Alle levende wezens zijn onderhevig aan aanvallen van ziekteverwekkers. Zelfs bacteriën, zo klein dat er meer dan een miljoen op de kop van een speld passen, hebben systemen om zich tegen infectie door virussen te verdedigen. Dit soort bescherming wordt geavanceerder naarmate de organismen complexer worden.
Multicellulaire dieren hebben speciale cellen of weefsels om met de dreiging van infectie om te gaan. Sommige van deze reacties vinden onmiddellijk plaats, zodat een infecterende agens snel kan worden ingedamd. Andere reacties verlopen langzamer, maar zijn meer toegesneden op het infectieagens. Samen staan deze beschermingsmechanismen bekend als het immuunsysteem. Het menselijk immuunsysteem is essentieel voor onze overleving in een wereld vol potentieel gevaarlijke microben, en ernstige stoornis van zelfs maar één arm van dit systeem kan leiden tot ernstige, zelfs levensbedreigende infecties.
Non-specifieke (aangeboren) immuniteit
Het menselijk immuunsysteem kent twee niveaus van immuniteit: specifieke en niet-specifieke immuniteit. Door middel van niet-specifieke immuniteit, ook wel aangeboren immuniteit genoemd, beschermt het menselijk lichaam zich tegen vreemd materiaal dat als schadelijk wordt ervaren. Kleine microben zoals virussen en bacteriën kunnen worden aangevallen, evenals grotere organismen zoals wormen. Gezamenlijk worden deze organismen pathogenen genoemd wanneer zij ziekte in de gastheer veroorzaken.
Alle dieren hebben een aangeboren afweer tegen veel voorkomende pathogenen. Deze eerste verdedigingslinies omvatten uitwendige barrières zoals de huid en de slijmvliezen. Wanneer ziekteverwekkers de buitenste barrières doorbreken, bijvoorbeeld door een snee in de huid of wanneer ze in de longen worden ingeademd, kunnen ze ernstige schade aanrichten.
Sommige witte bloedcellen (fagocyten) bestrijden ziekteverwekkers die voorbij de buitenste afweerlagen komen. Een fagocyt omringt een ziekteverwekker, neemt hem op en neutraliseert hem.
Specifieke immuniteit
Hoewel gezonde fagocyten van cruciaal belang zijn voor een goede gezondheid, zijn zij niet in staat om bepaalde infectiebedreigingen aan te pakken. Specifieke immuniteit is een aanvulling op de functie van fagocyten en andere elementen van het aangeboren immuunsysteem.
In tegenstelling tot aangeboren immuniteit, maakt specifieke immuniteit een gerichte reactie tegen een specifieke ziekteverwekker mogelijk. Alleen gewervelde dieren hebben specifieke immuunreacties.
Twee soorten witte bloedcellen, lymfocyten genaamd, zijn van vitaal belang voor de specifieke immuunreactie. Lymfocyten worden geproduceerd in het beenmerg, en groeien uit tot een van de verschillende subtypes. De twee meest voorkomende zijn T-cellen en B-cellen.
Een antigeen is vreemd materiaal dat een reactie van T- en B-cellen uitlokt. Het menselijk lichaam heeft B- en T-cellen die specifiek zijn voor miljoenen verschillende antigenen. Wij denken meestal aan antigenen als onderdeel van microben, maar antigenen kunnen ook in andere omgevingen aanwezig zijn. Als iemand bijvoorbeeld een bloedtransfusie krijgt die niet overeenkomt met zijn bloedgroep, kan dat reacties uitlokken van T- en B-cellen.
Een nuttige manier om over T-cellen en B-cellen na te denken is als volgt: B-cellen hebben één eigenschap die essentieel is. Zij kunnen uitrijpen en zich differentiëren tot plasmacellen die een eiwit produceren dat antilichaam wordt genoemd. Dit eiwit is specifiek gericht tegen een bepaald antigeen. B-cellen alleen zijn echter niet erg goed in het maken van antilichamen en zijn afhankelijk van T-cellen om een signaal te geven dat zij met het rijpingsproces moeten beginnen. Wanneer een goed geïnformeerde B-cel het antigeen herkent waarop hij moet reageren, deelt hij zich en produceert hij vele plasmacellen. De plasmacellen scheiden vervolgens grote aantallen antilichamen af, die specifieke antigenen bestrijden die in het bloed circuleren.
T-cellen worden geactiveerd wanneer een bepaalde fagocyt, een zogenaamde antigeen-presenterende cel (APC), het antigeen vertoont waarvoor de T-cel specifiek is. Deze gemengde cel (meestal menselijk, maar een antigeen vertonend voor de T-cel) is een trigger voor de verschillende elementen van de specifieke immuunrespons.
Een subtype T-cel, bekend als een T-helpercel, vervult een aantal rollen. T-helpercellen geven chemische stoffen af om
- B-cellen te helpen activeren om zich te delen in plasmacellen
- Fagocyten op te roepen om microben te vernietigen
- Dodelijke T-cellen te activeren
Eenmaal geactiveerd, herkennen dodelijke T-cellen geïnfecteerde lichaamscellen en vernietigen ze.
Regulerende T-cellen (ook wel suppressor T-cellen genoemd) helpen de immuunrespons te controleren. Zij herkennen wanneer een bedreiging is ingedamd en zenden dan signalen uit om de aanval te stoppen.
Organen en weefsels
De cellen die de specifieke immuunrespons vormen, circuleren in het bloed, maar ze worden ook aangetroffen in een verscheidenheid van organen. Binnen het orgaan zorgen de immuunweefsels voor de rijping van de immuuncellen, vangen zij ziekteverwekkers op en bieden zij een plaats waar de immuuncellen met elkaar kunnen interageren en een specifieke reactie kunnen ontwikkelen. Organen en weefsels die betrokken zijn bij het immuunsysteem zijn onder meer de thymus, het beenmerg, de lymfeklieren, de milt, de blindedarm, de amandelen en de Peyer’s patches (in de dunne darm).
Infectie en ziekte
Infectie treedt op wanneer een ziekteverwekker lichaamscellen binnendringt en zich voortplant. Infectie leidt meestal tot een immuunreactie. Als de reactie snel en effectief is, zal de infectie zo snel worden geëlimineerd of ingedamd dat de ziekte niet zal optreden.
Soms leidt infectie tot ziekte. (Hier zullen we ons concentreren op infectieziekte, en deze definiëren als een toestand van infectie die wordt gekenmerkt door symptomen of bewijzen van ziekte). Ziekte kan optreden wanneer de immuniteit laag of aangetast is, wanneer de virulentie van de ziekteverwekker (zijn vermogen om gastheercellen te beschadigen) hoog is, en wanneer het aantal ziekteverwekkers in het lichaam groot is.
Verschillend van de infectieziekte, kunnen de symptomen sterk variëren. Koorts is een veel voorkomende reactie op een infectie: een hogere lichaamstemperatuur kan de immuunrespons versterken en een vijandige omgeving voor ziekteverwekkers creëren. Ontsteking, of zwelling veroorzaakt door een toename van vocht in het geïnfecteerde gebied, is een teken dat witte bloedcellen in de aanval zijn en stoffen afgeven die betrokken zijn bij de immuunrespons.
Vaccinatie werkt om een specifieke immuunrespons te stimuleren die geheugen B- en T-cellen aanmaakt die specifiek zijn voor een bepaalde ziekteverwekker. Deze geheugencellen blijven in het lichaam aanwezig en kunnen leiden tot een snelle en effectieve reactie als het lichaam de ziekteverwekker weer tegenkomt.
Voor meer over vaccinatie, zie de activiteit Hoe vaccins werken.