Clinical Medicine

# Inleiding tot inflammatie en het immuunsysteem Dit onderwerp introduceert de basisconcepten van inflammatie, de factoren die het uitlokken, en de rol van het aangeboren immuunsysteem, inclusief het onderscheid tussen aangeboren en specifieke immuniteit. ### 1.1 Inleiding tot inflammatie en het immuunsysteem Inflammatie is het eerste teken dat het immuunsysteem wordt aangesproken. Het is een reactie die, samen met symptomen zoals koorts, door het lichaam zelf wordt geïnitieerd om de ontstane symptomen te bestrijden. De inflammatoire reactie is grotendeels uniform, met zowel lokale (roodheid, zwelling) als systemische (koorts) kenmerken. De uitlokkende factoren voor inflammatie kunnen worden onderverdeeld in weefselschade en microbiële bedreigingen [1](#page=1). #### 1.1.1 De rol van het immuunsysteem Het menselijk immuunsysteem kan worden onderverdeeld in twee hoofdsystemen: het aangeboren immuunsysteem (AIS) en het specifieke immuunsysteem (SIS) ] [1](#page=1) [7](#page=7). * **Aangeboren immuunsysteem (AIS):** Dit systeem omvat cellen zoals macrofagen en neutrofielen ] en is de eerste verdedigingslinie. Het werkt met een standaard arsenaal aan receptoren en effector mechanismen die de meerderheid van bacteriën en virussen effectief herkennen. Het AIS heeft geen geheugen cellen, hoewel er wel sprake kan zijn van epigenetisch geheugen. De respons van het AIS is altijd hetzelfde, ongeacht eerdere blootstelling aan een pathogeen [6](#page=6) [7](#page=7) [8](#page=8). * **Specifiek immuunsysteem (SIS):** Dit systeem, ook wel adaptief immuunsysteem genoemd, omvat B- en T-cellen. Het SIS heeft doorgaans ongeveer zeven dagen nodig om zich in gang te zetten bij eerste contact met een pathogeen. Het kenmerkt zich door geheugencellen, waardoor de reactie bij herhaald contact sneller en effectiever is [7](#page=7). #### 1.1.2 Fasen van de immuunrespons De immuunrespons tegen een binnendringende pathogeen kan bestaan uit één, twee of drie fasen, afhankelijk van de ernst van de infectie [5](#page=5). 1. **Eerste barrière:** De huidbarrière, die mechanische, chemische en microbiële bescherming biedt [9](#page=9). 2. **Tweede barrière:** Het aangeboren immuunsysteem (AIS), met componenten zoals macrofagen, neutrofielen, NK-cellen, interferon en complement. Dit systeem ruimt binnendringende pathogenen op voordat we ziek worden [9](#page=9). 3. **Derde barrière:** De adaptieve immuunrespons (B- en T-cellen), die vaak nodig is voor pathogenenklaring en genezing [9](#page=9). #### 1.1.3 Gevolgen van immuundeficiënties Defecten in het immuunsysteem kunnen ernstige gevolgen hebben: * **Defect in aangeboren immuniteit:** Bij een defect in het aangeboren immuunsysteem, zoals bij neutropenie (tekort aan neutrofielen) ten gevolge van chemotherapie, kan een patiënt snel achteruitgaan. Koorts kan binnen 24 uur leiden tot septische shock. Kinderen met dergelijke defecten moeten bij koorts onmiddellijk worden opgenomen om te voorkomen dat ze in een kritieke toestand terechtkomen [10](#page=10) [9](#page=9). * **Defect in specifieke immuniteit:** Bij een defect in het specifieke immuunsysteem, zoals bij Severe Combined Immunodeficiency (SCID), waarbij zowel B- als T-cellen defect zijn, hebben kinderen voortdurend infecties die slecht genezen. Ze overlijden typisch op jonge leeftijd ondanks intensieve medische zorg ] [10](#page=10) [9](#page=9). #### 1.1.4 Principes van pathogeenherkenning door het aangeboren immuunsysteem Het aangeboren immuunsysteem is cruciaal voor het initiëren van een immuunreactie en de inflammatoire respons. Het beslist of er gereageerd moet worden op basis van de aanwezigheid van weefselstress of gevaar . Het specifieke immuunsysteem is afhankelijk van de inflammatoire respons om te kunnen reageren ("licence to kill") ] [11](#page=11) [12](#page=12). * **Vraagstelling van het AIS:** "Is er weefselstress of is er gevaar?" ] . Het kan reageren op pathogenen en weefselschade [11](#page=11) [12](#page=12). * **Vraagstelling van het SIS:** "Zelf of niet-zelf?" . Het reageert tegen vreemde componenten, maar enkel in het kader van een inflammatoire respons. Het reageert in principe niet op voedingsstoffen zoals koemelk of stoffen die geen schade aanrichten zoals pollen ] [11](#page=11) [12](#page=12). Zonder inflammatie vindt er geen immuunrespons van B- en T-cellen plaats [12](#page=12). ### 1.2 Factoren die inflammatie uitlokken De uitlokkende factoren voor inflammatie kunnen worden onderverdeeld in twee hoofdcategorieën [1](#page=1): * **Weefselschade:** Cellulaire schade door trauma, toxines, ischemie, etc. ] [1](#page=1). * **Microbiële bedreiging:** Aanwezigheid van pathogenen zoals bacteriën, virussen, gisten en wormen [1](#page=1). ### 1.3 Componenten van het aangeboren immuunsysteem betrokken bij inflammatie Verschillende componenten van het aangeboren immuunsysteem spelen een rol bij het herkennen van gevaar en het initiëren van de inflammatoire respons ] [1](#page=1) [2](#page=2): #### 1.3.1 Receptoren voor weefselschade en pathogenen Het aangeboren immuunsysteem maakt gebruik van receptoren om schade aan lichaamscellen en de aanwezigheid van pathogenen te detecteren [2](#page=2). * **Receptoren voor weefselschade:** Deze detecteren moleculaire patronen die vrijkomen bij cellulaire schade [1](#page=1). * **Receptoren voor bacteriën, virussen, gisten:** Deze herkennen specifieke moleculaire structuren (Pathogen-Associated Molecular Patterns - PAMPs) die kenmerkend zijn voor micro-organismen . Voorbeelden hiervan zijn Toll-like receptors (TLR's) ] ] en cytoplasmatische receptoren zoals NLR's . Ook RNA en DNA sensoren spelen een rol in de herkenning van virussen en bacteriën [1](#page=1) [2](#page=2) [8](#page=8). #### 1.3.2 Effector mechanismen Wanneer een bedreiging is gedetecteerd, worden verschillende effector mechanismen geactiveerd: * **Fagocytose:** Het opeten en verwijderen van pathogenen en celresten door cellen zoals macrofagen en neutrofielen ] [1](#page=1) [6](#page=6). * **Defensines:** Antimicrobiële peptiden die direct pathogenen kunnen doden [1](#page=1). * **Complement:** Een systeem van eiwitten in het bloed dat helpt bij het bestrijden van infecties ] . Factor C3 is een belangrijke component van dit systeem [1](#page=1) [2](#page=2) [8](#page=8). * **Autofagie:** Een proces waarbij cellen hun eigen beschadigde componenten afbreken [1](#page=1). * **Interferon respons:** Een type cytokine dat wordt geproduceerd als reactie op virale infecties [1](#page=1). #### 1.3.3 Cellen van het aangeboren immuunsysteem De belangrijkste cellen die betrokken zijn bij het aangeboren immuunsysteem en inflammatie zijn: * **Neutrofielen:** Snel reagerende fagocyten die de eerste golf van cellen vormen bij een infectie of weefselschade [1](#page=1). * **Macrofaag:** Fagocyten die ook een rol spelen bij het presenteren van antigenen aan het specifieke immuunsysteem en weefselherstel [1](#page=1). * **NK (Natural Killer) cellen:** Cellen die geïnfecteerde cellen en tumorcellen kunnen doden [1](#page=1). ### 1.4 Links met andere systemen Inflammatie staat niet op zichzelf en is nauw verbonden met andere lichaamssystemen [1](#page=1): * **Stolling:** Het bloedstollingssysteem kan geactiveerd worden tijdens inflammatie en draagt bij aan het inperken van infecties [1](#page=1). * **Botresorptie:** Inflammatie kan leiden tot afbraak van botweefsel [1](#page=1). * **Weefselherstel:** Na de initiële ontstekingsreactie is weefselherstel essentieel [1](#page=1). * **Fibrose:** Langdurige inflammatie kan leiden tot abnormale littekenvorming (fibrose) ] [1](#page=1). * **Septische shock:** Ernstige, gegeneraliseerde inflammatie als gevolg van een infectie kan leiden tot septische shock, een levensbedreigende aandoening ] [1](#page=1) [9](#page=9). > **Tip:** Het is belangrijk om te onthouden dat inflammatie een noodzakelijk en beschermend proces is, maar dat een ongecontroleerde of chronische inflammatie kan leiden tot weefselschade [2](#page=2). > **Voorbeeld:** Als je een snee oploopt, komen er bacteriën binnen. De macrofagen en neutrofielen ter plaatse herkennen deze en beginnen ze op te eten. Als dit voldoende is, blijft de reactie lokaal. Als de infectie ernstiger is of de schade groter, worden er meer cellen aangetrokken, wat leidt tot de klassieke tekenen van inflammatie zoals roodheid en zwelling [6](#page=6). --- # Mechanismen van pathogeen- en schadeherkenning Het aangeboren immuunsysteem detecteert pathogenen en weefselschade via een reeks gespecialiseerde receptoren die specifieke moleculaire patronen herkennen, wat leidt tot ontstekingsreacties en andere afweermechanismen [13](#page=13). ### 2.1 Positieve herkenning: directe herkenning van het pathogeen Het aangeboren immuunsysteem identificeert pathogenen door middel van Pathogen-Associated Molecular Patterns (PAMPs). Deze PAMPs zijn karakteristieke moleculen die wijdverbreid zijn in micro-organismen, maar niet in gastheercellen. Pattern-Recognition Receptors (PRRs) op immuuncellen herkennen deze PAMPs, wat de start van de immuunrespons initieert. Voorbeelden van PAMPs zijn lipopolysaccharide (LPS) van gramnegatieve bacteriën en peptidoglycanen van grampositieve bacteriën [13](#page=13) [14](#page=14) [15](#page=15). * **Toll-like receptoren (TLRs)**: Een belangrijke klasse PRRs die zowel op het celoppervlak als in endosomen voorkomen. Ze herkennen diverse PAMPs, zoals LPS (TLR4) en dubbelstrengs viraal RNA (TLR3). Activering van TLRs leidt tot de transcriptie van pro-inflammatoire cytokines via NF-κB of tot de inductie van type I interferonen via IRF3. TLR-deficiënties kunnen leiden tot verhoogde gevoeligheid voor specifieke bacteriële of virale infecties [40](#page=40) [41](#page=41) [42](#page=42) [43](#page=43). * **Mannose receptor en Scavenger receptor**: Deze receptoren mediëren fagocytose van pathogenen [13](#page=13). > **Tip:** Positieve herkenning is cruciaal voor het aangeboren immuunsysteem om de "vijand" te identificeren en een gerichte afweerrespons op te starten. ### 2.2 Negatieve herkenning: herkenning op basis van "verschillend van ons" Negatieve herkenning houdt in dat immuuncellen cellen doden op basis van de *afwezigheid* van "eigen" signalen, wat vooral belangrijk is bij Natural Killer (NK) cellen. NK-cellen herkennen de afwezigheid van HLA-eiwitten (Human Leukocyte Antigen), die normaal gesproken de NK-celactiviteit remmen. Wanneer virussen of tumorcellen de expressie van HLA-eiwitten onderdrukken, worden NK-cellen geactiveerd om deze cellen te doden [17](#page=17) [18](#page=18). ### 2.3 "Wachtwoorden" en tegengiffen: bescherming tegen de complementactivatie Sommige lichaamscellen beschikken over mechanismen om de activatie van het complementsysteem te voorkomen [19](#page=19). * **Decay Accelerating Factor (DAF)**: Dit eiwit werkt als een tegengif om de complementactivatie op lichaamseigen cellen te aborteren. Bacteriën missen DAF op hun membraan, waardoor ze gevoeliger zijn voor complementgeïnduceerde celdood [19](#page=19). * **CD47 ("don't eat me" signaal)**: Dit eiwit, tot expressie gebracht door de meeste lichaamscellen, bindt aan SIRPα op fagocyten en remt fagocytose. Wanneer CD47-expressie afneemt, zoals bij "versleten" rode bloedcellen, worden deze cellen wel gefagocyteerd [19](#page=19). ### 2.4 Detectie van schade aan lichaamscellen Naast pathogenen kan het aangeboren immuunsysteem ook weefselschade detecteren via Damage-Associated Molecular Patterns (DAMPs). DAMPs zijn moleculen die normaal gesproken intracellulair aanwezig zijn, maar vrijkomen bij celschade of sterfgevallen, zoals lekkend ATP, urinezuur, DNA, of lysosomale enzymen. De aanwezigheid van DAMPs initieert ontstekingsreacties, zelfs in de afwezigheid van pathogenen [20](#page=20) [23](#page=23). * **Apoptose versus Necrose**: Bij geprogrammeerde celdood (apoptose) produceren cellen een "eat me" signaal (bijvoorbeeld fosfatidylserine aan de buitenkant van het membraan) dat zorgt voor opname door macrofagen zonder ontsteking. Bij necrose (passief of geïnduceerd, zoals necrptosis) komen DAMPs vrij en ontstaat wel een ontstekingsreactie [20](#page=20). ### 2.5 Cytoplasmatische receptoren voor pathogenen Naast membraangebonden receptoren, bezit het aangeboren immuunsysteem ook cytoplasmatische sensoren die pathogenen detecteren. * **NOD-eiwitten (Nucleotide-binding oligomerization domain)**: NOD1 en NOD2 zijn cytoplasmatische receptoren die bacteriecomponenten, met name peptidoglycanen, herkennen. Net als TLRs activeren ze NF-κB en kunnen ze ook autofagie induceren [44](#page=44). * **NOD-like Receptors (NLRs) en Inflammasomen**: NLRs worden geactiveerd door een combinatie van PAMPs en DAMPs. Bijvoorbeeld, urinezuurkristallen (DAMPs) die leiden tot lysosomale lekkage na fagocytose kunnen NLRs activeren. Gevormde inflammasomen, grote eiwitcomplexen, zetten pro-inflammatoire cytokines (zoals pro-IL-1) om in hun actieve vorm (IL-1) via een caspase-werking. Dit draagt bij aan de inflammatoire werking [45](#page=45) [46](#page=46). ### 2.6 RNA en DNA sensors Specifieke receptoren detecteren viraal RNA en DNA in het cytoplasma of in endosomen. * **Viraal RNA sensoren**: Naast membraangebonden TLR3, zijn er cytoplasmatische receptoren zoals RIG-I en MDA5 die viraal RNA detecteren. De activiteit van deze sensoren wordt beïnvloed door post-translationele bewerkingen van RNA, zoals adenosine-omzetting naar inosine door ADAR1, wat de activering van de inflammatoire respons kan voorkomen [48](#page=48) [49](#page=49). * **DNA sensoren**: Er zijn membraangebonden (TLR9) en cytoplasmatische DNA sensoren (zoals het cGAS-STING pathway). Wanneer bacterieel of viraal DNA, of endogeen DNA vrijkomt bij celdood (DAMPs) in het cytoplasma, activeren deze sensoren de productie van interferonen. Blokkeren van deze DNA sensoren kan de schade na een hartinfarct verminderen, maar kan ook tumorgroei versnellen [48](#page=48) [50](#page=50). > **Tip:** Het onderscheid tussen endogeen en vreemd DNA in het cytoplasma is cruciaal voor de DNA-sensoren. Schade aan lichaamscellen kan leiden tot de vrijlating van endogeen DNA, wat een immuunrespons kan triggeren, zoals gezien bij auto-immuunziekten zoals lupus [48](#page=48). --- # Inflammatie en de gevolgen ervan Inflammatie is een cruciale reactie van het aangeboren immuunsysteem op bedreigingen, gericht op het bestrijden van indringers en het beperken van schade, maar kan op zichzelf ook weefselschade veroorzaken, gevolgd door weefselherstel [21](#page=21). ### 3.1 Kenmerken van inflammatie Inflammatie manifesteert zich lokaal door roodheid, warmte, zwelling en pijn. Deze symptomen worden veroorzaakt door vasodilatatie (verhoogde bloeddoorstroming en roodheid/warmte), verhoogde capillaire permeabiliteit (vochtverlies naar het weefsel, wat leidt tot zwelling) en stimulatie van pijnneuronen door stoffen zoals prostaglandines. TNF verhoogt de pijngevoeligheid [53](#page=53). Op systemisch niveau kan inflammatie leiden tot koorts, cardiovasculaire shock, leukocytose (verhoogd aantal witte bloedcellen) en een stijging van acute-fase eiwitten in het bloed, zoals $\alpha2$ macroglobuline en C-reactief proteïne (CRP). Koorts wordt geïnduceerd door endogene pyrogenen zoals IL-1, IL-6 en TNF-$\alpha$, en kan de replicatie van bacteriën en virussen remmen, de adaptieve immuunrespons versterken en gastheercellen beschermen tegen de nadelige effecten van TNF-$\alpha$ [54](#page=54) [63](#page=63). #### 3.1.1 Cytokines en chemokines Cytokines zijn kleine eiwitten die door cellen worden uitgescheiden en een respons induceren door te binden aan specifieke receptoren. Chemokines zijn een subgroep van cytokines die gericht zijn op chemoattractie, oftewel het aantrekken van cellen. Interleukines (IL) zijn cytokines die specifiek interageren met leukocyten. Bekende chemokines zijn onder andere IL-8 (CXCL8) voor de attractie van neutrofielen en MCP-1 (CCL2) voor de activatie en attractie van monocyten. De signalering van chemokines verloopt via G-proteïnen en wordt geblokkeerd door pertussis toxine, wat leidt tot lymphocytosis [54](#page=54) [55](#page=55). > **Tip:** CRP is een veelgebruikte marker door artsen om inflammatie te identificeren en te kwantificeren [54](#page=54). ### 3.2 Inflammatie en cytokine storm Een cytokine storm, ook wel een "cytokine spill-over" genoemd, treedt op wanneer er een overmatige en ongecontroleerde afgifte van cytokines plaatsvindt, wat kan leiden tot levensbedreigende toestanden zoals septische shock. Cytokine storms zijn een belangrijke doodsoorzaak bij virale infecties zoals influenza en kunnen ook iatrogeen worden veroorzaakt door anti-tumorale behandelingen of endotoxine-injecties. De respons op pathogenen kan variëren door polymorfismen in Toll-like receptoren (TLR's). Behandelingen zoals anti-TNF of anti-IL-6 kunnen worden overwogen, hoewel hun effectiviteit varieert [57](#page=57). Bacterieel lipopolysaccharide (LPS), een component van de celwand van gramnegatieve bacteriën, is een krachtige immuunstimulant die bijna alle immuunmechanismen en het stollingssysteem activeert. LPS activeert macrofagen, leidend tot de productie van IL-1, IL-6 en TNF. IL-6 induceert hepcidine, wat ijzerabsorptie in de darm blokkeert en ijzermobilisatie vanuit lever en milt beperkt, wat kan bijdragen aan anemie bij chronische inflammatie. TNF activeert endotheelcellen, verhoogt de permeabiliteit en leidt tot intravasculair vochtverlies [58](#page=58) [68](#page=68). ### 3.3 Septische shock Septische shock is een ernstige, gegeneraliseerde inflammatoire respons die leidt tot circulatoire collaps en orgaanfalen. Het kan worden veroorzaakt door een overweldigende infectie, waarbij de ontstekingsmediatoren, zoals hoge concentraties C5a, leiden tot een significante bloeddrukdaling. Deze toestand is vergelijkbaar met die bij een systemische allergische reactie (anafylaxis) [36](#page=36). ### 3.4 Inflammatie en bloedstolling Bloedstolling is essentieel voor het beperken van pathogenen en het voorkomen van veralgemeende infectie. Geactiveerde monocyten brengen tissue factor (TF) tot expressie en secreteren microparticles die TF bevatten, wat leidt tot trombusvorming op geactiveerde bloedplaatjes. Muizen zonder fibrinogeen zijn minder resistent tegen pathogenen. Echter, bij systemische infecties kan overmatige activering van de stolling leiden tot diffuse intravasculaire stolling (DIC) en tromboses. Sommige bacteriën scheiden enzymen af die de stolling tegengaan (fibrinolyse), zoals streptokinase [39](#page=39) [59](#page=59). C5a, een component van het complementsysteem, is protrombotisch en kan bij hoge concentraties bijdragen aan de vorming van bloedstolsels. Dit onderstreept de nauwe link tussen inflammatie en de bloedstolling, waarbij verstoringen in dit evenwicht ernstige gevolgen kunnen hebben [36](#page=36). ### 3.5 Inflammatie en botresorptie Chronische inflammatie kan leiden tot botresorptie. De interactie tussen RANK en RANKL (ligand) induceert de differentiatie van monocyten tot osteoclasten, cellen die verantwoordelijk zijn voor botafbraak. Bij chronische inflammatie wordt RANKL overmatig tot expressie gebracht, wat leidt tot een excessieve differentiatie van osteoclasten en netto botverlies. Denosumab, een monoklonaal antilichaam gericht tegen RANKL, kan deze botafbraak voorkomen door de vorming van osteoclasten te blokkeren [60](#page=60) [62](#page=62). ### 3.6 Genezing, chronische inflammatie en fibrose Na een initiële inflammatoire respons, die essentieel is voor het opruimen van dood materiaal en pathogenen, volgt een fase van weefselherstel. M2 macrofagen spelen hierbij een rol; zij produceren anti-inflammatoire cytokines zoals IL-10 en groeifactoren voor weefselherstel, zoals vascular endothelial growth factor (VEGF) en TGF-$\beta$. Het genezingsproces is immuunsuppressief en moet goed gereguleerd zijn om te voorkomen dat het de inflammatoire respons te vroeg onderdrukt, wat tot pathologieën kan leiden [21](#page=21) [61](#page=61). Chronische inflammatie kan leiden tot fibrose (vorming van littekenweefsel) en aanhoudende weefselschade. Een voorbeeld hiervan is atherosclerose, waar cholesterolkristallen leiden tot chronische inflammatie in de bloedvatwand [21](#page=21) [26](#page=26) [45](#page=45). ### 3.7 Systemische effecten van inflammatie De systemische effecten van inflammatie zijn breed en omvatten de acute-fase reactie, waarbij de lever de synthese van specifieke eiwitten aanpast onder invloed van cytokines zoals IL-1, IL-6 en TNF-$\alpha$. Deze acute-fase eiwitten, zoals $\alpha2$ macroglobuline, CRP en MBL, zijn binnen 24 uur beschikbaar en hebben functionele eigenschappen vergelijkbaar met antilichamen, maar zijn niet specifiek. Inflammatie kan ook leiden tot een toename van witte bloedcellen (leukocytose), of juist een afname (leukopenie) in het geval van ernstige sepsis [57](#page=57) [63](#page=63). #### 3.7.1 Inflammatie als oorzaak van ziekte (voorbeelden) * **Faryngitis:** Symptomen van keelontsteking, zoals koorts, keelpijn en gezwollen tonsillen, zijn vaak inflammatoire tekenen die niet direct door de pathogeen worden veroorzaakt [26](#page=26) [27](#page=27). * **NOMID (Neonatal-onset multisystem inflammatory disease):** Een zeldzame erfelijke aandoening waarbij het inflammasoom constitutief actief is, leidend tot chronische inflammatie met symptomen die lijken op neonatale sepsis, waaronder koorts, huiduitslag, gewrichtsontsteking en ontsteking van het centraal zenuwstelsel [26](#page=26). * **Reumatoïde artritis (RA):** Een auto-immuunziekte die gekenmerkt wordt door chronische inflammatie van de gewrichten, leidend tot erosies en gewrichtsschade. Behandeling met anti-TNF-$\alpha$ antilichamen kan de symptomen aanzienlijk verbeteren [67](#page=67) [69](#page=69). * **Hemolytisch uremisch syndroom (HUS):** Een syndroom waarbij hemolyse en inflammatie (door C5a) leiden tot orgaanbeschadiging, met name van de nieren. Dit kan voorkomen door genetische factoren, zoals een tekort aan factor H [38](#page=38). > **Tip:** Het is cruciaal om te onthouden dat inflammatie niet gelijk staat aan infectie. Inflammatie is een reactie van het lichaam, die ook kan optreden zonder infectie (bv. door DAMPs of genetische aandoeningen) [21](#page=21) [26](#page=26). ### 3.8 Pathogen/damage recognition receptors en inflammatie Receptoren voor pathogen-associated molecular patterns (PAMPs) en danger-associated molecular patterns (DAMPs) zijn essentieel voor het initiëren van de inflammatoire respons. Deze receptoren omvatten onder andere Toll-like receptoren (TLR's), cytoplasmatische PRR's, inflammasomen en DNA/RNA sensoren. De activatie van NLR's door PAMPs (zoals LPS) en DAMPs (zoals lysosomale lekkage van cathepsine) leidt tot de aggregatie van NLR's tot een inflammasoom. Het inflammasoom zet vervolgens pro-inflammatoire cytokines, zoals pro-IL-1, om in actieve, inflammatoire cytokines (IL-1) via caspase-activiteit. Voorbeelden van ziekten die hierdoor worden geïnitieerd zijn jicht (uraatkristallen) en atherosclerose (cholesterolkristallen) [28](#page=28) [45](#page=45). ### 3.9 Therapie gericht op inflammatie Therapeutische interventies kunnen gericht zijn op het remmen van specifieke componenten van de inflammatoire cascade. Eculizumab is een monoklonaal antilichaam dat gericht is tegen C5, waardoor het de activiteit van het anafylatoxine C5a en het membrane attack complex (MAC) blokkeert. Dit wordt ingezet bij aandoeningen met hyper-complementactivatie, zoals paroxysmale nachtelijke hemoglobinurie (PNH) en hemolytisch uremisch syndroom. Behandelingen met anti-TNF of anti-IL-6 antilichamen worden ook gebruikt, met name bij chronische ontstekingsziekten of na bepaalde therapieën [38](#page=38) [57](#page=57). Het blokkeren van RANKL met denosumab is een strategie om botresorptie bij chronische inflammatie te voorkomen [60](#page=60). > **Tip:** Begrijpen hoe PAMPs en DAMPs door specifieke receptoren worden herkend, is cruciaal om de initiatie van inflammatie te doorgronden [28](#page=28) [45](#page=45). > **Tip:** Wees alert op de mogelijkheid dat inflammatie zelf schade kan veroorzaken, los van de oorspronkelijke bedreiging [21](#page=21) [62](#page=62). --- # Effector mechanismen van het aangeboren immuunsysteem Het aangeboren immuunsysteem gebruikt diverse effector mechanismen om pathogenen en cellulaire schade aan te pakken, waaronder fagocytose door gespecialiseerde cellen, de productie van antimicrobiële peptiden en eiwitten, en celautonome processen [28](#page=28) [70](#page=70). ### 4.1 Fagocytose door macrofagen en neutrofielen Fagocytose is een cruciaal mechanisme waarbij cellen pathogenen, celresten en vreemde deeltjes 'opeten' en afbreken. #### 4.1.1 Macrofagen Macrofagen, die ontstaan uit monocyten die de bloedbaan verlaten, zijn wijdverspreid in de weefsels en hebben een lange levensduur. Ze spelen een sleutelrol in de initiatie van de immuunrespons, weefselherstel, en de activering van de specifieke immuniteit. Specifieke locaties waar macrofagen te vinden zijn, zijn onder andere de hersenen (microglia), lever (Kupffer cellen), milt, longen en huid (Langerhans cellen). Macrofagen kunnen meerdere keren fagocyteren [33](#page=33) [72](#page=72). * **Fagocytosefaciliteit door complement:** Fagocytose wordt aanzienlijk efficiënter gemaakt door het complementsysteem, met name door opsonisatie met C3b. Gekapselde bacteriën, die anders moeilijk te fagocyteren zijn, worden door binding van C3b wel herkenbaar en fagocyteerbaar [33](#page=33) [34](#page=34). * **Receptoren:** Macrofagen beschikken over verschillende receptoren voor fagocytose, waaronder scavenger receptoren (zoals de mannose receptor) die leiden tot receptor-gemedieerde endocytose, resulterend in de vorming van fagolysosomen. Ze bezitten ook Toll-like receptoren (TLR's) die, na herkenning van pathogenen-geassocieerde moleculaire patronen (PAMPs), leiden tot activatie en productie van cytokines, waaronder inflammatoire cytokines (IL-1$\beta$, IL-6, TNF-$\alpha$) en anti-virale cytokines zoals interferonen type I [71](#page=71). > **Tip:** De fagocytische capaciteit van macrofagen is essentieel voor het opruimen van pathogenen en cellulair afval. Complementsystemen (zoals C3) en specifieke receptoren spelen hierin een sleutelrol [33](#page=33) [71](#page=71). #### 4.1.2 Neutrofielen Neutrofiele granulocyten (neutrofielen) zijn kortlevende, gespecialiseerde fagocyten die in de bloedbaan circuleren en de eerste cellen zijn die naar een ontstekingshaard worden gerekruteerd. Ze spelen een cruciale rol bij het bestrijden van pyogene bacteriën. Neutrofielen leven gemiddeld ongeveer één dag en laten etter achter na hun afsterven [72](#page=72). * **Extravasatie:** Neutrofielen bereiken weefsels via een proces van extravasatie, bestaande uit vier stappen: rollen over het endotheel (via selectines op geactiveerd endotheel), sterke binding (via LFA-1 en ICAM-1 na activatie door chemokines), diapedesis (door het endotheel dringen met behulp van proteases), en migratie naar de hoogste chemokineconcentratie [75](#page=75) [76](#page=76). * **Bacteriedoding:** Neutrofielen doden pathogenen via fagocytose en de productie van reactieve zuurstofverbindingen (respiratory burst) in het fagolysosoom. Dit proces omvat de fusie van granulen (speciale lysosomen) met het fagosoom, waarbij NADPH-afhankelijke oxidases en iNOS (stikstofmonoxide synthase) worden ingezet. Het resultaat is de vorming van bleekwater (hypochloriet) en peroxynitrite [77](#page=77). * **Neutrophil Extracellular Traps (NETs):** Neutrofielen kunnen hun kern uitstoten om NETs te vormen, die effectief zijn tegen bacteriën, gisten, schimmels en virussen door deze te immobiliseren en te doden. Etter bestaat uit NETs en apoptotische neutrofielen [72](#page=72) [74](#page=74). > **Tip:** Het verschil tussen macrofagen en neutrofielen ligt voornamelijk in hun levensduur en differentiatie. Neutrofielen zijn kortlevende, gespecialiseerde effectoren, terwijl macrofagen langer leven en een bredere rol spelen in de immuunrespons en weefselherstel [73](#page=73). > > **Voorbeeld:** Patiënten zonder neutrofielen zijn zeer vatbaar voor infecties met bacteriën zoals *S. aureus* en schimmels zoals *Aspergillus* [77](#page=77). ### 4.2 De rol van het complementsysteem Het complementsysteem is een complex netwerk van plasma-eiwitten dat, wanneer geactiveerd, een breed scala aan afweerreacties op gang brengt, waaronder opsonisatie, ontsteking en directe lysis van pathogenen [35](#page=35) [37](#page=37). * **Activatie pathways:** Complement kan op drie manieren worden geactiveerd: * **Klassieke weg:** Geactiveerd door antigeen-antistofcomplexen of CRP [37](#page=37). * **Lectineweg:** Geactiveerd door mannosebindend lectine (MBL) dat bindt aan mannose op pathogenen. MBL en CRP zijn acute fase eiwitten die binnen een dag actief worden [37](#page=37). * **Alternatieve weg:** Geactiveerd via een alternatieve cascade [37](#page=37). De klassieke cascade, die via antistoffen verloopt, duurt ongeveer een week voordat deze volledig actief is [37](#page=37). * **Opsonisatie:** Binding van C3b op het oppervlak van pathogenen faciliteert fagocytose door macrofagen en neutrofielen [33](#page=33) [35](#page=35). * **Membraan Attack Complex (MAC):** De activatie van C5-C9 leidt tot de vorming van het MAC, een porie in de membraan van pathogenen die celdood veroorzaakt (lysis). Deficiënties in C5-C9 leiden echter slechts tot een lichte verhoogde gevoeligheid voor *Neisseria* bacteriën [35](#page=35). * **Inflammatoire mediatoren:** C3a en C5a zijn krachtige anafylatoxines die lokale ontstekingsreacties induceren [36](#page=36). * **C5a:** Is een chemoattractant voor neutrofielen en monocyten, activeert fagocytose, induceert verhoogde capillaire permeabiliteit (capillary leak) in endotheelcellen, en stimuleert de loslating van histamine uit mestcellen. Het werkt ook protrombotisch. Hoge concentraties C5a kunnen leiden tot circulatoire shock [36](#page=36). * **Primaire complementdeficiënties:** Deficiënties in C3, Factor H of Factor I leiden tot een zeer verhoogde gevoeligheid voor pyogene infecties, voornamelijk door gebrekkige opsonisatie [35](#page=35). > **Voorbeeld:** Eculizumab is een monoklonaal antistof dat gericht is tegen C5. Het blokkeert de werking van C5b (MAC) en het anafylatoxine C5a, en wordt therapeutisch gebruikt bij aandoeningen zoals paroxysmale nachtelijke hemoglobinurie (PNH) en hemolytisch uremisch syndroom (HUS) [38](#page=38). ### 4.3 Natural Killer (NK) cellen Natural Killer (NK) cellen zijn cytotoxische lymfocyten zonder T-celreceptor (TCR) of B-celreceptor (BCR) die een vroege respons leveren tegen virale infecties en andere intracellulaire pathogenen [79](#page=79). * **Functies:** * **Vroege respons:** Ze produceren IFN-$\alpha$, IFN-$\beta$, TNF-$\alpha$ en IL-12 en doden virus-geïnfecteerde cellen, waardoor deze in apoptose gaan en virussen mee-afsterven [79](#page=79). * **Cytotoxiciteit:** De cytotoxiciteit van NK-cellen wordt sterk verhoogd door IFN-$\alpha$, IFN-$\beta$, of IL-12 [79](#page=79). * **IFN-$\gamma$ productie:** IL-12-geactiveerde NK-cellen zijn een belangrijke bron van IFN-$\gamma$, een cytokine met een bredere werking dan alleen antiviraal [79](#page=79) [82](#page=82). * **Doelwitten:** NK-cellen zijn ook belangrijk bij infecties met intracellulaire pathogenen zoals *Leishmania* en *Listeria monocytogenes* [79](#page=79). ### 4.4 Defensines Defensines zijn korte (35-40 aminozuren), kationische antimicrobiële peptiden met hydrofobe delen die zich in bacteriële, virale of schimmelmembranen kunnen inbedden om deze te verstoren en pathogenen te doden [80](#page=80) [81](#page=81). * **Typen:** * $\alpha$-defensines: Afgescheiden door neutrofielen en Paneth cellen [80](#page=80). * $\beta$-defensines: Afgescheiden door epitheliale cellen [80](#page=80). * **Activiteit:** Defensines worden geproduceerd als inactief eiwit en worden pas actief na secretie. Sommige zijn actief tegen gramnegatieve, andere tegen grampositieve bacteriën. Ze induceren weinig tot geen resistentie omdat ze niet specifiek gericht zijn tegen eiwitten [80](#page=80) [81](#page=81). ### 4.5 Interferonen Interferonen (IFNs) zijn regulatoire eiwitten die een cruciale rol spelen in de antivirale respons en andere immuunreacties [82](#page=82) [83](#page=83). * **Type I Interferonen (IFN-$\alpha$, IFN-$\beta$, IFN-$\lambda$):** * **Productie:** Geproduceerd door virus-geïnfecteerde somatische cellen, vaak getriggerd door receptoren zoals TLR3 die dsRNA detecteert [82](#page=82) [83](#page=83). * **Functie:** Hebben een voornamelijk antivirale werking. Ze induceren de expressie van Interferon-Stimulated Genes (ISGs), een set van ongeveer 300 genen die virusreplicatie blokkeren tegen zowel RNA- als DNA-virussen. Voorbeelden van ISGs zijn IFITM (blokkeert virusbinding), ISG15 (eiwitmodificatie), Tetherin (voorkomt virusloslating), cGAS (DNA-sensor), RNAseL (knipt RNA) en PKR (remt eiwitsynthese) [82](#page=82) [83](#page=83) [85](#page=85). * **Omgevingseffect:** Lokale hoge titers van interferonen beschermen de omgeving tegen virale infectie [83](#page=83). * **Gripaal syndroom:** De symptomen van een griepaal syndroom (koorts, spierpijn) worden veroorzaakt door de gastheerrespons op interferonen, gericht tegen het virus [86](#page=86). * **Type II Interferon (IFN-$\gamma$):** * **Productie:** Exclusief geproduceerd door lymfocyten (NK en T-cellen), niet alleen als gevolg van virale infectie [82](#page=82) [83](#page=83). * **Functie:** Naast antivirale werking, speelt het een belangrijke rol in geïnduceerde responsen tegen intracellulaire pathogenen [82](#page=82). > **Voorbeeld:** De klassieke griepachtige symptomen die optreden tijdens een virale infectie zijn een manifestatie van de interferonrespons van het lichaam [86](#page=86). ### 4.6 Celautonome mechanismen Celautonome mechanismen zijn afweerprocessen die binnen de cel zelf plaatsvinden om infecties te bestrijden. #### 4.6.1 Autofagie Autofagie is een proces waarbij de cel eigen componenten (zoals beschadigde organellen) afbreekt en recycleert. Het speelt ook een rol in de afweer tegen intracellulaire pathogenen [87](#page=87). * **Mechanisme:** Intracellulaire pathogenen kunnen door receptoren (zoals NOD2) worden waargenomen en vervolgens worden omgeven door een membraan. Deze vacuole versmelt met het lysosoom voor vernietiging van de bacterie [87](#page=87). * **Functie:** Autofagie kan inflammasoomactivatie en de interferonrespons inhiberen, mogelijk door het verwijderen van DAMPs (damage-associated molecular patterns) en pathogenen, wat een anti-inflammatoir effect heeft [87](#page=87). * **Klinische relevantie:** De NOD-autofagie pathway is defectief bij de ziekte van Crohn [87](#page=87). > **Tip:** Autofagie is niet alleen belangrijk voor celonderhoud, maar ook als een celautonoom verdedigingsmechanisme tegen intracellulaire infecties [87](#page=87). #### 4.6.2 AID/APOBEC cytidine deaminasen AID (activation-induced cytidine deaminase) en APOBEC (apolipoprotein B mRNA editing catalytic polypeptide-like) eiwitten zijn een groep cytidine deaminasen die RNA/DNA kunnen omzetten, waarbij cytidine wordt omgezet in uridine [88](#page=88). * **Functie:** Deze enzymen kunnen mutaties inbouwen in het genetisch materiaal. Bij de vorming van retrovirussen (zoals HIV) kunnen APOBEC-eiwitten worden ingekapseld in het virale partikel. Bij een volgende infectie kunnen ze de nucleïnezuren van het virus beschadigen, waardoor het virus minder actief wordt [88](#page=88). * **Klinische relevantie:** AID is ook betrokken bij de vorming van de B-celreceptor, somatische hypermutatie en klasseswitch in de specifieke immuniteit [88](#page=88). > **Voorbeeld:** Het HIV-virus produceert het eiwit VIF (viral infectivity factor) om de APOBEC-eiwitten uit het virale partikel te verwijderen, wat duidt op een evolutionaire "wapenwedloop" tussen gastheer en pathogeen [88](#page=88). --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | **Inflammatie** | Een complexe biologische reactie van het lichaam op schadelijke stimuli zoals ziekteverwekkers, beschadigde cellen of irriterende stoffen. Het is een afweermechanisme dat essentieel is voor het verwijderen van de oorzaak van celschade, het initiëren van het genezingsproces en het herstellen van weefsels. | | **Aangeboren immuunsysteem (AIS)** | Het eerste verdedigingsmechanisme van het lichaam tegen infecties. Het is een niet-specifiek, algemeen systeem dat onmiddellijk reageert op pathogenen. Het omvat fysieke barrières (huid, slijmvliezen), cellulaire componenten (macrofagen, neutrofielen, NK-cellen) en moleculaire componenten (complement). | | **Specifiek immuunsysteem (SIS)** | Een adaptief en zeer specifiek immuunsysteem dat zich richt op bepaalde pathogenen na blootstelling. Het kenmerkt zich door het geheugen, waardoor het sneller en efficiënter kan reageren bij een herinfectie. Het omvat B- en T-lymfocyten. | | **Pathogeen** | Een micro-organisme of ander middel dat ziekte kan veroorzaken. Dit kan variëren van bacteriën, virussen, schimmels tot parasieten. | | **Pathogeen geassocieerde moleculaire patronen (PAMPs)** | Moleculaire structuren die voorkomen op pathogenen, maar niet op gastheercellen. Voorbeelden zijn lipopolysacchariden (LPS) op gramnegatieve bacteriën of flagelline. Het aangeboren immuunsysteem herkent PAMPs via pattern-recognition receptors (PRRs). | | **Pattern-Recognition Receptors (PRRs)** | Receptoren op cellen van het aangeboren immuunsysteem die specifiek PAMPs herkennen. De herkenning van PAMPs triggert immuunreacties. Voorbeelden zijn Toll-like Receptors (TLRs) en NOD-like Receptors (NLRs). | | **Toll-Like Receptors (TLRs)** | Een klasse van PRRs die zich op het celoppervlak of in endosomen bevinden. Ze herkennen specifieke moleculaire patronen van pathogenen en spelen een cruciale rol in de initiatie van immuunresponsen, zoals de productie van cytokines. | | **Cytokines** | Kleine eiwitten die worden uitgescheiden door immuuncellen en andere cellen. Ze fungeren als signaalmoleculen die communiceren tussen cellen en de immuunrespons moduleren. Cytokines kunnen pro-inflammatoir of anti-inflammatoir zijn en diverse effecten hebben, zoals koorts, celmigratie en celgroei. | | **Chemotaxis** | Het proces waarbij cellen, met name witte bloedcellen, worden aangetrokken naar een specifieke locatie, zoals een ontstekingshaard, door chemische signalen (chemokines). Dit proces is essentieel voor het verzamelen van immuuncellen op de plaats van infectie of schade. | | **Complement Systeem** | Een groep plasma-eiwitten die, wanneer geactiveerd, een reeks gebeurtenissen in gang zetten die helpen bij de eliminatie van pathogenen. Het kan pathogenen direct lyseren, opsonisatie (het markeren van pathogenen voor fagocytose) bevorderen, en inflammatoire responsen induceren. | | **Opsonisatie** | Het proces waarbij pathogenen worden bedekt met moleculen zoals antistoffen of complementcomponenten (bijvoorbeeld C3b). Dit vergemakkelijkt de herkenning en fagocytose van de pathogenen door immuuncellen, zoals macrofagen en neutrofielen. | | **Fagocytose** | Het proces waarbij een cel, zoals een macrofaag of neutrofiel, een deeltje, zoals een bacterie of celrest, omhult en opneemt in een blaasje binnen de cel (fagosoom) voor afbraak. Dit is een kernmechanisme van het aangeboren immuunsysteem voor het klaren van infecties. | | **Macrofagen** | Grote fagocyterende cellen die afkomstig zijn van monocyten. Ze spelen een cruciale rol in het aangeboren immuunsysteem door pathogenen te fagocyteren, antigenen te presenteren aan T-cellen, en ontstekingsmediatoren (cytokines) te produceren. Ze zijn ook betrokken bij weefselherstel. | | **Neutrofielen** | Een type witte bloedcel dat een belangrijke rol speelt in de vroege respons op bacteriële infecties en ontstekingen. Ze zijn zeer effectieve fagocyten en kunnen pathogenen doden via oxidatieve bursts en de afscheiding van antimicrobiële stoffen. Ze vormen de belangrijkste component van etter. | | **Natural Killer (NK) cellen** | Een type lymfocyten van het aangeboren immuunsysteem die tumorcellen en virusgeïnfecteerde cellen kunnen doden zonder eerdere sensibilisatie. Ze herkennen cellen die een verminderde expressie hebben van MHC klasse I moleculen. | | **Defensines** | Kleine, kationische antimicrobiële peptiden die een belangrijke rol spelen in de aangeboren immuniteit. Ze kunnen bacteriële, virale en schimmelmembranen verstoren en pathogenen doden. Ze worden geproduceerd door verschillende cellen, waaronder neutrofielen en epitheelcellen. | | **Interferonen (IFN)** | Een groep eiwitten die worden geproduceerd door lichaamscellen als reactie op virale infecties. Ze hebben antivirale eigenschappen door de replicatie van virussen in geïnfecteerde cellen te remmen en naburige cellen te beschermen. Ze kunnen ook de activiteit van immuuncellen moduleren. | | **Autofagie** | Een cellulair proces waarbij de cel oude of beschadigde componenten (zoals eiwitten en organellen) opruimt en recycleert. Het kan ook worden geactiveerd als reactie op intracellulaire pathogenen, waarbij deze worden ingekapseld en afgebroken. | | **Apoptose** | Geprogrammeerde celdood. Dit is een gecontroleerd proces waarbij een cel zichzelf vernietigt, wat vaak wordt geïnduceerd door immuuncellen of bij celschade. Het voorkomt de verspreiding van infecties en verwijdert beschadigde cellen. | | **DAMPs (Damage-Associated Molecular Patterns)** | Moleculaire patronen die vrijkomen uit beschadigde of stervende lichaamseigen cellen. Ze signaleren weefselschade aan het immuunsysteem en kunnen een inflammatoire respons uitlokken, zelfs in afwezigheid van pathogenen. | | **Cytokine Storm** | Een overmatige en ontregelde immuunrespons, gekenmerkt door een massale en snelle secretie van pro-inflammatoire cytokines. Dit kan leiden tot systemische ontsteking, orgaanfalen en zelfs de dood. | | **Septische Shock** | Een levensbedreigende toestand die wordt veroorzaakt door een ernstige infectie die leidt tot een wijdverbreide ontstekingsreactie in het lichaam. Dit resulteert in een gevaarlijk lage bloeddruk en orgaan disfunctie. | | **Bloedstolling (Hemostase)** | Het proces waarbij bloed stolt om bloedverlies uit beschadigde bloedvaten te voorkomen. Dit omvat de interactie van bloedplaatjes en stollingsfactoren. Stolling kan ook een rol spelen in de immuunrespons door pathogenen te isoleren. | | **Botresorptie** | Het proces waarbij botweefsel wordt afgebroken. Dit kan optreden bij chronische inflammatie door de activatie van osteoclasten, wat kan leiden tot botverlies. | | **Weefselherstel** | Het proces waarbij beschadigd weefsel wordt geregenereerd. Dit omvat verschillende fasen, waaronder ontsteking, proliferatie en remodellering, en wordt gemedieerd door verschillende celtypen en groeifactoren. | | **LPS (Lipopolysaccharide)** | Een belangrijk bestanddeel van de buitenste membraan van gramnegatieve bacteriën. Het is een krachtige immuunstimulator die, wanneer het door het immuunsysteem wordt gedetecteerd, een sterke inflammatoire respons kan veroorzaken. | | **Myeloperoxidase (MPO)** | Een enzym dat door neutrofielen wordt geproduceerd en een rol speelt bij de antimicrobiële verdediging. Het genereert hypochloorzuur en andere reactieve zuurstofspecies die pathogenen kunnen doden. | | **NETs (Neutrophil Extracellular Traps)** | Structuren die door neutrofielen worden vrijgegeven en bestaan uit een netwerk van DNA, histonen en antimicrobiële eiwitten. NETs kunnen pathogenen immobiliseren en doden, en spelen een rol bij inflammatie en trombose. | | **Hepatocyten** | Levercellen. De lever speelt een rol bij de immuunrespons door de productie van acute-fase-eiwitten en de verwerking van moleculen uit de bloedbaan. | | **Acute Fase Eiwitten** | Eiwitten die tijdens ontsteking worden geproduceerd door de lever. Hun concentraties in het bloed stijgen snel als reactie op weefselschade of infectie. Voorbeelden zijn C-reactief proteïne (CRP) en mannose-bindend lectine (MBL). | | **Endogene Pyrogenen** | Stoffen van eigen lichaam die koorts veroorzaken, zoals cytokines (IL-1, IL-6, TNF-α). Ze beïnvloeden de thermoregulatie in de hersenen. | | **Erytropoëse** | Het proces van aanmaak van rode bloedcellen in het beenmerg. Dit proces kan worden beïnvloed door cytokines tijdens infecties en inflammatie. | | **Granulocyten** | Een type witte bloedcel dat granulen bevat. Neutrofielen, eosinofielen en basofielen zijn voorbeelden. Ze spelen een rol bij de immuunrespons tegen bacteriën, parasieten en allergische reacties. | | **Lymfocyten** | Een type witte bloedcel dat een belangrijke rol speelt in het specifieke immuunsysteem. B-cellen produceren antistoffen en T-cellen zijn betrokken bij celgemedieerde immuniteit en immuunregulatie. NK-cellen worden ook tot de lymfocyten gerekend. | | **ROS (Reactive Oxygen Species)** | Moleculen die een of meer zuurstofatomen bevatten met een ongepaard elektron, waardoor ze zeer reactief zijn. Ze kunnen schade veroorzaken aan cellen en weefsels, maar spelen ook een rol bij signaaltransductie en de afweer tegen pathogenen. | | **Lysosomen** | Celorganellen die enzymen bevatten die macromoleculen kunnen afbreken. Ze zijn essentieel voor de intracellulaire vertering van pathogenen en afvalstoffen. | | **Fagosoom** | Een blaasje binnen een cel dat ontstaat wanneer de cel een deeltje opneemt via fagocytose. Het fagosoom versmelt later met een lysosoom om de inhoud af te breken. | | **Fagolysosoom** | Het resultaat van de fusie tussen een fagosoom en een lysosoom. Hierin worden de opgenomen deeltjes afgebroken door lysosomale enzymen. | | **APOBEC (Apolipoprotein B mRNA Editing Catalytic Polypeptide-like)** | Een familie van enzymen die betrokken zijn bij RNA-editing. Ze kunnen cytidine omzetten in uridine, wat kan leiden tot mutaties en betrokken is bij het immuunsysteem, bijvoorbeeld door virale genomen te muteren. | | **AID (Activation-Induced Cytidine Deaminase)** | Een enzym dat een sleutelrol speelt bij de somatische hypermutatie en klassenschakeling tijdens de ontwikkeling van B-cellen. Net als APOBEC-enzymen is het een deaminase dat cytidine omzet in uridine. | | **Rhinovirus** | Een virus dat de meest voorkomende oorzaak is van verkoudheid. Het kan cellen infecteren en een inflammatoire respons uitlokken. | | **Histocompatibiliteitsantigenen (HLA)** | Moleculen op het oppervlak van cellen die het immuunsysteem helpt onderscheid te maken tussen eigen en vreemde cellen. Ze zijn cruciaal voor de T-celgemedieerde immuniteit. | | **Leukocytose** | Een verhoogd aantal witte bloedcellen in het bloed, wat vaak wijst op een infectie of ontsteking. | | **Neutropenie** | Een abnormaal laag aantal neutrofielen in het bloed. Dit kan het gevolg zijn van behandelingen zoals chemotherapie en verhoogt de vatbaarheid voor infecties aanzienlijk. |

# Algemene principes van het aangeboren immuunsysteem en pathogeenherkenning Hier is een gedetailleerde samenvatting van de algemene principes van het aangeboren immuunsysteem en pathogeenherkenning, gebaseerd op de verstrekte documentatie. ## 1. Algemene principes van het aangeboren immuunsysteem en pathogeenherkenning Dit gedeelte behandelt de fundamentele mechanismen waarmee het aangeboren immuunsysteem pathogenen en lichaamseigen schade identificeert, en legt de basis voor het onderscheid met het specifieke immuunsysteem. ### 1.1 Aangeboren immuunsysteem versus specifiek immuunsysteem Het aangeboren immuunsysteem (AIS) is de eerste verdedigingslinie, gekenmerkt door macrofagen en neutrofielen. Het werkt met een beperkt arsenaal aan receptoren en mechanismen, maar is snel. Het adaptieve of specifieke immuunsysteem (SIS), bestaande uit B- en T-cellen, vereist ongeveer zeven dagen voor de eerste respons en bezit geheugen. Het aangeboren immuunsysteem heeft geen geheugen in de klassieke zin, hoewel epigenetisch geheugen wel een rol kan spelen. * **Eerste barrière:** Huidbarrière (mechanisch, chemisch, microbiëel). * **Tweede barrière:** Aangeboren immuniteit (macrofagen, neutrofielen, NK-cellen, interferonen, complement). Deze lijn ruimt binnendringende pathogenen op voordat we ziek worden. * **Derde barrière:** Adaptieve immuunrespons (B- en T-cellen), vaak nodig voor pathogenenklaring en genezing. Een defect in het aangeboren immuunsysteem kan leiden tot snelle progressie naar septische shock, terwijl een defect in het specifieke immuunsysteem leidt tot herhaaldelijke en slecht genezende infecties. ### 1.2 Principes van pathogeenherkenning door het aangeboren immuunsysteem Het aangeboren immuunsysteem beslist of een immuunreactie, met name de inflammatoire respons, geïnitieerd moet worden. Het specifieke immuunsysteem is hierbij afhankelijk van de inflammatoire respons voor activering ("licence to kill"). #### 1.2.1 Positieve herkenning: herkenning van pathogenen Het aangeboren immuunsysteem herkent "vijanden" op basis van specifieke structuren die typisch zijn voor bacteriën, virussen of gisten. Dit zijn **Pathogeen Geassocieerde Moleculaire Patronen (PAMPs)**, die worden herkend door **Pattern-Recognition Receptors (PRRs)**. Voorbeelden van PAMPs zijn lipopolysacchariden (LPS) van gramnegatieve bacteriën en peptidoglycanen van grampositieve bacteriën. Bekende PRRs zijn Toll-like Receptors (TLRs) en de mannose- en scavenger receptoren, die fagocytose mediëren. * **PAMPs:** Typische moleculaire structuren van pathogenen. * Lipopolysaccharide (LPS): in de celwand van gramnegatieve bacteriën. * Peptidoglycanen: in de celwand van grampositieve bacteriën. #### 1.2.2 Negatieve herkenning: herkenning op basis van "verschillen van ons" Dit principe houdt in dat het immuunsysteem reageert op de *afwezigheid* van eigen structuren. Een belangrijk voorbeeld hiervan zijn de Natural Killer (NK) cellen. Deze cellen herkennen of er "eigen" eiwitten, zoals HLA-E, tot expressie komen. Als de expressie van deze eigen eiwitten onderdrukt wordt, zoals bij sommige virussen en tumoren gebeurt, worden NK-cellen actief en doden ze de cel. #### 1.2.3 Vragen van een wachtwoord Lichaamseigen cellen hebben "wachtwoorden" die hen beschermen tegen vernietiging door het immuunsysteem. * **CD47:** Dit eiwit op celmembranen functioneert als een "don't eat me" signaal. Fagocyten hebben SIRPalfa dat bindt aan CD47 en de fagocyt remt. Wanneer CD47-expressie afneemt, bijvoorbeeld bij verouderde rode bloedcellen, worden deze fagocyteerd. * **Complement-blokkerende eiwitten:** Lichaamseigen cellen hebben mechanismen, zoals de Decay Accelerating Factor (DAF), die complementactivatie aborteren. Bacteriën missen dergelijke mechanismen. #### 1.2.4 Detectie van schade aan lichaamscellen Naast pathogenen, detecteert het aangeboren immuunsysteem ook signalen van celschade of stress. Deze signalen worden **Damage Associated Molecular Patterns (DAMPs)** genoemd. * **DAMPs:** Voorbeelden zijn lekkend ATP, DNA, urinezuur, lysosomale enzymen, of vrijgekomen doodsignalen. Weefselschade, zoals bij een hart- of longinfarct, kan leiden tot een inflammatoire respons. * **Apoptose vs. Necrose:** Bij apoptose produceren cellen een "eat me" signaal (zoals fosfatidylserine aan de buitenkant) waardoor ze zonder inflammatie worden opgegeten door macrofagen. Bij necrose (passief) en necroptose (actief geïnduceerd) komen DAMPs vrij, wat leidt tot het opstarten van een verdedigingsrespons en inflammatie. ### 1.3 Inflammatie versus infectie Inflammatie is de reactie van het aangeboren immuunsysteem op bedreiging (pathogenen of schade) en heeft als doel effectormechanismen optimaal in te zetten om de schade te beperken. Het wordt gevolgd door een weefselherstelreactie. Echter, inflammatie kan op zichzelf ook schade veroorzaken, met name chronische inflammatie kan leiden tot weefselschade en fibrose. * **Directe beschadiging:** Geïnduceerd door het pathogeen zelf (bv. toxines, cytopathisch effect van virussen). * **Indirecte beschadiging:** Geïnduceerd door de inflammatoire reactie. Infecties die weinig DAMPs produceren, zoals Hepatitis B virus, wekken zwakkere responsen op. #### 1.3.1 Kenmerken van inflammatie De lokale kenmerken van inflammatie zijn: * **Roodheid:** Gevolg van vasodilatatie. * **Warmte:** Gevolg van vasodilatatie. * **Zwelling:** Gevolg van verhoogde capillaire permeabiliteit en celchemotaxis. * **Pijn:** Veroorzaakt door celdood (bv. ATP, protonen), prostaglandineproductie en effecten op pijnneuronen. TNF verhoogt de pijngevoeligheid. Systemische kenmerken zijn onder andere koorts, verhoogde acute-fase eiwitten, granulocytose, en in ernstige gevallen cardiovasculaire shock. #### 1.3.2 Inflammatie, cytokine storm en septische shock Een **cytokine storm** is een overdreven immuunreactie met massale cytokineafgifte, vaak dodelijk. Dit kan optreden bij virale infecties (bv. griep, COVID-19) of als iatrogene effect van T-celtherapie. * **Pathogenese van LPS (endotoxine):** Lipopolysaccharide (LPS) van gramnegatieve bacteriën is een krachtige immuunstimulator. Het activeert macrofagen, wat leidt tot de productie van pro-inflammatoire cytokines zoals IL-1, IL-6 en TNF-α. Dit veroorzaakt koorts, ontsteking, en hypotensie door verhoogde vaatpermeabiliteit. IL-6 induceert hepcidine, wat ijzerabsorptie blokkeert en anemie bij chronische inflammatie bevordert. De activatie van tissue factor door LPS en monocyten kan leiden tot diffuse intravasculaire stolling (DIC), microtrombose en orgaanschade. #### 1.3.3 Inflammatie en bloedstolling Bloedstolling is essentieel voor het inperken van pathogenen. Geactiveerde monocyten brengen **Tissue Factor (TF)** tot expressie, wat de stolling initieert. Te veel activatie kan echter leiden tot DIC en tromboses. Sommige bacteriën scheiden proteasen af die de stolling beïnvloeden (bv. streptokinase). #### 1.3.4 Inflammatie en botresorptie Bij chronische inflammatie kan de **RANK-RANKL interactie** leiden tot een overmatige differentiatie van monocyten tot osteoclasten, wat resulteert in netto botresorptie. #### 1.3.5 Genezing, chronische inflammatie en fibrose Na inflammatie volgt weefselherstel. M2 macrofagen spelen een rol bij weefselherstel door het produceren van anti-inflammatoire cytokines (bv. IL-10) en groeifactoren voor weefselherstel (bv. VEGF, TGF-β). Het genezingsproces is immuunsuppressief. Chronische inflammatie kan leiden tot fibrose. #### 1.3.6 Systemische effecten van inflammatie De **acute-fase respons** omvat veranderingen in eiwitsynthese door de lever, geïnduceerd door IL-1, IL-6 en TNF-α. Acute-fase eiwitten, zoals α₂-macroglobuline, C-reactief proteïne (CRP) en Mannan-bindend Lectine (MBL), zijn binnen 24 uur beschikbaar en hebben opsoniserende en complement-activerende functies. Endogene pyrogenen (IL-1, IL-6, TNF-α) induceren koorts, wat de replicatie van pathogenen kan remmen en de adaptieve respons kan verbeteren. ### 1.4 Pathogeen- en schadeherkenning mechanismen #### 1.4.1 Het complementsysteem en factor C3 Het complementsysteem bestaat uit ongeveer 30 eiwitten die in de bloedbaan circuleren. Het is een amplificatiesysteem waarbij proteolytische enzymen elkaar activeren. De centrale factor is **C3**, die spontaan geactiveerd wordt en zich aan oppervlaktes hecht. * **C3-activatie:** Gecodificeerd als $C3$, activeert tot $C3a$ en $C3b$. $C3b$ is de actieve vorm die covalent aan oppervlaktes bindt, tenzij er "tegengif" aanwezig is. * **Complementcascades:** Er zijn drie belangrijke activeringswegen: klassiek, lectine en alternatief. * **Controle-eiwitten:** Eiwitten zoals DAF (op celmembranen) en factor H en I (in plasma) remmen ongewenste complementactivatie op lichaamseigen cellen. Sommige bacteriën ontwijken dit door bv. de binding van factor H op hun celwand te faciliteren. * **Effecten van complement:** * **Opsonisatie:** C3b-gemarkeerde pathogenen worden efficiënter gefagocyteerd. * **Chemotaxis en activatie:** Fragmenten zoals C5a trekken fagocyten aan en activeren ze. * **Membrane Attack Complex (MAC):** Vormt poriën in de bacteriewand, leidend tot celyse. Patiënten met C5-C9 deficiëntie zijn vooral vatbaar voor Neisseria infecties. * **Anafylatoxines:** C3a en C5a induceren inflammatie door binding aan mastcellen en endotheelcellen, wat leidt tot vasodilatatie en verhoogde capillaire permeabiliteit. Overmatige hoeveelheden C5a kunnen leiden tot circulatoire shock. #### 1.4.2 Pathogeenherkenningsreceptoren: Toll-like Receptors (TLR's) TLR's zijn belangrijke PRRs die zich zowel op het celoppervlak als intracellulair (in endosomen) bevinden. Ze herkennen specifieke structuren van pathogenen. * **Locatie en herkenning:** * **Celmembraan:** Bv. TLR4 herkent LPS van gramnegatieve bacteriën. * **Endosomen:** Bv. TLR3 detecteert dubbelstrengig RNA (dsRNA) van virussen. TLR9 detecteert niet-gemethyleerd CpG DNA. * **Signalering:** Activering van TLR's leidt tot de transcriptie van pro-inflammatoire cytokines via de NF-κB route, en tot de inductie van interferonen via de IRF3 route, wat belangrijk is voor de antivirale respons. Deficiënties in deze routes kunnen leiden tot verhoogde vatbaarheid voor bacteriële of virale infecties. #### 1.4.3 Pathogeenherkenningsreceptoren: cytoplasmatische receptoren Naast TLR's zijn er ook andere PRRs, waaronder cytoplasmatische receptoren die pathogenen in het cytoplasma kunnen detecteren. * **NOD-eiwitten (NOD-like Receptors - NLRs):** NOD1 en NOD2 zijn cytoplasmatische receptoren die peptidoglycanen van bacteriën herkennen. Ze activeren NF-κB en autofagie. #### 1.4.4 Pathogeenherkenningsreceptoren: NLR en inflammasomen NLRs kunnen aggregeren tot grote eiwitcomplexen, **inflammasomen**, die een cruciale rol spelen in de ontstekingsreactie. * **Activatie van NLRs:** Vereist een PAMP (bv. peptidoglycaan) en een DAMP (bv. lysosomale lekkage door kristallen of toxines, reactieve zuurstofspecies). * **Functie van inflammasomen:** Ze activeren enzymen zoals caspase-1, wat pro-inflammatoire cytokines (bv. pro-IL-1β) omzet in hun actieve, inflammatoire vorm (IL-1β). Dit is essentieel voor de krachtige ontstekingsreactie. * **Voorbeelden van DAMP-geïnduceerde ontsteking:** * **Jicht:** Urinezuurkristallen leiden tot lysosomale lekkage en acute ontsteking. * **Atherosclerose:** Cholesterolkristallen in vaatwanden veroorzaken chronische ontsteking. #### 1.4.5 RNA- en DNA-sensoren: pathogeenherkenningsreceptoren voor virussen en bacteriën Specifieke sensoren detecteren viraal RNA en DNA in het cytoplasma of de endosomen. * **RNA-sensoren:** Bv. RIG-I en MDA5 (cytoplasmatisch) en TLR3 (endosomaal) herkennen viraal RNA. De **Adenosine DeAminase (ADAR1)** enzym modificeert endogeen dsRNA om onbedoelde activering van deze sensoren te voorkomen. * **DNA-sensoren:** Bv. TLR9 (endosomaal) en cGAS-STING pathway (cytoplasmatisch) detecteren DNA. DNA dat vrijkomt bij celdood (DAMP) kan ook deze sensoren activeren, wat kan leiden tot auto-immuunreacties zoals bij lupus. De blokkade van DNA-sensoren kan het herstel na hartinfarct verbeteren, maar ook tumorgroei versnellen. ### 1.5 Effector mechanismen van het aangeboren immuunsysteem Het aangeboren immuunsysteem beschikt over diverse cellulaire en moleculaire mechanismen om pathogenen en beschadigde cellen te elimineren. #### 1.5.1 Monocyt/macrofaag Monocyten differentiëren in weefsels tot macrofagen, die langdurig leven en een centrale rol spelen bij fagocytose, inflammatie en de initiatie van de specifieke immuniteit. Ze bevatten scavenger receptoren voor fagocytose en TLR's voor patroonherkenning en cytokineproductie. #### 1.5.2 Neutrofielen (neutrofiele granulocyten) Neutrofielen zijn kortlevende, gespecialiseerde fagocyten die als eerste naar inflammatiehaarden worden gerekruteerd. Ze fagocyteren pathogenen en doden ze via mechanismen zoals de **respiratory burst** (productie van reactieve zuurstofspecies) en de secretie van antimicrobiële stoffen uit hun granulocyten. Ze kunnen ook **Neutrophil Extracellular Traps (NETs)** vormen om pathogenen te immobiliseren. Bij het verlaten van bloedvaten (extravasatie) volgen ze een mechanisme van rollen, sterke binding, diapedese en migratie, gestuurd door chemokines. #### 1.5.3 Natural Killer (NK) cells en innate lymphoid cells NK-cellen zijn cytotoxische lymfocyten die een vroege respons bieden tegen virusgeïnfecteerde cellen en tumorcellen. Ze doden cellen op basis van de afwezigheid van "eigen" MHC klasse I moleculen. Ze produceren ook interferonen, met name IFN-γ, wat belangrijk is voor de activatie van macrofagen. #### 1.5.4 Defensines Defensines zijn kationische antimicrobiële peptiden die bacteriële, virale of schimmelmembranen kunnen verstoren en pathogenen doden. Ze zijn een belangrijk onderdeel van de chemische afweer. #### 1.5.5 Interferonen Type I interferonen (IFN-α, IFN-β) worden geproduceerd door virusgeïnfecteerde cellen en hebben een antivirale werking door de transcriptie van interferongeïnduceerde genen (ISGs) te stimuleren, die virusreplicatie blokkeren. Ze kunnen ook symptomen veroorzaken die lijken op griep. Type II interferon (IFN-γ) wordt geproduceerd door NK-cellen en T-cellen en activeert fagocyten. #### 1.5.6 Celautonoom mechanisme: autofagie Autofagie is een proces waarbij de cel zijn eigen componenten (of intracellulaire pathogenen) degradeert. Het speelt een rol in de afweer tegen intracellulaire pathogenen en kan de activatie van inflammasomen remmen, wat een anti-inflammatoir effect heeft. #### 1.5.7 Celautonoom mechanisme: AID/APOBEC cytidine deaminases AID en APOBEC eiwitten zijn enzymen die cytidine omzetten in uridine, wat mutaties in RNA of DNA veroorzaakt. Ze zijn bekend van hun rol in de specifieke immuniteit (bv. hypermutatie van B-cel receptoren), maar kunnen ook viraal genetisch materiaal beschadigen. ### 1.6 Cytokines en hun rollen Verschillende cytokines spelen cruciale rollen in het aangeboren immuunsysteem: * **IL-1, IL-6, TNF-α:** Belangrijk voor inflammatie, koorts, en activeren de bloedstolling. TNF-α is ook betrokken bij autofagie en shock. * **IFN-γ:** Activeert fagocytose. * **IL-8/CXCL8:** Attractie van neutrofielen. * **IFN-α, β:** Antivirale responsen, kunnen beenmerg onderdrukken. * **IL-10:** Anti-inflammatoir, geproduceerd door macrofagen. * **TGF-β:** Anti-inflammatoir, initieert weefselgenezing. * **IL-12:** Activeert NK-cellen en induceert IFN-γ productie. * **Groeifactoren (G-CSF, GM-CSF, EPO, trombopoëtine):** Stimuleren de productie van bloedcellen in het beenmerg. --- Het aangeboren immuunsysteem is een essentieel onderdeel van onze verdediging tegen pathogenen en weefselschade. Het aangeboren immuunsysteem (AIS) vormt de eerste verdedigingslinie tegen bedreigingen. Het onderscheidt zich van het specifieke immuunsysteem (SIS) door zijn algemene herkenningsmechanismen en het ontbreken van immunologisch geheugen. ### 1.1 Aangeboren versus specifiek immuunsysteem Het aangeboren immuunsysteem is de "eerste barrière" die gebruikmaakt van macrofagen en neutrofielen, evenals oplosbare factoren zoals interferon en complement. Het heeft een standaard arsenaal aan receptoren en effector-mechanismen die een breed scala aan pathogenen kunnen herkennen, maar is beperkter dan het specifieke immuunsysteem. Het specifieke immuunsysteem, met B- en T-cellen, heeft doorgaans zeven dagen nodig om zich te ontwikkelen bij een eerste contact en kent wel immunologisch geheugen. De huid vormt een fysieke, chemische en microbiële barrière, gevolgd door de aangeboren immuniteit, en als derde lijn de adaptieve immuunrespons. Een defect in het aangeboren immuunsysteem kan leiden tot snelle septische shock, terwijl een defect in het specifieke immuunsysteem leidt tot chronische, moeilijk te bestrijden infecties. ### 1.2 Principes van pathogeenherkenning door het aangeboren immuun systeem Het aangeboren immuunsysteem beslist of een immuunreactie, met name de inflammatoire respons, wordt gestart. Het specifieke immuunsysteem is afhankelijk van deze inflammatoire respons voor activatie ("licence to kill"). Het aangeboren immuunsysteem herkent vijandelijke structuren die specifiek zijn voor pathogenen. Dit gebeurt via *Pathogen-Associated Molecular Patterns* (PAMPs), die herkend worden door *Pattern-Recognition Receptors* (PRRs). Bekende PAMPs zijn lipopolysacchariden (LPS) van gramnegatieve bacteriën, peptidoglycanen van bacteriële celwanden, en viraal RNA en DNA. Voorbeelden van PRRs zijn Toll-like receptors (TLRs) en de mannose receptor. Deze herkenning zet effector-mechanismen in gang om het pathogeen te vernietigen. * **PAMPs:** Typische structuren op pathogenen die niet op lichaamseigen cellen voorkomen. * Grampositieve bacteriën: Peptidoglycaan. * Gramnegatieve bacteriën: Lipopolysacchariden (LPS) in de buitenste membraan. * Sommige bacteriën: Geen celwand (mycoplasmata, chlamydiae). #### 1.2.2 Negatieve herkenning: herkenning op basis van « verschillend van ons » Sommige cellen van het aangeboren immuunsysteem, zoals NK-cellen, herkennen een gebrek aan "eigen" moleculen op de celmembraan. Gezonde lichaamscellen presenteren histocompatibiliteitsantigenen (bv. HLA-E). Als deze afwezig zijn, wat kan gebeuren bij virusinfecties of tumoren die hun expressie onderdrukken, worden deze cellen als bedreigend beschouwd en gedood. Lichaamseigen cellen bezitten "wachtwoorden" of "don't eat me"-signalen die fagocyten (zoals macrofagen) verhinderen ze op te eten. Een voorbeeld hiervan is het CD47-eiwit op celmembranen, dat bindt aan SIRP$\alpha$ op macrofagen en deze inhibeert. Versleten rode bloedcellen verliezen CD47 en worden daardoor gefagocyteerd. Bacteriën missen dergelijke 'wachtwoorden' en worden zo herkend als niet-zelf. #### 1.2.4 Detectie van schade aan de lichaamscellen Het aangeboren immuunsysteem detecteert ook tekenen van celschade of stress door *Damage-Associated Molecular Patterns* (DAMPs). Dit zijn moleculen die normaal gesproken intracellulair gelokaliseerd zijn, maar vrijkomen bij weefselschade. Voorbeelden zijn ATP, DNA, urinezuur, en lekkende lysosomale enzymen. * **Apoptose (geprogrammeerde celdood):** Leidt tot de productie van een "eat me"-signaal (fosfatidylserine) aan de buitenkant van de membraan, waardoor cellen direct door macrofagen worden opgeruimd zonder ontsteking te veroorzaken. * **Necrose (passieve celdood) en necroptose (geïnduceerde necrose):** Bij deze vormen van celdood komen DAMPs vrij, wat leidt tot de activatie van de verdedigingsrespons en ontsteking. Inflammatie is de reactie van het aangeboren immuunsysteem op bedreigingen, met als doel de schade te beperken en effector-mechanismen in te zetten. Het wordt vaak gevolgd door weefselherstel. Echter, inflammatie op zich kan ook schade veroorzaken, met name bij chronische ontsteking. * **Pathogenschade:** Kan direct zijn door toxines of cytopathisch effect van virussen, of indirect door de inflammatoire respons die door PAMPs en DAMPs wordt geïnduceerd. * **Infectie:** Een proces waarbij pathogenen het lichaam binnendringen en zich vermenigvuldigen. Infecties met weinig DAMPs kunnen zwakke inflammatoire responsen opwekken. ### 1.4 Pathogeen/schadeherkenning Verschillende mechanismen detecteren pathogenen en weefselschade: Het complementsysteem bestaat uit ongeveer 30 plasma-eiwitten die in de lever worden geproduceerd. Het centrale component is C3. Spontane activatie van C3 leidt tot de vorming van C3a en C3b. C3b kan zich covalent aan oppervlakken hechten, waardoor deze worden gemarkeerd voor vernietiging. Lichaamseigen cellen hebben mechanismen om complementactivatie te voorkomen (bv. DAF - Decay Accelerating Factor). Bacteriën missen deze 'tegengiffen' en worden daardoor efficiënter geneutraliseerd. * **Complementcascade:** Kan klassiek (via antistoffen), via de lectine-weg (via mannosebindend lectine), of alternatief (spontane C3-activatie) worden geactiveerd. * **C3:** Cruciale factor die de activatie van het systeem initieert. C3b dient als opsonine en faciliteert fagocytose. * **C5a:** Een krachtig anafylatoxine en chemoattractant voor neutrofielen en monocyten, wat bijdraagt aan de inflammatoire respons. Hoge concentraties kunnen leiden tot circulatoire shock. * **Membraan Attack Complex (MAC):** Gevormd door C5-C9, creëert een porie in de bacteriële membraan, wat leidt tot lysis. Deficiënties in C5-C9 verhogen echter slechts licht de gevoeligheid voor Neisseria-bacteriën. > **Tip:** Patiënten met primaire complementdeficienties (bv. C3-deficiëntie) zijn zeer gevoelig voor pyogene infecties door gebrek aan opsonisatie. #### 1.4.2 Pathogeenherkenningsreceptor: TLR Toll-like Receptors (TLRs) zijn transmembraanreceptoren die wijdverspreid voorkomen op immuuncellen, maar ook op epitheel- en bindweefselcellen. Ze herkennen PAMPs, zoals LPS (TLR4), viraal RNA (TLR3, TLR7, TLR8, TLR9) en DNA (TLR9). TLR-activatie leidt tot de productie van pro-inflammatoire cytokines via de NF-$\kappa$B-route, en/of antivirale responsen via de IRF3/7-route, wat leidt tot interferonenproductie. * **Extracellulaire TLRs (bv. TLR4):** Herkennen extracellulaire bacteriële componenten. * **Intracellulaire TLRs (bv. TLR3, TLR7, TLR8, TLR9):** Bevinden zich in endosomen en herkennen viraal RNA of DNA dat in het cytoplasma terechtkomt. > **Tip:** Defecten in TLR-signalering kunnen leiden tot verhoogde gevoeligheid voor specifieke bacteriële of virale infecties. #### 1.4.3 Pathogeenherkenningsreceptor: cytoplasmatische receptoren * **NOD-like receptors (NLRs):** Dit zijn cytoplasmatische receptoren die bacteriële componenten (peptidoglycanen) herkennen. Ze kunnen, in combinatie met DAMPs, aggregeren tot inflammasomen. #### 1.4.4 Pathogeenherkenningsreceptor: NLR en inflammasomen Inflammasomen zijn grote eiwitcomplexen die de protease caspase-1 activeren. Caspase-1 zet vervolgens pro-inflammatoire cytokines, zoals pro-IL-1$\beta$, om in hun actieve vorm (IL-1$\beta$). Dit leidt tot een krachtige ontstekingsreactie. Activatie kan worden geïnduceerd door PAMPs en DAMPs, zoals urinezuurkristallen (jicht) of cholesterolkristallen (atherosclerose). * **Stimuli voor NLRs:** PAMPs (bv. peptidoglycaan) en DAMPs (bv. lysosomale lekkage, ROS). #### 1.4.5 RNA en DNA sensoren: Pathogeenherkenningsreceptor voor virussen en bacteriën Naast membranaire receptoren zijn er ook cytoplasmatische sensoren voor viraal RNA (bv. RIG-I) en DNA (bv. cGAS-STING). Deze detecteren intracellulaire nucleïnezuren die vrijkomen uit pathogenen of door celschade. * **Viraal RNA sensoren (bv. TLR3, RIG-I, MDA5):** Induceren een antivirale respons, inclusief interferonproductie. * **DNA sensoren (bv. TLR9, cGAS):** Detecteren DNA in het cytoplasma en kunnen leiden tot ontsteking of interferonproductie. Problemen kunnen ontstaan wanneer eigen DNA vrijkomt door celdood, wat kan leiden tot auto-immuunreacties. > **Tip:** Enzymen zoals ADAR1 bewerken eigen dubbelstrengs RNA (dsRNA) post-transcriptioneel om te voorkomen dat het wordt herkend door cytoplasmatische RNA-sensoren, en zo onnodige ontstekingsreacties te vermijden. ### 1.5 Inflammatie Inflammatie is een cruciale verdedigingsreactie van het aangeboren immuunsysteem. #### 1.5.1 Kenmerken van inflammatie De klassieke kenmerken van lokale inflammatie zijn: * **Roodheid (rubor):** Door vasodilatatie. * **Warmte (calor):** Door verhoogde bloedtoevoer. * **Zwelling (tumor):** Door verhoogde capillaire permeabiliteit en celmigratie. * **Pijn (dolor):** Veroorzaakt door celdood, chemische mediatoren en directe effecten op pijnneuronen. Systemische effecten omvatten koorts (geïnduceerd door endogene pyrogenen zoals IL-1, IL-6 en TNF-$\alpha$), verhoging van acute-fase-eiwitten, en veranderingen in het aantal bloedcellen (bv. granulocytose). #### 1.5.2 Inflammatie en cytokine storm Een *cytokine storm* is een overmatige en ongecontroleerde afgifte van cytokines, die kan leiden tot systemische inflammatie, orgaanfalen en zelfs de dood. Dit kan optreden bij ernstige infecties (bv. griep, COVID-19) of iatrogene oorzaken (bv. T-celtherapie). Sepsis, veroorzaakt door lipopolysaccharide (LPS) van gramnegatieve bacteriën, kan leiden tot hypotensie, koorts/hypothermie en bloedcelafwijkingen. #### 1.5.3 Inflammatie en bloedstolling Inflammatie is nauw verbonden met het stollingssysteem. Geactiveerde monocyten kunnen *tissue factor* (TF) tot expressie brengen, wat de bloedstolling initieert. Dit helpt bij het inperken van pathogenen, maar overmatige activatie kan leiden tot *disseminated intravascular coagulation* (DIC), met microtrombi en orgaanschade. #### 1.5.4 Inflammatie en botresorptie Bij chronische inflammatie kunnen bepaalde cellen RANK-ligand (RANKL) tot expressie brengen. RANKL stimuleert de differentiatie van monocyten tot osteoclasten, wat leidt tot botresorptie. #### 1.5.5 Genezing, chronische inflammatie en fibrose Na de inflammatoire reactie volgt weefselherstel. M2-macrofagen spelen hierbij een rol door het produceren van anti-inflammatoire cytokines en factoren voor weefselherstel (bv. VEGF, TGF-$\beta$). Dit genezingsproces is immuunsuppressief. Chronische inflammatie kan leiden tot fibrose, waarbij abnormale hoeveelheden bindweefsel worden gevormd. #### 1.5.6 Systemische effecten van inflammatie * **Acute-fase respons:** De lever produceert acute-fase-eiwitten (bv. C-reactief proteïne, mannanbindend lectine) die de herkenning van pathogenen versterken en het complementsysteem activeren. * **Endogene pyrogenen:** Cytokines zoals IL-1, IL-6 en TNF-$\alpha$ induceren koorts, wat de pathogen replicatie kan remmen en de adaptieve respons kan verhogen. * **Stress hematopoëse:** Cytokines zoals G-CSF en GM-CSF stimuleren de productie van granulocyten in het beenmerg als reactie op infecties. ### 1.6 Effector mechanismen van het aangeboren immuunsysteem Diverse cellen en moleculen dragen bij aan de eliminatie van pathogenen en de opruiming van schade. #### 1.6.1 Monocyt/macrofaag Monocyten (in bloed) differentiëren tot macrofagen (in weefsels). Ze zijn langlevend, fagocyteren pathogenen en dode cellen, en spelen een rol in ontsteking en de initiatie van specifieke immuniteit. Fagocytose wordt versterkt door opsonisatie (bv. door C3b). Macrofagen kunnen via scavengerreceptoren pathogenen herkennen en opnemen, of via TLRs activatie en cytokineproductie initiëren. #### 1.6.2 Neutrofielen (neutrofiele granulocyten) Neutrofielen zijn kortlevende, gespecialiseerde fagocyten die als eerste naar een inflammatoire site worden gerekruteerd. Ze fagocyteren pathogenen en kunnen deze doden via de "respiratory burst" (productie van reactieve zuurstofspecies) en de secretie van antimicrobiële stoffen uit hun granules. Neutrofielen kunnen ook *Neutrophil Extracellular Traps* (NETs) vormen, die pathogenen immobiliseren en doden. > **Tip:** Patiënten zonder neutrofielen zijn zeer vatbaar voor bacteriële en schimmelinfecties. * **Extravasatie:** Neutrofielen migreren vanuit de bloedbaan naar het weefsel via een proces van rollen, sterke binding, diapedese en migratie naar de ontstekingshaard. #### 1.6.3 Natural Killer cells (NK) en innate lymphoid cells NK-cellen zijn cytotoxische lymfocyten die snel reageren op virusinfecties en tumorcellen. Ze doden geïnfecteerde of abnormale cellen door herkenning van een gebrek aan 'eigen' moleculen (negatieve herkenning). NK-cellen produceren ook cytokines, met name IFN-$\gamma$, die de activiteit van macrofagen versterkt. #### 1.6.4 Defensines Defensines zijn korte, kationische antimicrobiële peptiden die de membranen van bacteriën, virussen en schimmels verstoren, wat leidt tot cellysis. Ze kunnen door verschillende celtypen worden uitgescheiden, waaronder neutrofielen en epitheelcellen. #### 1.6.5 Interferonen Type I interferonen (IFN-$\alpha$, IFN-$\beta$) worden door virus-geïnfecteerde cellen geproduceerd. Ze induceren in naburige cellen een antivirale staat door de expressie van *Interferon Stimulated Genes* (ISGs), die de virusreplicatie remmen. Interferonen zijn ook verantwoordelijk voor griepachtige symptomen. Type II interferon (IFN-$\gamma$) wordt voornamelijk door NK-cellen en T-cellen geproduceerd en is cruciaal voor de activatie van macrofagen en het doden van intracellulaire pathogenen. #### 1.6.6 Celautonoom mechanisme: autofagie Autofagie is een cellulair proces waarbij beschadigde componenten of intracellulaire pathogenen worden omgeven door een membraan en afgebroken in lysosomen. Dit mechanisme kan de activatie van inflammasomen en de interferonrespons remmen, en wordt beschouwd als een anti-inflammatoir proces. Defecten in autofagie zijn geassocieerd met ziekten zoals de ziekte van Crohn. #### 1.6.7 Celautonoom mechanisme: AID/APOBEC cytidine deaminasen Deze enzymen zijn betrokken bij de aanmaak van antistoffen (B-celreceptor) in het specifieke immuunsysteem, maar kunnen ook viraal RNA/DNA beschadigen, wat bijdraagt aan de antivirale afweer. Het HIV-virus heeft mechanismen ontwikkeld om de werking van sommige van deze enzymen te omzeilen. --- # Inflammatie: oorzaken, kenmerken en gevolgen Hier is een gedetailleerde studiehandleiding over inflammatie, gericht op oorzaken, kenmerken en gevolgen. ## 2. Inflammatie: oorzaken, kenmerken en gevolgen Inflammatie is een fundamentele reactie van het aangeboren immuunsysteem op bedreigingen, met als doel effectormechanismen optimaal in te zetten om schade te beperken en te gevolgd door weefselherstel. ### 2.1 De rol van het aangeboren immuunsysteem Het aangeboren immuunsysteem (AIS) vormt de eerste verdedigingslinie en maakt gebruik van een standaard arsenaal aan receptoren en effector mechanismen. In tegenstelling tot het adaptieve immuunsysteem (SIS), dat geheugencellen kent, heeft het AIS geen geheugen, hoewel epigenetisch geheugen wel een rol kan spelen. * **Eerste barrière:** Huid, mechanische, chemische en microbiële verdediging. * **Tweede barrière:** Aangeboren immuniteit (AIS) met macrofagen, neutrofielen, NK-cellen, interferonen en complement. Deze linie ruimt binnendringende pathogenen op. * **Derde barrière:** Adaptieve immuunrespons (SIS) met B- en T-cellen, vaak nodig voor pathogenenklaring en genezing. #### 2.1.1 Wanneer moet het immuunsysteem reageren? Het AIS beslist of er een immuunreactie komt, de inflammatoire respons. Het SIS is afhankelijk van de inflammatoire respons om te kunnen reageren ('licence to kill'). De beslissing om te reageren is gebaseerd op de herkenning van: * **Weefselstress of schade:** Dit wordt gedetecteerd via DAMPs (damage-associated molecular patterns). * **Pathogenen of commensalen:** Dit gebeurt via PAMPs (pathogen-associated molecular patterns) of door herkenning van 'niet-zelf' structuren. ### 2.2 Principes van pathogeenherkenning door het aangeboren immuun systeem #### 2.2.1 Positieve herkenning: herkenning van pathogenen Het AIS herkent direct typische bacterie-, virus- of gist-specifieke structuren, de PAMPs. Deze worden herkend door Pattern-Recognition Receptors (PRRs). Deze herkenning zet effector mechanismen in gang om het pathogeen te vernietigen. Voorbeelden van PRRs zijn Toll-like Receptors (TLRs) en mannose receptoren. * **PAMPs:** Moleculaire patronen die specifiek zijn voor pathogenen, zoals lipopolysacchariden (LPS) op gramnegatieve bacteriën, peptidoglycaan op grampositieve bacteriën, en viraal RNA of DNA. #### 2.2.2 Negatieve herkenning: herkenning op basis van 'verschillend van ons' Dit principe is gebaseerd op de herkenning van de afwezigheid van 'eigen' structuren. * **NK-cellen:** Herkennen cellen die hun eigen HLA-eiwitten (vooral HLA-E) niet meer tot expressie brengen. Dit is nuttig omdat sommige virussen en tumorcellen deze expressie onderdrukken. * **Afwezigheid van complement-blokkerende eiwitten:** Lichaamseigen cellen bezitten eiwitten zoals Decay Accelerating Factor (DAF) die complementactivatie remmen. Bacteriën missen deze beschermende eiwitten. #### 2.2.3 Het 'wachtwoord' om vernietiging te voorkomen Lichaamseigen cellen hebben moleculen (zoals CD47) die een 'don't eat me' signaal geven aan fagocyten, die SIRPalfa tot expressie brengen. Gevolg: inhibitie van de macrofaag. Versleten rode bloedcellen verliezen CD47 en worden gefagocyteerd. #### 2.2.4 Detectie van schade aan lichaamscellen (DAMPs) Schade aan lichaamscellen kan leiden tot de vrijzetting van DAMPs, wat activatie van het AIS veroorzaakt. * **DAMPs:** Lekkend ATP, DNA, urinezuur, lysosomale enzymen, en doodsignalen. * **Apoptose:** Gecontroleerde celdood, met een 'eat me' signaal (fosfatidylserine aan de buitenkant), waarbij cellen snel door macrofagen worden opgenomen zonder inflammatie op te wekken. * **Necrose en necroptose:** Passieve en actieve vormen van celdood die DAMPs vrijgeven en een inflammatoire respons opstarten. ### 2.3 Inflammatie versus infectie Inflammatie is de reactie van het AIS op bedreiging, terwijl een infectie de aanwezigheid en vermenigvuldiging van een pathogeen is. Hoewel vaak gerelateerd, zijn ze niet identiek. * **Inflammatie:** Kan op zichzelf schade veroorzaken. * **Chronische inflammatie:** Kan leiden tot aanzienlijke weefselschade. * **Steriele/aseptische inflammatie:** Kan optreden door weefselschade zonder aanwezigheid van pathogenen. #### 2.3.1 Directe schade door pathogenen Pathogenen kunnen weefsels direct beschadigen via exo- of endotoxinen, of door cytopathisch effect. * **Exotoxinen:** Stoffen die door pathogenen worden gesecreteerd (bv. cholera toxine). * **Endotoxinen (LPS):** Stoffen die vrijkomen bij het afbreken van pathogenen. ### 2.4 Pathogeen- en schadedetectie mechanismen #### 2.4.1 Het complementsysteem en factor C3 Het complementsysteem is een reeks van ongeveer 30 eiwitten in het bloed die pathogenen vernietigen, opsoniseren en inflammatoire reacties mediëren. * **Centrale factor C3:** Wordt spontaan geactiveerd en bindt aan oppervlakken. C3-gemarkeerde cellen worden vernietigd. * **C3 convertase:** Een enzym dat de activatie van C3 versterkt (amplificatiesysteem). * **Complement controle-eiwitten (DAF, Factor H en I):** Remmen de complementactivatie op lichaamseigen cellen en houden de respons lokaal. * **Evasie:** Sommige bacteriën (bv. *S. pyogenes*, *S. aureus*) hebben siaalzuur op hun celwand, wat de binding van Factor H bevordert en complementactivatie remt. * **C5a:** Een krachtige chemoattractant voor neutrofielen en macrofagen, verhoogt vasculaire permeabiliteit en activeert mestcellen (anafylatoxine). Grote hoeveelheden C5a kunnen leiden tot circulatoire shock. * **Membrane Attack Complex (MAC):** Vormt poriën in de bacteriële membraan, leidend tot lysis. Deficiënties in C5-C9 verhogen de gevoeligheid voor *Neisseria* infecties. * **Opsonisatie:** C3b-coating van pathogenen vergemakkelijkt fagocytose door macrofagen die complementreceptoren (CR) dragen. #### 2.4.2 Pathogeenherkenningsreceptor: Toll-like Receptors (TLRs) TLRs zijn membraangebonden receptoren die structuren van pathogenen herkennen en celactivatie, cytokine secretie en immuunrespons opwekken. Ze zijn essentieel voor de herkenning van bacteriën en virussen. * **Locatie:** Sommige TLRs zitten extracellulair (bv. TLR4 voor LPS), andere intracellulair in endosomen (bv. TLR3 voor viraal dsRNA). * **Activatie:** Leidt tot NF-κB translocatie, wat de productie van inflammatoire cytokines (bv. TNF-α, IL-1, IL-6) induceert, of tot IRF3 activatie, wat de productie van type I interferonen induceert. * **Deficiënties:** Kunnen leiden tot verhoogde gevoeligheid voor bacteriële of virale infecties. #### 2.4.3 Pathogeenherkenningsreceptor: cytoplasmatische receptoren * **NOD-receptoren (NOD1 en NOD2):** Cytoplasmatische receptoren die bacteriële componenten (peptidoglycanen) herkennen. Ze activeren NF-κB en autofagie. #### 2.4.4 Pathogeenherkenningsreceptor: NLRs en inflammasomen NLRs (NOD-like receptors) vormen grote eiwitcomplexen, de inflammasomen, die pro-inflammatoire cytokines omzetten in actieve vormen. * **Activatie:** Vereist een PAMP en een DAMP (bv. lysosomale lekkage door kristallen). * **Functie:** Activeren caspase-1, wat leidt tot de productie van IL-1β en een krachtige inflammatoire reactie. * **Voorbeelden:** Jicht (urinezuurkristallen) en atherosclerose (cholesterolkristallen) kunnen inflammasomen activeren. #### 2.4.5 RNA- en DNA-sensoren * **Viraal RNA sensoren (bv. TLR3, RIG-I):** Herkennen dubbelstrengs RNA en activeren een antivirale respons (interferon). * **DNA sensoren (bv. TLR9, cGAS-STING):** Herkennen vrij DNA in het cytoplasma, wat ontsteking via het inflammasoom kan induceren. * **ADAR1:** Een enzym dat endogeen dubbelstrengs RNA bewerkt (Adenosine → Inosine) en zo onnodige activatie van RNA-sensoren voorkomt. Deficiëntie kan leiden tot dodelijke overactivatie van het IFN-pad. * **Necrose en DNA-sensoren:** Bij necrose kan vrijkomend DNA via cGAS-STING interferonen produceren, wat leidt tot inflammatie. Blokkeren van deze sensoren kan gunstig zijn na hartinfarct, maar nadelig bij tumorafweer. ### 2.5 Inflammatie: kenmerken en gevolgen #### 2.5.1 Lokale kenmerken van inflammatie De klassieke tekenen van lokale inflammatie zijn: * **Roodheid:** Gevolg van vasodilatatie. * **Warmte:** Gevolg van vasodilatatie. * **Zwelling:** Gevolg van verhoogde capillaire permeabiliteit en celmigratie. * **Pijn:** Veroorzaakt door celdoodproducten (bv. ATP), prostaglandineproductie en sensibilisatie van pijnneuronen. TNF-α verhoogt de pijngevoeligheid. #### 2.5.2 Systemische effecten van inflammatie Inflammatie kan ook leiden tot algemene effecten in het lichaam: * **Koorts:** Geïnduceerd door endogene pyrogenen zoals IL-1, IL-6 en TNF-α. Koorts kan replicatie van pathogenen remmen en de adaptieve respons versterken. * **Acute-fase reactie:** De lever produceert acute-fase eiwitten zoals C-reactief proteïne (CRP), mannan-bindend lectine (MBL) en α2-macroglobuline, die de pathogenenherkenning en eliminatie ondersteunen. * **Hematopoëse:** Inflammatie kan leiden tot een verschuiving in de differentiatie van stamcellen naar myelopoëtische lijnen, wat resulteert in granulocytose bij bacteriële infecties. Interferonen kunnen granulopoëse onderdrukken, wat leidt tot meer mononucleaire cellen bij virale infecties. #### 2.5.3 Inflammatie, cytokine storm en septische shock Een cytokine storm is een overdreven en ongecontroleerde immuunrespons met massale cytokine-afgifte (bv. IL-1, TNF-α, IL-6). Dit kan leiden tot hypotensie, hypo- of hyperthermie, leukopenie/leukocytose en trombocytopenie, wat orgaanfalen en shock kan veroorzaken. * **Septische shock:** Een levensbedreigende toestand veroorzaakt door een systemische infectie, vaak geassocieerd met de effecten van endotoxinen (LPS). * **LPS (Lipopolysaccharide):** Een krachtige immuunstimulator die macrofagen activeert, cytokines produceert, de stolling activeert (leidt tot DIC) en de vasculaire permeabiliteit verhoogt. #### 2.5.4 Inflammatie en bloedstolling Inflammatie en bloedstolling zijn nauw verweven. * **Tissue Factor (TF):** Geactiveerde monocyten brengen TF tot expressie, wat de stolling initieert. * **Microparticles:** Vrijgemaakt door monocyten, rijk aan TF, binden aan geactiveerde plaatjes en vormen trombi. * **Evasie:** Sommige bacteriën scheiden proteases af die de stolling tegengaan (bv. streptokinase). * **DIC (Disseminated Intravascular Coagulation):** Overmatige activatie van stolling bij systemische infecties kan leiden tot diffuse intravasculaire stolling en tromboses. #### 2.5.5 Inflammatie en botresorptie Chronische inflammatie kan leiden tot botverlies. * **RANK/RANKL interactie:** RANKL, tot expressie gebracht door ontstekingscellen, induceert de differentiatie van monocyten tot osteoclasten, cellen die bot afbreken. * **Denosumab:** Een antistof tegen RANKL die botresorptie blokkeert. #### 2.5.6 Genezing, chronische inflammatie en fibrose Na de inflammatoire fase treedt weefselherstel op. * **Wondgenezing:** Gevolg van inflammatie door DAMPs of bacteriële contaminatie. Monocyten en neutrofielen verwijderen dood materiaal. * **M2 macrofagen:** Geproduceerd onder niet-inflammatoire stimuli, secreteren anti-inflammatoire cytokines (IL-10) en factoren voor weefselherstel zoals VEGF en TGF-β. * **Immunosuppressie:** Het genezingsproces is inherent immunosuppressief, wat ongewenst kan zijn bij bv. kanker. * **Chronische inflammatie:** Leidt tot aanhoudende schade en kan fibrose (overmatige littekenvorming) veroorzaken. ### 2.6 Effector mechanismen van het aangeboren immuunsysteem #### 2.6.1 Monocyt/macrofaag Langlevende cellen die in weefsels verspreid zijn (microglia in hersenen, Kupffer cellen in lever, etc.). Ze fagocyteren, spelen een rol in inflammatie, initiëren specifieke immuniteit en dragen bij aan genezing. Fagocytose wordt versterkt door complement (opsonisatie). * **Scavenger receptoren:** Mediëren receptor-gemedieerde endocytose. * **TLRs:** Leiden tot activatie en secretie van cytokines. #### 2.6.2 Neutrofielen (neutrofiele granulocyten) Kortlevende, gespecialiseerde fagocyten die als eerste naar een inflammatoire site worden gerecruteerd. Ze vormen etter bij infecties met pyogene bacteriën. * **NETs (Neutrophil Extracellular Traps):** Neutrofielen stoten hun kern uit in de vorm van NETs, die effectief zijn tegen bacteriën, gisten en virussen. * **Fagocytose en killing:** Zowel neutrofielen als macrofagen fagocyteren en doden micro-organismen met behulp van NADPH-afhankelijke oxidases ('respiratory burst') en stikstofmonoxide (NO). * **Extravasatie:** Het proces waarbij neutrofielen uit bloedvaten naar het weefsel migreren, omvat rollen, sterke binding, diapedese en migratie naar de hoogste chemokineconcentratie. #### 2.6.3 Natural Killer (NK) cells en innate lymphoid cells NK-cellen zijn cytotoxische lymfocyten die een vroege respons bieden tegen virusinfecties en intracellulaire pathogenen. * **Functie:** Doden virus-geïnfecteerde cellen door apoptose te induceren. Belangrijk bij virussen, *Leishmania* en *Listeria*. * **Activatie:** Gestimuleerd door interferonen (IFN-α, IFN-β) en IL-12. Geactiveerde NK-cellen zijn een belangrijke bron van IFN-γ. #### 2.6.4 Defensines Humane antimicrobiële peptiden die bacteriële, virale of schimmelmembranen kunnen verstoren. * **Locatie:** Afgescheiden door neutrofielen en epitheelcellen. * **Werkingsmechanisme:** Kationische peptiden met hydrofobe delen die insertie in membranen mogelijk maken. Ze induceren geen/geringe resistentie omdat ze niet gericht zijn tegen eiwitten. #### 2.6.5 Interferonen (IFNs) Type I interferonen (IFN-α, IFN-β, IFN-λ) worden geproduceerd door virus-geïnfecteerde somatische cellen en hebben antivirale effecten door de inductie van 'interferon-stimulated genes' (ISGs). * **ISGs:** Genen die virusreplicatie blokkeren (bv. IFITM, tetherin). * **Gripaal syndroom:** De symptomen van een griepachtige infectie worden vaak veroorzaakt door de interferonrespons van de gastheer. * **Type II interferon (IFN-γ):** Geproduceerd door lymfocyten (NK en T-cellen), belangrijk in de respons tegen intracellulaire pathogenen en activatie van fagocytose. #### 2.6.6 Celautonoom mechanisme: autofagie Een proces waarbij de cel eigen componenten afbreekt. * **Functie:** Belangrijk bij de vernietiging van intracellulaire pathogenen (bv. *Salmonella*, *Listeria*) na herkenning door NOD2. * **Anti-inflammatoir:** Autofagie remt inflammasoomactivatie en interferonresponsen, mogelijk door DAMPs te verwijderen. Defecten in de NOD-autofagie pathway worden geassocieerd met de ziekte van Crohn. #### 2.6.7 Celautonoom mechanisme: AID/APOBEC cytidine deaminasen Deze enzymen zetten cytidine om in uridine, wat mutaties in RNA/DNA kan veroorzaken. * **Rol bij infectie:** Sommige virussen (bv. HIV) maken eiwitten (bv. Vif) om de APOBEC3G-enzymen te verwijderen om zo hun eigen nucleïnezuren te beschermen. ### 2.7 Medicatie en inflammatoire reacties Veel medicatie werkt in op cytokines of hun receptoren om de inflammatoire reactie te moduleren. * **Cytokine therapie:** Gebruik van cytokines zoals interferon zelf. * **Cytokine blokkers:** Medicijnen die cytokines (bv. TNF-α, IL-1, IL-6, IL-12) of hun receptoren blokkeren. * **Groeifactoren:** Stimuleren de beenmergproductie (bv. G-CSF, GM-CSF). * **Corticosteroïden:** Hebben een onderdrukkend effect op de immuunrespons, onder andere door blokkade van NF-κB. --- > **Tip:** Het begrijpen van de interactie tussen het aangeboren en adaptieve immuunsysteem is cruciaal. Inflammatie is de brug die deze twee systemen verbindt. > > **Voorbeeld:** Bij een bacteriële infectie zullen macrofagen en neutrofielen (AIS) de infectie bestrijden en cytokinen produceren. Deze cytokinen 'activeren' vervolgens de T- en B-cellen (SIS) om een specifieke respons op te zetten. Zonder de inflammatoire signalen van het AIS, kan het SIS niet optimaal functioneren. --- Dit deel van de studiehandleiding behandelt inflammatie als een essentiële reactie van het aangeboren immuunsysteem, waarbij de uitlokkende factoren, de lokale en systemische manifestaties, en de onderliggende mechanismen van deze reactie worden gedetailleerd beschreven. ### 2.1 Het aangeboren immuunsysteem (AIS) versus het specifiek immuunsysteem (SIS) Het aangeboren immuunsysteem (AIS) vormt de eerste verdedigingslinie en bestaat uit cellen zoals macrofagen en neutrofielen. Het reageert snel, maar met een beperkt arsenaal aan receptoren en effector-mechanismen. Het specifiek immuunsysteem (SIS), met B- en T-cellen, is trager (ongeveer 7 dagen bij eerste contact) maar ontwikkelt geheugen en een zeer specifieke respons. Het AIS kan epigenetisch geheugen hebben, terwijl het SIS geheugencellen ontwikkelt. * **Eerste barrière:** Huidbarrière (mechanisch, chemisch, microbieel). * **Tweede barrière:** Aangeboren immuniteit (macrofagen, neutrofielen, NK-cellen, interferonen, complement). Deze lijn ruimt pathogenen op voordat we ziek worden. * **Derde barrière:** Adaptieve immuunrespons (B- en T-cellen). Vaak nodig voor pathogeenklaring en genezing. Defecten in het AIS leiden tot snelle, ernstige infecties (bv. neutropenie met septische shock), terwijl defecten in het SIS leiden tot chronische, moeilijk te genezen infecties (bv. SCID). ### 2.2 Principes van pathogeenherkenning door het aangeboren immuunsysteem Het AIS bepaalt of een immuunreactie, specifiek de inflammatoire respons, wordt gestart. Het SIS is afhankelijk van de inflammatoire respons voor activering. #### 2.2.1 Positieve herkenning: herkenning van pathogenen door het AIS Het AIS herkent vijanden via "pathogen-associated molecular patterns" (PAMPs), structuren die typisch zijn voor bacteriën, virussen en gisten. Deze PAMPs worden herkend door "pattern-recognition receptors" (PRRs) op immuuncellen. * **PAMPs:** * Peptidoglycanen (bij grampositieve bacteriën) * Lipopolysacchariden (LPS) (bij gramnegatieve bacteriën) * **PRRs:** * Toll-like receptors (TLRs) * Mannose receptoren * Scavenger receptoren Deze herkenning zet effector-mechanismen in gang voor pathogeenvernietiging. #### 2.2.2 Negatieve herkenning: herkenning op basis van "verschillend van ons" door het AIS Dit mechanisme is gebaseerd op het ontbreken van "eigen" structuren, in plaats van de aanwezigheid van vreemde structuren. * **Voorbeeld:** Natural Killer (NK) cellen doden cellen die "eigen" weefselantigenen (HLA-E) onderdrukken. Virussen en tumorcellen kunnen dit doen om detectie te ontwijken. NK-cellen worden actief wanneer HLA-E niet tot expressie komt. * **Mechanisme:** Afwezigheid van complement-blokkerende eiwitten, zoals "decay accelerating factor" (DAF), op bacteriën zorgt ervoor dat het complementsysteem actief blijft. #### 2.2.3 Het "wachtwoord" voor zelfherkenning door het AIS Lichaamseigen cellen hebben signalen die fagocytose door eigen fagocyten voorkomen. * **CD47 ("don't eat me signal"):** Dit eiwit op de membraan van lichaamscellen bindt aan SIRPalfa op macrofagen, wat fagocytose remt. Versleten rode bloedcellen verliezen CD47 en worden daardoor in de milt gefagocyteerd. #### 2.2.4 Detectie van schade aan lichaamscellen door het AIS "Damage-associated molecular patterns" (DAMPs) worden vrijgegeven door beschadigde of stervende cellen en activeren het AIS. * **DAMPs:** Lekkend ATP, DNA, urinezuur, lysosomale enzymen, doodsignalen. * **Voorbeeld:** Hart- of longinfarct kan leiden tot een inflammatoire respons, soms met koorts. * **Apoptose vs. Necrose:** Bij apoptose produceert de cel een "eat me" signaal (fosfatidylserine) waardoor het zonder inflammatie wordt opgeruimd. Bij necrose (passief) en necroptose (actief) komen DAMPs vrij, wat leidt tot een inflammatoire respons. ### 2.3 Inflammatie ≠ infectie Inflammatie is een reactie van het aangeboren immuunsysteem op bedreiging, met als doel de indringer te bestrijden en schade te beperken. Het kan echter ook op zichzelf schade veroorzaken. * **Directe beschadiging door pathogenen:** Toxines (exo- en endotoxines) of cytopathisch effect van virussen. * **Indirecte schade:** De inflammatoire reactie zelf kan weefselschade veroorzaken, vooral bij chronische inflammatie. #### 2.3.1 Pathogenen exploitatie van lichaamscompartimenten Pathogenen kunnen zich in verschillende compartimenten bevinden (extracellulair, interstitieel, intracellulair). Het immuunsysteem heeft hiervoor specifieke afweermechanismen. * **Extracellulair/extracorporeel:** Oplosbare moleculen (antimicrobiële peptiden), cellen (macrofagen, neutrofielen). * **Interstitieel:** Oplosbare moleculen en cellulaire mechanismen. * **Intracellulair (cytoplasma):** Celdoding (NK-cellen), remming van replicatie (NK, IFN). * **Intracellulair (vesiculair systeem):** Lysosomale killing, macrofaagactivatie. ### 2.4 Pathogeen- en schadeherkenning Het complementsysteem bestaat uit ongeveer 30 eiwitten, voornamelijk geproduceerd door de lever. Het centrale component is C3, dat spontaan kan worden geactiveerd en zich aan oppervlakken hecht, tenzij er "tegengif" (complement control proteins) aanwezig is. Gemarkeerde cellen worden vernietigd. * **Centrale factor:** C3. * **Activatie:** Leidt tot C3a (pro-inflammatoir) en C3b (opsonisatie, dus efficiëntere fagocytose). * **Amplificatiesysteem:** Geactiveerd C3 zorgt voor meer geactiveerd C3 (C3 convertase activiteit). * **Complement control proteins:** DAF (op celmembraan), Factor H en I (in plasma) voorkomen veralgemeende complementactivatie. * **Evasie door bacteriën:** Sommige bacteriën (bv. *S. pyogenes*, *S. aureus*) hebben sialinezuur op hun celwand, waarop factor H bindt, waardoor complementactivatie lokaal wordt geremd. **Belangrijke complementfactoren om te kennen:** C3, C5a, MAC. * **MAC (Membrane Attack Complex):** Vormt een porie in de celmembraan, leidend tot cellysis. Patiënten met C5-C9 deficiënties zijn relatief gezond, behalve een verhoogde gevoeligheid voor *Neisseria* bacteriën. * **C5a:** Een krachtige anafylatoxine en chemoattractant voor neutrofielen en monocyten. Veroorzaakt verhoogde capillaire permeabiliteit, vaatverwijding en kan bij hoge concentraties leiden tot circulatoire shock. * **Opsonisatie:** C3b op pathogenen vergemakkelijkt fagocytose door macrofagen (die complementreceptoren dragen). Dit is cruciaal voor de klaring van gekapselde bacteriën. **Therapie:** Eculizumab is een antistof tegen C5, gebruikt bij aandoeningen met hyper-complementactivatie (bv. paroxismale nachtelijke hemoglobinurie, hemolytisch uremisch syndroom). #### 2.4.2 Pathogeenherkenningsreceptor: TLR Toll-like receptoren (TLRs) zijn cruciaal voor de herkenning van pathogenen en spelen een rol bij de activatie van immuuncellen en de secretie van cytokines. Ze komen voor op immuuncellen, epitheelcellen en stamcellen. * **Locatie:** Sommige TLRs zijn extracellulair (bv. TLR4 voor LPS), andere bevinden zich in endosomen (bv. TLR3 voor dsRNA). * **Functie:** * Herkenning van PAMPs (bv. LPS, dsRNA, CpG DNA). * Activering van NF-κB: leidt tot de productie van inflammatoire cytokines (bv. TNF-α, IL-1, IL-6). * Inductie van interferonrespons: via IRF3, leidt tot de productie van type I interferonen (IFN-α, IFN-β), cruciaal voor antivirale afweer. * **Deficiënties:** Veroorzaken verhoogde gevoeligheid voor bacteriële (bv. pneumokokken) of virale infecties (bv. Herpes simplex). Deze receptoren bevinden zich in het cytoplasma en herkennen intracellulaire pathogenen of vrijgekomen DAMPs. * **NOD-eiwitten (NOD-like receptors, NLRs):** * Herkenning van bacteriële componenten (bv. peptidoglycanen via NOD1/NOD2). * Activeren NF-κB en autofagie. * Vormen inflammasomen, grote eiwitcomplexen die pro-inflammatoire cytokines omzetten in actieve vormen (bv. pro-IL-1β naar IL-1β) via caspase-activiteit. * **Voorbeelden van DAMP-geïnduceerde ontsteking:** Jicht (urinezuurkristallen), atherosclerose (cholesterolkristallen). #### 2.4.4 Pathogeenherkenningsreceptor: NLR en inflammasomen NLRs worden geactiveerd door een combinatie van PAMPs en DAMPs. * **Signaal 1 (PAMP):** Induceert expressie van NLR-eiwitten. * **Signaal 2 (DAMP):** Lysosomale lekkage (door kristallen of toxines), reactive oxygen species (ROS). * **Inflammasoom:** Gevormd door geaggregeerde NLRs, activeert caspase-1, wat leidt tot de productie van krachtige ontstekingsmediatoren zoals IL-1β. #### 2.4.5 RNA en DNA sensors: Pathogeenherkenningsreceptoren voor virussen en bacteriën Verschillende receptoren detecteren nucleïnezuren van pathogenen. * **RNA-sensoren:** * Membranaire (TLR3) en cytoplasmatische (RIG-I) receptoren herkennen viraal RNA (bv. dsRNA). * Leiden tot antivirale responsen, waaronder interferonproductie. * **DNA-sensoren:** * Membranaire (TLR9) en cytoplasmatische (cGAS-STING pathway) receptoren herkennen vreemd of vrijgekomen DNA. * Kunnen leiden tot inflammatie of interferonproductie. * **Post-transcriptionele bewerking:** Enzymen zoals ADAR1 kunnen endogeen dsRNA modificeren (Adenosine naar Inosine) om onnodige activatie van RNA-sensoren te voorkomen en auto-immuunreacties te vermijden. Deficiëntie hiervan leidt tot dodelijke overactivatie van de IFN-respons. * **Necrose en DNA:** Vrijgekomen DNA bij necrose kan via cGAS-STING tot interferonproductie leiden, wat inflammatie bevordert en schade aan weefsels (bv. myocard bij hartinfarct) kan verhogen. ### 2.5 Inflammatie Inflammatie is een lokale reactie met de kenmerken roodheid, warmte, zwelling en pijn. Systemische effecten omvatten koorts, verhoogde acute-fase-eiwitten, en mogelijke cardiovasculaire shock. #### 2.5.1 Kenmerken van inflammatie De klassieke kenmerken zijn: * **Roodheid (rubor):** Door vasodilatatie. * **Warmte (calor):** Door verhoogde bloedtoevoer. * **Zwelling (tumor):** Door verhoogde capillaire permeabiliteit en celmigratie. * **Pijn (dolor):** Door celdood, prostaglandineproductie en stimulatie van pijnneuronen. TNF verhoogt de pijngevoeligheid. Deze lokale reacties worden gemedieerd door cytokines en chemokines. * **Cytokines:** Kleine eiwitten die responsen induceren (bv. IL-1, IL-6, TNF-α). * **Chemokines:** Specifieke cytokines die celmigratie sturen (bv. IL-8/CXCL8 voor neutrofielen, CCL2/MCP-1 voor monocyten). #### 2.5.2 Inflammatie, cytokine storm en septische shock Een cytokine storm is een overmatige, levensbedreigende immuunreactie met massale cytokineafgifte. * **Oorzaken:** Virale infecties (griep, COVID-19), T-celtherapie, endotoxine-injectie. * **Gevolgen:** Hypotensie, koorts/hypothermie, leuko- en trombocytopenie, orgaanfalen, shock. * **Lipopolysaccharide (LPS):** Een krachtige immuunstimulator van gramnegatieve bacteriën. Activeert macrofagen tot productie van IL-1, IL-6, TNF-α. Dit leidt tot koorts, ontsteking, verhoogde capillaire permeabiliteit en kan Diffuse Intravasculaire Coagulatie (DIC) veroorzaken. #### 2.5.3 Inflammatie en bloedstolling Bloedstolling is essentieel voor het indammen van pathogenen, maar overmatige activatie kan leiden tot DIC. * **Mechanisme:** Geactiveerde monocyten kunnen Tissue Factor (TF) tot expressie brengen, wat de stolling initieert. Micropartikels rijk aan TF kunnen binden aan geactiveerde plaatjes, wat trombose bevordert. * **Pathogene invasie:** Sommige bacteriën scheiden proteases af die stolling tegengaan (bv. streptokinase). #### 2.5.4 Inflammatie en botresorptie Chronische inflammatie kan leiden tot botverlies door verhoogde botresorptie. * **Mechanisme:** De interactie tussen RANK en RANKL (ligand) induceert de differentiatie van monocyten tot osteoclasten, cellen die bot afbreken. Bij chronische inflammatie wordt RANKL overmatig geproduceerd, wat leidt tot netto botresorptie. * **Therapie:** Denosumab, een antistof tegen RANKL, remt osteoclastvorming. #### 2.5.5 Genezing, chronische inflammatie en fibrose Na inflammatie volgt weefselherstel. * **Wondgenezing:** Geïnitieerd door DAMPs, gevolgd door opruiming van dood materiaal door macrofagen en neutrofielen. M2 macrofagen, die anti-inflammatoire cytokines (IL-10) en weefselherstel-factoren (VEGF, TGF-β) produceren, spelen een cruciale rol. Het genezingsproces is immuunsuppressief. * **Chronische inflammatie:** Kan leiden tot aanhoudende