Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

24.1: Wat is het immuunsysteem?
INHOUDSOPGAVE

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
What is the Immune System?
 
TRANSCRIPT

24.1: What is the Immune System?

24.1: Wat is het immuunsysteem?

Overview

The immune system comprises diverse biological structures and processes that protect the body from disease. These processes can be classified into innate and adaptive immunity. To work effectively, the immune system needs to detect pathogens by distinguishing the body’s own structures from foreign elements. If this determination fails, autoimmune diseases occur in which the immune system reacts against the body’s own tissue.

The Innate Immune System Acts Fast and Non-specifically

The innate immune system is the first line of defense against infection. It comprises physical barriers and a variety of cells that act quickly and non-specifically against elements that are foreign to the host (i.e., non-self). Examples of physical barriers in mammals are skin, the lining of the gastrointestinal tract, and secretions, such as mucus or saliva. Once an invader overcomes physical barriers, cells of the inflammatory response are recruited to the entry site: mast cells release a plethora of chemicals that attract other cells of the innate immune system and activates the adaptive immune system. Phagocytic cells, such as neutrophils and macrophages, ingest and destroy pathogens. Natural killer cells, a special type of white blood cell, destroy virus-infected cells. Together, cells of the innate immune system eradicate the invader or hinder its spread, and activate the adaptive immune system.

Pattern Recognition Receptors Enable Organisms to Distinguish Self from Non-self

How can an organism distinguish its own tissue (self) from a foreign element or invader (non-self)? This ability is conferred by pattern recognition receptors (PRRs). These receptors recognize microbe-associated molecular patterns (MAMPs) that are unique to bacteria, viruses, parasites, or fungi. Examples are parts of the bacterial outer membrane or double-stranded RNA of viruses. MAMPs are not specific to a distinct species or pathogen variant but represent a hallmark of a broad class of pathogens (i.e., gram-negative bacteria or fungi). The innate immune system, therefore, acts non-specifically against pathogens.

The Adaptive Immune System Is Highly Specific

Vertebrates evolved the adaptive immune system, which stores a “memory” of a previous attack and can subsequently mount a stronger response against specific pathogens. While the innate immune system employs a broad range of cell types, the adaptive immune system relies on two kinds of white blood cells to target pathogens: B cells and T cells. While T cells are part of the cell-mediated immunity, B cells constitute the humoral branch of adaptive immunity.

B cells can directly destroy a foreign particle or differentiate into plasma cells that release antibodies. Antibodies then target the invader for destruction by other cells. T cells perform several functions, depending on their surface receptor composition and chemical arsenal. All T cells carry surface receptors that are each specific to a single antigen. After encountering the antigen, T cells can stimulate other parts of the immune system or actively destroy infected or cancerous cells. Some B and T cells remain available long after the infection has been cleared and, upon repeated exposure to the same foreign element, mount a stronger and faster immune response.

While the innate immune system acts within minutes to hours of a threat or infection, the adaptive immune system responds over days. Only the adaptive immune system “learns” (i.e., adapts) within the lifetime of an organism.

Autoimmune Diseases

Autoimmune diseases occur when the immune system does not function properly. Autoimmune diseases, generally, develop when the immune system is unable to differentiate the body’s healthy tissue from a foreign element. Typically, one of three pathological effects arises from an autoimmune disease: damage or destruction of tissues, altered organ growth, or altered organ function.

One example of such an autoimmune disease is Type 1 diabetes mellitus (T1DM). During the onset of T1DM, usually in children through early adulthood, immune cells produce antibodies that attack the insulin-producing cells of the pancreas, so-called β cells. The result is the destruction of β cells and subsequently the inability to regulate the blood sugar level. T1DM currently cannot be cured, but insulin treatment, a special diet and exercise help patients manage the disease. It is essential to diagnose the disease early and start management before all insulin-producing cells are destroyed.

Overzicht

Het immuunsysteem omvat diverse biologische structuren en processen die het lichaam tegen ziekten beschermen. Deze processen kunnen worden ingedeeld in aangeboren en adaptieve immuniteit. Om effectief te werken, moet het immuunsysteem ziekteverwekkers detecteren door de eigen structuren van het lichaam te onderscheiden van vreemde elementen. Als deze bepaling mislukt, ontstaan auto-immuunziekten waarbij het immuunsysteem reageert tegen het eigen weefsel van het lichaam.

