FA302 Werkcolleges

Werkcollege 1

Vraag 1:MHC op alle kernhoudende cellen. MHCII professionele antigeen presenterende cellen. MHCI laten ‘inhoud’ van de cel zien.

Antigen-Presenting Cells [APC’s]Gespecialiseerde cellen die antigenen kunnen verwerken en de peptide fragmenten hiervan kunnen presenteren op het celoppervlak. Dit samen met co-stimulerende eiwitten die nodig zijn voor het activeren van naïeve T-cellen. De belangrijkste T-cel activerende APC’s zijn: dendrietcellen, macrofagen en B-cellen.

T-cellen [T-cells]Lymfocyten die gekenmerkt worden door hun ontwikkelen in de thymus. T-effector cellen voeren belangrijke functies uit binnen het immuunsysteem, altijd via interacties met andere cellen op een antigeen-specifieke manier.[CD4+ T-cells]T-cellen die de co-receptor CD4 dragen. Ze herkennen peptides uit intravesiculaire bronnen, gebonden aan MHC class II moleculen, en differentiëren in CD4 TH1 en CD4 TH2 effector cellen die respectievelijk zorgen voor de activatie van macrofagen en B-cell respons op antigenen. [CD8+ T-cells]T-cellen die de co-receptor CD8 dragen. Ze herkennen antigenen uit het cytoplasma van een cel, bijvoorbeeld van virussen. Peptides van deze antigenen worden op het celloppervlak gebonden tot een MHC class I molecuul : peptide complex. CD8 T-cellen kunnen differentiëren naar cytotoxische T-cellen. [Memory cells]Slechts een klein deel van de T-cellen zijn geheugencellen. Deze blijven in een soort van winterslaap totdat de infectie met hun specifieke antigen weer opduikt. De tweede immuunrespons is dus veel sneller en efficiënter.

T-Cell Receptor complex [TCR]Het TCR complex bestaat uit de T-cell receptor, CD3 eiwitten en ζ-ketens. De T-cell receptor kan bestaan uit een heterodimeer variabele α:β ketens verbonden door een disulfidebinding. Deze ketens zijn aanwezig op het celoppevlak in complex met non-variabele CD3 ketens. Deze receptor wordt geflankeerd door een homodimeer van ζ-ketens, welk een intracellulair signaal veroorzaakt.

Vraag 2:Adhesie moleculen zorgen voor de binding van cellen onderling of voor binding aan de extracellulaire matrix. Ze zorgen voor de lokalisatie en activering van T-cellen op de juiste plaats in het lichaam door T-cellen vast te houden op de juiste plek. Onder adhesiemoleculen vallen onder andere integrines, selectines, ICAM-1, VCAM-1 en CD44. Betere binding zorgt voor betere activatie van de T-cellen. Daarnaast zorgen CD4 en CD8 ook voor signaaltransductie naast adhesie. Een lage affiniteits-binding zorgt voor een slechte activatie terwijl een binding met hoge affiniteit met co-stimulatie zorgt voor een sterke activatie.

De activatie en proliferatie van lymfocyten na hun eerste ontmoeting met antigenen komt niet op gang zonder een co-stimulatie signaal. Zulke signalen worden meestal geleverd aan T-cellen door co-stimulatie moleculen op het oppervlak van de APC. De belangrijkste in het activeren van naïeve T-cellen is B7, welke bind aan CD28 op het oppervlak van de T-cel. B-cellen worden door meerdere co-stimulatie componenten geactiveerd, zoals LPS, complement fragmenten of CD40 ligand op de oppervlak van Th-cellen.

Interleukine 2 [IL-2] is de belangrijkste groeifactor voor T-cellen. IL-2 wordt afgegeven door CD4 en CD8 T-cellen waarna T-cellen in plaats van alleen IL-2Rβγc [lage affiniteit] receptor-domeinen ook het IL2Rα domein produceren. Hiermee wordt de IL-2Rαβγc receptor gevormd, deze heeft een hoge affiniteit. Hierna volgt proliferatie van de antigeen-geactiveerde T-cellen.

Vraag 3:CD4 T-cellen zijn onder te delen in Th1 en Th2 cellen welke verschillen in aanmaak van cytokines, cytokine receptoren en chemokines. Th1 cellen worden aangemaakt onder invloed van IL-12 afgegeven door geactiveerde macrofagen en dendrietcellen. Th1 cellen activeren en stimuleren macrofagen door middel van IFN-γ. Daarnaast stimuleren ze B-cellen door middel van IFN-γ tot het produceren van IgG en complement voor opsonisatie en fagocytose. Th2 cellen produceren IL-4 en IL-5 verantwoordelijk voor respectievelijk B-cell productie van IgE en eosinofiel activatie.

