MHC plus self peptide
op epitheliale cellen in cortex
- geen binding leidt tot apoptose
2. Negatieve selectie: T lymfocyten met een te hoge affiniteit voor eigen
peptiden gebonden aan MHC gaan in apoptose.
- T cel die uit thymus komt is geselecteerd voor self-MHC en een self-peptide
Vraag: hoe is het mogelijke dat diezelfde T cel later ook een non-self peptide kan
herkennen…
Antwoord: 1 bepaald MHC molecuul kan veel verschillende peptiden binden en
presenteren.

H11: Activatie en functie van T en B lymfocyten
Activatie van CD4+ T lymfocyten
- Gespecialiseerde APCs, zoals dendritische cellen en macrofagen, nemen
antigenen op, verwerken deze, presenteren peptiden op hun oppervlak en zorgen
voor co-stimulatoire signalen voor de activatie van T cellen

Dendritische cellen initieren de primaire of naive T cel respons
- hoge expressie van MHCII (en MHCI)
- zijn zeer mobiele cellen
- opname en verwerking van antigenen stimuleert co-stimulatoire signalen
Activatie t-cellen meerdere signalen noodzakelijk

Dendritisch cel maturatie en T cel activatie

Interactie tussen APC en CD4+ T lymfo

 Eerste signaal voor T lymfo activatie
 Verhoogt gevoeligheid voor antigen en
geeft signaaltransductie
 Tweede signaal voor T lymfo
activatie
 Verhoogt expressie van B7 op APC
 Versterkt binding van APC aan T
lymfocyt

Intracelullaire gebeurtenissen na T cel activatie
1. Binding van peptide-MHC
aan TCR geeft signaal de
cel in via CD3 en zeta.

1

2
2
3
2
3

4

2. Activatie van tyrosine
kinases Fyn, Lck en ZAP-70
(essentieel voor
activatie) en vorming van
een signaal complex
- Lck activeert ZAP-70
- Adapter eiwitten naar de
celmembraan
3. Activatie van
intracellulaire signaal
routes
(transcriptiefactoren)
- PKC NF-kB
IP3Ca+CalcineurineN
F-AT
- MAP kinase  AP-1

4. Cytokine secretie en profileratie
genen
actgenen.

- Transcriptiefactoren
- IL-2 en IL-2 receptoren

zorgen
voor profileratie
- Andere cytokinen
beinvloeden
celtypen
IL-2 gemedieerde proliferatie van CD4+ en T cel

Beeindigen van de respons

NK cells and dendritic cells

Ook eiwit Programmed cel death protein (PD1) betrokken bij beeindigen van
de respons (door remming van signaaleiwit ZAP-70)
T lymfocyt functie
- Belangrijkste effector functie van geactiveerde CD4+ lymfocyten is de productie
van cytokinen
- Aanwezig cytokinen (afkomstig van cellen van de aangeboren afweer) tijdens T
cel activatie bepalen de subset:
Derde signaal voor T cel activatie

Samenwerking tussen T en B lymfocyten
- Bijna alle eiwitten zijn Thymus-afhankelijke antigenen: CD4+ T lymfocyten
‘’helpen’’ (helper T lymfocyten) B cellen in de vorming van antistoffen
- B lymfocyten functioneren ook als APC!!

LINKED RECOGNITION

 Isotype switch

 Co-stimulatoire eiwitten opgereguleerd

 sterke binding B en T lymfocyten

 cytokinen > Geeft T en B lymfo proliferatie en B lymfo productie van Ig

Functie CD8+ T lymfocyten
- Belangrijkste functie van CD8+ T lymfocyten is het doden van cellen die
geinfecteerd zijn met bacterien of virussen
- T killer of cytotoxische T lymfocyten (CTL)
- De te doden cel is de Target cel: APC, zoals dendritische cel of elke andere cel
in het lichaam
- CTL herkent complex van peptide met MHCI
- CTL produceert ook cytokinen
- IFNy en TGFb: ook geassocieerd met Th1 CD4+ respons
- IL-4: geassocieerd met Th2 CD4+ respons
Activatie van CD8+ T lymfocyten

Doden target cellen door CD8+ T lymfocyten
Twee routes in celdoding
1. Via perforine en granzymes in granula
2. Via Fas-Fas ligand (CD178) interactie

Na celdoding laat CLT los van target cel om nieuwe target te zoeken

Aandachtspunten
- CTL herkent alleen een specifieke combinatie van een bepaald peptide met een
bepaald type HLA: bv griep virus peptide gebonden aan HLA-A2
- Voor CTL celdoding is geen MHCII nodig
- Doordat MHCI op alle kern-houdende cellen voorkomt en al deze cellen
peptiden van
infecterende virussen en bacterien presenteren kan bijna iedere
geinfecteerde cel worden
herkend en gedood
- Alleen bacterien en virussen die cellen infecteren veroorzaken een CTL respons
- Deze pathogenen activeren ook CD4+ T lymfocyten en via B cel activatie
antistof productie.
Beeindigen van de T cel respons
Gebeurt via Activation-induced cell death (AICD)
- (Herhaaldelijk) geactiveerde T lymfocyten zijn gevoelig voor apoptose via
Fas (CD95) – Fas
ligand (CD178, geinduceerd op T cel door activatie)

