Naar inhoud springen

B-geheugencel

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie

Een B-geheugencel is een B-cel die gevormd wordt na een primaire infectie, dat wil zeggen een infectie door een voor het lichaam onbekend pathogeen. Het deel van een pathogeen dat het lichaam waarschuwt voor de infectie is het antigeen. Een antigeen is een eiwit- of polysacharidemolecuul dat zich aan de buitenkant van het binnengedrongen micro-organisme of virus bevindt en dat door het verworven immuunsysteem als lichaamsvreemd wordt herkend.

Deze cellen ontwikkelen zich in de kiemcentra van de secundaire lymfoïde organen, zoals de milt. B-geheugencellen circuleren in de bloedbaan in een rusttoestand, soms wel tientallen jaren.[1] B-geheugencellen hebben B-celreceptoren op hun celmembraan, identiek aan die op hun moedercel, waardoor ze antigenen kunnen herkennen en een specifieke antilichaamrespons kunnen opwekken.[2]

Bij de activatie van een B-cel door specifieke antigeen-herkenning, start de proliferatie en differentiatie tot antilichaam-producerende plasmacellen. Daarnaast worden ook antigeen-specifieke geheugencellen aangemaakt die pas later, bij een eventuele latere infectie van hetzelfde agens (organisme of deeltje) prolifereren tot nieuwe plasmacellen. Deze niet-primaire respons, dat wil zeggen de reactie na een tweede infectie door hetzelfde pathogeen, zal tot gevolg hebben dat activatie en werking van het immuunsysteem veel sneller plaats zal vinden, omdat er nog specifieke geheugencellen aanwezig zijn van de vorige infectie (de zogenaamde somatische mutatie heeft reeds specifiekere receptoren geselecteerd).

Dit is tevens het voordeel van vaccinatie.

B-cellen zijn de cellen van het immuunsysteem die antilichamen aanmaken tegen binnendringende ziekteverwekkers zoals virussen. Ze vormen geheugencellen die dezelfde ziekteverwekker onthouden, waardoor bij toekomstige infecties sneller antilichamen worden aangemaakt.
d: IgG2b+ B-geheugencellen (Ki-67- IgD- Blimp1-GFP-) zijn als afzonderlijke cellen verspreid door het beenmerg. De pijlen geven IgG2b+DAPI+ cellen aan. e: Co-lokalisatie van IgG2b+GFP-IgD-IgG2b+ cellen (pijlen) met mesenchym-stromacellen. De pijlen geven IgG2b+DAPI+ cellen aan.

Ontwikkeling en activering

[bewerken | brontekst bewerken]

T-celafhankelijke mechanismen

[bewerken | brontekst bewerken]

In een T-celafhankelijk ontwikkelingspad worden naïeve folliculaire B-cellen geactiveerd door antigeenpresenterende helper-T-cellen tijdens de initiële infectie, of primaire immuunrespons.[3] Naïeve B-cellen circuleren door follikels in secundaire lymfoïde organen (d.w.z. milt en lymfeklieren) waar ze geactiveerd kunnen worden door een zwevend vreemd peptide dat via de lymfe wordt aangevoerd of door antigeen dat wordt gepresenteerd door antigeen-presenterende cellen zoals dendritische cellen.[4] B-cellen kunnen ook worden geactiveerd door binding aan vreemd antigeen in de periferie, waarna ze zich verplaatsen naar de secundaire lymfoïde organen.[3] Een signaaloverdracht door de binding van het peptide aan de B-cel zorgt ervoor dat de cellen migreren naar de rand van de follikel die grenst aan het T-celgebied.[4]

De B-cellen internaliseren de vreemde peptiden, breken ze af en brengen ze tot expressie op MHCII, dit zijn eiwitten op het celoppervlak. Binnen de secundaire lymfoïde organen zullen de meeste B-cellen B-cel follikels binnengaan, waar een kiemcentrum zal ontstaan. De meeste B-cellen zullen uiteindelijk differentiëren tot plasmacellen of B-geheugencellen binnen het kiemcentrum.[3][5] De folliculaire helper-T-cellen die T-celreceptoren tot expressie brengen die verwant zijn aan het peptide (d.w.z. specifiek voor het peptide-MHCII-complex) aan de grens van de B-celfollikel en de T-celzone, zullen binden aan de MHCII-ligand. De T-cellen zullen vervolgens het CD40-ligand (CD40L) molecuul tot expressie brengen en beginnen cytokines af te scheiden die de B-cellen ertoe aanzetten te prolifereren en een class switchingrecombinatie te ondergaan, een mutatie in de genetische code van de B-cel die hun immunoglobulinetype verandert.[6][7] Class switching maakt het mogelijk dat B-geheugencellen in toekomstige immuunreacties verschillende soorten antilichamen afscheiden.[3] De B-cellen differentiëren vervolgens in plasmacellen, kiemcentrum-B-cellen of B-geheugencellen, afhankelijk van de tot expressie gebrachte transcriptiefactoren. De geactiveerde B-cellen die de transcriptiefactor Bcl-6 tot expressie brengen, zullen B-celfollikels binnengaan en kiemcentrumreacties ondergaan.[6]