CD8 T-cellen kunnen vaak niet zonder co-stimulatie prolifereren. CD4 T-cellen kunnen hiervoor binden aan dezelfde APC en binden via CD40L en CD40 op het oppervlak van de APC. De CD4 T-cel stimuleert de APC tot aanmaak van extra B7 op het oppervlak en tot aanmaak van 4-IBBL, beide stimulerende signalen voor de proliferatie van de CD8 T-cel. Afgifte van IL-2 door de CD4 T-cel speelt ook een rol. CD8 activatie speelt een rol in de aanpak van in het cytoplasma geïnfecteerde cellen.

Vraag 4:Op de plek van infectie zijn er adhesiecellen aanwezig waardoor de T-cellen op de geïnfecteerde plaats hechten aan de juiste cellen. In het lymfesysteem binden T-cellen door middel van L-selectin. In de perifere weefsels binden T-cellen aan E of P-selectin en ICAM-1 [intra cellulair adhesion molecule] en VCAM-1 [vascular cellulair adhesion molecule]. Witte bloedcellen bewegen zich door de endotheelwand van het bloedvat heen, diapedesis. Bij de infectie zijn veel chemische stoffen waardoor ontstekingscellen worden aangetrokken.

Microbes in fagosomen in de macrofagen worden gedood na het afgeven van IFN-γ door Th1 cellen en binding van CD40L aan CD40 op het oppervlak van de macrofaag. De macrofagen worden hierdoor geactiveerd tot het aanmaken van zuurstof en stikstofradicalen die de inhoud van de fagosomen lyseren. Microbes in het cytoplasma van geïnfecteerde cellen worden aangepakt door CD8 T-cellen. Deze binden met de geïnfecteerde cel waarna de CD8 cellen activeren tot CTL’s. Deze geven granules af via exocytose. De granules bevatten granzymen die door perforine gaten in de cel geraken. Hierna volgt apoptose na activatie van intracellulaire caspases.

Werkcollege 2:

Vraag 1:

De humorale immuunrespons wordt gemedieerd door antilichaammoleculen uitgescheiden door plasmacellen. Antigenen die binden aan de B-cel receptor worden geïnternaliseerd en opgebroken in peptides die op hun beurt weer worden gepresenteerd aan Th cellen via MHCII moleculen. De Th cellen scheiden na binding cytokines af die de B-cel activeren en zorgen voor proliferatie van de B-cel naar plasmacellen. De B-cellen worden door T-cellen geactiveerd in de follikels van de lymfe. Voor de activatie van B-cellen zijn twee signalen nodig. Dit tweede signaal kan komen van een Th-cel [T-cell dependant activation; via CD40-CD40L op respectievelijk de B-cel en T-cel] of van crosslinking van de antigenen [T-cell independant activation].

Het verschil tussen primaire en secundaire antilichaamreacties zit hem vooral in het soort antilichaam geproduceerd. Doordat er geheugencellen zijn geproduceerd komt de immuunrespons bij de secundaire infectie sneller op gang en wordt er respectievelijk meer IgG geproduceerd. Deze hebben een hogere affiniteit en selectiviteit voor de pathogenen dan de relatief lage affiniteits IgM. Er kunnen 10 tot 100 maal meer B-cellen worden geactiveerd, wat leidt tot een sterkere verdediging tegen de infectie.

Vraag 2:Een immunoglobuline bestaat uit een tweetal zware ketens en een tweetal lichte ketens. Daarnaast uit een Fc [crystallizable fragment] en een Fab [antigen-binding fragment]. Onder invloed van cytokines kunnen de zware ketens van klasse wisselen, class-switching. Naïeve B-cellen hebben altijd IgM en IgD op hun oppervlak. Onder invloed van cytokines kunnen ze ook andere immunoglobulines produceren [IgG, IgE en IgA]. Deze immunoglobulines zorgen op 3 manieren voor het aanpakken van een infectie; neutralisatie, opsonisatie of complement activatie. Een B-cel kan slechts één Ig aanmaken doordat er een irreversibele splicing plaatsvind in het DNA.

