Het immuunsysteem

 

 

Ned Tijdschr Klin Chem Labgeneesk 2004; 29: 132-133

 

Voorwoord: aanvallen en verdedigen, de chemie van de immunologie

 

G.T. RIJKERS 1, P.M.W. JANSSENS 2 en P. HERBRINK 3

 

Op 20 mei 1720 meerde het schip van kapitein Chataud met een lading zijde en katoen uit SyriŽ af in de
haven van Marseille, destijds de stad met een monopolie voor handel met het Midden-Oosten.
In SyriŽ heerste de pest en tijdens de reis waren 6 bemanningsleden overleden.
Kapitein Chataud had de lokale havenautoriteiten hiervan op de hoogte gesteld, maar omdat zijn kostbare lading bestemd was voor de grote jaarmarkt bij Arles mocht hij, op aandringen van invloedrijke kooplieden, toch lossen.
Binnen enkele dagen brak de pest uit in Marseille. In een periode van 2 jaar stierven 50.000 van de 90.000 inwoners van de stad.

De angst dat deze plaag zich over de Provence zou verspreiden was terecht groot. De doodstraf werd ingesteld voor ieder die uit Marseille naar de Provence wilde vluchten. Als extra verdediging bouwden de inwoners van Avignon en wijde omtrek ter hoogte van Lagnes, halverwege Marseille en Avignon, de Mur de la Peste (figuur 1), 50 km lang, 2 meter hoog en 70 cm dik.

 

 

Op geregelde plaatsen werden versterkte torens geplaatst met uitkijkposten.
Deze eerstelijns verdediging tegen pathogene micro-organismen, hoe goed bedoeld ook, heeft helaas
niet gewerkt. Ook in Avignon stierven 30.000 mensen aan de pest.

Deze geschiedenis illustreert hoe wankel het evenwicht tussen de mens en zijn microbiŽle
omgeving is. Micro-organismen zijn altijd in de aanval en afweer daartegen is permanent nodig.

Dit themanummer belicht de Ďchemie van de immunologieí.
Het geeft een overzicht van de diverse componenten van het immuunsysteem. Onze inzichten in
de werking van het menselijk afweersysteem, en onze mogelijkheden voor diagnostisch onderzoek hierin,
zijn de afgelopen halve eeuw exponentieel toegenomen.
Immunologie is thans een ver ontwikkeld vak met een duidelijk afgebakend terrein en doel: het
immuunsysteem, respectievelijk de afweer en de hieraan aanverwante processen waarmee het lichaam
reageert. De immunologie is anno 2004 een gedegen vakgebied waar onderzoek wordt verricht op het gebied van cellen (lymfocyten, fagocyten, granulocyten), moleculen (immunoglobulinen, cytokinen, complement) en genen.

Het kennisterrein strekt zich uit in de breedte, maar gaat ook in de diepte. De dominante
vraagstukken in de loop der tijd, en ongetwijfeld ook in de toekomst, hebben te maken met moleculaire
biologie (DNA), celdifferentiatie en -regulatie en de uitoefening van effectorfuncties die essentieel zijn
voor de afweer.
Dit imposante kennisterrein is het ijkpunt waartegen onderzoek en toepassing van de immunologie
permanent worden afgemeten en een plaats gegeven.

Zoals professionals werkend met erfelijke stofwisselingsziekten steeds teruggrijpen op het intermediaire metabolisme als referentiepunt, zo keren professionals in de immunologie (laboratoriumspecialisten en behandelaars) keer op keer terug naar de basisimmunologie om te kunnen begrijpen waar ze mee bezig zijn en om voorspellingen te kunnen doen.
Dat is ook zichtbaar in dit themanummer. Verschillende auteurs beschrijven vanuit verschillende invalshoeken basisaspecten van het immuunsysteem en bieden uitkijkjes naar kliniek en meer specialistisch
laboratoriumonderzoek.

De term Ďimmunologieí wordt overigens op laboratoria soms ook wel gebruikt om diagnostische tests aan te duiden waarbij gebruik wordt gemaakt van immunologische principes (in een ELISA bijvoorbeeld). Hieraan is welbeschouwd echter weinig immunologie.
íImmunologieí kan beter gereserveerd worden voor onderzoek dat gerelateerd is aan ziekten van het immuunsysteem -een insteek die aldus in dit themanummer is genomen.

Tegelijk met het toenemende inzicht in het functioneren van het immuunsysteem heeft de medische
immunologie zich tot een herkenbaar specialisme ontwikkeld. In de kliniek bestrijkt de immunologie
een breed spectrum van ziektebeelden, te vinden bij een groot aantal specialismen. Het eerste oriŽnterendeonderzoek naar het immuunsysteem zal bij patiŽnten in de dagelijkse praktijk worden verricht op een klinisch-chemisch, medisch-microbiologisch of immunologisch laboratorium.

Naast kennis van de immunologisch-diagnostische bepalingen is hierbij ook inzicht in de mogelijkheden en indicatiestellingen voor vervolgonderzoek van belang, zoals verschillende bijdragen in dit themanummer illustreren.

Na een algemeen overzicht over de moleculen, cellen en weefsels van het immuunsysteem (1), wordt ruim ingegaan op de diagnostiek van haperende, aflatende of uit de hand gelopen afweer.

Vormen van tekortschietende afweer worden besproken in een bijdrage over humorale immunodeficiŽnties (2).

Vervolgens worden de vroege processen tijdens de afweer besproken, en dan met name de functie van complement hierin (3).

Bij monoklonale woekering van plasmacellen verschijnen M-proteÔnen in het bloed, wat ruimte biedt voor een evaluatie van de kwaliteit van het onderzoek van deze eiwitten (4).

Een aparte categorie van ziektebeelden wordt gevormd door de zogenaamde auto-inflammatoire ziekten. Deze worden in een separate bijdrage besproken (5).

Voorts wordt aandacht besteed aan wat zou mogen worden omschreven als manipulatie van de afweer.
Volgend op een algemeen overzicht over de structuur en functie van immunoglobulinen, komen de vorming
van antistoffen na immunisatie en de in Nederland gebruikte vaccinatieprogrammaís ruim aan bod (6).

Indien alle afweer ontbreekt is de infectiegevoeligheid zo hoog dat correctie van het defect noodzakelijk
is. Onder dergelijke omstandigheden zouden de mogelijkheden van stamceltransplantatie en gentherapie
en de daarmee geassocieerde problematiek aan de orde kunnen komen (7).

De reumatologie en allergologie zijn de vakterreinen bij uitstek waarin immunologie een rol speelt. Echter,
ook in de interne geneeskunde, longgeneeskunde, gastro-enterologie, kindergeneeskunde, dermatologie
en neurologie passeren regelmatig immunologische vraagstukken. In feite kan de clinicus in nagenoeg elk
medisch specialisme geconfronteerd worden met immunologische problematiek. De voor diagnose, behandeling en beleid noodzakelijke medische laboratoriumdiagnostiek valt onder de discipline medische
immunologie, zoals die te vinden is in academische en grotere regionale centra. Hier vindt men vaak ook
speciŽle medisch-immunologische laboratoria. Regelmatig zijn daarnaast medisch immunologen werkzaam
binnen klinische-chemische of medisch-microbiologische/ immunologische laboratoria.

De speciŽle medisch-immunologische laboratoria komen met name in beeld als de vraagstellingen dieper gaan of het zeldzamer aandoeningen betreft. Daartoe moeten zij over een breed arsenaal aan bepalingen beschikken en voortdurend inspelen op de nieuwste inzichten en mogelijkheden.

De klinische toepassing van immunologische kennis is verre van volledig. Toepassing wordt, vanzelfsprekend, bepaald door de (financiŽle) mogelijkheden en is afhankelijk van de inzet en inzichten van velen, niet alleen de immunologen. Een mooi voorbeeld is vaccinatie -met afstand de meest kosteneffectieve preventiemaatregel van de totale gezondheidszorg.

Het succes van de vaccinatie kan moeilijk (geheel) op het conto van immunologen worden geschreven. Bij
de invoering van het Rijksvaccinatieprogramma waren namelijk nog lang niet alle onderliggende immunologische principes bekend. Zelfs de Ďevidence based medicine í stond nog in de kinderschoenen. Tekortschietende antistofproductie wordt al sinds 1952 behandeld met substitutie van gammaglobuline (8) -een vorm van therapie die effectief is, maar wel belastend en niet geheel zonder gevaren. Tekorten aan complementfactoren kunnen, afgezien van C1-esteraseremmer, niet zonder meer worden gesuppleerd, en middelen om de productie door het lichaam op te laten voeren kennen we niet (een Ďsearchí op PubMed met
als trefwoorden ďcomplementĒ - ďdeficiencyĒ - ďtreatmentĒ en ďreviewĒ levert 0 hits op!).

Pas sinds kort wordt geÔntervenieerd in ontregelde cytokineresponsen (TNF, IL-1) bij reuma en andere inflammatoire ziekten (ziekte van Crohn) (9, 10). De kosten van
deze vormen van behandeling zijn hoog en de langetermijneffecten nog onbekend. Deze voorbeelden mogen duidelijk maken dat voor implementatie van veel immunologische kennis in de kliniek de echte oogstperiode nog moet starten.
De klinische betekenis van immunologie betreft trouwens lang niet alleen de afweer tegen infecties en strijd tegen vreemde indringers, zoals die in dit themanummer ruim aan bod komen. Minstens even verstrekkend zijn de gevolgen van situaties waarbij het afweersysteem verkeerd gericht is, zoals voorkomt bij auto-immuunziekten, bijvoorbeeld reuma en SLE en vormen van allergie en astma. Hieraan kan gemakkelijk een heel volgend themanummer gewijd worden.

 

horizontal rule

 

Ned Tijdschr Klin Chem Labgeneesk 2004; 29: 134-137


Weefsels, cellen en moleculen: bouw en functie van het immuunsysteem


G.T. RIJKERS 1 EN P. HERBRINK 2

 

Het immuunsysteem is opgebouwd uit een groot aantal cellen en moleculen, die door onderlinge interactie in de lymfoÔde organen zorgdragen voor een adequate immuunrespons bij infectie.
Het wordt onderverdeeld in aangeboren, niet specifieke immuniteit en verworven, specifieke immuniteit.

Er is een aanzienlijke interactie tussen beide systemen.
Beide bevatten zowel humorale als cellulaire componenten. Niet-specifieke immuniteit vormt, na niet-immunologische factoren als huid en secreten, de eerstelijns verdediging tegen infecties.
Tot de cellen van het niet-specifieke immuunsysteem behoren o.a. granulocyten, monocyten, macrofagen, dendritische cellen en NKcellen.

Naast cellulaire factoren zijn er ook een aantal humorale factoren zoals complement en mannosebindend
lectine. Specifieke immuniteit komt wat langzamer op gang en leidt tot geheugenvorming waardoor bij een tweede contact met het micro-organisme een snelle reactie op gang komt.
De belangrijkste cellen van de specifieke immuniteit zijn de T-cellen, die de cellulaire immuniteit verzorgen. Onder de T-cellen hebben de CD4-positieve T-cellen een sterk regulerende functie, waarbij cytokinen een belangrijke rol spelen. De humorale immuniteit wordt verzorgd door B-cellen en hun producten, de immunoglobulinen.

De mens leeft in een wereld omringd door micro-organismen: virussen, bacteriŽn, schimmels en parasieten. Deze kunnen in 4 categorieŽn ingedeeld worden: onschuldige, goede, slechte micro-organismen en extreem schadelijke ziekteverwekkers. Tot de laatste categorie behoren micro organismen die ook in personen met een intacte afweer kunnen leiden tot ernstige morbiditeit en mortaliteit, zoals bij voorbeeld tetanus en ebola. Tot de slechte categorie behoren de micro-organismen die in het algemeen geen ziekte veroorzaken, maar in sommige gevallen wel (bijvoorbeeld bij mensen met immuunstoornissen).

Van goede micro-organismen heeft de mens voordeel omdat zij helpen bij spijsvertering, of door kolonisatieresistentie voorkůmen dat pathogene micro-organismen een infectie veroorzaken. Onschuldige micro-organismen geven noch voordeel noch nadeel voor de mens.
Het immuunsysteem heeft als taak om het lichaam te verdedigen tegen infecties en mogelijk ook ongecontroleerde groei van tumorcellen. Daar waar de afweer tekort schiet kan het immuunsysteem worden versterkt door vaccinatie of door immunotherapie. De effectormechanismen van het immuunsysteem zijn destructief van aard: potentieel ziekteverwekkende micro-organismen en tumorcellen moeten worden vernietigd. Dit kan leiden tot aanzienlijke (immuno) pathologie. Het is derhalve zaak het immuunsysteem onder controle te houden. Er dient een balans te zijn tussen beschermende immuniteit en immunopathologie cq. auto-immuniteit.