Het aangeboren immuunsysteem werkt snel en niet-specifiek

Het aangeboren immuunsysteem is de eerste verdedigingslinie tegen infectie. Het omvat fysieke barrières en een verscheidenheid aan cellen die snel en niet-specifiek werken tegen elementen die vreemd zijn voor de gastheer (dwz niet-zelf). Voorbeelden van fysieke barrières bij zoogdieren zijn de huid, de bekleding van het maagdarmkanaal en afscheidingen, zoals slijm of speeksel. Zodra een indringer fysieke barrières overwint, worden cellen van de ontstekingsreactie gerekruteerd voor deingangsplaats: mestcellen geven een overvloed aan chemicaliën af die andere cellen van het aangeboren immuunsysteem aantrekken en het adaptieve immuunsysteem activeren. Fagocytische cellen, zoals neutrofielen en macrofagen, nemen ziekteverwekkers op en vernietigen ze. Natural Killer-cellen, een speciaal type witte bloedcel, vernietigen met virus geïnfecteerde cellen. Samen roeien cellen van het aangeboren immuunsysteem de indringer uit of verhinderen de verspreiding ervan, en activeren ze het adaptieve immuunsysteem.

Patroonherkenningsreceptoren stellen organismen in staat zichzelf te onderscheiden van niet-zelf

Hoe kan een organisme zijn eigen weefsel (zelf) onderscheiden van een vreemd element of indringer (niet-zelf)? Dit vermogen wordt verleend door patroonherkenningsreceptoren (PRR's). Deze receptoren herkennen microbe-geassocieerde moleculaire patronen (MAMP's) die uniek zijn voor bacteriën, virussen, parasieten of schimmels. Voorbeelden zijn delen van het bacteriële buitenmembraan of dubbelstrengs RNA van virussen. MAMP's zijn niet specifiek voor een bepaalde soort of pathogeenvariantmaar vertegenwoordigen een kenmerk van een brede klasse van pathogenen (dwz gramnegatieve bacteriën of schimmels). Het aangeboren immuunsysteem werkt daarom niet-specifiek tegen ziekteverwekkers.

Het adaptieve immuunsysteem is zeer specifiek

Gewervelde dieren hebben het adaptieve immuunsysteem ontwikkeld, dat een "geheugen" van een eerdere aanval opslaat en vervolgens een sterkere reactie kan ontwikkelen tegen specifieke pathogenen. Terwijl het aangeboren immuunsysteem een breed scala aan celtypen gebruikt, vertrouwt het adaptieve immuunsysteem op twee soorten witte bloedcellen om ziekteverwekkers aan te vallen: B-cellen en T-cellen. Terwijl T-cellen deel uitmaken van de celgemedieerde immuniteit, vormen B-cellen de humorale tak van adaptieve immuniteit.

B-cellen kunnen een vreemd deeltje direct vernietigen of differentiëren tot plasmacellen die antilichamen afgeven. Antilichamen richten zich vervolgens op de indringer voor vernietiging door andere cellen. T-cellen vervullen verschillende functies, afhankelijk van hun oppervlaktereceptorsamenstelling en chemisch arsenaal. EENAlle T-cellen dragen oppervlaktereceptoren die elk specifiek zijn voor een enkel antigeen. Nadat ze het antigeen hebben ontmoet, kunnen T-cellen andere delen van het immuunsysteem stimuleren of geïnfecteerde of kankercellen actief vernietigen. Sommige B- en T-cellen blijven beschikbaar lang nadat de infectie is verdwenen en ontwikkelen bij herhaalde blootstelling aan hetzelfde vreemde element een sterkere en snellere immuunrespons.

Terwijl het aangeboren immuunsysteem binnen enkele minuten tot uren na een bedreiging of infectie werkt, reageert het adaptieve immuunsysteem dagenlang. Alleen het adaptieve immuunsysteem 'leert' (dwz past zich aan) tijdens de levensduur van een organisme.

Auto-immuunziekten

Auto-immuunziekten treden op wanneer het immuunsysteem niet goed functioneert. Auto-immuunziekten ontstaan over het algemeen wanneer het immuunsysteem niet in staat is om het gezonde lichaamsweefsel te onderscheiden van een vreemd element. Meestal komt een van de drie pathologische effecten voort uit een auto-immuunziekte: beschadiging of destructieeen van weefsels, veranderde orgaangroei of veranderde orgaanfunctie.

Een voorbeeld van een dergelijke auto-immuunziekte is diabetes mellitus type 1 (T1DM). Tijdens het begin van T1DM, meestal bij kinderen tot in de vroege volwassenheid, produceren immuuncellen antilichamen die de insulineproducerende cellen van de alvleesklier aanvallen, de zogenaamde β-cellen. Het resultaat is de vernietiging van β-cellen en vervolgens het onvermogen om de bloedsuikerspiegel te reguleren. T1DM kan momenteel niet worden genezen, maar insulinebehandeling, een speciaal dieet en lichaamsbeweging helpen patiënten de ziekte onder controle te houden. Het is essentieel om de ziekte vroegtijdig te diagnosticeren en de behandeling te starten voordat alle insulineproducerende cellen zijn vernietigd.


Aanbevolen Lectuur

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter