Immunologie theorie 2020-2021 PDF

Preview

Summary

2BMLT Immunologie theorie 2020-2021...

Description

Immunologie – Transfusie | Immunologie |

Biomedische Laboratoriumtechnologie Tweede deeltraject

Docent: Annelies Crabbe – mede-auteur: Peter Kronenberger Eerste semester

Departement Gezondheidszorg Academiejaar 2020-2021

2

INHOUDSOPGAVE INHOUDSOPGAVE ............................................................................................ 2 DEEL IMMUNOLOGIE ........................................................................................ 5 1.

Overzicht immunologie ............................................................................... 5 1.1

Korte geschiedenis ................................................................................ 5

1.2

De belangrijkste componenten van het immuunsysteem ............................ 9

1.2.1

Lymfoide cellen ............................................................................. 11

1.2.2

Myeloide cellen in het bloed: ........................................................... 14

1.2.3

Myeloide cellen in de weefsels ......................................................... 17

1.2.4

Cytokines ..................................................................................... 21

1.2.5

Prostaglandines en leukotrines ........................................................ 24

1.3

1.3.1

Het beenmerg ............................................................................... 25

1.3.2

De thymus .................................................................................... 26

1.3.3

De lymfeknopen ............................................................................ 26

1.3.4

De milt ......................................................................................... 28

1.3.5

Darm geassocieerde lymfoïde weefsels (GALT) .................................. 29

1.3.6

MALT en BALT ............................................................................... 29

1.4

3.

Aangeboren en adaptieve immuniteit ..................................................... 30

1.4.1

Aangeboren immuniteit (1): eerstelijns defensie ................................ 30

1.4.2

Aangeboren immuniteit (2): activatie van fagocyten door bacteria ....... 31

1.4.3

Adaptieve immuniteit: klonale selectie van lymfocyten ....................... 32

1.4.4

Herkenning van antigenen in adaptieve immuniteit ............................ 36

1.4.5

Hoe elimineert ons adaptief immuunsysteem het pathogen? ............... 38

1.5 2.

De lymfoide organen ........................................................................... 25

Defecten van het immuunsysteem ........................................................ 41

Antilichamen en hun genen ....................................................................... 42 2.1

Structuur van antilichamen .................................................................. 42

2.2

Het genereren van diversiteit ................................................................ 59

2.2.1

Lichte en zware keten gen-herschikkingen: ....................................... 59

2.2.2

Hypermutatie: ............................................................................... 62

2.2.3

Isotype switching: ......................................................................... 63

Het complementsysteem ........................................................................... 64 3.1

Complement activatie .......................................................................... 64

3.2

De klassieke activatieroute ................................................................... 65

3

4.

3.3

Regulatie van de complementcascade .................................................... 67

3.4

De “alternatieve” complement route. ..................................................... 68

3.5

De MB-lectine activatie route ................................................................ 68

Antigenherkenning door T-cellen ................................................................ 70 4.1

Structuur van de TCR .......................................................................... 70

4.2

TCR genen ......................................................................................... 71

4.3

Superantigenen .................................................................................. 71

4.4

De opvoeding van T-cellen ................................................................... 72

4.5

Clusters van Differentiatie .................................................................... 75

4.6

T cel-gemedieerde cytotoxiciteit ............................................................ 76

4.6.1

Apoptose: ..................................................................................... 76

4.6.2

Directe celdood door lyse................................................................ 78

4.7 5.

6.

7.

Gewapende CD4 TH1 cellen................................................................... 78

MHC moleculen en hun genen .................................................................... 80 5.1

Structuur van Klasse I MHC moleculen: ................................................. 80

5.2

Structuur van MHC klasse II moleculen: ................................................. 81

5.3

Functie van MHC-I moleculen ............................................................... 82

5.4

Functie van MHC-II moleculen .............................................................. 82

5.5

De MHC genen .................................................................................... 84

5.6

MHC genen in de populatie ................................................................... 85

5.7

T-cel eliminatie en MHC-polygenie ......................................................... 86

5.8

MHC en lichaamsgeur .......................................................................... 86

5.9

HLA typering: ..................................................................................... 87

Het immuunsysteem voor verbetering vatbaar - AIDS .................................. 88 6.1

De ziekte AIDS ................................................................................... 88

6.2

Het HIV virus: .................................................................................... 89

6.3

HIV receptoren en HIV tropisme............................................................ 90

6.4

Macrofaag-tropische HIV varianten (M-HIV ) ......................................... 91

6.5

Lymfocyte-tropische HIV varianten ........................................................ 91

6.6

HIV resistentie .................................................................................... 91

6.7

Integratie en activatie van HIV in CD4+ cellen......................................... 92

6.8

Het probleem van antivirale therapie ..................................................... 93

6.9

Waarom faalt het immuunsysteem ? ...................................................... 94

6.10

Waarom nog steeds geen HIV vaccin ? ............................................. 95

6.11

Natuurlijke immuniteit tegen HIV ? .................................................. 96

6.12

Preventie, ons enige wapen ............................................................ 96

Enkele Immunologische technieken ............................................................ 97 7.1