weefselschade, botverlies en fibrose. #### 2.5.6 Systemische effecten van inflammatie De lever reageert op inflammatie met de productie van acute-fase-eiwitten. * **Acute-fase respons:** Verhoogde synthese van eiwitten zoals C-reactief proteïne (CRP), mannan-bindend lectine (MBL) en α2-macroglobuline. Deze eiwitten faciliteren opsonisatie en complementactivatie. * **Endogene pyrogenen:** Cytokines zoals IL-1, IL-6 en TNF-α induceren koorts, wat de replicatie van pathogenen kan remmen en de adaptieve respons kan verbeteren. * **Stress hematopoëse:** Cytokines stimuleren de productie van granulocyten in het beenmerg. ### 2.6 Effector-mechanismen van het aangeboren immuunsysteem Monocyten differentiëren tot macrofagen in weefsels. Ze zijn langlevend, fagocyteren pathogenen, spelen een rol in de inflammatoire respons, en initiëren de specifieke immuniteit en weefselherstel. * **Fagocytose:** Gemedieerd door scavenger receptoren (bv. mannose receptor) en TLRs. * **Functies:** Cytokineproductie, initiatie van immuunrespons, weefselherstel. * **M1 vs. M2 macrofagen:** M1 macrofagen zijn pro-inflammatoir (geactiveerd door PAMPs/DAMPs), M2 macrofagen bevorderen weefselherstel en immuunsuppressie (geïnduceerd door niet-inflammatoire stimuli). Neutrofielen zijn kortlevende, gespecialiseerde fagocyten die als eerste naar een inflammatoire site worden gerecruteerd. Ze vormen etter na afsterven en kunnen NETs (neutrophil extracellular traps) vormen om pathogenen te immobiliseren. * **Extravasatie:** Het proces waarbij neutrofielen uit bloedvaten migreren naar weefsels, omvat rollen, sterke binding, diapedese (doordringen door endotheel) en migratie naar de ontstekingshaard. Dit proces wordt gemedieerd door adhesiemoleculen zoals LFA-1 en ICAM-1. * **Microbieel doden:** Betreft fagocytose en intracellulaire killing in fagolysosomen, vaak geholpen door de "respiratory burst" (productie van reactieve zuurstofspecies) en stikstofoxide. #### 2.6.3 Natural Killer (NK) cellen en innate lymphoid cells (ILCs) NK-cellen zijn cytotoxische lymfocyten die een vroege respons tegen virale infecties en intracellulaire pathogenen bieden. * **Functie:** Doden van virus-geïnfecteerde cellen via apoptose. * **Activatie:** Verhoogd door interferonen (IFN-α, IFN-β) en IL-12. * **Productie van IFN-γ:** Geactiveerde NK-cellen produceren IFN-γ, wat de killing door macrofagen versterkt. Defensines zijn antimicrobiële peptiden die bacteriële, virale of schimmelmembranen kunnen doorbreken. Ze zijn kationisch en hebben hydrofobe delen. * **Types:** α-defensines (door neutrofielen en Paneth-cellen) en β-defensines (door epitheelcellen). * **Werking:** Indringen in en destabiliseren van membranen. Ze zijn gericht tegen lipiden, wat resistentieontwikkeling beperkt. #### 2.6.5 Interferonen Type I interferonen (IFN-α, IFN-β) worden geproduceerd door virus-geïnfecteerde cellen en activeren een cellulaire respons om virusreplicatie te blokkeren. * **Mechanisme:** Inductie van "interferon-stimulated genes" (ISGs) die virusreplicatie tegengaan (bv. door blokkering van virusbinding, -loslating, of eiwitsynthese). * **Gripaal syndroom:** Veel van de symptomen die geassocieerd worden met een virusinfectie (bv. griep) zijn eigenlijk een gevolg van de door interferonen geïnduceerde gastheerrespons. * **Type II interferon (IFN-γ):** Geproduceerd door lymfocyten (NK en T-cellen), speelt een belangrijke rol in de respons tegen intracellulaire pathogenen en activeert fagocytose. Autofagie is een proces waarbij cellen hun eigen bestanddelen afbreken, wat ook een rol speelt in de afweer tegen intracellulaire pathogenen. * **Mechanisme:** Pathogenen in het cytoplasma worden omgeven door een membraan en afgebroken in het lysosoom. * **Functie:** Autofagie kan inflammasoomactivatie en de interferonrespons remmen, en wordt gestimuleerd door TNF-α. Defecten hierin kunnen bijdragen aan ziekten zoals Crohn's. AID (Activation-Induced Cytidine Deaminase) en APOBEC eiwitten zijn betrokken bij DNA- en RNA-modificatie, met functies in zowel het immuunsysteem (bv. B-celreceptor ontwikkeling) als antivirale afweer. * **Werking:** Kunnen cytidine omzetten in uridine, wat mutaties induceert. * **Antiviraal:** Kunnen virale nucleïnezuren beschadigen. Virussen (bv. HIV) hebben mechanismen ontwikkeld om deze enzymen te ontwijken. #### 2.6.8 Cytokines en hun rol Diverse cytokines spelen cruciale rollen in inflammatie, immuunrespons en weefselherstel. * **Pro-inflammatoir/koorts:** IL-1, IL-6, TNF-α. * **Stolling/autofagie:** TNF-α. * **Fagocytose-activatie:** IFN-γ. * **Neutrofiel aantrekking:** IL-8/CXCL8. * **Antivirale respons/beenmerg-onderdrukking:** IFN-α, IFN-β. * **Anti-inflammatoir:** IL-10 (door macrofagen), TGF-β (bevordert ook genezing). * **Beenmerg-groeifactoren:** G-CSF, GM-CSF, EPO, trombopoëtine. --- # Effector mechanismen van het aangeboren immuunsysteem Het aangeboren immuunsysteem zet diverse effector mechanismen in om pathogenen en weefselschade te bestrijden, waarbij verschillende celtypen en moleculen een cruciale rol spelen. ## 3.1 Monocyt/macrofaag Macrofagen, die uit monocyten in het bloed ontstaan en in weefsels verblijven, zijn langlevende cellen met meerdere functies: * **Fagocytose:** Ze fagocyteren en breken ziekteverwekkers af. Dit proces wordt efficiënter gemaakt door opsonisatie met complementcomponenten zoals C3b. Macrofagen bezitten complementreceptoren (CR) die zich binden aan C3b, waardoor gepoelde bacteriën fagocyteerbaar worden. * **Rol in inflammatie:** Ze spelen een sleutelrol in de inflammatoire respons door de secretie van cytokines en chemokines, en initiëren de specifieke immuniteit. * **Weefselherstel:** Na ontstekingsreacties schakelen ze om naar M2-macrofagen die anti-inflammatoire cytokines (zoals IL-10) en factoren voor weefselherstel produceren, zoals vascular endothelial growth factor (VEGF) en TGF-$\beta$. ## 3.2 Neutrofielen (neutrofiele granulocyten) Neutrofielen zijn kortlevende, gespecialiseerde fagocyten die in het bloed circuleren en als eerste naar ontstekingshaarden worden getransporteerd. * **Fagocytose en celdoding:** Ze zijn de primaire cellen voor het opruimen van pyogene bacteriën. Na fagocytose smelten neutrofielen granules en lysosomen samen met het fagosoom. In het fagolysosoom worden reactieve zuurstofsoorten (ROS) en stikstofmonoxide (NO) geproduceerd (respiratory burst), die pathogenen doden. * **NETs (neutrophil extracellular traps):** Neutrofielen kunnen hun kernmateriaal uitstoten (NETs) die effectief zijn tegen bacteriën, gisten/schimmels en virussen. Etter bestaat voornamelijk uit NETs en apoptotische neutrofielen. * **Extravasatie:** Het proces van uittreden uit bloedvaten naar weefsel omvat vier stappen: rollen over het endotheel (selectine-afhankelijk), sterke binding (chemokine-geïnduceerde LFA-1 interactie met ICAM-1), diapedese (doordringen van endotheelcellen) en migratie naar de ontstekingshaard. ## 3.3 Natural killer cells (NK) en innate lymphoid cells NK-cellen zijn cytotoxische lymfocyten die een vroege respons bieden tegen virusinfecties en andere intracellulaire pathogenen (zoals Listeria en Leishmania). * **Cel-doding:** Ze doden virus-geïnfecteerde cellen die hun eigen eiwitten (HLA-E) onderdrukken. Deze geïnfecteerde cellen ondergaan apoptose, waardoor virussen worden vernietigd. * **Cytokineproductie:** NK-cellen produceren IFN-$\alpha$, IFN-$\beta$, TNF-$\alpha$ en IL-12. IL-12-geactiveerde NK-cellen zijn een belangrijke bron van IFN-$\gamma$. * **Versterking:** Hun cytotoxiciteit wordt verhoogd door IFN-$\alpha$, IFN-$\beta$ en IL-12. ## 3.4 Defensines Defensines zijn korte, kationische antimicrobiële peptiden die celmembranen van bacteriën, virussen en schimmels kunnen verstoren. * **Typen:** Er zijn $\alpha$-defensines (afgescheiden door neutrofielen en Paneth-cellen) en $\beta$-defensines (afgescheiden door epitheelcellen). * **Mechanisme:** Ze worden geproduceerd als inactieve eiwitten en worden actief na secretie. Ze kunnen specifieke of minder specifieke breedspectrumactiviteit hebben tegen pathogenen. Resistentieontwikkeling is beperkt omdat ze niet specifiek tegen eiwitten gericht zijn. ## 3.5 Interferonen Interferonen (IFN) zijn cytokines die een cruciale rol spelen in de virusafweer en het aangeboren immuunsysteem. * **Type I Interferonen (IFN-$\alpha$, IFN-$\beta$, IFN-$\lambda$):** Deze worden geproduceerd door virus-geïnfecteerde somatische cellen. Ze binden aan een universele receptor (type I IFN receptor) op alle lichaamscellen. * **Mechanisme:** Ze induceren de transcriptie van 'interferon-stimulated genes' (ISGs), die virusreplicatie blokkeren door diverse mechanismen, zoals het remmen van virusbinding, loslating, eiwitsynthese en DNA-productie. Voorbeelden zijn IFITM, ISG15, tetherin, cGAS, RNAseL en PKR. * **Gripaal syndroom:** Veel symptomen van virale infecties, zoals griep, worden veroorzaakt door de interferonrespons van de gastheer. * **Type II Interferon (IFN-$\gamma$):** Wordt exclusief door NK-cellen en T-cellen geproduceerd. Het speelt een belangrijke rol in de respons tegen intracellulaire pathogenen en activeert fagocytose. ## 3.6 Celautonome mechanismen: Autofagie Autofagie is een proces waarbij cellen hun eigen componenten afbreken. * **Pathogeen bestrijding:** Het speelt een rol bij het bestrijden van intracellulaire pathogenen zoals Salmonella, Listeria en Mycobacteria. Nod2-receptoren waarnemen bacteriële componenten, waarna de bacterie in een vacuole wordt ingekapseld die versmelt met een lysosoom voor vernietiging. * **Anti-inflammatoir:** Autofagie kan inflammasoomactivatie en de interferonrespons remmen, mogelijk door het verwijderen van DAMPs en pathogenen. Het proces wordt gestimuleerd door TNF (cachexine). Een defect in dit pad is geassocieerd met de ziekte van Crohn. ## 3.7 Celautonome mechanismen: AID/APOBEC cytidine deaminasen AID (activation-induced cytidine deaminase) en APOBEC-eiwitten zijn enzymen die cytidine deamineren naar uridine, wat mutaties in RNA/DNA introduceert. * **Rol:** Hoewel essentieel voor B-celreceptor-modificatie (somatische hypermutatie, klasseschakeling), kunnen deze enzymen ook virale nucleïnezuren beschadigen tijdens infectie. Sommige virussen, zoals HIV, produceren eiwitten (bv. Vif) om deze enzymen te neutraliseren. --- > **Tip:** De effector mechanismen van het aangeboren immuunsysteem vormen de eerste verdedigingslinie. Ze werken snel, maar zijn minder specifiek dan het adaptieve immuunsysteem. Begrip van deze mechanismen is cruciaal om te begrijpen hoe infecties worden aangepakt en waarom falen hiervan tot ernstige gevolgen kan leiden. > **Tip:** De productie van cytokines, zoals interferonen, interleukines en TNF, is een centraal thema in de effector mechanismen. Deze moleculen mediëren communicatie en activeren diverse celtypen en processen. Houd rekening met zowel de pro-inflammatoire als de antivirale effecten. --- Hier volgt een gedetailleerde samenvatting van de effector mechanismen van het aangeboren immuunsysteem, gebaseerd op de verstrekte documentatie. ## 3. Effector mechanismen van het aangeboren immuunsysteem Het aangeboren immuunsysteem zet een reeks cel- en moleculaire mechanismen in om pathogenen en weefselschade effectief te bestrijden. ### 3.1 De rol van immuuncellen Verschillende celtypen binnen het aangeboren immuunsysteem spelen cruciale rollen in de respons op bedreigingen. #### 3.1.1 Monocyten en macrofagen Monocyten, die in het bloed circuleren, differentiëren tot macrofagen wanneer ze weefsels binnentreden. Macrofagen zijn lang levende cellen die verspreid zijn over diverse weefsels, zoals microglia in de hersenen, Kupffer cellen in de lever, en macrofagen in de milt, longen en huid. Hun belangrijkste functies omvatten: * **Fagocytose:** Het actief opnemen en vernietigen van pathogenen en cellulaire debris. Dit proces wordt aanzienlijk versterkt door opsonisatie (het bedekken van pathogenen met moleculen zoals C3b). * **Rol in inflammatie:** Het produceren van inflammatoire cytokines en chemokines, die de immuunrespons reguleren en andere immuuncellen aantrekken. * **Initiatie van specifieke immuniteit:** Het presenteren van antigenen aan T-cellen. * **Weefselherstel:** In een latere fase, na de initiële ontsteking, differentiëren macrofagen tot M2-macrofagen die anti-inflammatoire cytokines produceren en factoren voor weefselherstel vrijgeven, zoals VEGF en TGF-$\beta$. Macrofagen gebruiken scavengerreceptoren (bijv. mannose receptor) voor receptor-gemedieerde endocytose en Toll-like receptoren (TLR) voor pathogenenherkenning, wat leidt tot cytokineproductie. #### 3.1.2 Neutrofielen (neutrofiele granulocyten) Neutrofielen zijn kortlevende, gespecialiseerde fagocyten die snel naar plaatsen van inflammatie worden gerekruteerd. Ze zijn de eerste cellen die arriveren en vormen de hoofdcomponent van etter. * **Fagocytose en microbiële vernietiging:** Net als macrofagen fagocyteren neutrofielen pathogenen. Ze beschikken over speciale granules die fuseren met het fagosoom om een fagolysosoom te vormen. Hierin vinden processen plaats zoals de "respiratory burst" (vorming van reactieve zuurstofspecies) en de productie van stikstofoxide, die microben doden. * **NETs (Neutrophil Extracellular Traps):** Neutrofielen kunnen hun kern uitstoten, wat leidt tot de vorming van NETs. Deze vallen bacteriën, gisten en virussen aan en immobiliseren ze. #### 3.1.3 Natural killer cells (NK) en innate lymphoid cells NK-cellen zijn lymfocyten die deel uitmaken van het aangeboren immuunsysteem en cruciaal zijn voor de vroege respons op virale infecties en infecties met intracellulaire pathogenen. * **Cytotoxiciteit:** NK-cellen doden virusgeïnfecteerde cellen en cellen die de expressie van eigen eiwitten (HLA-E) hebben onderdrukt. Dit leidt tot apoptose van de geïnfecteerde cel, waardoor virale replicatie wordt gestopt. * **Cytokineproductie:** NK-cellen, met name wanneer geactiveerd door IL-12, produceren grote hoeveelheden interferon- $\gamma$ (IFN-$\gamma$), wat de activiteit van macrofagen versterkt. * **Verdediging tegen intracellulaire pathogenen:** Naast virussen zijn NK-cellen ook effectief tegen intracellulaire bacteriën zoals *Listeria monocytogenes* en protozoaire parasieten zoals *Leishmania*. ### 3.2 Moleculaire effector mechanismen Naast cellen zet het aangeboren immuunsysteem ook diverse oplosbare moleculen en moleculaire systemen in. #### 3.2.1 Defensines Defensines zijn korte, kationische antimicrobiële peptiden die een cruciale rol spelen in de eerste verdedigingslinie. * **Werkingsmechanisme:** Ze bevatten hydrofobe delen die in de membranen van bacteriën, virussen en schimmels kunnen inbedden, wat leidt tot verstoring van de microbiële membraanintegriteit. * **Variëteiten:** Er zijn $\alpha$-defensines (afgescheiden door neutrofielen en Paneth cellen) en $\beta$-defensines (afgescheiden door epitheelcellen). Ze kunnen actief zijn tegen Gram-positieve en Gram-negatieve bacteriën. * **Resistentie:** Vanwege hun werking op membraanstructuren, in plaats van op specifieke eiwitten, leiden defensines tot geringe of geen resistentieontwikkeling bij pathogenen. #### 3.2.2 Interferonen Interferonen zijn een groep cytokines die een sleutelrol spelen in de antivirale respons en de modulatie van immuunreacties. * **Type I Interferonen (IFN-$\alpha$, IFN-$\beta$, IFN-$\lambda$):** Deze worden geproduceerd door virusgeïnfecteerde somatische cellen als reactie op het detecteren van viraal RNA of DNA. Ze binden aan een specifieke receptor op vrijwel alle lichaamscellen. * **Functie:** Ze induceren de expressie van "interferon-stimulated genes" (ISGs), die de virusreplicatie blokkeren door diverse mechanismen, zoals het remmen van virusbinding, replicatie en vrijlating. * **Gripaal Syndroom:** De symptomen van een griep-achtige infectie, zoals koorts en malaise, worden grotendeels veroorzaakt door de lokale productie van type I interferonen. * **Type II Interferon (IFN-$\gamma$):** Geproduceerd door NK-cellen en T-cellen, speelt IFN-$\gamma$ een essentiële rol in de geïnduceerde respons tegen intracellulaire pathogenen en activeert macrofagen sterk voor fagocytose en celdoding. #### 3.2.3 Complementsysteem Het complementsysteem bestaat uit ongeveer 30 plasma-eiwitten die, na activering, een reeks gecontroleerde proteolytische reacties ondergaan die leiden tot de eliminatie van pathogenen. * **Centrale rol van C3:** C3 is de centrale factor; het kan spontaan geactiveerd worden en zich covalent hechten aan oppervlakken (complementfixatie). Gemarkeerde cellen worden vernietigd. * **Activatiecascade:** Het systeem kan via drie voies worden geactiveerd: de klassieke weg (via antistof-antigeen complexen of CRP), de lectine weg (via mannosebindend lectine) en de alternatieve weg (directe activatie door het pathogeen). * **Effectorfuncties:** * **Opsonisatie:** C3b-gemarkeerde pathogenen worden efficiënter gefagocyteerd door macrofagen die complementreceptoren (CR) dragen. * **Inflammatie:** Complementfragmenten zoals C3a en C5a zijn krachtige chemoattractanten voor neutrofielen en monocyten, en induceren ook vasodilatatie en verhoogde capillaire permeabiliteit. C5a is een anafylatoxine en kan bij hoge concentraties leiden tot circulatoire shock. * **Membraan Attack Complex (MAC):** De assemblage van C5b-C9 vormt een porie in de celmembraan van pathogenen, wat leidt tot cellysis. * **Regulatie:** Regulatieproteïnen zoals DAF, factor H en factor I voorkomen dat het complement de eigen lichaamscellen aanvalt. #### 3.2.4 Fagocytose en intracellulaire klaring Fagocytose is een fundamenteel mechanisme waarbij immuuncellen pathogenen en cellulaire resten opnemen en vernietigen. * **Mechanisme:** Fagocyten, zoals macrofagen en neutrofielen, nemen deeltjes op via fagocytose. Het fagosoom versmelt met lysosomen om een fagolysosoom te vormen, waarin de inhoud wordt afgebroken door enzymen en oxidatieve reacties. * **Autofagie:** Dit is een "celautonoom mechanisme" dat intracellulaire pathogenen kan omvatten en vernietigen door ze in een membraan te omhullen, waarna deze vacuole fuseert met een lysosoom. Autofagie speelt ook een rol in katabole celprocessen en kan, door het wegnemen van DAMPs en pathogenen, een anti-inflammatoire rol spelen. Het is defectief bij de ziekte van Crohn. ### 3.3 Pathogen/Damage Recognition Receptors Het aangeboren immuunsysteem herkent bedreigingen via specifieke receptoren. #### 3.3.1 Toll-like receptors (TLRs) TLRs zijn transmembraanreceptoren die een breed scala aan moleculaire patronen van pathogenen herkennen. * **Locatie:** Ze bevinden zich zowel extracellulair (op het celoppervlak) als intracellulair (in endosomen). * **Herkenning:** TLRs herkennen specifieke structuren zoals lipopolysacchariden (LPS) van gramnegatieve bacteriën (TLR4), viraal dubbelstrengs RNA (dsRNA) (TLR3), en CpG-DNA motieven (TLR9). * **Signaaltransductie:** Activering van TLRs leidt tot de inductie van transcriptiefactoren zoals NF-$\kappa$B (voor inflammatoire cytokines) en IRF3/7 (voor interferonen), wat resulteert in ontstekingsreacties en antivirale responsen. #### 3.3.2 Cytoplasmatische receptoren (NLRs, RNA en DNA sensors) Naast TLRs zijn er ook cytoplasmatische receptoren die intracellulaire pathogenen en weefselschade detecteren. * **NLRs (NOD-like receptors) en inflammasomen:** NLRs herkennen PAMPs (Pathogen-Associated Molecular Patterns) en DAMPs (Damage-Associated Molecular Patterns). Wanneer deze stimuli aanwezig zijn, aggregeren NLRs tot een inflammasoom, een complex dat caspase-1 activeert. Caspase-1 zet pro-inflammatoire cytokines zoals pro-IL-1$\beta$ om in hun actieve vormen (IL-1$\beta$), wat een krachtige ontstekingsreactie veroorzaakt. Voorbeelden van DAMPs die NLRs activeren zijn kristallen (urinezuur, cholesterol) die leiden tot lysosomale lekkage. * **RNA- en DNA-sensors:** Cytoplasmatische receptoren, zoals RIG-I en MDA5 voor viraal RNA, en cGAS en STING voor DNA, detecteren vreemd of vrijgekomen nucleïnezuur. Activering kan leiden tot interferonproductie of activatie van het inflammasoom, wat ontstekingsreacties opwekt. De herkenning van eigen DNA kan echter leiden tot auto-immuunreacties. Post-transcriptionele RNA-bewerking, zoals door ADAR1, kan onnodige inflammatoire responsen op eigen RNA voorkomen. #### 3.3.3 Scavenger receptoren Deze receptoren, aanwezig op fagocyten zoals macrofagen, herkennen diverse moleculen op het oppervlak van pathogenen en beschadigde cellen, wat leidt tot receptor-gemedieerde endocytose. Ze spelen een rol bij het opruimen van pathogenen en debris. #### 3.3.4 "Wachtwoord"-mechanismen (Negatieve Herkenning) Het aangeboren immuunsysteem herkent ook de afwezigheid van eigen signalen ("don't eat me"-signalen) of de aanwezigheid van afwijkende signalen. * **CD47:** Dit eiwit op lichaamscellen geeft een "don't eat me"-signaal af aan fagocyten. Wanneer dit signaal afwezig is (bijvoorbeeld op verouderde rode bloedcellen of tumorcellen), worden de cellen gefagocyteerd. * **HLA-E:** De afwezigheid van dit "eigen" weefselantigeen op cellen activeert NK-cellen om deze cellen te doden. * **Complement-blokkerende eiwitten:** Lichaamscellen bezitten eiwitten zoals Decay Accelerating Factor (DAF) die complementactivatie afremmen. Bacteriën missen deze eiwitten, waardoor ze gevoeliger zijn voor complementgemedieerde lysis. ### 3.4 Inflammatie als centraal proces Inflammatie is de kernreactie van het aangeboren immuunsysteem op bedreiging, met als doel de schade te beperken en weefselherstel te initiëren. * **Kenmerken:** Lokaal manifesteert inflammatie zich als roodheid, warmte, zwelling en pijn, veroorzaakt door vasodilatatie, verhoogde capillaire permeabiliteit en de activering van pijnneuronen. Systemisch kan het leiden tot koorts, granulocytose en de stijging van acute-fase eiwitten. * **Cytokines en chemokines:** Deze signaalmoleculen spelen een centrale rol bij het opwekken en reguleren van de inflammatoire respons. Cytokines zoals IL-1, IL-6 en TNF-$\alpha$ induceren koorts en activeren diverse cellulaire reacties, terwijl chemokines specifieke immuuncellen naar de infectiehaard leiden. * **Cytokine storm en septische shock:** Een overmatige en ongecontroleerde productie van cytokines kan leiden tot een "cytokine storm", die levensbedreigende systemische effecten kan hebben, waaronder hypotensie, orgaanfalen en shock (septische shock). * **Connectie met bloedstolling:** Inflammatie kan de bloedstolling activeren via tissue factor (TF), wat kan leiden tot diffuse intravasculaire stolling (DIC) en trombose bij systemische infecties. * **Botresorptie:** Chronische inflammatie kan leiden tot botresorptie door de overmatige differentiatie van monocyten tot osteoclasten, gestimuleerd door RANK-RANKL interacties. * **Weefselherstel:** Na de inflammatoire fase vindt weefselherstel plaats, geleid door M2-macrofagen die anti-inflammatoire cytokines en groeifactoren produceren. Dit proces is immuunsuppressief. ### 3.5 Celspecifieke mechanismen #### 3.5.1 Autafagie Autofagie is een cellulair proces waarbij componenten van de cel worden afgebroken en gerecycled. Het kan bijdragen aan de bestrijding van intracellulaire pathogenen en speelt een rol in de regulatie van inflammatie. #### 3.5.2 AID/APOBEC cytidine deaminasen Deze enzymen zijn betrokken bij de DNA/RNA-bewerking en spelen een rol in de humorale immuunrespons (B-cel receptor vorming, mutaties). Ze kunnen ook viraal genetisch materiaal beschadigen, wat bijdraagt aan de antivirale verdediging. --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Inflammatie | Een reactie van het immuunsysteem op weefselschade of infectie, gekenmerkt door roodheid, warmte, zwelling en pijn. Het doel is het bestrijden van de oorzaak en het initiëren van herstelprocessen. | | Aangeboren immuunsysteem (AIS) | Het eerste verdedigingssysteem van het lichaam, dat algemene herkenningspatronen van pathogenen gebruikt en snel reageert zonder geheugen. Het omvat huidbarrières, fagocyten en natuurlijke killercellen. | | Specifiek immuunsysteem (SIS) / Adaptief immuunsysteem | Het immuunsysteem dat zich richt op specifieke antigenen en geheugen opbouwt, waardoor een snellere en effectievere reactie bij herinfectie mogelijk is. Het omvat B- en T-cellen. | | Pathogeen | Een micro-organisme dat ziekte kan veroorzaken, zoals bacteriën, virussen, schimmels en parasieten. | | PAMPs (Pathogeen-geassocieerde moleculaire patronen) | Algemene moleculaire structuren die voorkomen op veel pathogenen, maar niet op gastheercellen. Voorbeelden zijn lipopolysachariden (LPS) en peptidoglycaan. | | PRR (Pattern Recognition Receptor) | Receptoren op immuuncellen die PAMPs herkennen en zo het aangeboren immuunsysteem activeren. Voorbeelden zijn Toll-like receptoren (TLR) en NOD-like receptoren (NLR). | | DAMPs (Damage-Associated Molecular Patterns) | Moleculen die vrijkomen uit beschadigde of stervende lichaamscellen. Ze activeren het immuunsysteem en dragen bij aan inflammatie. Voorbeelden zijn ATP en urinezuur. | | Fagocytose | Het proces waarbij bepaalde cellen (fagocyten) vreemde deeltjes, zoals bacteriën, cellen of celresten, omhullen en opnemen om ze vervolgens in het celinterieur te vernietigen. | | Cytokines | Kleine signaaleiwitten die door immuuncellen en andere cellen worden geproduceerd. Ze reguleren de immuunrespons, inflammatie, celgroei en -differentiatie. | | Chemokines | Een specifieke groep cytokines die chemoattractieve eigenschappen hebben, wat betekent dat ze witte bloedcellen aantrekken naar de plaats van ontsteking of infectie. | | Complementsysteem | Een complex systeem van eiwitten in het bloed dat helpt bij het bestrijden van infecties door pathogenen direct te lyseren, op te schonen voor fagocytose (opsonisatie), en inflammatie te bevorderen. | | Toll-like Receptors (TLR) | Een klasse van PRRs die zich op het celoppervlak of in endosomen bevinden en diverse PAMPs herkennen, wat leidt tot de activatie van immuuncellen en de productie van cytokines. | | Inflammasoom | Een multiproteïnecomplex dat intracellulair wordt gevormd als reactie op PAMPs en DAMPs. Het activeert caspasen, die pro-inflammatoire cytokines zoals IL-1 omzetten in hun actieve vorm. | | Neutrofielen | Een type witte bloedcel (granulocyt) die een cruciale rol speelt in de aangeboren immuunrespons. Ze zijn gespecialiseerde fagocyten en de eerste cellen die naar een infectiehaard worden aangetrokken. | | Macrofagen | Grote fagocyterende cellen die afkomstig zijn van monocyten. Ze ruimen pathogenen, celresten en vreemd materiaal op, presenteren antigenen aan T-cellen en produceren cytokines. | | Natural Killer (NK) cellen | Een type lymfocyt van het aangeboren immuunsysteem die geïnfecteerde cellen en kankercellen kan doden zonder voorafgaande sensibilisatie. Ze herkennen de afwezigheid van "zelf" moleculen op celoppervlakken. | | Defensines | Kleine, kationische antimicrobiële peptiden die door epitheliale cellen en neutrofielen worden geproduceerd. Ze verstoren bacteriële en virale membranen, waardoor de pathogenen gedood worden. | | Interferonen (IFN) | Een groep cytokines die voornamelijk worden geproduceerd als reactie op virale infecties. Ze remmen virusreplicatie, activeren andere immuuncellen en induceren een antivirale staat in cellen. | | Autofagie | Een cellulair proces waarbij beschadigde componenten, oude organellen of intracellulaire pathogenen worden ingekapseld in membranen en afgebroken door lysosomen. Het speelt een rol bij celoverleving en immuunregulatie. | | Cytokine storm | Een overmatige en ongecontroleerde immuunrespons, gekenmerkt door een massale afgifte van cytokines. Dit kan leiden tot ernstige systemische ontsteking, orgaanfalen en shock, en is vaak dodelijk. | | Bloedstolling (Coagulatie) | Het proces waarbij bloed stolt om bloedverlies na een verwonding te stoppen. Het is nauw verbonden met inflammatie, aangezien stollingsfactoren ook ontstekingsbevorderende effecten hebben. | | Botresorptie | Het proces waarbij botweefsel wordt afgebroken door osteoclasten. Dit kan pathologisch verhoogd zijn bij chronische inflammatie, wat leidt tot botverlies. | | Genezing (Wondgenezing) | Het proces waarbij beschadigd weefsel wordt hersteld. Dit omvat inflammatiefasen, celproliferatie, angiogenese en remodellering, geleid door verschillende groeifactoren en cytokines. | | Acute fase respons | Een deel van de aangeboren immuunrespons waarbij de lever de productie van acute fase eiwitten verhoogt, zoals C-reactief proteïne (CRP) en mannan-bindend lectine (MBL), die helpen bij het bestrijden van infecties. | | Systemische effecten van inflammatie | Effecten van inflammatie die zich buiten de lokale plaats van ontsteking manifesteren, zoals koorts, verhoging van acute fase eiwitten, en veranderingen in het bloedbeeld (bv. granulocytose). |

# De rol van het aangeboren immuunsysteem bij inflammatie Hieronder vind je een gedetailleerde studiehandleiding over de rol van het aangeboren immuunsysteem bij inflammatie, gebaseerd op de verstrekte documentatie. ## 1. De rol van het aangeboren immuunsysteem bij inflammatie Het aangeboren immuunsysteem fungeert als de eerste verdedigingslinie en initieert inflammatie als reactie op pathogenen en weefselschade, wat essentieel is voor het bestrijden van bedreigingen en het starten van herstelprocessen. ### 1.1 Aangeboren immuun systeem (AIS) versus specifiek immuun systeem (SIS) Het aangeboren immuun systeem (AIS) is de initiële verdediging, bestaande uit cellen zoals macrofagen en neutrofielen. Het specifiek immuun systeem (SIS) (B- en T-cellen) heeft meer tijd nodig om zich te ontwikkelen en is afhankelijk van het AIS om geïnitieerd te worden. Het AIS heeft een beperkt arsenaal aan herkenningspunten en effector mechanismen, terwijl het SIS een immunologisch geheugen opbouwt. > **Tip:** Het AIS is de 'snelle reactie', terwijl het SIS de 'gerichte en onthoudende aanval' is. ### 1.2 Principes van pathogeenherkenning door het aangeboren immuunsysteem Het aangeboren immuunsysteem bepaalt of een immuunreactie (inflammatie) wordt opgestart. Dit gebeurt via: * **Positieve herkenning:** Directe herkenning van specifieke structuren op pathogenen, zoals pathogeen geassocieerde moleculaire patronen (PAMPs), door pattern-recognition receptoren (PRRs). * **Negatieve herkenning:** Herkenning gebaseerd op de afwezigheid van 'zelf'-moleculen, zoals HLA-E, of de aanwezigheid van complement-blokkerende eiwitten. * **Herkenning van weefselschade:** Detectie van damage geassocieerde moleculaire patronen (DAMPs) die vrijkomen uit beschadigde of stervende lichaamscellen. #### 1.2.1 Pathogeenherkenning: PAMPs en PRRs PAMPs zijn moleculaire patronen die uniek zijn voor pathogenen, zoals lipopolysacchariden (LPS) van gramnegatieve bacteriën en peptidoglycanen van grampositieve bacteriën. PRRs, zoals Toll-like receptoren (TLRs) en NOD-receptoren, herkennen deze PAMPs en activeren immuuncellen, wat leidt tot de productie van cytokines en effector mechanismen. #### 1.2.2 Herkenning van virussen en bacteriën * **TLRs:** Sommige TLRs bevinden zich op het celoppervlak (bv. TLR4 voor LPS) en herkennen extracellulaire pathogenen. Andere TLRs bevinden zich in endosomen (bv. TLR3 voor RNA) en zijn gericht op het detecteren van virussen. TLR-activatie leidt tot de productie van inflammatoire cytokines en interferonen. * **Cytoplasmatische receptoren:** NOD-eiwitten (NOD1, NOD2) detecteren bacteriële componenten in het cytoplasma en activeren NF-κB en autofagie. * **NLRs en inflammasomen:** NOD-like receptoren (NLRs) aggregeren na herkenning van PAMPs en DAMPs tot inflammasomen. Inflammasomen activeren caspasen, die leiden tot de productie van inflammatoire cytokines zoals IL-1. * **RNA en DNA sensors:** Receptoren zoals RIG-I detecteren viraal RNA in het cytoplasma, terwijl DNA-sensors zoals cGAS-STING viraal of endogeen DNA in het cytoplasma kunnen detecteren, wat leidt tot interferonproductie. #### 1.2.3 Herkenning door afwezigheid van zelf of 'wachtwoorden' * **NK-cellen:** Deze cellen van het AIS doden cellen die hun 'eigen' eiwitten (HLA-E) niet tot expressie brengen, een mechanisme dat ook door virussen en tumorcellen kan worden misbruikt. * **Complementcontrole-eiwitten:** Lichaamseigen cellen hebben DAF (decay accelerating factor) op hun membraan, wat complementactivatie remt. Bacteriën missen dit, waardoor ze gevoeliger zijn voor complement. * **'Don't eat me' signaal:** Het CD47-eiwit op lichaamscellen geeft via SIRPα een remmend signaal aan fagocyten, wat fagocytose voorkomt. #### 1.2.4 Detectie van schade aan lichaamscellen (DAMPs) DAMPs zijn moleculen die vrijkomen bij weefselschade (necrose) en inflammatie induceren. Voorbeelden zijn lekkend ATP, DNA en lysosomale enzymen. Bij geprogrammeerde celdood (apoptose) worden 'eat me' signalen (bv. fosfatidylserine) geproduceerd, wat leidt tot opruiming zonder inflammatie. ### 1.3 Inflammatie versus infectie Inflammatie is een *reactie* van het aangeboren immuunsysteem op een bedreiging (pathogeen of schade), terwijl een infectie de *aanwezigheid* en *vermenigvuldiging* van een pathogeen is. Inflammatie is essentieel voor het bestrijden van infecties, maar kan ook op zichzelf schade veroorzaken, met name bij chronische inflammatie. > **Tip:** Niet elke infectie veroorzaakt significante inflammatie, en niet elke inflammatie is het gevolg van een infectie (aseptische inflammatie). #### 1.3.1 Chronische inflammatie en weefselschade Aanhoudende inflammatie kan leiden tot weefselschade, fibrose en het ontstaan van auto-immuunziekten. Ziekten zoals reumatoïde artritis of de NOMID (neonatal-onset multisystem inflammatory disease) zijn voorbeelden van chronische inflammatie die ernstige weefselschade veroorzaken. ### 1.4 Pathogeen- en schadedetectie mechanismen Diverse mechanismen zijn betrokken bij de herkenning van pathogenen en schade: * **Complementsysteem:** Een cascade van eiwitten die helpt bij opsonisatie (het markeren van pathogenen voor fagocytose), het aantrekken van immuuncellen (via C5a) en het direct doden van pathogenen (via het MAC-complex). C3 is een centrale factor in dit systeem. * **Pathogeenherkenningsreceptoren (PRRs):** * **Toll-like Receptors (TLRs):** Herkennen een breed scala aan PAMPs. * **Cytoplasmatische receptoren (NODs):** Detecteren intracellulaire bacteriële componenten. * **NLRs en inflammasomen:** Vormen complexe structuren die pro-inflammatoire cytokines activeren. * **RNA en DNA sensors:** Detecteren nucleïnezuren van virussen en bacteriën. * **Scavenger receptoren:** Spelen een rol bij fagocytose. #### 1.4.1 Het complementsysteem en factor C3 Het complementsysteem, een reeks van ongeveer 30 plasma-eiwitten, is cruciaal voor de vroege afweer. C3 is de centrale factor die spontaan wordt geactiveerd en zich hecht aan pathogenen, wat leidt tot activatie van de cascade. Activering van C3 kan leiden tot: * Opsonisatie: C3b op pathogenen faciliteert fagocytose. * Chemotaxis en activatie van fagocyten: C5a is een krachtige chemoattractant en activator. * Vorming van het Membrane Attack Complex (MAC): creëert poriën in celmembranen van pathogenen. > **Tip:** Deficiënties in het complementsysteem maken patiënten zeer gevoelig voor pyogene infecties door gebrekkige opsonisatie. #### 1.4.2 Pathogeenherkenningsreceptor: TLRs TLRs zijn membraangebonden receptoren die PAMPs herkennen. Ze komen voor op immuuncellen, maar ook op andere celtypen. Activatie van TLRs leidt tot signaleringscascades die de transcriptie van inflammatoire cytokines en interferonen mediëren. #### 1.4.3 Pathogeenherkenningsreceptor: cytoplasmatische receptoren (NODs) NOD1 en NOD2 zijn cytoplasmatische receptoren die peptidoglycanen, bouwstenen van bacteriële celwanden, detecteren. Ze activeren NF-κB en kunnen autofagie induceren. #### 1.4.4 Pathogeenherkenningsreceptor: NLRs en inflammasomen NLRs vormen grote eiwitcomplexen (inflammasomen) die pro-inflammatoire cytokines, met name IL-1, omzetten in hun actieve vorm door middel van caspasewerking. Dit wordt geactiveerd door een combinatie van PAMPs en DAMPs. #### 1.4.5 RNA en DNA sensors Diverse receptoren, zowel nasaal als cytoplasmatisch, detecteren viraal RNA (bv. RIG-I) en DNA (bv. cGAS-STING). Deze detectie triggert de interferonrespons en remt virusreplicatie. ### 1.5 Inflammatie Inflammatie is de complexe reactie van het aangeboren immuunsysteem op bedreigingen, gericht op het inzetten van effectormechanismen tegen de indringer en het beperken van schade. #### 1.5.1 Kenmerken van inflammatie De klassieke kenmerken van lokale inflammatie zijn: * **Roodheid (rubor):** Door vasodilatatie en verhoogde bloeddoorstroming. * **Warmte (calor):** Gevolg van verhoogde bloeddoorstroming. * **Zwelling (tumor):** Door verhoogde capillaire permeabiliteit en celmigratie. * **Pijn (dolor):** Veroorzaakt door celdoodproducten (bv. ATP) en prostaglandineproductie die pijnneuronen stimuleren. * **Functieverlies (functio laesa):** Gevolg van de andere symptomen. Systemische effecten omvatten koorts, een verhoogde productie van acute-fase eiwitten, en veranderingen in het aantal witte bloedcellen (leukocytose). #### 1.5.2 Inflammatie, cytokine storm en septische shock Een 'cytokine storm' is een overmatige en ongecontroleerde productie van cytokines, die kan leiden tot systemische ontstekingsreacties, orgaanfalen en septische shock. Dit kan optreden bij ernstige infecties, auto-immuunziekten, of als bijwerking van bepaalde therapieën. Septische shock wordt gekenmerkt door hypotensie, hypotermie/hyperthermie en orgaanfalen, mede veroorzaakt door de overmatige activatie van het immuunsysteem en de bloedstolling. #### 1.5.3 Inflammatie en bloedstolling Inflammatie en bloedstolling zijn nauw met elkaar verbonden. Geactiveerde monocyten en endotheelcellen kunnen de stolling initiëren door de expressie van tissue factor (TF). Overmatige stolling kan leiden tot diffuse intravasculaire stolling (DIC) en trombose, wat de weefseldoorbloeding verder kan belemmeren. #### 1.5.4 Inflammatie en botresorptie Bij chronische inflammatie kan de overmatige expressie van RANKL leiden tot een verhoogde differentiatie van monocyten tot osteoclasten. Osteoclasten zijn verantwoordelijk voor botafbraak, wat kan resulteren in botverlies. #### 1.5.5 Genezing, chronische inflammatie en fibrose Na de inflammatoire fase volgt weefselherstel. M2 macrofagen spelen een rol bij het bevorderen van weefselherstel, bloedvatvorming en het verminderen van inflammatie. Chronische inflammatie kan echter leiden tot overmatige productie van extracellulaire matrixcomponenten, resulterend in fibrose en littekenvorming. #### 1.5.6 Systemische effecten van inflammatie * **Acute-fase reactie:** De lever produceert acute-fase eiwitten (bv. CRP, MBL, α2-macroglobuline) die een rol spelen bij pathogenenherkenning en het activeren van het complementsysteem. * **Koorts:** Geïnduceerd door endogene pyrogenen zoals IL-1, IL-6 en TNF-α. Koorts kan de replicatie van sommige pathogenen remmen en de adaptieve immuunrespons versterken. * **Stress hematopoëse:** Cytokines kunnen de aanmaak van bloedcellen in het beenmerg beïnvloeden, vaak leidend tot een toename van myeloïde cellen (granulocyten). * **Anemie bij chronische inflammatie:** IL-6 stimuleert de lever om hepcidine te produceren, wat ijzerabsorptie uit de darm en ijzermobilisatie uit weefsels remt, waardoor de replicatie van bacteriën wordt beperkt. ### 1.6 Effector mechanismen van het aangeboren immuunsysteem Het AIS beschikt over diverse mechanismen om pathogenen te bestrijden en weefselschade te beperken. #### 1.6.1 Monocyt/macrofaag Monocyten circuleren in het bloed en differentiëren in weefsels tot macrofagen. Macrofagen zijn langlevende fagocyterende cellen met diverse functies, waaronder het opruimen van pathogenen, het produceren van cytokines en het initiëren van de specifieke immuunrespons. Ze bezitten scavenger- en TLRs. #### 1.6.2 Neutrofielen (neutrofiele granulocyten) Neutrofielen zijn kortlevende, gespecialiseerde fagocyten die als eerste naar infectiehaarden worden aangetrokken. Ze fagocyteren en doden pathogenen met behulp van enzymen, reactieve zuurstofspecies ('respiratory burst') en antimicrobiële peptiden. Ze kunnen ook NETs (neutrophil extracellular traps) vormen om pathogenen te immobiliseren. > **Voorbeeld:** Etter bestaat uit afgestorven neutrofielen, DNA en celresten. #### 1.6.3 Natural killer cells (NK) en innate lymphoid cells NK-cellen zijn cytotoxische lymfocyten die virus-geïnfecteerde cellen en tumorcellen doden door de afwezigheid van 'zelf'-moleculen te herkennen. Ze produceren ook cytokines zoals IFN-γ, die macrofagen activeren. #### 1.6.4 Defensines Defensines zijn antimicrobiële peptiden die de membranen van bacteriën, virussen en schimmels verstoren, waardoor ze worden gedood. Ze induceren doorgaans geen of geringe resistentie omdat ze niet gericht zijn tegen specifieke eiwitten. #### 1.6.5 Interferonen Type I interferonen (IFN-α, IFN-β) worden geproduceerd door virus-geïnfecteerde cellen en induceren een antivirale staat in omliggende cellen door de transcriptie van 'interferon-stimulated genes' (ISGs). Deze genen coderen voor eiwitten die virusreplicatie blokkeren. Type II interferon (IFN-γ) wordt geproduceerd door lymfocyten en speelt een rol bij de respons tegen intracellulaire pathogenen. > **Voorbeeld:** Het 'gripaal syndroom' (griepachtige symptomen) is vaak een gevolg van de interferonrespons van het lichaam tegen een virale infectie. #### 1.6.6 Celautonoom mechanisme: autofagie Autofagie is een cellulair proces waarbij beschadigde componenten of intracellulaire pathogenen worden afgebroken in lysosomen. Het speelt een rol bij de eliminatie van sommige intracellulaire bacteriën en virussen. Autofagie kan ook inflammatoire reacties remmen. #### 1.6.7 Celautonoom mechanisme: AID/APOBEC AID (activation-induced cytidine deaminase) en APOBEC-eiwitten zijn enzymen die cytidines in RNA/DNA kunnen omzetten naar uridines, wat leidt tot mutaties. Bij het AIS kunnen ze bijdragen aan de afbraak van virale nucleïnezuren. --- # Mechanismen van pathogeen- en schadeherkenning door het aangeboren immuunsysteem Hier is een gedetailleerde studiehandleiding over de mechanismen van pathogeen- en schadeherkenning door het aangeboren immuunsysteem, gebaseerd op de verstrekte documentatie. ## 2. Mechanismen van pathogeen- en schadeherkenning door het aangeboren immuunsysteem Dit gedeelte behandelt hoe het aangeboren immuunsysteem (AIS) bedreigingen identificeert via specifieke moleculaire patronen op pathogenen (PAMPs) en signalen van beschadigde lichaamscellen (DAMPs), inclusief de betrokken receptoren en sensorische mechanismen. ### 2.1 Principes van pathogeenherkenning door het aangeboren immuunsysteem Het aangeboren immuunsysteem beslist over de initiatie van een immuunreactie, met name de inflammatoire respons, door middel van herkenning van specifieke structuren. De inflammatoire respons is cruciaal om het specifieke immuunsysteem (SIS) te 'licenseren' om te reageren. Het SIS reageert specifiek op vreemde entiteiten, maar alleen in de context van een inflammatoire respons, wat betekent dat het doorgaans niet reageert op zaken zoals voedingsstoffen of allergenen die geen directe schade veroorzaken. #### 2.1.1 Positieve herkenning: herkenning van pathogenen Het aangeboren immuunsysteem herkent pathogenen direct via **Pathogeen-geassocieerde moleculaire patronen (PAMPs)**. Deze PAMPs zijn typische structuren die voorkomen op bacteriën, virussen en gisten, maar niet op lichaamseigen cellen. **Pattern-Recognition Receptors (PRRs)** op immuuncellen detecteren deze PAMPs. Voorbeelden van PRRs zijn Toll-like Receptors (TLRs), de mannose receptor en scavenger receptoren. Deze herkenning zet effector mechanismen in gang die leiden tot de vernietiging van het pathogeen. * **PAMPs voorbeelden:** * Lipopolysacchariden (LPS) – belangrijk bestanddeel van de celwand van gramnegatieve bacteriën. * Peptidoglycanen – bouwsteen van de celwand van de meeste bacteriën. * Niet-gemethyleerd CpG-DNA – komt veel voor in bacteriën en virussen. * Dubbelstrengs RNA (dsRNA) – een signaal van viraal geinfecteerde cellen. #### 2.1.2 Negatieve herkenning: herkenning op basis van 'verschillend van ons' Het aangeboren immuunsysteem herkent ook wat "anders is dan onszelf". Dit principe wordt toegepast door onder andere Natural Killer (NK) cellen. * **NK-cel herkenning:** NK-cellen doden cellen die hun eigen weefselantigenen (zoals HLA-E) niet tot expressie brengen. Veel virussen en tumoren onderdrukken de expressie van deze eiwitten, waardoor NK-cellen ze kunnen identificeren en elimineren. * **Afwezigheid van complement-blokkerende eiwitten:** Lichaamseigen cellen bezitten eiwitten zoals de Decay Accelerating Factor (DAF) die complementactivatie remmen. Pathogenen missen deze remmende eiwitten, waardoor complementactivatie op hun oppervlak ongeremd kan doorgaan. #### 2.1.3 Vragen van een wachtwoord: 'don't eat me'-signalen Lichaamseigen cellen kunnen zich beschermen tegen fagocytose door het 'don't eat me'-signaal uit te zenden. * **CD47:** Veel lichaamscellen drukken CD47 eiwit uit. Fagocyten hebben SIRPα, dat aan CD47 bindt en de fagocyt remt. Versleten rode bloedcellen verliezen CD47 expressie en worden daardoor gefagocyteerd. #### 2.1.4 Detectie van schade aan de lichaamscellen Wanneer lichaamscellen beschadigd raken, komen signalen vrij die het aangeboren immuunsysteem activeren. Deze signalen worden **Damage-Associated Molecular Patterns (DAMPs)** genoemd. * **DAMPs voorbeelden:** Lekkend ATP, DNA, urinezuur, en lysosomale enzymen. * **Apoptose vs. Necrose:** * Bij **apoptose** (geprogrammeerde celdood) produceren cellen een 'eat me'-signaal (fosfatidylserine – PtdSer) aan de buitenkant van het membraan, waardoor ze snel en zonder inflammatie worden opgeruimd door macrofagen. * Bij **necrose** (passieve celdood) en **necroptosis** (actief geïnduceerde necrose) komen DAMPs vrij, wat leidt tot een inflammatoire respons. ### 2.2 Inflammatie: een reactie op bedreiging Inflammatie is de primaire reactie van het aangeboren immuunsysteem op bedreigingen zoals pathogenen en weefselschade. Het doel is het inzetten van effectormechanismen om de indringer te bestrijden en de schade te beperken. Na de inflammatie volgt vaak weefselherstel. Het is belangrijk te realiseren dat inflammatie op zichzelf ook schade kan veroorzaken, met name bij chronische inflammatie. #### 2.2.1 Kenmerken van inflammatie Lokale kenmerken van inflammatie zijn: * **Roodheid:** Door vasodilatatie. * **Warmte:** Ook door vasodilatatie. * **Zwelling:** Door verhoogde capillaire permeabiliteit en celmigratie. * **Pijn:** Veroorzaakt door celdoodproducten (zoals ATP en protonen), prostaglandines, en de invloed van cytokines (zoals TNF) op pijnneuronen. Systemische kenmerken omvatten koorts, cardiovasculaire shock, leukocytose/leukopenie, en verhoogde concentraties van acute-fase eiwitten in het bloed. #### 2.2.2 Cytokines en Chemokines * **Cytokines:** Kleine eiwitten die door specifieke cellen worden afgescheiden en verschillende effecten induceren door binding aan receptoren. Ze spelen een cruciale rol in de regulatie van de immuunrespons. Voorbeelden zijn interleukines (IL), tumornecrosefactor (TNF), en interferonen (IFN). * **Chemokines:** Een subgroep van cytokines die verantwoordelijk zijn voor chemoattractie, oftewel het leiden van leukocyten naar plaatsen van infectie of ontsteking. Ze worden ingedeeld in CC- en CXC-chemokines op basis van hun structuur en richten zich op specifieke typen witte bloedcellen. #### 2.2.3 Inflammatie, cytokine storm en septische shock Een **cytokine storm** is een overmatige en ongecontroleerde afgifte van cytokines, wat kan leiden tot levensbedreigende situaties zoals septische shock. Dit kan optreden bij ernstige virale infecties of iatrogene oorzaken. Kenmerken van septische shock zijn hypotensie, temperatuurafwijkingen, en stoornissen in bloedtellingen. LPS (endotoxine) is een krachtige inductor van deze reacties. #### 2.2.4 Inflammatie en bloedstolling Inflammatie en bloedstolling zijn nauw met elkaar verbonden. Geactiveerde monocyten kunnen Tissue Factor (TF) tot expressie brengen, wat de stolling initieert. Gevormde trombi helpen bij het inperken van pathogenen, maar overmatige stolling kan leiden tot diffuse intravasculaire stolling (DIC) en tromboses. #### 2.2.5 Inflammatie en botresorptie Bij chronische inflammatie kan de interactie tussen RANK en RANK-ligand leiden tot overmatige differentiatie van monocyten tot osteoclasten, wat resulteert in botresorptie. #### 2.2.6 Genezing, chronische inflammatie en fibrose Na de initiële inflammatoire respons volgt weefselherstel. M2 macrofagen spelen een rol in dit proces door het produceren van herstelbevorderende factoren. Chronische inflammatie kan echter leiden tot langdurige schade, littekenvorming (fibrose), en botverlies. #### 2.2.7 Systemische effecten van inflammatie Systemische inflammatie kan leiden tot de **acute-fase reactie**, waarbij de lever zijn eiwitsynthese aanpast, resulterend in verhoogde concentraties van acute-fase eiwitten zoals C-reactief proteïne (CRP) en Mannan-bindend Lectine (MBL). Endogene pyrogenen zoals IL-1, IL-6 en TNF-α induceren koorts, wat de replicatie van pathogenen kan remmen en de adaptieve respons kan verhogen. Ook kan inflammatie leiden tot 'stress hematopoëse', een voorkeur voor de aanmaak van myeloïde cellen in het beenmerg. ### 2.3 Herkenningsreceptoren en mechanismen #### 2.3.1 Het complementsysteem en factor C3 Het complementsysteem is een complex van ongeveer 30 eiwitten die een cruciale rol spelen in de eerste verdedigingslinie. De centrale factor is **C3**. * **C3 activatie:** C3 kan spontaan worden geactiveerd, en geactiveerd C3 (C3b) hecht zich aan oppervlaktes, waaronder pathogenen. Dit leidt tot fagocytose of directe vernietiging. * **Complement cascades:** Er zijn drie belangrijke activeringspaden: de klassieke weg (via antistoffen/CRP), de lectine weg (via MBL), en de alternatieve weg (spontane activatie die zichzelf amplificeert). * **Regulatie:** Lichaamseigen cellen worden beschermd door complementcontrole-eiwitten zoals DAF. * **Functies van complementfragmenten:** * **C3b:** Opsonisatie (vergemakkelijkt fagocytose). * **C5a:** Een krachtige anafylatoxine die inflammatie bevordert, de permeabiliteit van capillairen verhoogt, histamine vrijmaakt, en dient als chemoattractant voor neutrofielen en monocyten. * **Membraan Attack Complex (MAC, C5-C9):** Vormt poriën in de membraan van pathogenen, leidend tot cellysis. Deficiënties in MAC-componenten verhogen de gevoeligheid voor Neisseria-infecties. #### 2.3.2 Pathogen Recognition Receptor: Toll-like Receptors (TLRs) TLRs zijn transmembraanreceptoren die diverse PAMPs herkennen. Ze bevinden zich op het celoppervlak of in endosomen. * **Locatie en herkenning:** * **Celmembraan TLRs (bv. TLR4):** Herkennen extracellulaire pathogenen zoals LPS van gramnegatieve bacteriën. * **Endosomale TLRs (bv. TLR3):** Herkennen viraal RNA dat de cel binnenkomt via endocytose. * **Signaaltransductie:** TLR-activatie leidt via NF-κB tot de productie van inflammatoire cytokines en/of via IRF3 tot de productie van type I interferonen (anti-virale respons). * **Klinische relevantie:** Deficiënties in TLR-signalering verhogen de vatbaarheid voor bacteriële of virale infecties. #### 2.3.3 Pathogen Recognition Receptor: cytoplasmatische receptoren Naast TLRs zijn er ook cytoplasmatische receptoren die PAMPs en DAMPs herkennen. * **NOD-eiwitten (NOD-like receptors - NLRs):** Herkennen intracellulaire bacteriële componenten (peptidoglycanen). NOD1 en NOD2 activeren NF-κB en autofagie. #### 2.3.4 Pathogen Recognition Receptor: NLRs en inflammasomen Inflammasomen zijn grote eiwitcomplexen die worden gevormd wanneer NLRs worden geactiveerd door een combinatie van PAMPs en DAMPs. * **Activatie:** NLRs aggregeren tot een inflammasoom, vaak na lysosomale lekkage van cathepsinen (door kristallen zoals urinezuur of cholesterol) of ROS. * **Functie:** Inflammasomen zetten pro-cytokines, met name pro-IL-1β, om in hun actieve, inflammatoire vorm (IL-1β) via caspase-1 activiteit. Dit proces is cruciaal voor het opwekken van een sterke inflammatoire respons. #### 2.3.5 RNA en DNA sensors: Pathogen Recognition Receptors voor virussen en bacteriën Verschillende receptoren detecteren nucleïnezuren van pathogenen in het cytoplasma. * **RNA sensors (bv. RIG-I, MDA5):** Detecteren viraal RNA, zoals dsRNA. Activatie leidt tot interferon productie. * **DNA sensors (bv. cGAS-STING pathway):** Detecteren bacteriëel of viraal DNA in het cytoplasma. Activatie leidt tot interferon productie, wat celmigratie en inflammatie bevordert. Endogeen DNA dat vrijkomt bij celdood (DAMP) kan ook deze sensoren activeren. * **ADAR1 (Adenosine Deaminase Acting on RNA):** Een enzym dat endogeen dsRNA omzet naar een vorm die niet door cytosolische RNA sensoren wordt gedetecteerd, waardoor het opstarten van de inflammatoire respons wordt voorkomen. Deficiëntie leidt tot embryonale lethaliteit door overmatige IFN-respons. ### 2.4 Effector Mechanismen van het aangeboren immuunsysteem De herkenning van pathogenen en schade leidt tot de activatie van verschillende effector mechanismen, uitgevoerd door specifieke immuuncellen en moleculen. #### 2.4.1 Monocyt/macrofaag Monocyten, die in bloed circuleren, differentiëren in weefsels tot macrofagen. Macrofagen zijn langlevende cellen met diverse functies: * **Fagocytose:** Opruimen van pathogenen, celresten en vreemde deeltjes. Scavenger receptoren (bv. mannose receptor) faciliteren dit. Opsonisatie met C3b verhoogt de efficiëntie. * **Antigeenpresentatie:** Belangrijk voor de activatie van het specifieke immuunsysteem. * **Cytokineproductie:** Produceren pro-inflammatoire cytokines (IL-1, IL-6, TNF-α) en anti-virale cytokines (interferonen). #### 2.4.2 Neutrofielen (neutrofiele granulocyten) Neutrofielen zijn kortlevende, gespecialiseerde fagocyten die als eerste naar ontstekingshaarden worden gerekruteerd. * **Fagocytose en doding:** Neutrofielen fagocyteren pathogenen en doden ze met behulp van reactieve zuurstofspecies (ROS), myeloperoxidase, en antimicrobiële peptiden uit hun granulen (respiratory burst). * **NETs (Neutrophil Extracellular Traps):** Neutrofielen kunnen hun DNA en eiwitten uitzenden om pathogenen te immobiliseren en te doden. * **Extravasatie:** Neutrofielen bewegen uit bloedvaten naar weefsels via een proces van rollen, sterke binding, en migratie door het endotheel. #### 2.4.3 Natural Killer (NK) cellen en innate lymphoid cells (ILCs) NK-cellen zijn lymfocyten van het aangeboren immuunsysteem die cellen doden zonder voorafgaande sensibilisatie. * **Cytotoxiciteit:** NK-cellen doden geïnfecteerde cellen (virussen) of tumorcellen die hun eigen MHC-moleculen niet tot expressie brengen. * **Cytokine productie:** Geactiveerde NK-cellen (vooral door IL-12) produceren IFN-γ, wat belangrijk is voor de respons tegen intracellulaire pathogenen. #### 2.4.4 Defensines Defensines zijn korte, kationische antimicrobiële peptiden. * **Werking:** Ze inserten in de membranen van bacteriën, virussen en schimmels, waardoor de membraanintegriteit wordt verstoord en de cel afsterft. Ze zijn gericht tegen de membraanstructuur en induceren daarom weinig resistentie. * **Productie:** Afgescheiden door neutrofielen en epitheelcellen. #### 2.4.5 Interferonen (IFNs) Interferonen zijn cytokines die een cruciale rol spelen in de antivirale afweer. * **Type I Interferonen (IFN-α, IFN-β, IFN-λ):** Geproduceerd door viraal geïnfecteerde cellen. Ze binden aan een gemeenschappelijke receptor en activeren Interferon-Stimulated Genes (ISGs). * **ISGs:** Genen die eiwitten produceren die virusreplicatie blokkeren (bv. door eiwitsynthese stil te leggen, virusbinding te remmen, of virusloslating te voorkomen). * **Type II Interferon (IFN-γ):** Geproduceerd door NK-cellen en T-cellen. Belangrijk voor de immuunrespons tegen intracellulaire pathogenen en activeert fagocyten. * **Gripaal Syndroom:** De symptomen die geassocieerd worden met interferontherapie (vroeger) lijken op griepachtige symptomen, wat de aard van de gastheerrespons tegen virussen illustreert. #### 2.4.6 Celautonoom mechanisme: autofagie Autofagie is een proces waarbij cellen hun eigen componenten afbreken, maar het speelt ook een rol in de immuunrespons. * **Pathogeenbestrijding:** Intracellulaire pathogenen kunnen worden opgeruimd via autofagie, waarbij ze worden omgeven door membranen en afgebroken in lysosomen. * **Modulatie van inflammatie:** Autofagie kan inflammasoomactivatie en IFN-respons remmen, mogelijk door DAMPs en pathogenen op te ruimen. Deficiënties in autofagie zijn geassocieerd met ziekten zoals de ziekte van Crohn. #### 2.4.7 Celautonoom mechanisme: AID/APOBEC cytidine deaminasen AID (Activation-Induced Cytidine Deaminase) en APOBEC-eiwitten zijn enzymen die cytidine omzetten in uridine, wat leidt tot mutaties in RNA/DNA. * **Rol bij B-cellen:** Cruciaal voor de vorming van antistoffen (somatische hypermutatie en klasseschakeling). * **Antivirale rol:** Sommige APOBEC-eiwitten kunnen virale nucleïnezuren beschadigen, wat de virale replicatie remt. Virussen kunnen dit tegengaan met specifieke eiwitten (bv. HIV Vif). > **Tip:** Het onderscheid tussen PAMPs en DAMPs is fundamenteel voor het begrijpen van hoe het aangeboren immuunsysteem zowel externe bedreigingen (pathogenen) als interne waarschuwingssignalen (schade) detecteert. > **Tip:** Cytokines zijn sleutelmoleculen in de communicatie binnen het immuunsysteem. Het kennen van de belangrijkste cytokines en hun effecten (bv. IL-1, IL-6, TNF-α, interferonen, chemokines) is essentieel voor het begrijpen van inflammatie en immuunregulatie. > **Voorbeeld:** De respons op een bacteriële infectie kan verschillende PAMPs betrekken (bv. LPS van gramnegatieve bacteriën gedetecteerd door TLR4). Dit leidt tot de productie van inflammatoire cytokines zoals TNF-α en IL-6, die lokale ontstekingsreacties opwekken en systemische effecten zoals koorts veroorzaken. Tegelijkertijd kunnen complementfragmenten zoals C5a de aantrekking van neutrofielen versterken en de fagocytose faciliteren. --- # Effectormechanismen van het aangeboren immuunsysteem en hun rol in inflammatie Het aangeboren immuunsysteem (AIS) vormt de eerste verdedigingslinie tegen pathogenen en schade, gebruikmakend van een reeks receptoren en effector mechanismen om dreigingen te herkennen en te neutraliseren, wat vaak leidt tot inflammatie. ### 3.1 Het aangeboren immuunsysteem versus het specifieke immuunsysteem Het aangeboren immuunsysteem (AIS) omvat cellen zoals macrofagen en neutrofielen, en opereert met een standaard arsenaal aan receptoren en effector mechanismen die gericht zijn op algemene moleculaire patronen van pathogenen. In tegenstelling tot het specifieke immuunsysteem (SIS), dat gespecialiseerde B- en T-cellen kent en een immunologisch geheugen opbouwt, heeft het AIS geen geheugen cellen (hoewel epigenetisch geheugen aanwezig kan zijn). Het SIS heeft doorgaans zeven dagen nodig om volledig actief te worden bij een eerste contact, terwijl het AIS direct de eerste verdediging biedt. De immuunrespons kan in drie fasen worden onderverdeeld, afhankelijk van de ernst van de infectie: 1. **Eerste barrière:** Huid, slijmvliezen (mechanisch, chemisch, microbiëel). 