Klein percentage T lymfo’s overleeft: de geheugen T cellen
Memory T cel eigenschappen
- Langlevende cellen met levensduur van jaren
- Geven zeer snelle respons bij tweede aanraking met zelfde antigen
- Effector memory cellen gaan richting de perifere weefsels

- Centrale memory cellen recirculeren
door de secundair lymfoide

B lymfocyt functie zonder T lymfo hulp
- Thymus-onafhankelijke (TI)
antigenen: activeren B lymfocyten tot
antistof productie zonder tussenkomst van
T lymfocyten
- Grote, polymere moleculen met
herhaaldelijk voorkomende antigene
determinanten (LPS en capsule
polysacchariden)
- TI-1 antigenen zijn mitogeen: induceren
proliferatie en Ig productie
vanverschillende B lymfo kloons zonder
antigen specifiteit
- Voorbeel in muizen is LPS van gram
negatieve bacterien als E.coli
- Eigenschappen respons tegen TI antigenen
- Genereren voornamelijk IgM productie en geen geheugen
- Een immuunrespons kan worden gegenereert zonder T cellen

H12 Cytokinen
- Cytokinen zijn oplosbare, laag moleculaire signaalstoffen die het
immuunsysteem reguleren via hun verschillende effectorfuncties
- In de jaren 60 voor het eerst beschreven: lymphocyte-activating factor
(LFA, IL-1) uitgescheiden door macrofagen
- Groeifactor afkomstig van T cellen: T cell growth factor (TCGF, IL-2)
Lymfokinen: Cytokinen geproduceerd door lymfocyten
Monokinen: Cytokinen geproduceerd door monocyten/macrofagen
Later is de naam Interleukine (naar de signalering tussen leukocyten ingevoerd)
- Veel cytokinen hebben functies ook buiten het immuunsysteem (bv IL-2
stimulatie van osteoblasen)
- Cytokinen zijn dus pleiotroof

- Veel cytokinen (bv IL-2 en IL-4 die beiden T cellen kunnen stimuleren) hebben
vergelijkbare functies
- Target cellen worden blootgesteld aan een milieu van verschillende
cytokinen en de
kunnen additief, synergistisch of antagonistisch zijn.
Functionele eigenschappen cytokinen
Cytokinen hebben korte halfwaardetijd en zijn, netals hormonen, werkzaam in
zeer lage concentraties.

- Cytokinen kunnen synergistische of antagonistische werking hebben en werken
lokaal of systemisch

Th1 activeert macrofagen terwijl Th2
macrofagen juist afremt.

Gemeenschappelijke receptoren
- Cytokinen kunnen overlappende functies
hebben doordat ze (deels) gebruik maken van eenzelfde ketens in receptoren
(common y keten die zorgt voor signaaltransductie)

(arbitraire) indeling cytokinen
1. Cytokinen die de immuun respons reguleren
2. Cytokinen die de aangeboren afweer ondersteunen
3. Chemokinen: beinvloeden van leukocyt migratie
4. Cytokinen die hematopoese stimuleren
Cytokinen die de immuun respons reguleren
Cytokinen werken in het algemeen alleen op antigen-gestimuleerde Ben T lymfocyten
- Cytokine receptoren komen meestal alleen tot expresie na antigen-stimulatie
- direct cel-cel contact is noodzakelijk
- korte halfwaardetijd cytokinen in bloed en weefsels

Induceren differentiatie T cellijnen
- Type antigen bepaalt afgifte cytokinen door DCs en richting van immuunrespons
Intracellulaire bacterien en virussen:
- Th1: IL-12 en IFN-y, cel-gemedieerde respons
Parasieten als wormen:
- Th2: IL-4 en IL-5, humorale immuniteit
Extracellulaire bacterien en fungi
- Th17: IL-1, cel gemedieerde respons en fagocytose

Cytokinen in aangeboren afweer
- Belangrijkste cytokinen bij aangeboren afweer: IL-1, IL-6, TNFa, INFa en INFb
- IL-1, IL-6 en TNFa zijn endogene pyrogenen
- geven koorts
- initieren acute fase respons (oa via CRP en MBL)
- verhogen aantal circulerende neutrofielen
- stimulere migratie van DC’s naar lymeklieren
- IFNa en IFNb
- blokkeren virus replicatie
- induceren MHC1 expressie op niet-geinfecteerde cellen
- activeren NK cellen
Ontstekingsreacties
- Voorbeelden van proinflammatoire cytokinen zijn: IL-1, IL-6 en TNFa
- Verhogen vasculaire permeabiliteit
De rol van neutrofielem bij ontsteking

Opregulatie adhesiemoleculen
Neutrofiel chemotaxis en
migratie
IL-8 is een chemokine: trekken
leukocyten via een
concentratiegradient aan naar
de plaats van bestemming.