Immunisatie ....................................................................................... 97

4

7.1.1

Antigen versus immunogen ............................................................. 97

7.1.2

Immunogeniciteit van proteïnen ...................................................... 98

7.1.3

Adjuvantia .................................................................................... 99

7.2

Polyclonale sera ................................................................................ 100

7.3

Monoclonale antilichamen .................................................................. 101

7.3.1

Hybridoma technologie ................................................................. 101

7.3.2

Polyclonaal versus monoclonaal serum ........................................... 103

7.4

7.4.1

principe ...................................................................................... 104

7.4.2

De Coombs test: het opsporen van de rhesus-factor ........................ 107

7.4.3

Een zwangerschapstest: detectie van hCG ...................................... 108

7.5

Radio Immuno Assay (RIA) ................................................................ 109

7.6

Enzyme-linked Immune Sorbent Assay (ELISA) .................................... 110

7.6.1

Directe ELISA: ............................................................................ 110

7.6.2

Indirecte ELISA: .......................................................................... 110

7.6.3

Titer van een antilichaam preparaat ............................................... 113

7.6.4

Competitie ELISA ......................................................................... 113

7.7

8.

Precipitatie- en agglutinatietesten ....................................................... 104

Immuno / Western Blotting ................................................................ 114

7.7.1

PAGE ......................................................................................... 114

7.7.2

Een woordje over acrylamide gels: ................................................ 115

7.7.3

Percentage acrylamide ................................................................. 117

7.7.4

Stacking gel (discontinue PAGE): ................................................... 118

7.7.5

Gradiëntgels: .............................................................................. 118

7.7.6

SDS-PAGE: ................................................................................. 119

7.7.7

proteïnekleuring .......................................................................... 119

7.7.8

transfer ...................................................................................... 120

7.7.9

behandeling van het membraan: ................................................... 121

7.7.10

het primaire antilichaam ............................................................ 122

7.7.11

conjugaten en detectiemethoden: ............................................... 122

7.7.12

Chemiluminescente detectie ....................................................... 126

7.7.13

Nóg gevoeliger ? ....................................................................... 127

7.8

Immunohistochemie .......................................................................... 128

7.9

Fluorescent-geactiveerde celsortering (FACS) ....................................... 130

Referenties ............................................................................................ 132

5

DEEL IMMUNOLOGIE 1.

Overzicht immunologie

Immunologie is de wetenschap die tracht te begrijpen hoe ons afweersysteem werkt:

1.1



hoe slaagt ons lichaam erin om vreemde (micro)organismen te bestrijden ? En waarom lukt dit soms niet ?



en hoe slaagt ons immuunsysteem erin lichaamsvreemd van eigen (“self”) te onderscheiden ? En waarom lukt dit soms niet ?

Korte geschiedenis

Het ontstaan van de immunologie als wetenschap wordt gemakshalve toegeschreven aan de persoon van Edward Jenner in dewelke de bevindingen van oude beschavingen (Chinezen, Arabieren, ..) en tijdsgenoten geïntegreerd werden. In 1796 beschreef hij namelijk dat wanneer de koepokken, vaccinia (Lat. Vacca = koe) in de huid gekrast werden, deze bescherming bij de mens kon teweegbrengen tegen de gevreesde pokken ('smallpox' = variola, niet verwarren met de relatief onschuldige kinderziekte 'chickenpox', de windpokken). De techniek met de koepokken zou zijn ontwikkeld door een Engelse boer, Benjamin Jesty. In Jenner's tijd was er echter nog niets geweten over de microorganismen achter deze ziekten, noch van het immuunsysteem. Jenner noemde het gedurfde experiment vaccinatie. Het inoculeren van een acht jarige met een koeieziekte (op zich al geriskeerd), en de daaropvolgende inoculatie met de dodelijke pokken waren inderdaad gedurfd! Vaccinologie is de wetenschap die zich specifiek met vaccinontwikkeling bezighoudt.

Nu, 200 jaar later, zijn de dodelijke pokken door massavaccinatie verdwenen. De wereld-gezondheidsorganisatie verklaarde de ziekte in 1979 uitgeroeid. Het pokkenvirus is daarmee de eerste soort (en tot hiertoe de enige soort) die door de mens moedwillig werd uitgeroeid. Het pokkenvirus is echter niet helemaal van de aardbol verdwenen: het Center for Disease Control (CDC) in Atlanta, en het Russisch Vektor instituut bewaren nog steeds dit virus achter gepantserde deuren. Vermits alle vaccinatiecampagnes gestopt zijn, en de wereldpopulatie dus zeer ontvankelijk is voor deze ziekte, wordt de aanwezigheid van het 'killer-virus' in de twee instituten door velen bekritiseerd. Een debat over noodzaak van het voortbestaan van deze stocks, en van de virussoort, is aan de gang.

