Vraag 1: Welke algemene mechanismen hebben parasieten ontwikkeld om de antibody respons te ontwijken en bespreek de verschillende functionele aspecten van een antilichaam?
1) Antibody blokkeren
De parasite produceert herkeningsproteinen / antigen. De antibody’s binden hierop en worden geblokkeerd.
2) Antigenen zullen effectorcellen blokkeren
ADCC = Ab depending cell mediated cytotoxity Het principe dat effector cellen target cellen lyseren die gebonden zijn door specifieke Ab.
De NK cel produceert nog perforines maar te ver weg van de parasiet. Dus geen activatie van de killer cellen.
3) Geïnduceerde T-en B-cell tolerantie
Het Ag wordt self Ag = self protein tolerantie van de B-cellen. 4) Geïnduceerde polyclonale activatie.
Het geproduceerde Antigen zal er voor zorgen dat er veel B-cellen geactiveerd worden. Met als gevolg een hoge Ab productie . Waaronder non-specifieke IgG’s en autoantibodies. Dit zorgt voor verdunning van de parasiet specifieke Ab’s.
5) Geïnduceerde vrijlating van immunosuppresive moleculen.
Activatie van macrofagen kan ervoor zorgen dat er prostaglandines vrijkomen, deze kunnen de inflammatie inhiberen. Langs de andere kant kan er ook activatie van T-suppressor cellen zijn. Deze zorgen voor een suppressie van het IS. Dit door de productie van immunosuppressieve cytokines zoals TGF (transforming growth factor) en IL-10. Het laatste komt voor bij een infectie met Malaria en Leishmania.
Ik dacht eerder aan dit lijstje:
• Antigenische variatie: bv. Trypanosoma brucei: bevindt zich vrij in het bloed, membraan bedekt met tien miljoen identieke kopieën van VSG, deze coat verandert ongeveer één keer per week
• Intracellulair leven: Plasmodium: in RBC, Trypanosoma cruzi, Leishmania: in macrofaag
• Immunosupressieve moleculen: suppressie van T cel activiteit, bv. Malaria en Trypanosoma cruzi
• Polyclonale activatie op niet-specifieke wijze => verdunnen van de anti-parasiet respons. Bv malaria en trypanosoma cruzi
• B en T cel tolerantie induceren: Malaria, Toxoplasma
Functionele aspecten van een Ab:
1. Ab’s kunnen zorgen voor onmiddellijke schade van de parasiet, of ze kunnen complemnt-gemedieerde lyse uitvoeren.
2. Ab’s voorkomen verspreiding door de aanhechtingssite te neutraliseren, ze voorkomen ontsnapping uit de lysosomale vacuole en ze voorkomen inhibitie van lysosomale fusie.
3. Ab’s zorgen voor verbetering van fagocytose.
Vraag 2: Hoe triggeren een intracellulair en extracellulaire parasiet een MHC II en MHC I respons? Hoe kan ons lichaam hierop reageren?
Ons immuunsysteem kan op twee manieren werken.
Enerzijds kan het immuunsysteem beslissen dat de persoon baat heeft bij inflammatie. In dat geval zullen de T cellen (meer bepaald de Th-1 cellen) zorgen voor de aanmaak van inferon-gamma (IFN-ϒ). IFN-ϒ zal de productie van antilichamen blokkeren.
Anderzijds kan het immuunsysteem dat een persoon meer baat heeft bij de productie van antilichamen. De Th-2 cellen produceren Il-4. Deze zorgen ervoor dat naïeve B-cellen worden omgezet in B-cellen die antilichamen produceren. Il-4 zal inflammatie onderdrukken. Il-4 is een cytokine, meer bepaald een interleukine.
Op de onderstaand figuur zijn we de bloedbaan en een rode bloedcel (RBC). De parasiet kan zich op twee plaatsen bevinden: in de bloedbaan (niet in de cel) (1) of binnenin de rode bloedcel (2). De eerste parasiet noemen we extra-cellulair, de tweede intra-cellulair.
(1) We beschouwen eerst het geval van de intra-cellulaire parasiet
Binnenin het cytoplasma van de cel wordt de parasiet afgebroken tot op het niveau van peptiden. Deze peptiden worden via peptidentransporters opgenomen in het ruw endoplasmatisch reticulum. In het RER zijn MHCI moleculen aanwezig, deze worden niet beschermd door een peptide. Anderzijds zijn ook de MHCII moleculen aanwezig, maar deze worden wel beschermd door een peptide.
De binnengebrachte peptiden binden op de MHCI molecule (zonder peptide). Dit complex wordt onder de vorm van vesikels afgescheiden door het RER. Nadien passeren ze langs het golgi-apparaat en in een laatste stap worden ze naar het celmembraan gebracht.
De cel zal het immuunsysteem op deze manier waarschuwen dat er iets mis is. Alle somatische cellen in ons lichaam zijn instaat dit proces door te voeren. In het geval van MHCII moleculen zijn enkel APC (macrofagen) hiertoe instaat.
Een tweede manier waarop er vreemd materiaal intracellulair aanwezig kan zijn in de cel (ipv een parasiet) is wanneer er zich een mutatie voordoet in het DNA. Het vreemde DNA geeft aanleiding tot de vorming van een peptide. Dit peptide kan op zijn beurt binden met een MHCI molecule en aan de buitenkant van de cel tot expressie worden gebracht.
(2) Nu beschouwen we het geval van de extra-cellulaire parasiet
Het exogene antigen wordt opgenomen in de cel en verkleint tot op het niveau van peptiden. In diezelfde cel is ook ruw endoplasmatisch reticulum aanwezig. In het RER wordt een MHC-II molecule aangemaakt en opgeslaan. Op de MHCII molecules is er een peptide aanwezig. Het RER zal vesikels afscheiden met daarin de MHCII molecule waarop het peptide is gebonden. Via het golgi-apparaat kunnen deze vesikels in contract komen met vesikels waarin zich de peptiden, afkomstig van het exogene antigen, bevinden. In dat geval ontstaat er een competitie tussen de twee peptiden. Bij de versmelting van beide vesikels kunnen de peptiden afkomstig van het antigen binden op de MHCII molecule. De vesikels zullen dan versmelten met het membraan van de cel. Bijgevolg vinden we op het membraan van de cel een MHCII molecule gebonden met het peptide, afkomstig van het antigen.
De cellen die MHCII moleculen uitdrukken zijn antigen presenterende cellen, meestal macrofagen.
De MHCII molecule kunnen we zien als een soort verwittiging van de cel aan het immuunsysteem om te waarschuwen dat er iets abnormaals gaande is.
Hoe kunnen we een intra-cellulaire parasiet aanpakken?
In dit geval maken we gebruik van een CD8 T-cel, ookwel cytotoxische of killer T-cel genaamd. De CD8 T-cellen hebben op hun membraan een TcR (= T-cel receptor). Met behulp van deze receptor zullen de andere cellen screenen op de aanwezigheid van een MHCI molecule. Indien de TcR een MHCI molecule herkent dan wordt de cel gedood.
(Voorbeeld: Trypanosoma Cruzi: de parasiet dringt binnen in de hartcellen. De hartcellen worden vernietigd wat problemen geeft).
Hoe kunnen we een extra-cellulaire parasiet aanpakken?
De macrofaag zal aanleiding geven tot de vorming van een MHCII molecule. CD4 T-cellen beschikken over een TcR ( = T-cel receptor). Deze zullen de macrofagen screenen op de aanwezigheid van MHCII moleculen. Wanneer deze herkenning plaatsvindt, zullen de CD4 T-cellen een signaal sturen naar de B-cellen en hen het signaal geven om antilichamen, gericht tegen de parasiet, te produceren. Bijgevolg zal de parasiet worden vernietigd.
De twee systemen zijn gekoppeld (???) 5
In werkelijkheid werken de twee bovenstaande systemen nauw samen. Stel dat we te maken hebben met een extra-cellulaire parasiet die aanleiding heeft tot de vorming van een MHCII. Dit geeft uiteindelijk aanleiding tot de vorming van antibodies.
Er zullen natuurlijk nog andere parasieten aanwezig zijn in de bloedbaan. Er zijn nu onmiddellijk antilichamen aanwezig om de antigenen (parasieten) aan te vallen. De parasiet produceert zelf antigenen. Deze worden ook verkent door een macrofaag, zorgen voor MHCII moleculen en uiteindelijk tot productie van antilichamen.
Vraag 3: Leg de levenscyclus van E.histolitica uit en de pathologie tijdens de infectie. Hoe kan een type I immune respons in dit geval de situatie voor de gastheer verergeren?
De infectie gebeurd via gecontamineerd voedsel of water. De cyste wordt verteerd in de maag waardoor deze geactiveerd wordt en in de darmen terecht zal komen. Het uitkomen van de cyste gebeurd in de dunne darm met een metacystisch amoebe als gevolg. Dit amoebe is multinucleair. De invasieve vorm , de metacystische trophozoiet, wordt bekomen door binaire fissie. De trophozoiet zal het darmepitheel van de dikke darm binnendringen en zo in de bloedbaan terecht komen waar het metastasen zal vormen in de lever, longen, hersenen,... Het amoebe secreteert histolysine, een proteolytisch enzym dat het binnendringen van de mucosa vergemakelijkt met het afbreken van weefsel tot gevolg. Wanneer het enzyme zich in de bloedbaan bevindt zal het zich voeden met rode bloedcellen.