Cytokinen die hematopoese stimuleren
Colonie-stimulerende factoren: CSF
- M-CSF: macrofagen
- G-CSF: granulocyten
- GM-CSF: granulocyten en macrofagen
IL-3: stimuleert proliferatie meerdere celpopulaties
IL-7: differentiatie van lymfoide cellen
Cytokinen receptoren
Cytokine receptoren onderverdeeld in 5 klassen en sterk gereguleerd

Cytokinereceptor-gemedieerde signaal transductie

- Jak =
kinase
- SOCS
(Supres
sor of

cytokine signaling) remmen respons door signaaleiwitten te
laten afbreken

Cytokinen (receptoren) en ziekten
Toxische shock syndroom
- Superantigenen stimuleren veel CD4+ T cellen, waardoor enorme hoeveelheden
cytokinen worden geproduceerd.
- IL-1 en TNFa geven systemische reacties als koorts, diarree en shock
Bacteriele septische shock
- Endotoxine productie door sommige Gram-negatieve bacterien leidt tot
overproductie van IL-1 en TNFa door macrofagen.
Tumoren
- Sommige lymfoide en myeloide tumoren geven excessieve cytokine productie
- T cel leukemie: sterk geassocieerd met HTLV-1 virus productie van zowel
IL-2 als de IL-2
receptor
Autoimmuniteit en andere immunologische ziekten

- SLE: relatie met verhoogde concentratie IL-10
Therapeutische mogelijkheden
Cytokine inhibitors/antagonisten
- Cytokine receptoren komen in bloed en extracellulaire
vloeistoffen voor
Voorbeeld: TNF inhibitors (oplosbare receptoren als
adalimumab, inflicimab en etanercept) bij reuma

Herstellen verminderde productie cellijnen
- CSFs worden gebruikt om na chemo- of radiotherapie beenmerg aan te zetten
tot productie van bv granulocyten of monocyten
Behandeling immuundeficientie
- IL-2 toedining bijSCID en IL-2 deficiente
- G-CSF toediening bij neutropenie door agammaglobulinemie.
Behandeling allergie en astma
- Anti IL-4 antilichamen en oplosbare IL-4 receptoren verlagen drastisch de
hoeveelheid IL-4 (betrokken bij de klasse switch van B cellen naar IgE productie)
Introductie tolerantie

Experiment van Medawar
volwassen muizen van stam A stoten huidtransplantaten van muizen van stam B
met andere MHC moleculena af. Als neonatale muizen van stam A worden
geinjecteerd met stam cellen van stam B wordt uiteindelijk getransplanteerd
weefsel van hetzelfde type (stam B) wel getolereerd.

Centrale tolerantie
Tolerantie is een staat van niet-reageren op antigeen
- Vindt plaats wanneer interactie van antigen met antigen-specifieke lymfocyt
signalen geeft die de cel niet activeren of zelfs inactiveren
- Ag binding aan immature lymfocyten
- Blootstelling aan continu hoge concentratie (self) Ag
- Ag binding zonder costimulatie
Centrale tolerantie: opgewekt in de vroege stadia van lymfocyt ontwikkeling
(in primaire lymfoide organen)
Perifere tolerantie: tolerantie geinduceerd in mature lymfocyten.
Negatieve selectie in beenmerg en thymus zorgt voor verwijdering van
grootste deel auto-reactieve B en T cellen.
BEENMERG
THYMUS
Mechanismen voor tolerantie: anergy
Anergy is het proces van functioneel inactiveren van lymfocyten
- onstaat wanneer het co-stimulatoire signaal (CD40-CD40L voor B cellen, B7 met
CD28 op APC voor T cellen) ontbreekt
T cel hulp (CD40L binding) niet aanwezig

Situatie voor T cel activatie

Geen B7-CD28 binding
Mechanismen voor tolerantie: receptor editing
Receptor editing van BCR voorkomt auto-reactiviteit

Mechanismen voor tolerantie: deletie
Auto-reactieve B en T cellen worden via apoptose geelimineerd
- Negatieve selectie in thymus en beenmerg via apoptose
- Perifere self-antigene komen o.i.v. het gen AIRE tot expressie in de thymus
Sterk signaal: veel crosslinks: deletie
Zwakker signaal:
: anergie
Apoptose via Fas-Fas ligand
- Fas-Fas ligand interactie belangrijkste mechanisme van apoptose bij deletie
volwassen lymfocyten.
Belang blijkt ui studies met muizen die Fas/Fas L mutaties hebben: accumuleren
enorme aantallen (auto-reactieve) lymfocyten.

