De organen van het afweer- en lymfestelsel (beenmerg, thymus, milt, lymfeklieren, amandelen) staan in het overzicht organen van het menselijk lichaam. Hier volgt hoe de verdediging werkt: wie wat herkent, in welke volgorde, en waarom je de meeste kinderziekten maar één keer krijgt.
Eerste linie: barrières
De meeste ziekteverwekkers (bacteriën, virussen, schimmels, parasieten) komen het lichaam nooit binnen. Ze worden tegengehouden door:
- De huid: een buitenlaag van dode, verhoornde cellen die geen voedingsstoffen biedt, met een zure zuurmantel (pH ongeveer 5,5) en talg met bacteriedodende vetzuren.
- Slijmvliezen in luchtwegen en darmen: slijm vangt deeltjes, trilharen in de luchtwegen vegen het slijm met enkele millimeters per minuut omhoog naar de keel, waar je het doorslikt.
- Chemische afweer: maagzuur (pH ongeveer 2) doodt de meeste bacteriën in voedsel; tranen, speeksel en neusslijm bevatten het enzym lysozym, dat de celwand van bacteriën afbreekt.
- Eigen bacteriën op de huid en in de darm bezetten de ruimte en voedingsstoffen, zodat ziekteverwekkers weinig kans krijgen.
Een schaafwond, een muggenbeet of een beschadigd slijmvlies (bijvoorbeeld door roken) doorbreekt deze linie. Dan komen de witte bloedcellen in actie.
Tweede linie: aspecifieke afweer
De aspecifieke of aangeboren afweer herkent kenmerken die veel ziekteverwekkers gemeen hebben, zoals bestanddelen van bacteriële celwanden. Hij reageert binnen minuten, maar steeds op dezelfde manier en zonder iets te onthouden.
Fagocyten
Fagocyten zijn witte bloedcellen die indringers insluiten en verteren (fagocytose). De neutrofielen zijn met 50 tot 70 procent van de witte bloedcellen de talrijkste; ze zijn als eerste ter plaatse en sterven na hun werk. Pus bestaat grotendeels uit dode neutrofielen. Macrofagen ('grote eters') leven langer, ruimen op en tonen stukjes van wat ze verteerd hebben aan de specifieke afweer. Daarnaast doden NK-cellen (natural killer cells) lichaamscellen die er afwijkend uitzien, en markeert een groep bloedeiwitten, het complementsysteem, bacteriën en prikt er gaten in.
Ontstekingsreactie
Beschadigde cellen en mestcellen in het weefsel geven signaalstoffen af, waaronder histamine. Die verwijden de haarvaten en maken de wand doorlaatbaarder. Het resultaat zijn de vier klassieke kenmerken van een ontsteking: roodheid en warmte (meer bloed), zwelling (vocht lekt het weefsel in) en pijn (druk en signaalstoffen prikkelen zenuwuiteinden). Het doel: meer fagocyten en afweereiwitten naar de plek van de infectie brengen.
Koorts
Bij een infectie geven macrofagen stoffen af die in de hypothalamus de 'thermostaat' hoger zetten, bijvoorbeeld van 37 naar 39 °C. Je lichaam vindt 37 °C dan te koud: je rilt en krijgt het koud tot de nieuwe waarde bereikt is. Een hogere temperatuur remt de groei van veel bacteriën en virussen en versnelt de reacties van afweercellen. Van koorts spreek je vanaf 38 °C.
Derde linie: specifieke afweer
De specifieke of verworven afweer werkt met lymfocyten. Elke lymfocyt heeft receptoren die op precies één antigeen passen: een molecuul (meestal een stukje eiwit) dat het afweersysteem als lichaamsvreemd herkent. Door willekeurige herschikking van genstukken tijdens de rijping bestaan er miljoenen verschillende lymfocyten, elk met een andere receptor. Bij elkaar is er voor vrijwel elk denkbaar antigeen wel een passende cel, maar van elke soort maar een paar.
B-cellen rijpen in het beenmerg, T-cellen in de thymus (zwezerik, achter het borstbeen). Tijdens die rijping worden lymfocyten die op lichaamseigen stoffen reageren grotendeels verwijderd. De samenwerking verloopt in stappen:
- Presentatie. Een macrofaag of dendritische cel verteert een ziekteverwekker, reist naar een lymfeklier en toont stukjes antigeen op zijn celmembraan.
- T-helpercellen met de passende receptor herkennen dat antigeen, worden geactiveerd en delen zich. Ze geven signaalstoffen af die de andere lymfocyten aanzetten.
- B-cellen met een passende receptor, geactiveerd door het antigeen én door een T-helpercel, delen zich snel (klonale selectie) en rijpen uit tot plasmacellen. Eén plasmacel maakt tot enkele duizenden antistoffen per seconde.
