Deze samenvatting is gebaseerd op het studiejaar 2013-2014.

HC 1 - introduction Mechanism of disease

Er zijn 7 basis categorieën van ziektemechanismen namelijk:
-Acute and chronic inflammation
-disordered immunity
-cell/tissue injury and repair
-Hemodynamische aandoeningen
-Growth disorders (neoplastic, non-neoplastic)
-Metabolic and degenerative disorders
-Congenital abnormalities (Genetic, non-genetic)

*De eerste 3 ziektemechanismen gaan we dit blok behandelen en de rest het volgende blok.
De 7 categorieën kunnen doorlopen worden. Stel dat een patiënt het HLA-type gen heeft dan kan deze patiënt als die besmet raak met het virus coxsackie B, diabetes mellitus ontwikkelen. Dit is een metabool syndroom. Door de diabetes mellitus kan de patiënt door vasculaire occlusie nierfalen ontwikkelen waarna de patiënt een nieuwe nier nodig heeft. Hierbij zie je de categorieën hemodynamische aandoeningen en verwonding en herstel. Bij een niertransplantatie wordt het immuunsysteem platgelegd. Hierbij heb je dus een immuundeficiëntie. Dit was een voorbeeld om te laten zien dat er vaak niet 1 mechanisme achter een aandoening schuilt maar meerdere.
Dit blok gaan we 6 thema’s behandelen.
-The immune system and it’s opponents
-Infectious diseases
-Allergy*
-Auto- immunity*
-prevention and control
-Transplantation
*Als we het hebben over een allergie dan is het immuunsysteem overactief t.o.v. dingen buiten het lichaam. Als we het hebben over een auto-immuunziekte dan hebben we het over een immuunsysteem dat over actief is tegen het lichaam zelf.

HC 2 - Introduction to the immune system

Thema 1: Normal host response to pathologicial stimuli chapter 1,2 en 10. Parham

Het menselijke lichaam kan door vele verschillende ziekteverwekkers aangevallen worden. Enkele voorbeelden. Zie dia 5 voor de afbeelding van de ziekteverwekkers.
a. HIV
b. influenza
c. stafylokokken audius
d. Streptococus pyogenes
e. Salmonella enteritidis
f. Myobacterium tuberculosis

De verschillende ziekteverwekkers zorgen voor verschillende immuunresponsies

De basis defensie mechanisme van het lichaam is in 3 lagen onder te verdelen, namelijk:
-De physical barriers
-innate immune system
-Adaptive immune respons
-De physical barriers:
Het epitheel is een niet penetreerbare laag. Het bekleed de buitenkant van ons lichaam maar ook de holtes van binnen. Denk aan de longen en de gastrotestinale tractus. Maar ook de urinewegen zijn bekleed met een epitheel.
Op dia 8 zie je histologische afbeeldingen van de long-, huid- en darmepitheel.
De epitheelcellen zitten dicht op elkaar. In de long bevatten de ze epitheelcellen cilia. Deze vegen als het ware de ziekteverwekkers omhoog.
Bij de huid zie je wederom dat de epitheelcellen dicht op elkaar zitten. De huid bevat een hoornlaag waardoor het nog lastiger is voor ziekteverwekkers om binnen te dringen.
Het darmepitheel zie je ook weer de epitheelcellen die dicht op elkaar zitten. Maar je ziet ook de grote witte cellen. Dit zijn de gobletcellen. Deze cellen produceren mucus. Mucus is een substantie dat antibacteriële enzymen bevat.

Op dia 9 zie je een overzicht van hoe bepaalde onderdelen van het lichaam op mechanische, chemische en microbiologische wijze proberen ziekteverwekkers buiten te houden.
Wat je niet moet vergeten is, is dat het lichaam van zichzelf bacteriën bevat die voor ons niet schadelijk zijn. Sterker nog, ze vormen een front tegen andere indringers. Ze voorkomen dat andere bacteriën koloniseren.

Bij een verwonding is de natuurlijke barrière stuk. Indringers kunnen zo makkelijk binnen dringen. Wat het lichaam dan te bieden heeft is de innate immune system: Het immuunsysteem dat voorgeprogrammeerd is. Dit is de 2^e barrière. Dit systeem komt snel in actie (binnen enkele uren na het binnendringen van een ziekteverwekker. Dit systeem houdt zo’n 95 % van de pathogeenaavallen tegen. Het is geen veranderlijk systeem. Het kan alleen bepaalde ziekteverwekkers verwerken door een beperkt aantal receptoren en eiwitten.
Het innate immune system zorgt ervoor dat de adaptive immune system aangezet wordt. Als het innate immune system niet werkt, wordt het adaptive immune system niet aangezet. Zie dia 15.

Op dia 11 zie je hoe de immuuncellen tot stand komen. Er zijn 3 lijnen die afkomstig zijn van de stamcel. Je hebt de de lymphoid lijn, myeloid lijn en de erythroid lijn.
De lymphoid lijn eindigt in een plasma cel, een effecor T-cel en de NK cel.
De myoloid lijn eindigt in neurophil, basophil, eusinophil, dentrietcel , macrofaag en de mestcel.
Deze cellen behoren tot het innate immune system.
De erythroid lijn eindigt in bloedplaatjes en rode bloedcellen.
Belangrijk om te weten is dat de celdifferentiatie in het beenmerg plaatsvindt. De uiteindelijke cellen verlaten het beenmerg en gaan het bloed in. De productie van de cellen is continu.

-Adaptive immune system: De respons van de adaptive immune system duurt 5-6 dagen. Dit komt omdat de cellen moeten rijpen. Dit kost tijd en daarom is de innate immune system nodig om het lichaam de eerste paar dagen te beschermen.
B en T lymfocyten spelen hier een grote rol. Voordat de eerste ontmoeting met de ziekteverwekker is ontstaan, zijn er maar een paar B en T- cellen die de specifieke antigen presenteren. Na de activatie komen er meer B- en T- cellen die deze specifieke antigen presenteren.

De T-cellen ontstaan zoals gezegd in het beenmerg maar voor maturatie moeten ze naar de thymus om functioneel actief te worden. Dus de voorloper van de T-cel gaat van het beenmerg naar de thymus en de volwassen T-cel gaat van de thymus naar secondaire lymfe weefsel (lymfeklier, milt, GALT, BALT, MALT) De meeste secondaire lymfeweefsel bevindt zich in het gastro-entestinale tractus. Primair lymfeweefsel is het weefsel waar de T-cellen gemaakt worden en matureren (Beenmerg en thymus). De T- lymfocyten zijn niet statisch. Ze zijn constant in beweging. Ze verblijven een tijd in de lymfeknoop en als daar geen ziekteverwekkers komen gaan ze via de vene naar het hart en vanuit het hart weer naar de arterie en dan weer naar een lymfeknoop.

Kijk nu naar dia 22. Op deze dia zie je links een afbeelding van een mens en rechts een afbeelding van lymfe klier. Stel dat je met je voet in een stuk glas bent gaan staan. Dan kunnen de ziekteverwekkers via deze laesie naar binnen komen. Deze ziekteverwekkers reizen via lymfe (afferente lymfatisch vat) naar de lymfe klier waar de B- en T- cellen staan te wachten. De lymfeklier heeft een nierachtige vorm. De lymfeklier bestaat uit een subcapsulaire sinus, cortex en een medulla. In de subcapsulaire sinus wordt het lymfe opgevangen. Ook zitten hier de macrofagen. Zij zijn de eerste die in contact komen met de ziekteverwekkers. De macrofagen maken van de ziekteverwekker kleine fragmenten en presenteren dit aan de B- lymfocyten die zich onder de macrofagen bevinden. De T-lymfocyten bevindt zich aan de binnenzijde van de cortex en de B-lymfocyten bevinden zich aan de buitenkant van de cortex. De B-lymfocyten vormen blaasjes. Indien er een infectie optreed worden de B-lymfocyten groter. Zij vormen dan een ‘germinal center’. Het lymfe gaat tussen de B- en T lymfocyten door tot het bij de medulla komt. Daar verlaat het de lymfeklier via het efferente lymfatische vat. Zie voor een duidelijke afbeelding blz. 20 van Parham. Wat je niet moet vergeten is dat lymfe ook T-lymfocyten bevatten. De T-lymfocyten komen net als de ziekte verwekker via het afferente lymfatische vat binnen. Als de T-lymfocyt zijn specifieke antigen vindt zal het differentiëren naar een effector cell. Dit gaat via de dentritic cells . De T- lymfocyten die niet hun specifieke antigen vinden zal via de efferente lymfatische vat, de lymfeklier verlaten.
 

De milt zuivert het bloed van ziekteverwekkers via macrofagen. De macrofagen presenteren de antigenen aan de B- en T- lymfocyten
 

De langerhanscellen in de huid en mucosa zijn de schildwachten van het immuunsysteem. De langerhanscel is een dentritische cel. Deze neemt antigeen van de binnendringer op en neemt het mee naar de lymfeknoop waar het wordt aangeboden aan een T-lymfocyt.

Eerder werd al gezegd dat er germinal centers zijn. Vanuit deze germinal centers ontwikkelen plasmacellen zich. Deze plasmacellen produceren immunoglobulinen.

HC 3 - Innate and adaptive immune system

Zoals in het vorige college gemeld is zijn er 3 soorten barrières die het lichaam moeten beschermen tegen ziekenverwekkers.
-Physical barriers
-Innate immune system
-Adaptive immune system

We gaan het nu over de innate immune system hebben. De hoofdrolspelers in dit systeem zijn de NK cellen (Natural killer), neutrophil, eusinophil, basophil, dentritic cell en de macrofaag.
Ook hebben we het gehad over de belangrijkheid van de innate immune system. Het innate immune system zet het adaptive immune systeem aan. Zonder het innate immune system kan het adaptive systeem niet worden aangezet.
Er zijn verschillende immuuncellen voor verschillende soorten ziekteverwekkers. Je hebt extracellulaire en intracellulaire ziekteverwekkers. Beide kan je weer verdelen in 2 takken.
Bij extracellulaire ziekteverwekkers kan je het verdelen in interstitiële ruimte (, bloed, lymfe) en in epitheel oppervlakken. De intracellulaire ziekteverwekker is op te delen in cytoplasmatisch en vesiculair. Op dia 7 zie je een tabel waarin precies staat welk defensie mechanisme bij welke type ziekteverwekker hoort.
Een neutrofiel heeft verschillende receptoren voor vele bacterie- en schimmel componenten. Als een neutrofiel aan een bacterie bindt dan wordt de bacterie opgenomen via fagocytose. Als de bacterie in de neutrofiel zit wordt de bacterie vernietigd door de toxische granules in de neutrofiel.

Activatie van macrofagen zorgt voor een lokale ontsteking (afhankelijk van de hoeveelheid ziekteverwekker dat binnen is gekomen) en voor opgang komen van de neutrofielen (In dia 10 aangegeven als PMN= polymorphonuclear leukocytes. Dat is dus een neutrofiel)
Dit gebeurt door de afgifte van cytokines door de macrofagen. Deze hebben lokaal en systemisch effect. De cytokines die worden afgegeven zijn IL-6, TNF alfa, IL-1beta, CXCL8 en IL-12. Sommige van deze hebben alleen een lokaal effect. TNF-alfa en IL-1beta hebben zowel lokale als systemische effecten. En IL-6 heeft alleen systemische effecten.
 

Als er een hoge dosis van TNF vrijkomt, kan dit zorgen voor Shock, multi organ failure (MOF) maar ook voor overlijden.
In het tabel heb je de acute-phase protein zien staan. De lever produceert onder invloed van de cytokine IL-6 drie eiwitten: C-reactive protein, fibrinogen en mannose-binding lectin. Deze eiwitten kunnen direct op de bacterie zitten. Ze zijn dan een soort vlag wat het complement systeem aanzet of ervoor zorgt dat neutrofielen en macrofagen de bacterie kunnen opnemen.
Het complement systeem is een systeem van eiwitten dat direct ziekteverwekkers markeren voor destructie. Het systeem bestaat uit 3 pathways: De classical pathway, Lectin Pathway en de Alternative pathway. Deze 3 pathways komen bij elkaar bij C3. C3 is een eiwit dat zich splits als er een infectie is. C3b gaat op de bacterie zitten en C3a zorgt ervoor dat fagocyten komen om de bacterie op te ruimen (chemotaxis). Als er geen infectie is verkeerd het C3 complex zich in een inactieve staat. Het C3 complex zorgt voor 3 dingen bij activatie.
1: Het opgang komen van inflammatoire cellen
2: De opname van de ziekteverwekker door fagocytose
3: Perforatie in het celmembraan van de ziekteverwekker
Dit laatste punt wordt verkregen door het C5 complex. Als deze actief wordt (het splitst zich in C5a en C5b) dan wordt de formatie van het membrane-attack complex door C5b in gang gezet. In dia 21 zie je hoe dit gaat. C5b trekt C6 en C7 aan. Dit complex gaat in het membraan van de ziekteverwekker zitten. Op dit moment komt C8 erbij. En daarna komt C9 er meerder malen bij. C9 is het eiwit wat uiteindelijk de porie maakt. De rest kan je zien als een soort anker. Als de porie gemaakt is treedt er lysis op en gaat de ziekteverwekker ten gronde.

Uiteraard zijn er voor het complementsysteem regulatoren aanwezig. Dit systeem kan niet constant aan of uit staan. Hiervoor hebben we een stimulator en inhibitoren. De stimulator is properdin/ factor P en de inhibitoren zijn factor H, -I en DAF.

C3a en C5a (anaphylatoxic peptides) zorgen beiden voor de Alarm fase. C3a en C5a zorgen er namelijk voor dat een bloedvat beter permeabel is, hierdoor komen er meer plasma proteïne in het weefsel en ook migreren de monocyten en de neutrofielen naar het weefsel toe .
De signalen van ontsteking zorgen ervoor dat bepaalde adhesie moleculen op het endotheel actief worden. Hierdoor kunnen de neutrofielen het bloedvat uit. Zie dia 24 voor een afbeelding.

Cellen die door een virus zijn geïnfecteerd produceren cytokines (interferonen). Dit zijn eiwitten die ervoor zorgen dat andere cellen het juiste DNA stuk kunnen aanzetten om te voorkomen dat de virus zich kan repliceren . Het gaat hier om IFN-alfa en IFN-bèta. Ook zorgen de interferonen voor een verhoogde expressie van liganden voor NK cel receptoren op virus geïnfecteerde cellen. En daarnaast wordt de NK cel geactiveerd om de virus geïnfecteerde cellen te doden.

HC 4 - pathology of normal immune response

Doel het herkennen van simpele aandoeningen. Er wordt ervan uit gegaan dat je de normale toestand van de longen, de nieren en de huid kent (microscopie).

Voor het tentamen moet je kunnen bepalen uit een foto van een preparaat welke aandoening het kan zijn.

Weefsels kan je bekijken met verschillende technieken:
-Histology d.m.v. kleuringen
-immunohistochemistry d.m.v antilichamen
-Elektron microscopie om sterk te kunnen vergroten

Dia 5: Links zie je een normaal histologisch beeld van de huid. De huid is te herkennen aan de hoornlaag. Rechts zie je een verdikte hoornlaag. Er zijn ook kleine fragmenten aanwezig. Dit zijn de micro-organismen (scabies). Deze patient kwam bij de arts met een jeukende huid waarna er een biopt is genomen. Dit micro-organisme zit in de hoornlaag hierdoor zit het te ver weg van de bloedvaten en dus het immuunsysteem. Er zijn hier dus geen immuuncellen aanwezig en dus is er geen infectie.
Dia 7: biopt van een nier.
Op papier komen vragen die de pathaloog moet beantwoorden. Het is namelijk zo dat bij een transplantatie van de nier er gekeken wordt of de nier wel helemaal gezond is.
Onder de microscoop wordt er naar dat stukje gekeken. De specimen wordt in de drieën gesneden zodat er genoeg is voor de licht microscoop, elektronen microscoop en immunofluorescentie .
Licht microscoop: Het gaat in een bakje waarna het in een machine gaat die er hele dunne plakjes van maakt. Dat wordt daarna gekleurd. Op dia 15 zie je een normale nier. De ronde dingen zijn de glomeruli.
-Immunohistochemistry: Weefsel gaat in parafine en wordt dan flink gekoeld. Om het daarna goed te kunnen snijden. Daarna kunnen de antilichamen (met een marker )op het dekglaasje gezet worden. Indien het oplicht is er in dit geval antilichamen tegen IgG aanwezig in de glomeruli. Zie dia 19 voor het oplichten van de glomeroli.
-Electron micrioscopy: vergrooting 10.000x Dia 23: Hier zie je een rode bloedcel in de glomerolus. Aan de buitenkant zie je de podocyten.
De diagnose is gebaseerd op 1 of meerdere technieken.
Dia 25: Hier zie je de messengium: Dit kan als macrofaag dienen en heeft contractiele elementen.
Dit was een kleuring voor IgA en die is positief.
 

De morfologie van de volgende cellen moet je weten:
-Granulocyten: polymorphonuclear leukocytes (PMN of PML). Deze cellen zijn te herkennen aan het
feit dat het lijkt alsof ze meerdere kernen hebben. Als ze zichtbaar zijn is het acute
ontstekingen. Je hebt verschillende soorten granulocyten namelijk: Neutrofielen
granulocyten, Eosinofiele granulocyten en Basofiele granulocyten.
-Lymfocyten
Hierbij kijk je vooral naar de kern. (De kern is het best zichtbaar). En ze zitten dicht bij elkaar.
Je vindt ze vaak in lymfe knopen maar je kan ze natuurlijk ook op plaatsen vinden waar een
inflammatoire reactie is.
-Macrofagen: Het is een grote cel en is daaraan herkenbaar. Het is een cel dat kan verteren.
IJzer is zichtbaar als er bv een bloeding is geweest. De macrofagen verteren de rode
bloedcellen die ten gronde zijn gegaan. De macrofagen kan je bekijken met de elektronen
microscoop en het kan nuttig zijn om te kijken naar wat de macrofagen aan het verteren zijn.
Bij een hechting gaan de macrofagen samenwerken en vormen ze granuloma.
-Plasmacellen: Heeft de nucleus aan de ene kant van de cel en de sarcoplasma aan de andere kant er
tegenaan.

