Item gefilterd op datum: december 2012

Naïve T-cellen zijn T-cellen die in het lichaam circuleren, maar nog niet in contact zijn geweest met hun antigeen. Als zij wel in contact komen met hun antigeen prolifereren en differentiëren zij tot effector T-cellen: cytotoxische T-cellen, Th1- of Th2 cellen. Deze cellen kunnen snel reageren als zij in contact komen met hun antigeen.

Naïve T-cellen worden op de volgende manier de lymfeklier in getrokken:

1. Een lymfocyt rolt over de endotheelcellen de HEV door binding van adhesiemoleculen (L-selectin op lymfocyt).

2. LFA-1 wordt geselectederd doordat chemokines die gebonden zijn aan de endotheelcellen (CCL21) binden aan een chemokinereceptor (CCR7) op de lymfocyt.

3. LFA-1 bindt sterk aan ICAM-1.

4. Het lymfocyt transmigreert, gaat tussen de endotheelcellen door, de lymfeklier in. Lymfocyten worden naar het T-celgebied getrokken door CCL19 en CCL21 dit bindt aan de CCR7 receptor.

Lymfocyten worden naar het B-celgebied getrokken door CXCL13 dit bindt aan de CXCR5 receptor. Na activatie van een B- of T-cel verandert de expressie van receptoren, waardoor zowel B- als T-cellen in het grensgebied tussen B- en T-celgebied terechtkomen.

Voordat DC’en antigenen kunnen presenteren moeten zij deze eerst opnemen en processen. DC’s kunnen verschillende typen pathogeen op verschillende manieren opnemen:

1. receptorgemedieerde endocytose van extracellulaire bacteriën - MHCII

2. macropinocytose van extracellulaire pathogeen(delen) - MHC-II

3. intracellulaire virussen - MHC-I

4. cross-presentatie van extracellulair opgenomen virussen - MHC-I

5. vervoer van virus(delen) van DC naar DC - MHC-I

Een DC die een peptide presenteert aan een naïve T-cel kan zo een naïve T-cel selectedren. Daarvoor zijn twee signalen noodzakelijk:

1. binding TCR en CD4/CD8 aan peptide-gebonden MHC

2. binding B7 (CD80 of CD86; op DC) aan CD28 (op T-cel)

Een geselectederde T-cel gaat zich delen. Ook is een gevolg van de activatie van een T-cel dat deze CTLA-4 tot expressie gaat brengen. CTLA-4 heeft een hogere aviditeit voor B7 dan CD28. Als gevolg van binding van CTLA-4 aan B7 vind inhibitie van de T-cel plaats: de deling van de cel wordt geremd.

In secundaire lymfoïde organen komen drie verschillende APC’en voor.

o Dendritische Cellen (DC’s)

- Bevinden zich in de lymfeklieren in de B-cel follikels.

- Door de activatie (=maturatie) van DC’en komt B7 (nodig voor co-stimulatie) op het celmembraan.

o Macrofagen

- Komen verspreid over de hele lymfeklier voor.

- Door de activatie van MQ’en (bijv. door fagocytose en afbraak van bacteriën) komen MHC-II en B7 (nodig voor co-stimulatie) op het celmembraan.

- Bij een poging tot activatie van een T-cel door een MQ kunnen zich drie situaties voordoen:

> De MQ heeft niet-bacterieel eiwit opgenomen en presenteert dat op MHC-II, de MQ is niet geselectederd, B7 staat niet op het celmembraan, dus de naïve T-cel wordt niet geselectederd.

> De MQ heeft bacterieel eiwit opgenomen en presenteert dat op MHC-II, de MQ is geselectederd, B7 staat op het celmembraan, dus de naïve T-cel wordt geselectederd.

> De MQ heeft zowel bacterieel eiwit als niet-bacterieel eiwit opgenomen en presenteert beide op MHC-II, de MQ is geselectederd, B7 staat op het celmembraan, dus de naïve T-cel wordt geselectederd.

Aan vaccins worden vaak adjuvants toegevoegd. Deze adjuvants induceren costimulatie waardoor naïve T-cellen goed geselectederd kunnen worden. Stuvia.com - The Marketplace to Buy and Sell your Study Material

o B-cellen in de B-cel follikels

- Bevinden zich in de lymfeklieren in de B-cel follikels.

- B-raken geselectederd doordat zij met hun BCR specifiek antigeen binden en internaliseren. De geselectederde B-cel procest het antigen en presenteert het op MHC en B7, wat door de activatie tot expressie komt.