2. **Tweede barrière:** Aangeboren immuniteit (macrofagen, neutrofielen, NK-cellen, interferon, complement). Deze linie ruimt pathogenen op voordat we ziek worden. 3. **Derde barrière:** Adaptieve immuunrespons (B- en T-cellen), vaak nodig voor pathogeenklaring en genezing. Een defect in het aangeboren immuunsysteem (bv. neutropenie door chemotherapie) kan leiden tot snelle ontwikkeling van septische shock. Een defect in het specifieke immuunsysteem (bv. SCID) resulteert in recidiverende, moeilijk te genezen infecties. ### 3.2 Principes van pathogeenherkenning door het aangeboren immuunsysteem Het AIS detecteert of er een immuunreactie, met name een inflammatoire respons, moet plaatsvinden. Het SIS is afhankelijk van de inflammatoire respons om effectief te kunnen reageren. #### 3.2.1 Positieve herkenning Het AIS herkent direct pathogenen op basis van **pathogen-associated molecular patterns (PAMPs)**. Deze PAMPs worden gedetecteerd door **pattern-recognition receptors (PRRs)**. Deze herkenning activeert effector mechanismen die leiden tot vernietiging van het pathogeen. Voorbeelden van PRRs zijn **Toll-like receptors (TLRs)** en de **mannose receptor**, die fagocytose mediëren. * **PAMPs** zijn specifieke structuren die voorkomen op bacteriën en virussen, zoals: * Lipopolysacchariden (LPS) op gramnegatieve bacteriën. * Peptidoglycanen in de celwand van bacteriën. * Mannose-bevattende glycanen. * Viraal enkel- en dubbelstrengs RNA. * Bacterieel DNA met ongemethyleerde CpG-motieven. #### 3.2.2 Negatieve herkenning Het AIS kan ook "niet-zelf" herkennen op basis van de *afwezigheid* van eigen moleculen. NK-cellen detecteren bijvoorbeeld cellen die de expressie van HLA-eiwitten onderdrukken (wat veel virussen en tumorcellen doen). Daarnaast herkennen cellen de afwezigheid van eigen **complement-blokkerende eiwitten** zoals Decay Accelerating Factor (DAF). Lichaamseigen cellen hebben DAF, wat complementactivatie op hun membraan afremt, terwijl bacteriën dit missen. #### 3.2.3 "Don't eat me" signalen Sommige lichaamscellen, zoals macrofagen en rode bloedcellen, dragen het **CD47 eiwit**. Dit eiwit bindt aan **SIRPα** op fagocyten en geeft een "don't eat me" signaal af, waardoor fagocytose wordt geïnhibeerd. Versleten rode bloedcellen verliezen CD47 en worden vervolgens gefagocyteerd. #### 3.2.4 Detectie van schade aan lichaamscellen (DAMPs) Weefselschade, veroorzaakt door bijvoorbeeld een infectie of trauma, leidt tot de vrijlating van **damage-associated molecular patterns (DAMPs)**. Deze moleculen, zoals lekkend ATP, DNA, urinezuur en lysosomale enzymen, activeren het AIS en starten een inflammatoire respons. * Bij **apoptose** (geprogrammeerde celdood) produceren cellen een "eat me" signaal (fosfatidylserine op het buitenoppervlak) dat onmiddellijke fagocytose zonder inflammatie induceert. * Bij **necrose** (pathologische celdood) komen DAMPs vrij, wat leidt tot inflammatie. ### 3.3 Inflammatie: meer dan alleen infectie Inflammatie is de reactie van het aangeboren immuunsysteem op bedreigingen, met als doel de schade te beperken en effectormechanismen in te zetten. Het wordt gevolgd door weefselherstel. Echter, inflammatie zelf kan ook schade veroorzaken, vooral wanneer deze chronisch wordt. #### 3.3.1 Kenmerken van inflammatie Lokale kenmerken zijn: * **Roodheid:** Door vasodilatatie. * **Warmte:** Door verhoogde bloeddoorstroming. * **Zwelling:** Door verhoogde capillaire permeabiliteit en celmigratie. * **Pijn:** Door celdood (ATP, protonen), prostaglandineproductie en activering van pijnneuronen. Cytokines zoals TNF kunnen de pijnovergevoeligheid verhogen. Systemische kenmerken omvatten: * **Koorts:** Geïnduceerd door endogene pyrogenen zoals IL-1, IL-6 en TNF-α. Koorts kan de replicatie van pathogenen remmen en de adaptieve respons verhogen. * **Cardiovasculaire shock:** Bij ernstige systemische inflammatie. * **Granulocytose:** Verhoging van neutrofielen in het bloed. * **Verhoogde acute fase eiwitten:** Eiwitten die door de lever worden geproduceerd in reactie op inflammatie, zoals C-reactief proteïne (CRP) en mannan-bindend lectine (MBL). #### 3.3.2 Cytokines en chemokines * **Cytokines:** Kleine eiwitten die door immuuncellen worden gesecreteerd en diverse responsen induceren door binding aan specifieke receptoren. Belangrijke pro-inflammatoire cytokines zijn IL-1, IL-6 en TNF-α. * **Chemokines:** Een subgroep van cytokines die chemotaxis mediëren, d.w.z. de migratie van leukocyten naar de plaats van infectie of ontsteking. CC-chemokines werken voornamelijk op monocyten (bv. CCL2), CXC-chemokines op neutrofielen (bv. CXCL8). #### 3.3.3 Cytokine storm, septische shock en inflammatie Een **cytokine storm** is een overmatige en ongecontroleerde afgifte van cytokines, vaak fataal. Dit kan optreden bij virale infecties (bv. griep) of iatrogeen (bv. na celtherapie). De cascade van cytokine-afgifte (bv. IL-1, TNF, IL-6) leidt tot hypotensie, temperatuurschommelingen, leukopenie/leukocytose en trombocytopenie. **Septische shock** is een levensbedreigende aandoening veroorzaakt door een systemische immuunreactie op een infectie. Lipopolysaccharide (LPS) van gramnegatieve bacteriën is een krachtige activator van immuunmechanismen en de bloedstolling. #### 3.3.4 Inflammatie en bloedstolling Inflammatie en bloedstolling zijn nauw verweven. Geactiveerde monocyten en bloedplaatjes kunnen **tissue factor (TF)** tot expressie brengen, wat de stolling initieert. Stolling helpt pathogenen in te perken, maar overmatige activering kan leiden tot diffuse intravasculaire stolling (DIC) en tromboses. Sommige bacteriën scheiden proteases af die de stolling remmen (bv. streptokinase). #### 3.3.5 Inflammatie en botresorptie Bij chronische inflammatie wordt de RANK-RANKL interactie versterkt, wat leidt tot differentiatie van monocyten tot osteoclasten. Dit resulteert in verhoogde botresorptie. #### 3.3.6 Genezing, chronische inflammatie en fibrose Wondgenezing is een immuunrespons die begint met inflammatie (verwijdering van dood materiaal) en gevolgd wordt door weefselherstel, gemedieerd door o.a. M2 macrofagen die herstelbevorderende factoren produceren. Chronische inflammatie kan echter leiden tot weefselschade, botverlies en fibrose (versterking van bindweefsel). ### 3.4 Effector mechanismen van het aangeboren immuunsysteem Het AIS beschikt over diverse mechanismen om pathogenen en schade aan te pakken. #### 3.4.1 Het complementsysteem Het complementsysteem is een reeks van ongeveer 30 eiwitten die in de lever worden geproduceerd en in de bloedbaan circuleren. Het speelt een cruciale rol in de humorale immuunrespons. * **Activatie:** Via drie paden: klassiek (antistoffen/CRP), lectine (MBL), en alternatief (spontane C3-activatie). * **Centrale factor C3:** Vormt na activatie C3b, dat zich covalent aan het oppervlak van pathogenen kan binden (complementfixatie). Dit opsoniseert pathogenen en markeert ze voor fagocytose. * **Effectorfuncties:** * **Opsonisatie:** Vergemakkelijkt fagocytose door binding aan complementreceptoren (CR) op macrofagen. * **Anafylatoxines (C3a, C5a):** Veroorzaken vasodilatatie, verhoogde capillaire permeabiliteit en chemoattractie van neutrofielen en monocyten. C5a is een krachtige chemoattractant en pro-trombotisch. Hoge concentraties C5a kunnen leiden tot circulatoire shock. * **Membrane Attack Complex (MAC):** Vormt poriën in de celmembraan van pathogenen, leidend tot celdood. Deficiënties in C5-C9 verhogen de gevoeligheid voor *Neisseria* bacteriën. * **Controlemechanismen:** Proteasen zoals factor H en I, en membraan-gebonden DAF, remmen complementactivatie op lichaamseigen cellen. Bacteriën met specifieke celwandcomponenten (bv. sialinezuur) kunnen deze controlemechanismen ontwijken. #### 3.4.2 Toll-like receptoren (TLRs) TLRs zijn PRRs die op het celoppervlak of in membranen van endosomen zitten. Ze herkennen diverse PAMPs en activeren cellen tot secretie van cytokines en interferonen. * **Locatie en functie:** * **Celmembraan:** Herkennen bacteriële componenten (bv. TLR4 voor LPS). * **Endosomen/Lysosomen:** Herkennen viraal RNA en DNA (bv. TLR3 voor dsRNA). * **Signaaltransductie:** Activatie leidt tot NF-κB translocatie naar de nucleus, wat transcriptie van pro-inflammatoire cytokines medieert. Ook inductie van Interferon Regulatory Factors (IRFs) leidt tot productie van type I interferonen. #### 3.4.3 Cytoplasmatische receptoren * **NOD-like receptoren (NLRs):** Intracellulaire receptoren die bacteriële componenten (peptidoglycanen) herkennen. Ze kunnen ook geactiveerd worden door DAMPs (bv. lysosomale lekkage). * **Inflammasomen:** Grote eiwitcomplexen gevormd door NLRs, die pro-inflammatoire cytokines (bv. pro-IL-1β) omzetten in inflammatoire cytokines via caspase-activiteit. Dit proces is cruciaal voor de respons op PAMPs en DAMPs. Voorbeelden zijn pyrofosfaat-kristallen (jicht) en cholesterol (atherosclerose). * **RNA en DNA sensors:** Cytoplasmatische sensoren (bv. RIG-I, MDA5, cGAS-STING) detecteren viraal RNA en DNA of vrijgekomen endogeen DNA (DAMPs), leidend tot interferonproductie en inflammatie. #### 3.4.4 Macrofagen (Monocyt/macrofaag) Macrofagen zijn langlevende cellen in weefsels, afkomstig van monocyten. Ze zijn gespecialiseerde fagocyten en spelen een sleutelrol in inflammatie, het opruimen van dode cellen en het initiëren van de adaptieve immuniteit. Ze bezitten scavenger receptoren en TLRs. #### 3.4.5 Neutrofielen (neutrofiele granulocyten) Neutrofielen zijn kortlevende, gespecialiseerde fagocyten die als eerste naar inflammatoire sites gemigreerd worden. * **Effector mechanismen:** * **Fagocytose:** Opname en vernietiging van pathogenen. * **Respiratory burst:** Productie van reactieve zuurstofsoorten (ROS) via NADPH-afhankelijke oxidases in fagolysosomen, die microben doden. * **Neutrophil Extracellular Traps (NETs):** Uitstoten van hun kernmateriaal om pathogenen te immobiliseren en te doden. #### 3.4.6 Natural Killer (NK) cells en Innate Lymphoid Cells (ILCs) NK-cellen zijn cytotoxische lymfocyten die een vroege respons bieden tegen virusinfecties en intracellulaire pathogenen. Ze doden geïnfecteerde cellen, vaak door apoptose te induceren. NK-cellen kunnen ook IFN-γ produceren, wat macrofagen activeert. #### 3.4.7 Defensines Defensines zijn korte, kationische antimicrobiële peptiden die actief zijn tegen bacteriën, virussen en schimmels. Ze verstoren de microbiële membranen. Ze worden afgescheiden door neutrofielen en epitheelcellen. #### 3.4.8 Interferonen (IFNs) * **Type I interferonen (IFN-α, IFN-β, IFN-λ):** Geproduceerd door virus-geïnfecteerde cellen als reactie op virale PAMPs (gedetecteerd door o.a. TLR3, RIG-I). Ze induceren een antivirale staat in naburige cellen door de expressie van Interferon-Stimulated Genes (ISGs), die virusreplicatie remmen. Het "griepaal syndroom" is vaak een gevolg van de door interferonen geïnduceerde gastheerrespons. * **Type II interferon (IFN-γ):** Geproduceerd door NK-cellen en T-cellen. Belangrijk voor de immuunrespons tegen intracellulaire pathogenen en activeert macrofagen voor verbeterde fagocytose. #### 3.4.9 Celautonoom mechanisme: Autofagie Autofagie is een cellulair proces waarbij cytoplasmatische componenten, waaronder intracellulaire pathogenen, worden omgeven door een membraan en afgebroken in lysosomen. Autofagie kan de inflammasoomactivatie en IFN-respons remmen en heeft een anti-inflammatoire rol. #### 3.4.10 Celautonoom mechanisme: AID/APOBEC cytidine deaminasen AID/APOBEC-eiwitten zijn betrokken bij DNA/RNA-mutaties. Sommige virussen (bv. HIV) gebruiken hun eiwitten om deze cellulaire enzymen te neutraliseren. Ze kunnen ook nucleïnezuren van virussen beschadigen tijdens infectie. ### 3.5 Rol in inflammatie en complicaties De effector mechanismen van het AIS, met name de herkenning van PAMPs en DAMPs, leiden direct tot inflammatie. Deze reactie is essentieel voor het bestrijden van infecties, maar kan, met name bij overmatige of chronische activatie, leiden tot aanzienlijke weefselschade en systemische complicaties zoals septische shock, bloedstollingsstoornissen en botverlies. De complexe interactie tussen pathogenen, weefselherstel en het immuunsysteem bepaalt de uiteindelijke uitkomst van infectie en ontsteking. --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Inflammatie | Een complexe biologische respons van weefsels op schadelijke stimuli, zoals pathogenen of beschadigde cellen, gekenmerkt door roodheid, warmte, zwelling en pijn. Het doel is het verwijderen van de oorzaak van celschade, het opruimen van dode cellen en weefselresten, en het initiëren van weefselherstel. | | Aangeboren immuun systeem (AIS) | De eerste verdedigingslinie van het lichaam tegen infecties. Het reageert snel maar niet-specifiek op een breed scala aan pathogenen met behulp van voor gedefinieerde receptoren en effector mechanismen. Het omvat onder andere fagocyten, NK-cellen en het complementsysteem. | | Specifiek immuun systeem (SIS) | Een immuunsysteem dat pathogenen specifiek herkent en een adaptieve respons opbouwt die geheugencellen produceert voor toekomstige blootstelling. Dit systeem, bestaande uit B- en T-cellen, is langzamer om zich te ontwikkelen maar biedt langdurige bescherming. | | PAMPs (Pathogeen geassocieerde moleculaire patronen) | Gemeenschappelijke moleculaire structuren die voorkomen op pathogenen, zoals lipopolysacchariden (LPS) op bacteriën of viraal dubbelstrengs RNA. Deze worden herkend door receptoren van het aangeboren immuunsysteem. | | PRRs (Pattern-recognition receptors) | Receptoren op immuuncellen die specifiek binden aan PAMPs. Door de herkenning van PAMPs worden immuunreacties geactiveerd, zoals de productie van cytokines en de rekrutering van immuuncellen naar de infectiehaard. | | DAMPs (Damage-associated molecular patterns) | Moleculen die vrijkomen uit beschadigde of stervende lichaamscellen. Deze signalen worden herkend door het aangeboren immuunsysteem en triggeren een ontstekingsreactie, zelfs in afwezigheid van een infectie. | | Fagocytose | Een proces waarbij immuuncellen, zoals macrofagen en neutrofielen, pathogenen, celresten of andere deeltjes omvatten en vernietigen door ze in te sluiten in een vacuole (fagosoom) die vervolgens fuseert met lysosomen. | | Cytokines | Kleine signaalmoleculen die door immuuncellen en andere celtypen worden geproduceerd en afgegeven. Ze spelen een cruciale rol in de communicatie tussen cellen en reguleren ontstekingsreacties, immuunrespons en hematopoëse. | | Chemokines | Een specifieke klasse van cytokines die verantwoordelijk zijn voor chemotaxis, het aantrekken van immuuncellen naar specifieke locaties in het lichaam, zoals een infectiehaard. Ze spelen een sleutelrol bij de rekrutering van neutrofielen en monocyten. | | Complementsysteem | Een cascade van eiwitten in het bloed die helpt bij de eliminatie van pathogenen. Het kan pathogenen direct lysiseren, opsonisatie (het markeren van pathogenen voor fagocytose) bevorderen en inflammatoire reacties versterken. | | Toll-like receptors (TLRs) | Een familie van PRRs die op de celmembraan of in intracellulaire vesikels zitten. Ze herkennen diverse PAMPs en initiëren signaleringscascades die leiden tot de productie van cytokines en interferonen. | | Inflammasomen | Intracellulaire eiwitcomplexen die worden gevormd als reactie op pathogenen of DAMPs. Ze activeren het enzym caspase-1, wat leidt tot de rijping en secretie van pro-inflammatoire cytokines zoals IL-1β en IL-18. | | Interferonen (IFNs) | Een groep cytokines die voornamelijk worden geproduceerd door geïnfecteerde cellen als reactie op virussen. Ze induceren een antivirale toestand in naburige cellen en activeren andere immuuncellen, zoals NK-cellen. | | Autofagie | Een cellulair proces waarbij de cel zichzelf "opruimt" door beschadigde organellen of eiwitten af te breken en te recyclen. Het speelt ook een rol in de afweer tegen intracellulaire pathogenen en kan inflammatie remmen. | | Septische shock | Een levensbedreigende aandoening die ontstaat als gevolg van een wijdverspreide infectie die leidt tot een ernstige ontregeling van de bloedsomloop en orgaanfalen. Een cytokinestorm speelt hierbij vaak een centrale rol. | | Cytokine storm | Een overmatige en ongecontroleerde productie van cytokines die het immuunsysteem extreem kan activeren. Dit kan leiden tot ernstige weefselschade, orgaandisfunctie en is een belangrijke oorzaak van mortaliteit bij ernstige infecties. | | Blutstolling | Een complex proces waarbij bloedplaatjes en stollingsfactoren samenwerken om bloedingen te stoppen door de vorming van een bloedstolsel. Bij systemische infecties kan overmatige stolling leiden tot diffuse intravasculaire stolling (DIC). | | Botresorptie | Het proces waarbij botweefsel wordt afgebroken. Dit wordt normaal gesproken uitgevoerd door osteoclasten en is essentieel voor botmetabolisme en -onderhoud. Chronische inflammatie kan leiden tot verhoogde botresorptie. | | Weefselherstel | Het proces waarbij beschadigd weefsel wordt gerepareerd. Dit omvat celproliferatie, angiogenese en de aanmaak van extracellulaire matrix. Het wordt vaak gevolgd na een inflammatoire reactie. | | Acute fase eiwitten | Eiwitten waarvan de concentratie in het bloed snel toeneemt tijdens inflammatie. Voorbeelden zijn C-reactief proteïne (CRP) en mannan-bindend lectine (MBL), die helpen bij de pathogenenherkenning en complementactivatie. | | Neutrofielen | Een type witte bloedcel (granulocyt) dat een cruciale rol speelt in de vroege immuunrespons tegen bacteriële en schimmelinfecties. Ze zijn gespecialiseerde fagocyten die pathogenen opnemen en doden. | | Macrofagen | Grote fagocyterende immuuncellen die ontstaan uit monocyten. Ze spelen een sleutelrol in het opruimen van pathogenen, celresten en het presenteren van antigenen aan T-cellen. Ze zijn ook betrokken bij weefselherstel en inflammatie. | | Natural Killer (NK) cellen | Een type lymfocyt dat deel uitmaakt van het aangeboren immuunsysteem. NK-cellen kunnen geïnfecteerde cellen of tumorcellen herkennen en doden zonder voorafgaande sensibilisatie. | | Defensines | Kleine antimicrobiële peptiden die een belangrijke rol spelen in de aangeboren immuniteit. Ze kunnen de membranen van bacteriën, virussen en schimmels verstoren, waardoor deze gedood worden. | | Interferonen (Type I) | Geproduceerd door vrijwel alle celtypen na infectie met virussen, of na stimulatie van specifieke receptoren. Ze induceren een antivirale toestand in naburige cellen en activeren andere immuuncellen. | | Autofagie | Een cellulaire "zelfopruimings" functie waarbij beschadigde componenten worden afgebroken en gerecycled. Dit proces is ook betrokken bij de afweer tegen intracellulaire pathogenen en kan de inflammatie moduleren. | | AID/APOBEC | Een familie van cytidine-deaminasen die betrokken zijn bij DNA/RNA-modificatie. Bij het immuunsysteem spelen ze een rol bij de vorming van antistoffen (B-cel receptor) en kunnen ze ook virale genomen beïnvloeden. |

# Ontwikkeling van B-cellen Oké, hier is een gedetailleerd studiemateriaal over de ontwikkeling van B-cellen, opgesteld in de gevraagde formaten. ## 1. Ontwikkeling van B-cellen De ontwikkeling van B-cellen is een complex proces dat ervoor zorgt dat een functioneel en veilig immuunsysteem wordt opgebouwd, beginnend vanuit stamcellen tot volledig functionele B-cellen die in staat zijn tot het produceren van antistoffen. ### 1.1 Fase 1: Samenstellen van het repertoire De initiële fase van B-celontwikkeling vindt plaats in het beenmerg en is gericht op het samenstellen van het unieke repertoire aan antigeenreceptoren (BCR's) dat elke individuele B-cel zal dragen. Dit proces is onafhankelijk van antigeenbinding. * **Stamceldifferentiatie:** Hematopoëtische stamcellen, gemarkeerd met CD34, differentiëren tot B-celprecursoren. Vroege voorlopers ondergaan nog geen DNA-herschikkingen. * **Pro-B cel stadium:** In dit stadium beginnen de herschikkingen van de genen voor de zware keten van het immunoglobuline (Ig). Eerst vindt herschikking plaats tussen D- en J-segmenten, gevolgd door de herschikking van een V-segment met de DJ-combinatie. Hoewel de zware keten op DNA-niveau herschikt is, is deze nog niet op eiwitniveau aanwezig. Vanaf de vroege pro-B cel is de cel "committed" om een B-cel te worden. * **Pre-B cel stadium:** De zware keten is nu succesvol herschikt. Dit is aantoonbaar door de aanwezigheid van de $\mu$-keten in het cytoplasma. Vervolgens begint de herschikking van de lichte keten. * **Genherschikking en selectie:** * De herschikking van Ig-genen vereist de expressie van RAG1 en RAG2 enzymen, vergelijkbaar met T-celontwikkeling. Transcriptiefactoren zoals Pax-5 spelen een cruciale rol; Pax-5 zorgt voor Ig-herschikkingen en de expressie van B-cel-specifieke eiwitten zoals $\lambda$5 en Vpreb. Zonder Pax-5 dedifferentiëren B-cellen. * **Productieve vs. niet-productieve herschikking:** Cellen kunnen alleen verder differentiëren als de zware en lichte ketens productief zijn herschikt. * Zware keten: 2 kansen (2 chromosomen). * Lichte keten: 4 kansen (2 chromosomen voor zowel $\kappa$ als $\lambda$). * Niet-productieve herschikkingen, waarbij het leesraam niet correct wordt gevormd, leiden tot apoptose. * **Allelische exclusie:** Een productieve herschikking van een gen voor een zware keten stopt de verdere herschikking van het andere allel van de zware keten. Dit resulteert in de expressie van slechts één type zware keten per cel. Dit mechanisme zorgt ervoor dat elke B-cel slechts één specificiteit zal dragen. Een vergelijkbaar mechanisme zorgt ervoor dat elke B-cel slechts één type lichte keten tot expressie brengt. * **Pre-B celreceptor (pre-BCR):** De pre-BCR bestaat uit een succesvol herschikte zware keten, geassocieerd met een surrogaat lichte keten ($\lambda$5 en Vpreb). Deze receptor wordt deels intracellulair gehouden. Binding van een ligand is niet vereist; de vorming van de pre-BCR zelf induceert een signaal dat de verdere herschikking van de zware keten stopt en celdeling stimuleert. Dit leidt tot de vorming van een populatie van ongeveer 100 cellen die allemaal dezelfde zware keten tot expressie brengen. Dit signaal is essentieel voor overleving; zonder dit signaal ondergaat de pro-B cel apoptose. * **CD-markers:** Tijdens de ontwikkeling worden specifieke celoppervlaktemarkers tot expressie gebracht, waaronder CD19 (vanaf pro-B/pre-B stadium) en later CD20 (op mature B-cellen in perifere bloed). RAG1/2 expressie wordt geremd door (pre-)BCR signalering. TdT is nodig voor junctionele diversiteit (N-nucleotiden), en Ig$\alpha$/Ig$\beta$ zijn essentieel voor de expressie en signalering van zowel de pre-BCR als de BCR. ### 1.2 Fase 2: Negatieve selectie Deze fase, die plaatsvindt in het beenmerg, is cruciaal voor het elimineren van B-cellen die autoreactief zijn, d.w.z. die reageren tegen lichaamseigen antigenen. * **Autoreactiviteit eliminatie:** B-cellen die na de genherschikking een receptor (BCR) ontwikkelen die specifiek is voor een multivalent zelfantigeen (zoals een oppervlakte-eiwit van eigen cellen), worden in het beenmerg behouden en ondergaan apoptose (klonale deletie). * **Anergie:** B-cellen die een receptor hebben die specifiek is voor een oplosbaar zelfantigeen, ondergaan geen apoptose, maar raken in een staat van anergie. Anergische cellen zijn functioneel verliesgevend, wat betekent dat ze geen B-celactivatie kunnen ondergaan na antigeenbinding. Deze cellen hebben een korte levensduur (1-5 dagen) en sterven af in de periferie. * **Normale ontwikkeling:** B-cellen die geen antigeen herkennen tijdens hun differentiatie, doorlopen een normale ontwikkeling en gaan verder als immature B-cellen die IgM en IgD tot expressie brengen. * **Onvolledige tolerantie:** B-cellen zijn niet altijd tolerant voor intracellulaire stoffen zoals DNA of RNA, of voor stoffen die in zeer lage concentraties voorkomen (bv. sommige hormonen). Preventie van auto-immuniteit op B-celniveau is daarom niet 100% sluitend. ### 1.3 Fase 3/4: Positieve selectie / recirculatie Deze fasen omvatten de uitrijping tot naive B-cellen en hun recirculatie in perifere lymfoïde organen. * **Migratie en uitrijping:** Immature B-cellen met oppervlakte-IgM migreren vanuit het beenmerg naar de periferie, met name naar de secundaire lymfoïde organen (lymfeknopen, milt). * **Rol van chemokines en FDC's:** * Stromale cellen en dendritische cellen in de lymfeknopen scheiden chemokines (zoals CCL21) af die naïeve B-cellen aantrekken via hun CCR7-receptoren. * Folliculaire dendritische cellen (FDC's) in de primaire lymfoïde follikels scheiden CXCL13 af, wat migratie naar deze follikels bevordert. * Anergische B-cellen reageren niet op CXCL13 en krijgen geen toegang tot de primaire follikel. * FDC's scheiden ook BAFF (B cell activating factor) af, wat de uitrijping van immature B-cellen tot mature B-cellen bevordert. * **Mature B-cellen:** Mature B-cellen worden gekenmerkt door de expressie van zowel oppervlakte-IgM als IgD. Deze cellen hebben een langere overlevingstijd (ongeveer 40 dagen) dan immature B-cellen. * **Circulatie en selectie:** B-cellen die geen toegang krijgen tot primaire lymfoïde follikels sterven binnen enkele dagen af. B-cellen die wel toegang krijgen, overleven wekenlang, tenzij ze antigeen ontmoeten. Dit proces zorgt voor homeostase van het B-celaantal, mede door de beperkte capaciteit van FDC-niches. B-cellen en FDC's onderhouden elkaar via membraan-gebonden lymfotoxine (LT) en andere factoren. ### 1.4 Fase 5: Ontmoeten van het antigeen Deze fase beschrijft de interactie van mature, naïeve B-cellen met hun specifieke antigeen, wat leidt tot activatie en differentiatie. * **Antigeenherkenning:** Mature B-cellen recirculeren continu tussen bloed en secundaire lymfoïde organen, constant zoekend naar hun specifieke antigeen. * **Activatie en differentiatie:** Bij herkenning van het antigeen in de T-celgebieden van de lymfoïde organen, waarbij ook T-helpercellen (CD4+) aanwezig zijn, ondergaan B-cellen activatie en differentiatie. * **Kiemcentrumvorming:** De geactiveerde B-cellen migreren naar de primaire follikel, waar ze prolifereren en een kiemcentrum vormen. * **Centroblasten:** Prolifererende cellen in het kiemcentrum. * **Centrocyten:** Niet-prolifererende cellen die isotype switch en affiniteitsmaturatie hebben ondergaan. * **Affiniteitsmaturatie en Isotype Switch:** * **Affiniteitsmaturatie:** Tijdens de kiemcentrumreactie ondergaan B-cellen somatische hypermutatie in hun Ig-genen, wat leidt tot mutaties in de variabele regio's van de BCR. B-cellen met een hogere affiniteit voor het antigeen worden geselecteerd en prolifereren verder. Dit verhoogt de effectiviteit van de antistofrespons. * **Isotype Switch:** B-cellen wisselen van het type antistof dat ze produceren (isotype switch), van IgM naar IgG, IgA, of IgE. Dit gebeurt onder invloed van T-helpercellen en cytokines. Dit proces verandert de effectorfunctie van het antilichaam, niet de antigeenspecificiteit. ### 1.5 Fase 6: Immuniteit Deze fase beschrijft de uiteindelijke rol van B-cellen in de immuunrespons, inclusief de productie van antistoffen en de vorming van geheugen. * **Plasmacellen:** Na activatie en differentiatie in het kiemcentrum, differentiëren B-cellen tot plasmacellen. Plasmacellen zijn gespecialiseerde cellen die grote hoeveelheden oplosbare antistoffen produceren. Deze antistoffen worden langdurig en in hoge doses uitgescheiden gedurende langere tijd. * **Geheugen B-cellen:** Naast plasmacellen vormen zich ook langlevende geheugen B-cellen. Deze cellen hebben een verhoogde affiniteit voor het antigeen en zorgen voor een snellere en sterkere immuunrespons bij een tweede blootstelling aan hetzelfde antigeen. Geheugen B-cellen recirculeren door het lichaam en keren terug naar het beenmerg. * **Rol in de immuunrespons:** Antistoffen geproduceerd door plasmacellen neutraliseren pathogenen extracellulair, markeren pathogenen voor fagocytose (opsonisatie) of activeren het complementsysteem. * **Dynamiek van B-cellen:** De meeste B-cellen die het beenmerg verlaten, zijn kortlevend omdat ze geen toegang krijgen tot de follikels en geen overlevingssignalen ontvangen. Slechts een klein aantal mature B-cellen overleeft in de secundaire lymfoïde organen. Dit zorgt voor een continue vernieuwing van het B-celrepertoire. Het aantal B-lymfocyten wordt bepaald door de beschikbare FDC-niches. --- # Ontwikkeling van T-cellen De ontwikkeling van T-cellen is een complex proces dat plaatsvindt in de thymus, waarbij het immuunsysteem leert om lichaamseigen structuren te tolereren en lichaamsvreemde antigenen effectief te bestrijden. ### 2.1 Fase 1: Samenstellen van het repertoire De ontwikkeling van T-cellen begint met hematopoëtische stamcellen die vanuit het beenmerg naar de thymus migreren. In de thymus worden deze cellen T-cel 'committed' door interactie met de Notch-signaleringsroute. Deze cellen gaan de T-cel precursor-fase in, waarbij ze de IL-7 receptor tot expressie brengen en prolifereren onder invloed van IL-7, geproduceerd door thymusepitheelcellen (TEC). Tijdens deze fase vindt de herschikking van T-celreceptor (TCR) genen plaats. Er zijn twee hoofdlijnen: * **TCR \(\gamma\delta\) cellen:** Deze worden gevormd wanneer de \(\gamma\) en \(\delta\) ketens van de TCR succesvol herschikken vóór de \(\beta\) keten. Deze cellen blijven meestal dubbel-negatief voor CD4 en CD8 (DN). * **TCR \(\alpha\beta\) cellen:** Wanneer de \(\beta\) keten eerst succesvol herschikt, vormen deze cellen een pre-TCR complex. Dit complex bestaat uit de \(\beta\) keten en een surrogaat \(\alpha\) keten (pT\(\alpha\)). De expressie van de pre-TCR stopt verdere \(\beta\) keten herschikking, induceert celproliferatie en differentiatie naar het dubbel-positieve (DP) fenotype, waarbij zowel CD4 als CD8 worden geuit. Vervolgens vindt de herschikking van de \(\alpha\) keten plaats, en wordt het functionele TCR \(\alpha\beta\) complex op het celmembraan tot expressie gebracht, samen met CD3. Net als bij B-cellen treedt allelische exclusie op, wat betekent dat elke T-cel slechts één type TCR tot expressie brengt. > **Tip:** Notch1-signalering is cruciaal om de cellen richting T-cel lineage te sturen en vorming van B-cellen te voorkomen. ### 2.2 Fase 2: Positieve selectie Positieve selectie vindt plaats in de cortex van de thymus en is een essentieel proces om ervoor te zorgen dat T-cellen MHC-moleculen kunnen herkennen. Dubbel-positieve (DP) thymocyten die een functionele TCR \(\alpha\beta\) hebben ontwikkeld, worden gescreend op hun vermogen om zelf-MHC-moleculen te binden die een zelf-peptide presenteren. * **Mechanisme:** Wanneer de TCR van een DP-cel een zwakke interactie aangaat met een MHC-peptide complex op de epitheelcellen van de thymus, wordt dit beschouwd als een succesvolle binding. Dit signaal is cruciaal voor overleving en differentiatie. * **Gevolg:** Cellen die te zwak interageren of helemaal niet interageren met zelf-MHC, ondergaan apoptose. Cellen die succesvol binden, worden gedwongen om ofwel CD4 ofwel CD8 te blijven uiten, afhankelijk van het type MHC-molecuul waarmee de TCR interactie had (MHC klasse II voor CD4 T-cellen, MHC klasse I voor CD8 T-cellen). Dit proces bepaalt of de cel een helper T-cel precursor of een cytotoxische T-cel precursor wordt. * **AI RE:** Het Autoimmune Regulator (AIRE) gen speelt een rol bij de expressie van een breed scala aan weefselspecifieke antigenen in de thymus, wat essentieel is voor de positieve selectie en voorbereiding op perifere antigenen. Positieve selectie sluit de herschikking van de \(\alpha\) keten definitief af. Het vereist de aanwezigheid van zowel een peptide als een MHC-molecuul op de thymus epitheelcellen. Het signaal is een tonisch signaal, dat de T-cel in leven houdt zonder deze te activeren. > **Tip:** Positieve selectie zorgt voor MHC-restrictie, wat betekent dat T-cellen alleen antigenen kunnen herkennen in de context van specifieke MHC-moleculen. ### 2.3 Fase 3: Negatieve selectie Negatieve selectie vindt plaats om autoreactieve T-cellen te elimineren die potentieel auto-immuunziekten zouden kunnen veroorzaken. Dit proces vindt plaats in de cortex, corticomedullaire junctie en vooral in de medulla van de thymus. * **Mechanisme:** T-cellen die een sterke affiniteit vertonen voor zelf-antigenen, gepresenteerd door MHC-moleculen, ondergaan negatieve selectie. Een sterke interactie tussen de TCR en een zelf-peptide:zelf-MHC complex leidt tot apoptose. * **Rol van AIRE:** AIRE zorgt ervoor dat medullaire thymusepitheelcellen (mTEC's) een breed spectrum aan weefselspecifieke antigenen tot expressie brengen. Deze peptiden worden gepresenteerd op MHC-moleculen en scannen de T-cel precursors. Dendritische cellen (DC's) in de medulla spelen ook een rol bij het presenteren van deze antigenen. * **Lot van autoreactieve cellen:** Cellen die te sterk reageren op zelf-antigenen worden gedwongen tot apoptose en worden vervolgens opgeruimd door fagocyterende macrofagen in de thymus. Een uitzondering hierop zijn de natuurlijke T regulatorische cellen (nTreg), die gevormd worden in de medulla en een suppressieve functie hebben, zelfs na sterke stimulatie. > **Tip:** Het mechanisme van positieve en negatieve selectie past het primaire T-cel repertoire aan de genetische achtergrond (MHC-locus) van het individu aan. ### 2.4 Fase 4-6: Recirculatie, ontmoeten van het antigeen, immuniteit Ongeveer 2% van de thymocyten die de thymus verlaten, zijn functionele, naïeve T-cellen. Deze cellen recirculeren tussen het bloed en de secundaire lymfoïde organen (lymfeknopen, milt, etc.) op zoek naar hun specifieke antigeen. * **Recirculatie:** Na maturatie in de thymus verlaten CD4+ en CD8+ T-cellen de medulla via het bloed. Ze komen de lymfeknopen binnen via 'high endothelial venules' (HEVs) en migreren naar de T-cel gebieden. Ze leven lang (jaren) en blijven in leven door homeostatische mechanismen, zoals cytokines zoals IL-7 en interactie met MHC op dendritische cellen. * **Ontmoeting met antigeen:** Als een naïeve T-cel zijn specifieke antigeen tegenkomt, gepresenteerd door een dendritische cel in een secundair lymfoïde orgaan, wordt deze geactiveerd. * **Activatie en differentiatie:** De activatie leidt tot klonale expansie (proliferatie) en differentiatie tot effectorcellen en geheugencellen. * CD8+ T-cellen differentiëren tot cytotoxische T-cellen die geïnfecteerde cellen doden. * CD4+ T-cellen differentiëren tot verschillende helper T-cel subtypes (Th1, Th2, Th17, Treg, etc.), die cruciale rollen spelen in het reguleren van immuunresponsen door het secreteren van cytokines. > **Tip:** T-cellen leven lang, zelfs zonder constante antigeenstimulatie, wat hen onderscheidt van B-cellen die afhankelijker zijn van voortdurende signalen via follikels. De thymus degradeert na de puberteit, wat de aanmaak van nieuwe T-cellen beperkt. **Homeostatische expansie** zorgt voor het herstel van het T-cel aantal en handhaaft een stabiel immuun-evenwicht. Hoewel de thymusproductie het repertoire vergroot, blijft het repertoire bij homeostatische expansie gelijk. Dit kan leiden tot een oligoklonaal T-cel repertoire bij patiënten met bijvoorbeeld SCID, ondanks normale T-cel aantallen. De CD4/CD8 ratio is doorgaans 2:1, wat deels te danken is aan de behoefte aan cytokines voor overleving. --- # HLA polymorfisme en ziekteassociaties HLA-polymorfisme is cruciaal voor de effectiviteit van de immuunrespons en is sterk geassocieerd met de vatbaarheid voor en de progressie van verschillende ziekten, waaronder auto-immuunziekten en HIV-infectie. ### 3.1 De rol van MHC/HLA in antigeenpresentatie Lymfocyten, zoals B-cellen en T-cellen, spelen een centrale rol in het immuunsysteem en herkennen specifieke moleculen. B-cellen herkennen macromoleculen zoals eiwitten en suikers. T-cellen daarentegen, presenteren door het Major Histocompatibility Complex (MHC) moleculen, ook wel Human Leukocyte Antigen (HLA) genoemd bij mensen. * **CD4+ T-cellen** herkennen peptiden die gebonden zijn aan **HLA-DR** moleculen. Deze peptiden zijn doorgaans 13-16 aminozuren lang. * **CD8+ T-cellen** herkennen peptiden die gebonden zijn aan **HLA-ABC** moleculen. Deze peptiden zijn korter, ongeveer 9 aminozuren lang. * **NK-cellen** bezitten inhibitoire receptoren die zelfmoleculen herkennen. Wanneer een bacterie het lichaam binnendringt, kan deze door macrofagen worden opgenomen. De fragmenten van de bacterie worden vervolgens gepresenteerd op HLA-DR moleculen op het oppervlak van de macrofaag, en herkend door CD4+ T-cellen. Virussen daarentegen, die cellen infecteren, presenteren virale peptiden op HLA-ABC moleculen, welke herkend worden door CD8+ T-cellen. Extracellulaire virussen kunnen ook herkend worden door antistoffen geproduceerd door B-cellen. ### 3.2 HLA-polymorfisme en diversiteit HLA-genen zijn extreem polymorf, wat betekent dat er zeer veel verschillende allelen bestaan binnen de menselijke populatie. Dit polymorfisme is al zeer oud en zelfs ouder dan de menselijke soort zelf. * Het bestaan van duizenden allelen voor één gen is ongebruikelijk. Dit suggereert een evolutionair voordeel van deze diversiteit. * Heterozygotie bij de MHC-locus biedt een voordeel: individuen met een breder scala aan HLA-allelen kunnen een groter aantal verschillende peptiden presenteren. Dit stelt het immuunsysteem in staat om een breder scala aan pathogenen te herkennen en effectiever te bestrijden. * Bepaalde populaties met weinig immigratie hebben een beperkter aantal HLA-allelen, maar zijn vaak heterozygoot, wat de overleving van diverse allelen waarborgt. ### 3.3 Ziekteassociaties van HLA-polymorfisme Het polymorfisme van HLA-genen is nauw verbonden met de vatbaarheid voor en de progressie van verschillende ziekten. #### 3.3.1 Auto-immuunziekten Auto-immuunziekten zijn vaak HLA-afhankelijk. Dit suggereert dat de auto-immuniteit wordt uitgelokt door een beperkt antigeen. * Wanneer een bepaald gemodificeerd zelf-peptide sterk bindt aan een specifiek HLA-antigeen, kan dit leiden tot de activatie van autoreactieve T-cellen en het ontstaan van auto-immuniteit. * Dit gebeurt wanneer het antigeen beperkt is, wat resulteert in een klein aantal peptiden na processing. De respons tegen een dergelijk pathogeen of zelf-peptide wordt dan grotendeels bepaald door de specifieke HLA-moleculen die een individu bezit. #### 3.3.2 HIV-progressie Heterozygotie bij de MHC-locus is geassocieerd met een vertraagde progressie van AIDS bij mensen die geïnfecteerd zijn met HIV-1. * Individuen die polymorf zijn voor alle HLA-loci (heterozygoot) vertonen een langzamere progressie naar AIDS dan individuen die homozygoot zijn voor bepaalde of alle loci. * De reden hiervoor is dat heterozygotie leidt tot de presentatie van een breder scala aan virale peptiden, waardoor het immuunsysteem effectiever kan reageren tegen het virus. ### 3.4 Balans tussen diversiteit en zelf-tolerantie Het brede scala aan HLA-allelen is essentieel voor de herkenning van externe pathogenen. Echter, dit brengt ook uitdagingen met zich mee voor het handhaven van zelf-tolerantie. * Een hoge diversiteit aan MHC-moleculen kan theoretisch leiden tot overmatige negatieve selectie van het T-cel repertoire, omdat veel zelf-peptiden mogelijk gebonden kunnen worden aan de vele verschillende MHC-varianten. * Er is echter een evolutionair evenwicht gevonden, waarbij een individu doorgaans beschikt over ongeveer 6 MHC klasse I en 6 MHC klasse II moleculen. Dit aantal is voldoende om een breed scala aan peptiden te presenteren, terwijl het risico op overmatige negatieve selectie beperkt blijft. * Elke MHC-molecule kan naar schatting ongeveer 10.000 verschillende peptiden binden. Het totale aantal peptiden dat een individu kan presenteren, is dus aanzienlijk. * Het proces van negatieve selectie, waarbij autoreactieve T-cellen worden geëlimineerd, is cruciaal. Een te zwakke stimulus induceert positieve selectie, terwijl een te sterke stimulus negatieve selectie induceert. Het mechanisme waarmee dezelfde TCR tot beide selecties kan leiden, is nog niet volledig begrepen. > **Tip:** Begrijp de trade-off tussen het maximaliseren van de pathogenenherkenning door MHC-polymorfisme en het handhaven van zelf-tolerantie. Dit is een kernconcept dat de link legt tussen HLA en ziekteassociaties. --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Beenmerg | Het primaire lymfoïde orgaan waar B-cellen zich ontwikkelen en waar de herschikking van Ig-genen plaatsvindt. Hier ondergaan immature B-cellen negatieve selectie door herkenning van zelf-antigenen, wat kan leiden tot apoptose. | | Thymus | Het centrale lymfoïde orgaan waar T-cellen zich ontwikkelen. Het is cruciaal voor de positieve en negatieve selectie van T-cellen, waardoor een functioneel en zelf-tolerante T-cel repertoire ontstaat dat MHC-moleculen kan herkennen. | | Autoreactiviteit | De neiging van immuuncellen om de eigen lichaamseigen componenten te herkennen en aan te vallen, wat kan leiden tot auto-immuunziekten. Zowel B- als T-cellen ondergaan selectieprocessen om autoreactiviteit te voorkomen. | | Negatieve selectie | Een cruciaal proces tijdens de ontwikkeling van lymfocyten (B- en T-cellen) waarbij cellen die autoreactief zijn (zelf-antigenen herkennen) worden geëlimineerd, meestal via apoptose. Dit voorkomt auto-immuniteit. | | Positieve selectie | Een proces tijdens de ontwikkeling van T-cellen in de thymus waarbij T-cellen die MHC-moleculen kunnen herkennen, worden geselecteerd. Dit proces is essentieel voor MHC-restrictie en de differentiatie naar CD4+ of CD8+ T-cellen. | | Lymfocyten | Een type witte bloedcel dat een centrale rol speelt in het adaptieve immuunsysteem. De belangrijkste typen zijn B-cellen (die antistoffen produceren) en T-cellen (die cellulaire immuniteit mediëren en helpen reguleren). | | Repertoire | De verzameling van alle unieke antigeenreceptoren (zoals B-celreceptoren en T-celreceptoren) die door de immuuncellen van een individu kunnen worden geproduceerd. Dit repertoire wordt gevormd en geselecteerd tijdens de lymfocytenontwikkeling. | | Antigeen | Elke stof die in staat is om een immuunrespons op te wekken, met name de productie van antistoffen. Antigene peptiden worden door MHC-moleculen aan T-cellen gepresenteerd. | | Apoptose | Geprogrammeerde celdood, een essentieel proces voor de verwijdering van beschadigde, geïnfecteerde of onnodige cellen in het lichaam. Negatieve selectie van lymfocyten maakt veelvuldig gebruik van apoptose. | | Anergie | Een staat van immunologische onresponsiviteit van lymfocyten (vooral T-cellen) die wordt geïnduceerd door de binding aan een antigeen zonder de benodigde co-stimulatoire signalen. Anergische cellen zijn niet in staat om een effectieve immuunrespons te initiëren. | | MHC (Major Histocompatibility Complex) | Een groep genen die coderen voor eiwitten op het celoppervlak die een cruciale rol spelen bij de presentatie van peptiden aan T-cellen. MHC klasse I moleculen presenteren intracellulaire peptiden (aan CD8+ T-cellen), terwijl MHC klasse II moleculen extracellulaire peptiden presenteren (aan CD4+ T-cellen). | | HLA (Human Leukocyte Antigen) | De menselijke vorm van MHC-moleculen. HLA-polymorfisme zorgt voor een grote diversiteit in peptidepresentatie binnen de menselijke populatie, wat de weerstand tegen diverse pathogenen verhoogt. | | TCR (T-cell Receptor) | De antigeenreceptor op het oppervlak van T-cellen, die verantwoordelijk is voor de herkenning van peptiden gebonden aan MHC-moleculen. De diversiteit van de TCR wordt gegenereerd door genherschikkingen. | | BCR (B-cell Receptor) | De antigeenreceptor op het oppervlak van B-cellen, die meestal bestaat uit membraangebonden immunoglobuline (IgM of IgD). De BCR is verantwoordelijk voor de herkenning van specifieke antigenen. | | Allelische exclusie | Een mechanisme dat ervoor zorgt dat lymfocyten (B- en T-cellen) slechts één type antigeenreceptor tot expressie brengen. Dit garandeert dat elke cel een specifieke affiniteit heeft voor één bepaald antigeen. | | Kiemcentrum (Germinal Center) | Structuur in secundaire lymfoïde organen waar B-cellen die geactiveerd zijn door antigenen, doorgaan met proliferatie, differentiatie en affiniteitsmaturatie om hoog-affiene antistoffen te produceren. | | Affiniteitsmaturatie | Een proces dat plaatsvindt in kiemcentra, waarbij B-cellen door middel van somatische hypermutatie in hun Ig-genen mutaties ondergaan. Dit leidt tot B-cellen met een hogere affiniteit voor het oorspronkelijke antigeen. | | Homeostatische expansie | Het fenomeen waarbij immuuncellen, met name T-cellen, zich vermenigvuldigen om het celnummer in het lichaam te herstellen en een stabiel immuunevenwicht (homeostase) te behouden, zelfs in afwezigheid van specifieke antigeenstimulatie. |

# Antilichamen en hun toepassingen Dit deel van het document behandelt de verschillende soorten antilichamen, hun productie, modificatie en specifieke toepassingen in diagnostiek en therapie, inclusief polyklonale en monoklonale antistoffen, ELISA en flowcytometrie. ### 1.1 Polyklonale antistoffen Polyklonale antistoffen worden geproduceerd uit het serum van een geïmmuniseerd individu. Ze vormen een mengsel van antilichamen, waarvan slechts een deel gericht is tegen het specifieke antigeen van interesse. De aanwezige antistoffen kunnen van verschillende isotypes zijn (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4) en herkennen diverse epitopen op hetzelfde antigeen. Humane immuunglobulinepreparaten bevatten doorgaans antistoffen tegen veelvoorkomende pathogenen zoals rhinovirus, RSV en adenovirus, maar niet tegen HIV of HCV, aangezien de donoren seronegatief zijn voor deze virussen. **Toepassingen van polyklonale antistoffen:** * **Passieve immuniteit:** Directe toediening van antistoffen om tijdelijke bescherming te bieden. * **Polyvalente immunoglobulines:** Opgezuiverd uit het bloed van gezonde volwassen donoren, bevatten antistoffen tegen frequent voorkomende virussen. Gebruikt bij B-celdefecten en auto-immuunziekten. * **Specifieke immunoglobulines:** Afkomstig van hyperimmune of gevaccineerde donoren. Voorbeelden zijn: * Anti-D: voor rhesusnegatieve zwangere vrouwen. * Anti-HBV: na een prikaccident. * Antitetanus: voor wondbehandeling. * Anti-rabiës: na beet van een verdacht dier (vaak in combinatie met vaccinatie). * Anti-CMV: voor profylaxe en behandeling van transplantatiepatiënten. * **Onderdrukking van immuniteit:** Anti-thymocyten globulines (ATG), afkomstig van geïmmuniseerd konijnenserum, worden gebruikt bij transplantatie om de immuunrespons te onderdrukken. ### 1.2 Monoklonale antistoffen Monoklonale antistoffen zijn een homogene populatie van antistoffen die elk slechts één specifiek epitoop herkennen. Ze bestaan uit één type zware keten en één type lichte keten. Alle productiebatches van een monoklonaal antistofproduct zijn identiek. **Productie van monoklonale antistoffen:** De productie verloopt klassiek via hybridoomtechnologie: 1. Een muis wordt geïmmuniseerd met het gewenste antigeen (bijvoorbeeld humane thymuscellen). 