Clonal ignorance
Zelf-reactieve lymfocyten reageren niet met auto-antigenen bij te lage
concentratie antigen of te lage affiniteit.
- De lymfocyten worden hierbij niet gedeleteerd of anergisch, maar blijven
aanwezig en zijn potentieel gevaarlijk en kunnen bv bij infecties,
weefselschade weer geactiveerd worden

Bv: geactiveerde T cel
of epitheel cel

Perifere tolerantie
Soms ontsnappen auto-reactieve lymfocyten aan negatieve selectie en komen in
de periferie
- Mechanismen perifere tolerantie: anergy, AICD en regulatoire T cellen
- cellen in weefsels van belangrijke organen brengen meestal niet de costimulatoire
signalen tot expressie.
Regulatoire/Supressor T cellen
Speciale subset CD4+ cellen zijn T supressor cellen
- CD4+ en CD25+ (IL2 Ra keten)
- Produceren geen tot bijna geen IL-2 en prolifereren niet na stimulatie
- Remmen proliferatie van CD4 en CD8 cellen
- Transcriptie factor Foxp3 is intracellulaire marker voor Treg
- Kunnen klinisch relevant zijn oa bij remmen auto-immuun ziekten, bevorderen
acceptatie transplantaten (maar bevorderen dan waarschijnlijk tumorgroei!)

Orale tolerantie en immuun privilege
Tolerantie tegen ingenomen voedsel antigenen
- voonamelijk door Th3 cellen (die TGF-b produceren) en cytokine milieu (IL-4,
IL-10 en TGF-B) in Gut-assosiated lymfoid tissue (GALT)
Op sommige plaatsen in het lichaam (ogen, testis, hersenen, ovaria en placenta)
komt geen immuunrespons tot stand: immuun privilege
- Door verhoogde expressie van Fas L en uitscheiden suppresieve cytokinen als
IL-10 en TGF-B door cellen in deze weefsels.
- bij transplantatie van de cornea hoeft geen rekening gehouden te worden
met weefselttypering.

Auto-immuniteit en ziekte
Auto-immuniteit: een immuunrespons tegen lichaamseigen antigenen.
Oorzaken auto-immuun ziekten: vaak meerdere factoren betrokken
1. Genetische aanleg: vaak meerdere gendefecten
- gendefecten in HLA veel onderzocht
- defecten in apoptose route
- overexpressie pro-inflammatoire cytokinen (bv IL-10)
- overmatige co-stimulatoire signalen of verminderde remming co-stimulatie
(CTLA-4)
- overmatige T cel hulp
- defecten in complement en opruimen immuuncomplexen
2. Omgevingsfactoren

- na orgaanschade komen auto-antigenen die normaal worden afgeschermd in
contact met het immuunsyteem.
- Kruisreactiviteit van microbieel antigen met auto antigen: moleculaire
mimicry (reuma, diabetes type 1 etc.)
- Superantigenen kunnen auto-reactieve T cellen activeren.
Mechanismen auto-immuniteit

Voorbeelden auto-immuunziekten

Auto-immuun hemolytische anemie
Antistoffen reageren met eigen rode bloedcellen
Mechanismen
1. Activatie van complement
2. Opsonisatie door antistof na binding C3b complement
AIHA veroorzaakt door twee typen antistoffen

1. Warme: IgG soms tegen Rh, slechte complement activatie
2. Koude: IgM tegen I of i, sterke complement activatie, maar alleen bij verlaagde
lichaamstemp.
Myasthenia Gravis en Graves Disease
Antistoffen tegen acetylcholine (Ach) receptor of TSH receptoren

Spierzwakte, mogelijk dood door respiratoir- Hyperactieve schildklier
falen
T cellen: Type 1 diabetes mellitus
- Inflammatoire vernietiging van insuline-producerende beta-cellen in de
pancreas
- Door CTLs, cytokinen en auto-antistoffen
- Meerdere genetische factoren ( waaronder associatie met sommige HLAII
typen)
betrokken.