Als een naïve T-cel alleen signaal 1 ontvangt, wordt deze anerg. Om te kunnen signaleren hebben zowel de T- als de B-cel receptor extra moleculen nodig. De BCR heeft CD3 en

twee ζ-ketens nodig. De TCR signaleert met Igα en Igβ. Op deze moleculen bevinden zich ITAM (Immunoreceptor Tyrosine based Activation Motifs) domeinen. Door clustering van TCR en co-receptoren kan signallering optreden. Activatie van tyrosine kinases die tyrosines fosforyleren spelen hierbij een belangrijke rol. Ook Lck en ZAP-70 zijn voor de signalering de cel in erg belangrijk.

Als gevolg van acitvatie gaan T-cellen zich prolifereren en differentiëren. Dit doen zij onder invloed van IL-2, wat zij zelf uitscheiden. Daarnaast produceren zij een domein om van hun laag affine IL-2 receptor (die op naïve

T-cellen zit) een hoog affine IL-2 receptor te maken.

Naast intracellulaire domeinen met selectedrende domeinen zijn er ook intracellulaire domeinen met inhiberende motieven, namelijk de ITIM (Immunoreceptor Tyrosin Based Inhibitory Motifs) domeinen.

T-cellen ontwikkelen zich in de thymus. De T-cellen komen de thymus vanuit het beenmerg in als ongecommitteerde voorloper. Slechts 2% van deze ongecommitteerde voorlopers verlaat na ontwikkeling de thymus als gecommitteerde mature T-cel. Zij kunnen de thymus zowel als zowel als α:β T-cel als als γ:δ T-cel verlaten.

In de thymus zitten veel epitheelcellen, waarlangs de T-cellen zich bewegen. De epitheelcellen bieden de thymus stevigheid en spelen een rol bij de selectie van T-cellen. Naast epitheelcellen bevinden zich in de cortex van de thymus ook macrofagen en in de medulla macrofagen en DC’s.

In onderstaande afbeelding is te zien hoe een ongecommitteerde progenitor zich ontwikkelt in de thymus:

1. Een gecommitteerde dubbel negatieve T-cel voorloper recombineert het β- γ- en δ-gen.

• Als het het γ- en δ-gen eerder klaar zijn dan het β-gen komt de γ:δ TCR op het celmembraan, stopt de cel met recombineren en ontstaat een gecommitteerde γ:δ T-cel.
• Als het β-gen het eerste klaar is, verzamelt de pre-TCR zich, waardoor de recombinatie stopt.

2. De T-cel is nu een pre-T cel die zich gaat prolifereren en CD4 en CD8 tot expressie gaat brengen. Dit zijn de grote dubbel-positieve thymocyten.

3. In kleine dubbel-positieve thymocyten vindt recombinatie van het α- γ- en δ- gen plaats.

• Als het het γ- en δ-gen eerder klaar zijn dan het β-gen komt de γ:δ TCR op het celmembraan, stopt de cel met recombineren en ontstaat een gecommitteerde γ:δ T-cel.
• Als het α-gen eerder klaar is dan het γ- en δ-gen komt de TCR op het celmembraan.

Opmerkingen bij ontwikkeling in thymocyt:

• Het β- en γ-gen is opgebouwd uit een V, D en J segment. Het α- en γ-gen uit een V en J segement..
• De vorming productief β-keten gen is relatief efficiënt omdat op één chromosoom twee kansen zijn voor de vorming van een productief gen. Er zijn namelijk twee D segementen op de locus aanwezig die niet naast elkaar liggen, maar dmv J- en C-segementen gescheiden zijn.
• Op de α-keten locus op één chromosoom kunnen veel recombinaties plaatsvinden. Na een onproductieve recombinatie kan opnieuw een recombinatie worden uitgevoerd met verder naar buiten liggende V- en J-segmenten.
• De δ-locus is gesitueerd op de α-locus en zal verwijderd worden bij α- keten gen recombinatie.

B-lymfocyten ontwikkelen in eerste instantie in het beenmerg. Daarna verlaten zij het beenmerg voor hun verdere ontwikkeling in de rest van het lichaam. De secundaire lymfoïde organen spelen daarbij een belangrijke rol.
Er zijn zes fasen te onderscheiden in de ontwikkeling van B-lymfocyten:
1. Genereren B-cel met B-cel receptor.
2. Negatieve selectie
3. Postitieve selectie in de periferie
4. Circulatie B-cel door het lichaam
5. Activatie B-cel door binding antigen
6. Uitrijping B-cel tot plasma- of memorycel

B-cellen doorlopen in deze fase verschillende stadia. De naam van de B-lymfocyt is afhankelijk van het stadium
waar de B-cel zich bevindt.
1. Stamcel
B-cellen ontwikkelen zich uit de ‘common lymfoid progenitor’, die zich op zijn beurt ontwikkeld
vanuit de ‘pluripotent hematopoietic stem cell’.
2. Vroege pro-B cel
3. Late pro-B cel
4. Grote pre-B cel
5. Kleine pre-B cel
6. Immature B cel

B-celontwikkeling in het beenmerg wordt gestimuleerd door stroma cellen. Deze cellen hebben contact met Bcellen d.m.v. adhesiemoleculen en geven groeifactoren (IL-7) af.

