Ons immuunsysteem — Een wonder van schepping

Wij zien ze niet, maar ze zijn er. Overal om ons heen krioelt het ervan; met miljoenen klampen ze zich aan ons vast, vastbesloten in ons te dringen. Ze hunkeren naar de vochtige, voedende warmte in ons en zijn ze er eenmaal, dan groeien ze alarmerend in aantal. Zouden ze onbelemmerd hun gang kunnen gaan, dan zouden ze al gauw heer en meester over ons zijn. Onze enige reactie om deze verwoestende krijgsmacht af te kunnen slaan, is oorlog, een inwendige oorlog. Het moet een ogenblikkelijke en totale oorlog zijn tussen deze ziekteaanbrengende vreemde indringers en het immuunsysteem van ons lichaam met zijn twee biljoen verdedigers.a Er wordt niet om genade gesmeekt en ook geen genade verleend. Ons leven staat op het spel. Het is zij of wij. Meestal winnen wij. Maar niet altijd. De snelheid en volledigheid waarmee ons immuunsysteem zich opmaakt voor de strijd is bepalend voor de uitslag.

HET immuunsysteem is een van de meest ongelooflijke en ingewikkelde onderdelen van ons verbazingwekkend en wonderbaar gemaakte lichaam. Het kan de vergelijking met het alleringewikkeldste orgaan, de menselijke hersenen, goed doorstaan. De immunoloog William Paul van de Amerikaanse Nationale Gezondheidsinstituten zegt: „Het immuunsysteem bezit een fenomenaal vermogen om inlichtingen te verwerken, om te leren en te onthouden, om informatie te scheppen, op te slaan en te gebruiken.” Dat is veel lof, maar niet te veel. Dr. Stephen Sherwin, directeur klinisch onderzoek bij Genentech, Inc., voegt daar zijn lofzang aan toe: „Het is een ongelooflijk systeem. Het herkent moleculen die nog nooit in het lichaam geweest zijn. Het kan onderscheid maken tussen wat er wel en wat er niet thuishoort.” En als het er niet thuishoort, is het oorlog!

Hoe weet ons immuunsysteem wat er thuishoort en wat niet? Op het oppervlak van bijna elke cel van ons lichaam zetelt een speciale eiwitmolecule, MHC (major histocompatibility complex) genaamd. Het is een identiteitsplaatje dat het immuunsysteem vertelt dat deze cel een vriend is, een deel van ons, uniek voor ons. Op die manier herkent het immuunsysteem onze eigen cellen en aanvaardt ze, maar valt eventuele cellen die met andere moleculen op hun oppervlak prijken aan — en het oppervlak van alle cellen die niet van ons zijn, prijkt inderdaad met moleculen die van de onze verschillen.

Door middel van deze oppervlaktemoleculen herkent ons immuunsysteem dus elke cel als „van ons” of „van hen”, als eigen of vreemd, niet-eigen. Is ze niet-eigen, dan komt er een reactie van ons immuunsysteem op gang. „De gedachte dat het immuunsysteem voortdurend onderscheid moet maken tussen eigen en niet-eigen,” zegt het boek Immunology, „is een hoeksteen van de hele immunologietheorie.” Tot de categorie niet-eigen of vreemd behoren ziekteverwekkende organismen als virussen, parasieten, schimmels en bacteriën.

De huid — Meer dan een passieve bedekking

De huid is de eerste verdedigingslinie tegen deze vreemde indringers. Ze is meer dan slechts een passieve beschermende bedekking en heeft cellen die het immuunsysteem waarschuwen voor binnenvallende micro-organismen. Er leven miljarden bevriende bacteriën op de huid — op sommige plaatsen bijna drie miljoen per cm². Bepaalde bacteriën produceren vetzuren die de groei van schadelijke soorten bacteriën en schimmels belemmeren. Scientific American van juni 1985 noemt de huid een „actief element van het immuunsysteem”, met gespecialiseerde cellen die „een interactieve rol spelen bij de reactie op vreemde indringers”.

Behalve de huid maken ook de membranen waarmee de inwendige lichaamsoppervlakken bekleed zijn, deel uit van de beschermende bedekking van het lichaam. Deze membranen scheiden slijm af waarin microben gevangen raken. Speeksel, neusvocht en tranen bevatten microben-dodende substanties. Trilhaartjes in de luchtwegen die naar de longen leiden, duwen slijm en afval de keel in, waar ze door niezen en hoesten weggewerkt kunnen worden. Mochten er indringers zijn die de maag bereiken, dan worden ze gedood door de zuren daar, afgebroken door spijsverteringsenzymen of gevangen in het slijm waarmee de maag en de darmen bekleed zijn. Uiteindelijk worden ze samen met ander lichaamsafval afgevoerd.

Fagocyten en lymfocyten — Het zware geschut!