2. B-cellen worden geïsoleerd uit de milt van de gemuniseerde muis. 3. Deze B-cellen worden gefuseerd met een myeloomcel (een maligne plasmacel die zelf geen antistoffen produceert). 4. De resulterende hybridoomcellen zijn snel delend en produceren het specifieke antistof. 5. Na selectie kan het gewenste hybridoom worden geïsoleerd. **Voorbeeld:** OKT3 is een monoklonaal antistof dat één epitoop herkent op T-cellen, specifiek de CD3-eiwitten die geassocieerd zijn met de T-celreceptor (TCR). **Uitdagingen bij murien (muizen) monoklonale antistoffen:** Murien monoklonale antistoffen kunnen bij injectie in mensen immunogeniciteit opwekken, wat leidt tot de vorming van anti-muis antilichamen. Dit vermindert hun effectiviteit doordat immuuncomplexen snel worden verwijderd. Om dit tegen te gaan, worden murien antistoffen vermenselijkt. ### 1.3 Gehumaniseerde monoklonale antistoffen Vermenselijkingstechnieken worden toegepast om de immunogeniteit van monoklonale antistoffen te verminderen. * **Chimere antistoffen:** Bezitten de muizen afkomstige variabele regio's (V_H en V_L) voor antigeenbinding, terwijl de constante regio's humaan zijn. De keuze van het humane isotype is gebaseerd op gewenste effecten, zoals binding aan Fc-receptoren (voor NK-celactiviteit) of complementactivatie. De benaming eindigt vaak op "-ximab". * **Gehumaniseerde antistoffen:** Hierbij zijn alleen de complementaire-determining regions (CDR's) van de zware en lichte keten afkomstig van de muis, de rest is humaan. De benaming eindigt vaak op "-zumab". * **Humane monoklonale antistoffen:** Volledig humaan, maar technisch moeilijker te produceren omdat gerichte immunisatie van mensen niet mogelijk is. De benaming eindigt vaak op "-mumab". * **Fusie-eiwitten:** Bestaan uit een receptor gebonden aan het constante deel van een antistof. De benaming eindigt vaak op "-cept". **Targets van monoklonale antistoffen:** Monoklonale antistoffen kunnen gericht zijn tegen verschillende celoppervlaktemoleculen, zoals CD20, HER2, CD19, en fungeren als checkpointblokkers of anti-cytokine middelen (gericht tegen IL-1, IL-6, TNF, IL-23, etc.). ### 1.4 Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) ELISA is een veelgebruikte methode voor het detecteren en kwantificeren van specifieke eiwitten, waaronder virussen, antilichamen, hormonen en toxines. **Werkingsprincipe:** 1. Een antigeen (bijvoorbeeld een deel van een virus) wordt vastgezet op de wand van een plastic putje. 2. Serum van de patiënt wordt toegevoegd. Antistoffen in het serum die specifiek aan het antigeen binden, blijven achter na wegwassen. 3. Een secundair antilichaam, een anti-humaan immuunglobuline antilichaam dat gekoppeld is aan een enzym (bijvoorbeeld peroxydase), wordt toegevoegd. Dit bindt aan de eventueel gebonden humane antistoffen. 4. Na opnieuw wegwassen blijft alleen het enzym-gelabelde antilichaam achter waar het doel-antilichaam aanwezig was. 5. Toevoeging van een substraat voor het enzym leidt tot een kleurreactie in de positieve putjes, wat de aanwezigheid van het doelwit aangeeft. ELISA is een belangrijke diagnostische test in de microbiologie, naast PCR en kweek. ### 1.5 Flowcytometrie of FACS (fluorescentie-geactiveerde cel sortering) Flowcytometrie wordt gebruikt om cellen te kwantificeren en te karakteriseren op basis van hun celoppervlaktemoleculen. Het is essentieel voor het meten van aantallen T-cellen, B-cellen en NK-cellen in bloed. **Werkingsprincipe:** 1. Bloedmonsters worden behandeld met monoklonale antistoffen die gelabeld zijn met fluorescerende stoffen (bijvoorbeeld anti-CD3, anti-CD20, anti-CD56). Elke antistof heeft een unieke kleur (rood, groen, blauw). 2. Deze antistoffen binden specifiek aan de celmembranen van de betreffende celtypen (T-cellen, B-cellen, NK-cellen). 3. De cellen passeren één voor één door een laserstraal. De laser exciteert de fluorescerende labels, waardoor licht wordt uitgezonden in specifieke golflengtes. 4. Een detector vangt dit fluorescente licht op. 5. De data worden weergegeven in een meerdimensionale plot, waarbij elk punt een individuele cel vertegenwoordigt en gekarakteriseerd wordt door de combinatie van fluorescente signalen. **CiteSeq en Single-cell transcriptomics:** * **CiteSeq:** Hierbij worden antistoffen gelabeld met oligonucleotiden. Cellen worden individueel verwerkt en gesequenced, waardoor gelijktijdige detectie van tot 250 antistoffen mogelijk is. * **Single-cell transcriptomics:** Cellen worden in afzonderlijke druppeltjes verpakt en hun RNA wordt gesequenced. Dit geeft inzicht in de genexpressie op individueel celniveau. ### 1.6 Diagnostiek: anemie door rode bloedcel destructie Dit betreft aandoeningen waarbij antilichamen de rode bloedcellen van een kind aanvallen, leidend tot hemolyse. * **Niet-harmonische zwangerschap:** Verschillen in genetisch materiaal, zoals HLA en bloedgroepen, tussen moeder en kind leiden doorgaans niet tot afstoting. Echter, bij overdracht van foetale cellen naar de maternale circulatie kan antilichaamvorming optreden. * **Anti-HLA antistoffen:** Kunnen worden gevormd en indien van IgG-type, de placenta passeren en binden aan foetale cellen. Meestal zonder symptomen. * **Anti-A en Anti-B antistoffen:** Moeders met bloedgroep O produceren deze antistoffen, die soms van IgG-type zijn en de placenta kunnen passeren. Dit kan geelzucht veroorzaken bij het kind door hemolyse van rode bloedcellen. * **Resus- of Kell-incompatibiliteit:** Bij rhesusnegatieve of Kell-negatieve moeders die een positief kind dragen (als de vader positief is), kan bij een eerste zwangerschap sensibilisatie optreden. Deze IgG-antilichamen (anti-RhD, anti-K) binden aan rode bloedcellen en rode cel precursors van het kind, wat leidt tot fagocytose door macrofagen in de milt. Dit kan ernstige hemolytische ziekte van de pasgeborene veroorzaken. Hoewel preventie met anti-RhD IgG de incidentie heeft verminderd, is Kell-incompatibiliteit zeldzamer maar potentieel ernstiger. * **Diagnose:** Een directe Coombs-test op de rode bloedcellen van het kind kan de diagnose bevestigen. IgG-antilichamen agglutineren niet spontaan; de toevoeging van een anti-IgG antilichaam (bijvoorbeeld konijn-anti-humaan IgG) leidt wel tot agglutinatie, wat wijst op de aanwezigheid van IgG-antilichamen gebonden aan de rode bloedcellen. ### 1.7 Passieve immunisatie Passieve immunisatie, zoals de toediening van anti-RhD IgG aan rhesusnegatieve moeders, voorkomt immunisatie door te binden aan foetale RhD-positieve rode bloedcellen die in de maternale circulatie terechtkomen. Dit induceert een inhibitoire Fc-receptor respons op naïeve B-cellen, wat de vorming van anti-RhD antistoffen voorkomt. **Mechanisme bij auto-immuunziekten:** Toediening van gammaglobulines bij auto-immuunziekten zoals idiopathische trombopenie (ITP) kan via een soortgelijk mechanisme werken, waarbij de antistoffen de werking van B-cellen blokkeren. ### 1.8 Antilichaam engineering Modificaties aan antilichaamstructuren worden toegepast om hun therapeutische eigenschappen te verbeteren. * **Basisstructuur van een Ig:** Bestaat uit twee identieke zware en twee identieke lichte ketens. Het variabele domein (V_H en V_L) bevat de CDR's die verantwoordelijk zijn voor antigeenbinding. * **Fragmenten van antistoffen:** * **Fv domein:** Kleinste deel voor antigeenbinding (V_H + V_L). * **scFv (single-chain fragment variable):** V_H en V_L domeinen verbonden door een flexibele peptideketen. * **Fab fragment:** Kan enzymatisch of recombinant worden verkregen. * **F(ab')_2 fragment:** Twee Fab-fragmenten verbonden door cystinebruggen. * **V_HH immunoglobulines (bij kamelen en lama's):** Uniek doordat hun Fv-domein slechts uit één V_H-domein bestaat. Dit vereenvoudigt de productie van specifieke antistoffen. * **Bispecifieke antistoffen:** Hebben twee paren V_H/V_L-domeinen met verschillende specificiteiten. Ze kunnen bijvoorbeeld gericht zijn tegen een tumor-specifiek antigeen én tegen het TCR/CD3-complex. * **BiTEs (bispecific T cell engagers):** Een polypeptideketen die T-cellen naar tumorcellen leidt. Binding aan CD3 activeert de T-cel, wat leidt tot tumordoding. Deze T-cel activatie is onvoldoende voor proliferatie en cytokineproductie op zichzelf. **Effectorme mechanismen van Ig's:** * **Complementactivatie:** Kan leiden tot cellysis, maar is minder effectief tegen lichaamscellen door inhibitoren zoals DAF. * **ADCC (Antibody-Dependent Cell-mediated Cytotoxicity):** Killing van doelwitten door NK-cellen. * **ADCP (Antibody-Dependent Cellular Phagocytosis):** Fagocytose van doelwitten door macrofagen, gemedieerd door Fc-receptoren. Dit is een belangrijk mechanisme voor rituximab (anti-CD20), aangezien CD20-activatie apoptose induceert. **Toepassingen:** Anti-tumorale therapieën, bijvoorbeeld bij B-cel lymfomen (anti-CD20) en borstkanker (anti-HER2). * **HLE (half-life extending):** Technologieën om de halfwaardetijd van antilichamen te verlengen. * **Blinatumomab:** Een anti-CD19 T-cell engager. ### 1.9 Transgene T-celreceptoren (TCR) T-cellen kunnen genetisch gemodificeerd worden om een extra, tumor-specifieke TCR tot expressie te brengen. Deze therapie is vaak HLA-afhankelijk, wat de toepassing beperkt. Transgene TCR's kunnen zowel cytoplasmatische als nucleaire antigenen targetten. ### 1.10 Chimere Antigeen Receptoren (CARs) CARs zijn synthetische receptoren die T-cellen kunnen worden aangebracht om tumorcellen te herkennen. * **Structuur:** Een CAR bestaat uit een extracellulair scFv-deel (afkomstig van een antistof, bijvoorbeeld anti-CD20) dat bindt aan het antigeen op de tumorcel. Dit is niet HLA-gerestricteerd. Het scFv is verbonden met een transmembraanpeptide en een signaaltransducerende sequentie, typisch van CD3. * **Generaties CARs:** * **Eerste generatie CARs:** Bevatten enkel de CD3-signaleringssequentie. Ze kunnen tumorcellen doden, maar hebben beperkte overleving *in vivo*. * **Tweede generatie CARs:** Bevatten naast de CD3-sequentie ook een costimulatoire sequentie (bijvoorbeeld van CD28). Dit leidt bij antigeenbinding tot zowel TCR-signalering als costimulatoire signalering, met als gevolg activatie, proliferatie en cytokineproductie. Deze cellen overleven langer *in vivo* en zijn krachtige effectorcellen. * **Effecten:** * **"On target, on tumor" effect:** Effectieve tumordoding. * **"On target, off tumor" neveneffect:** Het doelantigeen is ook aanwezig op gezonde cellen (bijvoorbeeld CD20 op B-cellen), wat leidt tot toxiciteit. * **Cytokinestorm:** Een zware immuunrespons na CAR-T celtherapie, die levensbedreigend kan zijn en behandeld kan worden met anti-IL-6 antistoffen. ### 1.11 Transfer van virale immuniteit Bij patiënten met immuundeficiëntie, bijvoorbeeld na transplantatie, kan reactivatie van CMV optreden. * **Passieve CMV-immunisatie:** Toediening van CMV-specifieke antistoffen is een eenvoudige en effectieve methode voor patiënten, maar geneest de infectie niet volledig omdat CMV intracellulair is. * **CMV-specifieke T-cel transfer:** * **Isolatie uit stamceldonor:** Kan worden gedaan op basis van HLA-tetrameren (specifiek voor een bepaald HLA-type met een CMV-peptide) of op basis van IFN-γ productie na stimulatie met CMV-peptiden. * **Voordelen:** Kan CD4+ en CD8+ T-cellen bevatten en is toepasbaar voor alle patiënten (bij IFN-γ methode). * **Nadelen:** HLA-specifiek (tetrameer methode) en omslachtige celisolatie (IFN-γ methode). * **Vereiste:** T-cellen moeten HLA-antigenen delen met de patiënt en de patiënt moet tolerant zijn voor de getransfereerde cellen. Enkele duizenden cellen per kilogram lichaamsgewicht kunnen al genezend zijn. --- # Diagnostiek van anemie door rode bloedcel destructie Dit onderwerp behandelt de diagnostiek van anemie die wordt veroorzaakt door de destructie van rode bloedcellen, met een specifieke focus op antilichaam-gemedieerde mechanismen zoals hemolytische ziekte van de pasgeborene. ## 2. Diagnostiek van anemie door rode bloedcel destructie Anemie door destructie van rode bloedcellen, ook wel hemolytische anemie genoemd, kan verschillende oorzaken hebben, waaronder immuun-gemedieerde processen. Bij pasgeborenen kan dit leiden tot de hemolytische ziekte van de pasgeborene. ### 2.1 Immuun-gemedieerde hemolytische anemie Deze vorm van anemie ontstaat wanneer antilichamen zich hechten aan de rode bloedcellen van het kind, wat leidt tot hun destructie. Dit kan gebeuren door incompatibiliteit tussen moeder en kind op het gebied van bloedgroepen of rhesusfactoren. #### 2.1.1 Bloedgroepincompatibiliteit (ABO) Moeders met bloedgroep O kunnen spontaan antistoffen (IgM en/of IgG) aanmaken tegen bloedgroep A en B. Als het kind bloedgroep A of B heeft, kunnen deze antistoffen via de placenta de foetus bereiken en de rode bloedcellen van het kind afbreken, wat leidt tot geelzucht. #### 2.1.2 Rhesus- (RhD) en Kell-incompatibiliteit Ernstigere vormen van hemolytische ziekte kunnen ontstaan bij rhesus-negatieve moeders met een rhesus-positief kind, of bij Kell-negatieve moeders met een Kell-positief kind. Bij een eerste zwangerschap kan de rhesus-negatieve moeder immuniseren en antistoffen (voornamelijk IgG) aanmaken tegen de rode bloedcellen van het kind. Deze antistoffen zijn van het IgG-type, kunnen de placenta passeren en binden specifiek aan rode bloedcellen en hun voorlopers van het kind. Dit leidt tot fagocytose van deze cellen door macrofagen in de milt. De gevolgen voor een volgend kind met een positieve bloedgroep zijn desastreus. > **Tip:** De preventie bij rhesus-negatieve moeders heeft ervoor gezorgd dat deze aandoening nauwelijks nog voorkomt. Kell-incompatibiliteit is zeldzamer, maar de ernstiger vorm blijft een aandachtspunt. ### 2.2 Diagnostische methoden De diagnose van immuun-gemedieerde hemolytische anemie bij pasgeborenen wordt ondersteund door specifieke tests. #### 2.2.1 Directe Coombs-test De directe Coombs-test wordt uitgevoerd op de rode bloedcellen van het kind. Hierbij wordt een anti-IgG-antilichaam toegevoegd aan de rode bloedcellen. Als er IgG-antilichamen op de rode bloedcellen gebonden zijn, zal het anti-IgG-antilichaam zorgen voor agglutinatie van de rode bloedcellen, wat de aanwezigheid van antistoffen aantoont. > **Voorbeeld:** Als de rode bloedcellen van het kind antistoffen van het kind dragen, zal de toevoeging van een "rabbit anti-human IgG" serum leiden tot zichtbare klontering (agglutinatie) van de rode bloedcellen. #### 2.2.2 Indirecte Coombs-test De indirecte Coombs-test wordt gebruikt om antistoffen in het serum van de moeder te detecteren. Hierbij wordt serum van de moeder getest op de aanwezigheid van antistoffen tegen de rode bloedcellen van het kind. Dit is essentieel voor het identificeren van potentieel risicovolle antistoffen vóór de geboorte of bij een eerdere zwangerschap. ### 2.3 Preventie en behandeling #### 2.3.1 Preventie van Rhesus-immunisatie Bij rhesus-negatieve zwangere vrouwen wordt profylactisch anti-D immunoglobuline (anti-RhD) toegediend. Dit voorkomt immunisatie van de moeder tegen de rhesus-positieve rode bloedcellen van de foetus. > **Werkingsmechanisme van anti-Rh antistoffen ter preventie:** Anti-RhD IgG-antilichamen binden zich aan de foetale rhesus-positieve rode bloedcellen die mogelijk in de bloedbaan van de moeder terechtkomen. Deze gebonden antistoffen worden vervolgens snel opgeruimd door macrofagen. Dit proces voorkomt dat de B-cellen van de moeder effectief worden gestimuleerd om zelf antistoffen te produceren tegen het RhD-antigeen, waardoor immunisatie wordt voorkomen. Een mogelijk mechanisme is de activering van een inhibitoire Fc-receptor op naïeve B-cellen, wat leidt tot suppressie van de immuunrespons. #### 2.3.2 Passieve immunisatie met gammaglobulines Bij auto-immuunziekten, zoals idiopathische trombocytopenische purpura (ITP), kunnen hoge doses intraveneuze gammaglobulines (IVIg) worden gebruikt. Het werkingsmechanisme hierbij is complex en kan onder andere het blokkeren van Fc-receptoren op macrofagen omvatten, waardoor de destructie van bloedcellen wordt verminderd. > **Tip:** De toediening van immunoglobulines bij auto-immuunziekten kan dus ook een therapeutisch effect hebben, mogelijk via modulatie van de immuunrespons. --- # Innovatieve celtherapieën met T-cellen Dit gedeelte behandelt de genetische modificatie van T-cellen voor therapeutische doeleinden, met name voor de bestrijding van tumoren, en de transfer van virale immuniteit. ### 3.1 Genetisch gemodificeerde T-cellen T-cellen kunnen genetisch gemodificeerd worden om nieuwe therapeutische functies te verkrijgen. Twee belangrijke strategieën hierbij zijn de introductie van transgene T-celreceptoren (TCRs) en chimere antigeenreceptoren (CARs). #### 3.1.1 Transgene T-celreceptoren (TCR) Het inbrengen van een transgene TCR in T-cellen introduceert een tweede receptor met een specifieke affiniteit voor tumoren. Deze therapie is echter vaak HLA-afhankelijk, wat betekent dat de effectiviteit afhangt van de HLA-type compatibiliteit tussen de patiënt en de gemodificeerde T-cellen. Transgene TCRs kunnen gericht zijn tegen zowel cytoplasmatische als nucleaire antigenen. #### 3.1.2 Chimere antigeenreceptoren (CARs) CARs zijn kunstmatig gecreëerde receptoren die eigenschappen van antistoffen combineren met signaaltransducerende sequenties. Ze bestaan typisch uit een extracellulair deel, vaak een single-chain variable fragment (scFv) afgeleid van een antistof, dat bindt aan tumor-specifieke antigenen. Dit deel is verbonden met een transmembraanpeptide en vervolgens met een intracellulaire signaaltransducerende sequentie. ##### 3.1.2.1 Eerste generatie CARs Deze CARs bevatten enkel een CD3 signaaltransducerende sequentie. Hoewel ze tumorcellen kunnen doden, hebben ze een beperkte overlevingskans *in vivo*, wat resulteert in minimale effectiviteit. ##### 3.1.2.2 Tweede generatie CARs Tweede generatie CARs integreren naast de CD3 signalering ook een costimulerende sequentie, zoals die van CD28. Dit leidt tot gecombineerde TCR- en costimulator signalering na antigenbinding, wat resulteert in T-celactivatie, proliferatie en cytokineproductie. Deze cellen kunnen niet alleen tumorcellen doden, maar ook *in vivo* vermenigvuldigen en langdurig overleven, waardoor ze krachtige effectorcellen worden. > **Tip:** Tweede generatie CARs zijn essentieel voor een duurzame antitumorale respons. ##### 3.1.2.3 Voordelen en nadelen van CAR-therapie Een belangrijk voordeel van CARs is dat ze niet HLA-gerestricteerd zijn, waardoor ze breder inzetbaar zijn dan TCR-therapie. Ze kunnen echter wel membraanantigenen targetten. Een mogelijke bijwerking van CAR-therapie is het "on target, off tumor" effect, waarbij het getargete antigen ook op gezonde cellen voorkomt (bijvoorbeeld CD20 op gezonde B-cellen). Na infusie van CAR-T cellen kan een ernstige cytokinestorm optreden, die levensbedreigend kan zijn en intensieve zorg vereist. Behandeling met anti-IL6 antistoffen kan hierbij waardevol zijn. > **Voorbeeld:** BlinaTumomab is een bispecifieke T-cel engager (BiTE) die gericht is tegen CD19 op tumorcellen en het CD3 complex op T-cellen, waardoor T-cellen worden geretarget om tumoren te doden. ### 3.2 Transfer van virale immuniteit Bij patiënten met immuundeficiëntie, vaak als gevolg van transplantatie, kan reactivatie van virussen zoals CMV (Cytomegalovirus) leiden tot ziekte. #### 3.2.1 Behandeling van CMV-reactivatie * **Medicamenteuze behandeling:** Dit is de standaardbehandeling. * **Passieve immunisatie met CMV-specifieke antistoffen:** Dit is een gemakkelijke methode, toepasbaar bij alle patiënten en eenvoudig toe te dienen zonder immuunreacties. Echter, gezien CMV een intracellulair pathogeen is, zijn antistoffen niet genezend. * **CMV-specifieke T-cel transfer:** Dit is een potentieel genezende methode, maar vereist celtransplantatie. Dit is niet voor iedereen geschikt, aangezien HLA-identieke donoren noodzakelijk zijn. Zelfs de infusie van enkele duizenden cellen kan genezend zijn. ##### 3.2.1.1 Isolatie van CMV-specifieke T-cellen * **Isolatie gebaseerd op HLA-tetrameren:** Dit maakt het mogelijk CMV-specifieke T-cellen te isoleren uit stamceldonoren die CMV-seropositief zijn. Een voordeel is de relatieve eenvoud van isolatie. Een nadeel is dat deze methode beperkt is tot patiënten met het HLA-A2-type en enkel CD8+ T-cellen isoleert, exclusief CD4+ helpercellen. * **Isolatie gebaseerd op IFN-$\gamma$ productie:** Hierbij worden T-cellen gestimuleerd met een CMV-immunodominant peptide, waarna de IFN-$\gamma$ productie gemeten wordt. Dit heeft als voordeel dat zowel CD4+ als CD8+ T-cellen geïsoleerd kunnen worden en het voor alle patiënten bruikbaar is. Het nadeel is echter dat deze celisolatie omslachtiger is. > **Tip:** Bij CMV-behandeling is celtransfer (T-cellen) curatief, waar passieve immunisatie met antistoffen puur ondersteunend is. De noodzaak van HLA-compatibiliteit voor T-celtransfer is een belangrijke beperking. --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Immuunglobulines (Ig) | Proteïnen die door plasmacellen worden geproduceerd als reactie op de aanwezigheid van antigenen; ze spelen een cruciale rol in het immuunsysteem door pathogenen te neutraliseren en te markeren voor vernietiging. | | IgG | Het meest voorkomende type immuunglobuline in bloed en lichaamsvloeistoffen; het is in staat om de placenta te passeren en speelt een belangrijke rol bij de bescherming tegen infecties en auto-immuunziekten. | | Polyklonale antistoffen | Een mengsel van verschillende antistoffen die worden geproduceerd door meerdere B-celklonen; deze antistoffen herkennen verschillende epitopen op hetzelfde antigeen. | | Monoklonale antistoffen | Antistoffen die afkomstig zijn van een enkele B-celkloon en daardoor specifiek één enkel epitoop herkennen; ze worden geproduceerd met behulp van hybridoomtechnologie en zijn essentieel in diagnostiek en therapie. | | Gehumaniseerde monoklonale antistoffen | Monoklonale antistoffen waarbij de variabele regio"s van een muisachtig antistof zijn vervangen door de variabele regio"s van een humaan antistof, om immunogeniciteit bij menselijke patiënten te verminderen. | | ELISA (Enzyme-linked Immunosorbent Assay) | Een veelzijdige laboratoriumtechniek die wordt gebruikt om de aanwezigheid en concentratie van specifieke antigenen of antistoffen in een monster te meten, vaak door middel van enzymgelabelde detectie. | | Flowcytometrie (FACS) | Een techniek die wordt gebruikt om fysieke en chemische kenmerken van deeltjes, zoals cellen, te meten en te sorteren terwijl ze door een laserstraal stromen; het labelen met fluorescerende antistoffen maakt specifieke celpopulaties detecteerbaar. | | Passieve immunisatie | De toediening van reeds gevormde antistoffen aan een individu om onmiddellijke bescherming tegen een ziekteverwekker te bieden, zonder dat het lichaam zelf antistoffen hoeft te produceren. | | Antilichaam engineering | Het proces van het aanpassen van antilichaamstructuren met behulp van biotechnologische methoden om hun specificiteit, affiniteit of functionele eigenschappen te verbeteren voor therapeutische of diagnostische doeleinden. | | Transgene T-celreceptoren (TCR) | T-celreceptoren die genetisch zijn gemodificeerd om een specifieke tumorantigeen te herkennen, waardoor T-cellen gericht kunnen worden ingezet tegen kankercellen. | | Chimere antigeenreceptoren (CARs) | Synthetische receptoren die aan de oppervlakte van T-cellen worden tot expressie gebracht om kankercellen te herkennen en te elimineren, onafhankelijk van het MHC-molecuul; ze combineren domeinen van antistoffen en T-celsignaalmoleculen. | | Cytokine storm | Een potentieel dodelijke overmatige immuunreactie gekenmerkt door een massale afgifte van pro-inflammatoire cytokines, die kan optreden na bepaalde immuuntherapieën zoals CAR-T celtherapie. | | Hemolytische ziekte van de pasgeborene | Een aandoening die optreedt wanneer antistoffen van de moeder de rode bloedcellen van de foetus afbreken, vaak als gevolg van bloedgroep- of resusfactorincompatibiliteit. | | Epitopen | De specifieke delen van een antigeen waaraan een antilichaam of T-celreceptor bindt; een antigeen kan meerdere verschillende epitopen bevatten. | | Fc-receptor | Een receptor op het oppervlak van immuuncellen (zoals macrofagen en NK-cellen) die bindt aan het Fc-deel (constante deel) van antistoffen, wat leidt tot de activatie van deze cellen en de eliminatie van pathogenen. | | scFv (single-chain variable fragment) | Een recombinant eiwit dat bestaat uit de variabele domeinen van de zware en lichte keten van een antilichaam, verbonden door een flexibele linker; het behoudt de antigenbindingscapaciteit van het volledige antilichaam. |

# Antistoffen en hun toepassingen Antistoffen, ook bekend als immunoglobulines, zijn cruciale componenten van het adaptieve immuunsysteem die worden geproduceerd door B-cellen en plasmacellen. Dit document bespreekt de verschillende typen antistoffen, hun productie methoden en hun diverse toepassingen in diagnostiek en therapie, inclusief gehumaniseerde varianten [3](#page=3). ## 1.1 Polyklonale antistoffen Polyklonale antistoffen worden verkregen uit het serum van geïmmuniseerde individuen. Ze vormen een mengsel van verschillende antilichamen die gericht zijn tegen diverse epitopen van een specifiek antigen, evenals antilichamen tegen frequent voorkomende pathogenen. Deze preparaten bevatten antistoffen van verschillende isotypes (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4) [4](#page=4). ### 1.1.1 Productie en kenmerken De productie van polyklonale antistoffen is gebaseerd op de immunrespons van een organisme na blootstelling aan antigenen. Ze worden vaak verkregen uit bloed van gezonde, gevaccineerde of reeds blootgestelde donoren [3](#page=3) [4](#page=4). ### 1.1.2 Toepassingen Polyklonale antistoffen worden toegepast voor passieve immuniteit. Voorbeelden hiervan zijn [3](#page=3): * **Specifieke immunoglobulines:** Verkregen uit hyperimmuun serum, bijvoorbeeld anti-D voor rhesus-negatieve zwangere vrouwen, anti-HBV na een prikaccident, antitetanus bij wondbehandeling, anti-rabiës na een beet van een verdacht dier, en anti-CMV profylaxe en behandeling bij transplantpatiënten [3](#page=3). * **Anti-thymocyten globulines (ATG):** Polyklonale antistoffen geïsoleerd uit konijnserum na immunisatie met humane thymuscellen, gebruikt bij transplantatie om de immuniteit te onderdrukken [4](#page=4). ## 1.2 Monoklonale antistoffen Monoklonale antistoffen zijn antilichamen die specifiek zijn gericht tegen één enkel epitoop op een antigen. Ze worden geproduceerd door gefuseerde cellijnen, hybridoomcellen, die ontstaan uit de fusie van B-cellen met myeloomcellen [4](#page=4). ### 1.2.1 Productie De klassieke productie van monoklonale antistoffen vindt plaats in muizen. Een muis wordt geïmmuniseerd met een specifiek antigen. Vervolgens worden B-cellen uit de milt van deze muis geïsoleerd en gefuseerd met een myeloomcel die zelf geen antistoffen produceert. De resulterende hybridoomcel kan in grote hoeveelheden worden gekweekt en produceert een homogeen product van antistoffen met dezelfde specificiteit en structuur [4](#page=4). ### 1.2.2 Kenmerken In tegenstelling tot polyklonale antistoffen, bestaan monoklonale antistoffen uit slechts één type antistof, bestaande uit één zware en één lichte keten, die specifiek aan één epitoop bindt. Elk productiebatch van een specifiek monoklonaal antistofproduct is identiek [4](#page=4). ### 1.2.3 Toepassingen en voorbeelden Monoklonale antistoffen hebben diverse therapeutische en diagnostische toepassingen: * **OKT3:** Een monoklonaal antistof dat specifiek bindt aan één epitoop op de CD3 eiwitten van het T-cel receptor (TCR) complex [4](#page=4). * **Diagnostiek:** Gebruikt in tests zoals ELISA om specifieke antigenen of antistoffen te detecteren [10](#page=10). * **Therapie:** Behandeling van kanker en auto-immuunziekten [17](#page=17) [5](#page=5). ## 1.3 Gehumaniseerde en chimere antistoffen Muriene (muizen) monoklonale antistoffen kunnen bij mensen een immuunrespons opwekken, wat hun werkzaamheid kan verminderen. Om dit tegen te gaan, worden moleculaire technieken gebruikt om deze antistoffen te modificeren [5](#page=5). ### 1.3.1 Chimere antistoffen Chimere antistoffen bevatten alleen het muizen VH- en VL-domein, terwijl de rest van het antistofmolecuul afkomstig is van een humaan isotype. De keuze van het humane isotype is afhankelijk van het gewenste effect, zoals binding aan Fc-receptoren voor NK-cel activiteit of complementactivatie. De suffix "-ximab" duidt op een chimerisch antistof [5](#page=5) [7](#page=7). ### 1.3.2 Gehumaniseerde antistoffen Bij gehumaniseerde antistoffen zijn slechts de complementarity determining regions (CDRs 1-3) van de zware en lichte keten van muizenherkomst, terwijl de rest humaan is. Dit resulteert in een antistof met een nog hogere mate van menselijkheid, wat de immunogeniciteit verder reduceert. De suffix "-zumab" duidt op een gehumaniseerd antistof [5](#page=5) [7](#page=7). ### 1.3.3 Humane monoklonale antistoffen Hoewel technisch moeilijker te produceren, bestaan er ook volledig humane monoklonale antistoffen. De suffix "-mumab" duidt op een humaan antistof [5](#page=5) [7](#page=7). ## 1.4 Antilichaam fragmenten en modificaties Verschillende antilichaamfragmenten en gemodificeerde antistoffen worden gebruikt voor specifieke toepassingen. ### 1.4.1 Antilichaamstructuur en fragmenten De typische structuur van een immunoglobuline (Ig) bestaat uit twee identieke zware en twee identieke lichte ketens [16](#page=16). * **Fv-domein (fragment variable):** Het kleinste deel van een antistof dat nodig is voor antigenbinding, bestaande uit één VH- en één VL-domein. Dit domein bevat de CDR's [16](#page=16). * **scFv (single chain fragment variable):** Een Fv-fragment gemaakt met een aminozuurketen die de VL- en VH-domeinen verbindt [16](#page=16). * **Fab-fragment (fragment antigen binding):** Verkregen door enzymatische behandeling of recombinante technieken [16](#page=16). * **F(ab')2-fragment:** Omvat twee Fab-fragmenten verbonden door cystinebruggen, enzymatisch verkregen [16](#page=16). ### 1.4.2 VHH immunoglobulines Immunoglobulines van haaien en kamelen/lama's (VHH immunoglobulines) verschillen van menselijke/muriene Ig's doordat hun Fv-domein slechts uit één VH-keten bestaat, zonder VL. Dit biedt het voordeel dat slechts één gen gekloneerd hoeft te worden voor de productie van een specifiek antistof [16](#page=16). ### 1.4.3 Bispecifieke antistoffen Bispecifieke antistoffen bevatten twee paren van VH en VL domeinen met verschillende specificiteiten [17](#page=17). * **BiTE (bispecific T cell engager):** Een polypeptideketen die één paar gericht heeft tegen een tumor-specifiek antigen en het andere paar tegen het TCR/CD3 complex. Dit leidt tot de rekrutering van T-cellen naar de tumor voor tumordoding ("redirected T cells"). Blinatumomab is een voorbeeld van een anti-CD19 T cell engager [17](#page=17) [19](#page=19). ### 1.4.4 Fusie-eiwitten Een "-cept" suffix duidt op een fusie-eiwit dat bestaat uit een receptor en het constante gedeelte van een antistof [7](#page=7). ### 1.4.5 Half-life extending (HLE) Strategieën voor "half-life extending" (HLE) worden gebruikt om de halfwaardetijd van antistoffen in het lichaam te verlengen [18](#page=18). ## 1.5 Toepassingen in diagnostiek Antistoffen spelen een cruciale rol in diverse diagnostische methoden. ### 1.5.1 Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) ELISA is een veelgebruikte techniek om specifieke eiwitten te meten of te detecteren. Het principe is gebaseerd op de binding van antistoffen aan antigenen, waarbij enzymen worden gebruikt voor detectie [10](#page=10). * **Werkingsprincipe:** Een antigeen wordt gecoat op een plastic putje. Serum van de patiënt wordt toegevoegd; indien antistoffen aanwezig zijn, binden deze aan het antigeen. Na grondig wassen wordt een anti-humaan immuunglobuline antilichaam, gebonden aan een enzym, toegevoegd. De toevoeging van een substraat leidt tot kleuring van positieve putjes [10](#page=10). * **Toepassingen:** Virusdetectie, antilichaamdetectie, hormoondetectie, toxinedetectie. ELISA is, naast PCR en kweek, een belangrijk diagnostisch principe in de microbiologie [10](#page=10). ### 1.5.2 Diagnostiek van anemie door rode bloedcel destructie Antistoffen kunnen leiden tot hemolytische ziekten bij pasgeborenen. * **Anti-HLA antistoffen:** Gevormd door de moeder tegen HLA-antigenen van het kind, kunnen bij IgG-type door de placenta gaan en aan de cellen van het kind binden [14](#page=14). * **Anti-A en anti-B antistoffen:** Moeders met bloedgroep O produceren spontaan anti-A en anti-B antistoffen die door de placenta kunnen gaan en geelzucht bij het kind kunnen veroorzaken door hemolyse van rode bloedcellen [14](#page=14). * **Anti-Rh en Kell antistoffen:** Bij rhesus-negatieve of Kell-negatieve moeders die een positief kind verwekken, kunnen IgG-antistoffen worden gevormd die binden aan de rode bloedcellen van het kind en leiden tot destructie ervan. Deze antistoffen binden aan rode bloedcellen (RhD, K) en hun voorlopers [14](#page=14). * **Diagnose:** De directe Coombs-test op de rode bloedcellen van het kind detecteert IgG-antistoffen. Na toevoeging van anti-IgG agglutineren de cellen [14](#page=14). ## 1.6 Toepassingen in therapie Antistoffen worden steeds vaker therapeutisch ingezet. ### 1.6.1 Passieve immunisatie Passieve immunisatie maakt gebruik van toegediende antistoffen om bescherming te bieden. * **Anti-RhD antistoffen:** Toediening van anti-RhD IgG aan rhesus-negatieve moeders tijdens de zwangerschap voorkomt immunisatie tegen het foetale RhD-antigeen. Het werkingsmechanisme hierbij is mogelijk via inhibitie van B-cellen [15](#page=15). * **Behandeling van auto-immuunziekten:** Gammaglobulines (polyklonale IgG) worden toegepast bij auto-immuunziekten zoals idiopathische trombopenie (ITP) [15](#page=15). ### 1.6.2 Monoklonale antistoffen in de therapie Monoklonale antistoffen worden ingezet voor diverse ziektebeelden. * **Tumortherapie:** Bispecifieke antistoffen zoals BiTEs richten T-cellen op tumorcellen voor eliminatie. Rituximab (anti-CD20 antistof) wordt gebruikt bij B-cel lymfomen/leukemie, en anti-HER2 antistoffen bij borstkanker [17](#page=17). * **Onderdrukking van immuniteit:** Anti-thymocyten globulines (ATG) worden gebruikt bij transplantatie [4](#page=4). ### 1.6.3 Effectormechanismen van Ig in therapie De therapeutische werking van antistoffen kan via verschillende mechanismen verlopen: 1. **Complementactivatie:** Kan leiden tot cellysis, maar is minder effectief tegen lichaamscellen door aanwezigheid van inhibitoren [17](#page=17). 2. **ADCC (Antibody-Dependent Cell-mediated Cytotoxicity):** Killing door NK-cellen [17](#page=17). 3. **ADCP (Antibody-Dependent Cellular Phagocytosis):** Gemedieerde fagocytose door macrofagen via FcR-receptoren, een belangrijk mechanisme bij Rituximab [17](#page=17). 4. **Inductie van apoptose:** Sommige antistoffen, zoals anti-CD20, kunnen apoptose induceren [17](#page=17). > **Tip:** De suffixes in de naam van monoklonale antistoffen geven informatie over hun herkomst en structuur: -ximab (chimeer), -zumab (gehumaniseerd), -mumab (humaan), -cept (fusie-eiwit). Dit is een handige manier om de eigenschappen van een therapeutisch antistof te onthouden [7](#page=7). --- # Celanalyse en sortering met flowcytometrie Flowcytometrie is een techniek die gebruikmaakt van gelabelde antistoffen en fluorescentie om cellen te kwantificeren, onderscheiden en sorteren op basis van hun oppervlaktekenmerken [11](#page=11). ### 2.1 Principe van flowcytometrie De basis van flowcytometrie ligt in het enkelvoudig analyseren van cellen die één voor één door een laserstraal passeren. Wanneer een cel deze laserstraal kruist, worden fluorescentie-moleculen die aan de cel gebonden zijn, geëxciteerd en zenden ze licht uit op specifieke golflengtes. Dit uitgezonden licht wordt vervolgens gedetecteerd [11](#page=11). #### 2.1.1 Kwantificeren en onderscheiden van celpopulaties Om specifieke celpopulaties te kunnen analyseren, worden monoklonale antistoffen gebruikt die gelabeld zijn met fluorescerende stoffen. Deze antistoffen zijn specifiek gericht op bepaalde oppervlaktekenmerken van cellen. Bijvoorbeeld, om T-cellen, B-cellen en NK-cellen in bloed te kwantificeren, kan men antistoffen toevoegen die binden aan CD3 (voor T-cellen), CD20 (voor B-cellen) en CD56 (voor NK-cellen). De fluorescerende labels van deze antistoffen hebben verschillende kleuren (bijvoorbeeld rood, groen, blauw), waardoor de detectie van elke celpopulatie afzonderlijk mogelijk is [11](#page=11). De detectie van het uitgezonden licht resulteert in een multidimensionale plot waarbij elk punt een individuele cel representeert. De positie van elk punt in deze plot is gebaseerd op de gemeten fluorescentie-intensiteit, wat informatie geeft over de aanwezigheid en de hoeveelheid van de specifieke oppervlaktekenmerken. Dit stelt onderzoekers in staat om verschillende celpopulaties te identificeren en hun relatieve aantallen te bepalen binnen een monster [11](#page=11). > **Tip:** De keuze van antistoffen en hun bijbehorende fluorescerende labels is cruciaal voor het succesvol onderscheiden van de gewenste celpopulaties. Zorg ervoor dat de labels spectrale overlap minimaliseren voor nauwkeurige detectie. #### 2.1.2 Fluorescentie-geactiveerde cel sortering (FACS) Flowcytometrie, in het bijzonder fluorescentie-geactiveerde cel sortering (FACS), breidt de mogelijkheden uit tot het fysisch scheiden van specifieke celpopulaties uit een complex mengsel. Na de detectie van de fluorescerende signalen kan het systeem, op basis van de geprogrammeerde criteria, een elektrische lading aan de gesorteerde druppel met de cel meegeven. Vervolgens worden deze geladen druppels door een elektrisch veld geleid, waardoor ze naar specifieke opvangbuisjes worden afgebogen [11](#page=11). ### 2.2 Geavanceerde toepassingen: CiteSeq en Single Cell Transcriptomics Naast de traditionele celanalyse en -sortering, zijn er modernere technieken die voortbouwen op de principes van flowcytometrie: #### 2.2.1 CiteSeq CiteSeq is een methode die antistoffen koppelt aan oligonucleotiden. Hierdoor kunnen cellen individueel worden verwerkt en gesequeneerd, waarbij tot wel 250 verschillende antistoffen tegelijkertijd gelabeld kunnen worden. Dit maakt een zeer gedetailleerde fenotypering van individuele cellen mogelijk in combinatie met moleculaire informatie [12](#page=12). #### 2.2.2 Single cell transcriptomics Bij single cell transcriptomics worden cellen afzonderlijk verpakt in kleine druppeltjes. Binnen elk druppeltje wordt vervolgens het RNA van die specifieke cel gesequeneerd. Dit levert diepgaande informatie op over de genexpressieprofielen van individuele cellen, wat essentieel is voor het begrijpen van heterogeniteit binnen celpopulaties en het identificeren van zeldzame celtypen. Deze techniek is met name waardevol gebleken voor de analyse van bloed mononucleaire cellen [12](#page=12) [13](#page=13). > **Example:** Met CiteSeq kan men bijvoorbeeld gelijktijdig de expressie van oppervlaktemarkers (via antistoffen) en de RNA-inhoud van individuele cellen bepalen, wat een ongekend niveau van celkarakterisering biedt. --- # T-cel receptoren en CAR-therapie Dit onderwerp behandelt de modificatie van T-cellen met transgene T-cel receptoren (TCR) en chimere antigeen receptoren (CARs) voor therapeutische doeleinden, inclusief hun werkingsmechanismen en mogelijke bijwerkingen zoals cytokine stormen. ### 3.1 Transgene T-cel receptoren (TCR) T-cellen in het perifere bloed beschikken elk over een eigen T-cel receptor (TCR) en zijn geclassificeerd als CD4 of CD8 positief. Genetische modificatie van deze T-cellen kan leiden tot de expressie van een tweede receptor, een tumor-specifieke TCR. Een belangrijk kenmerk van deze transgene TCR-therapie is dat de tumor-specifieke TCR vaak HLA-afhankelijk is; een voorbeeld hiervan is een HLA-A2 gerestricteerde TCR, wat de praktische toepasbaarheid beperkt. Transgene TCR's kunnen zowel cytoplasmatische als nucleaire antigenen targetten [20](#page=20). ### 3.2 Chimere antigeen receptoren (CARs) Chimere antigeen receptoren (CARs) vertegenwoordigen een andere benadering waarbij T-cellen genetisch worden gemodificeerd om een tweede receptor tot expressie te brengen, die eigenschappen van een immunoglobuline (Ig) bezit [20](#page=20). #### 3.2.1 Structuur en functie van CARs Een CAR bestaat typisch uit een single-chain variable fragment (scFv). Dit scFv is afgeleid van de variabele heavy (VH) en variabele light (VL) domeinen van een antistof en is gericht tegen een specifiek antigeen, zoals CD20. Deze scFv-component, verbonden door een flexibel peptide, bevindt zich extracellulair en is in staat om het antigeen in zijn native vorm te binden zonder dat dit HLA-restrictie met zich meebrengt, wat een aanzienlijk praktisch voordeel biedt ten opzichte van transgene TCR's [20](#page=20) [21](#page=21). Het extracellulaire scFv-gedeelte is gekoppeld aan een transmembraan peptide, gevolgd door een signaaltransducerende sequentie. Meestal wordt hiervoor een sequentie van CD3 gebruikt [21](#page=21). #### 3.2.2 Generaties CARs * **Eerste generatie CARs:** Deze CARs, die enkel de CD3 signaaltransducerende sequentie bevatten, kunnen tumorcellen doden. Echter, hun overlevingskans in vivo is beperkt, waardoor ze nauwelijks effectiviteit tonen *in vivo* [21](#page=21). * **Tweede generatie CARs:** Deze geavanceerdere CARs bevatten, naast de CD3 signaaltransducerende sequentie, ook een sequentie van CD28. Bij binding aan het antigeen induceren deze CARs zowel TCR-signalering als costimulatoire signalering. Dit resulteert in T-cel activatie met proliferatie en secretie van cytokines. Deze cellen zijn niet alleen in staat tumorcellen te doden, maar kunnen zich ook *in vivo* vermenigvuldigen en voor langere perioden overleven, waardoor ze zeer krachtige effectorcellen tegen tumoren vormen [21](#page=21). #### 3.2.3 Effecten en bijwerkingen van CAR-T therapie T-cellen die gemodificeerd zijn met tweede generatie CARs worden beschouwd als krachtige effectorcellen tegen tumoren. Het gewenste effect van tumordoding wordt aangeduid met "on target, on tumor" [21](#page=21). Echter, een belangrijk neveneffect is het "on target, off tumor" fenomeen. Dit treedt op wanneer het getargete antigeen ook aanwezig is op gezonde cellen, wat leidt tot ongewenste effecten op deze cellen. Een typisch voorbeeld hiervan is de targeting van CD20, wat ook voorkomt op gezonde B-cellen [21](#page=21). Bovendien kan na de infusie van CAR-T cellen een ernstige cytokinestorm optreden. Deze reactie kan dodelijk zijn en vereist intensieve medische zorg. Behandeling met antistoffen gericht tegen IL-6 kan hierbij waardevol zijn [21](#page=21) [23](#page=23). > **Tip:** Begrijp het verschil tussen de HLA-afhankelijkheid van transgene TCR's en de HLA-onafhankelijkheid van CARs, evenals de beperking van CARs tot membraan-gebonden antigenen. > **Tip:** Wees alert op de verschillende generaties CARs en hun verbeterde overleving en activiteit *in vivo*. > **Tip:** De bijwerkingen van CAR-T therapie, met name de "on target, off tumor" effecten en cytokine stormen, zijn cruciaal om te kennen voor klinische toepassingen. --- # Transfer van virale immuniteit en immunodeficiëntiebehandeling Dit deel bespreekt de overdracht van virale immuniteit, met name bij patiënten met immuundeficiëntie na transplantatie, en de behandeling van CMV-reactivatie door middel van passieve immunisatie met antistoffen of T-cel transfer. ### 4.1 Introductie tot virale immuniteitsoverdracht bij immuundeficiënte patiënten Patiënten die lijden aan een immuundeficiëntie als gevolg van een transplantatie kunnen geconfronteerd worden met reactivatie of ziekte veroorzaakt door Cytomegalovirus (CMV). De behandeling van deze aandoening kan zowel medicamenteus als via passieve immunisatie geschieden [24](#page=24). ### 4.2 Behandelingsstrategieën voor CMV-reactivatie #### 4.2.1 Passieve immunisatie met antistoffen Passieve immunisatie met CMV-specifieke antistoffen is een relatief eenvoudige methode van behandeling. Deze aanpak is toepasbaar bij alle patiënten, gemakkelijk toe te dienen en veroorzaakt geen immuunreactie. Echter, bij een virale infectie zoals CMV, die intracellulair pathogeen is, is deze methode niet genezend [24](#page=24). > **Tip:** Hoewel antistoffen transfereren van elke donor naar elke patiënt mogelijk is, is dit bij CMV geen curatieve behandeling wegens de intracellulaire aard van het virus. #### 4.2.2 Passieve immunisatie met T-cellen Een alternatieve en potentieel genezende benadering is de overdracht van CMV-specifieke T-cellen. Deze methode is echter complexer omdat T-cellen afkomstig moeten zijn van HLA-identieke personen. Dit betekent dat de donor en de patiënt specifieke HLA-antigenen gemeenschappelijk moeten hebben voor een goede werking, en de patiënt moet tolerant zijn voor deze cellen [24](#page=24) [25](#page=25). ##### 4.2.2.1 Methodes voor isolatie van CMV-specifieke T-cellen Er zijn verschillende methodes om CMV-specifieke T-cellen te isoleren: 1. **Isolatie uit stamceldonor:** De donor moet CMV seropositief zijn om CMV-specifieke T-cellen te kunnen leveren [25](#page=25). 2. **Isolatie op basis van HLA tetrameren:** Deze methode maakt gebruik van bijvoorbeeld HLA-A2 tetrameren met een immunodominant peptide van CMV [25](#page=25). * **Voordeel:** Gemakkelijke isolatie van de cellen [25](#page=25). * **Nadeel:** Beperkt tot HLA-A2 positieve patiënten en isoleert enkel CD8 T-cellen, zonder de CD4+ helper cellen [25](#page=25). 3. **Isolatie op basis van IFNγ productie:** Dit gebeurt na stimulatie met een CMV immunodominant peptide [25](#page=25). * **Voordeel:** Isoleert zowel CD4 als CD8 T-cellen, en is bruikbaar voor alle patiënten [25](#page=25). * **Nadeel:** Omslachtig proces van celisolatie [25](#page=25). ##### 4.2.2.2 Effectiviteit van T-cel transfer Slechts enkele duizenden T-cellen per kilogram lichaamsgewicht van de patiënt zijn voldoende om genezing te bewerkstelligen [25](#page=25). > **Voorbeeld:** Bij een patiënt die ondanks medicamenteuze behandeling nog steeds CMV-reactivatie vertoont, kan de infusie van een specifiek aantal CMV-specifieke T-cellen, afkomstig van een compatibele donor, leiden tot een functioneel immuunherstel tegen het virus. --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Antilichaam | Een Y-vormig eiwit, geproduceerd door B-cellen, dat specifiek kan binden aan een antigen. Antilichamen spelen een cruciale rol in het immuunsysteem voor de herkenning en neutralisatie van pathogenen. | | T-celreceptor (TCR) | Een receptor op het oppervlak van T-cellen die essentieel is voor de herkenning van antigenen, gepresenteerd door MHC-moleculen op andere cellen. De TCR bepaalt de specificiteit van de T-celrespons. | | Polyklonale antistoffen | Een mengsel van verschillende antistoffen die gericht zijn tegen meerdere epitopen van een specifiek antigeen, geproduceerd door verschillende B-cel klonen. Deze worden vaak verkregen uit serum van geïmmuniseerde individuen. | | Monoklonale antistoffen | Een populatie identieke antistoffen die allemaal herkennen hetzelfde epitoom van een antigeen. Ze worden geproduceerd door één enkele B-cel kloon, vaak via hybridoomtechnologie. | | Gehumaniseerde monoklonale antistoffen | Monoklonale antistoffen waarvan de meeste delen humaan zijn, met uitzondering van de complementair bepalende regio’s (CDR’s) die van een ander dier, zoals een muis, afkomstig zijn. Dit vermindert de immuunreactie bij mensen. | | ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) | Een veelgebruikte laboratoriummethode voor het detecteren en kwantificeren van specifieke antigenen of antistoffen in een monster. Het maakt gebruik van enzym-gekoppelde antistoffen om een detecteerbaar signaal te genereren. | | Flowcytometrie (FACS) | Een techniek die wordt gebruikt om individuele cellen te analyseren en te sorteren op basis van hun fysieke en chemische kenmerken, zoals grootte, interne structuur en de aanwezigheid van specifieke celoppervlaktemoleculen, vaak gelabeld met fluorescentie. | | Passieve immunisatie | De toediening van reeds bestaande antistoffen (serum of immunoglobulinepreparaten) aan een persoon om onmiddellijke bescherming tegen een ziekteverwekker te bieden. Dit is een tijdelijke vorm van immuniteit. | | Chimere antigeen receptor (CAR) | Een synthetische receptor die op T-cellen kan worden tot expressie gebracht om tumorantigenen te herkennen. CARs combineren de antigen-bindende eigenschappen van antistoffen met de signaaltransductiemogelijkheden van T-celreceptoren. | | Cytokine storm | Een potentieel levensbedreigende overmatige immuunreactie waarbij grote hoeveelheden pro-inflammatoire cytokines worden vrijgegeven. Dit kan optreden na bepaalde behandelingen, zoals CAR-T celtherapie. | | Epitopen | Specifieke locaties op een antigeen waaraan een antilichaam of T-celreceptor kan binden. Een antigeen kan meerdere verschillende epitopen hebben. | | Hybridoom | Een gefuseerde cel die ontstaat uit de samensmelting van een antistof-producerende B-cel en een myeloomcel (kankercel). Hybridoomcellen zijn in staat om zich continu te delen en een specifiek monoklonaal antilichaam te produceren. | | Transgene T-celreceptor | Een genetisch gemodificeerde T-cel die een extra, vaak tumor-specifieke, T-celreceptor tot expressie brengt, naast zijn eigen TCR. Dit vergroot het vermogen van de T-cel om tumorcellen te herkennen. | | ADCC (Antibody-Dependent Cell-Mediated Cytotoxicity) | Een immuunmechanisme waarbij cytotoxische cellen, zoals NK-cellen, cellen doden die bedekt zijn met antistoffen. De antistoffen binden aan het doelwit en rekruteren vervolgens de cytotoxische cellen via hun Fc-receptoren. | | Complementactivatie | Een cascade van eiwitreacties in het bloed die deel uitmaakt van het aangeboren immuunsysteem. Het complement-systeem kan pathogenen direct doden of de herkenning en fagocytose ervan door immuuncellen versterken. |

# Antilichamen en hun toepassingen Hieronder volgt een gedetailleerde studiehandleiding over antilichamen en hun toepassingen, opgesteld conform de instructies. ## 1. Antilichamen en hun toepassingen Dit onderwerp omvat de verschillende typen antilichamen, waaronder polyklonale en monoklonale antistoffen, en hun diverse toepassingen in zowel diagnostiek als therapie. ### 1.1 Immuunglobulines (Antilichamen) Immuunglobulines, ook wel gammaglobulines genoemd, zijn opgezuiverde immuunglobulines van het IgG-type, afkomstig uit donorbloed [3](#page=3). #### 1.1.1 Polyvalente immunoglobulines Polyvalente immunoglobulines zijn opgezuiverd uit bloed van gezonde volwassen donoren en bevatten antistoffen tegen een breed scala aan pathogenen zoals herpesvirussen, influenza, rhinovirussen en adenovirussen. Ze bevatten echter geen antistoffen tegen virussen als HCV, HBV of HIV [3](#page=3). * **Toepassing:** Deze worden gebruikt bij B-celdefecten en auto-immuunziekten [3](#page=3). #### 1.1.2 Specifieke immunoglobulines Specifieke immunoglobulines zijn vergelijkbaar met polyvalente immunoglobulines, maar worden verkregen uit hyperimmune of gevaccineerde donoren [3](#page=3). * **Voorbeelden:** * Anti-D: Wordt toegediend aan rhesus-negatieve zwangere vrouwen [3](#page=3). * Anti-HBV: Gebruikt na een prikaccident [3](#page=3). * Antitetanus: Toegepast bij wondbehandeling [3](#page=3). * Anti-rabiës: Gebruikt na de beet van een verdacht dier; vaak gecombineerd met vaccinatie om het virus te weerstaan dat via zenuwbanen de hersenen kan bereiken [3](#page=3). * Anti-CMV: Gebruikt voor profylaxe en behandeling van transplantatiepatiënten [3](#page=3). #### 1.1.3 Polyklonale antistoffen Polyklonale antistoffen worden geproduceerd uit het serum van een geïmmuniseerd individu. Ze vormen een mengsel van antilichamen, waarvan slechts een deel gericht is tegen het specifieke antigen van interesse (bv. anti-tetanus Ig gericht tegen tetanustoxine). De overige antilichamen in het mengsel zijn gericht tegen andere antigenen of verschillende epitopen van hetzelfde antigen. Bovendien kunnen de antistoffen binnen een polyklonale preparaten van verschillende isotypes zijn (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4) [4](#page=4). Humane immuunglobulinepreparaten bevatten doorgaans antistoffen tegen veelvoorkomende pathogenen zoals rhinovirussen, RSV, adenovirussen en stafylokokken, maar niet tegen HIV of HCV, aangezien de donoren seronegatief zijn [4](#page=4). * **Voorbeeld:** Anti-thymocyten globulines (ATG), geproduceerd in konijnen na immunisatie met humane thymuscellen, zijn een mengsel van polyklonale antistoffen die gebruikt worden om de immuniteit te onderdrukken bij transplantatie [4](#page=4). #### 1.1.4 Monoklonale antistoffen Monoklonale antistoffen worden kunstmatig in een laboratorium geproduceerd en herkennen een zeer specifiek epitopen op een antigen. Ze bestaan uit één type antistof, opgebouwd uit één zware en één lichte keten, en binden slechts aan één specifiek epitopen. Alle productiebatches van een monoklonaal antistofproduct zijn identiek [4](#page=4). De klassieke productiemethode behelst het isoleren van B-cellen uit de milt van een geïmmuniseerd dier (bv. muis), waarna deze cellen worden gefuseerd met myeloomcellen (maligne plasmacellen die zelf geen antistoffen produceren). De resulterende hybridoomcellen zijn sneldelende cellen die de gewenste antistof kunnen produceren [4](#page=4). * **Voorbeeld:** OKT3 is een monoklonaal antistof dat één specifiek epitopen herkent op de CD3 eiwitten van het TCR-complex op T-cellen. CD-markers, zoals CD3 en CD4, zijn eiwitten waarop moleculen kunnen binden [4](#page=4). > **Tip:** Monoklonale antistoffen worden vaak gebruikt in de geneeskunde, ook al komen ze bij de mens niet vaak van nature voor, tenzij bij bepaalde leukemieën. De antistoffen die in de kliniek worden gebruikt, zijn meestal genetisch gemanipuleerd of geproduceerd door cellijnen in proefdieren [4](#page=4). #### 1.1.5 Muriene (monoklonale) antistoffen en modificaties Wanneer muriene (muis) monoklonale antistoffen bij mensen worden geïnjecteerd, kunnen ze immunologische reacties opwekken en worden ze relatief snel verwijderd door het lichaam via macrofagen in de milt en rode bloedcellen. Om dit te voorkomen en de werkzaamheid te verbeteren, worden muriene antistoffen gemodificeerd met behulp van moleculaire technieken [5](#page=5): * **Chimere antistoffen:** Deze hebben alleen het VH (variable heavy) en VL (variable light) domein van muizen, terwijl de rest van het antistof afkomstig is van een humaan isotype. De keuze van het humaan isotype is gebaseerd op gewenste effecten, zoals een goede binding aan Fc-receptoren (voor NK-cel activiteit) of complementactivatie. De suffix `-ximab` duidt op een chimer antistof [5](#page=5) [7](#page=7). * **Gehumaniseerde antistoffen:** Hierbij zijn alleen de complementariteitsbepalende regio's (CDR1-3) van de zware en lichte ketens van muizen afkomstig; de rest van het antistof is humaan. De suffix `-zumab` duidt op een gehumaniseerd antistof [5](#page=5) [7](#page=7). * **Humane monoklonale antistoffen:** Deze bestaan volledig uit humaan materiaal, maar zijn technisch moeilijker te produceren omdat een opzettelijke immunisatie niet mogelijk is. De suffix `-mumab` duidt op een humaan antistof [5](#page=5) [7](#page=7). > **Tip:** Bij de productie van gehumaniseerde antistoffen worden de VDJ-regio's van muizen vervangen door de VDJ-regio's van mensen [6](#page=6). #### 1.1.6 Andere antilichaam-gerelateerde structuren * **Fusie-eiwit:** Een fusie-eiwit tussen een receptor en het constante deel van een antistof wordt aangeduid met de suffix `-cept` [7](#page=7). * **Bispecifieke antistoffen:** Dit zijn antistoffen die twee paren van VH en VL domeinen met verschillende specificiteiten dragen. Een veelvoorkomende toepassing is gericht tegen een tumorspecifiek antigen en het TCR/CD3 complex. Een voorbeeld is een "bispecific T cell engager" (BiTE), die T-cellen naar de tumor leidt voor tumorcel doden [18](#page=18). #### 1.1.7 Fragmenten van antistoffen Antilichamen kunnen worden opgesplitst in verschillende fragmenten met specifieke functies: * **Fv domein:** Het kleinste fragment nodig voor antigenbinding, bestaande uit één VH en één VL domein. Dit domein bevat de complementariteitsbepalende regio's (CDRs) [17](#page=17). * **Single chain fragment variable (scFv):** Een Fv-fragment waarbij de VH- en VL-domeinen zijn verbonden door een beweeglijke peptideketen [17](#page=17). * **Fragment antigen binding (Fab):** Kan verkregen worden door enzymatische behandeling van antistoffen of via recombinante technieken [17](#page=17). * **F(ab′)2 fragment:** Bestaat uit twee Fab-fragmenten die met disulfidebruggen zijn verbonden en wordt enzymatisch verkregen [17](#page=17). #### 1.1.8 Antilichamen bij kameelachtigen Immunoglobulines van haaien en kameel/lama's (VHH immunoglobulines) verschillen van menselijke/muriene Ig doordat hun Fv-domein slechts uit één VH-domein bestaat, zonder VL-domein. Dit heeft als voordeel dat slechts één gen gekloneerd hoeft te worden voor het maken van een specifieke antistof [17](#page=17). ### 1.2 Toepassingen van Antilichamen #### 1.2.1 Passieve immunisatie Passieve immunisatie houdt in dat antistoffen, verkregen uit een andere bron, worden toegediend om onmiddellijke bescherming te bieden [16](#page=16). * **Preventie van hemolytische ziekte van de pasgeborene:** * Bij rhesus-negatieve moeders met een rhesus-positief kind kunnen anti-RhD antistoffen worden toegediend. Dit IgG-preparaat voorkomt dat de moeder immuniseert tegen het foetale RhD-antigeen [16](#page=16). * Het werkingsmechanisme hierbij is waarschijnlijk de binding van deze antistoffen aan een inhibitoir Fc-receptor (FcR) op naïeve B-cellen. Indien de antistof met dezelfde specificiteit maar hogere affiniteit dan de IgM-receptor op de B-cel bindt, wordt de B-cel geblokkeerd in zijn werking. Dit voorkomt de aanmaak van laag-affiniteitsantistoffen [16](#page=16). * **Behandeling van auto-immuunziekten:** Dit mechanisme kan ook ten grondslag liggen aan de toediening van gammaglobulines bij auto-immuunziekten zoals idiopathische trombocytopenie (ITP) [16](#page=16). #### 1.2.2 Diagnostiek Antilichamen worden gebruikt om specifieke moleculen of cellen te detecteren. * **Bloedgroepen:** Antilichamen kunnen reageren met bloedgroepantigenen zoals ABO, rhesus (Rh) en Kell. De aanwezigheid van antistoffen bij de moeder die reageren met bloedgroepantigenen van de vader van het kind kan diagnostisch relevant zijn, met name bij verdenking op foetale erytroblastose. Antistoffen kunnen via de placenta het kind bereiken [15](#page=15). * **Bepalen van specificiteit:** Door het bloed van de moeder te onderzoeken op antistoffen en hun specificiteit te bepalen, kan worden vastgesteld of bijvoorbeeld een geelzucht bij het kind veroorzaakt wordt door een antistofgemedieerde reactie tegen RhD of andere bloedgroepantigenen [15](#page=15). #### 1.2.3 Therapeutische toepassingen Antilichamen zijn krachtige therapeutische middelen, met name in de oncologie en immunologie. * **Onderdrukking van immuniteit:** Antilichamen zoals anti-thymocyten globulines (ATG) worden gebruikt om de immuniteit te onderdrukken na transplantaties [4](#page=4). * **Behandeling van auto-immuunziekten:** Zoals eerder genoemd, worden gammaglobulines ingezet bij aandoeningen zoals ITP [16](#page=16). * **Kankerbehandeling:** * **Monoklonale antistoffen gericht tegen tumorantigenen:** * Monoklonale antistoffen tegen CD20, een marker op B-cellen, worden gebruikt bij B-cel leukemie en lymfomen. Ze verwijderen zowel gezonde als maligne B-cellen, wat resulteert in een B-celdeficiëntie die kan worden opgevangen met intraveneuze immunoglobulines (IVIG). Zonder B-cellen kan men leven mits men IG's heeft [7](#page=7). * Andere targets zijn HER2 en CD19 [9](#page=9). * **Checkpoint blokkers:** Deze antilichamen moduleren de immuunrespons om kankercellen aan te vallen [9](#page=9). * **Anti-cytokine antistoffen:** Antilichamen gericht tegen cytokines zoals IL-1, IL-6, TNF en IL-23 worden gebruikt om ontstekingsreacties te remmen die verband houden met kanker [9](#page=9). * **Bispecifieke T-cel engagers (BiTEs):** Deze antilichamen, zoals Blinatumomab (anti-CD19), leiden T-cellen naar tumorcellen door tegelijkertijd te binden aan een tumorspecifiek antigen (bv. CD19 op B-cellen) en het CD3-complex op T-cellen, wat resulteert in "redirected T-cellen" voor tumordoding [18](#page=18) [20](#page=20). #### 1.2.4 Effectormechanismen van immunoglobulines Immunoglobulines kunnen hun effecten via verschillende mechanismen uitoefenen: 1. **Complementactivatie:** Kan leiden tot cellysis, hoewel dit minder effectief is tegen lichaamscellen (inclusief kankercellen) door de aanwezigheid van inhibitoren zoals DAF [18](#page=18). 2. **Antistof-afhankelijke celulaire cytotoxiciteit (ADCC):** Natuurlijke killercellen (NK-cellen) herkennen antistoffen op doelwitcellen en induceren hun vernietiging [18](#page=18). 3. **Antistof-afhankelijke cellulaire fagocytose (ADCP):** Macrophagen fagocyteren doelwitcellen na opsonisatie met antistoffen, gemedieerd door Fc-receptoren. Dit is een belangrijk mechanisme bij Rituximab (anti-CD20) [18](#page=18). 4. **Inductie van apoptose:** Bijvoorbeeld, CD20-activatie kan apoptose induceren, wat bijdraagt aan de effectiviteit van anti-CD20 therapie bij B-cel lymfomen/leukemie [18](#page=18). #### 1.2.5 Half-life extension (HLE) Half-life extending (HLE) is een mechanisme dat ervoor zorgt dat immunoglobulines langer aanwezig blijven in de bloedbaan, wat de therapeutische effectiviteit kan verlengen [19](#page=19). --- # Diagnostische methoden met antilichamen Antilichamen vormen een cruciaal onderdeel van diverse diagnostische technieken, met name in het meten en detecteren van specifieke eiwitten en cellen. Twee prominente methoden die uitgebreid gebruik maken van antilichamen zijn de Enzyme-linked Immunosorbent Assay (ELISA) en flowcytometrie [10](#page=10) [11](#page=11). ### 2.1 Enzyme-linked Immunosorbent Assay (ELISA) ELISA is een fundamentele methode voor het kwantificeren of detecteren van specifieke eiwitten. De principes achter ELISA zijn toepasbaar in uiteenlopende diagnostische gebieden, zoals virusdetectie, detectie van antilichamen (waaronder specifieke antilichamen) en zelfs de detectie van hormonen en toxines [10](#page=10). **Werkingsprincipe van ELISA:** De basis van een ELISA is het gebruik van antilichamen die gelabeld zijn met een enzym. Dit enzym kan vervolgens een substraat omzetten in een detecteerbaar signaal, meestal een kleurverandering [10](#page=10). * **Coating van het testoppervlak:** In een typische ELISA wordt een antigeen gecoat op de wand van een plastic putje. Dit antigeen kan een heel virus zijn of een specifiek deel ervan, zoals HBsAg (hepatitis B surface antigen) [10](#page=10). * **Toevoeging van patiëntenserum:** Serum van een patiënt wordt toegevoegd aan de putjes. Als de patiënt antistoffen tegen het gecoate antigeen heeft, zullen deze antistoffen binden aan het antigeen. Dit duidt er bijvoorbeeld op dat de patiënt beschermd is tegen of genezen is van een specifieke infectie (bv. HBV) [10](#page=10). * **Wassen:** Na het toevoegen van het serum wordt het geheel grondig gewassen om niet-gebonden componenten te verwijderen. Alleen de antistoffen die specifiek aan het antigeen hebben gebonden, blijven achter [10](#page=10). * **Detectie met gelabeld antilichaam:** Om de gebonden antistoffen te detecteren, wordt een tweede antilichaam toegevoegd. Dit is een antilichaam dat specifiek bindt aan menselijke immunoglobulinen (anti-humaan immuunglobuline antilichaam) en dat zelf is gekoppeld aan een enzym (visueel voorgesteld als een geel driehoekje). Dit gelabelde antilichaam bindt alleen aan de reeds gebonden patiënt-antilichamen. Na opnieuw wassen blijft alleen het enzym-gelabelde detectie-antilichaam achter [10](#page=10). * **Substraattoevoeging en detectie:** Tot slot wordt een enzymsubstraat toegevoegd. Het enzym op het detectie-antilichaam katalyseert de omzetting van dit substraat, wat resulteert in een zichtbare kleurverandering in de putjes waar de specifieke antistoffen aanwezig waren. Negatieve putjes (zonder de specifieke antistoffen) blijven kleurloos [10](#page=10). ELISA is, naast PCR en microbiologische kweek, een derde belangrijk diagnostisch principe in de microbiologie [10](#page=10). ### 2.2 Flowcytometrie (FACS) Flowcytometrie, ook wel fluorescentie-geactiveerde cel sortering (FACS) genoemd, is een techniek die wordt gebruikt om cellen, zoals T-cellen, B-cellen en NK-cellen in bloed, te kwantificeren en te onderscheiden op basis van hun celoppervlaktefenotype [11](#page=11). **Werkingsprincipe van Flowcytometrie:** * **Voorbehandeling van bloed:** Het bloedmonster wordt eerst behandeld met monoklonale antistoffen die gelabeld zijn met fluorescerende stoffen. Deze antistoffen zijn specifiek gericht tegen eiwitten op het celoppervlak. Bijvoorbeeld, anti-CD3, anti-CD20 en anti-CD56 antistoffen kunnen worden toegevoegd, elk met een verschillende fluorescerende kleur (rood, groen, blauw). Deze antistoffen zullen zich binden aan respectievelijk T-cellen, B-cellen en NK-cellen op basis van de aanwezigheid van hun specifieke CD-markers op het celmembraan [11](#page=11). * **Detectie:** De behandeld cellen worden één voor één door een laserstraal geleid. Wanneer de laserstraal op een cel valt, exciteert deze de fluorescerende labels die aan de antistoffen op de cel gebonden zijn. De geëxciteerde fluorescerende moleculen zenden licht uit op specifieke golflengtes (rood, groen, geel in het gegeven voorbeeld). Dit uitgestraalde licht wordt opgevangen door detectoren [11](#page=11). * **Analyse:** De informatie van de detectoren wordt gebruikt om een driedimensionale plot te creëren, waarbij elk puntje in de plot een individuele cel vertegenwoordigt. Op deze manier kunnen cellen worden onderscheiden en gekwantificeerd op basis van de combinatie van fluorescerende labels (en dus de aanwezigheid van specifieke celoppervlaktemarkers) die ze vertonen [11](#page=11). #### 2.2.1 Geavanceerde toepassingen in single-cell analyse #### 2.2.1.1 CiteSeq CiteSeq is een methode die de detectiemogelijkheden van flowcytometrie uitbreidt door antilichamen te labelen met unieke oligonucleotiden (DNA- of RNA-sequenties). Dit maakt het mogelijk om zeer veel verschillende eiwitmarkers (tot wel 250 antistoffen tegelijkertijd) tegelijkertijd op individuele cellen te analyseren. Na de antilichaam-binding worden de cellen gesequeneerd, wat gedetailleerde informatie oplevert over het fenotype van elke cel [12](#page=12). #### 2.2.1.2 Single Cell Transcriptomics Single cell transcriptomics (enkelvoudige cel transcriptomica) is een techniek waarbij individuele cellen worden geïsoleerd, vaak in afzonderlijke druppeltjes. Vervolgens wordt het RNA binnen elke cel gesequeneerd. Dit maakt een analyse mogelijk van de genexpressie op het niveau van individuele cellen, wat cruciale inzichten kan bieden in de heterogeniteit van celpopulaties en de functionele staat van cellen [12](#page=12). ### 2.3 Antilichamen bij foetale-maternale bloedgroepantagonisme Antilichamen spelen ook een rol bij diagnostiek gerelateerd aan potentiële complicaties tijdens de zwangerschap, met name wanneer er incompatibiliteit is tussen het bloed van de moeder en het kind [14](#page=14). * **Alo-immunisatie:** Wanneer cellen van het kind terechtkomen in de bloedbaan van de moeder, kan dit leiden tot de vorming van antilichamen tegen genetisch verschillende componenten van het kind, zoals HLA-antigenen of bloedgroepen. Deze antilichamen, met name van het IgG-type, kunnen de placenta passeren en binden aan cellen van het kind [14](#page=14). * **Bloedgroepantagonisme:** Een ernstigere vorm van incompatibiliteit kan optreden bij bloedgroepverschillen, zoals Rhesus (RhD) of Kell. Als een RhD-negatieve moeder een RhD-positief kind verwacht (indien de vader RhD-positief is), kan zij bij een eerste zwangerschap antistoffen (meestal IgG) aanmaken tegen de rode bloedcellen van het kind. Deze antistoffen kunnen de foetale rode bloedcellen aanvallen, wat leidt tot hemolyse (afbraak van rode bloedcellen). Dit kan ernstige gevolgen hebben voor volgende kinderen, zoals foetale erytroblastose [14](#page=14). * **Diagnostiek van hemolytische ziekte van de pasgeborene:** Een directe Coombs-test op de rode bloedcellen van het kind kan worden gebruikt om deze aandoening te diagnosticeren. IgG-antilichamen op de rode bloedcellen van het kind kunnen op zichzelf geen agglutinatie veroorzaken. Echter, na toevoeging van een anti-IgG antilichaam (zoals rabbit anti-human), zullen de met IgG beladen cellen agglutineren, wat wijst op de aanwezigheid van antilichamen [14](#page=14). ### 2.4 Flowcytometrie in donorbloed analyse Flowcytometrie kan ook worden toegepast voor de analyse van donorbloed, met een specifieke focus op het kwantificeren van CD4 en CD8 T-cellen. De meting van interferon-gamma kan ook worden uitgevoerd in combinatie met flowcytometrie [27](#page=27). --- # T-cel receptoren en gemanipuleerde T-cellen Dit onderwerp behandelt de structuur en functie van T-cel receptoren (TCRs) en de engineering van T-cellen met transgene receptoren en chimeer antigeen receptoren (CARs) voor therapeutische toepassingen. ## 3. T-cel receptoren en gemanipuleerde T-cellen Perifere bloed T-cellen bezitten elk een T-cel receptor (TCR) en zijn ofwel CD4 of CD8 positief. Deze T-cellen kunnen genetisch gemodificeerd worden voor therapeutische doeleinden, met name door de introductie van nieuwe receptoren [21](#page=21). ### 3.1 Transgene T-cel receptoren (TCR) Een benadering is de introductie van een transgene TCR die specifiek gericht is tegen een tumorantigeen. Deze tumor-specifieke TCR kan echter HLA-gerestricteerd zijn, wat de praktische toepasbaarheid beperkt. TCRs kunnen zowel cytoplasmatische als nucleaire antigenen targetten [21](#page=21). ### 3.2 Chimere antigeen receptoren (CARs) Chimere antigeen receptoren (CARs) zijn een alternatieve en vaak praktischere modificatie. Een CAR is opgebouwd uit een single-chain variable fragment (scFv), bestaande uit de VH en VL regio's van een antistof die gericht is tegen een specifiek antigeen (bijvoorbeeld CD20), verbonden door een flexibel peptide. Dit extracellulaire deel bindt aan het antigeen in zijn native vorm en vereist geen HLA-restrictie [21](#page=21) [22](#page=22). #### 3.2.1 Structuur en generaties van CARs Het scFv-deel van de CAR is gekoppeld aan een transmembraanpeptide, gevolgd door een signaaltransductiesequentie [22](#page=22). * **Eerste generatie CARs**: Gebruiken typisch een sequentie van CD3 voor signaaltransductie. Hoewel deze CARs tumorcellen kunnen doden, overleven ze slecht *in vivo*, wat resulteert in beperkte therapeutische activiteit [22](#page=22). * **Tweede generatie CARs**: Bevatten naast de CD3 signaaltransductiesequentie ook een sequentie van CD28. Bij antigeenbinding wordt hierdoor zowel TCR-signalering als costimulatoire signalering geïnduceerd. Dit leidt tot activatie met proliferatie en secretie van cytokines. Deze gemanipuleerde T-cellen kunnen niet alleen tumorcellen doden, maar ook *in vivo* vermenigvuldigen en langdurig overleven, waardoor ze krachtige effectorcellen tegen tumoren worden [22](#page=22). > **Tip:** De combinatie van TCR- en costimulatoire signalering is cruciaal voor de langdurige effectiviteit van CAR-T celtherapie. #### 3.2.2 Klinische overwegingen bij CAR-T celtherapie CAR-T celtherapie kan leiden tot een "on target, on tumor" effect, wat de gewenste tumorvernietiging aanduidt. Echter, een potentieel neveneffect is het "on target, off tumor" effect, veroorzaakt door de aanwezigheid van het antigeen op gezonde cellen. Een klassiek voorbeeld is het targetten van CD20 op B-cel tumoren, waarbij ook gezonde B-cellen worden aangetast [22](#page=22). Bovendien kan na infusie van deze cellen een ernstige cytokinestorm optreden, die dodelijk kan zijn. Deze cytokinestorm vereist intensieve zorg en kan behandeld worden met bijvoorbeeld anti-IL6 antistoffen [22](#page=22) [24](#page=24). > **Voorbeeld:** Een patiënt die behandeld wordt met CAR-T cellen gericht tegen CD19 op B-cel leukemie, kan ook een afname ervaren van gezonde B-cellen, wat leidt tot immunodeficiëntie. ### 3.3 Transfer van virale immuniteit met T-cellen Naast kankertherapie kan T-cel transfer ook worden toegepast bij patiënten met immuundeficiëntie als gevolg van transplantatie, die kunnen lijden aan CMV (cytomegalovirus) reactivatie of ziekte [25](#page=25). * **Passieve CMV-immunisatie**: Kan plaatsvinden met CMV-specifieke antistoffen, wat een eenvoudige en veilige methode is die bij alle patiënten kan worden toegepast. Het is echter niet genezend voor intracellulaire pathogenen zoals CMV [25](#page=25). * **CMV-specifieke T-cel transfer**: Dit is een meer effectieve behandelingsoptie. Het vereist transplantatie van T-cellen en is niet voor iedereen beschikbaar omdat HLA-identieke personen nodig zijn. Een injectie van slechts enkele duizenden cellen kan al genezend werken [25](#page=25). > **Tip:** T-cel transfer is effectiever tegen intracellulaire pathogenen dan passieve immunisatie met antistoffen. #### 3.3.1 Methodes voor isolatie van CMV-specifieke T-cellen Voor de transfer van CMV-specifieke T-cellen zijn er verschillende isolatiemethodes [26](#page=26): 1. **Isolatie uit stamceldonor**: De donor moet CMV seropositief zijn [26](#page=26). 2. **Isolatie op basis van HLA tetrameren**: Bijvoorbeeld HLA-A2 met een immunodominant peptide van CMV [26](#page=26). * Voordeel: Gemakkelijke isolatie [26](#page=26). * Nadeel: Alleen voor HLA-A2+ patiënten en isoleert enkel CD8+ T-cellen, geen CD4+ helpercellen [26](#page=26). 3. **Isolatie op basis van IFNγ productie na stimulatie met CMV immunodominantpeptide**: * Voordeel: Zowel CD4+ als CD8+ T-cellen kunnen worden geïsoleerd, en het is voor alle patiënten bruikbaar [26](#page=26). * Nadeel: Omslachtige celisolatie [26](#page=26). Enkele duizenden cellen per kilogram patiënt zijn voldoende voor genezing [26](#page=26). Een mogelijke technologie voor celisolatie betreft het stimuleren van witte bloedcellen (die CD45 expressen) zodat ze interferon gamma (IFNγ) op hun membraan binden. Deze gebonden IFNγ kan worden aangekleurd met een antistof gelabeld met een ijzerbolletje, waarna de cellen magnetisch kunnen worden gescheiden [26](#page=26). --- # Immuundeficiëntie en transfer van immuniteit Dit gedeelte behandelt de overdracht van immuniteit, met name virale immuniteit, en de behandeling van immuundeficiënties. ### 4.1 Transfer van virale immuniteit Patiënten met immuundeficiëntie, met name ten gevolge van transplantatie, kunnen een reactivatie of ziekte ontwikkelen door Cytomegalovirus (CMV). De behandeling hiervan kan medisch zijn of via passieve immunisatie [25](#page=25). #### 4.1.1 Passieve immunisatie Passieve immunisatie met CMV-specifieke antistoffen is een relatief eenvoudige methode, aangezien deze gemakkelijk geïnjecteerd kunnen worden en geen immuunreactie veroorzaken. Echter, bij een CMV-infectie, die intracellulair is, bieden antistoffen geen genezing [25](#page=25). #### 4.1.2 Cellulaire immuniteitsoverdracht Een alternatieve en effectievere benadering is de transfer van CMV-specifieke T-cellen. In tegenstelling tot antistoffen, kunnen T-cellen bijdragen aan genezing, zelfs bij intracellulaire pathogenen zoals CMV [25](#page=25). ##### 4.1.2.1 Vereisten voor T-celtransfer Voor een succesvolle T-celtransfer moeten de donorcellen HLA-antigenen gemeenschappelijk hebben met de patiënt om goede werking te garanderen en tolerantie van de patiënt voor deze cellen te waarborgen. Een zeer lage hoeveelheid cellen, enkele duizenden per kilogram lichaamsgewicht van de patiënt, is voldoende voor genezing [26](#page=26). ##### 4.1.2.2 Methoden voor isolatie van CMV-specifieke T-cellen Er zijn verschillende methoden om CMV-specifieke T-cellen te isoleren, met specifieke voor- en nadelen: 1. **Isolatie uit stamceldonor:** De donor moet CMV seropositief zijn [26](#page=26). 2. **Isolatie op basis van HLA-tetrameren:** * **Principe:** Gebruikt bijvoorbeeld HLA-A2 met een immunodominant peptide van CMV [26](#page=26). * **Voordeel:** Gemakkelijke isolatie [26](#page=26). * **Nadeel:** Alleen bruikbaar voor HLA-A2-positieve patiënten en isoleert enkel CD8 T-cellen, geen CD4+ helpercellen [26](#page=26). 3. **Isolatie op basis van IFNγ productie na stimulatie:** * **Principe:** Stimulatie met een immunodominant CMV-peptide leidt tot interferongamma (IFNγ) productie door de T-cellen. Witte bloedcellen (die CD45 bevatten) kunnen gestimuleerd worden, waarbij IFNγ op hun membraan gebonden wordt. Deze cellen kunnen vervolgens met een antistof (gelabeld met een ijzerbolletje) worden geïsoleerd met behulp van een magneet [26](#page=26). * **Voordeel:** Isoleert zowel CD4 als CD8 T-cellen en is voor alle patiënten bruikbaar [26](#page=26). * **Nadeel:** Omslachtige celisolatie [26](#page=26). > **Tip:** Begrijp de mechanismen achter de selectie van T-cellen op basis van HLA-beperking en de rol van cytokineproductie (zoals IFNγ) in de immuunrespons. > **Voorbeeld:** Een patiënt met een verzwakt immuunsysteem na een stamceltransplantatie heeft een verhoogd risico op CMV-reactivatie. Door T-cellen te isoleren van een CMV-seropositieve donor die ook HLA-compatibel is met de ontvanger, kan de patiënt effectief behandeld worden door de overdracht van deze specifieke immuuncellen. --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Antilichaam | Een Y-vormig eiwit geproduceerd door B-cellen dat specifiek bindt aan antigenen, cruciaal voor het immuunsysteem. | | Polyklonale antistoffen | Een mengsel van antistoffen dat gericht is tegen meerdere epitopen op een bepaald antigeen, vaak afkomstig van meerdere B-celklonen. | | Monoklonale antistoffen | Antistoffen die afkomstig zijn van één enkele B-celkloon en daardoor specifiek binden aan slechts één epitopen van een antigeen. | | Chimere antistoffen | Genetisch gemanipuleerde antistoffen waarbij delen van een muizenantilichaam (VH en VL domeinen) gecombineerd zijn met menselijke constant regions. | | Gehumaniseerde antistoffen | Genetisch gemanipuleerde antistoffen waarbij alleen de hypervariabele regio's (CDRs) van muizenantilichamen zijn behouden en de rest van het antilichaam humaan is. | | ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) | Een veelgebruikte laboratoriummethode om de aanwezigheid of hoeveelheid van specifieke eiwitten, zoals antigenen of antistoffen, te detecteren door middel van enzymen die een kleurreactie geven. | | Flowcytometrie | Een techniek die wordt gebruikt om de fysische en chemische kenmerken van cellen te analyseren en te sorteren, vaak door gebruik te maken van antilichamen gelabeld met fluorescerende stoffen. | | FACS (Fluorescence-Activated Cell Sorting) | Een geavanceerde vorm van flowcytometrie die cellen kan sorteren op basis van hun fluorescerende signalen. | | T-celreceptor (TCR) | Een receptor op het oppervlak van T-cellen die antigenen herkent, meestal in combinatie met MHC-moleculen. | | Chimere antigeen receptor (CAR) | Een kunstmatig ontworpen receptor die op T-cellen wordt tot expressie gebracht om tumorantigenen te herkennen zonder MHC-restrictie. | | Passieve immunisatie | Het toedienen van reeds gevormde antilichamen of T-cellen aan een individu om tijdelijke bescherming te bieden tegen ziekteverwekkers. | | Cytokine storm | Een potentieel levensbedreigende overmatige immuunreactie, gekenmerkt door een massale afgifte van cytokines, die kan optreden na bepaalde immuuntherapieën zoals CAR-T celtherapie. | | Epitopen | Het specifieke deel van een antigeen waaraan een antilichaam of T-celreceptor bindt. | | Hybridoom | Een cel verkregen door de fusie van een myeloomcel en een antistofproducerende B-cel, die zowel de proliferatieve capaciteit van de myeloomcel als de antistofproductie van de B-cel bezit. | | CD (Cluster of Differentiation) | Een classificatiesysteem voor oppervlakte-eiwitten op witte bloedcellen die worden gebruikt om celtypen te identificeren en te differentiëren. | | scFv (single-chain variable fragment) | Een antilichaamfragment dat bestaat uit de variabele domeinen van de zware en lichte keten, verbonden door een flexibele peptideketen. |

# Antilichamen en T-celreceptoren in diagnostiek en behandeling Dit onderwerp bespreekt de diverse toepassingen van antilichamen en T-celreceptoren in zowel de diagnostiek als de behandeling van ziekten. ## 1. Antilichamen en T-celreceptoren in diagnostiek en behandeling ### 1.1 Polyklonale antistoffen Polyklonale antistoffen worden verkregen uit het serum van een geïmmuniseerd individu. Ze vertegenwoordigen een mengsel van antilichamen, waarbij slechts een deel gericht is tegen het specifieke antigen van interesse. Bovendien kunnen deze antistoffen verschillende isotypes bevatten (zoals IgG1, IgG2, IgG3, IgG4) en gericht zijn tegen diverse epitopen van een antigen. Humane immuunglobulinepreparaten, verkregen uit gezonde donoren, bevatten antistoffen tegen veelvoorkomende pathogenen zoals rhinovirus, RSV en adenovirus. Ze bevatten echter geen antistoffen tegen pathogenen zoals HIV of HCV, aangezien de donoren seronegatief zijn. * **Toepassingen:** * Behandeling van B-celdefecten. * Behandeling van auto-immuunziekten. * **Specifieke immunoglobulines:** Afkomstig van hyperimmune of gevaccineerde donoren. * Anti-D: Preventie bij rhesusnegatieve zwangere vrouwen. * Anti-HBV: Profylaxe na een prikaccident. * Antitetanus: Wondbehandeling. * Anti-rabiës: Na beet van een verdacht dier (in combinatie met vaccinatie). * Anti-CMV: Profylaxe en behandeling bij transplantatiepatiënten. Polyklonale antistoffen worden ook gebruikt in de vorm van antithymocyteglobulines (ATG), die worden verkregen uit konijnserum na immunisatie met humane thymuscellen. ATG wordt ingezet bij transplantatie om de immuniteit te onderdrukken. ### 1.2 Monoklonale antistoffen Monoklonale antistoffen zijn een homogene populatie van antistoffen die slechts één specifiek epitoop binden. Ze worden geproduceerd door hybride cellen, ontstaan uit de fusie van B-cellen (uit een geïmmuniseerde muis of mens) en een myeloomcel (die zelf geen antistoffen produceert). Het resulterende hybridoom is een snelgroeiende cel die de gewenste antistof secreteert. Elk productiebatch van een monoklonaal antistofproduct is identiek. * **Voorbeeld:** OKT3 is een monoklonaal antistof dat een specifiek epitoop op CD3-eiwitten op T-cellen herkent. * **Productie:** De klassieke methode betreft het gebruik van muizen, maar ook humane monoklonale antistoffen kunnen worden ontwikkeld. ### 1.3 Gehumaniseerde monoklonale antistoffen Muizenantilichamen (murine antistoffen) kunnen bij mensen een immuunrespons oproepen, wat hun effectiviteit kan verminderen. Om dit te omzeilen, worden murienantilichamen 'vermenselijkt' middels moleculaire technieken: * **Chimere antistoffen:** Deze bevatten alleen het variabele domein van de muis (VH en VL). De constante delen zijn afkomstig van een humaan isotype, gekozen op basis van gewenste effecten zoals binding aan Fc-receptoren of complementactivatie. Endingen op "-ximab" duiden op chimere antistoffen. * **Gehumaniseerde antistoffen:** Hierbij zijn enkel de complementair-determinerende regio's (CDR's) van de muisantilichamen behouden; de rest van het antistof is humaan. Endingen op "-zumab" duiden op gehumaniseerde antistoffen. * **Humaan antistoffen:** Deze zijn volledig humaan, maar technisch uitdagender te produceren. Endingen op "-mumab" duiden op humane antistoffen. * **Andere aanduidingen:** "-cept" duidt op een fusie-eiwit tussen een receptor en het constante deel van een antistof. Deze antistoffen worden gebruikt voor de behandeling van ziekten zoals kanker, waarbij ze specifieke targets zoals CD20, HER2 of CD19 kunnen blokkeren (checkpoint blokkers, anti-cytokine therapieën zoals anti-IL1, anti-IL6, anti-TNF). ### 1.4 Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) ELISA is een veelgebruikte en belangrijke methode voor het detecteren en kwantificeren van specifieke eiwitten, zoals virussen, antilichamen, hormonen of toxines. **Werkingsprincipe:** 1. Een specifiek antigeen wordt gecoat op de bodem van een plastic putje. 2. Het serum van de patiënt wordt toegevoegd. Als er specifieke antistoffen in het serum aanwezig zijn, zullen deze binden aan het gecoate antigeen. 3. Na wegwassen worden enkel de gebonden antistoffen achtergelaten. 4. Een secundair antilichaam, dat specifiek is voor humane immuunglobulines en gekoppeld is aan een enzym (bijvoorbeeld een geel driehoekje), wordt toegevoegd. Dit bindt aan de reeds gebonden antistoffen. 5. Na opnieuw wegwassen blijft enkel het enzym-gekoppelde secundaire antilichaam achter. 6. Toevoeging van een enzymsubstraat leidt tot een kleurreactie in de positieve putjes. ELISA is, naast PCR en kweek, een derde fundamenteel diagnostisch principe in de microbiologie. ### 1.5 Flowcytometrie of FACS (fluorescentie-geactiveerde cel sortering) Flowcytometrie wordt gebruikt om diverse celpopulaties, zoals T-cellen, B-cellen en NK-cellen in bloed, te kwantificeren en te karakteriseren. **Werkingsprincipe:** 1. **Voorbehandeling:** Ontstolde bloedmonsters worden gemengd met monoklonale antistoffen die gelabeld zijn met fluorescerende stoffen (elk met een verschillende kleur, bijvoorbeeld rood, groen, blauw). Deze antistoffen binden aan specifieke celoppervlaktemarkers (bijvoorbeeld anti-CD3 voor T-cellen, anti-CD20 voor B-cellen, anti-CD56 voor NK-cellen). 2. **Detectie:** De cellen passeren één voor één een laserstraal. De laser exciteert de fluorescerende labels op de antistoffen, waardoor ze licht van specifieke golflengtes uitzenden. Detectoren vangen dit uitgezonden licht op. 3. **Analyse:** De gegevens worden gevisualiseerd in een driedimensionale plot, waarbij elk punt een individuele cel vertegenwoordigt met zijn specifieke celoppervlaktefenotype. * **CiteSeq en single-cell transcriptomics:** * **CiteSeq:** Antilichamen zijn gelabeld met oligonucleotiden. Cellen worden individueel verwerkt en gesequenced, waardoor labelling met wel 250 antistoffen tegelijk mogelijk is. * **Single Cell Transcriptomics:** Cellen worden in afzonderlijke druppeltjes verpakt, waarna het RNA van elke cel wordt gesequenced. ### 1.6 Diagnostiek: anemie door rode bloedcel destructie In de context van moeder-kind immunologische incompatibiliteit kunnen antistoffen, met name van het IgG-type, de placenta passeren en binden aan cellen van de foetus. Dit kan leiden tot ernstige aandoeningen. * **HLA-antistoffen:** Hoewel genetische verschillen tussen moeder en kind normaal geen afstoting veroorzaken, kunnen anti-HLA-antistoffen gevormd worden. Deze kunnen, indien van het IgG-type, de placenta passeren en binden aan foetale cellen, maar veroorzaken doorgaans geen symptomen bij de foetus. * **Bloedgroepantistoffen (Anti-A/Anti-B):** Moeders van bloedgroep O kunnen spontaan anti-A en anti-B antistoffen produceren. Indien deze antistoffen (soms IgM, soms IgG) de placenta passeren, kunnen ze hemolyse van de rode bloedcellen van het kind veroorzaken, leidend tot geelzucht. * **Rhesus (RhD) en Kell incompatibiliteit:** Bij rhesusnegatieve moeders die een rhesuspositief kind dragen, kan de moeder antistoffen aanmaken, vooral na een eerste zwangerschap. Deze IgG-antistoffen, gericht tegen RhD-antigenen op rode bloedcellen en hun voorlopers, kunnen de rode bloedcellen van het kind afbreken. Dit leidt tot ernstige foetale hemolytische anemie. Kell-incompatibiliteit is zeldzamer maar kan nog ernstiger verlopen. **Diagnose:** * **Directe Coombs-test:** Op de rode bloedcellen van het kind. IgG-antistoffen agglutineren op zichzelf niet. Door toevoeging van een anti-IgG-antilichaam worden de met antistoffen beladen rode bloedcellen geagglutineerd. **Preventie van Hemolytische Anemie van de Pasgeborene (Anti-RhD antistoffen):** Toediening van anti-RhD IgG aan een rhesusnegatieve moeder voorkomt immunisatie door foetale cellen. Het werkingsmechanisme is gebaseerd op het binden van deze antistoffen aan naïeve B-cellen via een inhibitoir Fc-receptor (FcγRIIb). Wanneer deze receptor een antistof bindt met een hogere affiniteit dan de BCR (B-celreceptor), wordt de B-cel geblokkeerd, wat de vorming van anti-foetale antistoffen voorkomt. Dit mechanisme wordt mogelijk ook benut bij de behandeling van auto-immuunziekten zoals idiopathische trombopenie (ITP) met gammaglobulines. ### 1.7 Passieve immunisatie Passieve immunisatie is de directe toediening van antistoffen aan een individu om onmiddellijke bescherming te bieden. Dit kan bijvoorbeeld bij CMV-reactivatie na transplantatie. Hoewel CMV een intracellulair pathogeen is, kan passieve immunisatie met CMV-specifieke antistoffen nuttig zijn, omdat het gemakkelijk toe te dienen is en geen immuunreactie opwekt. Het is echter niet genezend. ### 1.8 Antilichaam engineering Antilichamen kunnen gemodificeerd worden om nieuwe therapeutische eigenschappen te verkrijgen. * **Structuur van een Ig:** Een typisch Ig-molecuul bestaat uit twee identieke zware ketens en twee identieke lichte ketens. Het Fv-domein (fragment variable) is het kleinste antistofdeel dat nodig is voor antigenbinding en bestaat uit één VH en één VL domein, elk met 3 CDR's. * **Single Chain Fragment Variable (scFv):** Ontstaat door een flexibele peptideketen tussen de VL en VH domeinen te plaatsen. * **Fragment Antigen Binding (Fab):** Kan verkregen worden via enzymatische behandeling of recombinante technieken. * **F(ab')2 fragment:** Twee Fab-fragmenten verbonden door disulfidebruggen. * **VHH immunoglobulines (Camelid/Llama):** Deze immunoglobulines hebben een Fv-deel dat enkel uit één VH-domein bestaat, wat de productie vereenvoudigt (slechts één gen te klonen). * **Bispecifieke antistoffen:** Deze antistoffen hebben twee paar VH-VL-domeinen met verschillende specificiteiten. Een voorbeeld is een antistof gericht tegen een tumor-specifiek antigen en tegelijkertijd tegen het TCR/CD3-complex op T-cellen (bijv. BiTEs - Bispecific T-cell Engagers). Dit richt T-cellen op de tumor, wat leidt tot "redirected T-cell killing". **Effectorme mechanismen van Ig's:** * **Complementactivatie:** Kan leiden tot cellysis, maar is minder effectief tegen lichaamscellen door aanwezigheid van inhibitoren zoals DAF. * **ADCC (Antibody-Dependent Cell-mediated Cytotoxicity):** Gedood door NK-cellen. * **ADCP (Antibody-Dependent Cellular Phagocytosis):** Fagocytose door macrofagen. * **FcγR-gemedieerde killing:** Cruciaal mechanisme bij antistoffen zoals Rituximab (anti-CD20), die B-cellymfomen en leukemieën behandelen. CD20-activatie induceert apoptose. Deze strategie wordt ook toegepast bij borstkanker (HER2). ### 1.9 Transgene T-celreceptoren Perifere T-cellen kunnen genetisch gemodificeerd worden om transgene T-celreceptoren (TCR's) te introduceren. * **Tumor-specifieke TCR:** Dit is een tweede receptor die specifiek gericht is op een tumor-antigeen. Deze therapie is vaak HLA-gerestricteerd, wat de praktische toepasbaarheid beperkt. TCR's kunnen cytoplasmatische of nucleaire antigenen targetten. ### 1.10 Chimere antigeenreceptoren (CARs) CARs zijn genetisch gemodificeerde receptoren die een tweede receptor tot expressie brengen met eigenschappen van een antistof. * **Voordelen:** Ze zijn niet HLA-gerestricteerd, wat ze zeer praktisch maakt, maar kunnen enkel membraanantigenen targetten (zoals CD20, HER2). * **Structuur:** Een CAR bestaat typisch uit een extracellulair scFv-domein (VH en VL van een antistof) gekoppeld aan een transmembraanpeptide en een signaaltransducerende sequentie, vaak afgeleid van CD3. * **Generaties CARs:** * **Eerste generatie:** Bevatten enkel CD3-signalering. Ze kunnen tumorcellen doden, maar de T-cellen overleven niet goed *in vivo*. * **Tweede generatie:** Naast CD3-signalering bevatten ze ook costimulatoire domeinen (zoals CD28). Dit leidt tot activatie, proliferatie en cytokineproductie na antigenbinding, waardoor de T-cellen langdurig *in vivo* overleven en krachtige tumorbestrijders worden. Dit resulteert in een "on target, on tumor" effect. * **Bijwerkingen:** * "On target, off tumor" effecten: Wanneer het doelantigeen ook op gezonde cellen voorkomt (bijv. CD20 op gezonde B-cellen bij CAR-T therapie gericht op B-celkanker). * Cytokinestorm: Een potentieel dodelijke overmatige immuunreactie na infusie van CAR-T cellen. Behandeling met anti-IL6 antistoffen kan hierbij waardevol zijn. ### 1.11 Transfer van virale immuniteit Voor patiënten met immuundeficiëntie na transplantatie die lijden aan CMV-reactivatie, kan naast medicamenteuze behandeling, ook transfer van virale immuniteit worden overwogen. * **Passieve CMV-immunisatie:** Toediening van CMV-specifieke antistoffen biedt directe bescherming maar is niet genezend bij intracellulaire pathogenen. * **CMV-specifieke T-cel transfer:** * **Via stamceltransplantatie:** Vereist HLA-identieke donoren en is niet voor alle patiënten geschikt. * **Isolatie van CMV-specifieke T-cellen:** * **Op basis van HLA-tetrameren:** Bijvoorbeeld HLA-A2 met een immunodominant CMV-peptide. Voordeel is gemakkelijke isolatie, maar is beperkt tot HLA-A2+ patiënten en isoleert enkel CD8+ T-cellen. * **Op basis van IFN-γ productie na stimulatie met CMV-peptide:** Voordeel is dat zowel CD4+ als CD8+ T-cellen kunnen worden geïsoleerd en het is voor alle patiënten bruikbaar. Nadeel is de omslachtige celisolatie. Een paar duizend cellen per kilogram lichaamsgewicht kunnen reeds voldoende zijn voor genezing. Antistoffen kunnen van elke donor aan elke patiënt worden toegediend, terwijl T-cellen HLA-antigenen moeten delen voor optimale werking en tolerantie. --- # Monoklonale antistoffen en hun modificaties Dit onderwerp behandelt de productie, ontwikkeling en toepassingen van monoklonale antistoffen, inclusief verschillende varianten en hun therapeutische relevantie. ### 2.1 Productie en classificatie van monoklonale antistoffen Monoklonale antistoffen (mAbs) zijn een specifieke groep antilichamen die slechts één epitoop op een antigeen herkennen en binden. Ze worden geproduceerd door een enkele klonale populatie van B-cellen. #### 2.1.1 Klassieke productie (hybridoomtechniek) De klassieke methode voor de productie van monoklonale antistoffen, voornamelijk bij muizen, omvat de volgende stappen: * **Immunisatie:** Een dier (bv. muis) wordt geïmmuniseerd met het gewenste antigeen. * **Isolatie van B-cellen:** B-cellen worden geïsoleerd uit het beenmerg of de milt van het geïmmuniseerde dier. * **Fusie met myeloomcellen:** De geïsoleerde B-cellen worden gefuseerd met een maligne plasmacel (myeloomcel) die zelf geen antistoffen produceert. Dit resulteert in hybride cellen genaamd hybridoomcellen. * **Selectie van hybridoomcellen:** De hybridoomcellen zijn sneldelende cellen die de antistof produceren die door de oorspronkelijke B-cel werd aangemaakt. Specifieke selectiemethoden worden gebruikt om de gewenste hybridoomlijn die de specifieke antistof produceert, te isoleren. #### 2.1.2 Soorten monoklonale antistoffen en hun oorsprong Afhankelijk van de mate van humaan versus muizencomponenten worden monoklonale antistoffen geclassificeerd: * **Muriene antistoffen (suffix: -o- of -e-):** Deze antistoffen zijn volledig afkomstig van muizen. Bij toediening aan mensen kunnen ze immunogene reacties opwekken (het lichaam maakt antistoffen tegen deze "vreemde" antistoffen), wat hun therapeutische werkzaamheid kan beperken. * **Chimerische antistoffen (suffix: -xi-):** Bij deze antistoffen zijn de variabele regio's (V$_{H}$ en V$_{L}$ domeinen), die verantwoordelijk zijn voor antigenbinding, van muizenherkomst. De constante regio's zijn humaan. Dit vermindert de immunogeniciteit vergeleken met muriene antistoffen. De keuze van het humaan isotype hangt af van het gewenste effect, zoals Fc-receptorbinding of complementactivatie. * **Gehumaniseerde antistoffen (suffix: -zu-):** Bij deze variant zijn alleen de complementair-bepalende regio's (CDR's) van de variabele ketens afkomstig van muizen. De rest van de antistof (frame regions en constante regio's) is humaan. Dit resulteert in een nog verder gereduceerde immunogeniciteit. * **Humaan antistoffen (suffix: -u-):** Deze antistoffen zijn volledig humaan. Hoewel technisch moeilijker te produceren (door het ontbreken van opzettelijke immunisatie van muizen), bieden ze de laagste immunogeniciteit. * **Fusion-eiwitten (suffix: -cept):** Dit zijn geen pure antistoffen, maar eiwitten die ontstaan door de fusie van een receptor met het constante gedeelte van een antistof. #### 2.1.3 Suffixen en hun betekenis De suffixen in de naamgeving van monoklonale antistoffen geven hun oorsprong of aard aan: * `-ximab`: Chimeer (bv. Rituximab) * `-zumab`: Gehumaniseerd (bv. Trastuzumab) * `-mumab`: Humaan (bv. Adalimumab) * `-cept`: Fusie-eiwit (bv. Etanercept) > **Tip:** Onthoud de suffixen goed, ze geven cruciale informatie over de herkomst en mogelijke immunogeniciteit van het antistofpreparaat. ### 2.2 Toepassingen van monoklonale antistoffen Monoklonale antistoffen hebben een breed scala aan toepassingen in diagnostiek en therapie, met name in de oncologie en auto-immuunziekten. #### 2.2.1 Therapeutische toepassingen Monoklonale antistoffen kunnen op verschillende manieren therapeutisch effect sorteren: * **Neutralisatie van cytokinen of groeifactoren:** Antistoffen die gericht zijn tegen ontstekingsbevorderende moleculen zoals TNF-alfa, IL-1, IL-6 of IL-23 kunnen worden gebruikt bij auto-immuunziekten (bv. reumatoïde artritis, psoriasis). * **Cytotoxiciteit induceren:** * **Antilichaam-afhankelijke cel-gemedieerde cytotoxiciteit (ADCC):** Antistoffen binden aan tumorcellen en activeren NK-cellen, die vervolgens de tumorcel doden. * **Complementafhankelijke cytotoxiciteit (CDC):** Antistoffen kunnen het complementsysteem activeren, wat leidt tot lysis van de doelcel. Dit is echter minder effectief tegen lichaamscellen vanwege de aanwezigheid van natuurlijke complementinhibitoren. * **Antilichaam-afhankelijke cellulaire fagocytose (ADCP):** Macrophages fagocyteren de met antistoffen opsoniseerde tumorcellen. Dit is een belangrijk mechanisme bij antistoffen zoals Rituximab (anti-CD20). * **Blokkeren van celoppervlaktereceptoren:** Antistoffen kunnen receptoren op celoppervlakken blokkeren, waardoor celgroei of signaaltransductie wordt geremd. Voorbeelden zijn antistoffen gericht tegen CD20 op B-cellen (wat leidt tot apoptose van B-cellen) of HER2 op borstkankercellen. * **T-cel engagers (bispecifieke antistoffen):** Deze antistoffen hebben twee bindingsplaatsen: één voor een tumorantigeen en één voor het CD3-complex op T-cellen. Dit heroriënteert T-cellen naar de tumorcellen, waardoor de tumor wordt aangevallen ("redirected T-cells"). Een voorbeeld hiervan is Blinatumomab (anti-CD19). #### 2.2.2 Engineering van antilichamen en hun fragmenten Om de therapeutische eigenschappen van antistoffen te optimaliseren, worden verschillende modificaties en fragmenten gebruikt: * **Fragment antigen binding (Fab):** Bestaat uit de variabele (V$_{H}$ en V$_{L}$) en de eerste constante regio van een antistof. Het behoudt de antigenbindingscapaciteit. * **Single-chain variable fragment (scFv):** Een genetisch gemanipuleerd fragment waarbij de V$_{H}$ en V$_{L}$ domeinen covalent aan elkaar zijn gekoppeld. * **F(ab')$_{2}$ fragment:** Twee Fab-fragmenten die met elkaar verbonden zijn door disulfidebruggen. * **V$_{HH}$ immunoglobulines (Camelids):** Antilichamen van kamelen en lama's hebben een unieke structuur waarbij het Fv-domein alleen uit een V$_{H}$ domein bestaat (V$_{HH}$). Dit maakt de productie van specifieke antistoffen eenvoudiger. * **Bispecifieke antistoffen:** Antistoffen die twee verschillende antigenen kunnen binden, vaak gebruikt om T-cellen te richten op tumorcellen. #### 2.2.3 Chimere antigeenreceptoren (CARs) CARs zijn kunstmatige receptoren die op T-cellen kunnen worden tot expressie gebracht om ze te richten op tumorcellen. * **Eerste generatie CARs:** Bevatten een extracellulair scFv-gedeelte gekoppeld aan de CD3-signaleringssequentie. Ze kunnen tumorcellen doden, maar hebben een beperkt overlevingsvermogen *in vivo*. * **Tweede generatie CARs:** Naast de CD3-sequentie bevatten ze ook een costimulatoire sequentie (bv. CD28 of 4-1BB). Dit zorgt voor activatie, proliferatie en langdurige overleving van de T-cellen na antigenbinding. > **Tip:** CAR-T therapie is een krachtige vorm van immuuntherapie, maar kan gepaard gaan met ernstige neveneffecten zoals een cytokinestorm, die intensieve zorg vereist en behandeld kan worden met anti-IL6 antistoffen. ### 2.3 Monoklonale antistoffen in diagnostiek Monoklonale antistoffen zijn essentieel voor diverse diagnostische technieken: #### 2.3.1 Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) ELISA is een veelgebruikte methode om de aanwezigheid van specifieke eiwitten (bv. antigenen, antistoffen, hormonen) in een monster te detecteren en te kwantificeren. Het principe berust op de specifieke binding van antistoffen aan antigenen, waarbij een enzymgekoppeld antilichaam zorgt voor een detecteerbare kleurreactie na toevoeging van een substraat. #### 2.3.2 Flowcytometrie (fluorescentie-geactiveerde cel sortering) Flowcytometrie maakt gebruik van gelabelde monoklonale antistoffen om cellen te identificeren, te kwantificeren en te sorteren op basis van hun celoppervlaktemarkers. Cellen worden, gelabeld met fluorescerende antistoffen (bv. gericht tegen CD3, CD20, CD56), één voor één door een laserstraal geleid. De fluorescentie die wordt uitgezonden, wordt gedetecteerd, waardoor een gedetailleerd profiel van de celpopulatie kan worden verkregen. #### 2.3.3 Detectie van rode bloedcelantistoffen Bij de diagnose van hemolytische ziekten, zoals hemolytische ziekte van de pasgeborene (bv. door rhesus-incompatibiliteit), worden monoklonale antistoffen gebruikt in de directe Coombs-test. Hierbij wordt een anti-humaan IgG antistof toegevoegd aan rode bloedcellen van de patiënt. Indien deze cellen beladen zijn met IgG-antistoffen, zullen ze agglutineren, wat duidt op de aanwezigheid van IgG op het celoppervlak. ### 2.4 Modificaties en nieuwe ontwikkelingen * **CiteSeq:** Antistoffen gelabeld met oligonucleotiden voor single-cell analyse en transcriptomics, waardoor tot wel 250 antistoffen tegelijkertijd kunnen worden geanalyseerd. * **Single cell transcriptomics:** Techniek waarbij RNA van individuele cellen wordt gesequeneerd, vaak in combinatie met antilichaambinding voor cellulaire fenotypering. ### 2.5 Preventie van immunisatie Passieve immunisatie met anti-RhD-antistoffen bij rhesus-negatieve moeders is een effectieve strategie om hemolytische ziekten van de pasgeborene te voorkomen. De toediening van deze antistoffen voorkomt dat de moeder immuun wordt tegen het RhD-antigeen van het foetale bloed dat in haar circulatie terechtkomt. Dit is een vorm van immunomodulatie waarbij een inhibitoire Fc-receptor op B-cellen wordt geactiveerd. --- # Diagnostische technieken gebaseerd op antilichamen Dit gedeelte behandelt de principes en toepassingen van immunologische technieken zoals ELISA en flowcytometrie voor de detectie en kwantificering van moleculen en de analyse van cellen. ### 3.1 Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) ELISA is een fundamentele techniek voor het meten of detecteren van specifieke eiwitten, en vormt de basis voor diverse diagnostische methoden. Het kan worden gebruikt voor onder andere virusdetectie, antilichaamdetectie, specifieke antilichaamdetectie, hormoonmetingen en toxinedetectie. **Werkingsprincipe van een indirecte ELISA (voorbeeld: detectie van antistoffen tegen HBV):** 1. **Antigeen coating:** Een specifieke antigeen (bijvoorbeeld HBsAg voor Hepatitis B) wordt aan de wand van een plastic putje in een ELISA-plaat gecoat. 