Als de metacystische trophozoiet de bloedbaan niet binnendringt zal het uitgroeien tot een niet-invasieve of luminale vorm. Deze amoebe zal weer een cyst vormen en met de faeces verwijderd worden. Deze cyste kan enkele weken tot maanden
overleven in water of op het land tot wanneer het weer door voedsel/water opgenomen wordt door een gastheer.
Pathologie:
invasieve amoebiasis komt onder verschillende vormen voor: • amoebische dysenterie
◦ zware diarree / koorts 1-4 weken na infectie
• chronische amoebiase
◦ continue diarreeaanvallen of continue darmproblemen
• Beide vormen kunnen resulteren in amoebis hepatitis met eventueel de dood tot gevolg
◦ trophozoieten worden naar de lever gebracht
◦ vorming van een hepatisch abcess (leverabcess = matrix van dode levercellen)
• Ook andere organen kunnen aangetast worden = secundaire amoebiasis Gedurende zijn reis door het lichaam kan een amoebe vast komen te zitten in kleine bloedvaten in de hersenen, longen, milt en andere organen. Dit veroorzaakt geen problemen aangezien ze zich voeden met een kleine fractie van de rode bloedcellen aanwezig in het bloed. Wat hier wel een gevaar kan vormen is een immune respons. Een type I immuno respons kan geactiveerd worden waardoor er een ontsteking optreed op de plaats waar de amoebe vast is komen te zitten. Dit kan dodelijk zijn als deze ontsteking in de longen of de hersenen plaatsvindt.
Chemische factoren die vrijgelaten worden tijdens de ontsteking (histamine, bradykininen, serotonine, leukotrienen en prostaglaniden) zorgen voor een grotere gevoeligheid van de pijnreceptoren, vasodilatatie op de plaats van de ontsteking en trekken phagocyten aan (vooral neutrophillen. Neutrophillen activeren andere delen van het IS door factoren vrij te geven die andere leukocyten en lymphocyten aantrekken.
Diagnose:
Microscopisch onderzoek van de faeces. Op basis van morfologische kenmerken kan onderscheid gemaakt worden tussen Entoamoeba en niet-pathogene organismen in de faeces. Om onderscheid te maken tussen Entoamoeba dispar (niet pathogeen maar met zelfde morfologie) en Enteroamoeba histolitica kan er gebruik gemaakt worden van PCR of ELISA.
Vraag 4: Welke zijn de 3 Trichomonas species die infectie veroorzaken bij mensen, hoe gebeurt de diagnose en wat is de behandeling?
Binnen het genus Trichomonas bestuderen wij 3 soorten: -Trichomonas tenax
-Trichomonas vaginalis
-(Penta)trichomonas hominis
Het zijn visceraal (met betrekking tot de ingewanden) geflagelleerde protozoa. De parasieten reproduceren zicht door middel van binaire fissie. In tegenstelling tot Giardia zijn er geen gekende cyst stadia. Onderstaande drie species kunnen de mens infecteren, waarbij T. tenax op orale wijze wordt overgedragen. T. vaginalis, de enige pathogene trichomonaad voor de mens daarentegen, wordt via geslachtsgemeenschap overgedragen.
1. Trichomonas tenax
De parasiet beschikt over 4 beweegbare anterieure flagellen van 2 à 15 µm. Trichomonas tenax, een apathogene commensaal , bevindt zich in de mondholte (tandvlees).
Transmissie is vermoedelijk te wijten aan rechtstreeks mond-op-mondcontact en het drinken van gecontamineerd water. Tevens kan de parasiet worden overgebracht via gecontamineerde borden en glazen en eetgerei. In sommige landen/culturen is het namelijk de gewoonte dat mensen uit dezelfde pot eten.
Deze species is niet pathogeen voor immunocompetente mensen. Er kunnen zich wel complicaties voordoen wanneer de gastheer leidt aan immunosuppressie.
De diagnose berust op het isoleren van motiele T. tenax uit de mondholte.
Er bestaat geen universele therapie tegen deze parasiet. Het verbeteren van de mondhygiëne zal de parasiet doen elimineren.
2. (Penta)trichomonas hominis
De parasiet beschikt over 5 beweegbare anterieure flagellen.
Trichomonas hominis is een in de dikke darm voorkomende flagellaat die veel lijkt op T.vaginalis. Met een gemiddelde aanwezigheid in minder dan 2% van de populatie is het de minst voorkomende van de drie species die mensen kunnen infecteren.
De trofozoit voedt zich met in de dikke darm (colon) aanwezige bacteriën. T. hominis wordt beschouwd als apathogeen en maakt net als T. vaginalis geen cysten. Eén naar achter gebogen flagel is met het undulerend membraan verbonden.
Transmissie van deze parasiet vindt plaats via een fecaal-orale route en wordt vaak geassocierd met een gebrekkige hygiëne.
De diagnose berust op het aantonen van de beweeglijke parasiet in een nat preparaat. T. hominis wordt gemakkelijk onderscheiden van de twee andere soorten aangezien de soort niet in staat is te overleven in de mond noch het uro-genitaal kanaal (habitatrestrictie).
3. Trichomonas vaginalis
De parasiet beschikt over 4 beweegbare anterieure flagellen, grootte van 7 à 32 µm.
3.1.Verwekker
Trichomonas vaginalis is een relatief groot, peervormige, eencellige parasiet en tevens de enige pathogene Trichomonas species. De parasiet vermenigvuldigt zich door middel van binaire celdeling. T. vaginalis is beweeglijk en zeer resistent. De trofozoiten kunnen zelfs buiten het lichaam 24 uren in leven blijven.
T. vaginalis heeft vijf flagellen waarvan de vier anterieure vrij kunnen bewegen. De verhoogde motiliteit draagt bij tot de pathogeniciteit. De vijfde is aan het cellichaam verbonden met een undulerend membraan. Met behulp van de flagellen en het undulerend membraan beweegt de parasiet zich voort. De axostyle zou de parasiet de mogelijkheid geven om zich aan weefsels vast te hechten en dit zou irritatie en de lage graad van inflammatie geassocieerd met trichomoniasis veroorzaken.
De parasiet wordt bij de vrouw ( in de vagina en de baarmoeder (uterus) en bij de man (in de prostaat) teruggevonden. De parasiet kan bij beide geslachten in mindere mate in de urethra en blaas worden aangetroffen. De protozoa gedijt het best in een milieu met een pH van 5,5 tot 6,0. De parasiet wordt hoofdzakelijk in secretieprodukten van vagina en urethra gevonden.
De parasiet kan overgedragen worden door seksueel contact en veroorzaakt trichomoniasis. Transmissie bij de geboorte is eveneens mogelijk.
3.2.Pathogenese
Na besmetting zal de parasiet zich binden aan het slijmvlies van urethra of vagina. Soms vindt infectie plaats van de endo-cervix of de bartholinklieren. Na binding met het vagina-epitheel kan via een aantal complexe processen het epitheel oppervlakkig afsterven waarna een gastheerimmuunreactie plaatsvindt waarbij een exsudaat ontstaat met veel granulocyten. Dit veroorzaakt het typische groengele aspect van de afscheiding. Vermenigvuldiging vindt plaats door deling van de parasiet. De incubatieperiode duurt meestal 4 tot 28 dagen.
3.3.Ziekteverschijnselen: Trichomoniasis
Trichomoniasis is wereldwijd de meest voorkomende niet-virale seksueel overdraagbare aandoening.
Mannen zullen zich dikwijls niet bewust zijn dat ze de parasiet dragen. Op die manier wordt de parasiet makkelijk verspreid. Gezien de parasiet zich schuil houdt in de prostaat, de urethra of de blaas is het niet mogelijk om ze kwijt te geraken. Vrouwen zullen zich meer waarschijnlijk bewust zijn van de aanwezigheid van de parasiet. Bestrijding is hier makkelijker, nl door verlaging van de pH van de vagina (pH van 7 naar 4). Dit doet men aan de hand van verdund azijnzuur.
Trichomoniasis is een SOA waar vooral vrouwen last van hebben. 20 tot 50% van de geïnfecteerde vrouwen zullen klachten ontwikkelen. Asymptomatische vrouwen kunnen de parasiet lang bij zich dragen. De bekendste complicatie van een trichomoniasis-infectie is een ontstoken vagina: vaginitis. De in de vagina bij de vrouw aanwezige parasiet kan bij verstoring van de normale zuurtegraad van de vagina zich prolifereren in het urogenitale stelsel: de maximumgroei wordt bereikt bij een pH van 6,0 in een eerder zuurstofvrije omgeving. Dit leidt tot het ontstaan van een ontsteking : er komen veel trofozoiten vrij in de omliggende weefsels en secreties. Dit veroorzaakt de beschadiging van deze weefsels. Deze infectie uit zich bij vrouwen voornamelijk door een wit-groen achtige afscheiding van de vagina. Dit gaat gepaard met irritatie en roodheid van de schaamlippen, het vaginaslijmvlies en eventueel de cervix. Vooral tijdens de menstruatie kan de infectie voelbaar zijn: de symptomen worden vaak zichtbaar rond de menstruatie omdat dan de pH in de vagina optimaal is voor de groei van de T.vaginalis. Wanneer T. vaginalis een infectie veroorzaakt aan de urinebuis en blaas, geeft dat pijn bij het urineren.