Vraag 3:Affinity maturation is de selectie van B-cellen op affiniteit van hun immunoglobulines. Lage affiniteits immunoglobulines kunnen de B-cellen niet activeren doordat er geen crosslinking kan plaatsvinden en er een slechts presentatie aan de T-cellen is. Bij hoge affiniteit is dit geen probleem en vind er blijvende activatie van B-cellen plaats waarna er proliferatie en rijping volgt. Affinity maturation vindt plaats in de germinal centers.

Vraag 4:Een immunoglobuline bestaat uit een tweetal zware ketens en een tweetal lichte ketens. Daarnaast uit een Fc [crystallizable fragment] en een Fab [antigen-binding fragment]. Verschil in de zware keten zorgt voor verschillende immunoglobulines. IgG; γ heavy chain, eerste immunoglobuline, kan placenta passeren. Secundaire respons. IgM; μ heavy chain, eerste immuoglobuline die op B-cel wordt gepresenteerd. Primaire respons. IgA; α heavy chains, binnen-buitenwereld scheiding, mond en darmen. IgE; ε heavy chains, betrokken bij allergische reacties. IgD; δ heavy chains, onbekend functie, op B-celoppervlak.

Vraag 5:Het complementsysteem wordt geactiveerd op 3 verschillende manieren; classical, lectin of alternative pathway. De klassieke pathway wordt geactiveerd door de activatie van C1q door antigen:antibody complexes [het beste door IgM]. De lectin pathway wordt geactiveerd door mannose-binding lectin [MBL] die bind aan suikers op het oppervlak van het pathogeen. De

alternatieve pathway wordt geactiveerd door spontane hydrolisering van C3. Het belangrijkste onderdeel van al deze cascades [fig 2.25] is C3convertase. Deze zorgt voor de eindproducten C3a en C5a [zorgen voor onstekingsreacties en aantrekken van fagocyten], C3b [opsonisatie van pathogenen] en MAC [bestaande uit C5b, C6, C7, C8, C9].

Werkcollege 3

Vraag 1:Immunologische tolerantie is het falen van het immuunsysteem om te reageren op een antigen; het immuunsysteem is tolerant voor lichaamseigen antigenen. Tolerantie voor lichaamseigen antigenen is een essentieel onderdeel van het immuunsysteem; wanneer tolerantie verloren gaat is het immuunsysteem in staat om schade toe te brengen aan lichaamseigen weefsels, zoals bij auto-immuunziekten. Het immuunsysteem wordt tolerant voor lichaamseigen antigenen tijdens de ontwikkeling van de lymfocyten [centrale tolerantie] en bij volwassen lymfocyten [perifere tolerantie].

Vraag 2:Centrale tolerantie: [Alles voor T en B cellen]Wanneer ontwikkelende lymfocyten receptoren ontwikkelen die multivalent ligand herkennen, zoals MHC, worden deze receptoren van het repertoire geschrapt. Dit kan op twee manieren; klonale deletie of receptor editing. Bij receptor editing wordt de celontwikkeling stopgezet waarna er een herschikking plaatsvindt van de light chain [κ of λ] van de receptor. Gecombineerd met de oude heavy chain wordt deze weer gepresenteerd aan het lichaamseigen antigen. Is deze combinatie ook reactief met het lichaamseigen antigen dan vind er klonale deletie plaats, de lymfocyt ondergaat apoptose. Het AIRE gen [autoimmune regulator] zorgt voor de expressie van bepaalde perifere antigenen in de thymus. Dit zorgt ervoor dat antilichamen die reactief zijn voor deze antigenen ook worden uitgefilterd en vernietigd.

Vraag 3:Perifere tolerantie:Deze vorm van tolerantie vindt plaats met ‘volwassen’ lymfocyten. Er bestaan 3 vormen van perifere tolerantie; anergie, deletie en immuunsuppressie. Anergie is de functionele unresponsiveness van de lymfocyten op het signaal van een APC zonder co-stimulatie. Deletie is het activeren van de expressie van Fas en Fas-ligand door de lymfocyten. Bij activatie hiervan vind apoptose plaats. Regulator T-cells worden gevormd waarna er verschillende cytokines worden afgegeven; IL-10 [remt functies van APC’s], TGF-β [remt T-cel proliferatie] en beiden remmen ook de activatie van macrofagen. [T-cellen]B-cellen kunnen anergie en exclusie ondervinden. Bij exclusie vindt er partiële activatie plaats van B-cellen, waarna deze worden geweerd uit het lymfoide follikels. [B-cellen]

Vraag 4:Auto-immuniteit kan ontstaan door een gebrek aan tolerantie. Deze kan ontstaan door intrinsieke afwijkingen van de lymfocyten, afwijkende antigenen of een afwijkende presentatie van deze antigenen. Daarbij spelen de volgende factoren ook een rol; genetische dispositie [géén T-suppr cells, géén negatieve selectie] en/of infecties [activatie van co-stimulatie voor anergic T-cell, molecular mimicry]. MHC moleculen kunnen door genetische

dispositie een grotere kans hebben om een auto-immuunreactie op te wekken.

Vraag 5:Door de activatie van co-stimulatie [B7 of cytokines] op self-tissue APC’s worden self-tissue T-cellen geactiveerd waardoor deze eigen weefsels aanvallen. Molecular mimicry activeert self-tissue T-cellen doordat de peptides erg op elkaar lijken. Self antigen lijkt erg op pathogeen antigen.

Werkcollege 4

Vraag 1:De meeste allergenen zijn relatief kleine makkelijk oplosbare eiwitten die makkelijk door de luchtwegen in de mucosa oplossen. Daarnaast kunnen cel- of matrix gebonden antigenen en celoppervlak receptoren ook allergische reacties opwekken. Er zijn verschillende hypersensitiviteitsreacties:Type I: IgE, oplosbare antigenen, allergie.Type II: IgG, cellgebonden antigenen, medicatieallergie.Type III: IgG, oplosbare antigenen, tegen immuuncomplexen.Type IV: T-cellen, oplosbare antigenen, astma. Bij type IV moeten de T-cellen nog naar site komen dus vertraagde reactie.

Vraag 2:Na de eerste blootstelling aan het allergen worden Th2 cellen geactiveerd. Deze stimuleren op hun beurt B-cellen tot class switching naar IgE waarna dit wordt vrijgegeven. IgE bindt aan [hoge affiniteits] FcεRI receptor op mestcellen waarna deze zijn gesensitiseerd. Bij een tweede blootstelling aan het allergen worden de gesensitiseerde mestcellen geactiveerd na de binding en crosslinking [!] van het antigen op het IgE-FcεRI receptorcomplex. De mestcellen geven na activatie verschillende mediatoren af die zorgen voor een snelle en een langzame reactie: granules met vasoactieve amines [vasculaire dilatie en glad spierweefsel relaxatie], granules met proteases [weefselschade], prostaglandines [vasculaire dilatatie], leukotrienen [glad spierweefsel contractie], cytokines zoals TNF [ontstekingsreactie]. De leukotrienen behoren ook tot de late reactie omdat eerst de archidonzuur-cascade doorlopen moet worden. De cytokines zorgen voor de late immuunreactie omdat eerste hun respectievelijke genen geactiveerd en de stoffen zelf gesynthetiseerd moeten worden. IL-4 wordt ook aangemaakt, wat stimuleert voor extra aanmaak IgE.

Vraag 3:Hooikoorts [verhoogde slijmproductie, ontsteking hoge luchtwegen, ontsteking holtes], astma en atopisch eczeem [bronchiale hypergevoeligheid met glad spierweefselspasmes, ontsteking en weefselschade door late fase reactie], voedselallergie [versnelde peristaltiek door samentrekken glad spierweefsel in de ingewanden] en anafylactische reactie [sterk verlaagde bloeddruk, shock, door vasculaire dilatatie en vochtverlies, luchtweg geobstrueerd].

Vraag 4:Type II: Door de activatie van anti-weefsel antilichamen worden ontstekingcellen naar weefsel getrokken waarna ze geactiveerd worden, daarbij omliggend weefsel beschadigend. De activatie verloopt via Fc-receptor en complement activatie.

Type III: Antilichaamcomplexen binden aan bloedvatwand. Neutrofielen worden geactiveerd door complement en Fc-receptor activatie en beschadigen vaatwand, vasculitis.

Vraag 5:Binding aan lichaamseigen antigen activeert Tcellen waarna er cytokines worden afgegeven. Deze veroorzaken ontstekingsreacties waarna er schadelijke stoffen worden vrijgegeven door ontstekingscellen. Hierdoor raakt weefsel beschadigd. Ook mogelijk via CTL’s die binden aan lichaamseigen antigen.