Dit zijn echter slechts schermutselingen vergeleken bij de enorme, met wisselend succes gestreden veldslagen als vreemde organismen eenmaal door deze buitenste verdedigingslinies heen breken en de bloedstroom en lichaamsweefsels of -vloeistoffen binnendringen. Ze zijn het territorium binnengevallen van het zware geschut van het immuunsysteem — de witte bloedcellen, twee biljoen sterk. Die worden in het beenmerg geboren — ongeveer een miljoen per seconde — waarna ze rijpen en drie verschillende divisies vormen: fagocyten en twee soorten lymfocyten, namelijk T-cellen (drie hoofdsoorten — helper-, suppressor- en killer-cellen) en B-cellen.

Het immuunsysteem mag dan wel een biljoenenleger hebben, maar elke soldaat kan het slechts tegen één type indringer opnemen. Tijdens een ziekte kunnen er miljoenen ziektekiemen ontstaan, en elk van die ziektekiemen zal hetzelfde soort antigeen hebben. Maar verschillende ziekten, zelfs verschillende variëteiten van dezelfde ziekte, hebben verschillende antigenen. Voordat de T-cellen en de B-cellen deze indringers kunnen aanvallen, moeten ze receptoren hebben die op hun specifieke antigenen afgestemd zijn. Dus moeten er onder de T-cellen en de B-cellen veel verschillende receptoren zijn, receptoren specifiek voor de antigenen van letterlijk elke onderscheiden ziekte — maar elke afzonderlijke T-cel en B-cel heeft receptoren die specifiek zijn voor slechts één ziekte-antigeen.

Daniel E. Koshland jr., redacteur van het blad Science, zegt over dit punt: „Het immuunsysteem is zo ontworpen dat het vreemde indringers kan herkennen. Met het oog daarop produceert het om en nabij 10¹¹ (100.000.000.000) verschillende soorten immunologische receptoren, zodat ongeacht de aard of vorm van de vreemde indringer, er een complementaire receptor zal zijn die hem herkent en ervoor zorgt dat hij wordt uitgeschakeld” (Science, 15 juni 1990, blz. 1273). Er zijn dus groepen T-cellen en B-cellen waaruit er altijd wel één bij een willekeurig ziekte-antigeen past dat ons lichaam binnenkomt — net als een sleutel op een slot past.

Ter illustratie. Twee slotenmakers werken volkomen onafhankelijk van elkaar. Een van hen maakt miljoenen sloten van allerlei aard maar geen sleutels. De ander maakt miljoenen sleutels in allerlei vorm maar geen sloten. Nu worden de miljarden sloten en sleutels in een reusachtige bak gegooid en flink geschud, en elke sleutel vindt een slot en steekt zichzelf erin. Onmogelijk? Een wonder? Dat lijkt er wel op.

Als sloten met hun sleutelgat vallen miljoenen ziektekiemen met hun antigenen uw lichaam binnen en circuleren door uw bloedstroom en lymfstelsel. Als miljoenen sleutels circuleren daar ook uw immuuncellen met hun receptoren en hechten zich aan de bij ze passende antigenen van de ziektekiemen. Onmogelijk? Een wonder? Dat lijkt er wel op. En toch speelt het immuunsysteem dat klaar.

Elke categorie lymfocyten heeft zijn speciale rol in de strijd tegen infectie. De helper-T-cellen (een van de drie hoofdsoorten T-cellen) zijn van vitaal belang. Die zijn het die de verschillende reacties van het immuunsysteem dirigeren en de oorlogsstrategie bepalen. Gealarmeerd door de aanwezigheid van vijandelijke antigenen brengen de helper-T-cellen via chemische signalen (eiwitten die lymfokines worden genoemd) de troepen van het immuunsysteem in het geweer en vergroten hun gelederen met miljoenen. Tussen twee haakjes, het zijn de helper-T-cellen waarop het AIDS-virus het gemunt heeft. Zijn die eenmaal onschadelijk gemaakt, dan is het immuunsysteem nagenoeg hulpeloos, waardoor het AIDS-slachtoffer vatbaar wordt voor allerlei ziekten.

Laten wij nu echter de rol beschouwen van de helper-T-cel bij de fagocyten, die opruimers zijn. Hun naam betekent „eetcellen”. Ze zijn niet kieskeurig — ze eten alles wat er verdacht uitziet, of het nu vreemde micro-organismen zijn, dode cellen of ander afval. Ze functioneren als een leger dat de strijd aanbindt tegen ziektekiemen, maar ook als een schoonmaakdienst die afval verslindt. Ze eten zelfs de vervuilende stoffen uit sigaretterook die de longen zwart maken. Als het roken lang aanhoudt, vernietigt de rook de fagocyten sneller dan ze aan te maken zijn. Sommige van de maaltijden van deze eetcellen zijn echter onverteerbaar, dodelijk zelfs — bijvoorbeeld kiezelstof en asbestvezels.