De recombinatie van de zware keten vind plaats voor de recombinatie van de lichte keten. De recombinatie van de zware keten is ook vele malen inefficiënter dan de recombinatie van de lichte ketens. De redenen hiervoor

zijn de volgende:

o Voor de volledige recombinatie van de zware keten moet twee keer een recombinatie plaatsvinden (D-J en V-DJ). Als hierdoor een niet-werkend product ontstaat moet een nieuwe poging ondernomen worden op het andere chromosoom. Voor de volledige recombinatie van de lichte keten hoeft slechts één recombinatie plaats te vinden. Als hierdoor een niet-werkend product ontstaat kan op hetzelfde chromosoom vaak nogmaals een poging ondernomen worden door verder naar de buitenkant liggende V en J segementen.

o De recombinatie van de lichte keten kan plaatsvinden op vier chromosomen (2x κ en 2x λ). De
recombinatie van de zware keten op slechts twee chromosomen.

Er is een enorme diversiteit in MHC-moleculen (ook wel HLA genoemd), doordat er veel verschillende HLAisotypen en veel verschillende HLA allotypen zijn.

Verschillen tussen allotypes van een bepaald isotype komen met name voor op het deel van het MHC-molecuul dat het peptide bindt. (In een MHC-I dus in het α1 en α2 domein en in een MHC-II in het β1 en α1 domein.)

Verschillende allotypes kunnen dus verschillende peptides binden.

• Een individu dat heterozygoot is voor alle HLA isotypes kan dus veel verschillende peptides binden, wat voor dit individu gunstig is.
• Sommige ziektes zijn geassocieerd met de aan- of afwezigheid van een bepaald HLA allotype. MHC restrictie ken twee facetten:
• Het vreemd antigeen moet in het MHC-molecuul passen.
• De TCR moet het MHC-molecuul gebonden aan het peptide passen.

Doordat er grote diversiteit is in HLA is de populatie als geheel minder vatbaar voor ziektes: er zijn meestal wel individuen met gunstige HLA-moleculen die een ziekte overleven.

TCR’s lijken sterk op het Fab-deel van BCR’s. Een TCR is opgebouwd uit een α- en een β-keten. Deze keten bestaat uit een constant een een variabel deel. Er bestaan ook TCR’s die zijn opgebouwd uit een γ- en een δ- keten. γ:δ T cellen komen veel minder voor dan α:β T cellen. γ:δ T cellen zijn niet beperkt tot het herkennen van peptides gebonden aan MHC-moleculen.

Variatie in TCR ontstaat door somatische recombinatie (analoog aan ontstaan BCR). RAG enzyemen zijn hierbij essentieel. De α-keten bestaat uit een V en een J segment. De β-keten uit een V, D en J segement.

Een TCR associeert met verschillende eiwitten (CD3 complex: CDε, CDδ en CDγ; ζ-keten) om een T-cel receptor complex te vormen. Deze associatie is nodig om op het celmembraan te komen en voor signaaltransductie.

Een naïve T-cel moet in secundaire lymfoïde organen (bijv. lymfeklier) binden aan antigenen gepresenteerd door macrofagen en DC’s, om een effector T-cel te worden. Gebeurt dit niet dan verlaten de antigenen de lymfeklier via de efferent (afvoerende) lymfatische vaten.

DC’s nemen antigeen op. Hierdoor kunnen zij, als zij d.m.v. hun TLR pathogene structuren herkennen, matuur worden. DC’s die matuur worden/zijn gaan via een drainerend lymfatisch vat naar de lymfeklier waar zij antigeen presenteren.

Een lymfocyt migreert als volgt de lymfeklier in:

1. Een lymfocyt rolt over de endotheelcellen de HEV door binding van adhesiemoleculen (L-selectin op lymfocyt).

2. LFA-1 wordt geselectederd doordat chemokines die gebonden zijn aan de endotheelcellen binden aan een chemokinereceptor op de lymfocyt.