Cellen en moleculen van het immuunsysteem

Het menselijk lichaam wordt in de eerste plaats tegen infecties beschermd door mechanische barriŤres zoals de huid en slijmvliezen. Deze vormen niet alleen een fysieke, maar ook een chemische barriŤre. Ook de normaal aanwezige microbiŽle darmflora vormt een barriŤre. Door kolonisatieresistentie wordt voorkomen dat pathogene micro-organismen een infectie kunnen veroorzaken. Het immuunsysteem treedt pas in werking wanneer deze barriŤres worden doorbroken.
Het immuunsysteem wordt onderverdeeld in aangeboren, niet-specifieke immuniteit en verworven,
specifieke immuniteit. Beide soorten immuniteit kunnen niet los van elkaar worden gezien, er is een
aanzienlijke interactie tussen beide systemen (1).

Niet-specifieke immuniteit

Niet-specifieke of aangeboren immuniteit (in de Angelsaksische literatuur aangeduid als Ďinnate immunityí) reageert snel op het binnendringen van een micro-organisme (in een tijdsbestek van minuten tot uren).
Tot de cellen van de niet-specifieke immuniteit behoren o.a. granulocyten, monocyten, macrofagen en
dendritische cellen en NK-cellen. Neutrofiele granulocyten spelen een belangrijke rol in de niet-specifieke
afweer. Dergelijke cellen bezitten het vermogen om na adherentie aan geactiveerd vaatendotheel uit
de bloedbaan de treden (diapedese) en op geleide van een concentratiegradiŽnt te migreren naar een ontstekingshaard, een proces dat chemotaxie wordt genoemd.
Fagocyten bezitten op het celoppervlak receptoren voor koolhydraten en lipopolysachariden
( Toll-like receptoren), waardoor ze rechtstreeks micro-organismen kunnen binden en fagocyteren. Op deze wijze wordt een snelle eerste afweerreactie gevormd.
De efficiŽntie van binding en fagocytose wordt drastisch verhoogd indien de micro-organismen beladen
zijn met antistoffen en complement. In het daaropvolgende proces worden gefagocyteerde bacteriŽn gedood en verwijderd door de vorming van zuurstofradicalen en enzymen in diverse granulae (2). Defecten in chemotaxie, fagocytose of Ďkillingí kunnen leiden tot chronische of recidiverende infecties (3).
Monocyten en macrofagen kunnen, evenals granulocyten, micro-organismen binden, fagocyteren en doden.
Daarnaast kunnen ze evenals granulocyten biologisch actieve stoffen uitscheiden. Anderzijds spelen macrofagen een rol in de regulatie van de ontstekingsreactie en de activatie van de specifieke immuniteit. Hierbij spelen gespecialiseerde antigeen-presenterende cellen, met name dendritische cellen, een belangrijke rol.
De cytotoxiciteit van natural-killer(NK)-cellen valt ook onder niet-specifieke immuniteit. NK-cellen kunnen
tumorcellen en viraal geÔnfecteerde cellen herkennen en doden, al dan niet via Fc-receptoren die
celgebonden antistoffen kunnen binden. In het laatste geval spreken we van antistof-afhankelijke cellulaire
cytotoxie (ADCC).
Naast de cellulaire factoren van de aspecifieke immuniteit zijn er ook een aantal humorale factoren. Hiertoe behoren o.a. complement, mannosebindend lectine (MBL) en stoffen als lactoferrine en lysozym (2).
De aspecifieke afweer is weliswaar in staat om een infectie enigszins in toom te houden, maar is vaak
niet voldoende om het micro-organisme volledig te elimineren.


Specifieke immuniteit

Specifieke immuniteit komt trager op gang na een eerste contact met een micro-organisme (in een
tijdsbestek van dagen, weken). Herhaald contact met hetzelfde pathogeen leidt echter tot een sneller antwoord, dat bovendien heviger is.
De specifieke immuniteit wordt opgedeeld in humorale en cellulaire immuniteit (figuur 1).



specifieke afweer



Onder humorale immuniteit verstaan we B-lymfocyten en hun producten: de antistoffen, terwijl de cellulaire immuniteit wordt verzorgd door T- lymfocyten en hun producten: cytokines. Er bestaan 2 soorten Tlymfocyten: helper- T-lymfocyten (met CD4-moleculen
aan het celoppervlak) en cytotoxische T- lymfo yten (met CD8-moleculen aan het celoppervlak). Het herkenningsmolecuul van B-lymfocyten is membraangebonden immunoglobuline. Via dit molecuul wordt de B-lymfocyt specifiek geactiveerd door antigeen -oplosbaar eiwit of polysaccharide, of celgebonden antigeen.
De effectormoleculen van geactiveerde B-lymfocyten, de antistoffen, hebben dezelfde specificiteit  als de membraangebonden antistof. Antigeenherkenning door T-lymfocyten verloopt ook via specifieke receptoren (T-celreceptor) met ťťn verschil in vergelijking met B-lymfocyten. De T-celreceptor herkent alleen antigenen die in de vorm van peptiden gebonden aan HLA-moleculen worden Ďaangebodení. Antigenen die door de cel zelf worden geproduceerd (endogene antigenen) worden op een andere manier gepresenteerd dan exogene antigenen zoals bacteriŽn. Endogene antigenen, zoals virusantigenen en tumorantigenen, worden gebonden in klasse-1-HLA-moleculen (HLA-A, -B en -C) (4). Klasse-1-HLA-moleculen komen op alle kernhoudende cellen voor. De T-celreceptor van een
CD8-cytotoxische T-lymfocyt bindt met antigenen in klasse-1-HLA. Op deze manier kunnen cytotoxische Tcellen virus-geÔnfecteerde cellen en tumorcellen elimineren.
Exogene antigenen worden gepresenteerd gebonden in klasse-2-HLA ( H L A - D P, -DQ en -DR).
C D 4 - T-lymfocyten herkennen antigenen gebonden in klasse - 2 - H L A (figuur 2).

 

T-lymfocyten met hun kenmerken

 

Klasse-2-HLA komt slechts op een beperkt aantal celtypen voor. Antigeenpresentatie in klasse-2-HLA is derhalve voorbehouden aan klasse - 2 - H L A positieve cellen, met name dendritische cellen, monocyten, macrofagen en B-cellen. CD4-T-helper-lymfocyten hebben vooral regulerende functies.
Het belang van HLA bij de cellulaire immuniteit wordt geÔllustreerd door patiŽnten met het zogenaamde Ďbare lymphocyteí-syndroom. Bij deze patiŽnten ontbreekt klasse-II-HLA (soms ook klasse I).
Daardoor is er een ernstige cellulaire immuundeficiŽntie.
Op basis van hun regulatoire functie kunnen T-helper-lymfocyten worden onderverdeeld in Th-1-, Th-2- en Tr-cellen.
Th-1-cellen produceren met name IL-2 en interferon-gamma en ondersteunen vooral de cellulaire immuunreactie.
Th-2-cellen produceren met name IL4 en IL5 en zijn meer betrokken bij antistofproductie (5).
Het evenwicht tussen type-1- en type- 2-cytokinen is bij infecties en ontstekingsprocessen vaak (tijdelijk) verstoord. Bij een groot aantal tumoren is een abnormale productie van IL-10 beschreven met als gevolg een verminderde cellulaire immuunrespons (6). Tr-cellen produceren naast IL-10 ookĎtransforming growth factor-βí (TGF-β) en remmen de Th-1-gemedieerde antitumorrespons (7).

Tegen veel micro-organismen wordt zowel een respons van B-lymfocyten als van T-lymfocyten opgewekt.
Als vuistregel kan men echter zeggen dat de humorale immuniteit (de B-lymfocyten en antistoffen) met
name anti-bacterieel werkt en de cellulaire immuniteit ( T-lymfocyten) met name anti-viraal of anti-tumor, alhoewel bij lytische infecties ook neutraliserende antistoffen een belangrijke rol spelen. Het specifieke immuunsysteem reageert gericht op een binnendringend micro-organisme.
Zowel antistoffen als T-cel receptoren worden in een zodanige verscheidenheid aangemaakt dat het repertoire in principe volledig is, dit wil zeggen ieder mogelijk micro-organisme (of onderdeel ervan, een antigeen-epitoop) wordt wel door een of meerdere antistoffen of receptoren herkend.
Deze verscheidenheid komt tot stand in een proces van herschikking van de genen tijdens de ontwikkeling van B-lymfocyten in het beenmerg en van T-lymfocyten in de thymus.
In een volwassen individu omvat het humorale immuunsysteem minimaal ongeveer 108 verschillende antistoffen (met bijbehorende B-lymfocyten) en het cellulaire immuunsysteem eveneens minimaal 108 verschillende T-lymfocyten (8).

Bij het eerste contact met een bepaald antigen wordt een primaire reactie opgewekt. Dit eerste contact kan in de vorm van een natuurlijk voorkomend micro-organisme zijn of in de vorm van een vaccin. Hierdoor worden de B-lymfocyten gestimuleerd die specifiek voor het antigen zijn. Deze stimulatie of activatie maakt dat deze specifieke B-lymfocyten zullen prolifereren (klonale expansie) en differentiŽren tot antistofproducerende plasmacellen of tot geheugen-B-lymfocyten.
Deze reactie duurt 10-14 dagen. Bij een tweede contact met hetzelfde antigen verloopt de activatie sneller (3-7 dagen) en heviger. Indien een persoon na volledige vaccinatie in contact komt met het natuurlijk voorkomend pathogeen zal een activatie van geheugen-B-lymfocyten zeer snel leiden tot de aanmaak van grote hoeveelheden neutraliserende antistoffen die de persoon in kwestie zullen beschermen tegen ziekte (figuur 3). Voor de vorming van antistoffen tegen de meeste antigenen zijn er naast B-lymfocyten ook T- helpercellen nodig. De antistofrespons op dit soort antigenen noemt men dan T-cel-afhankelijk (figuur 4). BacteriŽn met een polysaccharidekapsel (bijvoorbeeld Haemophilus influenza type b, pneumococcen, meningococcen) induceren een antistofrespons zonder de hulp van
T-cellen.

 

primaire en secundaire immuunrespons

samenwerking tussenT- en B-lymfocyten




Daarom worden deze polysacchariden geklasseerd onder antigenen die T-cel-onafhankelijk zijn (9).
Ook het T-cellulaire immuunsysteem ondergaat bij contact met een antigeen klonale expansie en ontwikkelen zich bijkomend geheugencellen (10).
Voor cytotoxische T-lymfocyten geldt dus evenals voor B-lymfocyten dat voorafgaande vaccinatie het antwoord op een latere natuurlijke infectie kan versnellen en versterken.


Opbouw en organisatie van het immuunsysteem

De aanmaak van lymfocyten vindt plaats in de primaire lymfoÔde organen: het beenmerg en de thymus.
In het beenmerg bevinden zich de pluripotente stamcellen.
Uit deze cellen ontstaan gecommitteerde (lymfoÔde) stamcellen, die kunnen differentiŽren tot ofwel
voorloper- T-lymfocyt ofwel -B-lymfocyt.
Uitrijping van de voorloper- T-lymfocyt vindt in de thymus plaats. Hier vindt het ingewikkelde proces van genherschikking plaats waarbij door middel van recombinatie een grote diversiteit aan T-celreceptoren ontstaat ( 11).
Omdat het proces Ďrandomí geschiedt is er selectie nodig om de T-cellen met een gewenste specificiteit
te behouden en de overigen uit te schakelen. Deze selectieprocedure gaat in 2 fasen. Allereerst is er positieve selectie waarbij de T-celreceptor moet kunnen binden met HLA-moleculen op thymusepitheel. In
een tweede selectieronde worden de resterende Tlymfocyten die lichaamseigen materiaal herkennen
uitgeschakeld (12).
Na dit selectieproces blijkt ongeveer 2-5% van de T-lymfocyten aan de gestelde eisen te voldoen en komt als rijpe T-lymfocyt in de circulatie.
De overige cellen sterven in de thymus door apoptose of worden anderszins geÔnactiveerd (13).
De uitrijping van B-lymfocyten vindt plaats in het beenmerg. Tijdens dit proces wordt eveneens via genherschikking het diverse repertoire van antigeenreceptoren van B-lymfocyten (membraangebonden
immunoglobuline) gevormd (11).
Ook bij de vorming van B-lymfocyten kunnen cellen ontstaan met ongewenste specificiteit voor lichaamseigen bestanddelen.
Deze cellen zijn in principe niet in staat tot auto-antistof productie vanwege het ontbreken van specifieke
T-cel-help of andere tolerantiemechanismen.
Bovenstaand is beschreven hoe de cellen en moleculen van het immuunsysteem lichaamsvreemde micro-organismen herkennen en onschadelijk maken. Voorwaarde is wel dat de lymfocyt contact maakt met het micro-organisme: ze moeten elkaar tegenkomen als het ware. De lymfocyten bevinden zich vooral in lymfknopen, de milt en gespecialiseerd lymfoÔd weefsel langs de luchtwegen (bronchus en Ďnasal associated lymphoid tissueí, BALT en NALT) en de darm (Ďgastrointestinal associated lymphoid tissueí, GALT ) .
De circulatie van lymfocyten door het lichaam verloopt geordend. Lymfocyten uit de bloedbaan dringen
lymfoÔd weefsel binnen door de wand van postcapillaire venulen. Via de lymfe worden ze weer afgevoerd
naar de ductus thoracicus en zo naar het bloed (14).
De Ďhomingí van lymfocyten op specifieke plaatsen (bijvoorbeeld in GALT) wordt bepaald door receptoren op de lymfocyt die kunnen binden aan tegenstructuren (adressinen) op hoog-endotheel-venulen van het betreffend weefsel.
De zojuist beschreven organisatiegraad van het lymfoÔde weefsel is toch nog onvoldoende om adequaat
immunosurveillance te kunnen uitoefenen op alle plaatsen in het lichaam. Immers, lymfocyten circuleren
niet door alle organen. Zo is er geen continue surveillance van lymfocyten door de lever, bijvoorbeeld
om hepatitisvirus aldaar te herkennen. Voor dat doel bevatten weefsels weefselmacrofagen (Kupffer-cellen in de lever, Langerhans-cellen in de huid, etc.). Deze fagocyteren lichaamsvreemd materiaal en transporteren dat naar drainerende lymfknopen. Daar komt dan de specifieke respons van lymfocyten op gang. Indien nodig worden de geactiveerde lymfocyten door chemokinen naar de plaats van infectie getrokken (15, 16).


Initiatie van de immuunrespons

Zoals hierboven uiteengezet zijn er voor de mens als Ďgood, bad and uglyí te beschouwen micro-organismen.
De afweer wordt niet bij ieder contact met een micro-organisme geactiveerd; alleen wanneer er gevaar
zou kunnen ontstaan dient gereageerd te worden (17).
Activatie van de cellen van de niet-specifieke immuniteit is hierin een belangrijke eerste stap. Deze activatie vindt plaats door herkenning van pathogene structuren (Ďpathogen-associated molecular patternsí, PAMP ís), bijvoorbeeld LPS, peptidoglycanen, lipoproteÔnen en bacterieel CpG-DNA (18). Herkenning geschiedt door receptoren op de cellen (Ďpattern recognition receptorí, PRR), waarvan de ĎToll - like í receptoren (TLR) de laatste tijd erg in de belangstelling staan. Tot op heden zijn er 10 TLR ís geÔdentificeerd. TLR ís komen tot expressie in zowel lymfoÔd als niet-lymfoÔd weefsel, waarbij het expressiepatroon varieert per celtype en weefsel (19).
Herkenning van pathogene structuren door T L R ís leidt tot activatie van de transcriptiefactor- NF-B en vervolgens tot productie van pro-inflammatoire cytokinen als IL-1 en T N F -α.
In het geval van antigeen-presenterende cellen worden ook co-stimulatoire moleculen tot expressie gebracht, bijvoorbeeld B7-1 (CD80) en B7-2 (CD86) (20). Op deze wijze reguleert het niet-specifieke immuunsysteem de expressie van belangrijke co-stimulatoire moleculen en draagt bij aan het onderscheid zelf/niet-zelf.

 

horizontal rule

 

Ned Tijdschr Klin Chem Labgeneesk 2004; 29: 138-144

 

Humorale immuundeficiŽnties


M.J.D. van TOL 1, E.A.M. SANDERS 2 en G.T. RIJKERS 2

 

De laatste jaren is de kennis over de biologische oorzaken en de klinische presentatie van de verschillende ziektebeelden, waarin defecten in de productie van immunoglobulinen en van antistoffen op de voorgrondtreden, enorm toegenomen.
Zo is van sommige ziektebeelden, zoals X-gebonden agammaglobulinemie, het genetisch defect bekend en is voor hyper-IgM-syndroom duidelijk geworden dat hieraan verschillende genetische defecten ten grondslag kunnen liggen.

Ook voor Ďlate onsetí hypogammaglobulinemie is recent een eerste moleculair defect beschreven.
Teneinde artsen te ondersteunen bij het stellen van de diagnose - belangrijk voor behandeling, preventie en counseling - is een goede diagnostische aanpak en juiste interpretatie van de laboratoriumbevindingen vereist.
In deze bijdrage wordt voor verschillende aangeboren humorale immuundeficiŽnties een overzicht
gegeven van de immunologische afwijkingen, de genetische defecten (indien bekend), de klinische
presentatie en de behandeling.

 

Immunoglobulinen zijn de effectormoleculen van de humorale immuniteit. Voor een uitgebreide beschrijving van de structuur, de vorming en de biologische eigenschappen van immunoglobulinen, zie de bijdrage van Out et al., dit themanummer (1).
Het inzicht in de biologische functie van de verschillende immunoglobuline( sub)klassen is aanzienlijk vergroot door het bestuderen van patiŽnten bij wie ťťn, meerdere, of alle (sub)klassen van immunoglobulinen afwezig zijn.
Deze zogenaamde humorale immuundeficiŽnties worden ook wel Ďexperimenten van de natuurí genoemd, omdat de klinische symptomatologie van betrokken patiŽnten veel kan leren over de specifieke functies van componenten van de humorale afweer.
Kennis van de normale fysiologie en de variatie daarbinnen is onontbeerlijk voor correcte interpretatie van de pathologie, in dit geval van humorale immuundeficiŽnties.
Het is normaal dat een pasgeborene start terwijl de concentratie van IgG, dat via de placenta
van de moeder wordt verkregen, bij een voldragen zwangerschap gelijk is aan die van de moeder.
Het maternale IgG verdwijnt met een halfwaardetijd van 21 dagen; tegelijkertijd neemt het vermogen van het kind om zelf IgG te produceren toe.
Op de zuigelingenleeftijd is de periode tussen de 6e en de 18e maand kritisch: voorbijgaande hypogammaglobulinemie van de zuigeling treedt op wanneer het maternale mIgG verbruikt is en de eigen IgG-productie nog niet goed op gang is gekomen.
Een juiste interpretatie van de humorale immuunstatus van kinderen vereist daarom de beschikbaarheid en toepassing van correcte leeftijdsafhankelijke normaalwaarden voor de immunoglobulineklassen en IgG-subklassen.

De in Nederland gehanteerde leeftijdsafhankelijke normaalwaarden zijn weergegeven in tabel 1 (2).
 

 

 

Het klinische spectrum van humorale immuundeficiŽnties omvat ernstige fenotypes zoals bij X-gebonden
agammaglobulinemie, maar ook milde fenotypes zoals bij IgA-deficiŽntie, de meest voorkomende
vorm van humorale immuundeficiŽntie.
Over het algemeen worden humorale immuundeficiŽnties gekenmerkt door recidiverende, soms ernstige verlopende, meestal bacteriŽle, infecties.
De meest frequent optredende deficiŽnties betreffen relatief milde stoornissen zoals IgA-deficiŽntie, IgG-subklassedeficiŽntie en anti-polysaccharide-antistofdeficiŽntie, of combinaties daarvan.

De ernstige vormen van deficiŽnties, zoals hypogammaglobulinemie met of zonder hyper-IgM- of agammaglobulinemie zijn zeldzaam en worden daardoor slechts zelden gezien.
Adequate diagnostiek is evenwel belangrijk, zodat tijdig de juiste behandeling kan worden ingesteld ter voorkoming van blijvende secundaire schade door de verhoogde infectiefrequentie.
In deze bijdrage zullen de verschillende humorale immuundeficiŽnties kort worden besproken.
Hierbij zullen het genetisch defect, de biologische consequenties, de klinische presentatie en behandeling, en de laboratoriumdiagnostiek worden belicht.

Het volledige diagnostische traject voor patiŽnten met (een verdenking van) een humorale immuundeficiŽntie omvat serologisch, cellulair en moleculair onderzoek.
Het merendeel van de bekende moleculaire oorzaken van humorale immuundeficiŽnties zijn intrinsieke defecten van de B-lymfocyt.
T-lymfocytdefecten kunnen echter ook leiden tot een humorale immuundeficiŽntie
(zie hyper-IgM-syndroom).
Voor een overzicht van primaire immuundeficiŽnties in het algemeen wordt verwezen naar de meest recente versie van een regelmatig bijgesteld rapport van de IUIS (3).
In een recent overzicht van Ballow worden  de humorale immuundeficiŽnties uitstekend samengevat (4).
Tabel 2 geeft een overzicht van de moleculaire defecten, de wijze van overerving en de
algemene bevindingen betreffende de serumimmunoglobulinen en de aantallen B-lymfocyten in de circulatie bij de verschillende ziektebeelden.
Figuur 1 representeert een algemeen schema voor de B-celontwikkeling, waarin de blokkades zijn aangegeven die optreden bij verschillende humorale immuundeficiŽnties.

 

 

 

IgA-deficiŽntie
IgA-deficiŽntie is de meest voorkomende immuundeficiŽntie: 1:400 ŗ 1:800 personen van Kaukasische
etnische origine is aangedaan (5, 6).
Er wordt van selectieve IgA-deficiŽntie gesproken als de IgA-waarde in serum onder 0,05 g/l ligt en de concentraties van de overige immunoglobulinen (sub)klassen voor de leeftijd normaal zijn.
Omdat de concentratie van IgA in serum bij pasgeborenen nog zeer laag is, en slechts rond de puberteit volwassen waarden worden bereikt, is het op de kinderleeftijd gebruikelijk als criterium voor IgA deficiŽntie een ondergrens voor IgA van het gemiddelde minus tweemaal de standaarddeviatie
voor de leeftijd aan te houden.
Bedenk hierbij dat bij jonge kinderen tot de leeftijd van 4 maanden een IgAwaarde beneden de detectiegrens van conventionele nefelometrie nog Ďnormaalí kan zijn (zie tabel 1).
In het algemeen is daarom beneden de leeftijd van 1 jaar een IgA-deficiŽntie niet of zeer moeilijk vast te stellen.
IgA-deficiŽntie komt meestal sporadisch, maar ook familiair, voor. De wijze van overerving, autosomaal
dominant of autosomaal recessief, is echter onbekend.
IgA-deficiŽntie is tevens beschreven in families waarin ook een andere vorm van primaire
immuundeficiŽntie, namelijk Ďcommon variable immunodeficiencyí (CVID), voorkomt.

Sporadisch zijn deficiŽnties van ťťn van de twee IgAsubklassen beschreven. In deze gevallen wordt het
defect meestal veroorzaakt door een deletie van het gen dat codeert voor de betreffende subklasse. In verreweg de meeste gevallen is echter de oorzaak voor IgA-deficiŽntie onbekend. In de circulatie worden
normale aantallen B-lymfocyten aangetroffen, waarbij ook B-cellen met IgA op het celmembraan kunnen
worden gedetecteerd, maar IgA-bevattende plasmacellen in het beenmerg zijn sterk verlaagd of afwezig.
De differentiatie van mature B-lymfocyten, die IgA op het membraan tot expressie brengen, naar IgA-producerende plasmacellen lijkt dus gestoord.
Theoretisch kan dit veroorzaakt worden door een intrinsiek defect in B-lymfocyten of door een defect op het niveau van T-lymfocyten.
Het is belangrijk om zich te realiseren dat IgA-deficiŽnties, soms in combinatie met IgGsubklassedeficiŽnties, secundair kunnen optreden na congenitale infecties (rubella, cytomegalovirus en Toxoplasma gondii), en ook geÔnduceerd kunnen worden door medicatie voorgeschreven bij epilepsie en auto-immuunziekten (met name reumatoÔde artritis).

IgA is vooral van belang als component van externe secreties (speeksel, tranen, mucuslaag op respiratoir
en gastro-intestinaal epitheel).
Een selectieve IgA-deficiŽntie heeft meestal geen klinische consequenties.
Wellicht heeft dit te maken met het feit dat secretoir IgM gedeeltelijk de rol van secretoir IgA kan overnemen.
Indien wel klinische consequenties aanwezig zijn, worden naast recidiverende bacteriŽle infecties
van de luchtwegen en het KNO-gebied, met name moeilijk behandelbare gastro-intestinale infecties met
Giardia lamblia gezien.
IgA-deficiŽntie kan gecombineerd zijn met IgG-subklassedeficiŽntie en/of antipolysaccharide-
antistofdeficiŽntie.
Bij circa 20% van de personen met IgA-deficiŽntie wordt ook een IgGsubklassedeficiŽntie, meestal van IgG2 soms in combinatie met IgG4, gevonden.

Onderzoek bij kinderen met IgA-deficiŽntie ťn recidiverende luchtweg- en KNO-infecties toonde bij circa 40% ook een antipolysaccharide-antistofdeficiŽntie aan.
Deze bevindingen onderstrepen het belang van bepaling van zowel concentraties van immunoglobulinen als van specifieke antistoffen bij verdenking van een humorale immuundeficiŽntie.

Daarnaast zijn associaties beschreven van IgA-deficiŽntie met allergie, auto-immuunziekten (o.a. van
het maagdarmkanaal), coeliakie, maligniteiten, en zelfs mentale retardatie. Men moet er op bedacht zijn
dat de serologische diagnostiek van coeliakie met name berust op detectie van IgA-antistoffen gericht
tegen Ďtissue transglutaminaseí (tTG), die bij een complete IgA-deficiŽntie uiteraard ontbreken. Alleen
histologisch onderzoek van vlokatrofie in een dunnedarmbiopt kan dan uitsluitsel geven.

Bij patiŽnten met een complete IgA-deficiŽntie kunnen bij transfusie van IgA-bevattende bloedproducten
of immunoglobulinepreparaten anti-IgA-antistoffen gevormd worden. Deze antistoffen kunnen bij herhaalde expositie aan IgA een anafylactische reactie uitlokken.
Bij het toedienen van een bloedtransfusie aan een willekeurig persoon wordt met het optreden
van deze reactie echter geen rekening gehouden, tenzij iemand bekend is met een complete IgA-deficiŽntie of zich bij een persoon eerder problemen hebben voorgedaan.

Behandeling van patiŽnten met IgA-deficiŽntie bestaat voornamelijk uit het zo nodig profylactisch
toedienen van antibiotica bij patiŽnten met een verhoogde incidentie van infecties of met ernstig verlopende infecties, en/of uit een zorgvuldig bewaken van het optreden van infecties en tijdig ingrijpen middels behandeling met antibiotica.

 

IgG-subklassedeficiŽntie


Het totale serum-IgG omvat vier subklassen met de tussenhaakjes aangegeven verdeling: IgG1 (60-70%),
IgG2 (20-30%), IgG3 (5-10%) en IgG4 (1-5%) (zie ook tabel 1).
Bij een normaal totaal serum-IgG-gehalte kan er dus toch sprake zijn van een deficiŽntie van ťťn of meer van de IgG-subklassen.
De aanwezigheid van een IgG-subklassedeficiŽntie hoeft, evenals aangegeven voor IgA-deficiŽntie, overigens niet per definitie klinische betekenis te hebben.
Zoals genoemd bij IgA-deficiŽntie, wordt ook een IgG-subklassedeficiŽntie gedefinieerd als de aanwezigheid van een subklasse in een concentratie lager dan het gemiddelde minus tweemaal de standaarddeviatie voor gezonde personen van dezelfde leeftijd als de patiŽnt.
Het vermogen om de verschillende IgG-subklassen te produceren vertoont een uiteenlopende
leeftijdsafhankelijkheid. Globaal gesproken is een kind beneden de leeftijd van twee jaar relatief veel
beter in staat IgG1 en IgG3 te produceren dan IgG2 en IgG4.
Dit onderstreept opnieuw het belang van het toepassen van leeftijdsafhankelijke normaalwaarden
voor het correct interpreteren van de kwantitatieve resultaten van IgG-subklassen bij kinderen.

Slechts in sporadische gevallen wordt een selectieve deficiŽntie van ťťn of meerdere IgG-subklassen
veroorzaakt door een deletie van het gen ( de genen ) coderend voor het (de) betreffende IgG-subklasse(n).
In zijn algemeenheid wordt verondersteld dat IgGsubklassedeficiŽnties het gevolg zijn van een afwijkende
regulatie van de expressie van de genen die coderen voor de zware ketens van de IgG-subklassen
(7).
Recidiverende infecties van de bovenste en onderste luchtwegen, met name veroorzaakt door gekapselde bacteriŽn zoals Streptococcus pneumoniae komen bij patiŽnten met IgG-subklassedeficiŽntie (met name IgG2) vaker voor dan in de algemene populatie.

Levensbedreigende bacteriŽle infecties met ernstige complicaties en restverschijnselen zoals bronchiŽctasieŽn zijn bij geÔsoleerde IgG-subklassedeficiŽntie echter een zeldzaam verschijnsel.

Antistoffen tegen eiwitantigenen, en een gedeelte van de anti-polysaccharideantistoffen, zijn van de IgG1-
subklasse.
Een IgG1-subklassedeficiŽntie resulteert (vaak) in een verlaagd totaal serum-IgG, en dus in
hypogammaglobulinemie. Dit leidt altijd tot klinische consequenties (zie verder).

Op de kinderleeftijd is een verlaagd IgG2 de meest voorkomende IgG-subklassedeficiŽntie.
De IgG2-subklasse is, naast de IgG1-subklasse, belangrijk voor de antistofrespons op polysacchariden. Vandaar dat een IgG2-subklassedeficiŽntie klinisch vaak geassocieerd is met een verhoogde infectiegevoeligheid voor bacteriŽn met een polysaccharidekapsel, zoals Strepto - coccen.

Antistoffen tegen eiwitantigenen kunnen ook van de IgG3-subklasse zijn. Vandaar dat IgG3-subklassedeficiŽntie in het algemeen wel gepaard gaat met klinische verschijnselen in de vorm van een verhoogde infectiegevoeligheid.
IgG3-subklassedeficiŽnties worden vaker bij volwassenen dan bij kinderen gezien.

Antistoffen tegen parasieten kunnen van de IgG4-subklasse zijn. In sommige studies wordt wel een
associatie tussen IgG4-subklassedeficiŽntie en recidiverende luchtweginfecties beschreven, maar over het algemeen heeft een solitaire IgG4-subklassedeficiŽntie geen klinische betekenis.
PatiŽnten met een IgG-subklassedeficiŽntie en een bewezen verhoogd risico op infecties worden vaak
profylactisch behandeld met antibiotica. Ook kan bij deze patiŽnten intraveneuze of subcutane toediening
van immunoglobulinen overwogen worden.

 

Anti-polysaccharideantistofdeficiŽntie


Een jong kind is in het eerste levensjaar al goed in staat antistoffen tegen eiwitantigenen zoals difterie
en tetanus te maken. De productie van antistoffen tegen polysaccharide-antigenen komt daarentegen pas vanaf het tweede en derde levensjaar echt op gang, en is pas volledig uitgerijpt aan het einde van de eerste decade.
Als mogelijke oorzaken voor het vertraagd uitrijpen van het vermogen om op polysaccharideantigenen
te responderen zijn zowel een onrijpheid van de B-lymfocyten als van antigeenpresenterende
cellen in de milt gesuggereerd.

Het blijkt dat bij 15-25% van de kinderen met recidiverende bacteriŽle luchtweginfecties een verlaagde
(<20% van normaal) anti-polysaccharideantistofrespons wordt gevonden na vaccinatie met niet-geconjugeerde polysaccharideantigenen van Haemophilus of pneumococcen, ondanks de aanwezigheid van normale concentraties van de immunoglobulinenklassen en IgG-subklassen in het bloed en een normale antistofrespons na vaccinatie met eiwitantigenen.

Deze deficiŽntie wordt in de literatuur ook wel omschreven met de termen ďselectieve antilichaamdeficiŽntieĒ of ďantigeen-specifieke antilichaamdeficiŽntieĒ.
Bovendien wordt bij kinderen met recidiverende luchtweginfecties en een selectieve of gecombineerde IgA en/ of IgG2-subklassedeficiŽntie zelfs in 40% van de gevallen een geassocieerde anti-polysaccharideantistofdeficiŽntie gevonden.

Een anti-polysaccharideantistofdeficiŽntie resulteert doorgaans in klinische verschijnselen, die echter sterk kunnen variŽren in ernst: geen problemen, recidiverende bacteriŽle bovenste luchtweginfecties,
recidiverende pneumonieŽn met bronchiŽctasieŽn, en levensbedreigende invasieve
infecties zoals meningitis. Dit laatste wordt met name gezien als de antistofrespons op meerdere
pneumococcen-serotypen lager is dan 10% van normaal.
Evenals bij IgA- en/of IgG-subklassedeficiŽnties worden profylactisch antibiotica gegeven, indien klinisch
vereist. Als dit onvoldoende resultaat heeft, kan intraveneuze toediening van immunoglobulinen worden
overwogen (8, 9).
Overigens illustreren patiŽnten met een anti-polysaccharide-antistofdeficiŽntie zeer duidelijk dat kwantificering van IgG-subklassen als zodanig slechts van beperkte diagnostische betekenis is. Immers, bij deze patiŽnten is sprake van een humoraal defect zonder dat ťťn of meerdere van de (sub)klassen van de immunoglobulinen significant verlaagd zijn.

 

Agammaglobulinemie


De eerste stappen van B-lymfocytendifferentiatie vinden plaats in het beenmerg, waar hematopoietische
stamcellen zich ontwikkelen tot voorloper-B-lymfocyten (figuur 1).

Voor de ontwikkeling tot B-lymfocyt is op DNA niveau herschikking nodig van V(ariable ) - , D(iversity)-, en J(oining)-gensegmenten en genen coderend voor het constante gedeelte van de zware
(heavy, H) en lichte (light, L) ketens van immuunglobulinen.

De recombinatie van deze V(D)J-genproducten met de zware keten van IgM (Ķ-keten) en de expressie van IgM op het celmembraan vormen belangrijke Ďcheckpointsí in de vroege ontwikkeling van
B-lymfocyten. In het geval van een rijpingsstop die vroeg in de B-celontwikkeling ligt, zullen rijpe Blymfocyten totaal of nagenoeg volledig ontbreken in het perifere bloed, en worden weinig tot geen immunoglobulinen gevormd.
Secundaire lymfoÔde organen (lymfklieren, tonsillen) zijn nauwelijks traceerbaar en plasmacellen in het beenmerg worden slechts sporadisch aangetroffen. Er is dan sprake van agammaglobulinemie
(IgG < 2 g/l, IgM < 0,2 g/l en IgA <0,05 g/l).

Humorale immuundeficiŽnties waarbij een selectieve blokkade optreedt in de ontwikkeling van B-lymfocyten in het beenmerg komen voor met een zeer lage frequentie van 1:200.000.
Deze deficiŽnties worden gekenmerkt door Ďearly onsetí hypogammaglobulinemie en een sterk verlaagd, soms nagenoeg volledig afwezig, aantal B-cellen in het bloed.
Belangrijk is hierbij te bedenken dat transplacentair verkregen maternaal IgG in de eerste levensmaanden de zuigeling beschermt, maar ook de aandoening bij laboratoriumonderzoek in de eerste maanden maskeert.
Ongeveer 85% van patiŽnten met dit fenotype zijn jongetjes met X-gebonden agammaglobulinemie
(XLA).
XLA is de langst bekende immuundeficiŽntie en voor het eerst beschreven in 1952 door Bruton
(10).
XLA wordt gekenmerkt door ernstige en recidiverende, voornamelijk bacteriŽle, infecties. Het
aantal rijpe B-lymfocyten in de circulatie is sterk verlaagd evenals de concentraties van alle immunoglobulinen(sub)klassen in serum (figuren 2 en 3).
Het aantal vroege voorloper-B-lymfocyten in het beenmerg, pro-B-cellen of vroege pre-B-cellen, is normaal, maar ook in het beenmerg zijn de aantallen cellen in de latere ontwikkelingsstadia, namelijk late
pre-B-cellen (afhankelijk van het exacte defect), onrijpe en rijpe B-cellen, sterk verlaagd of zelfs afwezig
(figuur 2).

 


In 1993 is ontdekt dat XLA optreedt ten gevolge van mutaties, inserties en deleties in het gen dat codeert voor het enzym Brutonís tyrosine-kinase (btk).
De precieze functionele rol van btk in de ontwikkeling van vroege stadia van de B-cellijn tot rijpe
B-lymfocyten is nog niet duidelijk.
Niet bij alle jongetjes met de klinische en laboratoriumkenmerken van XLA wordt een defect in het
Btk-gen gevonden. Bovendien is 5-10 % van de papatiŽnten met Ďearly-onsetí agammaglobulinemie en afwezigheid mvan B-cellen een meisje.

Deze observaties suggereren dat er ook autosomaal recessieve ziekten zijn met een fenotype dat grote overeenkomsten mvertoont met XLA.
Inderdaad zijn recent vijf verschillende defecten beschreven waarbij genen zijn aangedaan die coderen voor eiwitten, respectievelijk de zware keten van IgM (Ķ-keten), BLNK, Ig􀀄 (CD79a), 􀀈5/14.1 en LRRC8, die een rol spelen bij de ontwikkeling van voorloper B-cellen naar onrijpe B-lymfocyten in het beenmerg (11).
Infecties van de luchtwegen treden vanaf de tweede helft van het eerste levensjaar op de voorgrond, na
verdwijnen van maternale IgG-antistoffen, en verder worden meer frequent huidinfecties, gastro-enteritis,
artritis en meningo-encefalitis bij patiŽnten met agammaglobulinemie gezien. Haemophilus influenza
en Streptococcus pneumoniae worden frequent gediagnosticeerd als ziekteverwekkers.
De T-cel-gemedieerde immuniteit is intact en daardoor worden virale en schimmelinfecties zelden aangetroffen.
Een uitzondering hierop vormen chronische infecties met enterovirussen, waaronder ECHO-virus dat een bekende oorzaak is van virale meningo-encefalitis in deze groep van patiŽnten.
Levenslange substitutie met immunoglobulinenpreparaten (IVIG, intraveneus immunoglobuline, of subcutaan toegediend immunoglobuline) kan de verhoogde gevoeligheid voor infecties van zowel de lagere luchtwegen, van het KNO-gebied, als ook de encefalitis grotendeels ondervangen.
Waakzaamheid op het optreden van infecties is echter geboden en adequate behandeling van infecties met antibiotica vormt een belangrijk onderdeel van de zorg voor patiŽnten met agammaglobulinemie. Darminfecties met Giardia lamblia zijn evenwel moeilijker te bestrijden, omdat slijmvliesgebonden immuunglobuline (IgA) ontbreekt.
Meningo-encefalitis veroorzaakt door enterovirussen (ECHO-virus) is een specifiek en ernstig
probleem van deze patiŽntengroep, en laat vrijwel altijd een fatale afloop zien. Dit treedt vooral op bij
patiŽnten die onvoldoende met immunoglobulinen worden gesubstitueerd. Gentherapie voor btk bij patiŽnten met XLA lijkt vooralsnog geen reŽle optie voor behandeling, omdat het waarschijnlijk essentieel
is dat de expressie van het btk-gen onder een strikte controle staat ter voorkoming van maligniteiten.
Bij een groot deel van de patiŽnten met agammaglobulinemie is de genetische oorzaak van de ziekte vastte stellen. Dit betekent dat in veel families erfelijkheidsadviesen prenatale diagnostiek mogelijk is.

 

Hypogammaglobulinemie met hyper-IgM


Bij een hypogammaglobulinemie met normale of in sommige gevallen verhoogde concentraties van IgM
en normale aantallen B-lymfocyten in het bloed kan sprake zijn van het hyper-IgM-syndroom.
Hiervan zijn verschillende vormen te onderscheiden, de twee geslachtsgebonden vormen (HIGM1- en NEMO-defecten) en diverse niet-geslachtsgebonden vormen.
In het algemeen is ongeveer 60% van de patiŽnten bij wie uiteindelijk de diagnose hyper-IgM wordt gesteld een jongetje.
HIGM1 wordt veroorzaakt door de afwezigheid van een functioneel CD40-ligand (CD154) op geactiveerde CD4+-T-lymfocyten en niet door een intrinsiek defect in de B-cellen (12).
Strikt genomen is hier dus sprake van een cellulaire en niet van een humorale immuundeficiŽntie.
Zowel mutaties, inserties en deleties in het CD154-gen zijn beschreven.
Bij sommige patiŽnten komt CD154 wel op het membraan van geactiveerde T-cellen tot expressie, maar is het molecuul niet functioneel en is de interactie met CD40 gestoord. B-lymfocyten zijn normaal aanwezig in het perifere bloed. Deze B-lymfocyten zijn, bij stimulatie door antigeen in de secundaire lymfoÔde organenin aanwezigheid van T-lymfocyten, niet in staat over te schakelen van de productie van IgM (en  IgD) naar de productie van IgA, IgG en IgE.
Hiervoor is namelijk een interactie essentieel tussen CD40-ligand op de geactiveerde T-lymfocyt en CD40 op de B-lymfocyt.

Naast recidiverende infecties van de luchtwegen en het KNO-gebied met gekapselde
bacteriŽn, treden bij deze patiŽnten ook opportunistische infecties zoals Pneumocystis carinii-pneumonie, en chronische diarree met progressief leverfalen door Cryptosporidium op.
De reden hiervoor is dat ook de interactie tussen geactiveerde T-cellen en macrofagen
die CD40 tot expressie brengen gestoord is, waardoor activatie van de macrofaag en het doden van intracellulaire micro-organismen niet efficiŽnt optreedt.
Autosomaal recessief overervend hyper-IgM-syndroom kan worden veroorzaakt door een mutatie in het Ďactivation induced cytidine deaminaseí(AID)-gen (HIGM2).
AID-eiwit komt specifiek tot expressie in B-lymfocyten in de secundaire lymfoÔde organen (m.n.
lymfeklieren) die betrokken zijn bij een actieve immuunrespons.
Dit eiwit is eveneens noodzakelijk voor de zogenaamde immunoglobulineklasseswitch: het overschakelen van de productie van IgM naar de productie van IgA, IgG en IgE.

Andere oorzaken van autosomaal hyper-IgM zijn defecten in CD40 (HIGM3) en het enzym uracil-DNA-glycosylase.
Hyper- I g M -syndromen kunnen ook veroorzaakt worden door defecten in verschillende moleculen, zoals NEMO (Xgebonden hyper-IgM) en I-􀀇B (autosomaal hyper- I g M ) die betrokken zijn bij de regulatie van de translocatie van NF-􀀇B van het cytoplasma naar de celkern (13).
Het (immunologische) fenotype van de hierboven beschreven moleculaire defecten die aanleiding kunnen
geven tot hyper-IgM-syndroom kan sterk uiteen lopen.
Hieronder wordt verder alleen ingegaan op HIGM1.

Bij diagnose is de concentratie van IgM in het serumnormaal of verhoogd, en zijn de concentraties van
IgG en IgA sterk verlaagd of zelfs niet detecteerbaar.
Bij vaccinatie met een Ďrecallí-antigeen zoals tetanustoxoÔd, wordt geen secundaire antistofrespons geÔnduceerd:
er is geen immunoglobulineklasseswitch van IgM naar IgG en IgA, geen aviditeitsrijping van de antistofrespons en er worden geen geheugen-B-cellen geÔnduceerd. 
CD4+- en CD8+-T-cellen zijn in normale aantallen in de circulatie aanwezig. De in-vitro  proliferatieve-respons van T-cellen op mitogenen is normaal, maar de respons op Ďrecallí antigenen is verlaagd.
De oorzaak hiervoor is waarschijnlijk dat invivo-primingí van T-cellen door CD40-positieve
antigeenpresenterende cellen niet goed verloopt.
Om de diagnose met zekerheid te kunnen stellen is mutatieanalyse van het CD154-gen essentieel.
Behandeling bestaat uit suppletie van de immuunglobulinen middels IVIG en profylactische behandeling
met antibiotica ter preventie van Pneumocystis cariniipneumonie. Ondanks deze maatregelen is de overleving op 40-jarige leeftijd slechts 30% vanwege het optreden van leverfalen na Cryptosporidium-infecties of fataal verlopende infecties als Pneumocystis carinii.
Stamceltransplantatie met een HLA-identieke donor is de beste optie, eventueel zelfs gevolgd door levertransplantatie.
Gentherapie is waarschijnlijk geen optie voor behandeling, omdat de expressie van CD154
sterk gereguleerd is en moet zijn.

 

ĎLate onsetí-hypogammaglobulinemie


ĎCommon variable immunodeficiencyí (CVID) of Ďlate onsetí-hypogammaglobulinemie is een immunologisch zeer heterogene groep van soms familiair, soms sporadisch voorkomende aandoeningen waarbij geleidelijk aan een progressieve immuundeficiŽntie ontstaat.

CVID wordt gediagnostiseerd bij kinderen van 18 maanden tot 5 jaar, met een Ďtweede piekí bij
kinderen rond de puberteit. Vaak leidt de ziekte echter pas in de tweede of derde levensdecade tot klinische problemen (14).
Secundair-lymfoÔde organen zijn wel aanwezig. Vaak is er zelfs een lymfadenopathie door reactieve folliculaire hyperplasie.
Het is uiterst moeilijk om de diagnose van CVID definitief te stellen, en het is belangrijk om beter gedefinieerde immuundeficiŽnties zoals agammaglobulinemie, hyper- IgM-syndroom of X-gebonden proliferatief syndroom uit te sluiten.
CVID lijkt voor te komen met een incidentie van 1:50.000 en is gelijkelijk verdeeld over vrouwen en mannen. Het ziektebeeld wordt gekenmerkt door hypogammaglobulinemie waarbij met
name de serumconcentraties van IgG (< 4 g/l) en veelal IgA verlaagd zijn tot minder dan de gemiddelde
waarde minus tweemaal de standaarddeviatie van gezonde personen met dezelfde leeftijd. IgM kan
in normale maar ook sterk verlaagde concentraties aanwezig zijn. CVID wordt gekarakteriseerd door
een afwezigheid van een significante antistofrespons na vaccinatie met zowel eiwit als polysaccharideantigenen.
Het aantal B-cellen in de circulatie kan variŽren van verlaagd tot normaal. Het aantal T-cellen is
meestal normaal, met bij sommige patiŽnten een verlaagd aantal CD4+-T-cellen (met name de CD45RA+-naÔeve cellen) en bij anderen een verhoogd aantalCD8+-T-cellen.

Als oorzaak voor CVID zijn functionele defecten op het niveau van de B-cellen, T-cellen of antigeenpresenterende cellen gesuggereerd.
Moleculaire defecten die ten grondslag liggen aan CVID waren echter tot voor kort niet beschreven. Recent is ICOS-deficiŽntie als oorzaak voor CVID aangetoond bij 4 patiŽnten uit 2 families (15). ICOS is een co-stimulatoir molecuul betrokken bij de interactie tussen geactiveerde T- en B-lymfocyten in de secundaire lymfoÔde organen.
Afwezigheid van ICOS lijkt geen invloed te hebben op de intrinsieke functie van T-lymfocyten. Daarentegen lijken het aantal naÔeve B-cellen, het aantal B-cellen met een immunoglobuline-
klasseswitch en het aantal geheugen-B-cellen verlaagd te zijn bij patiŽnten met een CVID-achtig
ziektebeeld en ICOS-deficiŽntie.
Bij patiŽnten met CVID lijkt er sprake te zijn van immuundisregulatie, waarbij auto-immuunziekten en
maligniteiten (zoals lymfomen) in verhoogde frequentie voorkomen. Zoals reeds genoemd heeft CVID een progressief beloop. In de loop van de tijd ontwikkelen zich progressief IgA-deficiŽntie en IgGsubklassedeficiŽntie.
Antipolysaccharide-antistofdeficiŽntie lijkt al vroeg op te treden. Later kan dit uitbreiden tot een hypogammaglobulinemie met gestoorde antistofresponsen op eiwitantigenen, en eventueel een
T-lymfopenie met gestoorde T-cel-gemedieerde immuniteit.
De infectieuze problemen blijken vaak eerder aanwezig te zijn dan de laboratoriumafwijkingen.
Vandaar dat herhaald onderzoek bij blijvende klinische problemen ondanks eerdere normale bevindingen
essentieel is om de diagnose tijdig te stellen. Vooral als in de familie meerdere personen met al dan niet
milde immuundeficiŽntie voorkomen (zoals IgA-deficiŽntie), is het verstandig actief naar deze diagnose te
blijven zoeken bij een kind dat infectieuze problemen houdt.