Onder geïnfecteerde mannen komen nog minder vaak symptomen voor. Bij mannen kan een trichomoniasis een ontsteking veroorzaken ter hoogte van de penis en de urethra. Dit geeft een branderig gevoel bij het plassen. Deze infectie wordt dan ook urethritis genoemd.
Infectie met Trichomonas vaginalis vergemakkelijkt de overdracht van Hiv.
3.4.Besmetting
Trichomonas vaginalis is een seksueel overdraagbare aandoening die door genitaal seksueel contact wordt overgedragen. Vooral de besmetting van man naar vrouw is heel hoog (tot 80%), terwijl de kans van vrouw naar man enkele tientallen procenten lager ligt. Dit heeft te maken met het feit dat mannen dikwijls weinig hinder ondervinden van de parasiet en niets van zijn bestaan afweten. Op die manier wordt de parasiet verspreid van man naar vrouw.
Vermits de trofozoiten tot 24 h buiten de mens kunnen overleven kan er overdracht gebeuren door besmette kleren of wc bril. Zwangere vrouwen die geïnfecteerd zijn en raken met T. vaginalis kunnen hun baby tijdens de bevalling besmetten waardoor deze moeilijkheden kunnen krijgen met ademhalen. Er zijn aanwijzingen dat infectie tijdens de zwangerschap incidenteel kan leiden tot prematuriteit.
Verder wordt een T. vaginalis-infectie wel in verband gebracht met de overdracht van het HlV-virus net als andere SOA' s, premature geboortes, baarmoederhalskanker en de kans op onvruchtbaarheid.
3.5.Behandeling
Bij vrouwen zal men de parasiet proberen te verwijderen door gebruik te maken van verdund azijnzuur. Op die manier wordt de pH van de vagina opnieuw verlaagd en wordt de omgeving minder geschikt voor de parasiet om te overleven.
Men maakt ook gebruik van Metronidazole voor 1 week. Toch kan er een terugval optreden, na een aantal jaren, dankzij galblaas infecties.
3.6.Diagnose
Om een betrouwbare diagnose trichomoniasis te verkrijgen worden er verschillende methoden gebruikt. Op grond van de symptomen kan de diagnose niet worden gesteld omdat deze te vergelijken zijn met die van andere SOA's. Het is echter gebleken dat zich ook gevallen voordoen met minder duidelijke symptomen, die door de patiënt niet worden opgemerkt of die zelfs volledig asymptomatisch zijn. De volgende methodes worden gebruikt om de diagnose trichomoniasis te stellen.
3.6.1.Microscopie: microscopische identificatie van beweeglijke trofozoiten De diagnose kan worden gesteld door onderzoek van een fysiologisch-zoutpreparaat, waarin de trichomaden door hun beweeglijkheid goed opvallen en duidelijk herkenbaar zijn. De sensiviteit van deze methode is erg laag (50-80% volgens de literatuur) omdat het organisme buiten het lichaam snel zijn beweeglijkheid verliest en dus moeilijk aan te tonen is. Doordat de morfologie van T. vaginalis overeenkomt met die van T.
hominitis is het van belang dat het materiaal niet gecontamineerd is met faecaal materiaal.
3.6.2.Kweekmethode
Het kweken van T. vaginalis heeft een hogere sensiviteit (80-90% volgens de literatuur) dan het onderzoek van het directe preparaat. Bovendien is deze methode eenvoudig te interpreteren en is hierbij geen hoge concentratie nodig om groei te krijgen.
Er zijn hierbij een aantal nadelen: - Geen eenduidige protocollen - Lange incubatietijd: 2-7 dagen
- De kans op vals negatieven, afleesfouten, overgroei door andere microorganismen, voornamelijk gist
- Hogere kosten; voornamelijk personeelskosten - Microscoopwerk erg arbeidsintensiefs
3.6.3.Kleurtechnieken
Diagnose kan ook worden gesteld met behulp van een uitstrijkje dat is gekleurd volgens Papanicolaou, Acridine, Leishman en Fontana. Een nadeel van de kleurtechnieken is dat T. vaginalis door kleuren en fixeren vaak lijkt op polymorfe nucleaire leukocyten. Dit komt door dat de parasiet niet altijd in de karakteristieke peer-vorm met flagellen te zien is. Een ander nadeel is dat bij vrouwen met overgroei van anaëroben er vaak apathogene anaërobe bacteriëren voorkomen die op de zelfde manier aangekleurd worden.
3.6.4. PCR (Polymerase Chain Reaction)
De PCR-techniek levert een diagnostische methode met hoge sensiviteit. Met behulp van de PCR is het mogelijk om een specifieke DNA sequentie miljoenen malen te amplificeren (vermenigvuldigen) waardoor een lang stukje verkregen wordt. Zo wordt het organisme waarvan het DNA sequentie afkomstig is gedetermineerd.
3.6.5.Detectie op basis van antilichamen
Hierbij gaat het om het aantonen van de antigenen of antilichamen tegen T. vaginalis. Een voorbeeld hiervan is ELISA. In vergelijking met de kweekmethoden is deze methode een snelle methode. Binnen enkele uren is er met deze methode een resultaat verkregen. Deze methode heeft een nadeel: doordat de antilichamen vaak nog lang aantoonbaar blijven na een behandeling is het moeilijk om een onderscheid te maken tussen een huidige en een al doorlopen infectie.
ELISA (Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay)
Het principe van ELISA is gebaseerd op het aantonen van antigenen van T. vaginalis.. De antigenen blijven vaak lang aantoonbaar buiten het lichaam van de patiënt, in tegenstelling tot T. vaginalis zelf. De microtiterplaat van de ELISA-kit is gecoat met antilichamen tegen het antigeen van de parasiet. Wanneer de antigenen (op de wattenstok met patiëntenmateriaal) vrijkomen in de wells die voor ELISA worden gebruikt treedt er een binding op tussen de antigenen en de antilichamen. Om te voorkomen dat er in de volgende stappen niet-specifieke bindingen ontstaan worden de vrije antigenen weggewassen. De antigen-antilichaam complexen worden daarna aangetoond met de gelabelde 'tracer'. In dit geval is aan de ligand een enzym gekoppeld. Na het wegwassen van de ongebonden ligand wordt de gebonden ligand gevisualiseerd door middel van een substraat. Dit substraat wordt omgezet door het aan de ligand gekoppelde enzym. Door het toevoegen van een stopoplossing stopt de reactie en ontstaat er een kleurverandering die gemeten wordt met een spectrometer bij 450 nm. ELISA is een vrij snelle methode: binnen enkele uren is er al een resultaat verkregen. Een nadeel van deze methode is dat er geen onderscheid kan worden gemaakt tussen een huidige en een al doorlopen infectie doordat de antilichamen vaak nog lang aantoonbaar blijven na de behandeling.
Vraag 5: Leg de levenscyclus van malaria uit en geef een kort overzicht van de verschillende malaria infecties die in menselijke slachtoffers terug gevonden worden.
Malaria wordt veroorzaakt door Plasmodium, dit is een bloed- en weefsel Protozoa, meerbepaald een Apicomplexa die gekarakteriseerd wordt door de aanwezigheid van een apicaal complex. De vector van malaria is de heamatophagic mosquitos (Anopheles) waarvan er momenteel 50 soorten bekend zijn. Van deze 50 zijn er maar 4 die effectief malaria bij de mens veroorzaken, deze zijn; Plasmodium ovale, P. falciparum, P. malariae en P. vivax. Deze 4 zorgen voor 500 miljoen patiënten per jaar, waarvan 2 miljoen eraan sterven (per jaar). Malaria wordt alleen doorgegeven door de vrouwelijke Anopheles muggen aangezien de mannelijke niet de nodige mond onderdelen hebben om de menselijke huid te infiltreren. De huid is de eerste barrière tegen parasieten.
De levenscyclus van Plasmodium gaat als volgt:
We beginnen wanneer de sporozoiten samen met speeksel van de mug geïnjecteerd worden in de bloedbaan. Binnen 48 uur, verlaten ze de bloedbaan en dringen ze de parenchymale cellen van de lever binnen.
Ze beginnen de exoerythrocytic cyclus, in dewelke de sporozoiten zich differentiëren tot trophozoiten. Dit gebeurt in de parasitophorous vacuole van de levercel (hepatocyst). De trophozoiten ondergaan dan hepatic schizogony, dit is de maturatie en multiplicatie van de trophozoiten tot merizoiten. Tijdens de hepatic schizogony kunnen tot meer dan 20 000 merozoiten worden gevormd, voordat de cel barst. Sommige (P. vivax or P. ovale) trophozoiten kunnen zich echter differentiëren tot hypnozoites en jarenlang niets ondernemen.
Tijdens de erytrocytic cyclus invaderen de vrijgekomen merizoiten de rode bloedcellen (erythrocytes). Eenmaal binnen differentiëren ze zich tot gametocytes, de
rode bloedcel breekt open en de gametocyten worden vrijgelaten in de bloedbaan, waar ze wachten tot ze opgezogen worden door een mug.