6

De chemicus Louis Pasteur (1822-1895) toonde vanaf 1861 aan dat er 'microorganismen' bestonden (gisten, bacteriën, virussen), die bier of wijn vergisten of zuur maakten. Hij ontdekte een procede om die verzuring tegen te gaan door verhitting bij 75-85°C: "pasteurisatie". Na de bevindingen van Koch (zie verder), slaagde hij erin verschillende vaccins te ontwerpen met verschillende methoden: een kippe-cholera vaccin ( door veroudering van bacteriecultuur), een Anthrax vaccin (hitte behandeling), een varken erysipelas* vaccin (passages in een andere gastheer), en hondsdolheid (door uitdroging). Zowaar revolutionair voor zijn tijd! Met het rabies-vaccin verwierf Pasteur een spectaculair succes nadat hij er een jongen mee redde die gebeten was door een 'dolle' hond. In 1888 werd het PasteurInstituut opgericht (www.pasteur.fr). De eerste Nobelprijzen werden pas uitgereikt in 1901.

*Ter info: bij erysipelas ontstaan ontstekingen o.a. op de huid, die kunnen leiden tot algemene scepticemie. De ziekte wordt bij varkens veroorzaakt door Erysipelothrix rhusiopathiae. Bij mensen is het een zeldzame huidziekte met cellulitis en mogelijk systemische complicaties. De ziekte wordt vooral veroorzaakt door groep A en G betahemolytische streptococcen, maar ook door groep B en C, Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae, en mogelijk Hemophilus influenzae, en Yersinia enterocolitica.

In 1876 introduceerde de arts Robert Koch (1843-1910) het concept 'ziekteverwekker'. Koch ontdekte bij vee dat overleden was aan Anthrax, miltvuur, een staafvormige bacterie in hun bloed, en toonde aan dat de gecultiveerde bacterieën de ziekte veroorzaakten. Koch's professor anatomie, Henle, introduceerde 4 eisen waaraan moet voldaan zijn alvorens een oorzakelijk verband mag gelegd worden tussen een ziekte en een microorganisme (nu bekend als de zgn. "Postulaten van Koch"):

1. De ziekteverwekker 2. De verwekker moet worden 3. De verwekker moet 4. De verwekker moet

moet in alle gevallen van de ziekte aantoonbaar zijn geïsoleerd kunnen worden en in reincultuur gebracht aantoonbaar zijn in elk experimenteel ziekgemaakt dier uit dit experimenteel dier te isoleren zijn

7

De naam van Koch is uiteindelijk de geschiedenis ingegaan:   

als degene die het verband legde tussen microorganismen en ziekte als de ontdekker van de tuberculose bacil in 1882 (de 'Koch' bacil) en als één van de belangrijkste grondleggers van de moderne bacteriologie.

In Rusland ontdekte Elie Mechnikov dat bij watervlooien ( Daphnia) en zeesterren, microorganismen kunnen opgenomen en verteerd worden door 'etende' cellen, die hij macrofagen noemde (Mechnikov experimenteerde met Anthrax!).

In 1890 ontdekten Emil von Behring samen met Shibasaburo Kitasako dat het serum van gevaccineerde individuen stoffen bevatte - die ze antilichamen noemden - die specifiek bonden aan de bacterie gebruikt voor vaccinatie. Von Behring staat echter bekend als de ontdekker van de serumtherapie, ttz het behandelen van bvb. tetanos infecties met een antiserum ("passieve immunisatie").

Nadien in 1894 identifiëerden Kitasako en de Zwitserse bacterioloog Alexandre Yersin gelijktijdig een belangrijke ziekteverwekker in Z.O.Azië. De bacterie werd later genoemd naar de Zwitser: Yersinia.

Ter info: von Behring is de eerste Nobellaureaat geneeskunde (1901). In 1904 werd in Marburg de firma Behringwerke opgericht. Nu is Behring een onderdeel van de Aventis groep (Rhone-Poulenc & Hoechst). Het moderne Behring is een vaccin / biotechnologie bedrijf: www.aventisbehring.com

8

In de pioniersperiode van de immunologie bleven de Belgen niet onverdienstelijk: In 1904 toonde Joseph Denys aan dat bacteriën bedekt met antilichamen vervolgens werden opgegeten door fagocyten. Jules Bordet, professor aan de ULB ontving de Nobelprijs geneeskunde in 1919. Hij ontdekte o.a. hoe men hemolytische sera kon ontwikkelen (sera die rode bloedcellen lyseren doordat ze antilichamen én complement proteïnen bevatten, zie complement), en ontwikkelde de techniek van serotypering van bacteria. Bordet identifieerde ook Bordetella pertussis als ziekteverwekker van kinkhoest. In 1901 had Bordet het PasteurInstituut te Brussel opgericht.

Ter info: Andere immunologen die een Nobelprijs wisten te bemachtigen en die niet elders in deze cursus vermeld worden 1960 Sir Frank Macfarlane Burnet en Peter Brian Medawar immunologische tolerantie 1984 Niels K. Jerne (Denemarken) voor zijn theoriën over immunologische controle 1990 Joseph Murray en E. Donnall Thomas (beenmerg) transplantatie 1996 Peter C. Doherty (Australië) en Rolf M. Zinkernagel (Zwitserland): cel gemedieerde immuunrespons

9
...