PatiŽnten met CVID presenteren zich vaak met infecties van de bovenste en onderste luchtwegen door
gekapselde extracellulaire bacteriŽn en met gastrointestinale problemen die veroorzaakt kunnen worden
door infecties (Giardia, Salmonella, Shigella, Cam pylobacter). Darmproblemen (chronische diarree,
malabsorptie en eiwitverlies via de darm) worden echter ook regelmatig gezien zonder dat er sprake is
van een darminfectie.
Dit wordt geÔnterpreteerd als een teken van T-cel-disregulatie en auto-immuniteit tegen het darmepitheel. Opportunistische infecties zijn bij CVID zeldzaam. Bij 20% van de patiŽnten met CVID worden tekenen van auto-immuunziekten gezien zoals auto-immuun hemolytische anemie en idiopathische trombopenie. Een mogelijk andere subgroep van CVID (20-30%) onderscheidt zich door de aanwezigheid van granulomen in de lever, longen, lymfeklieren, of de huid, vaak in combinatie met splenomegalie en lymfadenopatie.
PatiŽnten met CVID worden behandeld middels intraveneuze of subcutane suppletie van de immunoglobulinen.
Dit leidt tot een verminderd optreden van infecties, maar heeft geen effect op de niet-infectieuze
darmklachten en de kans op het ontwikkelen van maligniteiten waaraan mogelijk de T-cel-disfunctie ten
grondslag ligt.

 

 

horizontal rule

 

Ned Tijdschr Klin Chem Labgeneesk 2004; 29: 145-150


Complement en ontsteking


A.J. HANNEMA1 en C.E. HACK2

 

Het complementsysteem omvat meer dan 30 plasma en membraaneiwitten die een taak hebben bij de verdediging van het lichaam tegen pathogene microorganismen.
Naast hun rol bij de opsonisatie van deze organismen, leidt complementactivatie tot het ontstaan van producten met tal van pro-inflammatoire effecten zoals bijvoorbeeld chemotaxie.
Tot voor kort werd het complementsysteem onderscheiden in twee activatieroutes, de klassieke en de alternatieve activatieroute. Recent is daar een derde activatieroute, de lectine-activatieroute, aan toegevoegd.

In dit artikel wordt aan de hand van de drie verschillende activatieroutes de rol van complement als ontstekingsmediator besproken. Hierbij wordt ook ingegaan op afwijkende complementactivatie in relatie
tot ziekte en op potentieel therapeutische mogelijkheden van complementfactoren.

Ontstekingen hebben tot doel om binnendringende micro-organismen of beschadigd weefsel op te ruimen.
Ontstekingen worden gekenmerkt door pijn, lokale roodheid en verhoging van de temperatuur als
gevolg van vasodilatatie, en door zwelling als gevolg van oedeemvorming en migratie van leukocyten naar
de plaats van ontsteking.

Systemisch kunnen er ook verschijnselen optreden, zoals veranderingen van het eiwitspectrum, een verhoging van de lichaamstemperatuur en hormonale veranderingen. Deze systemische verschijnselen zijn bekend als de acutefasereactie.
Ontstekingsreacties ontstaan als gevolg van het vrijkomen en activeren van ontstekingsmediatoren. Cytokinen  worden als de belangrijkste ontstekingsmediatoren beschouwd, omdat zij de gebeurtenissen die
plaats vinden wanneer micro-organismen het lichaam binnendringen, of wanneer weefsel beschadigd wordt,
voor een belangrijk deel regisseren. Naast cytokinen zijn er nog vele andere ontstekingsmediatoren, waaronder het complementsysteem.
Ontstekingsreacties zijn niet altijd onschuldig, maar kunnen zelf ook schade aan de weefsels berokkenen.
Bij tal van humane ziekten, zoals sepsis, artritis, vasculitis, CARA, inflammatoire darmziekten, lijkt dit negatieve effect van ontstekingsreacties te domineren.

Het is daarom van belang de precieze rol van de verschillende ontstekingsmediatoren bij dergelijke ziekten
te kennen om gericht ingrijpen in het ontstekingsproces mogelijk te maken. Het doel van dit artikel is inzicht te verschaffen in de rol van complement als ontstekingsmediator en het nut van complementbepalingen
in de diagnostiek bij infectie en ontstekingsreacties.
Tevens wordt besproken hoe manipulatie van het complementsysteem therapeutisch nuttig kan zijn.

 

Complement als ontstekingsmediator

Het complementsysteem is een verzameling van ruim 30 plasma- en membraaneiwitten die een taak hebben bij de verdediging van het lichaam tegen pathogene micro-organismen. Een belangrijke functie van complement tijdens ontstekingsreacties is het merken (opsonisatie) van deze organismen voor fagocyterende cellen, zoals macrofagen en granulocyten.
Laatstgenoemde cellen bezitten verschillende receptoren welke fragmenten van complementfactoren herkennen die op bacteriŽn zijn gebonden. Via deze receptoren worden door complement gemerkte organismen gebonden en gefagocyteerd.
De belangrijkste complementfactor verantwoordelijk voor opsonisatie is C3, oftewel de derde complementfactor.

Complementactivatieproducten zoals C3a en C5a, en C5-9-complexen bevorderen chemotaxie, leiden tot activatie en degranulatie van neutrofielen en mestcellen, verhoging van endotheelpermeabiliteit, inductie van adhesiemoleculen zoals ICAM-1 op endotheel, contractie van gladde spiercellen in de bronchiaalboom, relaxatie van gladde spiercellen in arteriolen en versterking van cytokinenproductie door macrofagen. Insertie van C5-9-complexen in een celmembraan kan tot lysis van de targetcel of bacterie leiden.
 

Activatieroutes

Slechts ťťn decennium geleden werd nog algemeen geaccepteerd dat er twee activatieroutes van complement bestonden: de klassieke route, die geactiveerd werd door Fc-fragmenten van de immunoglobulines IgG en IgM in antistof-antigeencomplexen en de alternatieve route, waarvan de activatie direct via membraanstructuren op de bacteriecelwand plaatsvindt.
De eerste route behoort tot de verworven immuniteit, omdat hierbij eerst een antistofrespons tegen een pathogeen opgewekt moet worden, de tweede route maakt onderdeel uit van de aangeboren immuniteit,
die onmiddellijk kan reageren op lichaamsvreemde structuren, in de vorm van suikers, die op de bacteriecelwand herkend worden.

De klassieke route kan ook door eiwitten als C-reactief proteÔne (CRP) geactiveerd worden, en vormt dan weer een effectormechanisme van het aangeboren immuunsysteem.

De derde activatieroute, eveneens onderdeel uitmakend van de aangeboren immuniteit, is de lectineroute.
Deze route wordt geactiveerd door binding van het eiwit MBL (mannosebindend lectine) aan bacteriŽn
of andere micro-organismen met mannose op het oppervlak. MBL lijkt qua structuur op C1q, het eiwit van de klassieke route dat aan immuuncomplexen bindt, en heeft een collageenachtig deel en een lectine deel , dat in staat is aan suikers van de bacteriecelwand te binden. Er zijn inmiddels meer MBL-achtige eiwitten
bij de mens ontdekt, zoals ficoline.
Activatie van de lectineroute kan dus vermoedelijk door verschillende eiwitten geÔnduceerd worden.
De verschillende eiwitten betrokken bij de activatie van de verschillende complementroutes staan aangegeven in figuur 1.

 

 

Alternatieve route

Deze wijze van activatie werd fylogenetisch als de oudste complementroute gezien, maar tegenwoordig
denkt men dat de lectineroute feitelijk eerder ontstond tijdens de evolutie. Alternatieve-route-activatie
leidt tot fixatie van een afbraakproduct van C3, C3b, op pathogene organismen. In natief C3 zit een interne
thio-ester die na activatie van het molecuul tot C3b aan de oppervlakte komt en via hydroxyl- of aminogroepen covalent aan een activator kan fixeren. Het merendeel van de C3b-moleculen zal echter niet
fixeren aan de activator omdat watermoleculen ook efficiŽnt met de thio-ester reageren en deze hydrolyseren voordat C3b gefixeerd is, wat leidt tot Ďfluidphaseí C3b. Zelfs in natieve C3-moleculen blijkt de
thio-ester na verloop van tijd door water te worden gehydrolyseerd. Dit gehydrolyseerde C3 lijkt qua conformatie erg op C3b en kan met factor B en D reageren waardoor een C3Bb-complex ontstaat dat weer
natief C3 omzet in C3a en C3b.

Via dit mechanisme wordt er dus continu een klein beetje C3 geactiveerd (de zogenaamde Ďtick-overí van C3). De factoren H en I voorkomen dat C3 te erg wordt geactiveerd: factor H door Bb uit het C3bBb-complex te verdringen, en I door in het C3bH-complex C3b te inactiveren tot C3bi.
Een alternatieve-route-activator is een stof die een beetje C3b op zodanige wijze bindt dat dit beschermd
is tegen de remmers I en H, en een interactie met B en D kan aangaan.
Deze interactie leidt tot de vorming van een C3bBb-complex op de activator wat weer meer natief C3 activeert, dat weer fixeert, factor B bindt, enz.
Aangezien, zoals gezegd, deze activatie niet te controleren is door de remmers I en H, leidt fixatie van een klein beetje C3b op zoín activator ineens tot een sterke C3-activatie. Polysacchariden op bacteriŽn, gistcellen, schimmels e.d. kunnen op een dergelijke wijze uitstekend de alternatieve route activeren.
C3b dat op lichaamscellen van de mens fixeert, wordt geÔnactiveerd door factor H, waardoor verdere activatie stopt.
Hierdoor kan geen schade aan de eigen cellen aangericht worden, ook al bevinden ze zich dicht
bij de bron van de activatie. Verdergaande activatie van C3 leidt uiteindelijk tot de fixatie van een extra
C3b-molecuul op het C3bBb-convertase, dat daardoor van specificiteit verandert: het gaat nu C5 in
plaats van C3 activeren.
C5-activatie leidt uiteindelijk tot de vorming van het zgn. MAC (Ďmembrane attack complexí) dat is samengesteld uit de complementfactoren C5b, C6, C7, C8 en meestal meerdere moleculen
C9.
Het MAC nestelt zich in de lipidenlaag van de bacteriemembraan, die daardoor permeabel wordt.
Door het grote verschil in osmotische druk binnen en buiten de cel zal deze vloeistof aanzuigen en barsten
(bacteriolysis) en wordt de bacterie vernietigd.
Naast de remmers I en H, en de factoren B, D en C3b, kent de alternatieve route nog een factor, P (properdine), die zorgt voor stabilisatie van het C3bBbcomplex, waardoor dit langer werkzaam kan zijn. P is
dus in dit opzicht een tegenpool van factor H.
Bij de verschillende activatiestappen waarbij complementfactoren enzymatisch gesplitst worden, ontstaan
kleine fragmenten die een sterke biologische werking hebben, zoals de anafylatoxinen C3a en C5a. Dit zijn
chemotactisch actieve stoffen die leukocyten naar de plaats van de ontsteking dirigeren. Het C3b zelf is, behalve een onderdeel van het alternatieve-route-convertase, ook een opsonine dat verantwoordelijk is voor
binding aan complementreceptoren op fagocyterende cellen. Het legt hiermee een verbinding met de cellulaire immuniteit via het fagocytoseproces.

In het laboratorium wordt de activiteit van deze route gemeten d.m.v. de AP50-titerbepaling, waarbij konijnen - of cavia-erytrocyten in afwezigheid van Ca2+ door complement gelyseerd worden. De afwezigheid van
C3, factor H, factor I of factor D zal leiden tot een sterk verlaagde titer. Het ontbreken van factor P leidt
eveneens tot een verlaagde AP50-titer, echter minder sterk dan bij factor-H-, -I-, of -D-deficiŽntie. Verder
onderzoek van de afzonderlijke alternatieve-route-factoren kan van belang zijn om deficiŽnties hiervan
vast te stellen.