Eenmaal in het kiemcentrum ondergaan de B-cellen proliferatie, gevolgd door mutatie van het genetische coderende gebied van hun B-celreceptor, een proces dat bekend staat als somatische hypermutatie.[3] De mutaties verhogen of verlagen de affiniteit van de oppervlaktereceptor voor een bepaald antigeen, een proces dat affiniteitsrijping wordt genoemd. Na het verwerven van deze mutaties worden de receptoren op het oppervlak van de B-cellen (B-celreceptoren) in het kiemcentrum getest op hun affiniteit voor het huidige antigeen.[8] B-celklonen met mutaties die de affiniteit van hun oppervlaktereceptoren hebben verhoogd, ontvangen overlevingssignalen via interacties met hun corresponderende folliculaire helper-T-cellen.[9][3][10] De B-cellen die niet een voldoende hoge affiniteit hebben om deze overlevingssignalen te ontvangen, evenals B-cellen die mogelijk auto-reactief zijn, worden geselecteerd en sterven via apoptose door sterrenhemelmacrofagen.[6] Deze processen vergroten de variabiliteit op de antigeenbindingsplaatsen, zodat elke nieuw gevormde B-cel een unieke receptor heeft.[11]

Na differentiatie verplaatsen B-geheugencellen zich naar de periferie van lichaamsgebieden, waar ze bij een toekomstige blootstelling een grotere kans hebben om in contact te komen met een antigeen.[5][9][3] Veel van de circulerende B-cellen concentreren zich in lichaamsgebieden met een hoge kans op contact met een antigeen, zoals de Peyerse platen.

Het proces van differentiatie tot B-geheugencellen in het kiemcentrum is nog niet volledig begrepen.[3] Sommige onderzoekers veronderstellen dat differentiatie tot B-geheugencellen willekeurig plaatsvindt.[5][2] Andere hypothesen stellen dat de transcriptiefactor NF-κB en het cytokine IL-24 betrokken zijn bij het proces van differentiatie tot B-geheugencellen.[11][3] Een aanvullende hypothese stelt dat B-cellen met een relatief lagere affiniteit voor een antigeen B-geheugencellen worden, in tegenstelling tot B-cellen met een relatief hogere affiniteit die plasmacellen worden.

T-celonafhankelijke mechanismen

[bewerken | brontekst bewerken]

Niet alle B-cellen in het lichaam hebben somatische hypermutaties ondergaan. IgM+-geheugen-B-geheugencellen die geen class switching hebben ondergaan, tonen aan dat B-geheugencellen onafhankelijk van de kiemcentra kunnen worden geproduceerd.

Primaire respons

[bewerken | brontekst bewerken]
Primaire en secundaire respons

Na infectie met een pathogeen differentiëren veel B-cellen tot plasmacellen, ook wel effector-B-cellen genoemd, die een eerste golf beschermende antilichamen produceren en helpen de infectie te elimineren.[5][9] Plasmacellen scheiden antilichamen af die specifiek zijn voor de pathogenen, maar ze kunnen niet reageren bij een tweede blootstelling. Een deel van de B-cellen met B-celreceptoren die overeenkomen met het antigeen differentiëren tot B-geheugencellen die langdurig in het lichaam overleven.[12] De B-geheugencellen kunnen hun B-celreceptor-expressie behouden en zullen snel kunnen reageren bij een tweede blootstelling.[5]

Secundaire respons en geheugen

[bewerken | brontekst bewerken]

De B-geheugencellen die tijdens de primaire immuunrespons worden geproduceerd, zijn specifiek voor het antigeen dat betrokken was bij de eerste blootstelling. Bij een secundaire respons reageren de B-geheugencellen die specifiek zijn voor het antigeen of vergelijkbare antigenen. Wanneer B-geheugencellen hun specifieke antigeen opnieuw tegenkomen, prolifereren ze en differentiëren ze tot plasmacellen, die vervolgens reageren op het antigeen en het elimineren. De B-geheugencellen die zich op dit punt niet tot plasmacellen differentiëren, kunnen terugkeren naar de kiemcentra om verdere class switching of somatische hypermutatie te ondergaan voor verdere affiniteitsrijping.[3] De differentiatie van B-geheugencellen tot plasmacellen verloopt veel sneller dan de differentiatie van naïeve B-cellen, waardoor B-geheugencellen een efficiëntere secundaire immuunrespons kunnen produceren.[2] De efficiëntie en accumulatie van de B-geheugencelrespons vormen de basis voor vaccins en boostervaccinaties.[2][3]