Antilichamen zijn niet zichtbaar met de licht microscoop. Je hebt dus de elektronen microscoop nodigen en of immunoflurescence (Als het om weefsels gaat). Gaat het om wat er in het serum zit? Dan kan het door ELISA of direct door immunofluorescence.
 

HC 5 – Mechanismes van de aangepaste immuniteit

Er zijn verschillen tussen het aangeboren (innate) immuunsysteem en het adaptieve (adaptive) immuunsysteem. Het aangeboren immuunsysteem reageert namelijk heel snel nadat een pathogeen het lichaam binnendringt (binnen uren), het aantal cellen staat vast, er is een gelimiteerd aantal specificaties en de reactie is constant. Het adaptieve immuunsysteem kent een langzame reactie (dagen tot weken), er zijn twee verschillende cellen (T- en B-lymfocyten), er zijn veel hoog selectieve specificaties en de cellen gaan gedurende een reactie steeds sneller reageren. Deze twee vormen van het immuunsysteem hebben wel één gezamenlijk doel, want het zijn namelijk effector mechanismes voor de verwoesting van pathogenen.

Het adaptieve immuunsysteem verdedigt de gastheer tegen extracellulaire pathogenen. Elke B-cel en elke T-cel heeft één specificiteit. Deze specificiteit is er, omdat er oppervlaktereceptoren zijn. De receptoren bepalen de specificiteit van de cel.

De B-cel verdedigt de gastheer tegen extracellulaire pathogenen door middel van immunoglobulines. Dit zijn IgG, IgA, IgM, IgD en IgE. IgD wordt getoond op het celoppervlakte. Immunoglobulines komen vrij bij het aanvallen van een pathogeen. De T-cel is de belangrijkste cel in het immuunproces. Ze verdedigen de gastheer namelijk tegen intracellulaire pathogenen. De T-cel kan cytokinen maken. Deze cytokinen zijn belangrijk voor de werking van de B-cellen en voor de differentiatie van de plasmacellen.

T-cellen herkennen bepaalde peptide fragmenten die geproduceerd worden na de degradatie van pathogenen die zijn ontstaan uit een proteïne. Dendritische cellen nemen het pathogeen op voor degradatie. In de dendritische cel wordt het uit elkaar gehaald en in kleine stukjes geknipt: peptiden. De peptides binden aan een MHC molecuul, waarna het complex naar het celoppervlakte gaat. De T-cel receptoren binden aan dit peptide, omdat de T-cel het complex herkent.

Er zijn MHC I en MHC II moleculen. De peptiden die worden gepresenteerd worden gemaakt op een verschillende manier. MHC II presenteert extracellulaire proteïnes, die binnenkomen via endocytose. De proteïnes worden gesplitst in peptides in een phagolysosoom. Het MHC II molecuul bindt aan de peptide fragmenten en laat dit vervolgens zien op het celoppervlakte. De MHC I peptiden zijn intracellulaire antigenen. Ze worden niet opgenomen, maar ze zitten al in de cel. Antigenen worden omgezet in peptides in een proteasoom. De peptides gaan naar het ER, waarna ze binden aan een MHC I. Deze MHC I presenteert de peptides op het celoppervlakte.

Alle verschillende MHC moleculen hebben een verschillende conformatie. Dit zorgt ervoor dat sommige MHC moleculen wel aan peptide A binden, maar andere moleculen niet. Zo is het met elk peptide. Elk MHC molecuul heeft dus een andere groep peptides waar het aan bindt. Elk MHC molecuul heeft dus verschillende peptide-binding specificaties en daardoor wordt het aantal T-cellen dat geactiveerd wordt, geaffecteerd.

Dat T-cellen antigenen herkennen, wordt beperkt door MHC moleculen. Hetzelfde peptide kan binden aan een ander MHC-molecuul, waardoor er een heel andere conformatie is van het MHC-peptide complex. Hierdoor kan het voorkomen dat de T-cel niet bindt aan het complex. De T-cellen reageren dus alleen op een bepaald MHC-molecuul dat bindt aan een bepaald peptide.

Pathogeen-specifieke T-cellen zijn geprimed door gespecialiseerde myeloïde cellen: dendritische cellen. Dendritische cellen nemen bacteriële antigenen op in de huid en bewegen ze naar het begin van een drainerende lymfebaan. De dendritische cellen die het antigeen dragen komen de lymfeknoop binnen, waar ze zich settelen in de T-cel gebieden. Op deze plek zien de naïeve T-cellen hun antigeen.

T-cellen zijn als tikkende tijdbommen: men wil ze niet stimuleren als het niet nodig is. Het immuunsysteem heeft een slimme manier gemaakt, om hiervoor te zorgen. Er zijn namelijk meerdere signalen nodig om de T-cellen te stimuleren, namelijk: een antigeen-presenterende cel en een co-stimulator. De co-stimulator is nodig om de activatie van een naïeve T-cel te stimuleren.

Alle somatische cellen hebben MHC I moleculen, behalve de erytrocyten. Deze cellen hebben namelijk geen kern. MHC II moleculen worden alleen door bepaalde lichaamscellen uitgedrukt, namelijk: T-cellen, B-cellen, macrofagen en dendritische cellen. Op deze manier wordt overreactie en overstimulatie van T-cellen voorkomen.

Als een pathogeen een lichaam binnenkomt en het vervolgend wordt afgebroken, dan komen er stoffen vrij die de expressie van een MHC II kunnen verhogen. Macrofagen zorgen voor een co-stimulatoir signaal naar T-cellen, die bacteriële peptide antigenen herkennen. Dit leidt tot proliferatie en differentiatie van T-cellen die specifiek zijn voor het bepaalde bacteriële proteïne.

MHC I bindt aan CD8 en MHC II bindt aan de CD4 coreceptor. LFA-1 is een integrine dat lymfocyten adhesie aan antigeen-presenterende cellen initieert. Hierdoor wordt de T-cel getriggerd, waardoor er in de T-cel allerlei processen beginnen.

Er zijn twee signalen nodig voor een optimale T-cel activatie. Er is een MHC molecuul nodig met TCR en een co-stimulator. Als er maar één van de twee is, dan is er geen activatie van de T-cel. Als er geen co-stimulator is, dan wordt de T-cel geïnactiveerd (anergisch).

Als CD4 T-cellen eenmaal worden geactiveerd, dan zorgen ze voor T-helper cellen. De naïeve CD4 T-cel wordt geactiveerd, waarna er proliferatie is van de T-cel. Hierdoor ontstaat er een immature effector T-cel, waarna er T-helper cellen ontstaan. Er zijn allerlei soorten T-helper cellen (TH). TH1 zorgt voor een bepaald type cytokine, waardoor er macrofaag activatie is, B-cel activatie en de productie van opsoniserende antilichamen (IgG1). Bij TH2 is er algemene activatie van B-cellen, om antilichamen te gaan maken. Afhankelijk van het type antigeen dat wordt ontdekt, ontstaan er andere soorten T-helper cellen.

TH1 zorgt dus voor macrofaag activatie, maar ook voor intracellulaire pathogenen en auto-immuniteit. Het cytokine dat vrijkomt is IFN-γ.
TH2 is belangrijk voor de hulp van de B-cellen, het werkt tegen extracellulaire pathogenen (inclusief parasieten) en het komt vrij bij allergieën. De cytokinen die vrijkomen, zijn: IL-4, IL-5 en IL-13.
TH17 zorgt voor extracellulaire bacteriën, fungi, weefsel ontstekingen en auto-immuniteit. Cytokine IL-17 komt vrij.
Treg zorgt voor een verlaging van de immuunreactie. Dit is nodig omdat er anders weefselbeschadiging zal optreden. De cytokinen TGF-β en IL-10 komen vrij.

De activatie van naïeve CD8 T-cellen vereist een sterke co-stimulatie van cytokines. Er is een nog sterkere co-stimulatie nodig dan bij de activatie van CD4 T-cellen. Als er een lage co-stimulatoire activiteit is, dan kunnen de CD4 cellen helpen. De door CD4 geproduceerde cytokines kunnen co-stimulatoire moleculen op het APC induceren. Een andere mogelijkheid is dat CD4 cytokines, zoals IL-2, de clonale expansie van CD8 stimuleren. Er zijn dus verschillende manieren om de CD8 cellen te activeren.

De CD4 en CD8 hebben andere effector functies. CD8 T-cellen zijn cytotoxische T-cellen die reageren op virus geïnfecteerde cellen. De cytotoxische T-cellen secreteren cytotoxines, zoals perforine, granzymes en granulysines. De CD4 cellen zijn T-helper cellen, die reageren op macrofagen die bacteriën bevatten. CD40 wordt geuit op de geïnfecteerde macrofaag en het CD40 ligand zit op de TH cel. Hierdoor kan er een binding zijn tussen deze twee complexen. De CD40 interactie is heel belangrijk voor de interactie van de TH cellen met de B-cellen.TH2 cellen zijn B-cellen die specifieke antigenen presenteren. De TH cellen secreteren cytokines.

Voor B-cel activatie is er een andere activatie modus. Er is namelijk crosslinking van de B-cel receptor nodig en er is een antigeenspecifiek signaal. Verder zijn er andere signalen nodig om een B-cel te activeren, namelijk: B-cel co-receptor complexen. Dit zijn CD21 (CR2), CD19 en CD81. Ten slotte zijn er andere signalen nodig voor de differentiatie van B-cellen: antigenen die afhankelijk en onafhankelijk zijn van T-cellen.

Op het celoppervlakte van het pathogeen zit een proteïne antigeen. Op de B-cel zit een antilichaam. In plaats van het herkennen van kleine delen, kan een B-cel reageren op een groot deel van een eiwit. Dit leidt tot een snelle herkenning en daarmee tot een snelle activatie van B-cellen. De B-cel receptoren en antilichamen herkennen dus natieve proteïne antigenen. De B-cellen worden geactiveerd als de receptoren gecrosslinked zijn door antigenen. Als het pathogeen genoeg van het eiwit presenteert, dan zal er activatie zijn van de B-cel.

De plasmacellen secreteren antilichamen van dezelfde specificiteit als de membraan gebonden immunoglobulines. Een B-cel in rust heeft membraangebonden Ig’s. Er is een ontmoeting met een antigeen, waarna de gestimuleerde B-cel ervoor zorgt dat er antilichaam secreterende plasmacellen ontstaan. Deze antilichamen gaan binden aan het antigeen. Dit laatste proces noemt men opsonizatie. Hierdoor worden de pathogenen namelijk beter zichtbaar voor de macrofagen, die de pathogenen vervolgens kunnen opruimen. Een plasma cel is de uiteindelijk differentiatie stap van een B-cel.

Immunoglobulines hebben een variabel en een vaste regio. De variabele delen zijn de plekken waaraan de antigenen binden. Er zijn verschillende soorten antilichamen. IgG moleculen zijn heel flexibel en ze kunnen binden met twee armen aan veel verschillende pathogenen. Op deze manier kan een bacterie worden omringd door veel IgG moleculen. Een immunoglobuline bestaat ook uit een lichte keten en een zware keten.

Elk menselijk immunoglobuline isotype heeft duidelijke eigenschappen en functies. De antilichamen hebben heel veel verschillende functies, zoals neutralisatie, opsonizatie, sensitizatie en de activatie van complemente systemen. Verder is het zo dat alle antilichamen in een andere hoeveelheid voorkomen in het serum.

Als de isotypes wisselen, dan is er CD40 en CD40 ligand nodig, plus een andere zware keten. Een antigeen bindt aan een B-cel receptor en geeft het eerste signaal aan de B-cel. Een TH cel geeft het tweede signaal via CD40 ligand en cytokines. Hierdoor wordt de B-cel geactiveerd om te gaan delen en te gaan differentiëren. Als een B-cel het goede signaal ontvangt, kan deze van een IgM producerende cel veranderen in een IgG1 producerende cel veranderen. De B-cellen zijn allemaal geprogrammeerd als IgM producerende cellen.

Isotypes van immunoglobulines worden selectief gedistribueerd door het lichaam. IgG is de enige immunoglobuline dat door de placenta heen kan. IgA kan worden gesecreteerd via bijvoorbeeld borstvoeding. IgM is alleen te vinden in het hart.

Er zijn verschillende isotypes antilichamen. De belangrijkste effector functies van antilichamen die worden geproduceerd door B-cellen, zijn:

• Neutralisatie

• Inhibitie van de aankleving van pathogenen

• De activatie van complementen

• Opsonizatie.

De neutralisatie door IgG antilichamen, zorgt ervoor dat de cellen worden beschermd tegen toxine acties. Toxine bindt aan een cel-oppervlakte receptor. Hierna is er endocytose van het toxine-receptor complex. Hierna is er dissociatie van het toxine voor de vrijlating van actieve ketens, die de cel vergiftigen. Neutraliserende antilichamen blokkeren de binding van toxine aan de cel-oppervlakte receptoren.

De binnenkomst van een virus wordt ook geblokkeerd door neutraliserende antilichamen. Als een volwassen persoon bijvoorbeeld anti-influenza virus IgA antilichamen heeft, dan kan het virus de cellen niet binnenkomen.

Eerst is er sprake van opsonizatie, waarbij antilichamen binden aan de bacterie. De bacterie die is omringd door antilichamen bindt vervolgens aan een Fc receptor op het celoppervlakte. Hierdoor worden er signalen geactiveerd, waarna het membraan van de macrofaag de bacterie omringt. Vervolgens fuseert het membraan van de macrofaag, zodat er een membraangebonden blaasje ontstaat: een fagosoom. Een lysosoom fuseert met het fagosoom, waardoor er een fagolysosoom ontstaat.

Geheugen T- en B-cellen bestaan voor een lange tijd en ze geven bescherming voor tientallen jaren. Dit zorgt voor de reactie van het lichaam op een vaccinatie. Na de eerste vaccinatie zal er een reactie zijn, waardoor er antilichamen ontstaan. Bij een tweede vaccinatie met dit vaccin, zal er een veel snellere reactie zijn wat betreft het ontstaan van de antilichamen.

Er zijn T-cel afhankelijke en onafhankelijke antigenen. Bij T-cel afhankelijke antigenen is er geen hulp nodig van T-cellen om B-cellen te activeren. Er is dan geen inductie van het B-cel geheugen en er is geen isotype switch, waardoor er slechts IgM is. De meeste antigenen die B-cellen oproepen zijn T-cel afhankelijk. Hierdoor is er inductie van het B-cel geheugen en er is isotype switching.

HC 6 – B en T-cel generatie en diversiteit

De diversiteit van de immuunreactie is nodig voor de bescherming tegen oude en nieuwe pathogenen. Men wordt aan vele potentiële pathogenen blootgesteld. Ze vereisen allemaal een andere immuunreactie.

Bij een selectieve MHC-II deficiëntie is er een tekort aan CD4 cellen. Alle immuuncellen ontstaan uit stamcellen. Uiteindelijk kunnen er B-cellen en T-cellen ontstaan.

Eerst wordt er diversiteit gecreëerd: de T-cellen en B-cellen worden random gemaakt. Hierna is er selectie: er ontstaan meer cellen van de ene soort en minder van de ander. Hierna is er proliferatie en differentiatie van de pathogeen-geactiveerde lymfocyten om kloons te vormen van effector cellen. Dit geldt ook voor de B-cellen en de T-cellen. De B-cel en T-cel receptor hebben overeenkomsten, want beide moleculen hebben een antigeen bindende plaats (een variabel deel).

De T-cel receptor bindt aan peptides die worden gepresenteerd door MHC/HLA. MHC en HLA zijn heel polymorfisch: iedereen heeft andere combinaties van de verschillende genen voor MHC moleculen. Iedereen kan dus op een andere manier reageren op een pathogeen. Het complex van een MHC molecuul met een T-cel receptor is heel belangrijk. Er is namelijk MHC restrictie: de T-cel kan alleen reageren op een bepaald complex van een MHC molecuul met een peptide. Als er een verkeerd MHC/HLA molecuul is of een verkeerd peptide, dan zal de T-cel niet binden en dus niet reageren.

T-cellen komen uit het beenmerg. Ze migreren door het lichaam en ze komen in de thymus. Daar leren ze en ze gaan daarna het lichaam in. Ze zullen circuleren in het bloed, maar ze zitten ook in de lymfeknopen, de milt en het GALT.

Hoe wordt diversiteit gegenereerd? Het T-cel receptor proteïne heeft een constant gedeelte en een variabel gedeelte. Het DNA wordt gerecombineerd, waarna er transcriptie, splicing en translatie is. Er worden kleine ‘foutjes’ gemaakt, waardoor er veel verschillende T-cel receptoren ontstaan. Tijdens de vorming van een immature T-cel naar een volwassen T-cel is er sprake van recombinatie van het DNA.