Er zijn twee soorten fagocyten, neutrofielen en macrofagen. Het beenmerg levert zo’n honderd miljard neutrofielen per dag af. Ze leven slechts een paar dagen, maar bij een besmetting stijgen hun aantallen opzienbarend, vijfvoudig. Elke neutrofiel kan zo’n 25 bacteriën in zich opnemen en vernietigen en sterft dan, maar ze worden in een gestage stroom vervangen. Macrofagen daarentegen kunnen wel honderd indringers vernietigen voordat ze sterven. Ze zijn groter en taaier en leven langer dan de neutrofielen. Ze reageren maar op één manier op zowel indringers als afval — ze eten alles op. Het zou echter een vergissing zijn macrofagen slechts te zien als afvalopruimeenheden. Ze „kunnen wel 50 verschillende soorten enzymen en antimicrobiële stoffen produceren”, en ze functioneren als verbindingsschakels tussen „niet alleen de cellen van het immuunsysteem maar ook hormonen-producerende cellen, zenuwcellen, hersencellen zelfs”.

Help! Er is een vijand onder ons!

Als de macrofaag een vijandelijk micro-organisme opslokt, doet hij meer dan het slechts opeten. Zoals nagenoeg alle lichaamscellen draagt hij op zijn oppervlak de MHC-moleculen die hem als eigen identificeren. Maar als de macrofaag een ziektekiem opeet, trekt hij een stukje van dit vijandelijke antigeen los en zet het in een van de groeven op zijn oppervlak. Dit strookje antigeen dient dan als een rode vlag voor het immuunsysteem; het laat het alarm klinken dat er in ons een vreemd organisme rondstruint.

Door dit alarm te laten klinken, roept de macrofaag om versterkingen, meer macrofagen, miljoenen! En hier begint de rol van de helper-T-cel. Er zijn er miljarden van in het lichaam, het wemelt ervan, maar de macrofaag moet een specifieke soort rekruteren. Hij heeft er een nodig met de soort receptor die past op het bepaalde antigeen waarmee de macrofaag prijkt.

Als deze soort helper-T-cel eenmaal arriveert en zich hecht aan het vijandelijke antigeen, wisselen macrofaag en helper-T-cel chemische signalen uit. Deze hormoonachtige stoffen, of lymfokines, zijn bijzondere eiwitten die over een verbijsterende reeks functies beschikken om de reactie van het immuunsysteem op ziektekiemen te reguleren en bevorderen. Het resultaat is dat zowel macrofaag als helper-T-cel zich gigantisch beginnen te vermenigvuldigen. Dit betekent meer macrofagen om meer van de binnenvallende ziektekiemen te verorberen en meer van de juiste soort helper-T-cellen om zich te hechten aan de antigenen waarmee die macrofagen zullen prijken. Zo groeien de gelederen van de immuunkrachten explosief en hele horden van de ziektekiemen in kwestie moeten het onderspit delven.

[Voetnoten]

[Kader op blz. 4, 5]

„Geprefabriceerde wapens tegen elke denkbare indringer”

Het immuunsysteem beschikt constant over „een heel arsenaal geprefabriceerde wapens tegen elke denkbare indringer”. Men weet dat deze overvloed van wapens „wordt geproduceerd door een complex genetisch proces waarbij delen van genen worden verwisseld en gerecombineerd”. Nu werpt het verslag over een recente belangrijke ontdekking licht op de manier waarop dit gebeurt.

„Men denkt dat het pas ontdekte gen een belangrijke rol speelt in dat genetische recombinatieproces. De geleerden hebben het gen RAG-1 genoemd (recombinatie-activerend gen).” Over die ontdekking werd bericht in het blad Cell van 22 december 1989. Maar de geleerden van het Whitehead Institute for Biomedical Research in Cambridge (Massachusetts, VS), die RAG-1 hebben ontdekt, waren bezorgd dat „het recombinatiegen te ondoelmatig en traag was om te verklaren hoe het lichaam zo’n gestage en duizelingwekkende verscheidenheid van immunoproteïnen maakt. Om op elke mogelijke soort invasie voorbereid te zijn, moet het lichaam vele miljoenen antilichamen en T-cel-receptoren paraat hebben, allemaal net voldoende verschillend gevormd dat op zijn minst enkele ervan zelfs een volkomen nieuw type ziekteverwekker kunnen herkennen.” — The New York Times, 26 juni 1990.

Deze zelfde geleerden begonnen dus naar een ander gen te zoeken om dit probleem op te lossen. Zes maanden later werd in het blad Science van 22 juni 1990 bericht dat zij het hadden gevonden. „De geleerden zeggen dat het nieuwe gen, RAG-2, met het eerste gen samenwerkt aan een sneller verweven van antilichamen en receptorproteïnen. Als ze in teamverband werken, kunnen de twee genen stukjes van het immuunsysteem duizend tot een miljoen maal zo efficiënt recombineren als elk gen apart.” In teamverband leveren RAG-1 en RAG-2 de miljoenen antilichamen en T-cel-receptoren af die nodig zijn.

Dit speurwerk wordt beschreven als „een zeer verzorgd stukje wetenschappelijke arbeid”. Het is een belangrijke ontdekking, die de weg kan banen voor een beter begrip van enkele erfelijke ziekten waartegen de verdedigingsstelsels van het lichaam geen verweer hebben. — The New York Times, 22 december 1989.