Het fenotype van geheugencellen dat de bestemming van plasmacellen of kiemcentrumcellen voorspelt, is enkele jaren geleden ontdekt. Op basis van expressie-microarrayvergelijkingen tussen boostervaccinatie en naïeve B-cellen werd vastgesteld dat er verschillende oppervlakte-eiwitten zijn, zoals CD80, PD-L2 en CD73, die alleen op B-geheugencellen tot expressie komen en dus ook dienen om deze cellen in meerdere fenotypische subgroepen te verdelen.[13] Bovendien is aangetoond dat geheugencellen die CD80, PD-L2 en CD73 tot expressie brengen, een grotere kans hebben om plasmacellen te worden. Aan de andere kant hebben cellen die deze markers niet hebben, een grotere kans om kiemcentrumcellen te vormen. IgM+ B-geheugencellen brengen geen CD80 of CD73 tot expressie, terwijl IgG+ deze wel tot expressie brengen. Bovendien hebben IgG+ een grotere kans om te differentiëren tot antilichaam-afscheidende cellen.[14]

B-geheugencellen kunnen tientallen jaren overleven, waardoor ze in staat zijn om te reageren op meerdere blootstellingen aan hetzelfde antigeen.[3] Er wordt verondersteld dat deze langdurige overleving het gevolg is van bepaalde anti-apoptosegenen die sterker tot expressie komen in B-geheugencellen dan in andere subtypen van B-cellen.[5] Bovendien hoeft de B-geheugencel geen continue interactie met het antigeen of met T-cellen te hebben om langdurig te overleven.[2]

De levensduur van individuele B-geheugencellen is slecht gedefinieerd, hoewel ze een cruciale rol spelen in de langdurige immuniteit. In een onderzoek met een B-celreceptor transgeensysteem (het was een H-keten transgeen muismodel dat geen uitgescheiden Ig produceerde, waardoor het geen antigeenbevattende immuuncomplexen afzette) werd aangetoond dat het aantal B-geheugencellen gedurende een periode van ongeveer 8-20 weken na de immunisatie constant bleef. Er werd ook geschat dat de halfwaardetijd van B-geheugencellen tussen de 8 en 10 weken lag, na een experiment waarbij de cellen in vivo werden behandeld met bromodeoxyuridine.[15] In andere experimenten met muizen is aangetoond dat de levensduur van B-geheugencellen minstens 9 keer langer is dan de levensduur van een folliculaire naïeve B-cel.[16]

Verschillende types immunoglobulinen

B-geheugencellen worden doorgaans onderscheiden door de celoppervlaktemarker CD27, hoewel sommige subgroepen geen CD27 tot expressie brengen. B-geheugencellen die geen CD27 tot expressie brengen, worden over het algemeen geassocieerd met uitgeputte B-cellen of bepaalde auto-immuunziekten zoals hiv, lupus of reumatoïde artritis.[9][3]

Omdat B-cellen doorgaans een class switching hebben ondergaan, kunnen ze een reeks immunoglobulinemoleculen tot expressie brengen. Enkele specifieke kenmerken van bepaalde immunoglobulinemoleculen worden hieronder beschreven:

  • IgM: B-geheugencellen die IgM tot expressie brengen, zijn geconcentreerd te vinden in de keelamandelen, de Peyerse platen en de lymfeklieren.[3] Deze subgroep van B-geheugencellen heeft een grotere kans om te prolifereren en terug te keren naar het kiemcentrum tijdens een secundaire immuunrespons.[2]
  • IgG: B-geheugencellen die IgG tot expressie brengen, differentiëren doorgaans tot plasmacellen.[2]
  • IgE: B-geheugencellen die IgE tot expressie brengen, zijn zeer zeldzaam bij gezonde individuen. Dit kan gebeuren omdat B-cellen die IgE tot expressie brengen vaker differentiëren tot plasmacellen dan tot B-geheugencellen.[2]
  • Alleen IgD: B-geheugencellen die IgD tot expressie brengen zijn zeer zeldzaam. B-cellen met alleen IgD worden geconcentreerd in de keelamandelen aangetroffen. [3]

Het is belangrijk om het belang te benadrukken van de integratie van signaalroutes gerelateerd aan de receptoren van B-celreceptoren en Toll-like receptoren (TLR) om de productie van antilichamen te moduleren door de expansie van de B-geheugencellen. Er zijn dus verschillende factoren die de informatie verschaffen om verschillende soorten antilichamen af te scheiden. Het is aangetoond dat de productie van specifiek IgG1, anafylactisch IgG1 en totaal IgE afhankelijk is van het signaal geproduceerd door TLR2 en Myd88. Bovendien versnelt het signaal geproduceerd door TLR4 wanneer deze wordt gestimuleerd door natterinen (een eiwit verkregen uit het gif van de vis Trachydoras nattereri) de synthese van het antilichaam IgE, dat als adjuvans fungeert, zoals is aangetoond in een in vivo experiment met muizen.[17]