T cellen: Rheumatoide arthritis
- Gekarakteriseerd door chronisch ontsoken synovium (vlies van een cellaag dik

dat gewrichten omkapselt)
- infiltratie van lymfocyten, antistof-antigen complexen, complement
geactiveerde
macrofagen en cytokinen geven afbraak van bot en kraakbeen.
- inflammatoire processen geiniteerd door IgM antistoffen specifiek voor de
Fc staart
van eigen IgG moleculen: Reuma Factor (RF)
- andere factoren als infectie met EBV, bacterien en een associatie met
HLA-DR4 spelen rol.
Systemische lupus erythematosus

SLE
SLE: oorzaken
- stoornis in het opruimen van dode cellen (apoptose)
- immuunrespons tegen nucleaire antigenen (ANA)
- vorming en depositie van immuuncomplexen in weefsels en organen
- binding aan heparansulfaat-achtige structuren
- initiatie ontstekingsreacties, o.a in:
-bloedvatwand (vasculitis)
- nieren (glomerulonefritis)
- gewrichten (artritis)

Mogelijke systemische verschijnselen SLE

Therapie auto-immuunziekten
1. Cytotoxische drugs die (niet specifiek) DNA replicatie verstoren
- Cyclofosfamide en azathioprine
2. Drugs die intracellulaire signalen blokkeren en activatie remmen
- Cyclosporine A
- tacrolimus (FK506)

3. Anti-cytokine therapie
- Antilichamen tegen TNFa en IL1B bij reima
- Nadeel is immuunsuppressie
4. Gebruik maken van T suppressor cellen/ Th17 cellen.

H6: Immunologische assays
Antigen-antistof interactie
- Reactie tussen antigen en antistof in serum (serologie) ligt aan de basis van
veel immunoassays en wordt in de diagnostiek veel toegepast.
- Gevolgen van antigen-antistof interactie:
- precipitatie: bij antigenen in oplossing
- agglutinatie: antigen als deeltje
- activatie van complement
- Deze processen treden op als er cross-linking is van verschillende multivalente
(meerwaardige) antigen moleculen met antistoffen.

Primaire antigen-antistof interactie
- Antigen en antistof bij elkaar gehouden door zwakke krachten:
VanderWaals, electrostatische en hydrofobische krachten
- Door de kleine hoeveelheid energie moeten het antigen en de antistof dicht bij
elkaar komen (sleutel in slot principe)
- Complexen ook makkelijk te verbreken door lage pH en hoge zoutconcentratie

16 nm

k-1 k1

complement

(kern)antigeen

ANA
Associatie constante

zèta-potentiaal

weefsel

Associatie snelheid

vlindervormig erytheem discoïde lupus

Dissociatie snelheid

De ratio k1/k-1 is de associatie constante K, een maat voor de affiniteit van de
antistof voor het epitoop.
Affiniteit: intrinsieke associatie constante tussen antistof en antigen
Aviditeit: totale bindingsenergie tussen antistoffen en multivalente antigenen.
Secundaire antigen-antistof interactie
Agglutinatie reacties
- Reactie van multivalent niet-oplosbaar antigen met antistof geeft cross-linking
en agglutinatie.
- De titer is de hoogste verdunning antiserum die nog agglutinatie geeft
- Klinische toepassingen:
- erytrocyt (bloedgroep) typering in bloedbanken
- diagnostiek hemolytische ziekten
- test voor reuma factor
- test voor syphillis
- etc, etc
Agglutinatie reacties
- Geladen deeltjes (en cellen) liggen in een zoutoplossing op een vaste afstand
van elkaar af: probleem voor agglutinatie door IgG.

Coombs test
Maakt gebruik van anti-(humaan) IgG om agglutinatie te verkrijgen

Precipitatie reacties
- Binding van antistoffen aan antigenen in oplossing
- Als het complex groot genoeg wordt, precipiteert het uit de oplossing (en is niet

meer oplosbaar)

Western blot (immunoblot)
Zeer veel gebruikte techniek zowel op diagnostiek als research laboratoria

Immunoassays: ELISA

Zeer veel gebruikte techniek (ook geautomatiseerd) voor de bepaling van
antistoffen en/of antigenen: bv detectie van HIV antistoffen.
Immunofluorescentie
Direct
- Detecteert direct antigenen mbv fluorescent gelabelde antistofen
- Toegepast bij identificatie van lymfocyt subtypen en eiwit neerslagen in nieren
en huid.
Indirect
- Eerst reactie van target aan ongelabelde specifieke antistoffen
- Vervolgens reactie met gelabeld anti-immunoglobuline
- Vaker gebruikt: maakt gebruik van een enkel type gelabedle antistof
- o.a. toegepast bij screening op anti-DNA antistoffen (SLE, ANA, ANCA)

Immunofluorescentie: FACS

Toepassing o.a. typeren en sorteren van lymfocyt populaties met bepaalde cel
oppervlakte markers (bv stamcel isolatie)

Cellulaire assays
Lymfocyt functie en proliferatie
- reageren B en T lymfocyten op mitogene en antigene stimuli door antistoffen
(ELISPOT assay) of cytokinen te produceren
Effector assays voor T en NK cellen
- cytotoxiciteits assays

Celkweek assays: monoclonale antistof productie

Experimentele diermodellen
Severe combined immunodeficiency disorder (SCID) muizen
- ontwikkelen geen B en T lymfocyten
- accepteren cellen en weefsels van andere organismen
Transgene muizen en knockout muizen: test functie van genen

H19 Transplantaties
- Afstoting onder invloed van MHCI-receptoren
- Transplantatie: probleem  afstoting (graft rejection: transplantaatafstoting)
- Meest succesvolle transplantaties???
- Genetische polymorfismen!!!