2. **Toevoegen van patiëntenserum:** Serum van de patiënt wordt toegevoegd. Als de patiënt beschermd is tegen HBV of hiervan hersteld is, zullen er antistoffen in het serum aanwezig zijn die aan het gecoate antigeen binden. 3. **Wassen:** Na een incubatieperiode wordt de plaat gewassen om ongebonden serumcomponenten te verwijderen. Alleen de antistoffen die aan het antigeen gebonden zijn, blijven achter. 4. **Detectie met enzym-gelabeld antilichaam:** Een secundair antilichaam, dat specifiek is voor humane immunoglobulines en gekoppeld is aan een enzym (bijvoorbeeld een geel driehoekje in de illustratie), wordt toegevoegd. Dit secundaire antilichaam bindt aan de reeds gebonden patiënt-antilichamen. 5. **Wassen:** De plaat wordt opnieuw gewassen om ongebonden enzym-gelabelde antilichamen te verwijderen. 6. **Substraat toevoeging:** Een specifiek substraat voor het enzym wordt toegevoegd. Als het enzym aanwezig is (door binding van het secundaire antilichaam), zal een kleurreactie optreden. De positieve putjes kleuren, terwijl de negatieve putjes kleurloos blijven. ELISA is, naast PCR en kweek, een derde belangrijke diagnostische testprincipe in de microbiologie. ### 3.2 Flowcytometrie (FACS - Fluorescentie-geactiveerde cel sortering) Flowcytometrie, ook wel FACS genoemd, is een techniek die wordt gebruikt voor het kwantificeren en analyseren van cellen, zoals T-cellen, B-cellen en NK-cellen in bloed, gebaseerd op de detectie van celoppervlaktemarkers. **Werkingsprincipe:** 1. **Voorbehandeling:** Bloed wordt voorbehandeld door monoklonale antistoffen, gelabeld met fluorescerende stoffen, toe te voegen. Deze antistoffen zijn specifiek gericht tegen celoppervlakte-eiwitten (bijvoorbeeld anti-CD3 voor T-cellen, anti-CD20 voor B-cellen, anti-CD56 voor NK-cellen). Elk antilichaam is gelabeld met een fluorescerende stof die bij excitatie een specifieke kleur uitzendt (bijvoorbeeld rood, groen, blauw). 2. **Binding:** De gelabelde antistoffen binden selectief aan de corresponderende celtypen in het bloed. 3. **Detectie en analyse:** De cellen passeren één voor één door een laserstraal. De laser exciteert de fluorescerende labels op de antistoffen, waardoor deze licht uitzenden in specifieke golflengtes. Detectoren vangen dit uitgezonden licht op. 4. **Visualisatie:** De verkregen data wordt vaak weergegeven in een driedimensionale plot, waarbij elk punt een individuele cel vertegenwoordigt en de positie van het punt informatie geeft over de fluorescentie (en dus de expressie van de celoppervlaktemarkers). **Geavanceerde toepassingen van flowcytometrie:** * **CiteSeq:** Antistoffen zijn hierbij gelabeld met oligonucleotiden. Cellen worden sequentieel verwerkt en gesequeneerd, wat de labelling met honderden antistoffen tegelijk mogelijk maakt. * **Single-cell transcriptomics:** Cellen worden individueel verpakt in druppeltjes, waarna het RNA van elke cel wordt gesequeneerd. Dit levert gedetailleerde informatie op over de genetische expressie van individuele cellen. ### 3.3 Diagnostiek van hemolytische anemie door rode bloedcel destructie Deze vorm van anemie kan worden veroorzaakt door de aanmaak van antistoffen tegen rode bloedcellen, met name tijdens zwangerschappen waarbij de bloedgroepen van moeder en kind niet compatibel zijn (bijvoorbeeld Rhesus-incompatibiliteit). **Mechanisme:** * Bij een Rhesus-negatieve moeder met een Rhesus-positief kind kunnen antistoffen (meestal IgG) worden gevormd tegen het Rhesus D-antigeen. * Deze antistoffen kunnen bij een volgende zwangerschap de placenta passeren en binden aan de rode bloedcellen van het kind. * De rode bloedcellen van het kind worden vervolgens gefagocyteerd door macrofagen in de milt, wat leidt tot hemolyse en anemie. **Diagnose:** * De **directe Coombs-test** is hierbij essentieel. Bij deze test worden de rode bloedcellen van het kind direct onderzocht. * Als er IgG-antistoffen aan de rode bloedcellen gebonden zijn, zullen deze op zichzelf niet agglutineren. * Na toevoeging van een anti-IgG antilichaam (bijvoorbeeld konijn-anti-humaan IgG), zullen de rode bloedcellen wel agglutineren, wat de aanwezigheid van gebonden antistoffen bevestigt. **Preventie van hemolytische ziekte van de pasgeborene:** * Passieve immunisatie met anti-RhD antistoffen bij Rhesus-negatieve zwangere vrouwen, vlak voor en na de bevalling, voorkomt de aanmaak van allo-antistoffen tegen het RhD-antigeen van het kind. Dit mechanisme is gebaseerd op het blokkeren van B-cel activiteit via inhibitore Fc-receptoren. ### 3.4 Toepassingen van antilichamen in de diagnostiek en therapie Antilichamen, zowel polyklonaal als monoklonaal, spelen een cruciale rol in diagnostische technieken en therapeutische benaderingen. #### 3.4.1 Polyklonale antistoffen * **Productie:** Gemaakt uit serum van een geïmmuniseerd individu of dier. * **Samenstelling:** Een mengsel van antilichamen gericht tegen verschillende antigenen of epitopen van een specifiek antigeen. Ze kunnen van verschillende isotypes (bv. IgG1, IgG2) zijn. * **Gebruik:** * Algemene immunoglobulinepreparaten (uit gezonde donoren) bevatten antistoffen tegen frequent voorkomende pathogenen. * Specifieke immunoglobulines (van hyperimmune/gevaccineerde donoren) worden gebruikt voor passieve immunisatie, bijvoorbeeld anti-D, anti-HBV, anti-tetanus, anti-rabiës en anti-CMV. #### 3.4.2 Monoklonale antistoffen * **Productie:** Geproduceerd door één enkele B-cel klone, vaak via hybridoomtechnologie (fusie van B-cellen met myeloomcellen). * **Samenstelling:** Bevatten slechts één type antistof dat specifiek één epitoop bindt. Productiebatches zijn daardoor consistent. * **Vermenselijking:** Murine (muis) monoklonale antistoffen kunnen bij mensen immunogene reacties oproepen. Om dit te vermijden, worden ze 'vermenselijkt': * **Chimere antistoffen:** Het variabele deel (V$_H$ en V$_L$) is van muis, de rest is humaan. * **Gehumaniseerde antistoffen:** Alleen de complementair bepalende regio's (CDR's) van de variabele domeinen zijn van muis; de rest is humaan. * **Humaane monoklonale antistoffen:** Technisch moeilijker te produceren omdat gerichte immunisatie van mensen niet mogelijk is. * **Nomenclatuur:** Einde van de naam geeft de oorsprong aan: * `-iximab`: chimere antistof * `-zumab`: gehumaniseerde antistof * `-mumab`: humaan * `-cept`: fusie-eiwit (receptor-constant deel antistof) * **Doelen:** Gericht tegen specifieke celoppervlaktemarkers (bv. CD20, HER2, CD19), checkpoints, of cytokines (bv. IL-1, IL-6, TNF). #### 3.4.3 Antilichaam engineering Dit omvat modificaties van antilichamen om hun functionaliteit te verbeteren of nieuwe toepassingen mogelijk te maken. * **Fragmenten:** * **Fv (fragment variable):** Kleinste deel voor antigenbinding, bestaat uit V$_H$ en V$_L$. * **scFv (single-chain fragment variable):** Een Fv fragment met een flexibele peptideketen. * **Fab (fragment antigen binding):** Kan enzymatisch verkregen worden. * **F(ab')$_2$ fragment:** Twee Fab fragmenten verbonden door cystinebruggen. * **V$_{\text{H}}$H immunoglobulines (bij kameel/lama):** V$_{H}$ domein zonder V$_{L}$ domein, vereenvoudigt genetische klonering. * **Bispecifieke antistoffen:** Hebben twee verschillende bindingspecificiteiten. * **BiTEs (Bispecific T cell Engagers):** Binden tegelijkertijd aan een tumor-specifiek antigeen en aan het CD3-complex op T-cellen, waardoor T-cellen gericht worden op de tumorcel ("redirected T cells"). Dit induceert tumorceldodende activiteit. #### 3.4.4 T-cel engineering voor therapie T-cellen kunnen genetisch gemodificeerd worden om tumorspecifieke receptoren tot expressie te brengen. * **Transgene TCR (T-celreceptor):** Expressie van een tumorspecifieke TCR. Deze therapie is vaak HLA-afhankelijk en kan cytoplasmatische of nucleaire antigenen targetten. * **CAR (Chimere Antigeen Receptor):** Een synthetische receptor met eigenschappen van een antistof. * **Werkingsprincipe:** Bestaat uit een scFv (variabel deel van een antistof) dat een tumorantigeen bindt, gekoppeld aan een transmembraanpeptide en een signaaltransducerende sequentie (bv. CD3). * **Eerste generatie CARs:** Bevatten alleen CD3 signalering. Kunnen tumorcellen doden, maar overleven en prolifereren slecht in vivo. * **Tweede generatie CARs:** Bevatten naast CD3 signalering ook costimulatoire sequenties (bv. CD28). Dit leidt tot activatie, proliferatie en langdurige overleving van de T-cel, wat ze tot krachtige effectorcellen maakt. * **Voordelen CARs:** Niet HLA-afhankelijk, kunnen membranaire antigenen targetten. * **Nadelen CARs:** * **"On target, off tumor" effect:** Het doelantigeen kan ook op gezonde cellen voorkomen (bv. CD20 op gezonde B-cellen bij behandeling van B-cel lymfomen). * **Cytokine storm:** Na infusie kan een levensbedreigende reactie optreden, behandeld met bv. anti-IL6 antistoffen. ### 3.5 Overige diagnostische en therapeutische toepassingen * **Half-life extending (HLE):** Modificaties om de verblijftijd van antistoffen in het lichaam te verlengen. * **Overdracht van virale immuniteit:** * **Passieve immunisatie:** Toediening van CMV-specifieke antistoffen kan helpen bij transplantatiepatiënten, maar is niet altijd curatief bij intracellulaire pathogenen. * **CMV-specifieke T-cel transfer:** Kan curatief zijn, maar vereist HLA-identieke donoren en is technisch complexer dan antistoftransfer. Isolatie kan gebeuren op basis van HLA-tetrameren (beperkt tot specifieke HLA-typen) of IFN-$\gamma$ productie (bruikbaar voor alle patiënten, maar omslachtiger). > **Tip:** Bij het bestuderen van antilichaamgebaseerde diagnostische technieken is het essentieel om het principe van antigen-antilichaam interactie te begrijpen, en hoe deze interactie wordt gedetecteerd en gekwantificeerd door middel van enzymen, fluorescentie of celbinding. --- # Therapieën met gemodificeerde T-cellen Dit onderwerp verkent de modificatie van T-cellen met transgenen T-celreceptoren (TCRs) en chimerische antigeenreceptoren (CARs) voor gerichte tumortherapie, inclusief de mechanismen, voordelen en risico's zoals cytokine storm. ### 4.1 Introductie tot T-celtherapie met gemodificeerde receptoren Perifere bloed T-cellen beschikken over een eigen T-celreceptor (TCR) en zijn doorgaans CD4 of CD8 positief. Deze cellen kunnen genetisch gemodificeerd worden om specifieke antigenen te herkennen, hetzij via transgene T-celreceptoren of chimerische antigeenreceptoren. ### 4.2 Transgene T-celreceptoren (TCRs) Transgene TCR-therapie behelst de expressie van een kunstmatige, tumor-specifieke TCR. Een belangrijk kenmerk van deze therapie is dat de herkenning van antigenen vaak HLA-afhankelijk is. Een veelvoorkomende beperking is de HLA-restrictie, bijvoorbeeld met HLA-A2, wat de toepasbaarheid kan beperken. TCRs kunnen zowel cytoplasmatische als nucleaire antigenen targetten. ### 4.3 Chimerische antigeenreceptoren (CARs) Chimerische antigeenreceptoren (CARs) zijn kunstmatige receptoren die eigenschappen van antistoffen combineren met signaaltransducerende domeinen. #### 4.3.1 Structuur en mechanisme van CARs Een typische CAR bestaat uit een extracellulair deel, een zogenaamd single-chain variable fragment (scFv), dat de variabele regio's van de zware en lichte keten van een antistof bevat. Dit scFv is gericht tegen een specifiek tumor-antigeen en is verbonden met een flexibel peptide. Het voordeel van CARs is dat de antigeenherkenning niet HLA-gerestricteerd is en dat ze membraan-gebonden antigenen kunnen waarnemen. Het extracellulaire deel is gekoppeld aan een transmembraan peptide, gevolgd door een intracellulair signaaltransducerend domein. #### 4.3.2 Generaties CARs * **Eerste generatie CARs:** Deze bevatten voornamelijk het CD3 signaaltransducerende sequentie. Hoewel ze tumorcellen kunnen doden, hebben ze een beperkt overlevingsvermogen *in vivo* en daardoor een lage activiteit. * **Tweede generatie CARs:** Deze tweede generatie CARs zijn verbeterd door de toevoeging van een costimulatoir domein, zoals CD28 of 4-1BB, naast de CD3 signalering. Bij antigeenbinding wordt hierdoor zowel TCR signalering als costimulatie geïnduceerd. Dit leidt tot activatie, proliferatie en cytokinesecretie van de T-cellen, waardoor ze effectiever zijn in het doden van tumorcellen en langer *in vivo* kunnen overleven. > **Tip:** De toevoeging van costimulatoire domeinen in tweede generatie CARs is cruciaal voor de proliferatie en het langdurige overleven van de gemodificeerde T-cellen, wat resulteert in een krachtigere antitumorale respons. #### 4.3.3 "On target, off tumor" effecten en complicaties De tumor dodende werking van CAR-T therapie wordt aangeduid als een "on target, on tumor" effect. Echter, er kan ook sprake zijn van een "on target, off tumor" neveneffect. Dit treedt op wanneer het getargete antigen ook aanwezig is op gezonde cellen. Een klassiek voorbeeld is het targeten van CD20, dat ook voorkomt op gezonde B-cellen, wat kan leiden tot de eliminatie van deze cellen. Een ernstige en potentieel dodelijke complicatie na de infusie van CAR-T cellen is een **cytokine storm**. Dit is een overmatige immuunrespons gekenmerkt door de massale vrijlating van cytokinen. > **Tip:** Bij een cytokine storm is intensieve medische zorg vereist. Behandeling met anti-IL-6 antistoffen kan waardevol zijn in de beheersing van deze complicatie. #### 4.3.4 Voorbeelden van CAR-T toepassingen CAR-T celtherapie wordt met name ingezet bij de behandeling van hematologische maligniteiten, zoals B-cel lymfomen en leukemieën die CD20-positief zijn. Ook bij solide tumoren, zoals borstkanker gericht tegen HER2, wordt deze technologie onderzocht. #### 4.3.5 Technologische aspecten van CAR-T * **scFv:** De single-chain variable fragment (scFv) vormt het antigeenbindende deel van de CAR. * **Costimulatory domains:** Domeinen zoals CD28 en 4-1BB verlenen de T-cel extra activatiesignalen, cruciaal voor proliferatie en overleving. * **LAT (Linker for activation of T cells) en ZAP70 (ζ chain-associated protein kinase 70 kDa):** Dit zijn intracellulaire signaalmoleculen die betrokken zijn bij de T-cel activatiecascade na binding van de CAR aan het antigeen. * **MHC-onafhankelijke herkenning:** CARs targetten antigenen zonder de noodzaak van Major Histocompatibility Complex (MHC) presentatie, wat de toepasbaarheid vergroot. * **Endogene TCR expressie:** Standaard T-cellen behouden hun endogene TCR expressie, tenzij dit actief wordt onderdrukt. > **Example:** Blinatumomab is een voorbeeld van een bispecifieke T-cel engager (BiTE) die, hoewel geen traditionele CAR, de principes van T-cel retargeting toepast door gericht te zijn tegen CD19 op tumorcellen en CD3 op T-cellen. Dit resulteert in het "omleiden" van T-cellen naar de tumor voor killing. ### 4.4 Voordelen en beperkingen van T-celtherapie met gemodificeerde receptoren **Voordelen:** * **Gerichte antitumorale activiteit:** Zowel transgene TCRs als CARs maken T-cellen specifiek voor tumorantigenen, wat leidt tot een gerichte aanval op kankercellen. * **Potentieel voor langdurige remissie:** Met name tweede generatie CAR-T cellen kunnen zich vermenigvuldigen en langdurige immuniteit bieden. * **Flexibiliteit:** De moleculaire engineering maakt het mogelijk om T-cellen aan te passen aan diverse tumoren en antigenen. **Beperkingen en risico's:** * **Immunogeniciteit van xenogene componenten:** Muizen-afgeleide antistoffen in vroege CAR-constructies konden immuunreacties opwekken bij patiënten. * **HLA-restrictie (bij TCRs):** Beperkt de toepasbaarheid tot patiënten met specifieke HLA-typen. * **"On target, off tumor" toxiciteit:** Het risico op schade aan gezonde weefsels die het doelantigeen tot expressie brengen. * **Cytokine storm:** Een potentieel levensbedreigende overmatige immuunreactie. * **Productiecomplexiteit en kosten:** De productie van gepersonaliseerde T-celtherapieën is complex en kostbaar. * **Moeilijkheden met intratumorale penetratie en overleving:** Vooral bij solide tumoren kan het lastig zijn voor T-cellen om de tumor effectief te infiltreren en daar te overleven. --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Immunoglobulines | Immuunglobulines, ook wel gammaglobulines genoemd, zijn opgezuiverde antistoffen van het IgG-type, afkomstig uit het bloed van donoren. Ze kunnen polyvalent zijn (bevatten antistoffen tegen veelvoorkomende pathogenen) of specifiek (bijvoorbeeld tegen toxines of specifieke antigenen zoals Anti-D). | | Polyklonale antistoffen | Dit zijn antistoffen die worden geproduceerd uit het serum van een geïmmuniseerd individu. Ze vormen een mengsel van antilichamen die gericht zijn tegen verschillende antigenen van interesse en mogelijk ook tegen andere, niet-relevante antigenen. Ze kunnen ook verschillende isotypes en epitopen herkennen. | | Monoklonale antistoffen | Monoklonale antistoffen zijn een homogene populatie van antistoffen die alle exact hetzelfde antigeen-bindende epitop herkennen. Ze worden geproduceerd door een enkele klonale cel populatie, vaak verkregen via hybridomen, en bestaan uit één zware en één lichte keten. | | Chimerische antistoffen | Chimerische antistoffen zijn genetisch gemodificeerde antistoffen die delen van zowel menselijke als muizenantilichamen bevatten. Typisch hebben ze het variabele deel (VH en VL domein) van muizenantilichamen en het constante deel van humane antilichamen, wat de immunogeniciteit vermindert. | | Gehumaniseerde antistoffen | Bij gehumaniseerde antistoffen zijn slechts de complementaire bepalende regio's (CDR's) van de muizenantilichamen behouden, terwijl de rest van de antistofhumane oorsprong is. Dit resulteert in een nog grotere reductie van immunogeniciteit vergeleken met chimerische antistoffen. | | ELISA (Enzyme-linked Immunosorbent Assay) | ELISA is een veelzijdige techniek die gebruikt wordt om de aanwezigheid of concentratie van specifieke eiwitten, antilichamen of antigenen in een monster te detecteren. Het maakt gebruik van antilichamen gelabeld met een enzym dat een kleurreactie veroorzaakt na toevoeging van een substraat. | | Flowcytometrie (FACS) | Flowcytometrie, ook bekend als Fluorescentie-geactiveerde cel sortering (FACS), is een techniek die gebruikt wordt om fysieke en chemische kenmerken van individuele cellen te meten terwijl ze door een laserstraal stromen. Cellen kunnen worden gekwantificeerd en gesorteerd op basis van fluorescerende markers. | | Passieve immunisatie | Passieve immunisatie is een vorm van immuniteit die wordt verkregen door de toediening van antistoffen, bijvoorbeeld verkregen uit het serum van een donor. Deze antistoffen bieden onmiddellijke bescherming maar de immuniteit is tijdelijk omdat het lichaam zelf geen antistoffen produceert. | | Antilichaam engineering | Antilichaam engineering is het proces van het modificeren van antistoffen om hun eigenschappen te verbeteren of nieuwe functies te creëren. Dit kan variëren van het creëren van chimerische of gehumaniseerde antistoffen tot het ontwerpen van bispecifieke antistoffen of fragmenten met specifieke therapeutische doelen. | | Transgene T-celreceptoren (TCRs) | Transgene T-celreceptoren zijn kunstmatig ingebrachte T-celreceptoren die een hogere specificiteit en affiniteit hebben voor tumorantigenen. Deze gemodificeerde T-cellen kunnen gericht tumorcellen herkennen en elimineren, maar zijn vaak afhankelijk van HLA-restrictie. | | Chimerische antigeen receptoren (CARs) | Chimerische antigeen receptoren zijn kunstmatig ontworpen receptoren die extracellulaire antigeen-bindende domeinen combineren met intracellulaire signaaldomeinen van T-cellen. Ze stellen T-cellen in staat tumorantigenen te herkennen op een MHC-onafhankelijke manier, wat een voordeel is voor de therapie. | | Cytokine storm | Een cytokine storm is een ernstige, potentieel dodelijke immuunreactie die wordt gekenmerkt door een massale en ongecontroleerde afgifte van pro-inflammatoire cytokines door immuuncellen. Dit kan optreden na bepaalde therapieën zoals CAR-T celtherapie en vereist intensieve medische zorg. |

# Antilichamen en hun toepassingen Dit onderwerp verkent de diverse soorten antilichamen en hun cruciale rol in zowel diagnostische als therapeutische toepassingen binnen de geneeskunde. ### 1.1 Polyklonale antistoffen Polyklonale antistoffen zijn een mengsel van verschillende antilichamen die worden geproduceerd door meerdere B-celklonen. Ze worden doorgaans verkregen uit het serum van geïmmuniseerde individuen of donoren. Hoewel sommige antilichamen binnen dit mengsel gericht zijn tegen het specifieke antigeen van interesse, bevatten de meeste antilichamen in een polyklonaal preparaat diverse specificiteiten en richten ze zich op verschillende epitopen van een antigeen. Bovendien kunnen ze antistoffen van verschillende isotypes (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4) bevatten. Polyklonale immunoglobulines, vaak verkregen uit gezonde volwassen donoren, bevatten antistoffen tegen veelvoorkomende pathogenen zoals herpesvirussen, influenza, rhinovirussen en adenovirussen. Ze zijn echter niet effectief tegen virussen zoals HCV, HBV en HIV, aangezien de donoren seronegatief zijn voor deze ziekteverwekkers. **Toepassingen:** * **Passieve immuniteit:** Leveren van tijdelijke bescherming tegen infecties. * **Behandeling van B-celdefecten:** Compenseren voor het gebrek aan eigen antistofproductie. * **Behandeling van auto-immuunziekten:** Moduleren van de immuunrespons. Specifieke immunoglobulines worden verkregen van hyperimmune of gevaccineerde donoren en zijn gericht tegen specifieke pathogenen. Voorbeelden zijn: * **Anti-D:** Gebruikt bij rhesus-negatieve zwangere vrouwen om hemolytische ziekte van de pasgeborene te voorkomen. * **Anti-HBV:** Toegediend na een prikaccident met bloed dat mogelijk HBV bevat. * **Antititanus:** Gebruikt bij wondbehandeling om infectie met tetanustoxine te voorkomen. * **Anti-rabiës:** Verleent bescherming na een beet van een verdacht dier en kan zelfs na blootstelling worden toegediend, in tegenstelling tot de meeste vaccins. * **Anti-CMV:** Preventie en behandeling van cytomegalovirusinfecties bij transplantatiepatiënten. **Voorbeeld van een specifieke toepassing:** > **Voorbeeld:** Anti-thymocyten globulines (ATG), vaak verkregen uit konijnenserum na immunisatie met humane thymuscellen, zijn polyklonale antilichamen die worden gebruikt bij transplantatie om de immuunrespons te onderdrukken en afstoting te voorkomen. ### 1.2 Monoklonale antistoffen Monoklonale antistoffen zijn kunstmatig geproduceerde, zeer specifieke antistoffen die door één enkele B-celklon worden gegenereerd. Dit betekent dat elke batch van een monoklonaal antistofpreparaat identiek is en bestaat uit slechts één type antistof dat één specifiek epitoop herkent. Ze worden geproduceerd via het hybridoomtechniek, waarbij B-cellen van een geïmmuniseerd individu worden gefuseerd met een maligne plasmacel (myeloomcel) die zelf geen antistoffen produceert. Het resulterende hybridoom is een snelgroeiende cel die het gewenste antistof produceert. **Kenmerken:** * **Hoge specificiteit:** Herkennen slechts één specifiek epitoop. * **Uniformiteit:** Elke productiebatch is identiek. * **Muis-gebaseerd:** Klassiek geproduceerd in muizen, maar ook humane monoklonale antistoffen zijn mogelijk. **Voorbeeld van een therapeutisch monoklonaal antistof:** > **Voorbeeld:** OKT3 is een monoklonaal antistof dat specifiek één epitoop op T-cellen herkent, namelijk de CD3-eiwitten die geassocieerd zijn met de T-celreceptor (TCR). ### 1.3 Gehumaniseerde monoklonale antistoffen Murine (muis-gebaseerde) monoklonale antistoffen kunnen bij menselijke toediening immuunreacties opwekken, wat hun effectiviteit vermindert. Om dit tegen te gaan, worden muriene antistoffen vermenselijkt met behulp van moleculaire technieken. **Typen vermenselijking:** * **Chimere antistoffen:** Bezitten de variabele domeinen (V_H en V_L) van de muis, terwijl de rest van het antistof (constante domeinen) humaan is. Deze worden gekozen op basis van gewenste eigenschappen, zoals binding aan Fc-receptoren voor NK-celactiviteit of complementactivatie. De benaming eindigt vaak op `-ximab`. * **Gehumaniseerde antistoffen:** Slechts de complementariteitsbepalende regio's (CDR1-3) van de zware en lichte ketens zijn afkomstig van de muis; de rest is humaan. De benaming eindigt vaak op `-zumab`. * **Humane monoklonale antistoffen:** Volledig humaan, maar technisch moeilijker te produceren. De benaming eindigt vaak op `-mumab`. **Voorbeeld van een behandeling met een gehumaniseerd antistof:** > **Voorbeeld:** Rituximab is een gehumaniseerd monoklonaal antistof dat bindt aan het CD20-eiwit op B-cellen. Het wordt gebruikt bij de behandeling van B-cel lymfomen en leukemieën. Door radioactieve moleculen aan dit antistof te koppelen, kunnen tumorcellen gericht vernietigd worden. ### 1.4 Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) ELISA is een veelgebruikte en belangrijke techniek voor het meten of detecteren van specifieke eiwitten, waaronder virussen, antistoffen, hormonen en toxines. Het principe berust op een enzymatische reactie die een kleurverandering veroorzaakt wanneer het doelwit aanwezig is. **Werkingsprincipe:** 1. Een antigeen (bv. een deel van een virus) wordt op een plastic putje van een plaat gecoat. 2. Serum van de patiënt wordt toegevoegd. Als de patiënt antistoffen tegen het antigeen heeft, zullen deze binden. 3. Na wegwassen blijven alleen de gebonden antistoffen achter. 4. Een tweede antilichaam, dat gericht is tegen humaan immunoglobuline en gekoppeld is aan een enzym, wordt toegevoegd. Dit bindt aan de patiënt-antistoffen. 5. Na opnieuw wegwassen wordt een substraat voor het enzym toegevoegd. Dit resulteert in een kleurverandering in de putjes waar het enzym-antistofcomplex aanwezig is. ELISA wordt gebruikt om de aanwezigheid van antistoffen tegen een bepaald antigeen te bepalen, wat duidt op een doorgemaakte infectie of immuniteit, maar niet noodzakelijk de actieve ziekte. > **Tip:** ELISA is een essentieel diagnostisch hulpmiddel in de microbiologie, naast PCR en kweek. ### 1.5 Flowcytometrie of FACS: fluorescentie-geactiveerde cel sortering Flowcytometrie, ook wel bekend als FACS, is een techniek die wordt gebruikt om cellen te kwantificeren en te onderscheiden op basis van hun celoppervlaktemerkers. Dit is cruciaal voor het tellen van celpopulaties zoals T-cellen, B-cellen en NK-cellen in bloed. **Werkingsprincipe:** 1. **Voorbehandeling:** Bloedmonsters worden gemengd met monoklonale antistoffen die gelabeld zijn met fluorescerende stoffen. Deze antistoffen zijn specifiek voor celoppervlakte-eiwitten (bv. anti-CD3 voor T-cellen, anti-CD20 voor B-cellen, anti-CD56 voor NK-cellen). Elke antistof heeft een andere kleur fluorocroom. 2. **Detectie:** De cellen passeren één voor één door een laserstraal. De laser exciteert de fluorescerende labels op de antistoffen, waardoor deze licht uitzenden in specifieke golflengtes. Detectoren vangen dit licht op. 3. **Analyse:** De verzamelde gegevens worden geanalyseerd om een meerdimensionale plot te creëren, waarbij elk punt een individuele cel vertegenwoordigt en de fluorescentie-intensiteit de expressie van de specifieke marker aangeeft. Hierdoor kunnen verschillende celpopulaties nauwkeurig worden geïdentificeerd en gekwantificeerd. **Voorbeeld van celidentificatie met flowcytometrie:** > **Voorbeeld:** Door het labelen van bloedcellen met anti-CD3, anti-CD20 en anti-CD56 antistoffen die respectievelijk rood, groen en blauw fluoresceren, kan een flowcytometer T-cellen, B-cellen en NK-cellen onderscheiden in een bloedmonster. CiteSeq en single-cell transcriptomics zijn geavanceerdere technieken die voortbouwen op flowcytometrie. Bij CiteSeq worden antistoffen gelabeld met oligonucleotiden, waardoor tot 250 antistoffen tegelijk kunnen worden geanalyseerd per cel. Single-cell transcriptomics omvat het afzonderlijk verpakken van cellen in druppeltjes voor RNA-sequencing, wat gedetailleerde informatie geeft over de transcriptoom-profielen van individuele cellen. ### 1.6 Diagnostiek: anemie door rode bloedcel destructie Anemie door destructie van rode bloedcellen kan optreden in verschillende situaties, met name bij pasgeborenen (hemolytische ziekte van de pasgeborene) en bij incompatibiliteit van bloedgroepen of rhesusfactoren tussen moeder en kind. * **Moeder-kind incompatibiliteit:** Wanneer een moeder antistoffen produceert tegen antigenen op de rode bloedcellen van haar kind (bv. rhesus-negatieve moeder met rhesus-positief kind), kunnen deze antistoffen via de placenta het kind bereiken en de rode bloedcellen van het kind aanvallen en vernietigen. Dit kan leiden tot icterus (geelzucht) door hemolyse. Ernstigere vormen komen voor bij rhesus- of Kell-incompatibiliteit. * **Diagnose:** De **directe coombs-test** op rode bloedcellen van het kind wordt gebruikt. Hierbij worden de rode bloedcellen van het kind geïncubeerd met een antilichaam tegen humaan IgG. Als er IgG-antistoffen op de rode bloedcellen van het kind gebonden zijn, zullen deze cellen aggregeren, wat wijst op een immuun-gemedieerde hemolyse. **Preventie van immunisatie:** Passieve immunisatie met anti-RhD antistoffen IgG bij rhesus-negatieve moeders voorkomt immunisatie door het kind. Dit werkt mogelijk via de expressie van inhibitoire Fc-receptoren op naïeve B-cellen, die de B-celactiviteit blokkeren bij binding van antistoffen met hogere affiniteit. Dit mechanisme kan ook van toepassing zijn bij de behandeling van auto-immuunziekten zoals idiopathische trombocytopenie (ITP) met gammaglobulines. ### 1.7 Passieve immunisatie Passieve immunisatie houdt in dat beschermende antistoffen rechtstreeks aan een individu worden toegediend, in plaats van het immuunsysteem zelf te stimuleren om antistoffen te produceren (actieve immunisatie via vaccinatie). Dit biedt onmiddellijke, maar tijdelijke, bescherming. **Toepassingen:** * **Bescherming tegen specifieke pathogenen:** Zoals hierboven vermeld bij anti-D, antititanus en anti-rabiës. * **Behandeling van immuundeficiënties:** Patiënten met een verzwakt immuunsysteem, bijvoorbeeld na transplantatie, kunnen vatbaar zijn voor reactivaties van virussen zoals CMV. Passieve immunisatie met CMV-specifieke antistoffen kan hierbij helpen, hoewel het bij intracellulaire pathogenen zoals CMV mogelijk niet volledig genezend is. ### 1.8 Antilichaam engineering Antilichaam engineering omvat technieken om de structuur en functie van antilichamen aan te passen voor therapeutische doeleinden. Dit maakt het mogelijk om antistoffen te creëren met verbeterde eigenschappen of nieuwe functionaliteiten. **Belangrijke structurele componenten van een Ig:** * **V_H en V_L domeinen:** De variabele domeinen die verantwoordelijk zijn voor antigenbinding. Samen vormen ze het Fv-fragment. * **C_H en C_L domeinen:** De constante domeinen die de effectorfuncties van het antilichaam mediëren. * **Fab fragment:** Bestaat uit een V_H, V_L, C_H1 en C_L domein; verantwoordelijk voor antigenbinding. * **F(ab')₂ fragment:** Twee Fab-fragmenten die verbonden zijn door disulfidebruggen. * **scFv (single-chain variable fragment):** Een geconstrueerd eiwit waarbij V_H en V_L domeinen via een flexibele peptideketen met elkaar verbonden zijn. Dit is een kleiner en vaak makkelijker te hanteren fragment. **Speciale antilichaamconstructies:** * **V_HH immunoglobulines:** Gevonden bij kamelen en lama's, deze bestaan uit één enkel V_H domein dat antigeen kan binden, zonder een V_L domein. Dit vereenvoudigt de productie. * **Bispecifieke antistoffen:** Deze antistoffen zijn ontworpen om tegelijkertijd twee verschillende antigenen te binden. Een veelvoorkomend voorbeeld is een antistof die enerzijds bindt aan een tumor-specifiek antigeen en anderzijds aan het CD3-complex op T-cellen. Dit type antistof, zoals de BiTE (Bispecific T cell Engager), kan T-cellen rekruteren naar tumorcellen voor gerichte celdoding. **Effector mechanismen van antilichamen in therapie:** * **Complementactivatie:** Hoewel effectief tegen bacteriën, is dit minder effectief tegen lichaamscellen door de aanwezigheid van inhibitoren. * **ADCC (Antibody-Dependent Cell-mediated Cytotoxicity):** NK-cellen herkennen het antilichaam op de doelcel via hun Fc-receptoren en induceren celdoding. * **ADCP (Antibody-Dependent Cellular Phagocytosis):** Macrofagen herkennen de antistoffen op de doelcel en fagocyteren deze. Dit is een belangrijk mechanisme bij antistoffen zoals Rituximab (anti-CD20). ### 1.9 Transgene T celreceptoren Bij deze therapie worden T-cellen van een patiënt genetisch gemodificeerd om een tumor-specifieke T-celreceptor (TCR) tot expressie te brengen. Deze tumor-specifieke TCR's kunnen gericht zijn op antigenen die door het HLA-complex worden gepresenteerd. Een nadeel van deze aanpak is de HLA-afhankelijkheid, wat de toepasbaarheid beperkt. Transgene TCR's kunnen echter zowel cytoplasmatische als nucleaire antigenen targetten. ### 1.10 Chimere antigeen receptoren (CARs) CARs zijn een vorm van immuuntherapie waarbij T-cellen worden gemodificeerd om een kunstmatige receptor tot expressie te brengen die tumor-specifiek is. Een CAR bestaat typisch uit een single-chain variable fragment (scFv) dat een tumorantigeen herkent, gekoppeld aan een signaaltransducerende sequentie (vaak afkomstig van CD3). **Voordelen van CARs:** * **HLA-onafhankelijk:** CARs kunnen antigenen herkennen zonder de noodzaak van HLA-presentatie, wat ze breder toepasbaar maakt. * **Gericht op membraanantigenen:** Ze zijn effectief tegen antigenen die op het celoppervlak aanwezig zijn. **Generaties CARs:** * **Eerste generatie:** Bevatten alleen CD3-signalering. Deze cellen kunnen tumorcellen doden, maar hebben een beperkt overlevingsvermogen in vivo. * **Tweede generatie:** Bevatten naast CD3 ook een costimulerende sequentie (bv. CD28). Dit zorgt voor activatie, proliferatie en langdurig overleven van de gemodificeerde T-cellen, wat leidt tot een effectievere tumorbestrijding. **Uitdagingen en bijwerkingen:** * **"On target, off tumor" effecten:** Als het doelantigeen ook op gezonde cellen voorkomt (bv. CD20 op B-cellen), kan dit leiden tot toxiciteit. * **Cytokinestorm:** Een ernstige en potentieel dodelijke immuunreactie die gepaard gaat met de massale vrijlating van cytokines. Behandeling met anti-IL-6 antistoffen kan hierbij helpen. **Voorbeeld van CAR-T therapie:** > **Voorbeeld:** CAR-T celtherapie waarbij T-cellen van de patiënt worden gemodificeerd met een CAR gericht tegen CD19 (een B-cel marker) kan effectief zijn bij de behandeling van B-cel leukemieën en lymfomen. Na modificatie worden de T-cellen terug geïnfuseerd bij de patiënt. ### 1.11 Transfer van virale immuniteit Bij patiënten met immuundeficiënties, bijvoorbeeld na transplantatie, kan reactivatie van virussen zoals CMV optreden. Behandeling kan medicamenteus of via passieve immunisatie met specifieke antistoffen. Echter, bij intracellulaire pathogenen zoals CMV is transfer van virale immuniteit via CMV-specifieke T-cellen een effectievere benadering. **CMV-specifieke T-cel transfer:** * **Isolatie uit stamceldonor:** T-cellen worden geïsoleerd uit het stamcelmateriaal van een CMV-seropositieve donor. Dit kan gebeuren op basis van HLA-tetrameren (beperkt tot specifieke HLA-typen en CD8+ T-cellen) of op basis van IFN-γ productie na stimulatie met CMV-peptiden (geschikt voor alle patiënten en inclusief CD4+ T-cellen). * **Transplantatie:** Een relatief klein aantal van deze gemodificeerde T-cellen per kilogram lichaamsgewicht kan al genezend werken. > **Tip:** Het succes van T-celtherapie vereist vaak HLA-compatibiliteit tussen donor en ontvanger, en tolerantie van de patiënt voor de getransfereerde cellen, in tegenstelling tot antistoftherapie die minder restrictief is. --- # Celgebaseerde diagnostiek en therapie Dit deel behandelt technieken zoals flowcytometrie en ELISAs voor de analyse en kwantificatie van cellen en eiwitten, alsook de therapeutische modificatie van T-cellen, inclusief transgene T-celreceptoren en chimere antigeenreceptoren (CARs). ### 2.1 Diagnostische technieken #### 2.1.1 Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) ELISA is een fundamentele techniek voor het meten of detecteren van specifieke eiwitten, met brede toepassingen in diagnostiek. * **Principe:** 1. Een antigeen (bijvoorbeeld een deel van een virus) wordt op een plastic putje gecoat. 2. Serum van een patiënt wordt toegevoegd. Antistoffen in het serum kunnen aan het gecoate antigeen binden. 3. Na wegwassen blijven alleen gebonden antistoffen achter. 4. Een detectie-antilichaam, gekoppeld aan een enzym, wordt toegevoegd. Dit bindt aan de humane antistoffen. 5. Na een tweede wasstap wordt een enzymsubstraat toegevoegd. Indien het detectie-antilichaam aanwezig is (en dus de patiënt antistoffen heeft tegen het antigeen), vindt een kleurreactie plaats. * **Toepassing:** ELISA wordt gebruikt om de aanwezigheid van antistoffen tegen een bepaald antigeen (ziekte) in serum te detecteren, maar niet direct om de ziekte zelf aan te tonen. #### 2.1.2 Flowcytometrie (Fluorescence-Activated Cell Sorting - FACS) Flowcytometrie is cruciaal voor de kwantificatie van cellen zoals T-cellen, B-cellen en NK-cellen in bloed. * **Principe:** 1. **Voorbehandeling:** Ontstolled bloed wordt behandeld met monoklonale antistoffen, gelabeld met fluorescerende stoffen. Deze antistoffen zijn specifiek voor celoppervlaktemerkers (bv. anti-CD3 voor T-cellen, anti-CD20 voor B-cellen, anti-CD56 voor NK-cellen). De gebruikte antistoffen hebben elk een andere fluorescerende kleur. 2. **Detectie:** De cellen passeren één voor één een laserstraal. De laser exciteert de fluorescerende labels op de antistoffen, waardoor licht wordt uitgezonden. 3. **Analyse:** Detectoren vangen het uitgezonden licht op. Dit resulteert in een multi-dimensionale plot waarbij elk punt een individuele cel representeert, gekarakteriseerd door zijn fluorescerende signatuur (en dus celtype). * **CiteSeq en Single Cell Transcriptomics:** * **CiteSeq:** Hierbij zijn antistoffen gelabeld met oligonucleotiden. Cellen worden individueel verwerkt en gesequeneerd, waardoor labelling met tot 250 verschillende antistoffen tegelijk mogelijk is. * **Single Cell Transcriptomics:** Cellen worden verpakt in afzonderlijke druppeltjes, waarna het RNA van elke cel wordt gesequeneerd. Dit biedt gedetailleerde inzichten in de cellulaire populaties en hun expressieprofielen, bijvoorbeeld om naïeve en geheugen B-cellen te onderscheiden. ### 2.2 Therapeutische toepassingen van antilichamen en T-cellen #### 2.2.1 Antilichamen als therapie * **Polyklonale antistoffen:** Een mengsel van antistoffen afkomstig uit serum van geïmmuniseerde individuen. Ze bevatten antistoffen tegen diverse pathogenen en antigenen. Gebruikt bij B-cel defecten en auto-immuunziekten. * **Monoklonale antistoffen:** Artificieel geproduceerde, zeer specifieke antistoffen die slechts één epitoop herkennen. * **Muriene (muizen) antistoffen:** Kunnen immuunreacties opwekken bij mensen. * **Vermenselijkte monoklonale antistoffen:** Ontworpen om immunogeniciteit te verminderen. * **Chimere:** Combineren muizen V$_H$ en V$_L$ domeinen met humaan constante deel. Aanduiding eindigt op "-ximab". * **Gehumaniseerd:** Slechts de complementair bepalende regio's (CDR's) zijn van muizenherkomst; de rest is humaan. Aanduiding eindigt op "-zumab". * **Humaan:** Volledig humaan. Aanduiding eindigt op "-mumab". * **Antilichaam engineering:** * **Fragmenten:** Gebruik van specifieke delen van antistoffen zoals Fv, scFv (single-chain variable fragment), Fab of F(ab')$_2$ fragmenten voor therapeutische doeleinden. Deze kleinere fragmenten kunnen voordelen bieden qua penetratie en toxiciteit. * **Bispecifieke antistoffen:** Kunnen twee verschillende antigenen binden, bijvoorbeeld een tumor-specifiek antigeen en een T-cel receptor/CD3 complex. Dit leidt tot "redirected T cells" die de tumor herkennen en aanvallen. BiTE (Bispecific T cell Engager) is een voorbeeld. * **Half-life extending (HLE):** Koppelen van technologieën om de biologische halfwaardetijd van antistoffen te verlengen. * **Effectormechanismen van Ig:** * Complementactivatie (minder effectief tegen lichaamscellen). * Antistof-afhankelijke celulaire cytotoxiciteit (ADCC) door NK-cellen. * Antistof-afhankelijke cellulaire fagocytose (ADCP) door macrofagen. * FcR $\gamma$ gemedieerde killing door macrofagen, een belangrijk mechanisme bij bv. Rituximab (anti-CD20). #### 2.2.2 T-cel gemodificeerde therapieën T-cellen kunnen genetisch gemodificeerd worden om tumorspecifieke reactiviteit te verkrijgen. * **Transgene T-celreceptoren (TCR):** Expressie van een extra, tumor-specifieke TCR op de T-cel. Deze therapie is vaak HLA-afhankelijk, wat de praktische toepasbaarheid beperkt. TCRs kunnen intracellulaire antigenen targetten. * **Chimere antigeenreceptoren (CARs):** * **Structuur:** Een CAR bestaat uit een extracellulair scFv-deel (afkomstig van een antistof) dat bindt aan een tumorantigeen zonder HLA-restrictie. Dit is verbonden met een transmembraan peptide en intracellulaire signaaltransducerende sequenties, typisch van CD3 $\zeta$. * **Generaties:** * **Eerste generatie CARs:** Bevatten alleen de CD3 $\zeta$ signaalsequentie. Ze kunnen tumorcellen doden, maar hebben een beperkte overleving en activiteit in vivo. * **Tweede generatie CARs:** Bevatten naast CD3 $\zeta$ ook een costimulatoire sequentie (bv. CD28 of 4-1BB). Dit zorgt voor T-cel activatie, proliferatie en langdurige overleving na antigenbinding. * **Derde/Vierde generatie CARs:** Bevatten meerdere costimulatoire domeinen voor verdere verbetering van de activiteit. * **Voordelen:** Niet HLA-gebonden, kunnen membraanantigenen targetten. * **Nadelen:** * "On target, off tumor" effect: Binding aan antigenen op gezonde cellen (bv. CD20 op B-cellen). * "On target, on tumor" effect: Tumordoding. * Risico op cytokine storm na infusie van CAR-T cellen, wat levensbedreigend kan zijn en intensieve zorg vereist (behandeling met anti-IL6 antistoffen kan waardevol zijn). #### 2.2.3 Diagnostiek en therapie van anemie door rode bloedcel destructie Dit betreft met name hemolytische ziekten bij pasgeborenen, vaak gerelateerd aan bloedgroep-incompatibiliteit. * **Mechanisme:** Bij incompatibiliteit tussen moeder en kind (bv. Rhesus-factor of ABO-bloedgroep), kan de moeder antistoffen aanmaken tegen rode bloedcellen van het kind. Deze IgG-antistoffen kunnen de placenta passeren en leiden tot hemolyse (afbraak van rode bloedcellen) bij de foetus/pasgeborene, met geelzucht (icterus) tot gevolg. * **Diagnostiek:** * **Directe Coombs test:** Op de rode bloedcellen van het kind wordt een anti-humane IgG-antilichaam toegevoegd. Als er IgG aan de rode bloedcellen gebonden is, aggregeren de cellen. * **Passieve immunisatie (preventie):** Toediening van anti-RhD IgG aan Rh-negatieve moeders voorkomt immunisatie en daarmee hemolytische ziekte bij volgende zwangerschappen. Het werkingsmechanisme kan berusten op het blokkeren van naïeve B-cellen via inhibitoire Fc-receptoren. #### 2.2.4 Transfer van virale immuniteit * **Context:** Patiënten met immuundeficiëntie (bv. na transplantatie) zijn vatbaar voor reactivatie van virussen zoals CMV. * **Behandeling:** * **Medicatie:** Antivirale middelen. * **Passieve CMV-immunisatie:** Toediening van CMV-specifieke antistoffen van een donor. Dit is gemakkelijk, maar niet genezend omdat CMV intracellulair is. * **CMV-specifieke T-cel transfer:** Transfusie van T-cellen die specifiek CMV-antigenen herkennen. * **Voordelen:** Potentieel genezend, kan worden toegepast bij alle patiënten, vereist slechts duizenden cellen. * **Nadelen:** Vereist HLA-identieke donoren of tolerantie, wat de toepasbaarheid kan beperken. * **Isolatie methoden:** * Gebaseerd op HLA-tetrameren: Selecteert specifieke T-cellen gebonden aan een gemodificeerd HLA-molecuul dat een CMV-peptide presenteert. Voordeel: gemakkelijke isolatie. Nadeel: beperkt tot specifieke HLA-types (bv. HLA-A2+) en isoleert vaak enkel CD8+ T-cellen. * Gebaseerd op IFN-$\gamma$ productie: Cellen worden gestimuleerd met CMV-peptiden, en de producerende cellen worden geïsoleerd. Voordeel: isoleert zowel CD4+ als CD8+ T-cellen, breder toepasbaar. Nadeel: omslachtiger celisolatie. > **Tip:** Bij celtherapieën met T-cellen is de HLA-matching cruciaal voor de effectiviteit en tolerantie van de getransfereerde cellen, tenzij de therapie inherente HLA-onafhankelijk is (zoals bij CARs). > **Tip:** Bij de interpretatie van flowcytometrie is het belangrijk om de correcte combinatie van celoppervlaktemerkers te gebruiken om specifieke celpopulaties te identificeren. Verschillende fluorescentiekanalen worden ingezet, en de analyse gebeurt op basis van de intensiteit en het aantal geëmitteerde fotonen. --- # Specifieke immunologische toepassingen Dit onderwerp behandelt specifieke toepassingen van immunologie, met een focus op diagnostische methoden en therapeutische strategieën zoals passieve immunisatie en de diagnose van anemie door rode bloedceldestructie. ### 3.1 Passieve immunisatie en immunoglobuline-therapie Passieve immunisatie berust op de toediening van reeds gevormde antistoffen, meestal in de vorm van geïsoleerde immunoglobulines. Deze antistoffen, doorgaans van het IgG-type, worden verkregen uit het serum van donoren. #### 3.1.1 Polyvalente en specifieke immunoglobulines * **Polyvalente immunoglobulines:** Deze worden gezuiverd uit het bloed van gezonde volwassen donoren en bevatten antistoffen tegen een breed scala aan veelvoorkomende pathogenen, zoals herpesvirussen, influenza, rhinovirussen en adenovirussen. Ze bieden bescherming tegen deze agentia maar niet tegen pathogenen zoals HCV, HBV of HIV, omdat de donoren hiervoor seronegatief zijn. * **Toepassingen:** Worden gebruikt bij patiënten met B-celdefecten en auto-immuunziekten. * **Specifieke immunoglobulines (hyperimmune globulines):** Deze worden verkregen uit hyperimmune of gevaccineerde donoren en bevatten antistoffen met een specifieke affiniteit voor bepaalde antigenen. * **Voorbeelden:** * **Anti-D:** Toegediend aan rhesus-negatieve zwangere vrouwen om hemolytische ziekte van de pasgeborene te voorkomen. * **Anti-HBV:** Gebruikt na een prikaccident met bloed van een hepatitis B-positieve donor. * **Antitetanus:** Gebruikt bij wondbehandeling na mogelijke tetanusinfectie. * **Anti-rabiës:** Essentieel na de beet van een verdacht dier, vaak in combinatie met vaccinatie, omdat het de enige vaccinatie is die na blootstelling kan worden toegediend om de verspreiding via zenuwbanen te stoppen. * **Anti-CMV:** Gebruikt voor profylaxe en behandeling van patiënten na transplantatie. #### 3.1.2 Monoklonale antistoffen Monoklonale antistoffen zijn specifiek, omdat ze slechts één type antistof produceren die één exact epitoop herkent. Ze worden geproduceerd door hybrideoma-technologie, waarbij B-cellen van een geïmmuniseerd individu (vaak een muis) worden gefuseerd met gemaligniseerde myeloomcellen. * **Productie:** Na immunisatie van een muis met bijvoorbeeld humane thymuscellen, worden milt-B-cellen geïsoleerd en gefuseerd met myeloomcellen die zelf geen antistoffen secreteren. De resulterende hybrideoma's delen snel en produceren de gewenste antistoffen. * **Voorbeeld:** OKT3, een monoklonaal antistof dat een specifiek epitoop op de CD3-eiwitten van T-celreceptoren herkent. * **Voordeel:** Elk productbatch bevat identiek hetzelfde antistof, wat zorgt voor consistentie. #### 3.1.3 Gehumaniseerde en chimeere monoklonale antistoffen Murine (muizen) monoklonale antistoffen kunnen immunogeniciteit opwekken bij mensen, waardoor hun werkzaamheid afneemt. Om dit te omzeilen, worden ze aangepast: * **Chimere antistoffen:** Combineren de variabele regio's (VH en VL) van muizenantistoffen met de constante regio's van humane antistoffen. De keuze van het humane isotype hangt af van gewenste eigenschappen zoals Fc-receptorbinding (NK-activiteit) of complementactivatie. * **Gehumaniseerde antistoffen:** Verder geoptimaliseerd, waarbij enkel de complementair-determinerende regio's (CDR's) van de muisantilichamen behouden blijven, terwijl de rest van het antistofhumane oorsprong is. * **Humane monoklonale antistoffen:** Deze zijn technisch moeilijker te produceren, omdat directe immunisatie van mensen om antistoffen te genereren niet ethisch of praktisch is. **Terminologie:** * `-ximab`: Chimeer * `-zumab`: Gehumaniseerd * `-mumab`: Humaan * `-cept`: Fusie-eiwit tussen een receptor en het constante deel van een antistof. #### 3.1.4 Toepassingen van monoklonale antistoffen Monoklonale antistoffen hebben diverse therapeutische toepassingen: * **Kankertherapie:** * **Gerichte therapie:** Antilichamen gericht tegen specifieke tumorantigenen, zoals CD20 op B-cellen (bv. Rituximab), HER2 op borstkankercellen, of CD19. * **Radiotherapie:** Antilichamen kunnen worden gelabeld met radioactieve isotopen om kankercellen te vernietigen. * **Antilichaam-gemedieerde celdoding:** Dit kan plaatsvinden via verschillende mechanismen: * **Complementactivatie:** Hoewel minder effectief tegen lichaamscellen vanwege de aanwezigheid van inhibitoren zoals DAF. * **ADCC (Antibody-Dependent Cell-mediated Cytotoxicity):** Gemedieerd door NK-cellen. * **ADCP (Antibody-Dependent Cellular Phagocytosis):** Gemedieerd door macrofagen via Fc-receptoren. Dit is een belangrijk mechanisme bij bijvoorbeeld Rituximab, mede doordat CD20-activatie apoptose kan induceren. * **Checkpoint blokkers:** Remmen immuunsuppressieve signalen, waardoor T-cellen de tumor kunnen aanvallen. * **Bispecifieke antistoffen:** Deze antistoffen hebben twee bindingsplaatsen, bijvoorbeeld één gericht tegen een tumorantigeen en één tegen het CD3-complex op T-cellen (bv. BiTEs - Bispecific T cell Engagers). Dit "herprogrammeert" T-cellen om tumorcellen te doden, door ze naar de tumor te leiden. * **Auto-immuunziekten en ontstekingsziekten:** * **Anti-cytokine therapie:** Antistoffen gericht tegen pro-inflammatoire cytokines zoals IL-1, IL-6, TNF of IL-23 kunnen ontstekingsprocessen onderdrukken. Dit is nuttig bij aandoeningen zoals idiopathische trombopenie (ITP). * **Behandeling van auto-immuunziekten:** Gebruik van gammaglobulines kan een therapeutisch effect hebben, mogelijk via blokkade van inhibitore Fc-receptoren op naïeve B-cellen. * **Transplantatie:** Anti-thymocytenglobulines (ATG) zijn polyklonale antistoffen, vaak afkomstig van konijnen na immunisatie met humane thymuscellen, en worden gebruikt om de immuunrespons te onderdrukken. #### 3.1.5 Antibody engineering Moleculaire technieken maken het mogelijk om antistoffen te modificeren voor verbeterde therapeutische eigenschappen: * **Fragmenten:** * **Fv-domein:** Het kleinste deel dat nodig is voor antigenbinding, bestaande uit VH en VL. * **scFv (single chain variable fragment):** Een Fv-fragment waarbij VH en VL verbonden zijn door een flexibele peptideketen. * **Fab (fragment antigen binding):** Verkregen via enzymatische behandeling of recombinant. * **F(ab')2 fragment:** Twee Fab-fragmenten verbonden door disulfidebruggen. * **VHH-immunoglobulines:** Afkomstig van kameelachtigen, deze bestaan uit slechts één VH-domein, wat genetische manipulatie vereenvoudigt. * **Bispecifieke antistoffen:** Zoals eerder genoemd, met twee verschillende specificiteiten, bijvoorbeeld gericht op een tumorantigeen en het CD3-complex. * **Half-life extending (HLE):** Koppeling aan structuren zoals HLE kan de verblijftijd van antistoffen in het lichaam verlengen door te voorkomen dat ze snel worden uitgescheiden via de glomerulus. ### 3.2 Diagnostiek van anemie door rode bloedceldestructie Hemolytische ziekten bij pasgeborenen, ook wel icterus neonatorum genoemd, treden op wanneer antistoffen van de moeder de rode bloedcellen van het kind aantasten, wat leidt tot hemolyse. #### 3.2.1 Resusfactor (Rh) en ABO-incompatibiliteit * **Resus-incompatibiliteit:** Een rhesus-negatieve moeder die een rhesus-positief kind draagt, kan antistoffen (meestal IgG) aanmaken, vooral bij een volgende zwangerschap of na bloedcontact. Deze IgG-antilichamen kunnen de placenta passeren en de rode bloedcellen van het kind aantasten (RhD), wat leidt tot hemolyse en geelzucht. Dit kan ernstige gevolgen hebben voor de foetus of pasgeborene. Preventie, zoals het toedienen van anti-D immunoglobuline aan de moeder, is cruciaal. * **ABO-incompatibiliteit:** Moeders met bloedgroep O kunnen spontaan anti-A en anti-B antistoffen (soms IgG) produceren. Deze kunnen de placenta passeren en, hoewel meestal minder ernstig dan Rh-incompatibiliteit, geelzucht veroorzaken door hemolyse van rode bloedcellen van het kind. #### 3.2.2 Kell-incompatibiliteit Kell-incompatibiliteit is zeldzamer maar kan ernstigere gevolgen hebben dan Rh-incompatibiliteit. Antistoffen tegen Kell-bloedgroepantigenen kunnen de rode bloedcellen van de foetus aanvallen. #### 3.2.3 Diagnose: de directe Coombs-test * **Principe:** De directe Coombs-test wordt gebruikt om IgG-antilichamen op het oppervlak van de rode bloedcellen van het kind te detecteren. * **Uitvoering:** Rode bloedcellen van het kind worden gewassen. Vervolgens wordt een anti-humaan IgG-antilichaam (vaak konijn-anti-humaan IgG) toegevoegd. * **Positieve test:** Als er IgG-antilichamen op de rode bloedcellen van het kind gebonden zijn, zal het toegevoegde anti-humaan IgG een kruisbinding veroorzaken, leidend tot agglutinatie (vorming van een "koek"). * **Interpretatie:** Agglutinatie duidt op de aanwezigheid van antistoffen gemedieerde hemolyse. > **Tip:** De directe Coombs-test is essentieel voor het diagnosticeren van hemolytische ziekten bij pasgeborenen veroorzaakt door antistofgemedieerde destructie van rode bloedcellen. ### 3.3 Transfer van virale immuniteit Bij patiënten met immuundeficiëntie, bijvoorbeeld na transplantatie, kan reactivatie van virussen zoals Cytomegalovirus (CMV) optreden. #### 3.3.1 Passieve CMV-immunisatie * **CMV-specifieke antistoffen:** De toediening van CMV-specifieke antistoffen is de eenvoudigste benadering. Deze zijn gemakkelijk toe te dienen, veroorzaken geen immuunreactie en zijn bruikbaar voor alle patiënten. * **Beperking:** Omdat CMV een intracellulair pathogeen is, zijn antistoffen minder effectief in het genezen van de infectie, maar kunnen ze wel de replicatie controleren. #### 3.3.2 CMV-specifieke T-cel transfer * **Principe:** De overdracht van specifieke T-cellen die in staat zijn CMV te bestrijden. * **Uitdagingen:** T-celtransfers vereisen HLA-identieke donoren, waardoor het niet voor iedereen toepasbaar is. De cellen moeten ook tolerant zijn voor de ontvangende gastheer. * **Isolatie van CMV-specifieke T-cellen:** * **Op basis van HLA-tetrameren:** Isolatie van T-cellen (bijvoorbeeld CD8+) die herkennen via specifieke HLA-moleculen (bv. HLA-A2) en een immunodominant CMV-peptide. Dit is efficiënt maar beperkt tot patiënten met die specifieke HLA-typering. * **Op basis van IFN-$\gamma$ productie:** Isolatie van T-cellen (zowel CD4+ als CD8+) die interferon-gamma (IFN-$\gamma$) produceren na stimulatie met CMV-peptiden. Dit is omslachtiger maar breder toepasbaar. * **Effectiviteit:** Slechts enkele duizenden cellen per kilogram lichaamsgewicht kunnen voldoende zijn voor genezing. > **Voorbeeld:** Een patiënt na een stamceltransplantatie is immuungecompromitteerd en vatbaar voor CMV-reactivatie. Het isoleren van CMV-specifieke T-cellen van een CMV-seropositieve stamceldonor en deze transfunderen naar de patiënt kan de infectie effectief bestrijden. ### 3.4 Enzyme-linked Immunosorbent Assay (ELISA) ELISA is een fundamentele techniek voor het detecteren en kwantificeren van eiwitten, waaronder virussen, antistoffen, hormonen en toxines. * **Principe:** Maakt gebruik van de specificiteit van antigeen-antilichaamreacties, gekoppeld aan een enzymatische kleurreactie voor detectie. * **Typische opzet (sandwich ELISA):** 1. Een antigeen (bv. HBsAg van Hepatitis B) wordt gebonden aan de wand van een microtiterplaatputje. 