De receptor CCR6 is over het algemeen een marker voor B-cellen die uiteindelijk differentiëren tot B-geheugencellen. Deze receptor detecteert chemokines, chemische boodschappers die de B-cel in staat stellen zich in het lichaam te verplaatsen. B-geheugencellen kunnen deze receptor bezitten om zich vanuit het kiemcentrum naar de weefsels te verplaatsen waar ze een grotere kans hebben om een antigeen tegen te komen.[5]

Het is aangetoond dat B-geheugencellen een hoge expressie van CCR6 vertonen, evenals een verhoogde chemotactische respons op de CCR6-ligand (CCL20) in vergelijking met naïeve B-cellen. De primaire humorale respons en het behoud van de B-geheugencellen worden echter niet beïnvloed bij CCR6-deficiënte muizen. Er is echter geen effectieve secundaire respons van de B-geheugencellen bij herhaalde blootstelling aan het antigeen als de cellen geen CCR6 tot expressie brengen. CCR6 is dus essentieel voor het vermogen van B-geheugencellen om te worden opgeroepen door hun verwant antigeen, evenals voor de juiste anatomische positionering van deze cellen.[18]

Kiemcentrumonafhankelijke B-geheugencellen

[bewerken | brontekst bewerken]

Deze subgroep cellen differentieert van geactiveerde B-cellen tot B-geheugencellen voordat ze het kiemcentrum binnengaan. B-cellen die een hoge mate van interactie met folliculaire helper-T-cellen in het B-celfollikel hebben, hebben een grotere neiging om het kiemcentrum binnen te gaan. De B-cellen die zich onafhankelijk van kiemcentra ontwikkelen tot B-geheugencellen, ervaren waarschijnlijk CD40- en cytokinesignalering van T-cellen. Class switching kan nog steeds plaatsvinden vóór interactie met het kiemcentrum, terwijl somatische hypermutatie pas plaatsvindt na interactie met het kiemcentrum.[2] Er wordt verondersteld dat het ontbreken van somatische hypermutatie gunstig is; een lagere mate van affiniteitsrijping betekent dat deze B-geheugencellen minder gespecialiseerd zijn voor een specifiek antigeen en mogelijk een breder scala aan antigenen kunnen herkennen.[11][19][2]

T-onafhankelijke B-geheugencellen

[bewerken | brontekst bewerken]

T-onafhankelijke B-geheugencellen vormen een subgroep die B1-cellen wordt genoemd. Deze cellen bevinden zich over het algemeen in de buikholte. Wanneer ze opnieuw aan een antigeen worden blootgesteld, kunnen sommige van deze B1-cellen differentiëren tot B-geheugencellen zonder interactie met een T-cel.[2] Deze B-cellen produceren IgM-antilichamen om de infectie te helpen opruimen.[20]

T-bet-B-geheugencellen

[bewerken | brontekst bewerken]

T-bet-B-geheugencellen zijn een subgroep waarvan is vastgesteld dat ze de transcriptiefactor T-bet (TBX21) tot expressie brengen. (T-bet:T-box tot expressie gebracht in T-cellen) T-bet wordt geassocieerd met class switching. Er wordt ook gedacht dat T-bet-B-geheugencellen belangrijk zijn bij immuunreacties tegen intracellulaire bacteriële en virale infecties.[21]

Vaccins zijn gebaseerd op het concept van immunologisch geheugen. De preventieve injectie van een niet-pathogeen antigeen in het organisme stelt het lichaam in staat een duurzaam immunologisch geheugen te genereren. De injectie van het antigeen leidt tot een antilichaamreactie, gevolgd door de productie van B-geheugencellen. Deze B-geheugencellen worden snel gereactiveerd bij infectie met het antigeen en kunnen het organisme effectief beschermen tegen ziekte.[22]

Langlevende plasmacellen en B-geheugencellen zijn verantwoordelijk voor de langdurige humorale immuniteit die door de meeste vaccins wordt opgewekt. Er is een experiment uitgevoerd om de levensduur van B-geheugencellen na vaccinatie te observeren, in dit geval met het pokkenvaccin (DryVax), dat werd gekozen omdat pokken zijn uitgeroeid. Het immuungeheugen voor pokken is daarom een nuttige maatstaf om de levensduur van de immuun-B-geheugencellen te begrijpen in afwezigheid van herstimulatie. Uit het onderzoek is gebleken dat de specifieke B-geheugencellen tientallen jaren in stand worden gehouden, wat erop wijst dat het immunologische geheugen langdurig aanwezig is in het B-celcompartiment na een robuuste initiële blootstelling aan een antigeen.[23]