De ontwikkeling van α:β T-cellen in de thymus gaat als volgt. Eerst zijn er voorloper cellen, waarna er proliferatie is. Hieruit ontstaat dubbel negatieve T-cellen. De β-genen worden herschikt, waarna er prolifererende dubbel negatieve voorloper T-cellen zijn. Er ontstaan dan immature dubbel positieve cellen, waarna de α-genen worden herschikt. Uiteindelijk ontstaan er dan mature dubbel positieve cellen. In de thymus is er organisatie wat betreft de T cellen. Ze gaan omhoog en weer naar beneden, waardoor ze allerlei celsoorten tegenkomen.

Er zijn twee processen: positieve en negatieve selectie.
Positieve selectie: T-cellen moeten het eigen HLA herkennen en de peptides. Als de T-cel het eigen HLA niet herkent, dan moet de T-cel dood. Dit gebeurt door corticale epitheliale cellen in de thymus.
Negatieve selectie: hoe sterk kan een T-cel receptor binden aan een HLA-peptide complex. Als de binding heel sterk is, dan is dit gevaarlijk, want het lichaam zit vol met HLA. Als er een matige binding is, dan leeft de T-cel. Als de binding te sterk is, moet de T-cel dood. Als dit niet gebeurt, kan er een auto-immuun reactie ontstaan. Dit gebeurt door dendritische cellen, macrofagen en andere cellen in de thymus.
Tijdens deze twee processen zullen de meeste T-cellen die zijn ontstaan uit random differentiatie doodgaan.

De verschillende fases van de B-cel reactie:

1. De generatie van diverse en klonaal geuite B-cel receptoren in het beenmerg. Dit is de random samenstelling van een repertoire.

2. Negatieve selectie: de verandering/uitschakeling/inactivatie van B-cel receptoren die binden aan componenten van het menselijk lichaam.

3. Positieve selectie: de promotie van een deel van de immature B-cellen om mature B-cellen te worden in de secundaire lymfe weefsels.

4. Zoeken naar een infectie: recirculatie van mature B-cellen tussen lymfe, bloed en secundaire lymfe weefsels.

5. Een infectie vinden: activatie en klonale expansie van B-cellen door antigenen die door pathogenen ontstaan in een secundair lymfe weefsel.

6. Aanvallen van de infectie: differentiatie naar antilichaam secreterende plasma cellen en B-geheugen cellen in secundaire lymfe weefsels.

Voor de maak van B-cel receptoren is ook herschikking van de genen nodig. De genen moeten gerecombineerd worden en hierna moet het proces gestopt worden. Er zijn veel verschillende genen bij betrokken. Het variabele gedeelte van een immunoglobuline zal binden aan een antigeen. Een immunoglobuline bestaat ook uit een zware keten en een lichte keten. Er zijn vier zware ketens en twee lichte ketens. Er zijn variabele, diverse, joining en constante segmenten. De diverse segmenten zitten alleen in de zware keten. Er vindt somatische recombinatie plaats van het kiembaan DNA. Verder is er transcriptie, splicing en translatie.

Er zijn veranderingen in immunoglobuline genen gedurende het leven van een B-cel. Deze processen kunnen omkeerbaar of onomkeerbaar zijn. Deze gebeurtenissen kunnen bijvoorbeeld isotype switch zijn.

De B-cel receptor en het gesecreteerde immunoglobuline zijn bijna hetzelfde. Er is alleen een verschil in de productie van het transmembrane IgM en het gesecreteerde IgM. Het enige verschil is namelijk het wel of niet maken van een element dat moet binden aan het membraan.

Antilichaam reactie heeft een hoge specificiteit en een geheugen. Dit verklaart het verschijnsel dat optreedt wanneer een vaccinatie wordt toegediend.

HC 7 – Inflammatie en reparatie

Bij een inflammatie zijn er dode witte bloedcellen, waardoor er pusvorming is. Bij inflammatie zijn er vijf signalen: calor (warmte), rubor (roodheid), tumor (een zwelling), dolor (pijn) en functio laesa (functie verlies).

Inflammatie is een reactie van een gevasculariseerd weefsel op een pathogeen insult. Het wordt gekarakteriseerd door de generatie van inflammatoire mediatoren en de beweging van vloeistof en leukocyten van het bloed naar het extravasculaire weefsel. Inflammatie is goed, maar te veel inflammatie is niet goed.

De neutrofiel kan worden herkend door kleine ‘blabs’: bolletjes. Er is een roze cytoplasma.
De monocyt is groter en het heeft een grote nucleus. In het weefsel wordt het een macrofaag, terwijl het in het bloed een monocyt is. Ze zorgen voor reparatie en voor het ‘opeten’ van antigenen.
Lymfocyten kunnen antilichamen maken, maar het duurt even voordat ze een ‘strategie’ hebben waarmee ze kunnen helpen. Ze hebben een hele grote nucleus.
De bloedvaten zijn essentieel bij immuunreacties.

Er zijn meerdere redenen voor inflammaties:

• Infecties door bacteriën, virussen en parasieten.

• Weefseldood, door bijvoorbeeld ischemie, zonnebrand, chemische beschadiging en trauma.

• Lichaamsvreemde stoffen, zoals vuil.

• Immuunreacties door allergieën en auto-immuunziekten.

Inflammatie begint met veranderingen in de bloedvaten. Eerst is er vasodilatatie, waardoor er een verhoogde permeabiliteit ontstaat door NO en histamine. Hierdoor is er een lagere bloedflow, waardoor er stasis is. Er zijn dan dikke bloedvaten en oedeem. Als er dikke bloedvaten zijn, zal de plek rood worden en zal de plek opzwellen.

De endotheel cellen kunnen openen door histamine en NO. Dit gaat heel snel, namelijk binnen minuten of een uur. Als er een bacteriële infectie is, dan kunnen de endotheelcellen beschadigd raken door microbiologische toxines. Dit kan uren of dagen duren. Dit kan leiden tot meningococcal septicaemia. Hierbij is een hele lage bloedstroom.

Het doel van de initiële vasculaire veranderingen, is om de neutrofielen, monocyten en lymfocyten op de plaats van infectie of weefselbeschadiging te krijgen, zo snel mogelijk.

Een macrofaag leeft in het weefsel en heeft een ontmoeting met een microbe. Hierdoor ontstaan er cytokines (histamine, NO, TNF). De endotheelcellen reageren door te openen en ze maken bindingpunten. Daaraan kunnen de leukocyten binden. De bloedstroom gaat al langzamer, waardoor de leukocyten beter kunnen binden. De leukocyten rollen dan via de bindingpunten, totdat het sterk gebonden wordt door een integrine ligand. De endotheelcellen helpen de leukocyten (neutrofielen) dan het weefsel in te komen. In het weefsel geven de leukocyten chemokines af, waardoor er meer cellen naar de plek van inflammatie gaan komen. Dit proces heet leukocyten emigratie.

De neutrofielen zijn dus als eerst bij de inflammatie. Dit komt doordat ze met heel veel zijn, maar ook doordat het endotheel bindingpunten heeft voor de neutrofielen, die niet meer gemaakt hoeven te worden. De bindingpunten voor de monocyten moeten eerst nog gemaakt worden, wat ten minste 12 tot 48 uur duurt.

Als de macrofagen de inflammatie hebben opgeruimd, dan komt het herstel. Dit gebeurt door groeifactoren, fibrogene cytokines, angiogene factoren en remodellerende collagenen. Hierdoor ontstaan littekens. Als het doel niet goed opgeruimd kan worden, dan is er een chronische inflammatie. Op dat moment is er een betere strategie nodig: de influx van lymfocyten. Er kan collaterale beschadiging zijn van normaal weefsel. Hierna kan het beschadigde weefsel worden vervangen door littekenweefsel of er is proliferatie van bloedvaten.

Als er een acute inflammatie is, zullen er heel veel neutrofielen zijn. Als er een chronische inflammatie is, dan zijn er heel veel lymfocyten aanwezig. In een histologische afbeelding zullen bij een acute inflammatie allerlei cellen te zien zijn met bolletjes: neutrofielen. Bij een chronische inflammatie zijn heel veel donkere cellen te zien: de lymfocyten. Bij coeliacie is er sprake van een chronische inflammatie, waarbij de villi verdwijnen.

Als er een inflammatie is, door een infectie, toxines of trauma, dan zullen er vasculaire veranderingen zijn, waarna er neutrofielen recruitment is. Hierna zal er gelimiteerde weefsel beschadiging zijn. Er kan een pus formatie ontstaan: een abces. Als het probleem niet makkelijk kan worden opgelost, dan ontstaat er een chronische ontsteking. Hierbij komen de lymfocyten in actie. Uiteindelijk ontstaat er dan fibrosis: littekenweefsel.

Als het probleem heel groot wordt, dan zal er granuloma komen. Een granuloma is een grote ‘ring’ om een infectie heen. Aan de buitenkant zitten lymfocyten en aan de binnenkant zitten macrofagen. Een granuloma heeft als doel het op één plek houden van een bacterie/infectie, zodat het zich niet verspreidt. Een granuloma kan geen grip krijgen op de bacterie. Een granuloma is in feite een heel grote cel.

PD – Diagnostiek van immuun deficiënties

Een man van 26 jaar komt met buikpijn op de Eerste Hulp. ’s Avonds was hij al misselijk en ’s morgens heeft hij buikpijn gekregen in de onderbuik. Meneer kon door de buikpijn niet meer staan en de buikpijn wordt steeds erger. Meneer zweette en de pijn zit overal in de buik. Hij heeft het warm/koud en hij heeft overgegeven. Verder heeft meneer niet zoveel honger. De pijn neemt niet toe of af wanneer meneer eet. De ontlasting was niet veranderd en hij heeft geen diarree.

Bij het lichamelijk onderzoek van de buik, begint de arts met dat wat voor de patiënt het minst pijnlijk is: de inspectie. Hierbij wordt gekeken naar een zwelling/roodheid. Hierna volgt de auscultatie, waarbij wordt geluisterd of er darmperistaltiek is. Daarna volgen percussie en palpatie. Bij lucht in de buik verwacht men een hypertympaan geluid.

Bij het aanvullend onderzoek wordt de lichaamstemperatuur gemeten en wordt de bloeddruk opgenomen. Hierna wordt er bloed geprikt. Bij een verdenking op een ontsteking wordt hierbij gelet op de leukocyten concentratie. Bij een acute ontsteking zullen de neutrofielen verhoogd zijn.

Ten slotte wordt de radioloog ingeschakeld. Er is een verdenking op acute appendicitis, daarom wordt er een echo gemaakt. De appendix zit op het McBurney’s punt, rechtsonder in de buik. Het is een blind eindigend buisje van het rechter colon. De appendix heeft geen functie. Doordat het blind eindigt, kan er een obstructie ontstaan. Dan zal er een inflammatie gaan ontstaan.

Bij een acute appendicitis zal er vervoerspijn zijn, lage koorts en leukocytose.

Een appendicitis moet geopereerd worden als er een gaatje in de appendix zit. Als dit gaatje er niet zit, dan kan het behandeld worden met antibiotica. Dit wordt nog niet vaak gedaan, omdat er een grote kans is dat patiënten terugkomen met klachten.

Na het verwijderen van de appendix wordt de appendix opgestuurd naar de patholoog, om te onderzoeken of het echt een appendicitis was. Er moet nog een afspraak gemaakt worden met de patiënt voor twee dingen, namelijk: kijken hoe het nu gaat en bespreken of het echt een appendicitis was.

Seminar 1 – Diagnostiek van klassieke types van immuundeficiënties.

Primaire immuun deficiënties (PID) zijn heel zeldzaam en worden veroorzaakt door mutante genen, zonder selectief voordeel voor de mensen die ze met zich meedragen. PID en secundaire immuun deficiënties (SID) kunnen levensbedreigende situaties veroorzaken. De diagnostiek en behandeling van patiënten met PID hebben een grote bijdrage geleverd aan onze hedendaagse kennis van het immuunsysteem.

PID is gebaseerd op genetische defecten. SID wordt veroorzaakt door exogene factoren zoals infecties, chemotherapie, gebruik van steroïden en biologische factoren. Bij chemotherapie kan het gebeuren dat de gezonde cellen worden uitgeroeid, waardoor SID kan ontstaan.

Een micro-organisme wordt herkend/opgegeten door een macrofaag. De macrofaag wordt geactiveerd en gaat fagocyteren. De macrofaag produceert cytokine: IL-12. Daardoor worden TK-cellen (T-killer cellen) gestimuleerd. Deze cellen maken een andere stof, namelijk IFN-γ. Hierdoor worden de macrofagen weer gestimuleerd. Dit is vooral van belang bij intracellulaire micro-organismen.

De CD4 T-lymfocyt is heel belangrijk, want deze populatie helpt de CD8 T-lymfocyten om hun cytotoxische functie uit te oefenen. Ook helpen ze de B-cellen en zijn ze betrokken bij de activatie van macrofagen. De antilichaam productie van B-cellen is belangrijk voor de afweer tegen extracellulaire bacteriën. De CD8 T-cellen zijn belangrijk tegen virussen.

Er zijn drie pathways van complemente activatie. Het is belangrijk om te weten dat bij het klassieke pathway antilichamen zijn betrokken. De complement systemen spelen uiteindelijk een rol in het doden van de pathogenen.

CD3 is het centrale component van de complement systemen. De complemente activatie leidt altijd tot C3. C3 kan daarna zorgen voor opsonizatie, lysis en inflammatie. Door het toevoegen van erytrocyten die zijn bedekt met antilichamen, kan men meten hoe groot de activiteit is van de klassieke pathway.

Er zijn immuun deficiënties die in de adaptieve afweer zitten, namelijk: humorale en gecombineerde immuun deficiënties. Humoraal zegt: ‘iets wat rondzweeft in de lichaamsvloeistof’. Hier zit een B-cel probleem achter. Bij de gecombineerde immuun deficiënties zit er een probleem in de T-cellen. Dit noemt men gecombineerd, omdat de T-cellen overal bij betrokken zijn. Als iemand geen T-cellen heeft, is er ook een afgeleid B-cel probleem. Er zijn ook immuun deficiënties in het aangeboren afweersysteem: pathogene en complementaire deficiënties.

Er zijn drie types van genetische defecten, namelijk dominante, recessieve en X-gebonden defecten. Van een X-gebonden defect zijn vrouwen vaak drager en mannen hebben deze ziektes. Defecten in genen in hetzelfde pathway, kunnen leiden tot een variabiliteit in klinische ernst.

Deze diagnoses worden vaak al gesteld bij kinderen. Bij het stellen van de diagnose wordt ten eerste gekeken naar de leukocyten, de Ig’s en IgG subklassen en het complement systeem.

Een kinderarts zal altijd kijken naar:

• Infecties: frequentie; presentatie; lokalisatie; ernst; duur; micro-organismen.

• Geassocieerde symptomen: malabsorptie; abnormale huid; albinisme; littekens; neurologische problemen.

• Familie geschiedenis: geslachtsgebonden; autosomaal (recessief of dominant).

Om naar lymfocyten te kijken, moeten ze uit het bloed gehaald worden. In het bloed zitten leukocyten (granulocyten, monocyten etc.). De lymfocyten moeten dus geïsoleerd worden. In een buis met een suikerlaagje, wordt bloed gedaan. Deze gaat in de centrifuge. De lymfocyten zullen vastplakken aan de suikerlaag. De rode bloedcellen, granulocyten etc. zullen naar de bodem zinken.

Alle lymfocyten zien er morfologisch redelijk hetzelfde uit. Het onderscheid tussen een B-cel en een T-cel kan morfologisch niet gemaakt worden. Alle soorten cellen hebben een bepaald soort molecuul op het membraan. Door middel van die moleculen kunnen de cellen van elkaar onderscheiden worden. T-cellen hebben bijvoorbeeld allemaal een CD3 molecuul op het membraan. Flowcytometrie: de identificatie van cellen en het bestuderen ervan in een stromende vloeistof.

HC 8 – Weefsel beschadiging en reparatie

Pathologie is het bestuderen van ziektes. ‘Alle ziektes zijn het resultaat van zichtbare cel afwijkingen’.

Als een cel zich niet kan aanpassen, dan zal er celbeschadiging zijn. Wanneer dit een irreversibele beschadiging is, kan er apoptose of necrose optreden.

Hypertrofie is de toename in de grootte van cellen, wat resulteert in een toename van de grootte van het orgaan. Dit kan fysiologisch zijn, bijvoorbeeld wat betreft hormonen. Het kan ook pathologisch zijn. Hypertrofie in het hart kan leiden tot levensbedreigende situaties. Hartcellen kunnen zich niet goed delen, dus de enige manier om zich aan een situatie aan te passen is door te groeien. Cellen weten dat er een hogere werklast is door mechanische signalen.

Atrofie is de afname in de grootte van cellen, wat resulteert in een afname van de grootte van het orgaan. Er is fysiologische atrofie, bijvoorbeeld tijdens de embryonale ontwikkeling, en er is pathologische atrofie. Oorzaken van atrofie zijn denervatie, een verlaagde werklast, een verlaagde bloedflow, verlaagde nutritie, leeftijd of druk door bijvoorbeeld een tumor.

Hyperplasie is de toename in het aantal cellen, wat resulteert in een toename van de grootte van een orgaan. Dit kan fysiologisch (hormonaal of compensatoir) of pathologisch (een teveel aan groeifactoren) zijn. Pathologische hyperplasie komt voor bij kanker.

Metaplasie is de substitutie van het ene normale celtype of weefseltype naar het andere. Dit kan bijvoorbeeld de verandering van kolomepitheel naar plaveiselepitheel zijn, of andersom.

Celdood is een irreversibel iets en reversibele veranderingen leiden tot beschadigingen. Reversibele veranderingen zijn bijvoorbeeld: verminderde oxidatieve fosforylering; ATP depletie; opgezwollen cellen. Deze reversibele veranderingen kunnen worden veroorzaakt door bijvoorbeeld hypoxia, fysische/chemische/infectieuze middelen, immunologische factoren of voeding.