- T-killercellen (cytotoxische T-cellen) met de passende receptor doden lichaamscellen die het antigeen op hun oppervlak tonen: cellen waarin een virus zich vermenigvuldigt, en kankercellen. Ze doen dat door gaten in het membraan te maken en zelfvernietiging van de cel op te wekken.
Antistoffen (antilichamen, immunoglobulinen) zijn Y-vormige eiwitten met twee identieke bindingsplaatsen. Ze doden zelf niets, maar ze neutraliseren (een virus dat bedekt is met antistoffen kan geen cel meer binnengaan, een gifstof wordt geblokkeerd), klonteren bacteriën aan elkaar en markeren ze, zodat fagocyten en het complement ze makkelijker opruimen. Antistoffen werken dus in bloed en weefselvocht; virussen die al in een cel zitten, zijn het terrein van de T-killercellen.
De sleutelrol van de T-helpercel wordt duidelijk bij hiv. Dit virus infecteert en vernietigt juist T-helpercellen. Zonder behandeling daalt hun aantal in de loop van jaren zo ver dat zowel de B-cellen als de T-killercellen niet meer goed worden geactiveerd: aids, waarbij normaal onschuldige infecties dodelijk worden.
Geheugencellen: primaire en secundaire reactie
Na afloop van een infectie sterven de meeste plasmacellen en T-killercellen, maar een deel van de geactiveerde B- en T-cellen blijft als geheugencel achter, soms tientallen jaren. Daardoor verloopt een tweede besmetting met dezelfde ziekteverwekker heel anders:
| Primaire reactie | Secundaire reactie | |
|---|---|---|
| Tijd tot piek antistoffen | ongeveer 1 à 2 weken | enkele dagen |
| Hoeveelheid antistoffen | laag | 10 tot 100 keer zo hoog |
| Uitgangspunt | een paar passende 'naïeve' lymfocyten | een grote voorraad geheugencellen |
| Merk je iets? | meestal wel: je wordt ziek | vaak niet: de indringer is weg voordat je ziek wordt |
Waarom krijg je dan wel elk jaar griep of verkoudheid? Verkoudheid wordt veroorzaakt door honderden verschillende virussen, en het griepvirus verandert voortdurend zijn oppervlakte-eiwitten door mutaties. Je geheugencellen herkennen de nieuwe variant dan niet meer (goed). Mazelen verandert nauwelijks: wie het heeft gehad of goed gevaccineerd is, is meestal levenslang beschermd.
Actieve en passieve immuniteit, en vaccinatie
| Natuurlijk | Kunstmatig | |
|---|---|---|
| Actief (zelf antistoffen en geheugencellen maken) | een infectie doormaken | vaccinatie |
| Passief (kant-en-klare antistoffen krijgen) | antistoffen via de placenta en borstvoeding | injectie met serum, bijvoorbeeld tegen tetanus, rabiës of slangengif |
Actieve immuniteit komt langzaam op gang maar houdt jaren aan, omdat er geheugencellen ontstaan. Passieve immuniteit werkt direct, maar de ontvangen antistoffen worden in weken tot maanden afgebroken en er ontstaat geen geheugen. Daarom krijgt iemand die door een mogelijk hondsdol dier is gebeten allebei: serum voor directe bescherming en een vaccin voor blijvende.
Een vaccin bevat een verzwakte of gedode ziekteverwekker, een onschadelijk deel ervan (een eiwit of een onwerkzaam gemaakt toxine), of alleen de bouwinstructie voor zo'n eiwit (een mRNA-vaccin). Het lokt een primaire reactie uit zonder de ziekte. Edward Jenner gebruikte in 1796 koepokken om tegen pokken te beschermen; het woord vaccin komt van het Latijnse vacca, koe. Louis Pasteur maakte er een algemene methode van, met vaccins tegen kippencholera (1879), miltvuur (1881) en in 1885 hondsdolheid. Een tweede prik (booster) zet de secundaire reactie in gang en vergroot het aantal geheugencellen; daarom bestaan veel vaccinaties uit meerdere doses.
Rekenvoorbeeld: groepsimmuniteit
Het basisreproductiegetal R₀ geeft aan hoeveel mensen één besmet persoon gemiddeld aansteekt in een bevolking waarin niemand immuun is. Een epidemie dooft uit als elke besmette gemiddeld minder dan één nieuwe persoon aansteekt. Daarvoor moet het immune deel van de bevolking minstens zijn:
- pc
- minimale fractie immune mensen voor groepsimmuniteit
- R₀
- basisreproductiegetal van de ziekte
Mazelen is extreem besmettelijk: R₀ ligt tussen 12 en 18. Met R₀ = 15 geldt pc = 1 − 1/15 = 0,93. Er moet dus 93 procent van de bevolking immuun zijn. Werkt het vaccin bij 97 procent van de gevaccineerden, dan is de benodigde vaccinatiegraad 0,93 / 0,97 ≈ 0,96: 96 procent. Voor een ziekte met R₀ = 3 is dat 1 − 1/3 ≈ 67 procent. Dit verklaart waarom mazelen als eerste terugkomt als de vaccinatiegraad een paar procent daalt, zoals in Nederland gebeurde bij uitbraken in gebieden met een lage vaccinatiegraad.