In de darm van de mug differentiëren ze zich tot gameten, micro- en macrogameten. De microgameten (de mannelijke gameten) worden door exflagellation gevormd. Na de fusie van een microgameet en een macrogameet (een vrouwelijke gameet) wordt een zygote gevormd. De zygote ontwikkelt in een beweeglijke ookinete, die de darmwand zal binnendringen. Eenmaal binnen word een jonge oocyst gevormd op de hemocoel zijde van de darmwand. Binnenin een ookinete zal er sporogeny plaatsvinden waardoor de sporoblast wordt gevormd. Uit de sporoblast zullen later sporozoites komen, die naar de speekselklieren van de mug zullen migreren. Zodat bij de volgende beet de sporozoiten samen met het speeksel worden ingespoten. De verschillende soorten infecties bij de mens:
De symptomen van malaria zijn het gevolg van de inflamatiore reactie die volgt op het openbreken van de geïnfecteerde cellen. Deze symptomen zijn: misselijkheid, vermoeidheid, lichte koorts, diarree en spierpijn. Dit zijn symptomen die ook bij andere ‘ziektes’ kunnen voorkomen, als je deze symptomen hebt kan je dus niet met 100% zekerheid zeggen dat het malaria is. Daarom wordt in de meeste gevallen microscopie gebruikt om na te gaan of de parasiet aanwezig is. Een andere mannier dit na te gaan is het controleren van de RBC op DNA. RBC hebben geen kern dus ook geen DNA, als er DNA in een RBC zit dan kan dat alleen afkomstig zijn van een parasiet.
- P. falciparum (malignant tertian malaria):
o Tertian: omdat je na infectie koorts krijgt, de tweede dag is de koorts weg, om dan weer de derde dag terug te komen. De koortsaanval komt dus elke 48 uur terug
o Omvat 80% van de menselijke malaria gevallen
o In een patiënt kan tot 10% van de rode bloed cellen (RBC) geïnfecteerd zijn (dit is veel).
o Het kan voorkomen dat er meerdere parasieten in 1 RBC zitten (multiple infection)
o In het bloed vindt men alleen ringvormige parasieten terug, aangezien andere vormen vast komen te zitten in de haarvaatjes van de spieren of van de organen
o Hemozoin wordt een malaria pigment genoemd aangezien het een zwarte kleur heeft, de geïnfecteerde RBC krijgen hierdoor een groenachtige kleur. De geïnfecteerde cellen krijgen ook een grotere diameter en kunnen onregelmatige vormen aannemen.
o Het openbreken van de cellen gebeurt onregelmatig
o De gametocytes zijn gemakkelijk te herkennen aangezien ze een meer nierachtige vorm hebben, terwijl de andere Plasmodium parasieten een ronde vorm hebben.
- P. vivax en P. ovale (Benign tertian malaria):
o Tertian: omdat je na infectie koorts krijgt, de tweede dag is de koorts weg, om dan weer de derde dag terug te komen
o ze infecteren alleen RBC die nog niet ‘volwassen’ zijn, in een patiënt is maar 1% van de RBC is geïnfecteerd
o ook hier zorgt hemozoin voor een kleuring en wordt de RBC groter o het openbreken van de cellen gebeurt elke 48 uur en zorgt voor
koortsaanvallen
- P. malariae (Quartan malaria) – deze vorm komt het minst voor
o P. malariae infecteerd alleen oudere RBC en in een patiënt is minder dan 0.2% van de RBC geïnfecteerd
o De RBC behouden hun oorspronkelijke diameter en zien er ook niet echt anders uit dan de normale RBC, behalve dan voor de vlekken door hemozoin (deze RBC hebben wel veel minder vlekken dan de RBC die geïnfecteerd zijn met een andere vorm van Plasmodium (zie hierboven))
o Het openbreken van de cellen gebeurt elke 72 uur en zorgt voor koortsaanvallen om de vier dagen
Schema:
P. falciparum P. vivax en P. ovale P. malariae
meest voorkomend minst voorkomend
tertain tertain quartan
koorts om de 48u koorts om de 48u koorts om de 72u
10% RBC geïnfecteerd 1% RBC geïnfecteerd 0,2% RBC geïnfecteerd
infecteert alle soorten RBC
infecteert alleen onvolwassen RBC
infecteerd alleen oude RBC
hemozoin vlekken hemozoin vlekken mindervlekken hemozoin
geïnfecteerde RBC worden groter
geïnfecteerde RBC worden groter
geïnfecteerde RBC
worden niet groter Hoe reageert ons immuunsysteem hierop:
De parasiet dringt via de bloedbaan de lever binnen waar het zich gaat nestellen in de hepatocyten. Deze hepatocyten drukken MHC I uit waardoor er dus antigeen specifieke peptiden kunnen gepresenteerd worden via het MHC I complex. Hierop kunnen dan CD8 positieve cellen binden die dan worden geactiveerd en de geïnfecteerde cel gaan vernietigen. Er kunnen dan parasiet specifieke antigenen vrijkomen die dan door Antigen Presenterende Cellen (APC) worden opgenomen. Deze APC bezitten MHC II moleculen en zullen dus specifieke peptiden van de parasiet via deze MHC II moleculen presenteren aan CD4 positieve Th1-cellen. Deze Th1-cellen worden dan aangezet om stoffen aan te maken zoals IFN-γ, die ervoor gaan zorgen dat de macrofagen gestimuleerd worden en zo dus een inflamatorische respons ontwikkelen tegen de parasiet.
Ons immuunsyteem kan ook nog op een andere manier reageren op de parasiet. De parasiet brengt ook een deel van zijn levenscyclus door in de rode bloedcellen. De parasiet gaat ervoor zorgen dat de RBC bepaalde proteïnen uitdrukken op het celoppervlak. De RBC hebben echter geen MHC’s en kunnen deze parasiet specifieke antigenen dus niet presenteren aan CD8 of CD4 positieve cellen. Wanneer echter de RBC vernietigd worden (door toedoen van de parasiet) komen de parasiet specifieke antigenen vrij en kunnen ze weer opgenomen worden door APC. Deze APC gaan ditmaal de specifieke peptiden van de parasiet via hun MHC II presenteren aan Th2-cellen. Deze Th2-cellen produceren IL-4, IL-5 en IL-10. IL-4 en IL-5 gaan voornamelijk B-cel proliferatie stimuleren wat dus leidt tot de productie van antilichamen. IL-10 is een anti-inflamatorische stof en gaat dus het ontstaan van een inflamatorische respons onderdruken.
Welke immunologische verschillen kunnen optreden bij westerse mensen en mensen die leven in gebieden waar malaria voorkomt?
Het probleem is dus dat ons lichaam normaal de keuze moet maken tussen het ontwikkelen van een inflamatorische respons of de productie van antilichamen. Hier wisselen beide elkaar af want INFγ en IL-10 inhiberen elkaar.
Bij mensen uit westerse landen is het immuunsysteem meer gedreven richting inflamatorische respons. Hierbij wordt de parasiet gedood, maar uiteindelijk wordt ook de gastheer gedood. In landen waar malaria frequent voorkomt is het immuunsysteem meer gericht op het aanmaken van antilichamen.
Vraag 6: Verklaar waarom het zo moeilijk is om vaccins tegen malaria te ontwikkelen. Gebruik hiervoor argumenten die betrekking hebben tot type 1 en type 2 immuunstimulatie.
Tot op heden is er geen enkel efficiënt vaccin op de markt tegen malaria. Wat is het probleem? Wat hebben we nodig ? Type I of Type II?
(voor bespreking van de levenscyclus van Plasmodium + uitleg zie één van de vorige vragen)
Vaccination could interfere at three different levels
De levenscyclus van de malariaparasiet omvat verschillende stadia. Tegen elk van deze stadia is een vaccin denkbaar. Sporozoïeten worden geïnjecteerd in de bloedsomloop, maar zolang ze extracellulair blijven, is er geen echte infectie.
(1) Een vaccin in het leverstadium blokkeert de invasie van sporozoïeten in de lever (door anti-sporozoïet antilichamen) en vernietigt geïnfecteerde levercellen door cellulaire immuunmechanismen zoals cytotoxische T-lymfocyten (CTL), interferon-gamma (IFNγ) en NO.
Vaccin hiervoor zou het best zijn! Want dan is er geen parasitemia (= kwantitatieve hoeveelheid van parasieten in het bloed)
(2) Een vaccin in het bloedstadium blokkeert de invasie van merozoïeten in de erytrocyten (via opsonisatie, agglutinatie) en vernietigt reeds geïnfecteerde erytrocyten door fagocytose, geholpen door opsonisatie van antilichamen (rol van actieve macrofagen).
(3) Een vaccin in het transmissiestadium (= muggenstadium) remt de bevruchting van vrouwelijke gametocyten door mannelijke (via anti-gametocyt antilichamen) en vernietigt bevruchte gametocyten door NO.
Vaccin heeft het voordeel dat er geen overdracht is van de parasiet naar anderen en beperkt de ziekte op populatieniveau.