2. Serum van de patiënt wordt toegevoegd. Indien antistoffen tegen het antigeen aanwezig zijn, binden deze. 3. Na uitwassen wordt een detectie-antilichaam (bv. anti-humaan Ig) gekoppeld aan een enzym toegevoegd. Dit bindt aan de reeds gebonden antistoffen. 4. Na opnieuw uitwassen wordt een substraat voor het enzym toegevoegd. Dit resulteert in een kleurverandering in positieve putjes. * **Toepassing:** Kan worden gebruikt om te bepalen of een patiënt antistoffen heeft tegen een bepaalde ziekteverwekker (indicatie van doorgemaakte infectie of vaccinatie), maar niet om de actieve ziekte zelf direct aan te tonen (waarvoor PCR of kweek vaak nodig is). ### 3.5 Flowcytometrie (FACS) Flowcytometrie, of Fluorescentie-geactiveerde celsortering (FACS), is een techniek om cellen te kwantificeren, karakteriseren en sorteren op basis van hun oppervlakte- of intracellulaire antigenen. * **Principe:** Cellen worden individueel gemarkeerd met fluorescent gelabelde monoklonale antistoffen die specifiek binden aan bepaalde celpopulaties (bv. T-cellen, B-cellen, NK-cellen). * **Detectie:** De gelabelde cellen passeren één voor één een laserstraal. De fluorescentie van de gebonden antistoffen exciteert, en het uitgezonden licht wordt gedetecteerd. Meerdere detectoren vangen verschillende golflengten op, waardoor gelijktijdige analyse van meerdere celmarkers mogelijk is. * **Resultaat:** Er wordt een plot gegenereerd waarbij elke cel als een punt wordt voorgesteld, gekarakteriseerd door zijn fluorescentieprofiel. Dit maakt het mogelijk om celpopulaties te identificeren en te kwantificeren (bv. de verhouding tussen CD4+ en CD8+ T-cellen). * **CiteSeq en Single Cell Transcriptomics:** Geavanceerde methoden die antistoffen koppelen aan unieke oligonucleotide-codes (CiteSeq) of RNA-sequencing van individuele cellen (Single Cell Transcriptomics) mogelijk maken, om zo een zeer gedetailleerd beeld te krijgen van celpopulaties en hun transcriptieprofielen. > **Voorbeeld:** Flowcytometrie kan worden gebruikt om de aantallen T-cellen, B-cellen en NK-cellen in het bloed van een patiënt te bepalen door gebruik te maken van antistoffen tegen specifieke celmarkers zoals CD3 (T-cellen), CD20 (B-cellen) en CD56 (NK-cellen), elk gelabeld met een verschillende fluorochroom. ### 3.6 Genetisch gemodificeerde T-cellen voor therapie T-cellen kunnen genetisch worden gemodificeerd om hun specificiteit en antitumorale activiteit te verbeteren. #### 3.6.1 Transgene T-celreceptoren (TCRs) * **Principe:** T-cellen worden genetisch aangepast om een tumor-specifieke T-celreceptor (TCR) tot expressie te brengen. * **Beperking:** Deze therapie is vaak HLA-afhankelijk, wat de toepasbaarheid beperkt. TCRs kunnen zowel cytoplasmatische als nucleaire antigenen targetten. #### 3.6.2 Chimere antigeenreceptoren (CARs) * **Principe:** T-cellen worden uitgerust met een chimere antigeenreceptor (CAR), die eigenschappen van een antistof (scFv) combineert met intracellulaire signaaldomeinen. * **Voordelen:** CARs targetten oppervlakte-antigenen onafhankelijk van HLA, wat een breed toepassingsgebied biedt. * **Generaties CARs:** * **Eerste generatie:** Bevatten een signaaldomein (bv. CD3$\zeta$) dat tumorcellysis kan induceren, maar de CAR-T-cellen hebben een beperkt overlevingsvermogen in vivo. * **Tweede generatie:** Naast het CD3$\zeta$-domein bevatten ze ook een costimulatoir domein (bv. CD28 of 4-1BB). Dit leidt tot verbeterde activatie, proliferatie en langdurig overleven van de CAR-T-cellen, wat resulteert in een effectievere antitumorale respons. * **"On target, off tumor" effecten:** Een belangrijk neveneffect is dat CARs kunnen binden aan antigenen die ook op gezonde cellen voorkomen, wat kan leiden tot toxiciteit (bv. bij targeting van CD20 op gezonde B-cellen). * **Cytokinestorm:** Een ernstige, potentieel dodelijke reactie na CAR-T-celtherapie, veroorzaakt door een massale vrijgave van cytokines. Behandeling met anti-IL6 antistoffen kan hierbij waardevol zijn. > **Voorbeeld:** Bij de behandeling van B-cellymfomen kunnen patiënten hun eigen T-cellen worden afgenomen, genetisch worden aangepast om CARs te produceren die CD19 op tumorcellen herkennen, en vervolgens worden teruggeïnfuseerd. --- --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Immunoglobulines | Immuunglobulines, ook wel gammaglobulines genoemd, zijn opgezuiverde antilichamen van het IgG-type die afkomstig zijn uit het bloed van donoren en worden gebruikt voor passieve immunisatie. | | Polyklonale antistoffen | Een mengsel van antilichamen dat wordt geproduceerd door verschillende B-celklonen in reactie op meerdere antigenen of epitopen van een enkel antigeen. Ze worden verkregen uit het serum van geïmmuniseerde individuen. | | Monoklonale antistoffen | Antilichamen die worden geproduceerd door één enkele B-celklon, waardoor ze zeer specifiek zijn voor één enkel epitoop op een antigeen. Ze worden vaak geproduceerd via hybridoma-technologie. | | Gehumaniseerde monoklonale antistoffen | Monoklonale antistoffen waarbij de variabele domeinen van muizenantilichamen zijn vervangen door menselijke variabele domeinen, om immunogeniteit bij menselijke patiënten te verminderen. Alleen de complementair bepalende regio's (CDR's) van de muis blijven behouden. | | Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) | Een laboratoriumtest die wordt gebruikt om de aanwezigheid van een specifiek eiwit, antigeen of antistof in een monster te detecteren en kwantificeren, vaak door een enzymgekoppeld antilichaam dat een kleurreactie produceert. | | Flowcytometrie (FACS) | Een techniek die wordt gebruikt om fysieke en chemische kenmerken van deeltjes, meestal cellen, te meten en te sorteren. Celllen passeren een laserstraal en worden gedetecteerd op basis van hun fluorescentie, die wordt veroorzaakt door gelabelde antistoffen die aan specifieke celoppervlaktemoleculen binden. | | Passieve immunisatie | De overdracht van beschermende antistoffen van een geïmmuniseerd individu of dier naar een niet-geïmmuniseerd individu. Dit biedt onmiddellijke bescherming, maar is van tijdelijke aard omdat de antistoffen niet worden geproduceerd door het lichaam zelf. | | Antilichaam engineering | Het proces van het aanpassen van antilichamen met behulp van biotechnologische methoden om hun therapeutische eigenschappen, zoals specificiteit, affiniteit, stabiliteit of effectormecanismen, te verbeteren. | | Transgene T-celreceptoren (TCR) | T-cellen die genetisch gemodificeerd zijn om een extra, vaak tumor-specifieke, T-celreceptor tot expressie te brengen, waardoor hun specificiteit voor kankercellen wordt vergroot. | | Chimere antigeenreceptoren (CARs) | Kunstmatig ontworpen receptoren die op T-cellen worden geïntroduceerd om hen in staat te stellen kankercellen te herkennen en te bestrijden op een manier die onafhankelijk is van het MHC-molecuul. Ze combineren de antigeenbindende capaciteit van een antistof met signaaltransductiedomeinen. | | Cytokine storm | Een potentieel dodelijke overmatige immuunrespons gekenmerkt door de massale vrijlating van pro-inflammatoire cytokines, wat kan leiden tot orgaanfalen. Dit kan optreden na bepaalde immuuntherapieën, zoals CAR-T celtherapie. | | Hemolytische ziekte van de pasgeborene | Een aandoening waarbij antistoffen van de moeder de rode bloedcellen van de foetus of pasgeborene afbreken, wat leidt tot anemie en geelzucht. Dit kan optreden bij bloedgroep- of Rhesus-incompatibiliteit tussen moeder en kind. | | Epitopen | Specifieke delen van een antigeen waaraan antilichamen of T-celreceptoren binden. Een antigeen kan meerdere verschillende epitopen bevatten. | | Hybridoom | Een hybride cel die ontstaat door de fusie van een B-cel (antilichaam producerende cel) en een myeloomcel (kankercel). Hybridoma's zijn in staat om specifiek antilichaam te produceren en onbeperkt te delen. | | Fc receptor | Receptoren op het oppervlak van immuuncellen, zoals macrofagen en NK-cellen, die binden aan het Fc-deel van antilichamen, wat leidt tot effectorfuncties zoals fagocytose of cellyse. |

# Immuun respons en geheugen Dit onderwerp behandelt de dynamiek van het immuunsysteem, de mechanismen achter immunologisch geheugen en de toepassing van vaccinatie als preventieve strategie. ## 1. Immuun respons en immuun geheugen Een immuunrespons omvat de activatie, expansie van specifieke immuuncellen, en tenslotte, wanneer het antigeen verdwenen is, contractie. Tijdens de contractiefase sterft 90-95% van de geëxpandeerde cellen af via apoptose, waarbij alleen de geheugencellen overleven. Deze geheugencellen zijn cruciaal voor langdurige immuniteit en zorgen voor een snellere en effectievere respons bij herinfectie. ### 1.1 Het belang van immuun geheugen Beschermende immuniteit is het resultaat van de aanwezigheid van geactiveerde B- en T-cellen. Re-infectie wordt hierdoor vrijwel uitgesloten of resulteert in abortieve infecties. Secundaire immuunresponsen worden gekenmerkt door lage titers circulerende antilichamen en lang levende geheugen B- en T-cellen. Hoewel de infectie kan doorgaan en mogelijk symptomen kan veroorzaken, voorkomt een snelle secundaire of geheugenrespons de volledige ontwikkeling van de ziekte. #### 1.1.1 Duur van immuniteit De duur van immuniteit kan sterk variëren: * **Difterie (toxine is één eiwit):** Gemiddeld 20 jaar. * **Mazelen (gehele virus):** Berekend op basis van halfwaardetijd op gemiddeld 200 jaar, wat duidt op langdurige, zo niet levenslange, immuniteit. #### 1.1.2 Geheugen B- en T-cellen Tijdens een primaire immuunrespons worden zowel kortlevende effector T-cellen als langlevende geheugen T-cellen geproduceerd. * **Geheugen CD8 T-cellen:** Kunnen snel differentiëren tot effectorcellen (1-2 dagen) en hebben geen CD4 T-cellen nodig voor uitrijping, hoewel proliferatie wel versterkt wordt. Ze worden in leven gehouden door cytokines zoals IL-15 en IL-7, terwijl IL-2 dit proces kan blokkeren. * **Totaal aantal T-cellen:** Een volwassen gezond persoon heeft ongeveer $10^{12}$ T-cellen (ongeveer 1 kg). Ongeveer 50% hiervan zijn geheugencellen. * **Repertoire van T-cellen:** Het repertoire van naïeve T-cellen bevat ongeveer $2.5 \times 10^7$ antigene specificiteiten. Het repertoire van geheugen T-cellen bevat er ongeveer $1.5 \times 10^5$, wat betekent dat dit repertoire meer T-cellen per specificiteit bevat. * **Naïeve T-celoverleving:** Naïeve T-cellen overleven en expanderen na het verlaten van de thymus door zwakke stimulaties via de T-celreceptor (TCR), vergelijkbaar met positieve selectie in de thymus. Deze stimuli worden geleverd door MHC-moleculen op dendritische cellen in de lymfeklieren en milt. Homeostatische mechanismen reguleren dit proces. * **Geheugen B-cellen:** Hebben ook een geheugencomponent en dragen IgG-, IgA-, of IgE-receptoren. Bij een secundaire respons kunnen ze verdere isotype klasse-switches ondergaan en somatische hypermutatie ondergaan om affiniteit te vergroten. #### 1.1.3 Evolutie van het T-cel repertoire Het T-cel repertoire verandert met de leeftijd: * **Jonge personen:** Het merendeel van de T-cellen is direct afkomstig uit de thymus. Homeostatische proliferatie in de periferie produceert beperkte aantallen nieuwe T-cellen, zonder het repertoire te veranderen. * **Oudere personen:** Er is geen nieuwe input meer vanuit de thymus. Homeostatische proliferatie handhaaft het aantal T-cellen, wat leidt tot een geleidelijke vernauwing van het repertoire en mogelijke overgroei van monoklonale T-cellen door somatische mutaties. Homeostatische expansie is deels IL-7 gedreven. #### 1.1.4 Secundaire immuunrespons versus primaire respons De secundaire immuunrespons is sneller en effectiever dan de primaire respons door: * **Groter aantal geheugen B-cellen:** Er zijn 10-100 keer meer B-cellen met de juiste specificiteit aanwezig. * **Hogere affiniteit:** Geheugen B-cellen hebben een hogere affiniteit voor het antigeen. * **Costimulatoire activiteit:** Geheugen B-cellen hebben reeds costimulatoire activiteit, met hoge expressie van HLA klasse II en constitutieve expressie van CD80. * **Antilichaamproductie:** Er is onmiddellijke productie van IgG- en IgA-antilichamen. De affiniteit neemt toe na elke antigene stimulatie door hypermutatie en selectie. * **Antigeenpresentatie:** Geheugen B-cellen zijn betere antigeenpresenterende cellen (APC's) dan naïeve B-cellen vanwege hun hogere affiniteitsreceptoren en hogere expressie van MHC klasse II. * **Onderdrukking van naïeve B-cellen:** De respons van naïeve B-cellen met inherent lagere affiniteit wordt onderdrukt. Naïeve B-cellen brengen de negatief signalerende FcRIIB1 tot expressie, terwijl geheugen B-cellen dit niet doen. Hoge affiniteitsgeheugen B-cellen voorkomen de aanmaak van laag-affiene IgM-antilichamen wanneer reeds hoog-affiene IgG/A-antilichamen aanwezig zijn. > **Tip:** De toepassing van hoge affiniteitsantilichamen kan therapeutisch worden ingezet om een primaire respons te voorkomen. Een voorbeeld is de toediening van rhesus hyperimmune gammaglobulines aan rhesus-negatieve vrouwen om antistofvorming tegen een rhesus-positieve foetus te voorkomen. #### 1.1.5 Uitdagingen met specifieke pathogenen * **Influenza virus:** Verandert elk jaar van structuur, waardoor de immuunrespons tegen eerdere stammen minder effectief is ("original antigenic sin"). Dit verklaart waarom bepaalde leeftijdsgroepen gevoeliger zijn voor griepepidemieën. * **Cytomegalovirus (CMV):** Een herpesvirus dat latent aanwezig blijft in monocyten. Een groot aantal geheugen T-cellen gericht tegen tientallen CMV-eiwitten onderdrukt het virus. Reactivatie kan optreden bij verminderde immuniteit. Overdracht van CD4 en CD8 T-cellen gericht tegen een immunodominant eiwit (pp65) kan helpen bij de behandeling van CMV-ziekte. 9-10% van de cellen in het geheugencompartiment kunnen CMV-specifieke geheugen T-cellen zijn. #### 1.1.6 Identificatie van geheugen T-cellen Geheugen T-cellen zijn moeilijker te onderscheiden van naïeve T-cellen dan geheugen B-cellen. Gebruik van de CD45-merker: * **Naïeve T-cellen:** CD45RA+, CD45RO-. * **Geheugen T-cellen:** CD45RA-, CD45RO+. #### 1.1.7 Weefsel-residentie geheugen T-cellen (Trm) Naast recirculerende geheugencellen, zijn er niet-recirculerende Trm-cellen die in weefsels verblijven. Deze zijn belangrijk voor onmiddellijke reacties op lokale reactivaties (bv. HSV) of snelle responsen op infecties (bv. influenza in de long). Trm-cellen hebben receptoren die hen in de weefsels laten resideren (CD69, CD103) in plaats van recirculatie naar lymfeklieren (CCR7, L-selectine). #### 1.1.8 Elementen van immuun geheugen * Persistentie van antigenen op folliculaire dendritische cellen. * Geheugen B-cellen. * Langlevende centrale geheugen CD8 T-cellen (Tcm). * Effectormemory CD8 T-cellen (Tem). * Weefsel-resident geheugen CD8 T-cellen. * Geheugen CD4 T-cellen. * Langlevende plasmacellen (ook na behandeling met Rituximab, aangezien plasmacellen CD20-negatief zijn). #### 1.1.9 Cellulaire differentiatie en geheugen Cellen differentiëren doorgaans irreversibel van stamcel tot eindcel. Stamcellen zijn metabool rustend, terwijl eindcellen actief zijn. Tijdens de thymusontwikkeling krijgen T-voorlopers weer een "rustend" stamcelfenotype dat kan differentiëren tot geheugen T-cellen of effector T-cellen. Geheugen T-stamcellen zijn minst gedifferentieerd onder de geheugencellen en bezitten de meeste stamceleigenschappen. Experimenteel is celtransformatie in "bergopwaartse" richting soms mogelijk. #### 1.1.10 T-cel uitputting bij chronische antigen stimulatie Bij chronische antigen stimulatie (HIV, HCV, kanker, auto-immuunziekten) treedt T-cel uitputting (T-cell exhaustion) op. Na de acute fase gaat de immuunrespons over naar een uitputtingfase, waarbij T-exhaustion progenitors (Tex prog) ontstaan. Deze zijn langlevend en (beperkt) functioneel, in tegenstelling tot kortlevende effectorcellen (SLEC) die snel apoptose ondergaan. Terminale Tex-cellen hebben geen bekende functie, maar depleties van deze cellen in de context van chronische stimulatie kan leiden tot opflakkering van ziekte, wat wijst op hun functionele rol. ## 2. Vaccinatie Vaccinatie is een strategie om immuun geheugen op te wekken en bescherming te bieden tegen infectieziekten. ### 2.1 Samenstelling van een vaccin Een goede immuunrespons wordt opgewekt wanneer er inflammatie is, wat wordt bewerkstelligd door macrofaag- en dendritische celactivatie. Opgesuiverde eiwitten wekken slechts een zwakke respons op. Daarom worden inflammatie-opwekkende stoffen, **adjuvantia**, toegevoegd. Bacteriële componenten activeren het aangeboren immuunsysteem. Nieuwere adjuvantia zijn vaak TLR-liganden die selectief bepaalde responsen kunnen opwekken (bv. TLR9 voor Th1-responsen). Alum is een veelgebruikt, zwak adjuvans. ### 2.2 Soorten vaccins Vaccins kunnen worden ingedeeld op basis van de aard van het antigeen en de manier waarop het wordt gepresenteerd. #### 2.2.1 Levend verzwakte virussen als vaccin * **Kenmerken:** Virussen die door mutaties een beperkte virulentie hebben. Ze kunnen zich beperkt van mens op mens verspreiden en een (subklinische) infectie veroorzaken. * **Voordelen:** Lokken een sterke en langdurige immuunrespons uit, vergelijkbaar met natuurlijke infectie. * **Nadelen:** Niet geschikt voor immuungecompromitteerde personen (zwangeren, kankerpatiënten, chemotherapiegebruikers, etc.) omdat ze kunnen re-activeren of muteren naar een pathogene vorm. * **Voorbeelden:** Rotavirus, mazelen, bof, rubella, oraal poliovaccin (OPV). #### 2.2.2 Vaccins tegen bacteriën * **Levend geattenueerde bacteriën:** Bijvoorbeeld BCG voor tuberculose, met beperkt succes. * **Gedode bacteriën:** Bijvoorbeeld Bordetella pertussis (veroorzaakte veel bijwerkingen en is grotendeels vervangen door acellulaire vaccins). * **Toxoïde vaccins:** Bestaan uit geïnactiveerd toxine (bv. tetanus, difterie). Ze voorkomen de infectie niet, maar neutraliseren de toxine. Er is geen "herd" effect. * **Opgezuiverde kapsel polysachariden:** * **Niet-geconjugeerd:** Veroorzaakt een B-celrespons zonder T-cel immuniteit (bv. PPV23 tegen 23 pneumokokken-serotypes). Gebruikt als boostervaccinatie bij volwassenen. * **Geconjugeerd:** Polysachariden gekoppeld aan een drager-eiwit (bv. difterietoxoïde). Dit induceert een krachtige en langdurige B-celrespons met T-cel immuniteit (bv. PCV13 tegen 13 pneumokokken-serotypes). Het drager-eiwit wordt door T-cellen herkend na processing door B-cellen die het polysacharide via de BCR opnemen. Dit is essentieel voor een effectieve respons bij kinderen. #### 2.2.3 Productie van levend verzwakte virale stammen met recombinant DNA technieken DNA/RNA-sequenties van pathogenen zijn bekend, wat directe manipulatie van genen mogelijk maakt. Dit omvat het inbouwen van virale genen in niet-pathogene bacteriën, het verwijderen van virulentiegenen of het inbouwen van genen die coderen voor adjuvantia. #### 2.2.4 Door vaccinatie vermijdbare ziekten * **Difterie:** Veroorzaakt door een toxine geproduceerd door *Corynebacterium diphtheriae*. Vaccinatie met toxoïde heeft de ziekte in veel westerse landen geëlimineerd. De ziekte kenmerkt zich door keelontsteking met membraanvorming en algemene symptomen zoals verlammingen en hartritmestoornissen. * **Kinkhoest (Pertussis):** Veroorzaakt door *Bordetella pertussis*. De ziekte heeft twee stadia, met in het tweede stadium hevige droge hoestbuien. Acellulaire vaccins bevatten pertussistoxine en membraancomponenten. Recente opflakkeringen bij jonge volwassenen en zuigelingen benadrukken het belang van een goede vaccinatiestrategie en herhalingsvaccinaties. * **Tetanus:** Veroorzaakt door een neurotoxine van *Clostridium tetani*. De bacterie zelf invadeert het lichaam niet, maar het toxine veroorzaakt spastische verlammingen. Preventie gebeurt via vaccinatie met toxoïde, met herhalingsvaccinaties elke 10 jaar. Na verwondingen is wondverzorging en aanvulling van de vaccinatiestatus cruciaal. * **Haemophilus influenzae type b (Hib):** Gekapseld serotype dat invasieve infecties veroorzaakt, met name meningitis bij jonge kinderen. Preventie door vaccinatie met het kapselantigeen. * **Meningokokken (*Neisseria meningitidis*):** Sommige serotypes veroorzaken invasieve infecties zoals meningitis en sepsis. Vaccinatie biedt serotype-specifieke bescherming. Serotype C is opgenomen in het basisvaccinatieschema, terwijl serotype B een los vaccin vereist. ### 2.3 Vaccin optimalisatie en therapeutisch vaccineren * **Vaccinatiegraad en groepsimmuniteit:** Het is niet nodig 100% van de bevolking te vaccineren voor bescherming. De benodigde vaccinatiegraad hangt af van de $R_0$ waarde (reproductiegetal) van de ziekteverwekker. Voor mazelen ($R_0 = 15$) is een vaccinatiegraad van minimaal 95% vereist om verspreiding te stoppen. Voor COVID-19 ($R_0 \approx 2-3$) is dit ongeveer 66%. Een vaccinatiegraad onder een kritieke drempel kan leiden tot opflakkeringen. * **Vaccins tegen virussen:** Veel vaccins zijn synthetisch geproduceerd. * **Levend geattenueerd:** Biedt sterke bescherming, maar is gecontra-indiceerd bij bepaalde groepen. * **Dood of geïnactiveerd:** Biedt bescherming, maar indiceert geen lokale immuniteit (bv. IPV). * **Subunit vaccins:** Bestaan uit antigenische delen van het virus, geproduceerd met recombinant DNA technologie. * **Vaccinatie voor neo-antigenen:** Specifieke immuunresponsen kunnen worden opgewekt. * **Tuberculose (BCG-vaccin):** Een levend verzwakt vaccin dat M. bovis gebruikt. Het wekt sterke Th1-responsen op, maar beschermt onvoldoende tegen latentie en reactivatie. Het is niet volledig veilig en mag niet worden toegediend aan HIV-positieve patiënten. Het is onvoldoende om tuberculose te controleren of uit te roeien. * **Therapeutisch vaccineren:** Het doel is om een immuunrespons te stimuleren tegen reeds aanwezige pathogenen of kankercellen. Dit staat in contrast met preventieve vaccinatie. * **Vaccinatie strategieën:** * Difterie en kinkhoest vereisen lagere doseringen vaccin voor volwassenen. * Seizoensgriepvaccin wordt jaarlijks toegediend. * Pneumokokkenvaccin kan gelijktijdig met het griepvaccin worden gegeven aan risicogroepen. * Reis- en beroepsgebonden vaccinaties zijn beschikbaar. De zoektocht naar effectieve vaccins tegen HIV, malaria en tuberculose blijft een uitdaging. --- # Vaccinatie: werking, samenstelling en soorten Hier is een gedetailleerd overzicht van vaccinatie, de werking, samenstelling en soorten, opgesteld als een studiegids. ## 2. Vaccinatie: werking, samenstelling en soorten Dit deel behandelt de fundamentele principes van vaccinatie, inclusief de componenten waaruit vaccins bestaan, de verschillende typen vaccins en hun productiemethoden, en hun toepassing ter bestrijding van specifieke ziekteverwekkers. ### 2.1 Werking en Immuun Geheugen Beschermende immuniteit na een infectie of vaccinatie is het gevolg van de aanwezigheid van geactiveerde B- en T-cellen, wat leidt tot het ontstaan van immuun geheugen. Een primaire immuunrespons genereert zowel kortlevende effectorcellen als langlevende geheugencellen. De effectorcellen sterven na het verdwijnen van het antigeen grotendeels af (apoptose), terwijl geheugencellen overleven en zorgen voor een snellere en effectievere reactie bij herhaalde blootstelling aan hetzelfde pathogeen. * **Secundaire immuunresponsen:** Gekenmerkt door een snelle reactie van circulerende antistoffen en lang levende geheugen B- en T-cellen. Dit kan leiden tot abortieve infecties (geen symptomen) of een gemodificeerd ziektebeeld met minder ernstige symptomen. * **Geheugen T-cellen:** Geheugen CD8 T-cellen kunnen snel differentiëren tot effectorcellen en hebben, hoewel versterkt door CD4 T-cellen, geen CD4 T-cellen nodig voor hun rijping. Ze worden in leven gehouden door cytokines zoals IL-15 en IL-7. Een volwassen persoon heeft een groot aantal T-cellen, waarvan een aanzienlijk deel geheugencellen zijn. Het repertoire van geheugen T-cellen bevat per specificiteit meer cellen dan het repertoire van naïeve T-cellen. * **Geheugen B-cellen:** Deze cellen dragen IgG, IgA of IgE receptoren en kunnen tijdens een secundaire respons verdere isotype klasse verandering en somatische hypermutatie ondergaan, wat leidt tot een hogere affiniteit voor het antigeen. Naast recirculerende geheugencellen zijn er ook tissue-resident memory (Trm) cellen die direct in weefsels kunnen reageren. * **T-cel evolutie met de leeftijd:** Bij jonge personen komen T-cellen grotendeels uit de thymus. Homeostatische proliferatie zorgt voor behoud van het aantal T-cellen met een stabiel repertoire. Bij ouderen neemt de input vanuit de thymus af, en kan het repertoire vernauwen door somatische mutaties, wat kan leiden tot monoklonale T-cel expansies. * **Verloop van een immuunrespons:** Activatie, expansie van specifieke cellen, en contractie (afsterven van effectorcellen) gevolgd door het behoud van geheugencellen. > **Tip:** Het concept van immuun geheugen is cruciaal voor het begrijpen van vaccinwerking. Vaccins "trainen" het immuunsysteem om sneller en effectiever te reageren zonder de ziekte zelf te hoeven doorlopen. #### 2.1.1 Vergelijking primaire en secundaire immuunrespons De secundaire immuunrespons is significant sneller en krachtiger dan de primaire respons, voornamelijk door: * **Groter aantal geheugen B-cellen:** Meer B-cellen met de juiste specificiteit zijn direct beschikbaar. * **Hogere affiniteit voor antigeen:** Geheugen B-cellen hebben door somatische hypermutatie en selectie een hogere affiniteit voor het antigeen, mede dankzij de aanwezigheid van IgG en IgA antistoffen. * **Costimulatoire activiteit van geheugen B-cellen:** Deze cellen hebben constitutief hogere expressie van MHC klasse II en CD80, waardoor ze effectievere antigen-presenterende cellen (APC's) zijn dan naïeve B-cellen. * **Onderdrukking van laag-affiene responsen:** Geheugen B-cellen met hoge-affiniteitsreceptoren kunnen de activatie van naïeve B-cellen onderdrukken om de productie van laag-affiene IgM-antistoffen te voorkomen wanneer er al hoog-affiene IgG/IgA antistoffen aanwezig zijn. ### 2.2 Soorten vaccins Vaccins worden gecreëerd om het immuunsysteem bloot te stellen aan ziekteverwekkers op een veilige manier, waardoor beschermend geheugen wordt opgebouwd. #### 2.2.1 Levend verzwakte virussen als vaccin Levend verzwakte (geattenueerde) virussen zijn gemodificeerde pathogenen met gereduceerde virulentie. * **Productie:** Virussen worden gekweekt op niet-menselijke celculturen, waardoor mutaties ontstaan die de pathogeniteit verminderen. * **Werking:** Ze repliceren beperkt in het lichaam, induceren een sterke immuunrespons met zowel humorale als cellulaire immuniteit, en kunnen in zeldzame gevallen subklinisch worden overgedragen van mens op mens. * **Voorbeelden:** Rotavirus, mazelen, bof, rubella, oraal poliovaccin (OPV). * **Voordelen:** Induceren een sterke en langdurige immuniteit, vergelijkbaar met natuurlijke infectie. * **Nadelen:** Kunnen niet worden toegediend aan zwangere vrouwen, kankerpatiënten, immuungecompromitteerde personen, of personen die chemotherapie ondergaan, omdat er een risico bestaat op reactivatie en ziekte. Soms kan een variant terugmuteren naar een pathogene vorm. > **Tip:** Levend verzwakte vaccins vereisen over het algemeen lagere doses en minder toedieningen om langdurige immuniteit te induceren dan geïnactiveerde vaccins. #### 2.2.2 Vaccins tegen bacteriën Vaccins tegen bacteriën maken gebruik van verschillende strategieën, afhankelijk van het type bacterie en de wijze waarop deze ziekte veroorzaakt. 1. **Levend geattenueerde bacteriën:** Bijvoorbeeld BCG voor tuberculose. Dit vaccin is slechts beperkt succesvol en kan ook interfereren met diagnostiek (tuberculinetest). 2. **Gedode bacteriën:** Oudere vaccins bevatten gedode bacteriën (bv. *Bordetella pertussis*). Deze konden veel bijwerkingen veroorzaken door een sterke inflammatoire respons. 3. **Toxoiden:** Vaccins die bestaan uit geïnactiveerde toxines geproduceerd door bacteriën. Ze voorkomen de infectie niet direct, maar neutraliseren de schadelijke effecten van het toxine. Voorbeelden zijn tetanus en difterie vaccins. * **Difterie:** Veroorzaakt door *Corynebacterium diphtheriae*, een bacterie die een krachtig toxine produceert. Dit toxine kan hart- en zenuwcellen beschadigen, leidend tot keelontsteking met membranen en algemene symptomen. Vaccinatie met difterietoxoid heeft de ziekte in veel westerse landen geëlimineerd. * **Tetanus:** Veroorzaakt door *Clostridium tetani*, een anaërobe bacterie die een neurotoxine produceert. Dit toxine veroorzaakt spastische verlammingen door de vrijlating van inhibitoire neurotransmitters te blokkeren. Vaccinatie met tetanustoxoid is essentieel en vereist herhaling. 4. **Opgezuiverde kapsel polysacchariden:** Deze vaccins worden gebruikt tegen bacteriën met een kapsel, zoals *Streptococcus pneumoniae*, *Haemophilus influenzae* (type b) en *Neisseria meningitidis*. Het kapsel helpt bacteriën te ontsnappen aan complementbinding. Vaccinatie met deze polysacchariden induceert antistoffen die complementbinding mogelijk maken en fagocytose vergemakkelijken. * **Niet-geconjugeerde vaccins:** Bieden antilichaamrespons zonder T-cel immuniteit (bv. PPV23 tegen 23 pneumokokken serotypes). Voornamelijk gebruikt voor volwassenen. * **Geconjugeerde vaccins:** Hierbij worden de polysacchariden covalent gekoppeld aan een drager-eiwit (bv. difterietoxoid). Dit stimuleert zowel een B-cel- als T-cel-gemedieerde respons, wat resulteert in een langduriger en krachtiger immuniteit. Voorbeelden zijn PCV13 (Prevenar) tegen 13 pneumokokken serotypes en vaccins tegen *H. influenzae* type b en meningokokken (serotypes C en B worden momenteel in Nederland gebruikt). > **Tip:** Geconjugeerde vaccins zijn bijzonder belangrijk voor kinderen omdat ze een robuuste immunologische respons induceren bij het nog ontwikkelende immuunsysteem, wat leidt tot langdurige bescherming en het opbouwen van T-cel geheugen. > **Example:** Het succes van geconjugeerde pneumokokkenvaccins (PCV) bij zuigelingen toont de superioriteit van dit type vaccin aan ten opzichte van niet-geconjugeerde vaccins voor deze leeftijdsgroep, omdat het de noodzakelijke T-cel afhankelijke immuunrespons stimuleert. #### 2.2.3 Productie met recombinant DNA-technieken Recombinant DNA-technologie maakt het mogelijk om specifieke antigenen (delen van pathogenen) te produceren die als vaccin kunnen dienen. * **Principe:** Genen die coderen voor belangrijke virale eiwitten worden geïsoleerd en ingebracht in een gastheersysteem (bv. bacteriën of gist) dat deze eiwitten vervolgens produceert. Deze gezuiverde eiwitten worden gebruikt als subunitvaccins. * **Voordelen:** * Veiligheid: Alleen het antigene deel wordt gebruikt, waardoor het risico op infectie of bijwerkingen door het hele pathogeen wordt geëlimineerd. * Specificiteit: Gerichte productie van de antigenen die de meest effectieve immuunrespons opwekken. * Schaalbaarheid: Efficiënte productie van grote hoeveelheden vaccin. * **Voorbeelden:** Vaccin tegen Hepatitis B (HBsAg), waarvoor het gen voor het HBsAg-oppervlakte-eiwit in gist wordt ingebracht. #### 2.2.4 Door vaccinatie vermijdbare ziekten De ontwikkeling van vaccins heeft geleid tot de eliminatie of drastische vermindering van vele ernstige infectieziekten. * **Voorbeelden:** * **Mazelen:** Een ernstige kinderziekte die gekenmerkt wordt door hoge koorts, huiduitslag, Koplik-vlekjes en conjunctivitis. Het mazelenvirus kan leiden tot neurologische complicaties zoals subacute scleroserende panencefalitis (SSPE). Een levend verzwakt mazelenvaccin (MMR) is zeer effectief. * **Kinkhoest (Pertussis):** Veroorzaakt door *Bordetella pertussis*. De ziekte verloopt in twee stadia, met ernstige droge hoestbuien. Vaccinatie met acellulaire vaccins (die pertussistoxine en membraancomponenten bevatten) heeft de bijwerkingen van oudere, hele-cel vaccins verminderd. Vaccinatie is cruciaal vanwege de transmissie via druppeltjes en de rol van volwassenen als bron van infectie voor jonge kinderen. * **Poliomyelitis:** Veroorzaakt door poliovirus. Hoewel het oraal poliovaccin (OPV) effectief is en bijdraagt aan eradicatie, kan het in zeldzame gevallen verlamming veroorzaken. In westerse landen wordt daarom het geïnactiveerde poliovaccin (IPV) gebruikt, dat geen lokale IgA-immuniteit induceert maar wel veilig is. * **Haemophilus influenzae type b (Hib):** Een belangrijke oorzaak van meningitis bij jonge kinderen, preventie door geconjugeerd vaccin. * **Meningokokken:** *Neisseria meningitidis* kan meningitis en sepsis veroorzaken. Vaccins bieden serotype-specifieke bescherming. * **Ziekten waarvoor nog geen effectieve vaccins bestaan:** HIV, Malaria, Tuberculose (BCG vaccin biedt slechts gedeeltelijke en tijdelijke bescherming bij kinderen), en multiresistente bacteriën. > **Tip:** De effectiviteit van vaccinatieprogramma's hangt sterk af van de vaccinatiegraad in de populatie. De benodigde graad wordt mede bepaald door de R0-waarde van de ziekteverwekker (hoe besmettelijk de ziekte is). Voor zeer besmettelijke ziekten zoals mazelen (R0 van 15), is een vaccinatiegraad van 95% nodig om verspreiding te voorkomen. ### 2.3 Vaccin optimalisatie Vaccin optimalisatie richt zich op het verbeteren van de effectiviteit, veiligheid en duurzaamheid van bestaande vaccins, en de ontwikkeling van nieuwe vaccins tegen complexe pathogenen. * **Adjuvantia:** Stoffen die worden toegevoegd aan vaccins om de immuunrespons te versterken, vaak door activatie van macrofagen en dendritische cellen te stimuleren. Voorbeelden zijn aluminiumzouten (alum) en TLR-liganden. * **Therapeutische vaccins:** In plaats van preventie, zijn therapeutische vaccins gericht op het behandelen van bestaande infecties of ziektes, zoals kanker of chronische virale infecties (bv. HIV, Hepatitis B). Dit kan bijvoorbeeld door het stimuleren van een immuunrespons tegen reeds aanwezige pathogenen of tumorcellen. * **Productie van geattenueerde virussen met recombinant DNA-technieken:** Hiermee kunnen virale genen worden gemanipuleerd om de virulentie te verminderen, terwijl de immunogeniciteit behouden blijft. Ook kunnen genen van adjuvans-achtige moleculen worden ingebouwd. * **Uitdagingen bij vaccinontwikkeling:** * **Virale diversiteit:** Sommige virussen, zoals influenza, veranderen voortdurend hun antigenen ("original antigenic sin"), wat het moeilijk maakt om langdurige immuniteit te creëren. * **Chronische antigen stimulatie:** Bij infecties met pathogenen zoals HIV of bij kanker, kan het immuunsysteem "uitgeput" raken (T-cell exhaustion). Dit vereist strategieën om de immuunrespons te reactiveren. * **Latente infecties:** Virussen zoals CMV kunnen in het lichaam aanwezig blijven in een latente staat en reactiveren wanneer de immuniteit afneemt. > **Example:** De ontwikkeling van geconjugeerde vaccins tegen bacteriële capsulaire polysacchariden is een voorbeeld van vaccin optimalisatie. Door het polysaccharide te koppelen aan een drager-eiwit, wordt een veel sterkere en langdurigere immuunrespons met T-cel geheugen opgewekt, wat vooral cruciaal is voor vaccinatie van jonge kinderen. --- # Vaccinatie optimalisatie en strategieën Dit onderwerp behandelt manieren om vaccins te verbeteren en strategieën voor vaccinatie, inclusief de rol van adjuvants, geconjugeerde vaccins en de benodigde vaccinatiegraden voor groepsimmuniteit. ### 3.1 Optimalisatie van vaccins Vaccinoptimalisatie richt zich op het verhogen van de effectiviteit en het verbeteren van de immuunrespons. Dit kan op verschillende manieren worden bereikt. #### 3.1.1 Adjuvantia Een goede immuunrespons vereist inflammatie, die wordt veroorzaakt door de activatie van macrofagen en dendritische cellen. Gezuiverde eiwitten alleen wekken slechts een zwakke respons op, daarom worden stoffen toegevoegd die inflammatie opwekken: adjuvantia. Bacteriële componenten activeren het aangeboren immuunsysteem. Nieuwe adjuvantia zijn vaak TLR-liganden, die selectief bepaalde immuunresponsen, zoals Th1-responsen, kunnen opwekken. * **Alum:** Een zwak adjuvans dat wordt gebruikt bij menselijke vaccins. * **TLR-liganden:** Zoals TLR9, kunnen gebruikt worden om selectief Th1-responsen op te wekken. #### 3.1.2 Geconjugeerde vaccins Vaccins gericht tegen bacteriën met een kapsel, zoals pneumokokken, *Haemophilus influenzae* en *Neisseria meningitidis*, maken vaak gebruik van geconjugeerde vaccins, vooral bij kinderen. * **Niet-geconjugeerde vaccins:** Deze induceren een B-cel respons zonder T-cel immuniteit. Een voorbeeld is PPV23 (Pneumo 23), een niet-geconjugeerd pneumokokken vaccin tegen 23 serotypes, dat nog wel gebruikt kan worden als boostervaccinatie. * **Geconjugeerde vaccins:** Hierbij wordt een kapselpolysaccharide gekoppeld aan een drager-eiwit (bijvoorbeeld difterietoxoïde). Dit induceert een B-cel respons met T-cel immuniteit, wat resulteert in een langdurige en krachtige respons. Een voorbeeld is PCV13 (Prevenar), een geconjugeerd pneumokokken vaccin tegen 13 serotypes. Het mechanisme achter geconjugeerde vaccins is als volgt: 1. De B-cel herkent het polysaccharide via de B-cel receptor (BCR). 2. De B-cel neemt het geconjugeerde polysaccharide op. 3. Het polysaccharide wordt verwerkt en het drager-eiwit wordt afgebroken. 4. Fragmenten van het drager-eiwit worden via MHC klasse II gepresenteerd aan T-helpercellen. 5. Een T-cel die het drager-eiwit herkent, biedt specifieke hulp aan de B-cel, die het polysaccharide-deel van het antigeen herkent. Dit vereist dat het polysaccharide covalent gekoppeld is aan het eiwit. #### 3.1.3 Productie van verzwakte virale stammen met recombinante DNA-technieken De DNA/RNA-sequenties van veel pathogenen zijn bekend, wat directe manipulatie van relevante genen (in virussen en bacteriën) mogelijk maakt. Dit kan leiden tot de creatie van levend verzwakte virussen, waarbij virale genen in niet-pathogene bacteriën worden opgenomen of virulentiegenen uit het bacteriegenoom worden verwijderd. Genen die coderen voor adjuvantia kunnen ook worden ingebouwd. Bestaande vaccins werken voornamelijk via het induceren van neutraliserende antistoffen. ### 3.2 Vaccinatiestrategieën Vaccinatiestrategieën omvatten de benodigde vaccinatiegraden voor groepsimmuniteit en specifieke benaderingen voor bepaalde ziekten en populaties. #### 3.2.1 Groepsimmuniteit (Kudde-immuniteit) Groepsimmuniteit, ook wel kudde-immuniteit genoemd, treedt op wanneer een voldoende hoog percentage van de bevolking gevaccineerd is, waardoor de verspreiding van een ziekte significant wordt beperkt. Het vereiste vaccinatiepercentage hangt af van de reproductiewaarde ($R_0$) van de ziekte, wat aangeeft hoeveel mensen een geïnfecteerd individu gemiddeld besmet. * **Mazelen:** Heeft een $R_0$ van 15. Om groepsimmuniteit te bereiken, moet minstens 14 van de 15 personen beschermd zijn (ongeveer 95%). Bij een vaccinatiegraad van 90-95% kan het mazelenvirus zich niet meer verspreiden en zal het uitsterven. * **COVID-19 (exclusief Delta variant):** Heeft een $R_0$ van 2-3. Hiervoor is een beschermingsgraad van minstens 66% nodig. Als de vaccinatiegraad onder een bepaald niveau zakt, kunnen er uitbraken ontstaan. Variola (pokken) is reeds uitgeroeid door vaccinatie, maar polio en mazelen nog niet volledig. #### 3.2.2 Vaccins voor specifieke ziekten en pathogenen Verschillende typen vaccins worden gebruikt voor specifieke ziekten, afhankelijk van het pathogeen. ##### 3.2.2.1 Vaccins tegen virussen * **Levend verzwakte vaccins:** Bevatten levende virussen die gemuteerd zijn om hun virulentie te verlagen. Ze kunnen beperkt van mens op mens worden overgedragen en een (subklinische) infectie veroorzaken. Voorbeelden zijn vaccins tegen rotavirus, mazelen, bof, rubella, en oraal poliovaccin (OPV). Deze vaccins bieden een sterke bescherming, maar mogen niet worden toegediend aan zwangere vrouwen, kankerpatiënten, patiënten onder chemotherapie en andere immuungecompromitteerde individuen. Er bestaat een klein risico op terugmutatie naar virulentie. * **Mazelen vaccin:** Een voorbeeld van een levend verzwakt vaccin. Het virus wordt langdurig gekweekt op cellijnen om de virulentie te verminderen. Dit vaccin is zeer effectief, maar vereist bij verminderde immuniteit voorzichtigheid. * **Poliovaccin:** Oraal poliovaccin (OPV) bevat infectieus virus en kan, hoewel zeldzaam, verlamming veroorzaken. Het geïnactiveerde poliovaccin (IPV) wordt in westerse landen gebruikt en induceert geen lokale immuniteit (IgA), waardoor verspreiding mogelijk blijft. OPV is effectiever en goedkoper in gebieden waar polio nog voorkomt. * **Dood/geïnactiveerd virus vaccin:** Bevat virusdeeltjes die door hitte of chemicaliën zijn geïnactiveerd. Voorbeelden zijn vaccins tegen influenza en geïnactiveerd poliovaccin (IPV). Deze bieden een goede bescherming. * **Subunit vaccin:** Bevat alleen de antigene delen van het virus, zoals hemagglutinine (H1) van influenza of HBsAg van hepatitis B. Deze kunnen met recombinant DNA-technologie worden geproduceerd. ##### 3.2.2.2 Vaccins tegen bacteriën * **Levend verzwakte bacteriën:** BCG (Bacillus Calmette-Guérin) voor tuberculose is een voorbeeld, maar met beperkt succes. Het is een levend verzwakt vaccin en mag niet worden gegeven aan HIV-positieve patiënten vanwege het risico op verspreiding. Het beschermt niet tegen latentie en reactivatie. * **Dode bacteriën:** Vaccins tegen *Bordetella pertussis* (kinkhoest) bestonden vroeger uit gedode bacteriën en gaven veel bijwerkingen. Tegenwoordig worden acellulaire vaccins gebruikt, bestaande uit enkele bacteriële eiwitten, waaronder geïnactiveerd pertussistoxine, die minder bijwerkingen geven. * **Toxoid vaccins:** Bestaan uit geïnactiveerd toxine van bacteriën, zoals tetanus en difterie. Deze vaccins voorkomen de infectie niet, maar induceren antilichamen tegen het toxine. Er is geen herd-effect. * **Difterie:** Veroorzaakt door het toxine van *Corynebacterium diphtheriae*. Vaccinatie met toxoid heeft de ziekte in veel westerse landen geëlimineerd. * **Tetanus:** Veroorzaakt door het neurotoxine van *Clostridium tetani*. Vaccinatie met toxoid is de preventieve maatregel. * **Opgezuiverde kapsel polysacchariden:** Gebruikt voor bacteriën met een kapsel zoals pneumokokken, *H. influenzae* en *N. meningitidis*. De koppeling aan een drager-eiwit (geconjugeerd vaccin) is cruciaal voor T-cel immuniteit, vooral bij kinderen. Niet-geconjugeerde vaccins kunnen bij volwassenen worden gebruikt. * ***Haemophilus influenzae* type b (Hib):** Een vaccin tegen het kapselantigeen voorkomt invasieve infecties, vooral bij jonge kinderen. * **Meningokokken:** Vaccins bieden serotype-specifieke bescherming tegen *Neisseria meningitidis*. ##### 3.2.2.3 Vaccins voor specifieke populaties * **Volwassenen en ouderen:** Vaak worden lagere doses van vaccins zoals difterie en pertussis gebruikt. Seizoensgriepvaccins worden jaarlijks toegediend, en pneumokokkenvaccins kunnen samen met het griepvaccin worden gegeven. * **Reis- en beroepsgebonden vaccinaties:** Zoals gele koorts en griepvaccin. #### 3.2.3 Uitputting van T-cellen bij chronische antigenstimulatie Bij chronische antigenstimulatie (bv. HIV, HCV, kanker, auto-immuunziekten) kan T-cel uitputting optreden. Dit proces leidt tot de vorming van Tex progenitors, die langlevend en beperkt functioneel zijn, en uiteindelijk terminale Tex cellen, die geen bekende functie hebben. Depletie van deze uitgeputte cellen kan bij chronische stimulatie, zoals bij HCV, de ziekte doen opflakkeren, wat suggereert dat deze pathway wel degelijk een rol speelt. #### 3.2.4 Vaccinatie optimalisatie voor moeilijk te bestrijden ziekten * **Tuberculose:** Het bestaande BCG-vaccin, een levend verzwakt vaccin van *M. bovis*, biedt beperkte bescherming tegen latentie en reactivatie en is niet voldoende om tuberculose te controleren of uit te roeien. De zoektocht naar effectievere vaccins is gaande. * **HIV, Malaria:** Er wordt nog steeds gezocht naar effectieve vaccins tegen deze ziekten. > **Tip:** Het is cruciaal om te onthouden dat het percentage benodigde vaccinatie voor groepsimmuniteit direct verband houdt met de $R_0$-waarde van een ziekte. Een hogere $R_0$ vereist een hogere vaccinatiegraad. > **Voorbeeld:** Bij mazelen ($R_0 \approx 15$) is een vaccinatiegraad van ongeveer 95% nodig, terwijl voor COVID-19 ($R_0 \approx 2-3$) dit rond de 66% ligt. Het verschil in deze vereisten verklaart mede waarom mazelen epidemieën blijven optreden wanneer de vaccinatiegraad daalt, terwijl COVID-19 beter onder controle gehouden kan worden met lagere vaccinatiegraden, mits deze consistent gehandhaafd blijven. --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Immuun geheugen | Het vermogen van het immuunsysteem om eerdere blootstelling aan pathogenen te onthouden en een snellere en sterkere respons te genereren bij herhaalde blootstelling. Dit wordt gemedieerd door geheugen B- en T-cellen. | | Vaccinatie | Het proces waarbij een verzwakte of geïnactiveerde vorm van een ziekteverwekker, of een deel daarvan, in het lichaam wordt gebracht om immuniteit op te wekken zonder de ziekte te veroorzaken. | | Pathogenen | Micro-organismen of andere entiteiten die ziekte kunnen veroorzaken, zoals bacteriën, virussen, schimmels en parasieten. | | Groepsimmuniteit | De indirecte bescherming tegen een besmettelijke ziekte die ontstaat wanneer een voldoende groot deel van een populatie immuun is, waardoor de verspreiding van de ziekte wordt belemmerd en kwetsbare individuen worden beschermd. | | Immuunrespons | De reactie van het immuunsysteem op de aanwezigheid van een antigeen, die leidt tot de eliminatie van het antigeen en de ontwikkeling van immunologisch geheugen. | | Titer | De concentratie van een stof in een oplossing, vaak gebruikt om de hoeveelheid antistoffen in het bloed aan te geven. Een hogere titer betekent een grotere hoeveelheid antistoffen. | | Apoptose | Geprogrammeerde celdood, een gecontroleerd proces waarbij cellen zichzelf vernietigen om de weefselhomeostase te handhaven en schadelijke cellen te verwijderen. | | Geheugen B-cellen | Langdurige B-cellen die na een primaire immuunrespons worden gevormd en een snellere en sterkere respons opwekken bij herhaalde blootstelling aan hetzelfde antigeen. Ze kunnen IgA, IgE of IgG produceren. | | Geheugen T-cellen | Langdurige T-cellen die na een primaire immuunrespons worden gevormd en een snellere en effectievere immuunrespons induceren bij herhaalde blootstelling aan hetzelfde antigeen. | | Somatische hypermutatie | Een proces in B-cellen waarbij de variabele regionen van de antilichaamgenen worden gemuteerd, wat leidt tot een toename van de affiniteit van de antistoffen voor het antigeen. | | Adjuvantia | Stoffen die worden toegevoegd aan vaccins om de immuunrespons te versterken en de effectiviteit van het vaccin te verbeteren, vaak door het induceren van inflammatie. | | Levend verzwakt vaccin | Een type vaccin dat een levend, maar verzwakt pathogeen bevat dat zich in het lichaam kan vermenigvuldigen, maar geen ernstige ziekte veroorzaakt. Dit leidt tot een sterke en langdurige immuniteit. | | Geïnactiveerd vaccin | Een type vaccin dat een gedood of geïnactiveerd pathogeen bevat, dat zich niet kan vermenigvuldigen, maar nog steeds immuunrespons kan opwekken. | | Subunit vaccin | Een type vaccin dat alleen specifieke antigenen (delen) van een pathogeen bevat, zoals eiwitten, in plaats van het gehele micro-organisme. | | Toxoid vaccin | Een vaccin dat een geïnactiveerd toxine (giftige stof) bevat dat door een bacterie wordt geproduceerd. Het immuunsysteem produceert antistoffen tegen het toxine, niet tegen de bacterie zelf. | | Geconjugeerd vaccin | Een type vaccin waarbij een antigen (vaak een polysaccharide van een bacteriële capsule) covalent is gekoppeld aan een drager-eiwit. Dit verbetert de immuunrespons, met name bij jonge kinderen, en leidt tot de ontwikkeling van T-celgemedieerde immuniteit. |