3. LFA-1 bindt sterk aan ICAM-1.

4. Het lymfocyt transmigreert, gaat tussen de endotheelcellen door, de lymfeklier in.

De B-celreceptor is een antilichaam (= immunoglobuline) dat op het celmembraan van een B-cel staat. Een

belangrijk verschil tussen een B-cel receptor en een TCR is dat een TCR alleen peptides herkent, terwijl een antilichaam, naast dat deze een bepaald eiwit herkent ook een effector molecuul is.

Een antilichaam is opgebouwd uit twee lichte en twee zware ketens. Zowel de lichte als de zware keten is op zijn beurt weer opgebouwd uit domeinen:

o De zware keten bestaat uit vier of 5 domeinen: drie of vier hiervan zijn constant en één is variabel.

o De lichte keten bestaat uit twee domeinen. Één van deze domeinen is variabel.

In de hinge regio zijn de twee zware ketens van een antilichaam verbonden door middel van disulfide bindingen. De hinge regio zorgt voor flexibiliteit van het antilichaam.

Als een immunoglobuline in drie delen opgesplitst wordt, door het bij de bindingen bij de hinge regio te verbreken onstaat twee keer een Fab (het deel wat de variabele delen bevat) en één keer een Fc deel.

Er bestaan twee verschillende lichte ketens, namelijk een κ en een λ lichte keten.

Er bestaan vijf verschillende zware ketens. Bij elke type zware keten hoort een type immunoglobuline. De verschillende typen immunoglobulines zijn:

- IgA, aanwezigheid α zware keten

- IgM, aanwezigheid μ zware keten, eerstgemaakte antilichaam

- IgG, aanwezigheid γ zware keten, meest voorkomend antilichaam

- IgD, aanwezigheid δ zware keten

- IgE, aanwezigheid ε zware keten, aanpak parasitaire infecties, betrokken bij allergische reacties

De variabele domeinen van een antilichaam bevatten drie regio’s die heel erg variabel zijn. Deze regio’s zijn met name betrokken bij binding en worden hyper variabele regionen genoemd.

Sommige antilichamen herkennen een lineair epitoop (epitoop bestaande uit aminozuren die direct met elkaar

verbonden zijn), andere een discontinu epitoop (epitoop bestaande uit aminozuren die niet direct met elkaar verbonden zijn).

Antilichamen worden zowel in onderzoek als als therapie toegepast. Antilichamen kunnen gemaakt worden met behulp van hybridoma, dat zijn cellen die ontstaan zijn na een fusie tussen een kanker- en een B-cel.

Probleem bij het gebruiken antilichamen voor klinische toepassingen is dat de antilichamen (vaak met een dierlijke oorsprong) door het menselijk lichaam worden afgebroken. Om dit probleem op te lossen kan een chimeric antilichaam gevormd worden (variabele delen van dier, rest menselijk), een gehumaniseerd antilichaam of humaan antilichaam (volledig menselijk antilichaam gemaakt door bijv. muizen).

De aangeboren en verworven afweer verschillen op verschillende onderdelen van elkaar. De aangeboren afweer herkent lichaamsvreemd materiaal heel grof. De adaptieve afweer herkent lichaamsvreemd materiaal met zeer specifieke T-cel receptoren op T-cellen en B-cel receptoren (immunoglobulines) op B-cellen.

Er zijn miljoenen verschillende B- en T-cel receptoren in het lichaam aanwezig. Deze worden gevormd door ‘gene rearrangement’. Na ontwikkeling van de T- en B-cellen, met hun B- en T-cel receptoren worden deze gecontroleerd. T-cellen worden in de thymus gecontroleerd en B-cellen in het beenmerg. Belangrijk principe van de adaptieve afweer is klonale selectie van B- en T-cellen.

Antigeen presentatie

Onder de epitheelcellen bevinden zich veel DC’s. Als zij pathogeen opvangen presenteren zij een deel van dit pathogeen (een peptide) op hun MHC eiwit en migreren zij naar de drainerende lymfeklier. Zij laten het peptide zien aan naïve T-cellen die zich bij herkenning verder gaan ontwikkelen en verschillende processen in gang zetten.