Overzicht:
Infection of liver is prevented by Th2-antibodies = Type II IS
Infected liver cells can be destroyed by IFN-γ
= Type I IS
Infection of red blood cells can again be prevented by good antibodies
There are 2 types of vaccines possible:
• IFN-γ = Type I IS (blood & liver stage) inhibits Type II
• Ab-formation = Type II IS (transmission stage) inhibits Type I
A vaccine should produce either IFN-γ OR antibodies: the two exclude each other, which makes it difficult to find a vaccine.
Een ander belangrijk feit is de variabiliteit van de levenscyclus van Plasmodium. Er bestaan verschillende targets voor vaccinatie, maar vanaf dat een vaccin tegen een bepaalde vorm in omloop is, verandert de parasiet naar een andere vorm.
Er zijn vele artikels op PubMed die een potentieel vaccin beschrijven, maar bijna al deze studies houden geen rekening met de genetische variatie van Plasmodium. Ze maken gebruik van laboratoriumstammen voor zowel de ontwikkeling als het testen
van het vaccin!
Besluit: Wees dus kritisch wanneer het gaat om artikels (PubMed) waarin beweerd wordt dat een nieuw vaccin tegen malaria is ontwikkeld.
Voorbeeld: Predictions of the epidemiologic impact of introducing a pre-erythrocytic vaccine into the expanded program on immunization in sub-Saharan Africa.
Dit artikel handelt over het induceren van immunisatie via een pre-erytrocytisch vaccin. Dit betekent dat de malariaparasiet niet kan overgaan van het leverstadium naar het bloedstadium. Het vaccin blokkeert dus de invasie van de merozoïeten in de erytrocyten.
Het resultaat is dat slechts een deel van de levenscyclus beperkt wordt, maar dat er noch effect is op het leverstadium, noch op endemisch vlak. Het is dus geen goed vaccin, aangezien mensen niet sterven aan malaria in het bloedstadium (blood stage malaria), maar aan malaria in het leverstadium (liver stage malaria). In 1 hepatocyt (levercel) kunnen zich immers tot 40.000 merozoïeten ontwikkelen, die nooit weggaan. Het vaccin zorgt wel voor beperking van het aantal getroffen personen (morbiditeit) en van de mortaliteit!
Transmissievaccinatie
Figuur | Vaccinatie in het transmissiestadium kan op twee manieren:
(I) vaccinatie tegen proteïnen in de maagwand van de mug, er is dan geen aanhechting van cysten door de aanwezige antilichamen (bovenste rode cirkel).
(II) vaccinatie tegen gametocyten, er is dan geen bevruchting in de mug door de mee opgenomen antilichamen (onderste rode cirkel).
Als we een muis injecteren/vaccineren met antigenen van een gametocyt, zal deze veel antilichamen produceren. Wanneer muggen deze antilichamen mee opzuigen met het bloed, zullen de parasietantigenen geblokkeerd worden en bijgevolg zal de verdere verspreiding van de parasiet worden tegengehouden. De gametocyten van malaria kunnen immers niet fuseren, waardoor er geen infectie plaatsvindt. Deze methode werkt enkel wanneer de parasiet zich extracellulair bevindt, maar zal geen bescherming bieden bij infectie in het bloedstadium.
Een belangrijke opmerking die we hierbij dienen te maken, is dat deze methode niet werkt bij mensen !! Waarom?
• Antigenen en mensen hebben een co-evolutie doorstaan, waardoor er een brede variatie van antigenen is ontstaan. Dit maakt het moeilijk om gepaste, specifieke antilichamen te maken. Note: Antigen-variatie is niet belangrijk bij insecten, aangezien ze geen antilichamen maken tegen antigenen.
• Het belangrijkste doel van vaccinatie is om geheugen te induceren (B-cellen voor boost van het IS). Wanneer de antigenen dan in het lichaam komen, zullen ze herkend worden door het IS en zal het IS ingrijpen om deze antigenen uit te schakelen. Bij malaria is dit echter niet het geval, aangezien de antigenen nooit in het menselijk lichaam komen, maar enkel aanwezig zijn in de mug! Voor zo’n transmissievaccin, is er dus een constante boost van antigenen nodig, terwijl het principe van een vaccin net is dat je na maximaal 3 injecties, safe zit voor ca. 10 jaar.
Vaccination could interfere with development of pathology
= Vaccinatie van geïnfecteerde personen, opdat ze niet ziek worden.
Voorbeeld: Glycosylphosphatidylinositol (GPI) anchors of Plasmodium falciparum: molecular characterization and naturally elicited antibody response that may provide immunity to malaria pathogenesis.
Voorbeeld: Synthetic GPI as a candidate anti-toxic vaccine in a model of malaria.
GPI anchor will ‘anchor’ proteins in the membrane, which results in a carbohydrate core of mannoses and the protein sticking out of the membrane. There is one additional mannose, which is recognized by the macrophage and gives rise to inflammation.
Zoals LPS in bacteria koorts induceren, is er ook iets gelijkaardigs in parasieten: 4e mannose. Tekening: Dit 4e mannose (rood) => niet terug te vinden op cellen van
mammalia; ze drijven het IS en inflammatiereacties, omdat het herkend wordt als niet-humaan (non-self). Dit 4e mannose is dus een mogelijke kandidaat om
antilichamen tegen op te wekken.
MAAR… noch MHC I, noch MHC II presenteren koolhydraten (KH) als mannose aan de cellen. Wegens geen herkenning door MHC I en II geen geheugen! Het IS zal geen T-cellen gegeneren voor KH en dus ook geen IgG en IgA met geheugen. Er worden enkel B-cellen gemaakt tegen een marginale zone (marginal zone B-cells). Deze B-cellen produceren IgM (= natuurlijk IS), dat inflammatie voorkomt!
Mensen die van kinds af aan in een gebied met malaria wonen, bezitten deze natuurlijke immuniteit. MAAR vanaf dat ze uit dit gebied gaan, zijn deze antilichamen niet meer nodig en worden ze ook niet meer aangemaakt. Wanneer deze mensen terugkeren, zullen ze ziek worden want IgM heeft geen geheugen (verdwijnt na 6 maanden) !
Multi-epitope vaccination and heterologous prime-boost experiments DNA + protein vaccination approaches
A foreign piece of DNA is shot in for example the arm of the mouse
Drive the system with two compounds at the same time as the parasite does it. Boost of immune system in two ways:
-Boost with DNA (MHC I) CD8 CTL
-Boost with protein (Ag) afterwards (MHC II) APC (antigen presenting cells) => CD4 activation of antibodies (T-cells CD4)
Vraag 7: Leg het verschil uit tussen steriele en clinicale anti-parasitaire immuniteit. Wat maakt je ziek bij een malaria-infectie? Welk epitoop, in het geval van malaria en trypanosomiasis kan het doelwit zijn voor een anti-disease vaccinatie?
• Parasiet-gastheerinteracties in het geval van Malaria: Steriele immuniteit:
staat van protectie waarbij alle infectueuze agens verwijderd zijn uit de host = anti-parasiet mechanisme
Geheugen 2e infectie: snel antwoord
De B-cellen die hoge affiniteit vertonen voor de Ag’s zullen door middel van natuurlijke selectie meer profileren. De parasiet zal dit mechanisme proberen te verslaan door telkens andere Ag’s aan de B-cellen aan te bieden (Het gaat hier om Ag’s met puntmutaties). Deze vertonen lage affiniteit met de Ab’s en deze Ab’s zullen tgv van hun kleine hoeveelheid, verdwijnen.
Clinical immunity:
Je bent geinfecteerd met de parasiet maar je vertoont geen ziektesymptomen. Je bent niet immuun tegen de parasiet maar wel immuun tegen de effecten van malaria. Deze immuniteit evolueert slechts zeer traag en is instabiel. Je beschikt namelijk niet over een geheugen, dus regelmatige boosting is nodig. Indien je terug naar je geboorteland gaat na een lange tijd kan je, ondanks je bijvoorbeeld eerst over natuurlijke clinicale immuniteit beschiktte, toch deze capaciteit verloren zijn en zeer snel ziek worden. (zie hier onder meer info)
Het is echter ook stam en species specifiek. Een persoon kan geïnfecteerd zijn met malaria stam 1 en geen symptomen vertonen, maar bij infectie met malaria stam 2 doodziek worden.
Clinicale en anti-parasitaire immuniteit bij malaria
Onderstaande grafiek geldt enkel voor mensen, geboren en opgegroeid in een endemisch land. Toeristen zijn hierbij gelijkgesteld aan pasgeboren kinderen.
Dood:
Voornamelijk jonge kinderen zullen sterven aan malaria. Piek bij +/- 5j (hoogste risico tussen 2 en 7 jaar)
jonge kinderen: bijna geen immuniteit hoog risico op sterfte (hetzelfde geldt voor toeristen)
(It’s not the parasite that kills you but your own IS)
Th2-response: aanwezig vanaf de geboorte (IgG van de moeder) Th1-response: duurt een aantal jaar om te ontwikkelen (+/-2)
De CD8+ regulatie is bij jonge kinderen zeer laag, dit is dan ook een noodzaak vermits anders de cytotoxische response ten opzichte van ‘vreemde cellen’ zal toegepast worden en zo ook de Ab’s van de moeder gedood worden. Dit dient echter vermeden te worden. Maar de concentratie aan CD8 neemt snel toe in het prille begin van het leven.
Na de leeftijd van +/- 10j: risico op dood is sterk verminderd Clinicale malaria:
Opgegroeid in een endemisch land, geeft je protectie tegen mortaliteit, maar je kan nog steeds leiden aan clinicale aanvallen. Diegene die te ziek zijn, aan bijvoorbeeld een leeftijd van 8 jaar, kunnen nog steeds het aantal sterfgevallen verhogen, maar deze worden hierbij dan ook ‘uitgeselecteerd’.
Malaria parasitemia:
Bij lange bloodstelling in een endemische omgeving, zal dit je immuniteit geven tegen ook de clinicale aanvallen. Je zal dus nog parasieten in je bloed hebben maar geen of weinig ziekteverschijnselen vertonen. Zeker op een leeftijd van 40, indien je een parasiet in je bloed hebt, zal je je immuunsysteem geleerd hebben niet meer op deze parasiet te reageren.
Indien je echter gedurende een bepaalde periode deze endemische omgeving verlaat, zal je je immuniteit verliezen. De concentratie aan IgM daalt hierbij snel en bij de volgende bloodstelling aan de parasiet kan je doodziek worden. (geen geheugen)
De rode grafiek (clinicale immuniteit) toont hierbij aan dat naarmate je ouder wordt, je lichaam leert omgaan met de parasiet = defensie systeem tegen het ziek-worden.
• Parasiet versus gastheer
Het lichaam is voor 99,5% bedekt met huid. Dit is de reden waarom er bescherming is tegen verschillende bacteriën maar het biedt geen/weinig bescherming tegen malaria. De huid is de dus 1e barriere die de parasieten dienen te overwinnen.
De parasieten kunnen het immuunsysteem ontwijken via: - Intracellulaire verstopping (meer bepaald in de RBC) - Antigenetische variatie
- Suppressie van de T-cel activiteit (Interleukin-2 wordt hierbij down gereguleerd en als gevolg hiervan is er ook een suppressie van de macrofagen. Je hebt een opregulatie van IFN-γ productie)
Ondanks dat de parasiet zich in meerdere fasen van de levenscylcus extracellulair bevindt, is het moeilijk er een vaccinatie tegen te vinden door:
- antigenische variatie
- sexuele levenscylcus => zorgt voor nog meer variatie (mening van het DNA) Wat maakt je ziek?
Ziektesymptomen/ dood zijn niet door de parasiet zelf, maar is ten gevolge van het antwoord van het IS tegen de parasiet.
TNF (tumor necrosis factor):
Dit signaalmolecule wordt geproduceerd door geactiveerde macrofagen en is verantwoordelijk voor de meeste ziekteverschijnselen:
-lesie van bloedvaten dat tot necrosis (dood) van weefsels leidt. -regelt de koorts
-verantwoordelijk voor het optreden van malaria in de hersenen: nieuwe endotheel cellen van de bloedvaten en microvezels in de hersenen zijn zeer gevoelig voor TNF. Hierbij is er een accumulatie van shizonten in de hersencapillairen (deze klonteren samen of plaatsen zich rond een centrale cel, ter vorming van een bloem (rosetting)).
Splenomegaly (verdikken van de milt): Broosheid van de milt + overproductie IgM en IgG
Polyclonale activatie
Zowel T als B cellen kunnen onderworpen worden aan polyclonale activatie in een niet-specifieke manier, wat resulteert in een verdunning van de specifieke anti-parasitaire antwoorden.
• Anti-disease vaccine (Malaria):
Momenteel is nog niet geweten, op welke manier we een vaccine tegen malaria kunnen maken:
Op het membraan van de parasiet, zijn de proteïnen gelinkt aan het membraan met een GPI-anker. Bij malaria: de parasiet bevat 4 mannose moleculen in plaats van het normale aantal (3). De 4e mannose is vreemd genoeg voor het IS om als vreemd
beschouwd te worden en het te bestrijden, wat dus leidt tot de productie van TNF. Om hier echter een vaccin tegen de maken is moeilijk. Vermits het hier gaat om een carbohydraat (glycerol) dat gelinkt is aan het lipide in het membraan. Om een Ab te maken tegen het mannose suiker, kan je dus niet de klassieke MHCI of MHCII bestrijding gebruiken vermits deze interageren met proteïnen en niet met carbohydraten.
Dus:
-Vaccinatie tegen proteïnen : MHCI & MHCII -> zorgen voor T-helpercellen -> B-cel stimulatie
-Vaccinatie tegen suikers: moeilijker
• Anti-disease vaccine (Trypanosoma):
Trypanosoma bevatten een coat van VSG (variant surface glycoprotein), met een GPI-anker bevestigd in de dubbele lipide laag. Deze VSG moleculen zijn dus extracellulair maar het IS is niet sterk genoeg om deze te bestrijden tgv antigenitische variatie. De proteïnecoat van de parasiet zal Ab’s opwekken. De parasieten zullen dus bestreden worden maar enkele zullen overleven en overgaan naar een andere proteïnencoat en zo een nieuwe infectiedosis creëren. De parasiet bevat 1000 genen, waarvan telkens 1 gen overeenkomt met de aanmaak van 1 soort proteïnecoat. Het gebruikt 1 proteïnecoat per week. Zo zouden er telkens nieuwe Ab’s nodig zijn:
Er bevinden zich zo’n 10.106 VSG moleculen op het membraan:
Het rode eiwit is een poly-mannose:
Dit komt niet voor bij de eigen glycoproteïnen, dus dit toont het IS dat er iets vreemd aanwezig is.
De GPI anchor bestaat hoofdzakelijk uit een carbohydraat groep, een inositol groep en een fostatidyl groep:
De galactose branch is nooit aanwezig bij mammalian GPI ankers!!
De suikermodificatie in het VSG molecule + de modificatie in de GPI anker maakt het mogelijk voor de trypanosoom zich te beschermen tegen het IS. Want het verstopt zich niet! Maar het is echter moeilijk te bestrijden ten gevolge van de unieke suikers met hun hypervariabele loops.
Hoe kan Trypanosoma zijn VSGcoat veranderen? De parasiet heeft zo’n 20 tot 40 expressie sites.
1. Mogelijkheid 1: expressie site veranderen.
Hierbij wordt bijvoorbeeld de promotor van expressiesite 1 gedeactiveerd en de promotor van expressiesite 2 geactiveerd. Dit zorgt er ook voor dat er andere genen voor het VSG gen tot expressie zullen gebracht worden:
Dit proces gebeurt echter met hoge probabiliteit. 2. Mogelijkheid 2: reciproke recombinatie. Dit gebeurt echter met lage probabiliteit.
3. Mogelijkheid 3: gen conversie.
Vraag 8: Bespreek de levenscyclus van T. gondii en beschrijf de gevaren waaraan besmette mensen worden blootgesteld.
Toxoplasma gondii is een parasite die zowel bij de wilde, als huiskat voorkomt. Enkel in deze dieren kan de parasiet doorheen zijn levenscyclus gaan, gebruik makend van seksuele replicatie:
• bradizoites worden vrijgelaten in de darmen van de kat • deze infecteren cellen en worden opnieuw vrijgelaten, enz. • Ze kunnen gameten vormen
• Microgametes worden vrijgelaten
• Bevruchting leidt tot een macrogameet, dewelke evolueert tot een onvolwassen oocyst en wordt dan uitgescheiden in de feces als een volwassen oocyst, deze bevat 2 sporocysten met 4 sporozoides
• De volwassen oocyst kan een nieuwe gastheercel besmetten(indien de gastheelcel besmet vlees eet)
Mensen, huisdieren, knaagdieren en vogels kunnen fungeren als intermediare gastheer in dewelke asexuele proliferatie plaatsvindt, hetgeen in twee stadia verloopt:
1. Tachyzoiten
Dit is het acute besmetting stadium, waar de parasieten aan een snel tempo gaan delen. Ze overleven in parasitophores vacuoles, maar zulen uiteindelijk de cellen lyseren, waarbij nieuwe parasieten zullen vrijkomen. T. gondii sporozoiten en tachizoiten kunnen infiltreren in de bloedstroom en in het lymfatisch system, en kunnen virtueel elke cel in het menselijk lichaam koloniseren.
2. Bradyzoiten
Twee weken na de initiele infectie, onder druk van het immuunsysteem, zullen tachizoiten verdwijnen en bradyzoiten voorkomen in het gastheercelweefsel dat beschouwd wordt als “immune privileged sites” zoals de hersenen, het hart, de spieren, en de retina. Gedurende de chronische fase van de infectie, wordt de proliferatie van bradyzoiten onderdrukt en worden er cysten gevormd in het weefsel. The aanwezigheid van deze cysten, and de regelmatige activatie van proliferatie, heeft als gevolg een persistente boosting van het immuunsysteem and leidt tot complete immuniteit (zonder ooit de parasiet te kunnen uitscheiden!). Soms komen echt complicaties voor (20 % van de immune competente patiënten). Initiatie van de infectie gebeurd in de lymfknopen en in de lever. Hier gaan cellen snel regenereren onder normale condities. Bijwerkingen van de initiële infectie zijn: koorts, hoofdpijn, beperkte anemie, mogelijke kleine langdurige complicaties. De acute infectie is zelden dodelijk. Maar kan later ernstige problemen veroorzaken:
• vernietiging van de bradizoiten induceert inflammatie, dit kan schade berokkenen aan de hersenen.