Meest succesvolle transplantaties zijn bloedtransfusies  RBCs brengen MHC
antigenen niet tot expressie. MHC antigenen expressed op cellen, weefsels en
organen zijn highly polymorphic in de populatie, dus matchen van donor en
ontvanger is erg lastig. Onze kennis over cellulaire en moleculaire mechanismen
in combinatie met graft rejection en effectieve immunosupressive therapies
maakt het mogelijk om transpantaties uit te voeren met een hoge kans op
succes.
Relatie tussen donor en ontvanger
Autograft: transplantant van een gebied naar een ander gebied op dezelfde
individu. Bv normale huid van een individu naar een verbrande plek op dezelfde
individu (huidtransplantaties)  autologous (self)  geen immuunrespons  de
transplantaat overleeft.

Isograft: transplantaat van cellen, weefsel of organ van een individu naar een
andere individu die syngeneic (genetisch identiek) is met de donor. Transplantatie
nieren van een identiek (homozygoot) tweeling naar de ander. De twee
individuen (donor en recipient) zijn histocompatible.

Allograft: Transplantant van een individu naar een ongelijksoortige MHC inidivdu
van dezelfde soort. Rejection van transplantant (histoincompatible).

Xenograft: transplantant tussen donor en recipient van verschillende soorten.
De transplantant wordt als lichaamsvreemd gezien  rejection transplantant.

Immuun mechanismen verantwoordelijk voor allograft rejection.
First-set rejection: afstoting na 2 weken
Second-set rejection: na confrontatie met weefsel van zelfde MHC  6-8
dagen  versnelde afstoting  second-set rejection is een expressie van
specifieke geheugencellen voor antigenen expressed door de graft
(transplantaat).
Transplantaat afstoting is een T cel-gemedieerde respons

T cellen zorgen voor een versnelde afbraak.
Bewijzen immunologische afbraak
- infiltratie van lymfocyten (CD4+ en CD8+) en monocyten.
- dieren die geen lymfocyten produceren stoten allografts niet af (DiGeorge
Syndroom)
- Behandeling met immuunsupressiva remt of voorkomt afstoting  zonder
immuunsupressiva stoten alloreactieve T cellen en antistoffen de graft af.
Categorieen van Allograft rejection
- hyperacute afstoting
- acute afstoting
- chronische afstoting
Hyperacute afstoting
- antistoffen al aanwezig tegen MHC antigenen donor
- Complement activatie en thrombocyt activatie
- geen cel-gemedieerde immuniteit in hyperacute rejectie
Acute afstoting
- Gebaseerd op activatie T-lymfocyten
Chronische afstoting

- Langzame ontstekingsreactie (en uiteindelijk afstoting) door cel gemedieerde en
humorale immuniteit.

De rol van MHC moleculen in
allograft afstoting
Waarom MHC voornaamste target
bij orgaanafstoting?
- MHC eiwitten zijn
membraanewitten en komen (in
ieder geval MHCI) op alle
kernhoudende cellen tot expressie.
- ‘’Vreemd’’ MHC activeert een
grote groep T cel kloons tot wel
5% van de T cel populatie.

0 mismatches hogere kans op overleving van graft
tegenover 6 mismatches mindere kans op overleven
graft in de loop van jaren. Zelfs complete MHC
matching garandeert dus geen succes: minor H.

van

Herkenning alloantigen door T cel op twee manieren

Direct recognition: Host T cell herkent combinatie van donor MHC en
lichaamsvreemd peptide.
Indirect recognition: Host T cell herkent combinatie van host MHC met
lichaamsvreemd peptipde.
Rol van T cel subtypen en cytokinen

Lab Diagnostiek
- ‘’Tissue typing’’ op HLA
- Serologie met monoclonale antistoffen
- Genotypering mbv PCR (sequencing, RFLP)
- Screening op anti-HLA antistoffen bij de ontvanger
- Mixed Leukocyte Reaction (MLR)
- Co-cultuur van donor en patient leukocyten

Verlenging allograft levensduur
Immuunsuppressiva
1. Remming ontstekingsreacties
- Corticosteroiden (bv prednison)
- Remmen expressie van inflammatoire cytokinen als IL-1, 2, 3, 4, 5 en 8,
TNF a en GM-CSF.
- Remmen expressie adhesie moleculen
- Bevorderen apoptose van leukocyten
- Verminderen fagocytose en MHCII expressie
2. Remming nucleotide synthese
- Cytotoxische drugs (azathioprine)
- Remmen DNA en RNA synthese in alle lichaamscellen
3. Immuunsuppressiva
- Remming cytokine signaaltransductie
- Cyclosporine A en FK-506: remming Calcineurine en productie IL-2
receptoren, IL-4 en IFN-y
- Ook inductie van TGFb (immuunsuppressief cytokine)
4. Immuunsupressieve antistof therapie
- Anti-CD25 (IL-2receptor a), anti-CD3