Irreversibele veranderingen zijn:

• Mitochondriale irreversibiliteit;

• Irreversibele membraan defecten;

• Lysosoom digestie. De lysosomen zitten vol met enzymen. Als de lysosomen de cel gaan verteren, dan is dit irreversibel.

Sommige beschadigingen kunnen leiden tot celdood als ze lang aanhouden en/of ze ernstig genoeg zijn. Als een cel geen nucleus meer heeft, dan is de cel dood.

Liquefactive is necrose in het brein. Er is dan geen fibrose meer, waardoor het brein als het ware uit elkaar valt. Hierbij verandert het weefsel in een vloeibare massa.
Gangrenous is ischemische necrose. Het ontstaat door een insufficiënte bloedvoorziening.
Caseous necrose is een vorm van celdood, waarbij het weefsel er als een gatenkaas uit gaat zien. Het komt vaak voor bij een tuberculose infectie.

HC 9 – Reparatie mechanismes

Apoptose is een heel specifieke vorm van celdood. Het is een pathway van celdood die wordt geïnduceerd door een strak gereguleerd zelfmoord programma. Dit kan fysiologisch zijn (voorgeprogrammeerd) en het kan pathologisch zijn (geassocieerd met necrose).

De morfologie van apoptose is als volgt:

1. Een verlaging van de celgrootte: de cel krimpt.

2. Een verhoging van de chromatine concentratie. Er is hyperchromasia, waardoor er pyknosis ontstaat. Hierna is er karyorhexis, wat leidt tot karyolysis.

3. Een verhoging van de membraan ‘blebs’

4. Het eind resultaat is fagocytose door macrofagen.

De biochemie van apoptose:

1. Proteïne digestie

2. Afbraak van DNA

3. De blebs worden herkend door de macrofagen, waardoor er fagocytose is.

Er zijn subcellulaire reacties op beschadigingen:

• Lysosomaal, namelijk autodigestie

• Activatie van het gladde ER (SER)

• Het opzwellen van mitochondriën

• De afbraak van het cytoskelet.

Apoptotische lichamen splitsen zich af van exploderende cryptes.

Necrose en apoptose zijn niet hetzelfde. Bij necrose wordt de cel groter en bij apoptose kleiner. Bij necrose is er karyolyse van de nucleus en bij apoptose is er fragmentatie. Het plasmamembraan is bij apoptose nog intact, maar bij necrose wordt deze onderbroken. De cellulaire inhoud kan bij apoptose nog intact zijn en bij necrose is er enzymatische digestie. Necrose is bijna altijd pathologisch en apoptose is bijna altijd fysiologisch. Bij necrose zijn er frequent aangrenzende inflammaties en bij apoptose zijn deze er niet.

Graft vs. Host disease is door cytotoxische T-lymfocyt gemedieerde apoptose. Er kan ongecontroleerde apoptose zijn, door bijvoorbeeld een P53 mutatie in kanker.

Hypoxie is de verlaagde beschikbaarheid van zuurstof. Ischemie is de verlaagde beschikbaarheid van zuurstof én nutriënten. Ischemie zorgt dus sneller voor ernstigere cel en weefsel beschadiging.

In een cel kunnen bepaalde stoffen gaan ophopen: accumulaties.

• Lipiden. Dit kan vet zijn (onder een microscoop zijn dit lege gaten) of cholesterol (structuren die lijken op gleuven).

• Hyaline. Dit kan in feite van alles zijn. Onder een microscoop is dit roze.

• Glycogeen

• Pigment. Dit kan exogeen of endogeen pigment zijn.

• Calcium. Dit leidt tot calcificaties.

Pigment kan dus endogeen of exogeen zijn. Exogeen pigment is bijvoorbeeld pigment na het zetten van een tattoo. Endogeen pigment zit al in het lichaam en dan gaat het accumuleren.

Cellen worden ouder en hierover is een geprogrammeerde theorie. Deze theorie zegt: mensen zijn gemaakt om uiteindelijk te sterven en zijn/haar cellen dus ook. Er is ook een wear and tear theorie. Deze theorie gelooft dat de effecten van ouder worden, worden veroorzaakt door schade die wordt aangebracht aan cellen gedurende het leven. Als de cellen ‘wear out’ zijn, dan kunnen ze hun functie niet meer (correct) uitvoeren.

Bij het Werner Syndroom hebben patiënten een mutatie waardoor ze heel snel veel ouder worden.

Tijdens het leven moet het DNA steeds gedupliceerd worden. Het einde van het DNA is een telomeer. Dit stukje DNA wordt steeds kleiner. Er is een enzym, namelijk telomerase. Dit enzym zorgt ervoor dat het telomeer niet veel kleiner wordt, zodat men dan niet veel ouder wordt.

HC 10 - Micro-organisms as cause of disease

De huid en mucosa vormen de eerste linie om ons te beschermen tegen ziekteverwekkers.
Mocht een ziekteverwekker toch deze linie weten te passeren heb je een 2 linie: het innate immuunsysteem. Dit systeem wordt bepaald door je genen. Dit systeem is star. Het verandert niet.
Dit systeem maakt gebruik van het compliment systeem. Dit zijn eiwitten die ervoor zorgen dat inflammatie, fagocytose en lysis van de pathogeen plaatsvindt. Mocht dit ook niet helpen dan is er nog een 3^e linie. De 3^e linie is het adaptive systeem. Dit systeem kan zich aanpassen. Hierbij is specialisatie. Een B-cel of T-cel is dan voor 1 ziekteverwekker. Dit is anders dan bij het innate systeem waarbij een witte bloedcel voor tegen meerdere ziekteverwekkers zijn. Ook is het zo dat het adaptive systeem een wat tragere reactie heeft. Het duurt een paar dagen voordat dit opgang komt i.t.t het innate systeem, die snel kan reageren.
Cellen van het innate immuunsysteem : Granulocyten (Neutrofiel, eusinofiel, basofiel), macrofagen en NK cellen.
Cellen van het adaptieve immuunsysteem: B-cel en T-cel (Th1= T helper cel, CTL= cytotoxische lymfocyt)
Bij een acute ontsteking zie je neutrofielen. Bij een chronische ontsteking zie je lymfocyten.
En een granuloma zie je als de macrofagen niet instaat zijn om de pathogeen te verwijderen.
Hoe dit er allemaal uitziet kan je zien op dia 6.
 

Waar worden wij nou ziek van?
De host respons zorgt voor de symptomen van de ziekte en niet perse van de micro-organisme.
Casus 1
We zien een 39 jaar oude man. Hij gebruikt veel alcohol en zorgt niet goed voor zichzelf.
Opeens krijgt hij hoge koorts, rillingen en pijn in het linker been. Drie dagen later komt hij in het ziekenhuis.
Bij het onderzoek blijkt de man een lage bloeddruk te hebben en is zijn temp. 39.9 C
Bij het inspecteren van zijn linker been zien we alle aspecten van een acute ontsteking. Zie dia 20.
Huidinfecties zijn vaak door bacteriën veroorzaakt. In dit geval is het door Streptococcus pyogenes.
Op dia 22 vind je de grote van micro-organismen
-Virussen zijn tussen de 0.03 en de 0.3 micrometer groot.
-Bacteriën zijn tussen de 0,1 en 10 micrometer groot.
-Protozoa en schimmels zijn tussen de 4- en 10 micrometer groot.
-Helminths (parasitaire wormen) hebben een grote vanaf 10 micrometer.

Classificatie van bacteriën is gebaseerd op de wand van de cel.
Door middel van gram kleuring is er een grote onderscheid te maken in gram-positieve bacteriën en gram-negatieve bacteriën. Gram-positieve bacteriën hebben een paarsige kleur en gram-negatieve bacteriën hebben een rozige kleur.
Sommige hebben geen celwand: zoals Mycoplasma maar dit komt niet vaak voor.
Op dia 24 je een paar voorbeelden van gram-negatieve en gram-positieve bacteriën.
Op dia 25 zie je microscopisch materiaal van de patiënt uit de casus. Hier zie je wat paarsige bolletjes. Dit betekent dat het een gram-positieve bacterie is.
Factor die er voor kunnen zorgen dat een ziekte ontstaat heten virulence factors.

De wand van een bacterie bestaat uit: peptidoglycan en lipoteichoic zuur . De wand zorgt voor inflammatie.

Tegen streptococcus is het innate systeem normaal voldoende, maar doordat deze meneer een hevige alcoholgebruiker is, zijn de granulocyten minder actief.

Streptococcus pyogenes is een extracellulaire bacterie. Als een bacterie niet in een macrofaag kan leven bij fagocytose is het een extracellulaire bacterie. Als het dat wel kan is het een intracellulaire bacterie.

Parameter van inflammatie( dingen die in het bloed zitten): Lymfocyten (vaak viraal) (specifieke afweer), neutrofielen, granulocyten (vaak bacterie)
Serologie: is het in het bloed kijken naar antilichamen, een indirecte kijk op een pathogeen.

Je kan een drager zijn van Streptococcus. Dus de bron ben je vaak zelf. Deze patiënt had het kunnen voorkomen door misschien schoner te leven, beter voor zichzelf te zorgen en zijn huid daardoor in betere conditie houden.
De behandeling geschiedt door het intraveneus toedienen van Benzylpenicillin.

Pyo= pus
Enta= enterisch dus in de darmen
Amoeba=protozoon
Entamoeba histolytica
Dit is een protozoon die je van een ander zijn feces krijgt. Normaal is er niks aan de hand, ben je alleen drager. Maar bij sommige mensen leidt dit tot ziekte. Diarree met bloed, koorts etcetera.

HC 11 - Bacteria

Een bacterie is gemiddeld 1 micro meter. Dat van een erythrocyt is 6 micrometer
Een bacterie is een prokaryoot en is de enige van de micro-organismen.
Een prokaryoot heeft geen nucleus en cel organellen . De meeste bacteriën bevatten een celwand
De bacterie heeft een nucleoid (dat is geen nucleus!) , ribosomen , pilli (kleine haartjes aan de buitenkant om zich te kunnen hechten), Flagel (staart voor beweging) en RNA en DNA.
De celwand beschermt de bacterie tegen zijn omgeving (zie dia 8). De binnenkant van een bacterie is hypertonisch. Zonder celwand zou de bacterie exploderen. De classificatie van een bacterie is gebaseerd op de celwand, vorm, groei karakteristieken en of het intracellulair of extracellulair is.
De celwand van de bacterie beschermt het tegen zijn omgeving. Speelt een rol bij de immuunrespons en pathogenese en is het doel van antibiotica. De celwand van een molecuul is 1 molecuul. Ze zijn crosslinked (dia 15)
De celwand bestaat uit peptidoglycanen en dit bestaat uit lange kettingen van polysacherides die cross-linked zijn door peptiden. Granulocyten en macrofagen binden aan Peptidoglycanen waarna cytokines ( vb, IL-1, IL-6, TNF) worden geproduceerd. Gevolg daarvan is inflammatie (koorts en shock).
Zoals in het vorige college gemeld, zijn er gram- positieve bacteriën en gram- negatieve bacteriën.
Gram- negatieve bacteriën (rozig) hebben minder peptidoglycanen in hun celwand, hebben nog een buiten membraan en ze hebben LPS= lipopolysacheride. Dit laatste zorgt voor een immuun respons van de host. LPS bevindt zich in de buitenste membraan van de bacterie. Zie dia 18.
Gram-positieve bacteriën (paarsig) hebben meer peptidoglycanen dan gram-negatieve bacteriën. Zie dia 20 voor het overzicht.

Bacteriën kunnen 4 soorten vormen hebben:
-Cocci (bolvormig)
-rods (staafvormig)
-gebogen
-spiraalvormige
Sommige gram-positieve bacteriën zijn instaat om aan sporogenenis te doen. Een bacteriëel spoor is een gedehydrateerde structuur met een dikke wand waarin de bacterie in slaapstand verkeert. Door zo’n spoor te ontwikkelen is het mogelijke om extreme milieu-omstandigheden te overleven. Sporen zijn moeilijk weg te krijgen. Ze zijn bijvoorbeeld niet weg te krijgen met op choline gebaseerde ontsmettingsmiddelen of op ethanol gebaseerde ontsmettingsmiddelen.

Gram- positieve vs -negatieve bacteriën
Gram-positieve bacteriën kunnen beter tegen droogte, want ze hebben een dikkere wand.
Gram-negatieve bacteriën zijn makkelijk te doden met bijvoorbeeld alcohol, want ze hebben een dunnere wand.

Groei
De meeste bacteriën zijn aerobe.
Aspecten op de culture plate: alfa, beta en non-hemalotic. Alfa is de verandering in kleur, beta is het als je door het glas kan kijken.

In het vorige college hebben we het over intracellulaire en extracellulaire bacteriën gehad. Een voorbeeld van een intracellulaire bacterie is tuberculose.

Bacteriele genetica
Bacteriën hebben vaak circulair DNA. Ze planten zich voor via aseksuele voortplanting, waarbij de cel zich in tweeën deelt. Zie dia 33.
Plasmids zijn extra stukken circulair DNA. Plasmids kunnen worden overgedragen van bacterie op bacterie.

Hoe kunnen bacteriën hun DNA delen met andere delen?
Transformation: opname van vrij DNA
Transduction: een virus dat bacteriën aanvalt. Soms is het virus latent aanwezig en op dat moment verandert de bacterie.
Conjugation: transfer van plasmid via “seks” door de pili (pilus in het Nederlands)

HC 12 - virussen

Wat is een virus? Een virus is een klein infectieus middel dat alleen in de cel van de host zich kan vermenigvuldigen. En daarom kunnen ze gezien worden als parasiet van de cel. In het “pakketje” zit DNA of RNA. De componenten aan de buitenkant bepalen of ze kunnen binden aan een bepaalde cel. Virussen hebben geen organellen. Het mRNA wordt getransleerd door host ribosomen. Virussen zijn zichtbaar onder een elektronen microscoop. Virussen hebben een grote van 0,03-0,3 micrometer.

Een enveloped virus is een virus dat een lipidelaag heeft. Er kunnen spikes op zitten (eiwitten die helpen bij de binding aan de cel die ze willen binnendringen).
Een virus zonder lipidelaag heeft alleen een Capsid. Zie dia 13. De capsid is altijd een symmetrisch figuur. Het kan vele vormen aannemen. Zie dia 14.

De functies van de capsid zijn:
-Verpakkingsmateriaal van de virale delen
-Bescherming van het RNA of DNA
-Zorgt voor de transport van de nucleus zuur van cel naar cel
- Spikes om te kunnen binden aan cellen.
Terminology
Capsid: Een proteïne structuur die om het nucleus zuur zit.
Nucleocapsid: capsel+ nucleus zuur
Capsomere: een subunit van de capsid
Naked Capsid vs enveloped virussen
-De virussen die alleen een capsid hebben zijn beter bestand tegen milieu-omstandigheden, bijvoorbeeld droogte. Ze zijn moeilijker te doden met detergenten. Ze zijn gevoelig voor chlorine en iodine.
De virussen gaan de host cel binnen via virus geïnduceerde endocytose. Ze verlaten de cel via lysis.
-De enveloped virussen zijn vatbaarder voor milieu-omstandigheden. Zijn makkelijker te doden met lipofiele detergentia. Ze zijn gevoelig voor ethanol/proponol, chlorhexidine, ammonium, phenol, chlorine en iodine. De virussen komen de cel binnen via fusie van de membranen. Ze gaan de host cel uit via budding. Zie dia 18.
Het genoom van de virus:
Het bestaat uit DNA of RNA. Dan kan het nog enkelstrengs of dubbelstrengs zijn en bij het RNA kan het positief of negatief zijn. Als het bij RNA dubbelstrengs is dan is het gesegmenteerd. Verder kan een enkelstrengs ook gesegmenteerd zijn. Bij DNA kan het ook nog circulair zijn. Voor een overzicht zie dia 20.

Survival of the fittest
Virussen zijn afhankelijk van de host. Als virussen te succesvol zijn kunnen ze hun host doden en daardoor zichzelf elimineren. Als ze te passief zijn kan het zo zijn dat het immuunsysteem ze elimineert. Om te overleven hebben ze strategieën. De RNA virussen hebben veel mutanten, Antigenic drift. Sommige virussen blijven latent aanwezig in de host.
 

Mechansims of viral pathogenesis
Virussen vallen specifieke cellen aan. De virussen zorgen voor cellulaire schade. Dit kan door virale replicatie wat tot lysis leidt, door de immuunreactie (immunopathologie) en weefselschade en orgaan dysfunctie (blaasjes, geelzucht).
Wat kan er gebeuren na een acute virusinfectie?
-opruiming van het virus
-chronische persisterende infectie
-Latentie (inactieve staat)

De diagnose van een virusinfectie door een laboratoriumtest bestaat uit:
-PCR
-het detecteren van antilichamen
-kweken van het virus
-elektronen Microscopie
 

Op de afbeelding op dia 41 zie je een soort band met blaasjes, dit is gordelroos. Dit wordt veroorzaakt door Varicella zoster virus. Dit is een DNA virus. In eerste instantie uit het zich als waterpokken. Na een latente fase waar het zich huisvest in de dorsale root ganglion, wordt het weer actief als gordelroos.