Het is bekend dat het ontbreken van een van de alternatieve-route-factoren kan leiden tot meningococcen-ziekte. Ook in Nederland zijn deze deficiŽnties, gepaard gaande met infectie met Neisseria meningitidis bekend: factor H (1), factor D (2), factor P (3, 4). Ook twee factor-I-deficiŽnties zijn inmiddels
bekend geworden.
Deze deficiŽntie gaat eveneens gepaard met recidiverende meningococceninfecties.
Alvorens onderzoek naar een factor-H- of -I-deficiŽntie te doen is het gewenst de concentraties
van C3, factor B en het afbraakproduct C3d te meten.
Bij de factor-H-deficiŽntie zullen C3 en factor B (sterk) verlaagd zijn, terwijl de C3d-concentratie juist
sterk verhoogd is ten gevolge van een continue, ongecontroleerde afbraak van C3, vanwege het ontbreken
van factor H (de Ďtick-overí van C3, zie boven, is ongeremd).
Bij een factor-I-deficiŽntie zien we iets dergelijks voor C3 en factor B, maar in dit geval is er geen toename van de C3d-concentratie. Dat vindt zijn oorzaak in het feit dat factor I noodzakelijk is voor de afbraak van C3b in C3c en C3d.
Zonder aanwezigheid van factor I vindt deze splitsing niet plaats (5).
Behalve de associatie met meningococceninfecties is de deficiŽntie van factor H betrokken bij een atypische vorm van het hemolytisch-uremisch-syndroom (HUS). HUS wordt gekarakteriseerd door hemolytische anemie, trombocytopenie, diarree en acute nierinsufficiŽntie.
Bij de atypische vorm, waarbij vooral puntmutaties gevonden worden in het C-terminale
deel van de factor-H-keten (78%) of door mutatie een stopcodon ontstaat (22%), is er geen voorafgaande
diarree.
Deze mutaties, die in veel gevallen een erfelijk karakter hebben, leiden tot een inactieve vorm van factor H, of ze blokkeren de uitscheiding van factor H, waardoor het zich in de cel ophoopt.
Omdat de gebruikelijke testmethoden geen onderscheid kunnen maken tussen de actieve en de inactieve vorm, zal een afwijkende (verlaagde) concentratie lang niet in alle gevallen gevonden worden (6).
In tegenstelling tot de meeste andere deficiŽnties van complementfactoren zijn de patiŽnten met atypische HUS meestal heterozygoot en maken ze naast de afwijkende vorm ook normaal, functioneel-actief factor H aan.

 

Klassieke route

Later ontstaan in de evolutie, maar veel bekender door de vroege ontdekking door Bordet in 1895, is de
klassieke complementactivatieroute. Deze is afhankelijk van het opwekken van specifieke antistoffen tegen
organismen die het lichaam binnengedrongen zijn.
Hierdoor komt dit verdedigingsmechanisme later (Ī 5-7 dagen) op gang dan de alternatieve route. Het
werkt echter veel efficiŽnter, omdat alleen immuuncomplexen en cellen waaraan IgM, IgG1, IgG2 of
IgG3 gebonden is, door complement herkend en opgeruimd worden.
De reactievolgorde, te zien in figuur 1, loopt via de binding van C1q aan het Fc-fragment van immunoglobulines en activatie van het aan C1q gebonden C1r en C1s. Geactiveerd C1s splitst C4 en C2, waarbij het C3-convertase C4b2a gevormd wordt. C1-esteraseremmer zorgt ervoor dat na de activatie door immuuncomplexen de activatie beperkt blijft tot de directe omgeving van het complex en zich niet over het gehele bloedvolume uitbreidt.

Tekort aan C1-esteraseremmer, zoals dat bij het hereditair angio-oedeem gevonden wordt, leidt tot het vrijkomen van grote hoeveelheden vasoactieve peptiden, deels uit geactiveerde complementfactoren, maar deels ook uit het contactactivatiesysteem van de intrinsieke stollingsroute.
Dit laatste wordt verklaard uit het feit dat C1- esteraseremmer ook de belangrijkste remmer is van
kallikreÔne en geactiveerde Hageman-factor (factor XII), de twee actieve proteasen van het contactacitvatiesysteem van de bloedstolling.
De excessief gevormde vasoactieve peptiden geven vaatverwijding en oedeemvorming.
Het klassieke-route-convertase C4b2a splitst C3, waarbij het grootste fragment C3b voor een deel via de
thio-ester aan het oppervlak van het micro-organisme of immuuncomplex gebonden blijft en via complementreceptoren op b.v. granulocyten tot fagocytose leidt. Net als bij de alternatieve route zal bij verdergaande activatie van C3 op een gegeven moment een C3b-molecuul op het C4b2a-convertase fixeren, waardoor de specificiteit van laatstgenoemde verandert en het C5 gaat omzetten. Dit leidt uiteindelijk ook tot de vorming van het MAC.

Voorts is op te merken dat het C3b dat op een klassieke activator fixeert, ook een interactie met factoren B en D kan aangaan waarbij net als boven beschreven voor de alternatieve route via het C3bBb-convertase natief C3 geactiveerd kan worden. De alternatieve route amplificeert dus als het ware op C3-niveau de activatie van de klassieke route.

Omdat bacteriŽn en immuuncomplexen complement  kunnen activeren, gaat men er meestal van uit dat zij
de oorzaak van complementactivatie bij ontstekingsziekten zijn. Toch wordt er bij een aantal ziektebeelden
complementactivatie gevonden, zonder dat deze activatoren aanwezig zijn.
Activatie van complement tijdens behandeling van kankerpatiŽnten met interleukine-2 is een voorbeeld hiervan.
Deze patiŽnten ontwikkelen (als ongewenst bijeffect) een gegeneraliseerde ontstekingsreactie op de toediening van dit interleukine, welke het gevolg is van het vrijkomen van TNF (7) en IL-6. Opmerkelijk genoeg wordt bij deze patiŽnten ook een sterke complementactivatie gevonden. Er is hier echter geen sprake van een infectie door bacteriŽn, of aanwezigheid van immuuncomplexen.
Aangetoond kon worden dat de complementactivatie in dit geval door het eiwit C-reactief proteÔne (CRP) gemedieerd wordt.
CRP is een acuutfase-eiwit dat o.a. aan fosfocholine kan binden. Fosfocholine komt voor in koolhydraten
van bacteriekapsels en op lipopolysachariden van micro-organismen, zoals S. pneumoniae, Haemophilus
influenzae, Neiserria meningitides en Aspergillus fumigatus. Gebonden CRP kan vervolgens, net als een
IgG- of IgM-antistof, de klassieke complementroute activeren. Ook wordt fosfocholine gevonden in fosfatidylcholine, een fosfolipide van celmembranen.
In de membraan van gezonde cellen is het fosfocholine niet bereikbaar voor CRP, maar op necrotische cellen en ook op reversibel beschadigde cellen kan CRP wel aan het fosfocholine in de membraan binden.

Deze bereikbaarheid van fosfocholine heeft te maken met de fosfolipidensamenstelling van de celmembraan.
Het aan een ligand gecomplexeerd CRP wordt herkend door C1q en via de vorming van C3-convertase
activeert dit de klassieke route. Het lijkt erop dat er voor C1q-binding meerdere CRP-moleculen in elkaars
directe omgeving nodig zijn, zoals dat ook geldt voor de activatie van complement door IgGmoleculen.
Het vermogen van CRP zich te binden aan pathogene organismen en het verwijderen hiervan
door complementactivatie en rekrutering van fagocyterende cellen is belangrijk voor de aangeboren immuniteit.
Verder heeft het een duidelijke rol in het opruimen van necrotische en apoptotische cellen en draagt zo bij aan het herstel van beschadigde weefsels (8).

Activatie van de klassieke complementroute door beschadigde en apoptotische cellen, al dan niet door adaptormoleculen als CRP, kan op verschillende manieren tot ziekten leiden. Excessieve activatie
speelt een rol bij bijvoorbeeld het acute myocardinfarct, te geringe activatie leidt tot het ziektebeeld systemische lupus erythematosus (SLE).
Beide beelden worden hieronder besproken.
Bij het acuut myocardinfarct (AMI) raken cardiomyocyten ischemisch waardoor de fosfolipidensamenstelling van hun celmembraan verandert. De normale asymmetrie van hun lipidenmembraan, die ontstaat omdat de fosfolipiden aan de binnen- en buitenzijde van de membraan onder normale omstandigheden niet hetzelfde zijn, kan niet worden gehandhaafd. Het gevolg hiervan is dat deze cellen negatief geladen fosfolipiden in hun buitenmembraan krijgen. Secretoir fosfolipase-A2 (sPLA2) kan hierdoor de membranen van beschadigde en dode cellen hydrolyseren, waarbij CRP zich aan de gevormde lysofosfolipiden bindt en het complement systeem activeert (figuur 2).

 

 

Oxidatie van de fosfolipiden kan een vergelijkbaar effect hebben. Fagocyten zullen zo worden aangezet
de met complement gemerkte cellen op te ruimen met als gevolg een verergering van de ontsteking (9).
Lagrand et al. (10) onderzochten 17 patiŽnten die overleden waren aan AMI. Zij vonden depositie van
CRP, tezamen met de complementfactoren C3 en C4, in het geÔnfarcteerde gebied en niet in normaal uitziend weefsel van het myocardium (figuur 3). Nijmeijer et al. (11) vonden bij 56 patiŽnten die aan een
acuut myocardinfarct waren overleden een duidelijke correlatie tussen geactiveerd complement in het aangedane weefsel en de aanwezigheid van CRP-complement complexen welke specifiek worden gevormd
tijdens activatie van complement door CRP.
Deze gegevens duiden erop dat CRP een belangrijke rol speelt bij activatie van complement in het myocardweefsel tijdens een hartinfarct.
Dit onderzoek is van belang bij het zoeken naar therapeutische mogelijkheden om de weefselbeschadiging bij AMI te beperken.

 



Zo was uit dierexperimenteel onderzoek bij honden gebleken dat de toediening van hoge dosis C1-esteraseremmer de uitbreiding van het necrotische gebied van het myocard doet verminderen. De Zwaan
et al. (12) toonden aan dat bij 22 patiŽnten met een hartinfart de vorming van de C4-afbraakproducten
C4b/c na toediening van C1-esteraseremmer significant afnam in vergelijking met een controlegroep.
Nog belangrijker was de bevinding dat patiŽnten die C1-esteraseremmer toegediend hadden gekregen een
kleiner infarct hadden dan historische controles. Dat duidt erop dat remming van complementactivatie bij
patiŽnten met AMI therapeutisch zinvol kan zijn. Dit gunstige effect wordt gevonden zelfs als de remmer
pas 6 uur na optreden van het AMI wordt toegediend, wat suggereert dat remming van complementactivatie
zelfs in een relatief laat stadium nog zinvol kan zijn.
Niet alleen teveel, maar ook te geringe activatie van complement door apoptotische cellen kan tot ziekte
leiden. Reeds lang is bekend dat genetische deficiŽnties van de klassieke route van het complementsysteem een sterke associatie vertonen met het ontwikkelen van SLE. Feitelijk hebben personen met een deficiŽntie van het C1-complex (C1q, C1r of C1s) vrijwel 100% kans om SLE te ontwikkelen.

Men heeft altijd gedacht dat de ontwikkeling van SLE bij een tekort aan een van de C1-onderdelen komt door een gestoorde opruiming van immuuncomplexen.
Sinds een paar jaar is bekend dat apoptotische cellen ook de klassieke route van het complementsysteem
activeren. Bovendien is gebleken dat vele auto-antistoffen die bij SLE voorkomen feitelijk antistoffen zijn tegen afval van apoptotische cellen (o.a. nucleosomen en fosfolipiden). Derhalve denkt men nu dat deficiŽnties van de klassieke route leiden tot een verminderde opruiming van apoptotische cellen, waardoor
deze het specifieke immuunsysteem stimuleren tot de vorming van antistoffen. Die antistoffen vormen
vervolgens immuuncomplexen, die met betrokken auto-antigenen immuuncomplexen vormen die in de vaten neerslaan en daar via fagocyterende cellen en mogelijk ook de alternatieve route van het complementsysteem tot ontstekingen leiden.
In een dergelijk scenario is te verwachten dat ook deficiŽnties van CRP en serumamyloÔdcomponent P (SAP), die immers als adaptormoleculen functioneren voor de activatie van complement door apoptotische cellen, tot SLE leiden. Recente studies in muizen duiden daar inderdaad op.

 

Lectineroute


Tamelijk recent in de geschiedenis van het complementonderzoek werd ontdekt dat het mannosebindend
lectine (MBL) een component was van een nieuwe complementactivatieroute. Hierbij wordt zonder
medewerking van antistof, maar ook met uitsluiting van C1, de klassieke route in gang gezet, te beginnen met C4 en C2.
Het in de lever gesynthetiseerde MBL heeft een oligomere structuur en bestaat uit drie identieke peptideketens
die elk een Ca2+ -afhankelijk en polysacharidebindend lectinedeel, een hydrofoob deel, een collageendeel en een cysteÔnerijk N-terminaal deel bezitten.