5. ‘’Nieuwe’’ targets
- Costimulatoire moleculen (CD80, CD86, CTLA-4)
- Adhesie moleculen (CD40)
Werking Cyclosporine A (CsA) en Tacrolimus FK-506

Heamatopoietische stamcel transplantatie (HCT)
- Stamcellen brengen CD34 tot expressie  wordt gebruikt voor kwantificatie
Toegepast bij o.a.
- Immuundeficientie
- Leukemie
- Bloedcel aandoeningen waarbij defect gen is overgeerfd: Thalassemie en
Sikkelcel anemie.
Het doel is het herstellen van de hematopoeiesis van de ontvanger
Graft versus host (GVH)
- Immuunrespons van gedoneerde T cellen in transplantaat tegen MHC en minor
H antigenen van de (immuundeficiente) gastheer.
- 15-40% stam cel transplantatie doden
- Leidt tot vergroting lever, milt en lymfeklieren, diarree, anemie en
gewichtsverlies.

- Ook bij perfecte HLA match
- Variaties in MHC antigenen
H19 TUMORIMMUNOLOGIE
- Zeer boeiend vakgebied waaraan veel onderzoek wordt verricht bij oa: Sanquin,
Vumc, NKI etc.
- Ondanks dit vele onderzoek blijkt immuuntherapie van kanker toch zeer lastig
te zijn in de kliniek.

Immuunsysteem kan (onder bepaalde omstandigheden) tumorantigenen
herkennen.
- Tumor antigenen (TSA) moeten aan zelfde eisen voor immunogeniciteit voldoen
als andere antigenen.
‘’Bewijs’’ voor Tumor Immuniteit
- Spontane regressie: melanoom, lymphoom

- Regressie van metastasen na verwijdering van primaire tumor: long metastasen
van niercarcinoom.
- Infiltratie van tumoren door lymfocyten en macrofagen: melanoom en
borstkanker
- Lymfocyt proliferatie in drainerende lyme klieren
- Verhoogde incidentie van kanker na immuunsupressie, immuundeficiente (AIDS,
neonaten) veroudering etc.
Categorieen tumor antigenen
1. Normale cellulaire genproducten
- oncofetale antigenen
- Differentiatie antigenen
- Clonale amplificatie: Igs
2. Mutaties in cellulaire genproducten
- Oncogenen en tumor supressor genen
- CML
- Mutant RAS (oncogen), p53(TSG)
3. Virale genproducten
- C-onc en v-onc genen
- E6, E7 verwijderen rem op celcyclus (via Rb) en remmen apoptose (via p53).
- EBV: associatie met B cel lymfoom
- HTLV: T cel leukemie
Tumor antigenen

Tumor specifieke immuunrespons

Kanker immunosurveillance
Immuun systeem herkent en vernietigt getransformeerde cellen
Kanker immuno-editing
Immuun systeem doodt en induceert veranderingen in de tumor
resulterend in tumor escape en vorming recidief(opnieuw optreden van
een ziekte, nadat deze een tijdlang verdwenen leek) (epigenetische
veranderingen of Darwiniaanse selectie)
Drie fasen in immuno-editing

Effector Mechanismen
Antilichamen en B cellen: rol onduidelijk
T cellen (CTL): afweer tegen viraal en chemisch geinduceerde tumoren
NK cellen (ADCC, cytolyse): herkennen tumorcellen zonder MHCI
Cytokinen (apoptose, aantrekken ontstekingscellen)
Macrofagen en neutrofielen (fagocytose, cytolyse)
Tumor Escape Mechanismen
Tumor is geen goede target
- Geen goed tumor antigen
- Geen MHCI expressie
- Deficient in antigen processing etc.
Tumor geeft geen goede immuunrespons
- Geen antigeen epitoop
- Verminderde MHC of antigen expressie
- Geen co-stimulatoire signalen
- Productie remmende cytokinen door tumor etc.
Host reageert niet afdoende
- Immuunsuppressie/deficiente
- Geen goede presentatie van tumorantigenen door host APC
- Hostcellen bereiken tumor niet
Ideale tumormarker
- Diagnostische sensitiviteit

-

Diagnostische specificiteit
Brede analytische range
Hoog PV +
Correlatie met tumormassa
< T ½ voor follow up

Gebruik van tumormarker
- Screening: liefst niet aanwezig in gezonde populatie en benigne situaties
- Diagnose: vereist hoge tumorspecificiteit
- Prognose: vereist goede correlatie concentratie tumorgrootte. Bv. HCG in
chorocarcinoom, HCG en AFP in testis kanker
- Monitoren therapie
- Detectie recidiverende tumor: follop up