HC 13 - Fungi and parasites

Schimmels en wormen zijn mulitcellulaire eukaryoten. De protozoa is een eencellige eurkaryoot.
De protozoa en de worm zijn parasieten. Het is belangrijk om parasieten te onderzoeken aangezien ze wereldwijd zorgen voor sterfte. Sommige zijn wel geografisch gebonden. Maar vaak kunnen door reizen wel parasitaire infecties optreden. Het optreden van parasitaire infecties is vaak ook gebonden aan sociaal-economische omstandigheden. En dit betekent dat er een kans is op preventie en controle. Dit wordt behandeld in thema 5.
Waarom zouden we schimmels bestuderen? Schimmels zijn vaak oorzaak van ziekte en sterfte bij patiënten met een aangetast immuunsysteem. Bovendien komt een schimmelinfectie vaak voor.
Structuur van de schimmelcel
Zoals gezegd is de schimmel een eukaryoot. Deze bestaat uit een celmembraan, celwand, nucleus, cytoplasma en celorganellen. De celwand bestaat uit speciaal component: Mannan Glucan Chitin. Het celmembraan heeft ook een speciaal component genaamd: Ergosterol.
Hoe reageert het immuunsysteem…
…Op gist:
Met Granulocyten, macrofagen en T cellen. Er zijn gisten die tot onze commensal bacterial populatie behoren.
…op schimmels:
Met granulocyten en macrofagen, er ontstaat T cel immuniteit.
Schimmels en gisten:
-Candida Albicans kan zorgen voor stomatitis en vaginitis.
-Aspergillus fumigatus kan zorgen voor pneumonie bij patiënten met granulocytopenie.
Parasieten kan je verdelen in 2 groepen:
Ecto-parasieten en Endo-parasieten. Ecto-parasieten zijn parasieten die buiten de host leven. Endo-parasieten leven in de host. Een voorbeeld van de ecto-parasiet is de schurft mijt. Voorbeelden van endo-parasietenzijn de Entamoeba histolytica en Strongyloides stercoralis.
Parasieten hebben soms meer dan 1 host nodig om hun levencyclus te kunnen voltooien. Denk hierbij aan malaria. Malaria heeft de mug en de mens nodig. Kennis van de levenscyclus is nodig om distributie tegen te gaan, om tot een diagnose te komen, om tot een behandeling te komen en om infectie te voorkomen.
De structuur van een protozoa (dia 19)
Bestaat uit een celmembraan, nucleus, cytoplasma, celorganellen en een flagel.
Voorbeelden van deze micro-organismen zijn:
-Entamoeba histolytica en Entamoeba dispar. Deze zorgen voor Amoebiasis en resp. apathogenic.
-Tocoplasma gondii. Deze zorgt voor Tocoplasmosis.
-Plasmodium vivax en plasmodium falciparum. Deze zorgen voor Malaria.
-Giardia Lamblia. Deze zorgt voor intestinale infecties.
Levencyclus en reproductie van de giardia
Giardia zorgt voor diarree. Heeft maar 1 host, de mens.
Overbrenging van gardia kan alleen via cysts. Deze cysts beschermen ze tegen hun omgeving.
In de cysts verlaagt het metabolisme. Overbrenging zou via water kunnen.
Trophozoites is de active vorm. Deze vorm is metabolisch actief, beweegelijk. Hier vindt aseksuele reproductie plaats.
In deze vorm is de giardia gevoelig: het valt makkelijk uit elkaar. De giardia heeft in dit stadium een lipide bilayer.
Op dia 23 zijn de 2 stadia te zien.
Levenscyclys van de Plasmoidium (dia 24)
Als de mug iemand prikt kan de mug daarna niet gelijk een ander infecteren. Er moet een week overheen gaan om de plasmodium verder te ontwikkelen.
De plasmodium gaat van mens naar mug.
Op dia 25 is te zien dat malaria vooral een tropische ziekte is.

Toxoplasma
Toxoplasma zit in kattenfeces, het huisvest in de hersenen van de mens. Bij een normaal immuunsysteem heb je er geen last van. Dit is een parasiet die meerdere host heeft. Zie dia 27.

Van de parasitaire wormen heb je 3 vormen.
-Nematodes
-Cestodes
-Trematodes
Zie dia 30.

Karakterstieken van parasitaire wormen
De baby’s van een worm (de eieren) moeten de host verlaten en een ander infecteren om verder te leven. Ze kunnen hermafrodite zijn of één geslacht hebben. Ze vermenigvuldigen zich niet in de host.
Zie dia 23. Op dia 33 staat een lijst met wormen die je moet kennen.
De symptomen bij een worminfectie hangen af van de hoeveelheid wormen.

Werkgroep 1

Coeliacie
In het duodenum kan gal zitten vanuit de galblaas, via de Papil van Vater. Verder zijn er in het duodenum villi te zien. Een villus is een uitstulping van de darmwand. De villi zijn bekleed met trilhaar dragende epitheelcellen. Daartussen liggen goblet cellen die slijm produceren. Onder het epitheel van de villi ligt het basaal membraan. Daaronder ligt de lamina propria, waar lymfocyten in zitten. In een normale darmwand zijn dus lymfocyten te zien en dit betekent niet dat er een ontsteking is. Het immuunsysteem is dus ook actief in de normale situatie. In de darmwand zijn ook nog crypten, die normaal gesproken drie keer zo klein zijn als een villus.

Bij coeliacie is er villus atrofie, waardoor er een afgeplatte structuur te zien is waarin de villi niet netjes gescheiden zijn. Verder zijn er bij coeliacie veel minder goblet cellen te zien. Ook zijn er ontstekingscellen aanwezig tussen de epitheelcellen. De epitheelcellen zijn daarnaast atrofisch en er zijn veel meer lymfocyten aanwezig. Ten slotte is er crypte hyperplasie. Al deze symptomen zijn niet puur kenmerkend voor deze ziekte (pathognomonisch). De symptomen komen namelijk ook voor bij andere ziektes.

De gluten peptiden uit het dieet komen in contact met het darmepitheel. De afbraakproducten van de gluten worden door het epitheel opgenomen via de dendritische cellen. Deze cellen zorgen dan voor antigen presentatie via een HLA molecuul op het eigen cel oppervlakte. De dendritische cel gaat met het HLA molecuul naar een naïeve CD4 T-helper cel, die vervolgens naar een CD8 cytotoxische T-cel gaat. De T-cel wordt vervolgens geactiveerd. Door activatie van de CD4 cel worden de T-cellen veranderd in gluten specifieke Th1-cellen. Deze gluten specifieke cellen gaan dan prolifereren, waardoor er veel meer ontstaan. Dit leidt dan tot een toename van het aantal lymfocyten. De gluten specifieke Th1-cellen gaan cytokines maken. Het doel van de gluten specifieke Th1-cellen is om de gluten aan te vallen. De gluten zitten tussen de epitheelcellen en met het immuunsysteem worden dan eerst de eigen cellen aangevallen (namelijk de epitheelcellen), waardoor het ook een auto-immuunziekte is. Interferon, een cytokine geproduceerd door de gluten specifieke Th1-cellen, leidt tot een verandering van allerlei oppervlakte moleculen van de epitheelcellen, waardoor lymfocyten worden aangetrokken. Dit is de cellulaire immuniteit. De humorale immuniteit heeft te maken met de B-cellen. Ook van humorale immuniteit is er sprake bij dit proces. De geactiveerde CD4-cel gaat ook iets anders doen: hij wordt een gluten specifieke Th-cel. Deze Th-cel kan de B-cellen activeren, waarna er plasmacellen ontstaan. Het resultaat is dat er antistoffen ontstaan die aan de gluten peptides (de antigenen) gaan binden. Hierdoor worden complementen geactiveerd, die vast gaan zitten aan een antilichaam. Als het complement eraan vast zit, zorgt het ervoor dat er neutrofielen granulocyten worden aangetrokken. De granulocyten bevatten heel veel blaasjes met allerlei stoffen. Als de granulocyten in contact komen met een geactiveerd complement gaan ze hun blaasjes (granula) legen: degranuleren. In de granula zitten proteasen (eiwit afbrekende enzymen). Het doel hiervan is het opruimen van de gluten. De proteasen breken namelijk het hele immuuncomplex af.

Hoe kan bij een patiënt worden aangetoond dat dit hele proces gaande is? Men gaat dan op zoek naar de antilichamen tegen gluten. Deze antilichamen (IgA) kunnen in het bloed worden aangetoond, want de plasmacellen brengen de antilichamen daarheen. Hiervoor is de biocard test. Er is dan een bloedsample nodig en dit bloed wordt op een plaatje gedaan. Men heeft een gefixeerd antigen op dit plaatje. Als er antistoffen in het bloed zitten, zullen deze antistoffen binden aan het gefixeerde antigen. Om te weten of dit is gelukt, moet men iets labelen. Er wordt dan een anti-IgA aan toegevoegd. Als er IgA aanwezig is in het bloed van de patiënt, dan zal het anti-IgA hieraan binden. Het anti-IgA is gemarkeerd met fluorescentie. Als het anti-IgA bindt aan het IgA, dan zal er onder een microscoop iets fluorescerends te zien zijn: de test is positief. Een antilichaam kan dus specifiek een eiwit binden. Stel nu dat alles erop wijst dat er sprake moet zijn van coeliacie (biopt en kliniek), maar de test is toch negatief. Wat er dan aan de hand kan zijn is dat de patiënt een IgA deficiëntie heeft. Dit wil zeggen dat de plasmacellen geen IgA kunnen maken. Deze patiënten kunnen dus wel coeliacie hebben, maar toch geen IgA in het bloed hebben. Bij deze patiënten is het zo dat de coeliacie IgG gemedieerd is en niet IgA gemedieerd. Ook dan kan deze biocard test uitgevoerd worden, alleen wordt de laatste stap dan gedaan met een anti-IgG.

De behandeling van coeliacie kan eenvoudig gedaan worden door de patiënt op een glutenvrij dieet te zetten. Op deze manier zullen de klachten verdwijnen, maar de overgevoeligheid voor gluten zal blijven bestaan. De ziekte kan dus niet fundamenteel verwijderd worden. Coeliacie is een erfelijke ziekte. Verder kan deze ziekte zorgen voor een groei achterstand door de absorptie problemen in de darmen.

Myocard infarct
Bij een myocard infarct raken de cellen van het hart beschadigd door ischemie: een tekort aan zuurstof. Het kan worden veroorzaakt door een verschuiving in het evenwicht van vraag en aanbod aan zuurstof. Als er meer zuurstof gevraagd wordt dan dat er wordt aangeboden, dan komt er een relatief zuurstof tekort. Bij een acuut infarct zal er in het centrum van het infarct celdood zijn. Er is hier sprake van versmeltende necrose. Daaromheen zijn heel veel neutrofiele granulocyten te zien, die te herkennen zijn door ‘geblobte’ kernen. Een infarct ontstaat vaak door het scheuren van een atherosclerotische plaque. Hierdoor zal er trombose ontstaan en een stollingscascade. Onder het epitheel zit namelijk collageen. Zodra de plaque scheurt, zal er collageen in aanraking komen met het bloed, waardoor de stollingscascade wordt geactiveerd. Het product hiervan is fibrine, wat draden gaat vormen. Uiteindelijk leidt dit dan tot ischemie. Als een patiënt een myocard infarct overleeft, dan zal er littekenvorming zijn. Afhankelijk van de grootte van het litteken zal er een verminderde pompfunctie zijn. Ook kunnen de zenuwen verbindweefselen, waardoor er een hartritmestoornis kan ontstaan.

Bilaterale noduli
Een verkouden patiënt waarbij op een X-thorax bilaterale noduli (ronde vormen in de beide longen) te zien zijn en lymfadenopathie (een aandoening van de lymfeklieren). De differentiaal diagnose omvat dan kanker, infecties (tuberculose) of auto-immuunziekten (sarcoïdose). Bij deze verdenkingen wordt een trans-thoracaal biopt genomen. Verkazende necrose is heel typisch voor tuberculose. Het myobacterium tuberculosis is een zuurvaste staaf: de bacterie kan tegen zuur. Door deze eigenschap kunnen deze bacteriën worden aangetoond door middel van een kleuring. Een manier om tuberculose uit te sluiten, is door geïnactiveerde myobacterium tuberculosis in te spuiten. Als de patiënt deze bacterie al een keer in zich heeft gehad, dan zal het immuunsysteem erop reageren en zal er een ontsteking ontstaan. Dit is de mantoux test. Een positieve mantoux test zegt niet dat de patiënt tuberculose heeft, want het kan ook zijn dat de patiënt vroeger tuberculose gehad heeft of al eerder een mantoux test heeft gedaan.

HC 14 – Indringers

Er zijn meerdere oorzaken van infecties, namelijk: prionen, virussen, bacteriën, protozoa, schimmels en wormen.

Micro organismen hebben virulentie factoren en de gastheer heeft verdedigingsmechanismes. Er is een interactie tussen de micro-organismes en de gastheer, door middel van de virulentie factoren en de verdedigingsmechanismes. Soms zorgt de interactie niet voor signalen of symptomen. Als er wel symptomen ontstaan, is er grote kans dat er sprake is van weefselbeschadiging en inflammatie.

Een virulentie factor is elke component, elk product of elke karakteristiek die/dat bijdraagt aan de mogelijkheid van een micro-organisme om een ziekte te veroorzaken. Er zijn drie groepen:

• Structurele componenten die binnen willen dringen in de gastheer. Deze componenten moeten zich vastbinden aan een menselijke structuur, ze moeten een lichaam of cel binnendringen of ze moeten inflammatoire reacties induceren.

• Producten zoals toxines. Er zijn endotoxines die inflammatie induceren (LPS) en er zijn endotoxines met variabele effecten. Ten slotte zijn er enzymen. Deze producten brengen schade toe aan de gastheer.

• Trucs, zoals het doden van een cel. Het doden van de cel valt onder ‘schade aan de cel aandoen’. Er zijn ook nog andere trucs en die zijn er om het verdedigingsmechanisme uit te zetten of om zich ervoor te verstoppen. Deze trucs zijn het verlagen van de normale immuunreactie, het ontwijken van de normale immuunreactie of het latent aanwezig zijn in de gastheer.

Er zijn dus virulentie factoren die het lichaam willen binnenkomen. Dit gebeurt op meerdere manieren:

• Adhesie van proteïnes of glycoproteïnes

• Endocytose die wordt geïnduceerd door micro-organismes

• Fimbriae (pili) op de gram negatieve en gram positieve bacteriën

• Schimmeldraden

• (Lipo)teichoïsch zuur, dat gram positieve bacteriën kunnen bevatten.

De virulentie factoren die schade willen aanrichten, kunnen dit ook op meerdere manieren doen:

• Proteïnes die ijzer binden

• Enzymen die de DNA- en mRNA-synthese remmen

• Enzymen die weefsel afbreken

• Glycoproteïnes die de formatie van syncytium (een klont cellen) induceren.

• Schimmeldraden

• Lipopolysaccharide (endotoxine)

• (Lipo)teichoïsch zuur.

• Peptidoglycaan

• Toxine dat adenylcyclase activeert

• Toxine dat zich gedraagt als superantigeen

• Toxine dat de release van neurotransmitters inhibeert

• Toxine met cytotoxische activiteit

• De mogelijkheid om geïnfecteerde gastheercellen te lyseren.

De derde groep van de virulentie factoren omvat de virulentie factoren die het verdedigingsmechanisme willen uitschakelen of ontwijken. Hiervoor zijn de volgende mogelijkheden:

• Antigeen shift

• Antigeen variatie

• Biofilm

• Proteïne inhiberende opsonizatie

• Intracellulaire overleving

• Capsules

• Moleculaire nabootsing

• De mogelijkheid om latent in de gastheer te blijven.

Bij al deze genoemde virulentie factoren moeten we een micro-organisme kunnen noemen.

Streptococcus pyogenes is een bacterie. Dit kan een stille drager zijn in de keel en dan heeft men er geen last van. Het kan ook een oorzaak zijn van ziekte. De diagnostieken om deze bacterie vast te stellen, zijn: bèta hemolyse, gram positieve cocci en een katalase test. Als de katalase test negatief is, dan is er sprake van een Streptococcus en niet van een Stafylococcus. De gevolgen van deze bacterie kunnen zijn:

• Lokale of uitgezaaide infecties (tonsilitis, otitis media, impetigo, erysipelas, sepsis).

• Exotoxine-gemedieerde syndromen (roodvonk of het streptococcen toxische shock syndroom).

• Immunologische effecten (acute reumatische koorts of acute glomerulo-nefritis).

De Streptococcus pyogenes heeft pili. Deze pili kunnen aan iets hechten op de epitheelcellen van het menselijk lichaam. Een ander virulentie mechanisme is inflammatie door middel van peptidoglycaan. Streptolysine is een toxine, dat een porie vormt. Deze porie is niet goed voor het lichaam, want daardoor wordt er schade aangebracht aan de cel. Er kan dan namelijk β-hemolyse plaatsvinden, waardoor de erytrocyten weg lekken. Het resultaat van het weg lekken van de cytoplasma inhoud en het binnenkomen van water, is dat de cel dood gaat. Dit zijn dus drie virulentie factoren van deze bacterie.

De S. pyogenes bevat nog meer virulentie factoren, namelijk toxines. Er zijn superantigenen. Superantigenen binden aan een MHC-II molecuul van antigeen presenterende cellen en kunnen op deze manier ‘crosslinken’ met T-cellen. Hierdoor komt er T-cel activatie op gang. 10% van S. pyogenes kan toxines produceren die werken als een superantigeen. Het erythrogene toxine zorgt bijvoorbeeld voor roodvonk (= scarlet fever). Het Streptococcus pyrogene exotoxine zorgt voor het toxine shock syndroom. Er is nog één micro-organisme dat een toxisch shock syndroom kan veroorzaken, namelijk de Stafylococcus aureus die zorgt voor de tamponziekte.