• chronische uitbraken van infectie in de retina kan leiden tot destructie en blindheid
• destructiegebonden inflammatie kan leiden tot schade aan de hartspieren en de longen.
• inductie van immuno-suppressie komt voor
Een ander groot problem is congenitale toxoplasmose: indien de eerste infectie plaatsvindt tijdens de zwangerschap, kan geen enkele immuniteit de fetus beschermen (ongelimiteerde weefsel verspreiding / gereduceerde Th1 response …). Parasitale kolonisatie van de fetus kan resulteren in:
• spontane abortive (indien infectie plaatsvindt in de eerste maand van de zwangerschap)
• een heel spectrum aan abnormaliteiten in de ontwikkeling • neurologicasche defecten (oudere fetussen)
Complicaties kunnen pas voorkomen maanden na de geboorte, aangezien zij voortkomen uit inflammatory response van het nieuw gevormde en evoluerende immuun systeem van het kind (startende Th1 immuniteit). Voorbeeld: 1% van alle geboortes in Belgie/Frankrijk is gecompliceerd door toxoplasmose infecties.
Immuno-deficiente patienten hebben ook problemen met Toxoplasma gondii. Omdat, wanneer de cysten openen, er proliferatie van bradizoiten voorkomt zonder de interventie van het immuun systeem. Dit probleem vinden we terug bij patienten
• met Hodgkin’s ziekte, leukemie, enz.
• Na een immunosuppressive behandeling gedurende een transplantatie
• gedurende HIV infecties (Europa: 25% van de patienten lijden aan toxoplasmosis encephalitis of long toxoplasmose)
• Transfusies met immuun serum van gezonde individuen can de infectie beperken (tijdelijke oplossing)
Bijvraag: Kan vaccinatie helpen ? Humorale respons
– alteratie van Ig titers
• Specifieke IgM en IgG serum titers komen voor respectievelijk 2 weken en 2 maanden na de infectie. Later zullen IgG levels zakken, maar nooit verdwijnen • Specifieke IgE titers komen enkel voor in de beginstadia van de infectie
• Specifieke IgA titers komen voor tussen 3 en 9 maanden na infectie
– IgM versus IgA = acuute infectie, belangrijke diagnostische hulpmiddelen gedurende de zwangerschap
– Opmerking: IgGs kan overgedragen worden van moeder tot kind, en dus zijn ze onbruikbaar en onnuttig voor diagnoses in baby’s
Specifieke antibodies
– Kan parasieten lyseren in de aanwezigheid van complement
– Is noodzakelijke voor intracellulaire destructie van de parasiet! (fusie van de parasitophorische vacuole met lysosoom binnenin de macrophage kan enkel na opsonizatie. IgE opsonizatie = tachizoite destructie, dit heeft een onmiddelijk toxische effect!
– toenemend NK cell getal (NK cellen zijn cruciaal, zij herkennen cellen met downreguleerd MHC)
– toenemend monocyt getal
Cellulaire respons
Eerst merkbaar bij een DTH test (positief gedurende chronische infectie in de afwezigheid van hoge antibody concentraten) en bij gebruik maken van dierlijke modellen (zoals naive muizen).
• B cell proliferatie / T cell respons
– T cells zijn cruciaal voor resistentie. Zowel CD8+ (effector) als CD4+ (help) cellen nemen hieraan deel. Toenemend CD8+ cel getal / reducerend CD4+ cel getal
• macrofaag respons
– Invasie van macrofagen leidt tot “immune escape” (de parasiet verstopt zich in de parasitoforische vacuole)
Cytotoxische respons (tegen intracellulaire stadia)
• IFN-gamma is cruciaal (anti-IFN-gamma doodt muizen) Het wordt geproduceerd door geactiveerde CD8+ T cellen en leidt tot de activatie van macrofagen dewelke NO en zuursof radicalen produceren, ze inactiveren cysten en tachizoite replicatie. IFN-gamma induceerd ook fusie van de vacuole met het lysosoom en dus de vernietiging van de parasiet.
• TNF en IL-1, IL-12 helpen activatie van de macrofaag. TGF-beta leidt tot NK activatie.
• IL-10, normaal tegenwerkend IFN-gamma, is ook cruciaal (anti-IL10 doodt muizen). Het controleert de inflammatie respons.
• IL-2 en IL2R regulatie zijn betrokken via LAK inductie (lymfocyt-geactiveerde killer cells)
Zuid-Amerikaanse trypanosoma: Trypanosoma cruzi Afrikaanse trypanosoma: T. brucei
Life cycle:
T. brucei wordt overgebracht door een bloedzuigend insect. Ze behoren tot de familie van de Reduviidae. De overdracht gebeurt niet door de beet. Maar door de feaces van het insect. Deze bevat enzymen die voor jeuk zorgen. Doordat je aan de beet krapt worden er huidcellen afgekrapt. De huid is de eerste barriere van het immuunsysteem. Door te krabben
Life cycle:
De Afrikaanse trypanosomen hebben een gecompliceerde levenscyclus. Het is een vrij levende parasiet en dit in de bloedbaan. Dit is tegengesteld aan zijn Zuid-Amerikaanse variant.
De geïnjecteerde vorm is slanke vorm, deze kan zich delen. (Geïnjecteerd in een zoogdier). Na een tijdje kan deze transformeren in een stompe vorm, in deze vorm kan de parasiet zich niet
vorm ( de delende vorm) zich vermenigvuldiging, dit aan de hand van binaire fusie. Dit vindt plaats intracellulair in het hart of in het reticulo-endotheliale systeem. De amastigotenn kunnen transformeren in trypomastigoten, dit is de extracellulaire, niet delende vorm. Deze kunnen de perifere bloedstroom binnendringen. Deze vrije parasieten kunnen de bloedstroom verlaten en andere cellen infecteren als amastigoten. Op deze manier kan de levenscyclus verdergezet worden in de mens. De trypomastigoten kunnen ook opnieuw de vector infecteren wanneer deze bloed opzuigen. Het bloed moet geen hoge concecntratie aan parasieten bevatten want het insect drinkt veel bloed. De parasieten komen terecht in de darmen. Ze vermenigvuldiging zich in de middendarm (midgut)en verspreiden zich naar de einddarm (hindgut). De epimastigoot, dit is de vorm die in de darmen van de vector verblijft, zal zich transformeren naar metacyclische trypomastigoot in het rectum. Op deze manier kan de parasiet kan de parasiet geëxcreteerd worden tijdens of na een bloedmaaltijd en op de huis terecht komen.
procyclische naar de metacyclische vorm.
Bron: http://en.wikipedia.org/wiki/African_trypanosomiasis
De tse tse (genus Glossina) vlieg is groot, bruin en sluiks. Terwijl hij bloed opneemt van een gastheer (een zoogdier), injecteert hij metacyclische trypomastigoten in de huid. De parasiet kan vervolgens het lymfatisch stelsel binnendringen en zich zo verplaatsen naar de bloedbaan.
Ze gaan door met vermenigvuldiging door binaire fusie.
3. Heel de levenscyclus wordt gekenmerkd door extracellualaire stadia. Zoals hierboven vermeld wordt de tse tse vlieg geïnfecteerd door geïnfecteerd bloed op te nemen.
4. In de middendarmen van de vlieg transformeerd de parasiet in de procyclische trypomastigote vorm.
5. Ze vermenigvuldigen zich opnieuw door binaire fissie. 6. Ze verlaten de middendarmen.
7. Ze transformeren in epimastigoten.
8. De epimastigoten bereiken de speekselklieren. Ze gaan nog steeds door met vermenigvuldigen.
De cyclus in de vlieg kan ongeveer 3 weken duren. T. cruzi is de parasiet die Chaga's veroorzaakt. Dit kan leiden
tot cardio vasculaire complicates, mogelijks resulterend in de dood van de patient. Dit verschillende jaren nadat de
oorspronkelijke infectie plaatsvond. Infectie aantal:
- 16-18 E6 in Zuid-Amerika
- E5 in Noord-Amerika, dit komende van immigranten en reizigers van Zuid-Amerika
Deze parasiet veroorzaakt de slaapziekte.
Deze ziekte veroorzaakt direct en indirect gezondheidsproblemen voor de mens aangezien zowel mensen als vee ermee geïnfecteerd kunnen worden. 50 miljoen mensen riskeren een infectie. Elk jaar worden er 30 000 nieuwe infecties vastgesteld. Het reële aantal ligt waarschijnlijk 10 maal hoger. 1/3 van het Afrikaanse vee loopt risico. Er is ongeveer een verlies van 1 biljoen euro`s aan het verlies van dieren en protein-melk/ transport bron.
Implicaties voor de immunologische controle (Intracellulair)
T. cruzi zal het immuunsysteem ontduiken door zichzelf onzichtbaar te maken voor de Ab van het immuunsysteem. Dit doen ze door zich intracellulair te verstoppen. Door de lage graad van infectie is het zelf onzichtbaar voor het
cellulair immuunsysteem. Dingen lopen verkeerd wanner het
Implicates voor de immunologische controle :(extracellulair) T. brucei is een extra cellulaire parasite en zijn vrij levend organismen die in de bloedbaan en het lymfatisch system van zoogdieren leven. Het zijn enkelcellige organismen met een lengte van ongeveer de diameter
van een rode bloedcel (20μm).
De parasite is bedekt met 107 identieke kopiën van VSG (Variant
specific Surface Glycoprotein). Deze bedekken zowel het lichaam als het flagel. VSG is heel immunogeen, maar variable. De parasieten zullen om de 7 dagen hun mantel veranderen. Dit wil zeggen dat ze elke 7 dagen een ander VSG ge activeren. Het immuun system heft 7 dagen nodig on Ab aan te maken tegen een welbepaald Ag. Op het moent van de veandering zal het immuun system denken dat het de parasite heft verslagen, aangezien het welbepaalde VSG niet meer aanwezig is. Het denk dat het geïnfecteerd is met een nieuwe parasite en begint dus helemaal opnieuw met de aanmaak van Ab. Er zijn ongeveer 1000 VSG genen aanwezig in het T. brucei genoom. De parasite kan dus 1000 weken overleven, dat is ongeveer 20 jaar. Het immuun system zal echter sneller iutgeput zijn. De mens left maximum 7 jaar.
De eerste week van infectie hebben we dus te maken met VSG-1 en het immuun system maakt anti-VSG1 aan. De tweede week zullen de
overlevende parasieten hun VSG mantel omzetten naar een mantel met VSG-2 moleculen. Het immuunsysteem maakt op zijn beurt anti-VSG-2 aan. De mantel verandert met een frequentie van 10-2 tot 10-6 per cel en
per generatie. Op een bepaald moment is de parasite in staat om de bloed-hersen barrier te overbruggen. Dit maakt het mogelijk voor de parasite om zicht te vermenigvuldigen in de hersenen. Dit leidt tot neurologische problemen, waarbij finaal de gastheer in een coma terecht komt. Hiervan is de naam slaapziekte afgeleid. Na een tijdje zal je lichaam stoppen met de aanmaak van Ab.On a certain moment the parasite was able to penetrate the blood vessel to the brain where it starts to proliferate.
de Ab helpen) kunnen de extra cellulaire parasieten lyseren.
- NK cellen kunnen de parasite lyseren (een onderzoekssysteem in afwezigheid van MSH I) - Cytotoxische T-cellen kunnen geïnfecteerde cellen
vernietigen.
- Vallen, een groot wit laken met een blauwe vlek in het midden en een musqietennet erover. Op deze manier kunnen we elke vlieg vangen omdat ze steeds komen aanvliegen onder een hoek van 60°.
- Insecticiden - Behandeling Dit geeft:
- T-cell suppressie (dit verhindert de vernietiging van de geïnfecteerde cellen door de T-cellen)
- polyclonale B-cell activatie (dit resulteert in bijkomende auto-immunologische complicaties): de aanmaak van vele niet-specifieke Ab`s.
Immunosuppressie tijdens een T. cruzi infectie wordt gekenmerkt door:
- verminderde specifieke Ab(IgM en IgG)
- verminderde T-cel proliferatie als antwoord op Con A (prostaglandine gemedieerd)
- verminderde IL-2 secretie door T-cellen - verminderde IL-2R levels op T-cellen
- actieve suppressieve activiteit van macrofagen van de geïnfecteerde dieren op T-cellen van niet
geïnfecteerde dieren
T. brucei induceert: - Macrofaag activatie
- Polyclonale B-cell activatie - T-cell suppressie
-> Dit gebeurt met als intentie de modulatie van het immuun system van de gastheer
Detectie:
Er is een commerciële kit beschikbaar (Haemagen Chaga`s kit) di is gebaseerd op een IgG ELISA system (Ag detective). Voor de screening van boorlingen kan de kit aangepast worden voor het gebruik van IgA. IgG wordt immers overgeleverd van moeder op kind.
- In het geval van een vroegtijdige detectie kan een inductie van vroegtijdige abortus bechouwd worden. - In het geval van laattijdige detective is ere en hoog
risico voor sterfte. Medicatie:
Er is geen enkele medicatie beschikbaar met een efficiëntie van 100%, bovendien zijn de beschikbare over het algemeen zeer toxisch.
Bv. Benznidazole (Bz) wordt beschouwd als de meest effectieve.
Medicatie: 2 categorieën
1) Patiënten waarbij de parasite enkel aanwezig is I het bloed: suramine, berenil.
2) In het geval dat de parasiet de bloed hersen barriere
overgestoken is: in dit geval is de parasiet zowel aanwezig in het bloed als in het central zenuwstelsel. Medicatie: nifortimox, efortimox, melarsoprol. Deze medicatie bevat arseen en kan een lethale shock veroorzaken bij 5-10% van de patiënten. Dit in vergelijking met een 100% dodelijke parasiet wanneer deze niet behandeld wordt.
Immunologisch interventie:
- De metacyclische fase is extra cellulair, dus vaccinatie zou de initatie van infectie kunnen voorkomen.
- De trypomastigote vorm is extra cellulair, maar dit is de niet delende parasite vorm. Toch zou vaccinatie de invasive van nieuwe cellen kunnen verhinderen. - De amastigote vorm is intra cellulair. De parasiet
verstopt zich in de macrofagen, spiercellen en zenuwcellen. (DNA vaccinatie)
Opmerking:
- NO, TNF, IFN-g helpen bij intracellulaire vernietig - Toediening van IFN-gamma in vivo verhoogd de
macrofaag gemedieerd parasite vernietiging van de amastigote vorm. Door de activatie van macrofaag funcie door NO kan experimenteel de transmissie
Immunologische interventie:
We zouden Ab`s tegen het cytoplasmatische membraan kunnen aanmaken, maar dit heeft gee kans op success omdat de VSG mantel te dik is voor de Ab`s om te penetreren. Ze kunnen dus weinig schade aanrichten.
- TNF kan hetzelfde effect hebben.
- Probleem: zowel IFN-gamma als TNF zijn berokken in de patologie.
parasiet ziekten.
Infecties met Leishmania komen voornamelijk voor in de tropische streken. Deze parasiet wordt overgedragen via een beet van de zandvlieg en macrofagen spelen een belangrijke rol bij de interactie tussen de parasiet en het immuunsysteem van de gastheer. De verschillende Leishmania parasieten veroorzaken honderd duizenden infecties per jaar, dit word mogelijk gemaakt doordat de meeste vormen van Leishmaniasis niet dodelijk zijn.
Een infectie van Leishmania manifesteert zich op 4 verschillende levels: 1. LCL = Local cutaneous Leishmaniasis (veroorzaakt door L. major)
Dit is de meest voorkomende vorm, waardoor ze een groot probleem vormt. Deze vorm komt zowel in de Oude als in de Nieuwe wereld voor en elk jaar komt er een groot aantal nieuwe gevallen bij. Verder is deze vorm onafhankelijk van het
immuunsysteem en niet dodelijk.
Parasieten die deze soort infectie veroorzaken prolifereren het beste tussen de 32°C en 34°C. In de mens is de temperatuur ongeveer 37°C, waardoor ze voornamelijk voorkomen op plaatsen waar de temperatuur lager ligt zoals de huid. Na de beet volgt een lokale infectie er rond. Als de parasiet loskomt van de huid zal deze naar de milt gaan en voor koorts zorgen. Op deze hoge temperatuur zal de parasiet niet goed overleven en sterven. Op de plaats van de beet zal ook een ontsteking ontstaan, wat zorgt voor de aanvoer van macrofagen die door de parasiet gebruikt worden om zijn levenscyclus te vervolledigen. Lokaal kunnen de lymfeknopen ook
geïnfecteerd worden.
Een infectie (meestal pijnloos) zorgt voor een zelf-helend (binnen een paar maanden) proces, hoewel de necrose veroorzaakt door de ontsteking ernstige littekens kan achterlaten op de plaats van de initiële beet. Eens de infectie genezen is komt immuniteit voor en is een tweede infectie met dezelfde parasiet zeldzaam. Deze immuniteit ontstaat doordat sommige parasieten in de lymfeknopen vast komen te zitten en daar niet vernietigd kunnen worden, maar ze zullen er wel voor antilichaamproductie zorgen. Toch zal 10% van de patiënten nooit een immuniteit opbouwen. DTH (Delayed type hypersensitivity) en lymfocyt proliferatie komt voor wanneer een immune persoon geconfronteerd wordt met parasiet antigenen. Hierdoor kunnen we dan een Montenegro huidtest uitvoeren als diagnose.
2. MCL = Mucocutaneous Leishmaniasis (veroorzaakt door L. braziliensis)
Deze vorm komt enkel voor in de Nieuwe wereld en is stam specifiek. Deze patiënten hebben ook een goede DTH respons. Hier zit de infectie in het mucus (lippen, oren, neus), dit geeft een lokale infectie (etterende zweren) en later een ernstig litteken. Deze vorm kan leiden tot het verdwijnen van de neus, oren en lippen, wat op sociaal vlak voor heel wat problemen kan zorgen. Dit komt vaak voor in India, waar de mensen dan uit de maatschappij worden verbannen.