Tezamen vormen de drie ketens een klassieke tripelhelixstructuur. Het MBL kan in verschillende oligomere structuren voorkomen. Tetrameren zijn nodig voor activatie van complement, di- of trimeren hebben vermoedelijk geen biologische activiteit.
MBL bindt aan verschillende suikers zoals mannose, N-acetylgalactosamine, N-acetylglucosamine en maltose.

Door de lage bindingsaffiniteit van de afzonderlijke bindingsplaatsen is het noodzakelijk dat meerdere lectinedelen van ťťn MBL-molecuul tegelijkertijd aan de repeterende suikerstructuren op micro-organismen hechten om een sterke functionele binding te krijgen. Wat functie betreft lijkt MBL sterk op C1q. Beide behoren dan ook tot een familie van structureel verwante eiwitten.

Recent is bekend geworden dat ook verschillende andere leden van deze familie, zoals de verschillende ficolines, het complementsysteem kunnen activeren.
De gemiddelde concentratie van MBL in plasma is Ī1,7 Ķg/ml, maar kan sterk variŽren. De concentratie is erfelijk bepaald en wordt sterk beÔnvloed door polymorfismes in exon 1 van het MBL-gen op chromosoom 10.
De polymorfismen worden aangetroffen in codon 52 (arginine􀀃cysteÔne), codon 54 (glycineasparaginezuur) en codon 57 (glycineglutaminezuur ) .
Er is sprake van een opmerkelijke geografische variabiliteit bij de polymorfismen; de codon-52- variant wordt hoofdzakelijk in het Eurazische gebied gevonden en de codon-57-variant vooral in Afrikaanse populaties ten zuiden van de Sahara. Ook z.g. promotorpolymorfismen van het MBL-gen, speciaal  een basenpaarsubstitutie in codon Ė221 (G􀀃C), kunnen leiden tot zeer uiteenlopende en vaak verlaagde concentraties.
Het gevolg van deze polymorfismen is dat de secundaire structuur van de tripelhelix niet gevormd kan worden en er een niet functionerend eiwit ontstaat. Hierdoor is zelfs bij heterozygoten de plasmaconcentratie van het functioneel actieve (suikerbindende) molecuul slechts 1/8 van de normale waarde. DeficiŽnties zijn dan ook bepaald niet zeldzaam: bij Ī15-20% van de bevolking wordt een sterk verlaagde concentratie gevonden.

Voor het meten van de MBL-concentratie is het van belang een functionele bepaling te doen die gebruik maakt van binding aan mannose, daar anders de niet functionerende MBL-moleculen mee bepaald worden.
Omdat MBL als opsonine van diverse bacteriŽn functioneert en tevens complementactiverende eigenschappen
heeft, levert een MBL-deficiŽntie een verhoogd risico op infectieziekten op. Een MBL-deficiŽntie in geÔsoleerde vorm hoeft geen belangrijk gezondheidsrisico op te leveren, maar kan problemen opleveren bij individuen waarbij andere deficiŽnties van het immuunsysteem aangetroffen worden, zoals mucoviscoÔdosis of een neutropenie als gevolg van het gebruik van cytostatica.

Vanwege de hoge frequentie van MBL-deficiŽnties, is het moeilijk te begrijpen dat deze mutaties in de loop van de evolutie niet verdwenen zijn, omdat de betrokken individuen  in het nadeel zijn t.o.v. soortgenoten. Het is echter bekend dat bepaalde micro-organismen die zich binnen de cel vermenigvuldigen mogelijk gebruik maken
van complementactivatie door MBL om de gastheercellen (fagocyten) binnen te dringen. Dit is onder
meer het geval bij Mycobacterium tuberculosis, M. leprae en Leishmania-soorten.

In gebieden waar de ziekten tengevolge van deze pathogene organismen voorkomen, zullen individuen met een lage MBLconcentratie in het voordeel zijn. Het is dus aantrekkelijk om te veronderstellen dat MBL-deficiŽntie
onder bepaalde omstandigheden ook gķnstig kan zijn, namelijk bescherming biedt tegen intracellulaire
ziekteverwekkers (13, 14).
De activatie van complement via MBL wordt in gang gezet door de meervoudige binding van MBL aan
repeterende suikers van oppervlaktestructuren van bacteriŽn, schimmels en virussen (15). Door associatie
van MBL met de serineproteases MASP-1, MASP-2 en MASP-3, die wat structuur betreft op de
complementfactoren C1r en C1s lijken, worden C4 en C2 geactiveerd, waardoor het klassieke-route-C3-
convertase-C4b2a gevormd wordt. Met name MASP-2 lijkt sterk op C1s in zijn C4- en C2-activerende eigenschappen, waarbij opgemerkt moet worden dat dit serineprotease niet zoals C1s via een andere factor
(C1r) geactiveerd wordt, maar direct na binding van MBL aan een substraat zijn enzymatische activiteit
t.o.v. C4 en C2 verkrijgt (16). De C3-activatie vindt vervolgens op de gebruikelijke wijze plaats.

 

Conclusie

Het complementsysteem is een belangrijke mediator van de humorale immuniteit en ontstekingsreacties,
waarbij het via opsonisatie een brugfunctie vervult tussen humorale en cellulaire afweer. De alternatieve en
lectineroute zijn direct te activeren via suikerstructuren op pathogenen, terwijl de klassieke route pas na het
opwekken van antistoffen of CRP op gang komt, maar hiermee wel een grotere selectiviteit en hogere efficiŽntie
bezit. Hoewel een goed functionerend complementsysteem als onderdeel van de afweer tegen ziekteverwekkers
voordelig is voor het individu, kan het in andere gevallen doorslaan in zijn werking en daarmee
verergering van ontstekingsreacties geven of het binnendringen van micro-organismen bevorderen.

 

horizontal rule

 

 

Stoornissen betreffende het immuunsysteem en het verdedigingssysteem
 

Antibody Deficiencies:

 

  1. X-Linked Agammaglobulinemia;  Bruton type agammaglobulinemia

    OMIM: 300300

    OMIM: Clinical Synopsis

    Who named it?:  Ogden Carr Bruton

    GeneReviews: X-linked agammaglobulinemia (XLA)

    e-Medicine: Agammaglobulinemia


     
  2. Hyper-IgM immunodeficiency Type 1; X-Linked

    OMIM: 308230

    OMIM: Clinical Synopsis

    e-Medicine: Immunoglobulin M deficiency

     
  3. Hyper-IgM immunodeficiency , Type 2; autosomal recessive

    OMIM: 605258

    e-Medicine: Immunoglobulin M deficiency


     
  4. Hyper-IgM immunodeficiency , Type 3

    OMIM: 606843

    OMIM: Clinical Synopsis

    e-Medicine: Immunoglobulin M deficiency


     
  5. Hyper-IgM immunodeficiency , Type 4

    OMIM: 608184

    e-Medicine: Immunoglobulin M deficiency


     
  6. Common variabel immunodeficiency

    OMIM: 240500

    OMIM: Clinical Synopsis


     
  7. Selective immunoglobulin A deficiency

    OMIM: 137100

    OMIM: Clinical Synopsis

    e-Medicine: Immunoglobulin A deficiency


     
  8. Severe combined immunodeficiency, X-Linked; SCIDX1

    OMIM: 300400

    OMIM: Clinical Synopsis

    e-Medicine: Severe combined immunodeficiency

    Extra informatie: The SCID Homepage
     

 

 

T Cell and Combined Immunodeficiency Disorders:

 

  1. Severe combined immunodeficiency, X-Linked; SCIDX

    OMIM: 300400

    OMIM: Clinical Synopsis

    e-Medicine: Severe combined immunodeficiency

    Extra informatie: The SCID Homepage


     
  2. Severe combined immunodeficiency 1, SCID1

    OMIM: 202500

    OMIM: Clinical Synopsis


     
  3. Ataxia Telangiectasia ( AT )  ( Louis-Bar Syndrome )

    OMIM: 208900

    OMIM: Clinical Synopsis

    e-Medicine: Ataxia Telangiectasia


     
  4. Bloom Syndrome

    OMIM: 210900

    OMIM: Clinical Synopsis

    e-Medicine: Bloom Syndrome


     
  5. Nijmegen breakage syndrome

    OMIM: 251260

    OMIM: Clinical Synopsis

    GeneReviews: Nijmegen breakage syndrome

    e-Medicine: Nijmegen breakage syndrome


     
  6. Bare lymphocyte syndrome type II

    OMIM: 209920

    OMIM: Clinical Synopsis


     
  7. Autoimmune lymphoproliferative syndrome (ALPS)

    OMIM: 601859

    OMIM: Clinical Synopsis

    e-Medicine: Lymphoproliferative disorders


     
  8. Autoimmunity-autoimmune polyendocrinopathy with candidiasis and ectodermal dystrophy, APECED

    OMIM: 240300

    OMIM: Clinical Synopsis

    MedicineNet: APECED


     
  9. Wiskott-Aldrich syndrome (WAS)

    OMIM: 301000

    OMIM: Clinical Synopsis

    e-Medicine: Wiskott-Aldrich syndrome

    Who named it?: Alfred Wiskott   ;  Robert Anderson Aldrich


     
  10. Cartilage-hair hypoplasia

    OMIM: 250250

    OMIM: Clinical Synopsis

    e-Medicine: Cartlilage-hair hypoplasia

 

 

Genetically Determined Disorders of the Complement System:

 

  1. Algemeen: e-Medicine: Complement Deficiency


     
  2. C1q Deficiency

    OMIM: 120570


     
  3. C1r/C1s Deficiency

    OMIM: 216950

    OMIM: Clinical Synopsis


     
  4. C4 Deficiency

    OMIM: 120790

    OMIM: Clinical Synopsis


     
  5. C2 deficiency       

    OMIM: 217000

    OMIM: Clinical Synopsis


     
  6. C3 Deficiency

    OMIM: 120700

    OMIM: Clinical Synopsis


     
  7. C5 Deficiency

    OMIM: 120900

    OMIM: Clinical Synopsis


     
  8. C6 Deficiency

    OMIM: 217050

    OMIM: Clinical Synopsis


     
  9. C7 Deficiency

    OMIM: 217070

    OMIM: Clinical Synopsis


     
  10. C8 Deficiency Type I

    OMIM:
    120950

    OMIM: Clinical Synopsis


     
  11. C8 Deficiency Type II

    OMIM: 120960

    OMIM: Clinical Synopsis


     
  12. C9 Deficiency

    OMIM: 120940


     
  13. Factor 1 deficiency


     
  14. Factor H Deficiency

    OMIM: 134370

    OMIM: Clinical Synopsis


     
  15. Factor D Deficiency

    OMIM: 134350

    OMIM: Clinical Synopsis


     
  16. Properdin Deficiency

    OMIM: 312060

    OMIM: Clinical Synopsis


     
  17. C4b Binding Protein Deficiency


     
  18. CD59 Deficiency

    OMIM: 107271


     

 

Leukocyte Adhesion Deficiencies:

 

  1. Leukocyte Adhesion Deficiency ( LAD Type I )

    OMIM: 116920

    OMIM: Clinical Synopsis

    e-Medicine: Leukocyte Adhesion Deficiency


     
  2. Leukocyte Adhesion Deficiency type 2 ( LAD Type II )

    OMIM: 266265

    OMIM: Clinical Synopsis

    e-Medicine: Leukocyte Adhesion Deficiency


     
  3. specific granule deficiency

    OMIM: 245480

    OMIM: Clinical Synopsis


     

 

Inherited Disorders of Phagocyte Killing:

 

  1. Chronic Granulomatous Disease ( CGD )

    OMIM: 306400

    OMIM: Clinical Synopsis

    e-Medicine: Chronic Granulomatous Disease


     
  2. Glucose-6-Phosphate Dehydrogenase Deficiency ( G6PD )

    OMIM: 305900

    OMIM: Clinical Synopsis

    Extra informatie: Glucose-6-fosfaat dehydrogenase deficiŽntie of G6PD deficiŽntie


     
  3. Myeloperoxidase Deficiency ( MPO Deficiency )

    OMIM: 254600

    OMIM: Clinical Synopsis

    e-Medicine: Myeloperoxidase deficiency


     
  4. Glutathione Synthetase Deficiency

    OMIM: 231900

    OMIM: Clinical Synopsis

    e-Medicine: Glutathione synthetase deficiency


     
  5. Glutathione Reductase Deficiency

    OMIM: 138300

    OMIM: Clinical Synopsis


 

Terug naar hoofdmenuHoofdmenu

 


 

Anti-Spam Knop. Schrijf het e-mail adres op, voordat u op de knop drukt