Verder bevat de S. pyogenes nog enzymen als virulentie factoren, namelijk C5a peptidase, streptokinase, DNAase en hyaluronidase. Streptokinase zorgt voor het verspreiden van stollingsfactoren. Verder is er dus C5a peptidase. C5a maakt deel uit van het complement systeem van het aangeboren immuunsysteem. Het zorgt voor chemotaxis: het oproepen van andere cellen (fagocyten). C5a peptidase zorgt voor het afbreken van C5a, waardoor er geen chemotaxis is. Ten slotte is er nog één virulentie mechanisme in de S. pyogenes, namelijk immuun evasie. Dit gebeurt door C5a peptidase en M-proteïnes.

Samengevat bevat de S. pyogenes dus heel veel virulentie factoren. De mechanismes zijn: adhesie, inflammatie, toxines, enzymen en immuun evasie.

De S. pyogenes kan onder de lichtmicroscoop gezien worden door middel van een gram stain. Deze bacterie kan gekweekt worden op bloed agar platen. Behandeling kan door middel van benzylpenicilline of door feneticilline. Als de patiënt allergisch is voor penicilline, kan macrolide worden toegediend.

Het influenza A virus is een primair pathogeen dat kan zorgen voor een milde of een ernstige ziekte. Er is een verhoogd risico op overlijden bij patiënten met comorbiditeit (bijvoorbeeld cardiaal, pulmonaal of renaal), een verzwakt immuunsysteem of een heel lage of heel hoge leeftijd. Dit virus is een envelop virus. De eerste virulentie factor is te vinden op de oppervlakte, namelijk neuraminidase uitsteeksels (enzymen). Dit enzym is voor de release en de transmissie van het virus. Een tweede virulentie factor zit ook op de oppervlakte, namelijk hemagglutinine uitsteeksels. Dit kan zorgen voor de adhesie van het virus aan de menselijke cellen. Het mechanisme is dus: adhesie.

Het membraan van dit virus fuseert met het membraan van de gastheercel, waardoor het virus kan binnendringen. Er is RNA polymerase nodig om nieuw RNA te maken. Dit RNA polymerase van het virus is heel anders dan het DNA polymerase van de gastheer. Het RNA polymerase doet bijvoorbeeld geen proofreading, waardoor er heel frequent mutaties zullen zijn. Dit leidt ertoe dat dit virus steeds weer opduikt en dat het blijft bestaan. De antigenen veranderen namelijk, wat betekent dat de antilichamen die men in het lichaam heeft, niet meer werken tegen het nieuwe antigeen. Er moeten dan nieuwe antilichamen geproduceerd maken. Dit noemt men de antigeen drift. Als een cel wordt geïnfecteerd door een menselijk influenza virus, maar ook door een dierlijk influenza virus, dan kan er een antigeen shift zijn. Er is dan een herverdeling van genoom segmenten. Dit kan leiden tot een pandemie. De antigeen drift en antigeen shift vallen onder de virulentie factor ontwijking van het immuunsysteem.

Het virus kan worden behandeld door middel van oseltamivir, maar dit kan alleen als het immuunsysteem van de patiënt hier geschikt voor is en/of als er een heel ernstige ziekte is. Men is nooit drager van het influenza A virus, maar men kan wel drager zijn van de S. pyogenes.

Impetigo is krentenbaard.

HC 15 - Gastheer versus indringers

De gastheer heeft steriele en non-steriele gebieden. De huid, de neus/keel regio en het maag-darmkanaal zijn niet steriel. In het menselijk lichaam leven meer bacteriën dan lichaamscellen. Er is een factor 10 verschil (10¹⁴ bacteriën tegenover 10¹³ lichaamscellen). Het steriele gedeelte is de ‘binnenkant’ van het lichaam. De maag is in principe steriel, maar wanneer iemand iets eet met veel micro-organismes erin, dan is het eventjes niet meer steriel. Verder zijn er diep in de tractus respiratorius en in de urinewegen geen micro-organismes.

Commensals zijn bacteriën die iedereen heeft. Deze zijn normaal aanwezig in elk persoon en ze zijn niet schadelijk, behalve als er een verzwakt immuunsysteem is (=opportunisten). Ze veroorzaken dus geen symptomen.

Op de huid zijn voornamelijk gram positieve bacteriën aanwezig. In de darmen zijn gram negatieve en gram positieve bacteriën aanwezig. In de tractus urogenitalis zijn voornamelijk gram negatieve bacteriën aanwezig. Kolonisatie weerstand is de aanwezigheid van bacteriën op huid en mucosae. Dit beschermt tegen de aankleving van andere micro-organismes.

Steriliteit wordt gehandhaafd op fysieke, chemische en immunologische manieren.

Er is een fysieke barrière, die wordt gevormd door de huid en de mucosae. Een fysieke manier is ook via de luchtwegen, door cilli, mucus en hoesten. Ten slotte zorgt de tractus urogenitalis op een fysieke manier voor steriliteit, namelijk door het legen van de blaas en door antimicrobiologische factoren.

De chemische manier voor de handhaving van steriliteit gaat via maagzuur en enzymen (bijvoorbeeld lysozymen in tranen). Ten slotte zorgt het immuunsysteem voor steriliteit, via lymfoïde organen en via de humorale, cellulaire, specifieke en aspecifieke afweer.

Er zijn granulocyten tegen de bacteriën en NK cellen tegen de virussen.

Een infectie is een structurele of functionele verandering die wordt veroorzaakt door:

• Micro-organismes of zijn componenten/producten

• Reactie van de gastheer

• Beiden

Als een student nu S. aureus in zijn/haar neus heeft, dan is dit geen infectie. Dit is kolonisatie: de student is drager van de bacterie.

Als een patiënt oogpijn heeft, vijf dagen na de operatie, dan is dit wel een infectie.

Blootstelling is niet hetzelfde als een infectie. Blootstelling aan micro-organismes leidt tot:

• Kolonisatie. Hierbij zijn geen symptomen. Er is sprake van een commensal of een primair pathogeen op de huid of de mucosae. De status van de drager kan tijdelijk of permanent zijn. Er is bij een kolonisatie competitie voor voeding en voor plekken om aan te hechten.

• Infectie. Vaak is hierbij sprake van symptomen/tekens. Er zijn opportunistische of primaire pathogenen aanwezig en het kan exogeen of endogeen zijn.

Als een infectie wordt veroorzaakt door een primair pathogeen, dan is er geen verzwakking van het defensiemechanisme van de gastheer nodig. Dit is wel nodig bij een infectie die wordt veroorzaakt door een opportunistisch pathogeen.

Een infectie kan op twee manieren worden opgelopen, namelijk endogeen of exogeen.

• Endogeen: via eigen bacteriën:

  • Commensals, zoals S. epidermidis, Streptococci, Neisseria soorten, Candida albicans, Escherichia coli, Bacteroides fragilis en Clostridium soorten.

  • Kolonisatie, zoals S. aureus, S. pyogenes, Streptococcus pneumoniae, Neisseria meningitidis en Haemophilus.

• Exogeen: door blootstelling aan micro-organismes, via:

  • Andere personen

  • Dieren

  • Vectoren

  • Leefomgeving

Blootstelling gaat via inhalatie, via trauma/operatie, via orale wegen of via contact met het lichaam.

De S. aureus is een primair pathogeen en de S. epidermidis is een opportunistisch pathogeen. Een test met coagulase kan helpen om te diagnosticeren of er S. aureus of S. epidermidis is. Bij een positieve test is er sprake van de S. aureus en bij een negatieve test van de S. epidermidis. De S. epidermidis komt bijvoorbeeld op als er sprake is van granulocytopenie (door bijv. chemotherapie).

Hoe ziet men het verschil tussen primaire pathogenen en commensals? Commensals zullen nooit voor symptomen zorgen, behalve als er een verzwakt immuunsysteem is.

Bij blootstelling aan een micro-organisme kan er een subklinische infectie ontstaan. Dit betekent dat er een infectie is, maar dat men er niks van merkt. Hierna komen het aangeboren en adaptieve immuunsysteem in actie. Dit leidt tot herstel of tot overlijden.

Het kan ook gebeuren dat er na blootstelling direct een infectie ziekte ontstaat. Hierna is er herstel via het aangeboren en adaptieve immuunsysteem, of de patiënt komt te overlijden.

Dat iemand overlijdt aan een infectie ziekte, komt doordat er schade ontstaat door structurele componenten, door producten of door de reactie van de gastheer.

Als iemand voor de tweede keer aan een micro-organisme wordt blootgesteld, dan kan het zijn dat de patiënt wel ziek wordt, of dat de patiënt niet ziek wordt.

Alle soorten micro-organismes bevatten proteïnes. Alleen prionen bevatten geen nucleïnezuur. Alleen de protozoa, de schimmels en de wormen bevatten cel organellen en een nucleus. Alle micro-organismes behalve de wormen, zijn intracellulair. Alle micro-organismes behalve de prionen en virussen zijn extracellulair.

HC 16 – Immuun deficiënties en infectie risico

Er zijn meerdere oorzaken voor een verzwakte barrière functie:

• Letterlijke onderbreking van de barrière, door wonden, insectenbeten, huid penetratie en huid of mucosa toxiciteit door cytostatica (chemotherapie). De micro-organismes die hierbij een infectie kunnen veroorzaken, zitten al op de huid of op het mucosa membraan. Het gaat dan op de S. aureus, de S. pyogenes, de S. epidermidis, de E. coli en de C. albicans. De laatste drie zijn commensals (opportunistisch en koloniserend). De eerste twee zijn primaire pathogenen. De opportunistische micro-organismes kunnen geen infectie veroorzaken bij wonden of insectenbeten, door de functie van granulocyten en de kolonisatie weerstand.

• Functioneel:

  • Een urine katheter of incomplete leging van de blaas. Dit zijn meestal gram negatieve bacteriën. Gram positieve bacteriën bevinden zich in droge gebieden. Hierbij kan de E. coli een infectie veroorzaken.

  • Een gebrek aan maagzuur. Hierbij kan de Salmonella bacterie of de V. cholera een infectie veroorzaken.

  • Een gebrek aan tranen. Hierbij kan de Hemophilus influenzae een infectie veroorzaken.

  • Een verstoring van het schoonmaken van de luchtwegen. Hierbij kan de S. pneumoniae een infectie veroorzaken.

• Een verzwakte kolonisatie weerstand. De Candida albicans kan zorgen voor een stomatitis, oesofagitis of een vulvovaginitis. De Clostridium difficile is een gram positieve bacterie, die kan zorgen voor pseudomembraneuze enterocolitis. Het pseudomembraan bestaat uit mucus en veel granulocyten. Een toxine zorgt voor de darm schade.

Complement systeem deficiëntie

Het complement systeem helpt bij kolonisering, bacteriën en gisten. Het complement systeem kan deficiënt zijn en dit kan meerdere oorzaken hebben, maar de oorzaak is meestal genetisch. De schade kan zitten in 1 van de 4 pathways: de klassieke, de alternatieve, de MB lectine of de terminale (MAC). Als er een deficiëntie is van C2, C3 of C4, dan zijn er voornamelijk extracellulaire micro-organismes. Hieronder vallen heel veel gram positieve en negatieve bacteriën. Als er een deficiëntie is van een component van MAC, dan zijn er primaire pathogenen, namelijk: Neisseria meningitidis of invasieve Neisseria gonorrhoea. Dit eerste micro-organisme kan leiden tot de amputatie van lichaamsdelen.

Immunoglobuline deficiëntie

Er kan ook een deficiëntie zijn aan de immunoglobulines. Dit is bijvoorbeeld het geval bij hypogammaglobulinemie. De oorzaken zijn:

• Congenitaal

  • X-gebonden a-gammaglobulinemie

  • Als een deel van SCID (Severe Combined Immune Deficiency syndroom), waarbij er ook cellulaire schade is.

• Verworven

  • Algemene variabele immuundeficiënties.

  • B-cel ziektes

    • Chronische lymfatische leukemie

    • M. Kahler

De micro-organismes die hierbij een rol spelen zijn:

• Bacteriën met een capsule, zoals:

  • Streptococcus pneumoniae

  • Neisseria meningitidis

  • Haemophilus influenza

• Campylobacter

• Persisente Giardia lamblia

• Persistente enterovirus infecties

Hypogammaglobulinemie zou overwogen moeten worden als er frequente of persistente infecties zijn, of als er een combinatie is van deze pathogenen.

Milt deficiëntie

De milt is een filter voor het bloed en een plaats voor de productie van immunoglobulines. Als de milt niet goed werkt, dan zullen bepaalde micro-organismes veel frequenter voorkomen in het lichaam.

De oorzaken voor een milt disorder zijn:

• Asplenie (het niet aanwezig zijn van een werkende milt).

  • Congenitaal

  • Operationeel verwijderd

• Functionele asplenie

  • Chronische hemolyse syndromen

  • Infarcten

Vaak is deze deficiëntie niet symptomatisch.

Als een milt deficiëntie wel symptomatisch is, dan zijn er enkele micro-organismes die een rol kunnen spelen:

• Ernstige sepsis (=bloedvergiftiging) wordt veroorzaakt door gecapsuleerde bacteriën:

  • Streptococcus pneumoniae

  • Neisseria meningitidis

  • Haemophilus influenzae
    Dit zijn primaire pathogenen.

• Ernstige Plasmodium infecties (primair pathogeen), die kunnen leiden tot malaria.

Als er geen milt is, dan wordt het bloed niet goed beschermd tegen micro-organismes.

Fagocyten disorder

Fagocyten disorde kan worden veroorzaakt door een aantal dingen:

• Granulocytopenie, door:

  • Cytostatica

  • Immuun gemedieerd:

    • Allergie voor medicijnen

    • Auto-immuun gemedieerd

• Granulocyten dysfunctie

  • Chronische granulomateuze ziekte

  • (Chronische glucocorticosteroïden)

  • (Alcoholisme)

De micro-organismes die hierbij een rol spelen, zijn:

• Dezelfde als degene die worden geassocieerd met defecten in de barrière functie

  • Staphylococcus aureus (primair pathogeen)

  • Streptococcus pyogenes (primair pathogeen)

  • Staphylococcus epidermidis (commensal in de huid)

  • Escherichia coli (commensal in de darm)

  • Candida albicans (commensal in de keel en vagina)

• Andere micro-organismes:

  • Α-hemolytische streptococci (commensals in mond)

  • Aspergillus fumigatus (alomtegenwoordig in de omgeving)

Granulocytopenie kan leiden tot necrotiserende gingivitis (=tandvleesontsteking) en tot een Aspergillus pneumonie.

Verzwakte cellulaire immuniteit

Problemen met de T-cellen kunnen komen door bijvoorbeeld HIV. De HIV infectie zorgt ervoor dat er veel minder CD4 T-cellen zijn. Als het aangeboren immuunsysteem niet goed genoeg werkt, dan is er T-cel immuniteit nodig. Oorzaken van T-cel deficiënties:

• Congenitaal

  • SCID

  • Door andere (zeldzame) ziektes

• Verworven

  • HIV infectie, waardoor er minder CD4 T-cellen zijn.

  • Chemotherapie, wat zorgt dat alle cellen in aantal afnemen.

  • Het gebruik van medicatie die het immuunsysteem onderdrukt. Hierdoor vermindert de cel functie en het aantal cellen.

Hierbij spelen een aantal micro-organismes een rol:

• Intracellulaire bacteriën:

  • Salmonella soorten

  • Legionella pneumophila

  • Mycobacterium tuberculosis

• (Herpes) virussen:

  • CMV, EBV, HSV en VZV

• Toxoplasma gondii

• Strongyloides stercoralis, wat leidt tot hyperinfectie.

• Pneumocystis jirovecii (geen primair pathogeen).

• Aspergillus fumigatus (geen primair pathogeen).

HC 17 – Diagnostiek van infectie ziekten

Het ideale doel van diagnostiek is het aantonen of uitsluiten van een specifieke ziekte of een ziekteverwekker. In de realiteit komt het neer op het nauwkeurig schatten van de waarschijnlijkheid van een specifieke ziekte in een specifieke patiënt.

Er zijn directe detectie methoden en er zijn indirecte detectie methoden. Bij de directe detectie methoden wordt de ziekteverwekker rechtstreeks aangetoond of wordt er gebruik gemaakt van een microscoop. Bij de indirecte detectie methoden wordt bijvoorbeeld gekeken of dat er antilichamen aanwezig zijn of dat er nucleïnezuur aanwezig is.

Microbiologie is begonnen rond 1600-1700, want toen werd de microscoop uitgevonden. De gram stain is een test waarbij er wordt gekeken of een bacterie gram positief of negatief is. Men fixeert de bacteriën op een glasplaatje. Daarna wordt kristal violet gebruikt, wat de bacterie cel in gaat. Hierna wordt jodine toegevoegd, wat een complex vormt met het kristal. Het gaat in gram negatieve en gram positieve bacteriën. Er worden dan grote molecuul complexen ontwikkeld. Hierna wordt er een ontkleuringmiddel gebruikt, waarna de gram negatieve bacteriën het jodine complex verliezen doordat ze een heel dun membraan hebben. De gram positieve hebben een veel dikker membraan, waardoor deze bacteriën wel violet zullen blijven. Als dit allemaal gebeurd is, dan kunnen de bacteriën met elke kleuring worden gekleurd. Vaak wordt safranine gebruikt, waardoor de gram negatieve bacteriën roze worden en de gram positieve bacteriën paars blijven. Streptococcus pneumoniae zijn gram positieve cocci.