PSA (prostaatspecifieke antigeen)
- Protease met chymotripsine activiteit
- Biologische functie: vloeibaar maken sperma
- Komt met name voor in epitheelcellen prostaatductus en zaadvloeistof
- Tumormarker voor postaatcarcinoom: >8/10 ng/ml aanwijzing voor carcinoom
en verhoogd bij prostatis.
- Toepassing: detectie en follow-up

Hoofdstuk 14 Overgevoeligheidsreacties (type 1)
- Overgevoeligheidsreacties: reacties van het afweersysteem waarbij
normale lichaamsweefsel wordt beschadigd.
- Bij allergische reacties speelt IgE een grote rol
- Overgevoeligheidsreacties zijn in 4 typen te onderscheiden: Type I, II, II,
IV.
Type I
Binding van IgE-antistoffen aan IgE specifieke Fc receptoren op de mestcellen en
basofiele cellen
- uitscheiden van onstekingstoffen die het omliggende weefsel beschadigen.
Type II
Cytotoxische reacties die ontstaan wanneer IgM- of IgG- antistoffen binden aan
een antigen op een cel.
- activatie complement cascade leidt tot destructie van de cel.
Type III
Immuuncomplexen van IgG- of IgM- antistoffen en antigen slaan neer in weefsel.
- Activatie van complement cascade met plaatselijk weefselbeschadiging en
ontsteking.
Type IV

T-cel-gemedieerde reactie (delayed-type hypersensitivity)
- vrijkomen van lymfokines bij hernieuwd antigeencontact. Cytokinen geven een
lokale ontstekingsreactie en het aantrekken van macrofagen, die op hun beurt
ontstekingsmediatoren vrijmaken.
Atopie:
- klinische symptomen van type 1 overgevoeligheidsreacties
- bv: eczeem, astma, hooikoorts, urticaria

Type 1: Een allergische reactie ontwikkelt zich in 3 fasen:
Sensibilisatie fase
- Fase waarin IgE-antilichamen worden geproduceerd en deze binden aan
specifieke receptoren op mestcellen en basofiele cellen.
Activatie fase
- Fase waarin na herhaaldelijk contact mestcellen er toe aangezet worden tot
degranulatie.
Effector fase
- Fase waarin de mediatoren vrijkomen uit de mestcellen en basofielen.
Sensibilisatie fase
Binnendringen van allergenen:
- huidcontact
- inademing
- een injectie
- de mond
Vorming van IgE via isotype switching:
- Upgereguleerd door Th2 cytokines

- IL-4 speelt een belangrijke rol
hierbij
- Down gereguleerd door Th1 cytokines
- Door de cytokines worden B cellen
gestimuleerd om IgE antistoffen te
produceren.
Mestcellen en basofielen
- Receptor FcRI op hun membraan
- Hoge affiniteit voor Fc regio van IgE

Activatie fase
- IgE bidnt aan receptor FceRI
- Allergeen bindt zich aan 2 IgE moleculen
- Er vindt cross-linking plaats
- Activeert mestcellen tot degranulatie

- 4 andere manieren voor degranulatie
- binding van anti-IgE
- Binding van lectine
- Dimeer van IgE
- Cross-linking van de receptoren

Effector fase
- Tijdens degranulatie komen er granulen

vrij die ontstekingsmediatoren bevatten.
- Preformed
- Nieuw gesyntheseerde

Late fase reactie
- Eosinofielen (remmen deels de reactie, maar geven ook weefselschade)
- Neutrofielen

Overzicht Type 1 overgevoeligheidsreactie

Allergie
Hooikoorts
Voedselallergie
Eczeem
Astma
Hooikoorts
Veroorzaakt door allergenen die worden ingeademd, zoals pollen.
Symptomen: hoesten en niezen
Meest voorkomende allergie wereldwijd
Voedselallergie
Veroorzaakt door eten van bepaald voedsel  noten, rijst en eieren
Deze zorgen voor een cross-linking van de allergeenspecifieke IgE op mestcellen.
Veroorzaakt wheal en flare reacties
Eczeem
Meest voorkomende is een allergie voor metalen  nikkel, chroom, kobalt
Verder cosmetica en parfum
Astma

Chronische ziekte
Veroorzaakt door respons allergenen, zoals pollen in de lucht, stofdeeltjes en
chemicalien.
Zonder verder contact met allergenen vindt toch een chronische ontsteking
plaats.

Diagnostiek middels RAST (radio allergo sorbent assay)

Factoren bij ontstaan allergie

- Genetisch
- T-cel deficientie (CD8+ cellen)
- Milieu (bv roken)

Fysiologische rol IgE??
allergeen specifiek IgE

anti-IgE*