Het afweersysteem en infectieziekten

In de keel en bovenste luchtwegen zorgen slikken en hoesten en het voortdurend naar buiten werken van slijm door de trilhaarcellen ervoor dat de longen min of meer steriel blijven. Speciale bacteriedodende eiwitten in speeksel en slijm helpen hierbij. Deze verdedigingsmechanismen zijn voldoende om het kleine aantal micro-organismen dat via de lucht binnenkomt te neutraliseren.

Via besmet voedsel en drank kunnen wel enorme aantallen microben worden ingeslikt. Daarom is een extra en agressieve eerste aanpak nodig, het maagzuur. Dit doodt de meeste binnendringers. Als ze toch doordringen in de darm, moeten indringers in competitie met het gewone darmmicrobioom, om voedingsstoffen en bindingsplaatsen op het darmslijmvlies te krijgen. Door de dikke slijmlaag is het voor de indringers lastig aan de darmwand te binden voordat ze door de darmbeweging naar buiten worden geduwd.

Tweede linie: de aangeboren afweer

Als het micro-organisme de eerste barricades verslaat en in de steriele weefsels van de gastheer binnendringt, dan komt binnen enkele minuten de tweede verdedigingslinie in actie, de aangeboren afweer. De meeste bacteriën worden opgeruimd door zogenaamde vretende, ofwel fagocyterende cellen, die de indringers letterlijk opeten, doden en verteren. Dit is te vergelijken met PacMan die in de computergame blijmoedig de bolletjes verslindt die hij tegenkomt.

Er zijn verschillende soorten fagocyten: de weefselmacrofagen liggen al in organen klaar, terwijl de monocyten, de voorlopercellen van macrofagen, en de neutrofiele granulocyten, in het bloed zitten en in het infectiegebied in de weefsels kunnen trekken als het nodig is. De fagocyten hebben eiwitten aan hun oppervlak (receptoren) om micro-organismen te herkennen en te binden, en het wapentuig om micro-organismen onschadelijk te maken als ze zijn opgenomen.

Naast deze cellen heeft het afweersysteem ook zogenaamde antibacteriële serumfactoren. Dit zijn eiwitten die circuleren in de bloedbaan en weefsels. Een voorbeeld is het complementsysteem, een groep eiwitten die elkaar onderling activeren en uiteindelijk een gat maken in bacteriën. De bacterie loopt daardoor als een doorgeprikte ballon leeg en gaat dood.

Door co-evolutie zijn bacteriën ontstaan die tegen het complementsysteem bestand zijn of ontsnappen aan herkenning door de fagocyterende cellen. Sommigen laten zich zelfs wel opeten door de fagocyterende cel, maar overleven daarna in de cel om als het paard van Troje het afweersysteem te misleiden en binnen de fagocyt in winterslaap te gaan of zich ongeremd te gaan vermenigvuldigen. Tegen zulke afwijkende micro-organismen heeft de aangeboren afweer niets in te brengen. Gelukkig hebben we een tweede, het zogeheten verworven afweersysteem waarin andere lichaamscellen intensief samenwerken om de infectie alsnog de baas te worden.

Derde linie: de verworven afweer

Voor het verworven afweersysteem spelen dendritische cellen een belangrijke rol. Dit zijn cellen die gespecialiseerd zijn in het opsporen en opnemen van micro-organismen, maar ook van ontspoorde eigen lichaamscellen, zoals kankercellen. Als dendritische cellen een verdacht eiwit aantreffen, dan brengen ze het naar de lymfeklieren, de legervesting van het verworven afweersysteem. Hier maken de dendritische cellen contact met andere afweercellen, de B- en T-cellen (lymfocyten).

B- en T-cellen hebben verschillende rollen bij de afweer. Dendritische cellen activeren de T-cellen die specifiek het eiwit van het micro-organisme herkennen dat de dendritische cel heeft binnengebracht. Nadat deze T-cellen actief geworden zijn, bereiken ze via de bloedbaan de plek van infectie en helpen daar de fagocyterende cellen de opgenomen micro-organismen te doden (‘macrofaag activatie’). Ook micro-organismen die zich met succes in de fagocyt verschuilen worden nu gedood.

B-cellen produceren antistoffen. Als een B-cel het specifieke micro-organisme herkent, verandert de cel in een plasmacel die antistoffen maakt. De antistoffen, ook wel antilichamen of immuunglobulines genoemd, komen via het bloed op de plek van infectie en helpen daar ook de specifieke ziekteverwekker op te ruimen. Deze antistoffen blijven bestaan na de infectie en blijven ons beschermen.