Bepaalde bacteriën kleuren niet aan bij de gram stain, namelijk de bacteriën zonder celwand. Er zijn ook zuurvaste bacteriën die een heel dikke celwand hebben (bijv. Mycobacterium Tuberculosis). De Escherichia Coli is gram negatief en de Streptococcus Pyogenes is gram positief. Als bij Mycobacterium Tuberculosis fuchsine wordt gevoegd en daarna zuur, dan zullen alle cellen kleuren, behalve de bacteriën. Dit komt doordat de bacterie zuurvast is.

Plasmodium Falciparum veroorzaakt het malaria virus. Deze parasiet kan worden aangetoond met een Giemsa stain. Als er dus een verdenking is op een malaria virus, dan moet de Giemsa staining worden gebruikt.

Elektronen microscopie wordt amper gebruikt bij de diagnostiek van infectie ziekten. Er zijn ook snelle antigeen testen en deze zijn beschikbaar voor heel veel antigenen. Met behulp van deze test wordt een antigeen aangetoond door middel van een antilichaam. Deze testen hebben een hele lage sensitiviteit, waardoor ze een gelimiteerde praktische waarde hebben.

Het kweken van bacteriën is heel tijdsafhankelijk en de kwaliteit van een specimen is heel belangrijk. Verder is er verdere analyse nodig, zoals de morfologie, metabolisme en de antigenen. Sommige bacteriën en veel virussen kunnen niet worden gekweekt.

Stel nu dat er een 21-jarige man komt met koorts, rillingen, hartgeruis en drugsgebruik. Er wordt dan bloed afgenomen, waarna wordt gekeken naar de groei van de bacteriën. De kweek wordt op een voedingsbodem geplaatst, waarna er gram stain wordt gebruikt en de bacterie wordt gedetermineerd.

De verdere analyse bestaat uit een aantal tests. Voor de determinatie wordt een snelle en simpele test gebruikt of men gebruikt hoogtechnische methodes. Ook kijkt men naar biochemische eigenschappen. Een ander deel van de verdere analyse bestaat uit een test naar de antilichaam vatbaarheid. Met deze laatste test kan worden gekeken of een bacterie vatbaar is voor een antibioticum of dat het er resistent tegen is.

MALDI-TOF massa spectrometrie zorgt voor de identificatie van gekweekte bacteriën en fungi met de Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionisation Time of Flight. Er zijn bewerkte organismen/bacteriën die op een doelplaatje worden geplaatst. Daarop wordt een matrix gedaan. Dit wordt in de massa spectrometer gedaan, waar een laser helpt om de bacteriën te joderen en degenereren. Deze machine scheidt de stukken op massa. Uiteindelijk kunnen de soorten dan geïdentificeerd worden.

Virussen kunnen alleen maar gekweekt worden op levende cellen.

PCR is een manier waarbij nucleïnezuur wordt vermeerderd. Er wordt gebruik gemaakt van doel DNA en primer. Bij elke cyclus wordt het doel DNA verdubbeld. Verder wordt de temperatuur steeds veranderd om de omgeving ideaal te maken voor de verschillende stappen van het proces. Een cyclus bestaat uit drie stappen, namelijk: denaturatie (kook temperatuur), hybridisatie (het binden van de primers bij een lage temperatuur) en verlenging (72 graden Celsius).

Moleculaire methodes lossen niet alle problemen op, maar er zijn wel veel voordelen. Het is namelijk universeel toepasbaar, in theorie kan er een maximale sensitiviteit en specificiteit zijn, de kwantificatie gaat makkelijk, er is een minimale benodigdheid aan specimen condities en het kost weinig tijd. Er zijn ook limieten, want men krijgt alleen wat men vraagt (een overshoot aan specificiteit) en men ontdekt ook irrelevante informatie uit bijvoorbeeld het DNA (een overshoot aan sensitiviteit). Verder zijn relatieve niveaus moeilijk om te onderzoeken en de kosten van een test kunnen hoger zijn.

Er waren ook indirecte detecties, zoals serologie. Hierbij worden antilichamen aangetoond in de gastheer. Voordelen zijn dat het snel kan gaan en dat het kosten effectief is. Ook zijn er limieten, namelijk dat er reactie van het immuunsysteem van de gastheer nodig is, het kan lang duren en de interpretatie moet met zorg worden gedaan. De methodes voor serologie zijn:

• Enzym immuno analyse. Dit kan indirect of direct gaan.

• Immunoblot analyses.

• Complement fixatie. Deze methode detecteert het antilichaam door de complement systemen te gebruiken. Er is een serum monster met antilichamen. Aan dit serum worden antigenen toegevoegd, gebaseerd op verdenking van ziekte. Hierna wordt er een complement aan toegevoegd, dat het antigeen/antilichaam complex bindt of het blijft ongebonden. Het blijft ongebonden als er geen complex is van antigeen/antilichaam, dus als er geen antilichamen aanwezig zijn tegen het toegevoegde antigeen. Ten slotte worden er rode bloedcellen bij gedaan als een indicator. Als er geen lysis is van rode bloedcellen, dan zinken de rode bloedcellen als een balletje: de test is positief. Als er lysis is van rode bloedcellen door een ongebonden complement, dan is de test negatief.

• Indirecte immunofluorescentie.

Er zijn directe en indirecte immuno analyses. De indirecte hebben een hogere sensitiviteit en daarbij wordt een antilichaam gebruikt.

HC 18 – De interpretatie van diagnostische test resultaten

Wat is een diagnostische tool? Dit is alles wat een diagnose waarschijnlijker of minder waarschijnlijk kan maken. Hieronder vallen de epidemiologische informatie, de symptomen, de signalen, de laboratorium tests, de functionele testen en de beeldvorming. In de ideale wereld zegt een positieve test dat de ziekte is bewezen en zegt een negatieve test dat de ziekte is uitgesloten.

De hand-voet-en-mond ziekte komt heel veel voor bij kinderen en het wordt veroorzaakt door een infectie met het Enterovirus.

In de realiteit zijn betrouwbare testen vaak heel invasief en/of heel duur. De meer betaalbare diagnostische testen hebben limieten, namelijk dat de sensitiviteit en/of de specificiteit suboptimaal is.

De ziektegeschiedenis is voor clinici de belangrijkste diagnostische tool. Verder krijgen clinici veel informatie uit het lichamelijk onderzoek. Bij een verdenking op een UWI (urineweg infectie) kan er een nitriettest gedaan worden. Als deze test positief is, is er dan bewezen dat er een UWI is? En als de test negatief is, is er dan bewezen dat er geen UWI is? Heel veel, maar niet alle bacteriën, converteren nitraat in de urine naar nitriet. Daarom is er een studie gedaan naar de nitriet test. Er was een gedefinieerde studie populatie. Er wordt dan een tabel gemaakt. Bovenin wordt de ‘waarheid’ gezet en links wordt de diagnostische test gezet. De tabel ziet er als volgt uit:

De sensitiviteit is de kans op een positief test resultaat als de ziekte aanwezig is. De formule is: A/(A+C).

De specificiteit is de kans op een negatief test resultaat als de ziekte absent is. De formule is: D/(B+D).

De sensitiviteit en de specificiteit zijn test karakteristieken.

De positief voorspellende waarde (PVW) is de kans dat een ziekte aanwezig is, als het testresultaat positief is. De formule is: A/(A+B).

De negatief voorspellende waarde (NVW) is de kans dat een ziekte afwezig is, als het testresultaat negatief is. De formule is: C/(C+D).

De positief en negatief voorspellende waarden zijn afhankelijk van de test en van de studie populatie. Als er een studie populatie wordt gekozen waarin er een hogere proportie is van de ziekte, dan zal de PVW stijgen en de NVW dalen. Het tegenovergestelde gebeurt als er een lagere proportie is van de ziekte.

De pre-test waarschijnlijkheid is de kans dat de ziekte aanwezig is in een populatie voordat de testresultaten bekend zijn. De formule die hierbij hoort is het aantal mensen met de ziekte / het totale aantal mensen.

De post-test waarschijnlijkheid is de kans dat de ziekte aanwezig is als de testresultaten bekend zijn. De test (+) formule is hetzelfde als de PVW en de test (-) is gelijk aan 100%-NVW.

Als er een ziekte is waarbij de behandeling belangrijke bijwerkingen heeft, dan wil men niet iemand behandelen waarbij de ziekte absent is. Er is dan een hoog specifieke test nodig.

De diagnostische waarde hangt af van de epidemiologische setting. Hierbij wordt rekening gehouden met hoe waarschijnlijk een ziekte is en wat men zou doen als de test negatief of positief is.

HC 19 - Essentiële micro-organismes

1 micro-organisme kan zorgen voor 1, 2, 3 of veel meer klinische verschijnselen.

De bacterie Vibrio cholerae is een gram negatieve bacterie die cholera veroorzaakt. Cholera is een epidemie in veel landen en het heeft voornamelijk te maken met hygiëne. De bacterie is een fibrio: hij is gebogen. Men wordt aan deze bacterie blootgesteld door water te drinken waarin deze bacterie zich bevindt. Dit is meestal water dat niet gezuiverd is. Niet iedereen die drager is van deze bacterie, wordt ziek. Het is geen invasief micro-organisme: het veroorzaakt geen inflammatie. Het produceert een toxine: een cholera toxine. Dit kan binden aan het membraan van de villi. Het bindt dan aan een GM1-ganglioside receptor. Hierdoor wordt adenyl cyclase in de cel actief gemaakt. Dit zorgt ervoor dat er cAMP ontstaat.

Het zorgt er voor dat een bepaald mechanisme constant actief is, waardoor er cAMP ontstaat. Dit leidt ertoe dat er actieve uitscheiding is van kalium, natrium, chloride, bicarbonaat en water. Dit resulteert in waterige diarree. Deze V. cholerae zorgt voor hyperactiviteit van de cel. Het C. diphteriae bijvoorbeeld, zorgt voor de inhibitie van proteïne synthese. Dit heeft te maken met de A-B exotoxines. Deze toxines bestaan uit een A- en een B-deel. Het A-deel is vaak het actieve gedeelte en het B-deel is vaak het bindende deel.

Plasmodium is een protozo dat malaria kan veroorzaken. Malaria is voornamelijk een epidemie in Afrika en het wordt verspreid via de malaria mug. De vector is de anopheles mug en dit is de definitieve gastheer. De mens is een intermediaire gastheer. De mug is de definitieve gastheer omdat het virus daar seksueel geproduceerd wordt.

Het Varicella Zoster Virus zorgt voor een primaire infectie, maar er kan ook een reactivatie zijn wanneer iemand dit virus voor de tweede keer krijgt. Bij dit virus is er een gebrek aan cellulaire afweer. Patiënten hebben veel rode blaasjes op het lichaam.

De Legionella bacterie is een gram negatieve bacterie die heel erg klein is. Deze bacterie, Legionella pneumophila, kan leiden tot twee ziektes. Er zijn twee pathogeneses: overleven in de cel of T-cel immuniteit. Legionella kan leiden tot een pneumonie, als de cellulaire afweer weggevallen is, of tot pontiac koorts. De Legionella bacterie kan heel goed leven in warm water.

De bacterie Treponema pallidum kan leiden tot Syfilis. De bacterie is gram negatief en men wordt er voornamelijk aan blootgesteld door seksueel contact. De ziekte komt in delen. Eerst ontstaat er een zweer op de geslachtsorganen. Het tweede stadium bestaat uit koorts en huiduitslag. Ten slotte is er het derde stadium: gumma (een zwelling).

De worm Schistosoma leeft in water. Men wordt er dus aan blootgesteld door in besmet water te zijn. De worm gaat dan via de huid het lichaam in en dan ontstaat er zwemmerseczeem aan de benen. Hierna gaat de worm migreren, waarna er het Katayama syndroom ontstaat. De worm is op zoek naar een aangename plek om te leven en dit worden de venen. Daar gaan de wormen eitjes leggen, waarna de eitjes vast komen te zitten in het weefsel. Terwijl de larven uitgroeien tot wormen, is er sprake van het Katayama syndroom. Als de wormen volwassen zijn, zullen er in het derde stadium granuloma’s ontstaan.

Het Enterovirus, de Staphylococcus aureus, de Streptococcus pyogenes, de Escherichia coli en de M. tuberculosis kunnen leiden tot heel veel ziektes en verschijnselen.

Het is ook zo dat 1 klinische presentatie kan worden veroorzaakt door 1, 2, 3 of veel meer micro-organismen.

Als iemand komt met niet pijnlijke en niet jeukende plekken, waarvan de rand rood is en de binnenkant niet (erythema migrans), dan is dit de ziekte van Lyme. De ziekte wordt veroorzaakt door een bacterie die de teek met zich meedraagt: de Borrelia burgdorferi. De teek heeft 2 dagen nodig om zichzelf te vullen met het bloed van een mens. De erythema migrans zijn het eerste stadium. Het tweede stadium bestaat uit meningitis, artritis en carditis. Uiteindelijk kan er zelfs een derde stadium zijn, bestaand uit neuro(psycho)logische symptomen.

Als een patiënt koorts heeft en hij heeft een rode, opgezwollen en warme arm, dan kan dit worden veroorzaakt door de Streptococcus pyogenes (gram negatieve coccus) of de Stafylococcus aureus. Als een lymfe baan rood is, dan is er sprake van de S. pyogenes. Als er een zwelling is, dan is er vaak sprake van de S. aureus.

Als een patiënt koorts, lymfadenitis en lymfocytosis heeft. Dan zijn er drie mogelijkheden: het Epstein-Barr virus, het Cytomegalo Virus (CMV) en Toxoplasma (protozo).

Er zijn ook symptomen die kunnen worden veroorzaakt door heel veel micro-organismen. Een voorbeeld hiervan is een pneumonie. Micro-organismen die dit kunnen veroorzaken, zijn onder andere: het Influenza virus en RSV, de bacteriën S. pneumoniae, Mycoplasma, M. tuberculosis en Legionella, de schimmel Aspergillus en nog enkele wormen. De S. pneumoniae heeft een polysaccharide capsule als virulentie factor. Een lobaire pneumonie wordt veroorzaakt door de Legionella bacterie of door de S. pneumoniae. Een holte of een cyste kan worden veroorzaakt door de M. tuberculosis, de Aspergillus of de wormen. Onregelmatige of interstitiële pneumonie wordt veroorzaakt door RSV, het Influenza virus of het Mycoplasma.

HC 20 – Pathologie van infectie

De meeste infecties zullen leiden tot een inflammatie, maar dit zal niet altijd gebeuren. Er zijn meerdere infectie ziektes:

• Bacteriële infecties

• Virale infecties

• Parasiet infecties

• Schimmel infecties

Deze vier soorten zullen allemaal zorgen voor een ander proces in het lichaam.

Er is een spectrum aan inflammatoire reacties, dat bestaat uit vijf vormen van inflammatie:

1. De suppuratieve/acute inflammatie is de meest voorkomende inflammatie in het lichaam. Bij een acute inflammatie zijn er veel neutrofielen aanwezig.

   • Door gram positieve en negatieve bacteriën

2. De mononucleaire/granulomateuze inflammatie. Dit is een chronische inflammatie.

   • Door virussen, parasieten, spirocheten en mycobacteriën

3. De cytopathische-cytoproliferatieve inflammatie.

   • Necrotische reacties, door HSV of het adenovirus.

   • Cytoproliferatieve reacties, door HSV, genitale wratten of genitaal kanker.

4. De necrotiserende inflammatie

   • Door Clostridium perfringens. Deze infectie kan heel snel leiden tot overlijden.

5. De chronische inflammatie, waarbij er voornamelijk lymfocyten aanwezig zijn en specifiek de antilichaam producerende plasmacellen. Een chronische inflammatie kan leiden tot littekens.

   • Door chronische virus infectie met Hepatitis B en fibrose.

De plek waar de infectie plaatsvindt, zorgt voor bepaalde symptomen. Een staphylococcen infectie kan afhankelijk van waar de bacterie zich bevindt, leiden tot een endocarditis (hart), impetigo (huid), wond infectie, voedselvergiftiging (voedsel) en respiratoire infectie (longen).

De Legionella bacterie wordt gefagocyteerd, maar de fagosoom verzuurt niet en fuseert niet met een lysosoom. De fagosoom wordt vervolgens omgeven door een ER met ribosomen hierop. In de fagosoom gaat de bacterie zich vermeerderen, waarna de fagosoom scheurt. De gastheercel lyseert en de bacterie ontsnapt.

Een virus bindt aan de receptoren van de gastheercel, waarna het zonder ‘envelop’ de cel binnenkomt. Daar vindt replicatie plaats van het virale genoom en er is mRNA synthese. Hierna is er synthese van de virale proteïnes. Deze virale proteïnes kunnen vervolgens heel veel verschillende effecten hebben, zoals cel lysis en metabole verstoringen. Er worden ook nieuwe virussen opgebouwd, die vervolgens (met envelop) de cel verlaten om nieuwe cellen te infecteren. Ten slotte is er presentatie van virus antigenen op het celmembraan. Hierdoor ontstaan er door de gastheer T-cellen gemedieerde beschadigingen.

Een infectie met het cytomegalovirus zorgt ervoor dat cellen heel groot gaan worden en uiteindelijk barsten.

Een parasitaire infectie kan zijn met schistosomiasis of met echinococcus.

Bij een schimmel infectie, zijn er onder andere de Aspergillus fumigatus en de Candida. Een infectie van de longen met de Aspergillus fumigatus kan leiden tot een aspergilloma. Een schimmel in de wand van bloedvaten, kan leiden tot trombose.

