Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

24.2: Cel-gemedieerde immuunresponsen
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
Cell-mediated Immune Responses
 
TRANSCRIPT

24.2: Cell-mediated Immune Responses

24.2: Cel-gemedieerde immuunresponsen

Overview

The cell-mediated immune system is the host’s primary response against invasive bacteria and viruses that cause intracellular infections. It is also essential for fighting against and destroying cancer cells. Furthermore, the cell-mediated immune system plays a role in the rejection of organ transplants or graft tissue.

The Innate Immune System Activates the Adaptive Immune System

Phagocytic cells of the innate immune system, such as macrophages or dendritic cells, are the first to recognize a foreign particle. These cells engulf the foreign particle and digest it. Small molecules of the foreign particle, called antigens, remain intact and are presented at the surface of the phagocytic cell. The presentation is facilitated by proteins of the major histocompatibility complex (MHC), which binds the antigen and protrude from the cell. The phagocytic cell is therefore also called an antigen presenting cell (APC). The MHC-antigen complex activates cells of the adaptive immune system, which eventually fight the source of the foreign particle.

T Cells Carry Out Many Functions in the Adaptive Immune System

T cells are a type of lymphocyte that are named after their location of maturation—the thymus. In the thymus, precursor T cells differentiate into two main types, CD4+ and CD8+ T cells. These cell types are named after the surface receptor that determines the cell’s function. All T cells carry T-cell receptors, but the coreceptor CD4+ or CD8+ confers specificity. A T cell expressing the CD4+ coreceptor can interact with the MHC class II complex on an APC. In contrast, a T cell carrying CD8+ recognizes the antigen-MHC class I complex on an infected or cancer cell. After it identifies such a cell, the CD8+ cell differentiates into a cytotoxic T lymphocyte (CTL) which ultimately destroys the infected or cancer cell.

Let’s turn our attention back to the CD4+ cells. Before a CD4+ cell meets a matching antigen presented by an APC, it is referred to as naive. Once a naive CD4+ T cell becomes activated, it can differentiate into a memory T cell or several variants of helper T cells. Helper T cell type 1 (Th1) produce the cytokinin interferon that triggers pathogen digestion in APCs and stimulates CTL and B cell activity. Th2 cells produce interleukins that primarily promote B cell activity.

The Adaptive Immune System Remembers Pathogen Encounters

Memory T cells are a variant of T cells that remain in the body long after the first attack triggered by a specific antigen. Some human memory T cells primarily rest in the bone marrow and provide long-lasting immunity against systemic pathogens. Others strategically locate to mucous membranes and the lymphatic fluid or bloodstream. Once a memory T cell encounters its antigen, it mounts a faster and stronger immune response compared to the first encounter. Each T cell is only set into action by a single, specific antigen. Likewise, memory T cells will only activate when this particular antigen is reencountered. The more antigens an organism encounters during its lifetime, the larger becomes its arsenal of different T cells that fight successive infections. This effect is also used in vaccinations, that means the controlled introduction of an antigen that triggers the production of B and T cells. If the real pathogen with the same antigen enters the body, the adaptive immune system is already primed by vaccination to fight this infection.

The Adaptive Immune System Can Hinder the Successful Transplantation of Graft Tissue

Skin, liver, and bone tissues, among others, can be transplanted from a healthy donor to a recipient in which the respective tissue is diseased or destroyed. Such tissues are known as graft tissues. The success of such a medical procedure is often dependent on compatibility between the graft tissue and the recipient's immune system. If the host and the graft are incompatible, damage of the graft tissue can be initiated by two pathways. The direct pathway of graft rejection involves APCs in the graft that present antigens to the host’s helper and CTL cells. In the indirect pathway, the host’s APCs recognize the graft as non-self and present graft-derived antigens to helper T cells. In both scenarios, the host’s adaptive immune cells are directed against the graft tissue and contribute to its damage. To improve the success rate of tissue or organ transplantation, parts of the recipient’s immune system are suppressed by medication.

Overzicht

Het celgemedieerde immuunsysteem is de primaire reactie van de gastheer tegen invasieve bacteriën en virussen die intracellulaire infecties veroorzaken. Het is ook essentieel om kankercellen te bestrijden en te vernietigen. Bovendien speelt het celgemedieerde immuunsysteem een rol bij de afstoting van orgaantransplantaties of transplantaatweefsel.

Het aangeboren immuunsysteem activeert het adaptieve immuunsysteem

Fagocytische cellen van het aangeboren immuunsysteem, zoals macrofagen of dendritische cellen, zijn de eersten die een vreemd deeltje herkennen. Deze cellen verzwelgen het vreemde deeltje en verteren het. Kleine moleculen van het vreemde deeltje, antigenen genaamd, blijven intact en worden gepresenteerd aan het oppervlak van de fagocytische cel. De presentatie wordt vergemakkelijkt door eiwitten van het belangrijkste histocompatibiliteitscomplex (MHC), dat het antigeen bindt en uit de cel steekt. De fagocytische cel wordt daarom ook wel een antigeenpresenterende cel (APC) genoemd. Het MHC-antigeencomplex activates cellen van het adaptieve immuunsysteem, die uiteindelijk de bron van het vreemde deeltje bestrijden.

