Je leest:

Het afweersysteem en infectieziekten

Het afweersysteem en infectieziekten

Auteurs: en | 12 oktober 2018
iStockphoto

Het afweersysteem, ook wel immuunsysteem genoemd, beschermt het lichaam tegen infectieziekten door binnendringende micro-organismen zoals bacteriën, virussen, schimmels en parasieten. Om die verdediging goed uit te voeren is het essentieel dat afweercellen de ziekteverwekkers of kankercellen herkennen, en geactiveerd worden om ze onschadelijk te maken. Het afweersysteem is hier altijd mee bezig, ook al merken we het meestal niet.

Vanaf de geboorte zijn we in contact met micro-organismen. Elk deel van het lichaam dat is blootgesteld aan de buitenwereld, van de huid tot de slijmvliezen van de darm, is gekoloniseerd met een eigen, karakteristieke samenstelling van micro-organismen, het microbioom. Dit blijft over de tijd opvallend constant. Er zijn meer dan drie keer zoveel bacteriën op en in ons lichaam aanwezig dan het aantal eigen lichaamscellen dat iemand bezit. Veel van de micro-organismen die we dagelijks tegenkomen doen ons geen enkel kwaad. Een aantal ervan zijn zelfs nuttig omdat ze bijvoorbeeld helpen bij het maken van vitamine K. Blootstelling aan specifieke micro-organismen in voedsel of vanuit de omgeving kan het microbioom tijdelijk of blijvend verstoren.

Infectieziekten

Wanneer ongewenste micro-organismen binnendringen en ongeremd gaan delen is er sprake van een infectie. Het lichaam reageert met een ontstekingsreactie op deze micro-organismen of hun giftige stoffen. Dit kan leiden tot een infectieziekte met duidelijke klachten zoals koorts of uitslag.

Slechts enkele micro-organismen veroorzaken na blootstelling altijd een infectieziekte. De meeste micro-organismen zijn ‘opportunistisch’ en veroorzaken alleen infecties als de barrièrefunctie van de huid of slijmvliezen verstoord is, bijvoorbeeld na een operatie of ongeluk.

(Stille) infecties

Veel infecties verlopen zonder deze ziekteverschijnselen omdat ons afweersysteem zo goed reageert dat de binnendringende micro-organismen gedood of in toom worden gehouden. In dit geval is de infectie alleen indirect zichtbaar uit de reactie van het afweersysteem, zoals het maken van specifieke antistoffen of activering van afweercellen. Deze afweerreacties zijn met een bloedtest vast te stellen.

Sommige micro-organismen geven altijd ziekte­verschijnselen, zoals de veroorzaker van pokken. Zij kunnen zich na binnendringen sterk vermeerderen, stoten gifstoffen uit of leiden tot te zwakke of te intense ontstekingsreacties. De opportunisten kunnen alleen toeslaan als ons eigen afweersysteem verzwakt is, bijvoorbeeld door andere ziekten of behandelingen daarvan.

Heelklein
Publication Title: KARADA WO MAMORU MENEKI NO FUSHIGI, publisher: YODOSHA Co., Ltd.

Het hangt dus zowel af van de aanvalskracht van het micro-organisme als van de verdedigingskracht van ons afweersysteem af of we een infectie opmerken. Vaak lukt het een binnendringend micro-organisme in de kiem te smoren door een snelle en goede afweerreactie. Elke soort infectieziekte is uniek en heeft zijn eigen verloop. In veel gevallen kun je een infectieziekte zoals pokken maar één keer krijgen: overleef je zo’n ziekte, dan ben je er voortaan ongevoelig (immuun) voor. Dit komt omdat onze afweer kan onthouden dat het al eens tegen de ziekteverwekker heeft gereageerd en bij een tweede keer meteen in actie komt en de ziekteverwekker uitschakelt. Van dit mechanisme maakt men gebruik bij vaccinatie, waarbij men eiwitten of suikerkapsels van de ziekteverwekker geeft die ook die afweer opbouwen. Vaccinaties beschermen ons door een goede en blijvende afweer (immuniteit) op te wekken zonder dat we eerst de echte infectie moeten door­maken en daarbij ziek worden.