Er zijn infecties die een cytoproliferatieve reactie laten zien, namelijk:

• HPV, genitale wratten en genitaal kanker

  • Humaan papilloma virus (DNA)

  • Familie van Papoviridae virussen

  • Epitheel cellen

  • Oncogene en niet oncogene types

  • Wratten en plaveiselcellige laesies

HC 21 – Antimicrobiologische therapie

Penicilline werd gevonden en dit bleek een waar wondermiddel te zijn.

Hoe werkt een antimicrobiologisch middel? Dit is de farmacodynamiek: wat doet een antibioticum met het lichaam? Er is activiteit van de medicatie naar het micro-organisme en er is (eventueel) resistentie vanuit het micro-organisme naar de medicatie.

Farmacodynamiek

Glycopeptides en beta-lactaam werken door activiteit op de celwand van een bacterie. Een lichaamscel heeft geen celwand, waardoor deze medicatie niet schadelijk is voor de menselijke cellen. Er zijn middelen die werken op gram negatieve bacteriën en middelen die werken op gram positieve bacteriën.

Een aantal antibiotica werken als inhibitoren van de cel wand synthese. Dit zijn penicillines (penicilline G, flucloxacilline, amoxicilline, en clavulanische zuren), cephalosporines (cefuroxime) en glycopeptides (vancomycine). Transpeptidase is een enzym dat normaal gesproken zorgt voor de opbouw van de celwand. Penicilline zorgt ervoor dat dit enzym aan penicilline gaat binden, waardoor de celwand niet meer opgebouwd wordt. Vancomycine bindt aan het enzym carboxypeptidase. Dit enzym zorgt normaal gesproken voor het hydrolyseren van de celwand.

Verder zijn er lytische processen die de binding tussen peptidoglycanen lyseren. Dit molecuul zorgt normaal voor de versteviging van de celwand.

Deze processen leiden ertoe dat de bacterie uiteindelijk explodeert.

Het penicilline bindende proteïne is gelokaliseerd in de periplasmatische ruimte. In een gram negatieve bacterie is er ook een buiten membraan aanwezig, om de periplasmatische ruimte heen. De medicatie moet dus door het buiten membraan komen om in de periplasmatische ruimte terecht te komen. Vancomycine is een heel dik molecuul, waardoor het niet door het buiten membraan van een gram negatieve bacterie heen kan komen. Het werkt daardoor alleen tegen gram positieve bacteriën.

Er zijn ook inhibitoren van de eiwit synthese, door de remming van ribosomen. Ze interfereren met de synthese van proteïnes. De bacterie zal niet dood gaan, maar de bacterie kan niet groeien. Hierdoor kan het verdedigingsmechanisme van de gastheer de bacterie doden. Aminoglycosiden zorgen bijvoorbeeld voor een remming van de eiwit synthese, door te binden aan de 30S subeenheid van ribosomen. Hierdoor is er misreading van het RNA, waardoor er een lek in het buiten membraan zal ontstaan. Dit leidt tot het weglekken van stoffen door het buiten membraan. Dit resulteert uiteindelijk in een inhibitie van de proteïne synthese. Andere medicijnen die op deze manier werken, zijn tetracyclines, macrolides en lincomycines.

Het laatste doel is de inhibitie van DNA synthese. Antibiotica die op deze manier werken zijn quinolones (ciprofloxacine), metronidazole, sulfonamiden, trimethoprime en rifampine. Sulfonamiden en trimethoprime werken in op de DNA synthese. Rifampine werkt in op de RNA synthese. Quinolones werkt in op het enzym topoisomerase en metronidazole zorgt voor het verbreken van de binding tussen basen.

Dit is een letaal iets, waardoor de cel dood zal gaan.

Er zijn twee soorten antibioticum: bacteriostatisch en bactericidaal.

Bacteriostatische medicatie (macrolides, tetracyclines), zijn vaak sufficiënt. Ze worden ook geprefereerd als exotoxine de belangrijkste virulentie factor is.

Bactericidale medicatie (beta-lactaam, aminoglycosiden en chilolone) worden gebruikt als er een infectie is van de bloedstroom (sepsis of endocarditis), als het gaat om een plek buiten bereik van immuunsysteem (CZS) of als er een gebrek is aan immuuncellen (granulocytopenie). Meningitis wordt ook met deze medicatie behandeld.

Antibiotica zijn niet altijd effectief en dit kan meerdere redenen hebben. De bacterie moet namelijk groeien en als de bacterie niet groeit, dan zal er geen afbreking zijn van de celwand. Dit is het geval bij een stationaire bacterie die in rust is. Er is dan geen bindingsplaats voor de penicilline. De bacterie moet dus een delende bacterie zijn. Verder werken antibiotica niet als er een lage pH is of een lage pO₂. Hier gaat het vooral om aminoglycosiden, want deze medicatie wordt actief opgenomen door de bacterie. Ook werken antibiotica niet goed bij abcessen en bij weefsel necrose. Er is dan een operatie nodig. Ten slotte werken antibiotica niet als er vreemde lichamen (foreign bodies) aanwezig zijn (biofilm). Dit kan alleen behandeld worden door deze vreemde lichamen weg te halen.

Bij de tamponziekte (veroorzaakt door de S. aureus) kunnen de volgende symptomen aanwezig zijn: koorts, een collaps, incontinentie, een shock, gegeneraliseerde erythema en rode conjunctiva. Dit wordt veroorzaakt doordat de S. aureus als superantigeen kan werken, waardoor er een toxisch shock syndroom ontstaat. Hierbij is sprake van biofilm en van exotoxine. Er zijn drie therapeutische behandelingen:

• Verwijderen van het vreemde lichaam: de tampon;

• Blokkeren van de bacteriële proteïne synthese (exotoxine productie)

• De middelen die op de cel wand synthese werken zijn ineffectief.

Het principe van de farmacodynamiek van antibiotica is selectieve toxiciteit. Antibiotica zijn dus niet altijd effectief en dan kan operatie/draining/verwijdering van de bron een essentieel deel van de therapie zijn. Ten slotte is het zo dat als exotoxine een grote rol speelt in de pathogenese, dat men dan de proteïne synthese moet blokkeren.

Farmacokinetiek

De farmacokinetiek gaat erover wat het lichaam doet met het antibioticum. De MIC (minimum inhibitoire concentratie) is de concentratie bij welke de bacterie niet groeit na 18 uur incubatie. Dan is er dus geen zichtbare groei meer. Als de concentratie antibioticum lager is dan de MIC, dan is het antibioticum niet actief. De effectieve concentratie is de concentratie ongebonden antibioticum in het serum.

Hoeveel antibiotica is er nu nodig om de patiënt te genezen? De MIC vertelt nog niet hoeveel men moet geven aan de patiënt. Er is een relatie tussen de concentratie en het effect. De concentratie antibiotica blijven verhogen leidt er niet altijd toe dat er een verdere verhoging is van het effect. Er is dus een concentratie waarbij er een maximum effect is. De MIC is gelijk aan de EC₅₀: de concentratie waarbij 50% van het totale effect wordt bereikt. Dit geldt bij beta-lectame medicatie, zoals benzylpenicilline, en bij glycopeptiden, macroliden en lincosamiden. Er is een on-off effect: het heeft effect, maar als het is al heel snel uitgewerkt. De werking van deze medicatie is dus tijdsafhankelijk en de werking is optimaal als het continu wordt toegediend.

Bij aminoglycosiden, quinolones en tetracyclines kan het maximum effect in mensen niet bereikt worden, omdat die concentratie giftig zou zijn voor de mens. Aminoglycosiden hebben een veel langer effect dan benzylpenicilline, doordat het blijft hangen aan de ribosomen. Hierdoor is er een post-antibioticum effect. De werking van deze medicatie is concentratie afhankelijk en hoeft maar eens per dag toegediend te worden.

Hoe komen de antibiotica op de plaats van de infectie? Dit gaat via diffusie. Het gaat om diffusie van de bloedvezel naar de interstitiële ruimte. Het volume van de interstitiële vloeistof is heel klein. In zacht weefsel duurt het minuten voordat een medicatie bij de plaats van de infectie is. Alleen een ongebonden medicatie kan snel gediffundeerd worden naar de interstitiële ruimte. Bij een abces is de afstand die moet worden overbrugd naar de kern van het abces heel groot. Hierbij is een drainage essentieel om de ontsteking te bestrijden.

Beta-lactaam is water oplosbaar. Als er tight junctions zijn, dan kunnen de antibiotica niet diffunderen naar de interstitiële ruimte, want dan wordt er een barrière gevormd voor het wateroplosbare antibioticum. Dit gebeurt bijvoorbeeld in het CZS, in het oog en in de prostaat klieren. Een inflammatoire reactie verlaagt de diffusie barrière voor het wateroplosbare antibioticum.

Er zijn ook actieve pompen in de celmembranen, waardoor het antibioticum wordt weggepompt. Dit zijn OAT-pompen: Organische Anion Transporters. De pompen zijn aanwezig in de plexus choroïdius (CZS), de retina en de renale tubuli. De antibiotica kunnen heel moeilijk het CZS binnenkomen en zodra ze dan binnen zijn, worden ze er weer uitgepompt door de pompen. De pompen kunnen worden geblokkeerd door middel van probenicide. Voornamelijk beta-lactame antibiotica hebben last van deze pompen.

Bij een acute inflammatie is er schade aan de tight junctions en de pompen. Er kan dan een effectieve concentratie antibioticum in de cerebrospinale vloeistof bereikt worden. Dit is bijvoorbeeld het geval bij meningitis (hersenvliesontsteking).

Diffusie barrières en/of actieve pompen bepalen de keuze van de medicatie, de dosis en de manier van toediening.

Antibioticum resistentie

Al heel snel nadat antibioticum was ontdekt, werd bekend dat er een resistentie kon ontstaan tegen antibiotica. De S. aureus werd namelijk resistent tegen penicilline. Er zijn drie mechanismes:

• Exclusie barrière – hierbij gaat het om het kleiner maken van de poriën in gram negatieve bacteriën, waardoor de antibiotica er niet meer doorheen kunnen. Daarbij zijn er efflux pompen, waardoor het antibioticum naar buiten wordt gepompt.

• Veranderde doelen – de bindingplaatsen van penicilline worden dan veranderd. Hierdoor kan het antibioticum niet meer binden, waardoor het niet meer actief is.

• Enzymatische inactivatie – hierbij wordt een bestaand cellulair enzym gemodificeerd, zodat het kan reageren met het antibioticum op een manier waardoor het niet langer effect kan hebben op het micro-organisme.

Hoe kan men resistentie verwerven? Dit kan via een spontane mutatie of via DNA transfer. Elke keer dat een antimicrobiologisch middel wordt voorgeschreven, worden er selectieve evolutionaire processen geïnitieerd in de bacterie van de patiënt en zijn/haar omgeving.

De hoogste kans op resistentie is in de darmen, omdat daar ongeveer 1 kg aan bacteriën te vinden is.

Door toediening van één antibioticum, kan er resistentie ontstaan tegen meerdere antibiotica.

HC 22 – Principes van antibioticum farmacotherapie

Het doel van een behandeling met medicatie is het bereiken van een medicatie concentratie in het lichaam, die therapeutisch relevant en geschikt is. Maar hoe wordt de geschikte dosis gekozen en de concentratie behouden?

Er zijn een aantal processen, namelijk absorptie, distributie, metabolisme en excretie. Het begint met absorptie. Hierna komt de medicatie in de systemische circulatie, waarna het wordt verspreid over meerdere lichaamscompartimenten (distributie). Dan zal er metabolisme zijn in bijvoorbeeld de lever. Uiteindelijk is er excretie van het medicijn.

Absorptie

Absorptie is de passage van medicatie van de plaats van toediening naar de circulatie. Er zijn meerdere manieren van toediening, namelijk oraal, sublinguaal (onder de tong), rectaal, via epitheliale oppervlaktes, via inhalatie en met een injectie. Er zijn drie manieren om een medicijn te injecteren, namelijk subcutaneus (onder de huid), intramusculair (in de spieren) en intraveneus (rechtstreeks in de bloedvaten). Voor antibiotica zijn de orale toediening en de toediening via een intraveneuze injectie het belangrijkst.

Er zijn twee vormen van transport van het molecuul over het cel membraan, namelijk passief en actief transport. Passief transport gaat via diffusie of gefaciliteerde diffusie. Actief transport gaat via drager gemedieerde transport systemen, die ATP verbruiken. Dit zijn de twee manieren waarop een medicijn de cel in gaat. Er zijn een aantal fysiocochemische eigenschappen van belang, namelijk de grootte van het molecuul, de relatieve vetoplosbaarheid en de pH.

Er zijn twee belangrijke parameters, namelijk de maximale concentratie en de maximale tijd. Verder zijn er meerdere factoren die de absorptie kunnen beïnvloeden, namelijk voedsel inname, gastro-intestinale motiliteit, de pH bij de plek van absorptie, de splanchnische bloedflow, de medicijn-medicijn interactie en de grootte van het deeltje. Bepaalde antibiotica moeten bijvoorbeeld een aantal uur voor of een aantal uur na een maaltijd worden toegediend.

De biobeschikbaarheid (F) is de fractie van de toegediende dosis die de systemische circulatie bereikt als een intact medicijn. Dit is typisch minder dan 100%, door een slechte absorptie en door metabolische degradatie. Voordat het de systemische circulatie bereikt, moet het medicijn namelijk door de lever heen en daar kan een deel van de dosis inactief gemaakt worden. De biobeschikbaarheid van een intraveneus toegediend medicijn is wel 100%, maar voor een orale toediening is het minder dan 100%.

Alle antibiotica hebben een eigen biobeschikbaarheid. Er zijn antibiotica met een hele hoge biobeschikbaarheid (doxycycline) en er zijn antibiotica met een hele lage biobeschikbaarheid (gentamicine en penicilline).

Distributie

Na de absorptie van een medicijn in de systemische circulatie, is er distributie over de verschillende lichaamscomponenten. Een mens bestaat voor ongeveer 60% uit water: 40% intracellulair en 20% extracellulair. Een heel klein gedeelte is transcellulair water. Dit water is belangrijk bij de distributie van de verschillende medicijnen. De distributie hangt af van het moleculaire gewicht (heel zware moleculen kunnen de capillaire wand niet passeren), de vet oplosbaarheid (een lage vet oplosbaarheid zorgt ervoor dat het celmembraan niet gepasseerd kan worden) en de binding met compartimenten zoals proteïne en weefsels (alleen een vrij medicijn kan gedistribueerd worden).

Het volume van de distributie (Vd) is het volume vloeistof dat nodig is om de totale hoeveelheid van het medicijn in het lichaam te bevatten bij dezelfde concentratie als dat van het plasma. Hierbij hoort de formule Vd = D / C₀. D is de dosis en C₀ is de concentratie na toediening van het medicijn. Vd is altijd in L/kg. Dit betekent dat je na het delen van de dosis door de concentratie, je de Vd (in liters) nog moet delen door het lichaamsgewicht van de patiënt.

Metabolisme

Biotransformatie is de chemische transformatie van lipofiele medicijnen in meer polaire moleculen die worden geëxcreteerd in de urine. Dit is het metabolisme, waarbij medicijnen actiever of inactief worden gemaakt. Het gebeurt door enzymen, voornamelijk in de lever. In de eerste fase is er oxidatie, reductie en hydrolyse van de medicatie en in fase twee vindt er conjugatie plaats. Beide fases leiden tot renale excretie.

De meest belangrijke enzymen zijn de P450 enzymen. Deze enzymen metaboliseren lipofiele medicijnen. Enkele medicijnen kunnen deze enzymen beïnvloeden. Een inductor zorgt voor een verhoogde activiteit en een inhibitor zorgt voor competitie. Rifampicine is een inductor. Erythromycine, clarithromycine en ciprofloxacine zijn inhibitoren.

Excretie

Excretie gebeurt via de nieren (urine), lever (gal), longen en huid (zweet).

Renale excretie gaat via drie processen. Het eerste proces is slechts voor ongebonden medicijnen, want deze kunnen de capillaire wanden van de glomerulus passeren: glomerulaire filtratie. Het tweede proces is via actieve tubulaire secretie. Dit gebeurt vooral bij lipofiele medicijnen. Een derde mechanisme is voor vet oplosbare medicijnen, namelijk via tubulaire reabsorptie.

Penicilline is voor 60% gebonden aan plasma proteïnes, waardoor er een langzame excretie is door filtratie. Het wordt bijna in het geheel verwijderd door actieve tubulaire secretie. Bij één passage door de nieren wordt het bijna in het geheel geklaard uit het bloed.

Renale klaring (CI) is het volume plasma dat de hoeveelheid substantie bevat dat is verwijderd uit het lichaam door de nier in een tijdseenheid (ml/min). De excretoire functie van de nieren kan dramatisch veranderen als gevolg van leeftijd of ziekte. Om deze reden is het belangrijk voor clinici om de renale functie van een patiënt te bepalen, voordat een medicatie wordt toegediend dat door de nieren wordt geëlimineerd. De GFR (glomerulaire filtratie ratio) is gelijk aan de creatinine klaring.

Als een medicijn intraveneus wordt toegediend, zijn er twee opties: een singel dosis of een opladende dosis (bijvoorbeeld 100 eenheden) met een behoudende dosis (na een bepaalde tijd een nieuwe dosis geven, zodat er weer 100 eenheden zijn). Om te bepalen hoe een medicijn wordt toegediend, zijn er drie dingen van belang: de therapeutische range (het verschil tussen de dosis waarin een medicijn giftig is en de dosis waarin een medicijn therapeutisch werkt), het volume van distributie en de klaring. Deze drie dingen zijn ook van belang als men bepaalt hoe een oraal middel wordt toegediend: eenmalig of meerdere doseringen.