Er zijn twee typen MHC-eiwitten:

o MHC-I: gebruikt voor de presentatie van intracellulair pathogeen

• Presentatie van het peptide vind plaats aan CD8 T-cellen (cytotoxische T-cellen). Voor volledige herkenning is naast binding van TCR aan MHC-I en peptide ook binding van CD8 aan MHC-I noodzakelijk.
• MHC-I wordt beladen met peptide in het ER. Peptide gemaakt voor het virus komen hier immers terecht.
• MHC-I komt tot expressie op alle kernhoudende cellen.

o MHC-II: gebruikt voor de presentatie van extracellulair pathogeen

• Presentatie van het peptide vind plaats aan CD4 T-cellen (T-helper cellen). Voor volledige herkenning is naast binding van TCR aan MHC-II en peptide ook binding van CD4 aan MHC-II noodzakelijk.
• MHC-II wordt met peptide beladen in ‘endocytic vesicles’.
• MHC-II komt tot expressie op alle Professional Antigeen Presenterende Cellen (APC’s).

Hieronder vallen DC’s, macrofagen en B-cellen.

In macrofagen kunnen zich levende pathogenen bevinden in intracellulaire vesicles. Na activatie van de macrofaag kan de macrofaag deze pathogenen doden. Ook DC’s kunnen geselectederd (maturatie) worden. Dit kan door binding van een TLR aan een pathogene structuur. Pas na maturatie, als een DC matuur is, kan deze peptide presenteren op MHC-moleculen. Verder komen door maturatie andere eiwitten op het celmembraan tot expressie. Onder andere het het B7 eiwit wat betrokken is bij co-stimulatie.

Er zijn drie signalen betrokken bij het selectedren van naïve T-cellen:

1. herkenning peptide aan MHC-I of MHC-II
2. co-stimulatie: hieronder valt onder andere de binding van B7 (op DC) aan CD28 (op T-cel)
3. afgifte cytokines door DC, hierdoor wordt differentiatie naïve T-cel bepaald

Een CD4-cel kan differentiëren in een Th1, Th2, Th17 en Treg cel. Proliferatie van een naïve T-cel vind alleen plaats als zowel signaal 1 als signaal 2 door de naïve T-cel ontvangen

is. Als alleen signaal één ontvangen wordt, wordt de naïve T-cel anerg. Als alleen signaal 2 ontvangen wordt, gebeurd er niets. Proliferatie van geselectederde T-cel vind plaats als gevolg van eigen cytokinesecretie (IL-2).

Virus geïnfecteerde cellen produceren interferonen (IFN-α en IFN- β).
Door de secretie van deze stoffen:
o reductie virale replicatie
o verhoogde expressie van liganden voor NK-cellen
o activatie NK-cellen op virus geïnfecteerde cellen te doden

Chemokines zijn oplosbare eiwitten die binden aan chemokine receptoren en migratie van cellen reguleren via

G-protein gekoppelde receptoren.

Neutrofielen bevinden zich in het bloed zij binden zwak door middel van hun s-Lex receptor aan de selectine receptor op het endotheel. Als een chemokine, dat op het endotheel tot expressie gekomen is bindt aan de chemokinereceptor op de neutrofiel, bindt LFA-1 op de neutrofiel aan iCAM-1 op het endotheel. De neutrofiel migreert tussen de enodotheelcellen door het weefsel in.

Macrofagen hebben verschillende taken:

o fagocyteren micro-organismen

Door het fagocyteren van micro-organismen raakt een macrofaag geselectederd. Effect hiervan is onder meer dat de macrofaag cytokines en chemokines gaat secreteren. Een macrofaag herkent micro-organismen door C-Type Lectines (CTL) en Toll Like Receptoren (TLR).

- C-Type Lectines

C-Type Lectines herkennen gesulfateerde polysaccharide glycanen. Als CTL binden induceren zijn receptor gemedieerde fagocytose. Als het fagosoom vervolgens fuseert met lysosomen wordt het micro-organisme vernietigd.

- Toll Like Receptoren

Er zijn verschillende typen TLR’s. Zij herkennen op verschillende plekken (zowel binnen als buiten de cel) verschillende pathogeen fragementen.

> TLR4 herkent extracellulair LPS, met name aanwezig op gram negatieve bacteriën.

Als gevolg van binding aan LPS wordt in de cel, via My88, NFkB geselectederd waardoor de macrofaag verschillende ontstekingsbevorderende cytokines gaat secreteren.

o fagocyteren dode neutrofielen

o secretie chemokines (migratie lymfocyten) en cytokines (communicatie tussen lymfocyten)

Na herkenning van een pathogeen door een macrofaag worden verschillende ontstekingsbevorderende cytokines geproduceerd, waaronder:

- IL6; productie actieve fase eiwitten in lever
- TNF-α; activatie vasculair endotheel en vergrote permeabiliteit vasculair endotheel
- IL-1β
- CXCL8; chemokine dat m.n. neutrofielen en basofielen naar plaats ontsteking laat migreren
- IL-12; activatie NK-cellen