Onze belagers

Ziekteverwekkende micro-organismen kunnen bacteriën, virussen, schimmels of gisten en parasieten betreffen. Deze verschillen enorm in grootte: als een virus zo groot als een tennisbal wordt voorgesteld, dan heeft een bacterie de afmeting van een verlengde stadsbus, schimmels die van een oceaanstomer, en parasieten kunnen dan zelfs zo groot zijn als een werelddeel. Ook hun manier van overleven verschilt: virussen overleven alleen als ze in onze lichaamscellen binnendringen en de stofwisseling en delings­machinerie van onze eigen cellen gebruiken. Andere micro-organismen kunnen zich wel buiten onze lichaamscellen en zelfs buiten ons lichaam handhaven. Om met deze diversiteit aan micro-organismen om te gaan hebben we verschillende afweerlinies, al is een absolute scheiding arbitrair omdat ze overlappen.

Eerste verdedigingslinie: huid en slijmvliezen

Een intacte huid en gezonde slijmvliezen zijn de eerste en belangrijkste verdedigingslinie tegen ziekteverwekkers. De hoornlaag van de huid is een moeilijk te doorbreken barrière. Op onze huid groeien onschuldige micro-organismen, het huidmicrobioom. Ongewenste passanten als ziekteverwekkende micro-organismen belanden op onze huid door contact met een besmet oppervlak of handdruk. Door wassen en douchen worden deze ziekteverwekkers samen met een deel van de huidmicroben verwijderd. Vanuit de diepten van haarzakjes en huidricheltjes worden de verliezen van deze beschermende huidbewoners weer aangevuld.

Afweerlinies
Jos van den Broek, Leiden

In de keel en bovenste luchtwegen zorgen slikken en hoesten en het voortdurend naar buiten werken van slijm door de trilhaarcellen ervoor dat de longen min of meer steriel blijven. Speciale bacteriedodende eiwitten in speeksel en slijm helpen hierbij. Deze verdedigingsmechanismen zijn voldoende om het kleine aantal micro-organismen dat via de lucht binnenkomt te neutraliseren.

Via besmet voedsel en drank kunnen wel enorme aantallen microben worden ingeslikt. Daarom is een extra en agressieve eerste aanpak nodig, het maagzuur. Dit doodt de meeste binnendringers. Als ze toch doordringen in de darm, moeten indringers in competitie met het gewone darmmicrobioom, om voedingsstoffen en bindingsplaatsen op het darmslijmvlies te krijgen. Door de dikke slijmlaag is het voor de indringers lastig aan de darmwand te binden voordat ze door de darmbeweging naar buiten worden geduwd.

Tweede linie: de aangeboren afweer

Als het micro-organisme de eerste barricades verslaat en in de steriele weefsels van de gastheer binnendringt, dan komt binnen enkele minuten de tweede verdedigingslinie in actie, de aangeboren afweer. De meeste bacteriën worden opgeruimd door zogenaamde vretende, ofwel fagocyterende cellen, die de indringers letterlijk opeten, doden en verteren. Dit is te vergelijken met PacMan die in de computergame blijmoedig de bolletjes verslindt die hij tegenkomt.

Er zijn verschillende soorten fagocyten: de weefselmacrofagen liggen al in organen klaar, terwijl de monocyten, de voorlopercellen van macrofagen, en de neutrofiele granulocyten, in het bloed zitten en in het infectiegebied in de weefsels kunnen trekken als het nodig is. De fagocyten hebben eiwitten aan hun oppervlak (receptoren) om micro-organismen te herkennen en te binden, en het wapentuig om micro-organismen onschadelijk te maken als ze zijn opgenomen.

Naast deze cellen heeft het afweersysteem ook zogenaamde antibacteriële serumfactoren. Dit zijn eiwitten die circuleren in de bloedbaan en weefsels. Een voorbeeld is het complementsysteem, een groep eiwitten die elkaar onderling activeren en uiteindelijk een gat maken in bacteriën. De bacterie loopt daardoor als een doorgeprikte ballon leeg en gaat dood.

Door co-evolutie zijn bacteriën ontstaan die tegen het complementsysteem bestand zijn of ontsnappen aan herkenning door de fagocyterende cellen. Sommigen laten zich zelfs wel opeten door de fagocyterende cel, maar overleven daarna in de cel om als het paard van Troje het afweersysteem te misleiden en binnen de fagocyt in winterslaap te gaan of zich ongeremd te gaan vermenigvuldigen. Tegen zulke afwijkende micro-organismen heeft de aangeboren afweer niets in te brengen. Gelukkig hebben we een tweede, het zogeheten verworven afweersysteem waarin andere lichaamscellen intensief samenwerken om de infectie alsnog de baas te worden.

Derde linie: de verworven afweer

Voor het verworven afweersysteem spelen dendritische cellen een belangrijke rol. Dit zijn cellen die gespecialiseerd zijn in het opsporen en opnemen van micro-organismen, maar ook van ontspoorde eigen lichaamscellen, zoals kankercellen. Als dendritische cellen een verdacht eiwit aantreffen, dan brengen ze het naar de lymfeklieren, de legervesting van het verworven afweersysteem. Hier maken de dendritische cellen contact met andere afweercellen, de B- en T-cellen (lymfocyten).

Verdedigingssysteem
Het lymfestelsel, met lymfeknopen, lymfevaten, milt, amandelen en thymus (zwezerik), is onderdeel van ons afweersysteem. Een lymfeknoop is een soort verblijfplaats van B- en T-cellen.
Jos van den Broek, Leiden

B- en T-cellen hebben verschillende rollen bij de afweer. Dendritische cellen activeren de T-cellen die specifiek het eiwit van het micro-organisme herkennen dat de dendritische cel heeft binnengebracht. Nadat deze T-cellen actief geworden zijn, bereiken ze via de bloedbaan de plek van infectie en helpen daar de fagocyterende cellen de opgenomen micro-organismen te doden (‘macrofaag activatie’). Ook micro-organismen die zich met succes in de fagocyt verschuilen worden nu gedood.

B-cellen produceren antistoffen. Als een B-cel het specifieke micro-organisme herkent, verandert de cel in een plasmacel die antistoffen maakt. De antistoffen, ook wel antilichamen of immuunglobulines genoemd, komen via het bloed op de plek van infectie en helpen daar ook de specifieke ziekteverwekker op te ruimen. Deze antistoffen blijven bestaan na de infectie en blijven ons beschermen.

Na elke besmetting blijven ook extra T- en B-geheugencellen over die snel kunnen reageren, zodat het relevante basisarsenaal groeit. Bij volgende besmettingen met dezelfde indringer komen juist die B-geheugencellen het eerst en het snelst in actie. Samen met de antistoffen in het bloed en op de slijmvliezen in longen en darmen, zorgt dit ervoor dat de afweer bij een tweede infectie zo goed is dat het de ziekteverwekker doodt zonder dat deze tijd heeft ons ziek te maken. Dat effect zien we als het opbouwen van immuniteit.

Onzichtbaar suikerkapsel omtoveren

Antistoffen gericht tegen de kapsels van bacteriën voorzien deze van een sausje waardoor ze sneller door fagocyterende cellen herkend worden. Kapsels bestaan vaak uit een suikerlaag en maken de bacterie vrijwel onzichtbaar voor afweercellen. De antistof slaat een brug tussen indringer en fagocyt: één kant ervan past precies op het suikerkapsel op de bacterie, de andere kant wordt herkend door oppervlaktereceptoren op de fagocyterende cellen.

Antistoffen circuleren niet alleen in het bloed, maar liggen ook klaar op de slijmvliezen van longen en darmen om gifstoffen te neutraliseren en de hechting van indringers aan slijmvliezen te verhinderen. Het griepvirus kan bijvoorbeeld met het eiwit hemagglutinine binden aan onze cellen in de luchtwegen. Antistoffen gericht tegen dit hemagglutinine, één van de componenten in griepvaccins, binden het eiwit en voorkomen zo dat het griepvirus kan binden aan onze cellen.

Het aanmaken van antistoffen duurt zo’n vijf tot tien dagen. Micro-organismen die op een suikerkapsel vertrouwen om herkenning door het afweersysteem te foppen, zoals pneumokokken en Haemophilus influenzae, veroorzaken heftige, kortdurende infecties met uitgebreide weefselvernietiging en pusvorming. Maar zodra de antistofvorming op gang is gekomen, is de infectie snel over. Tenzij men complicaties ontwikkelt zoals pleuraempyeem (pus tussen longbladen) of aan de infectie overlijdt, zoals in circa één op de tien gevallen.