T-cellen vervullen veel functies in het adaptieve immuunsysteem

T-cellen zijn een soort lymfocyt die zijn vernoemd naar hun plaats van rijping - de thymus. In de thymus onderscheiden precursor-T-cellen zich in twee hoofdtypen, CD4 + en CD8 + T-cellen. Deze celtypen zijn genoemd naar de oppervlaktereceptor die de functie van de cel bepaalt. Alle T-cellen dragen T-celreceptoren, maar de coreceptor CD4 + of CD8 + verleent specificiteit. AT-cellen die de CD4 + coreceptor tot expressie brengen, kunnen een interactie aangaan met het MHC klasse II-complex op een APC. Daarentegen herkent een T-cel die CD8 + draagt het antigeen-MHC klasse I-complex op een geïnfecteerde cel of kankercel. Nadat het een dergelijke cel heeft geïdentificeerd, differentieert de CD8 + -cel tot een cytotoxische T-lymfocyt (CTL) die uiteindelijk de geïnfecteerde cel of kankercel vernietigt.

Laten we onze aandacht weer richten op de CD4 + -cellen. Voordat een CD4 + -cel een passend antigeen ontmoet dat wordt gepresenteerd door een APC, wordt dit naïef genoemd. Zodra een naïeve CD4 + T-cel wordt geactiveerd, kan deze differentiëren tot een geheugen-T-cel of verschillende varianten van helper-T-cellen. Helper T-celtype 1 (Th1) produceert het cytokinine-interferon dat de vertering van pathogenen in APC's triggert en CTL- en B-celactiviteit stimuleert. Th2-cellen produceren interleukines die voornamelijk de B-celactiviteit bevorderen.

Het adaptieve immuunsysteem onthoudt ontmoetingen met pathogenen

Geheugen-T-cellen zijn een variant van T-cellen die lang na de eerste aanval door een specifiek antigeen in het lichaam blijven. Sommige menselijke geheugen-T-cellen rusten voornamelijk in het beenmerg en bieden langdurige immuniteit tegen systemische pathogenen. Anderen lokaliseren strategisch naar de slijmvliezen en de lymfevloeistof of bloedbaan. Zodra een geheugen-T-cel zijn antigeen tegenkomt, wordt het sneller en snellerimmuunrespons vergeleken met de eerste ontmoeting. Elke T-cel wordt alleen in werking gesteld door een enkel specifiek antigeen. Evenzo zullen geheugen-T-cellen alleen worden geactiveerd wanneer dit specifieke antigeen opnieuw wordt aangetroffen. Hoe meer antigenen een organisme tijdens zijn leven tegenkomt, des te groter wordt zijn arsenaal aan verschillende T-cellen die opeenvolgende infecties bestrijden. Dit effect wordt ook gebruikt bij vaccinaties, dat wil zeggen de gecontroleerde introductie van een antigeen dat de aanmaak van B- en T-cellen op gang brengt. Als de echte ziekteverwekker met hetzelfde antigeen het lichaam binnendringt, is het adaptieve immuunsysteem door vaccinatie al voorbereid om deze infectie te bestrijden.

Het adaptieve immuunsysteem kan de succesvolle transplantatie van transplantaatweefsel belemmeren

Onder andere huid-, lever- en botweefsels kunnen worden getransplanteerd van een gezonde donor naar een ontvanger waarbij het betreffende weefsel ziek of vernietigd is. Dergelijke weefsels staan bekend als transplantaatweefsels. Het succes van een dergelijke medische procedure is vaak deafhankelijk van de compatibiliteit tussen het transplantaatweefsel en het immuunsysteem van de ontvanger. Als de gastheer en het transplantaat incompatibel zijn, kan schade aan het transplantaatweefsel worden veroorzaakt door twee paden. De directe route van transplantaatafstoting omvat APC's in het transplantaat die antigenen presenteren aan de helper- en CTL-cellen van de gastheer. In de indirecte route herkennen de APC's van de gastheer het transplantaat als niet-zelf en presenteren transplantaat-afgeleide antigenen voor helper-T-cellen. In beide scenario's zijn de adaptieve immuuncellen van de gastheer gericht tegen het transplantaatweefsel en dragen ze bij aan de schade ervan. Om het slagingspercentage van weefsel- of orgaantransplantaties te verbeteren, worden delen van het immuunsysteem van de ontvanger onderdrukt door medicatie.


Aanbevolen Lectuur

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

Waiting X
simple hit counter