Bloedgroepen: het AB0-systeem
Ook rode bloedcellen dragen antigenen. In het AB0-systeem heeft iemand antigeen A, B, beide of geen van beide op zijn rode bloedcellen. Het bloedplasma bevat van jongs af aan antistoffen tegen het antigeen dat je zelf niet hebt.
| Bloedgroep | Antigeen op rode bloedcel | Antistoffen in plasma | Kan rode bloedcellen krijgen van |
|---|---|---|---|
| A | A | anti-B | A, O |
| B | B | anti-A | B, O |
| AB | A en B | geen | A, B, AB, O |
| O | geen | anti-A en anti-B | alleen O |
Krijgt iemand met bloedgroep A bloed van groep B, dan binden zijn anti-B-antistoffen aan de donorcellen: die klonteren samen en worden afgebroken, een levensgevaarlijke transfusiereactie. Naast AB0 is de resusfactor (antigeen D) belangrijk. Een resus-negatieve moeder kan antistoffen maken tegen een resus-positieve baby; daarom krijgt ze in Nederland tijdens de zwangerschap een injectie met anti-D, een voorbeeld van kunstmatige passieve immunisatie.
Als het afweersysteem ontspoort: allergie en auto-immuniteit
- Allergie: een overdreven reactie op een onschuldig antigeen (allergeen), zoals graspollen, huisstofmijt of pinda's. Bij het eerste contact worden IgE-antistoffen gemaakt die zich op mestcellen vastzetten. Bij een volgend contact geven die mestcellen massaal histamine af: niezen, jeuk, zwelling. Bij een anafylactische shock daalt de bloeddruk gevaarlijk; een adrenaline-injectie (auto-injector) kan dan levensreddend zijn. Antihistaminica blokkeren de receptor voor histamine.
- Auto-immuunziekte: het afweersysteem valt lichaamseigen cellen aan. Voorbeelden zijn diabetes type 1 (bètacellen in de alvleesklier, zie het hormoonstelsel), reumatoïde artritis (gewrichten), multiple sclerose (de isolatielaag rond zenuwvezels) en coeliakie (darmwand, uitgelokt door gluten).
- Afstoting: bij een orgaantransplantatie herkennen T-cellen de weefseleiwitten van de donor als vreemd. Ontvangers slikken daarom levenslang medicijnen die het afweersysteem onderdrukken, waardoor ze vatbaarder zijn voor infecties.
Veelgestelde vragen
Wat is het verschil tussen aspecifieke en specifieke afweer?
De aspecifieke (aangeboren) afweer reageert binnen minuten tot uren op elke indringer op dezelfde manier, met fagocyten, ontsteking en koorts. De specifieke (verworven) afweer herkent één bepaald antigeen, heeft bij een eerste besmetting 1 à 2 weken nodig om op gang te komen, maar bouwt een geheugen op.
Wat zijn antistoffen?
Antistoffen (antilichamen) zijn Y-vormige eiwitten die plasmacellen, uitgerijpte B-cellen, maken. Elke antistof past precies op één antigeen. Ze maken ziekteverwekkers en gifstoffen onschadelijk door ze te blokkeren, aan elkaar te klonteren en te markeren voor fagocyten.
Wat doen T-helpercellen en T-killercellen?
T-helpercellen herkennen een antigeen dat door een fagocyt wordt gepresenteerd en activeren vervolgens B-cellen en T-killercellen. T-killercellen (cytotoxische T-cellen) doden lichaamscellen die geïnfecteerd zijn met een virus of die tot kankercellen zijn ontspoord.
Wat is het verschil tussen actieve en passieve immuniteit?
Bij actieve immuniteit maakt je lichaam zelf antistoffen en geheugencellen, na een infectie of een vaccinatie; dat duurt even maar beschermt jaren. Bij passieve immuniteit krijg je kant-en-klare antistoffen, via de placenta, borstvoeding of een injectie met serum; dat werkt direct, maar verdwijnt na weken tot maanden.
Hoe werkt een vaccin?
Een vaccin bevat een onschadelijke vorm van een ziekteverwekker of een deel ervan, zoals een eiwit of de bouwinstructie daarvoor (mRNA). Het afweersysteem reageert daarop met een primaire reactie en maakt geheugencellen. Bij een echte besmetting volgt dan meteen een snelle, sterke secundaire reactie.
Welke bloedgroep is universele donor?
Voor rode bloedcellen is O-negatief de universele donor: op die cellen zitten geen A-, B- of rhesus-D-antigenen. AB-positief is de universele ontvanger, omdat het bloedplasma geen antistoffen tegen A of B bevat.