Na elke besmetting blijven ook extra T- en B-geheugencellen over die snel kunnen reageren, zodat het relevante basisarsenaal groeit. Bij volgende besmettingen met dezelfde indringer komen juist die B-geheugencellen het eerst en het snelst in actie. Samen met de antistoffen in het bloed en op de slijmvliezen in longen en darmen, zorgt dit ervoor dat de afweer bij een tweede infectie zo goed is dat het de ziekteverwekker doodt zonder dat deze tijd heeft ons ziek te maken. Dat effect zien we als het opbouwen van immuniteit.

Verborgen verstekelingen aanpakken

Sommige micro-organismen zoals tuberculosebacteriën en Salmonella’s laten zich rustig door de fagocyten opslokken. Ze kunnen zich tegen de bacteriedodende eiwitten in de afweercellen beschermen en daarna overleven of zich zelfs vermeerderen. Ook virussen moeten lichaamscellen binnendringen. Voor hun vermenigvuldiging moeten ze onderdelen van het productieapparaat van de gastheercel ‘lenen’. Maar anders dan veel bacteriën hebben virussen een duidelijke voorkeur voor een bepaald type lichaamscel. Zo nestelt het influenzavirus zich graag in luchtwegepitheelcellen en voelen hepatitisvirussen zich thuis in levercellen.

Eenmaal binnen een gastheercel, gaan virussen en bacteriën hun eigen gang. Maar beide verraden hun aanwezigheid aan het afweersysteem. Dit komt omdat de lichaamsvreemde stoffen die ze onvermijdelijk produceren, uiteindelijk aan het oppervlak van de gastheercel terechtkomen. Dit wordt opgemerkt door rondsnuffelende T-cellen van het afweersysteem.

Afbraakproducten van virussen en bacteriën worden ook op verschillende wijze door de cel verwerkt en naar buiten gewerkt. Dat verschil wordt aan het celoppervlak merkbaar, zodat virale producten andere T-cellen zullen activeren dan bacteriële. De T-cellen die zich aangesproken voelen, worden actief en gaan vermenigvuldigen. Vervolgens wordt de aanval ingezet op de door de indringers ingenomen gastheercellen.

Bij virussen worden de besmette lichaamscellen meestal door een zogenaamde cytotoxische reactie kapot gemaakt. De binnengedrongen micro-organismen komen daardoor vrij en binnen bereik van antistoffen en serumfactoren zoals complement. Ook kunnen T-cellen macrofagen activeren en ze aanzetten om opgenomen bacteriën beter te doden. Vaak gaan de ontstekingsreacties samen met beschadiging van eigen lichaamsweefsel. Bij een acute hepatitis A-infectie bijvoorbeeld gaat de afweerreactie samen met geelzucht (beschadiging van levercellen).

Dit filmpje legt uit hoe het afweersysteem werkt en wat er fout gaat bij een chronische darmontsteking.

Soms kiest het afweersysteem ervoor de ziekteverwekkers in een onschadelijke winterslaap te dwingen. Verzwakt het afweersysteem, dan kunnen deze ziekteverwekkers weer wakker worden, gaan delen en toeslaan. Dit gebeurt bijvoorbeeld bij het herpesvirus dat de bekende koortslip geeft als ons lichaam verzwakt is.

Tot slot speelt onze omgeving bij al deze afweerreacties tegen infecties een grote rol. Sommige ziekteverwekkers bevinden zich alleen op bepaalde plekken op aarde. Dit is te zien omdat we bepaalde infecties alleen oplopen door bijvoorbeeld een verblijf in de tropen of na het zwemmen in besmet water. Ook kunnen lokaal de hygiënische omstandigheden variëren waardoor het contact tussen micro-organismen en gastheer bevorderd wordt. Dit gebeurt bijvoorbeeld door in nauwe ruimtes in groepen samen te wonen, tekortschietende hygiëne in de keuken (Salmonella bij het bereiden van rauwe, besmette kip) of door ontbreken van schoon water en toiletvoorzieningen. Ook dit verhoogt de kans op infecties. Al met al is ons succes van bescherming tegen ziekteverwekkers afhankelijk van verschillende factoren. Zonder ons afweersysteem zouden we niet overleven.