Typenafweercellen
Onze afweercellen (witte bloedcellen) zijn allemaal afkomstig van stamcellen in het rode beenmerg. Ook rode bloedcellen en bloedplaatjes stammen hiervan af. Zij hebben alle een beperkte levensduur. Daarom moeten zij voortdurend worden vervangen door nieuwe cellen. Granulocyten en monocyten rijpen in het rode beenmerg. Lymfocyten komen in het lymfatisch systeem tot rijping. Elk type afweercel heeft zijn eigen taak bij de bescherming van het lichaam tegen ziekteverwekkers of ontspoorde lichaamscellen.
Jos van den Broek, Leiden

Verborgen verstekelingen aanpakken

Sommige micro-organismen zoals tuberculosebacteriën en Salmonella’s laten zich rustig door de fagocyten opslokken. Ze kunnen zich tegen de bacteriedodende eiwitten in de afweercellen beschermen en daarna overleven of zich zelfs vermeerderen. Ook virussen moeten lichaamscellen binnendringen. Voor hun vermenigvuldiging moeten ze onderdelen van het productieapparaat van de gastheercel ‘lenen’. Maar anders dan veel bacteriën hebben virussen een duidelijke voorkeur voor een bepaald type lichaamscel. Zo nestelt het influenzavirus zich graag in luchtwegepitheelcellen en voelen hepatitisvirussen zich thuis in levercellen.

Eenmaal binnen een gastheercel, gaan virussen en bacteriën hun eigen gang. Maar beide verraden hun aanwezigheid aan het afweersysteem. Dit komt omdat de lichaamsvreemde stoffen die ze onvermijdelijk produceren, uiteindelijk aan het oppervlak van de gastheercel terechtkomen. Dit wordt opgemerkt door rondsnuffelende T-cellen van het afweersysteem.

Afbraakproducten van virussen en bacteriën worden ook op verschillende wijze door de cel verwerkt en naar buiten gewerkt. Dat verschil wordt aan het celoppervlak merkbaar, zodat virale producten andere T-cellen zullen activeren dan bacteriële. De T-cellen die zich aangesproken voelen, worden actief en gaan vermenigvuldigen. Vervolgens wordt de aanval ingezet op de door de indringers ingenomen gastheercellen.

Bij virussen worden de besmette lichaamscellen meestal door een zogenaamde cytotoxische reactie kapot gemaakt. De binnengedrongen micro-organismen komen daardoor vrij en binnen bereik van antistoffen en serumfactoren zoals complement. Ook kunnen T-cellen macrofagen activeren en ze aanzetten om opgenomen bacteriën beter te doden. Vaak gaan de ontstekingsreacties samen met beschadiging van eigen lichaamsweefsel. Bij een acute hepatitis A-infectie bijvoorbeeld gaat de afweerreactie samen met geelzucht (beschadiging van levercellen).

Dit filmpje legt uit hoe het afweersysteem werkt en wat er fout gaat bij een chronische darmontsteking.

Soms kiest het afweersysteem ervoor de ziekteverwekkers in een onschadelijke winterslaap te dwingen. Verzwakt het afweersysteem, dan kunnen deze ziekteverwekkers weer wakker worden, gaan delen en toeslaan. Dit gebeurt bijvoorbeeld bij het herpesvirus dat de bekende koortslip geeft als ons lichaam verzwakt is.

Tot slot speelt onze omgeving bij al deze afweerreacties tegen infecties een grote rol. Sommige ziekteverwekkers bevinden zich alleen op bepaalde plekken op aarde. Dit is te zien omdat we bepaalde infecties alleen oplopen door bijvoorbeeld een verblijf in de tropen of na het zwemmen in besmet water. Ook kunnen lokaal de hygiënische omstandigheden variëren waardoor het contact tussen micro-organismen en gastheer bevorderd wordt. Dit gebeurt bijvoorbeeld door in nauwe ruimtes in groepen samen te wonen, tekortschietende hygiëne in de keuken (Salmonella bij het bereiden van rauwe, besmette kip) of door ontbreken van schoon water en toiletvoorzieningen. Ook dit verhoogt de kans op infecties. Al met al is ons succes van bescherming tegen ziekteverwekkers afhankelijk van verschillende factoren. Zonder ons afweersysteem zouden we niet overleven.

Dit artikel is een publicatie van Stichting Biowetenschappen en Maatschappij.
© Stichting Biowetenschappen en Maatschappij, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 12 oktober 2018

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.