Thema 5: Diversiteit van B-cel receptoren en antilichaam

Question 1

1. Omschrijven hoe de primaire ontwikkeling van B-cellen in het beenmerg plaatsvindt.

Answer 1

• Iedere BCR is uniek en kan specifiek 1 epitoop van een Ag binden
• 1 enkele B-lymfocyt kan maar 1 type BCR tot expressie brengen.
• Er moeten dus veel verschillende B-lymfocyten zijn om alle pathogenen te bestrijden.
• Activatie van de juiste B-cel  clonale expansie  differentiatie tot plasmacel (of geheugen B-cel) die het antilichamen tegen het antigeen vormt. De enorme diversiteit ontstaat door genrecombinatie.

Question 2

Ontwikkeling B-lymfocyten en BCR diversiteit

Answer 2

• In het beenmerg vormt de voorloper van de B-lymfocyt.
• De voorloper B-lymfocyt ontwikkeld zich tot een rijpe B-lymfocyt met een unieke BCR ontstaan door genrecombinatie.
• De juiste B-lymfocyt wordt geselecteerd door negatieve selectie.
• Alleen rijpe B-lymfocyten met een BCR die niet-lichaamseigen eiwit / antigeen kunnen binden migreren naar de primaire en secundaire lymfoide organen en blijven daar (grotendeels) (positieve selectie)

Question 3

Een B-lymfocyt gevormd in het beenmerg

Answer 3

• Expressie BCR altijd isotype IgM en IgD

- Produceren na activatie door antigeen altijd eerst IgM antistoffen

Question 4

Volgorde van gebeurtenissen rijping B-cellen in beenmerg

Answer 4

1. VDJ -recombinatie zware keten genen
2. Intracellulaire expressie zware keten
3. VJ-recombinatie expressie van pre-B-cel receptor
4. Expressie van IgM B-cel receptor op celmembraan
   - In de er van de b-cel zullen er eerst test lichte keten naast de zware ketens komen  pre b-cell receptor.
   - Daarna zullen er definitieve lichte ketens komen.

Question 5

2. De genetische basis van de diversiteit van de BCR of een antilichaam molecuul beschrijven.

Answer 5

• De diversiteit van de BCR is ontstaan uit willekeurig genrecombinatie. De zware keten bepaalt het isotype
• Gen lichte keten: chromosoom 2 of 22
• Gen zware keten: chromosoom 14
• Enzymen RAG-1 en RAG-2 en TdT hebben een rol bij de recombinatie van de V en J (en D) segmenen van de zware en lichte keten.

Question 6

• RAG enzym

Answer 6

recombination activation genes recombinatie gensegment en knipt DNA

Question 7

• TdT enzym

Answer 7

terminal desoxynuleotidyl transferase  voegt N-nucleotide toe en last DNA dicht.

Question 8

3. Uitleggen wat het begrip allelic exclusion in dit verband betekent.

Answer 8

• Tijdens de ontwikkeling van de BCR in het beenmerg wordt willekeurig gekozen voor: een chromosoom voor het vormen van de zware keten en een chromosoom voor het vormen van de lichte keten.
• Er treedt eerst rearrangement van het DNA van de zware keten op.
• Als 1 van de 2 allelen op (1 van de twee) chromosomen 14 goed geherrangschikt is, dan wordt er een functionele IgM zware keten gevormd.
• Dit is het signaal om over te gaan tot rearrangement van het DNA van 1 van de 4 allelen voor de lichte keten.
• Zodra 1 van de 4 mogelijkheden leidt tot een juiste rearrangement, dan wordt voor deze B cel allen dit allel gebruikt.
• In een groot percentage van de B-cellen wordt niet goed geherrangschikt, deze B cellen maken geen functionele zware en/of lichte keten en gaan in apoptose.

Question 9

• De zware keten: keuze uit

Answer 9

2 allelen

Question 10

• De lichte keten: keuze uit

Answer 10

4 allelen

Question 11

6. Het begrip somatische recombinatie uitleggen.

Answer 11

• Principe: op een chromosoom kunnen meerdere V-genen en meerder K-genen op talloze manieren worden gecombineerd tot een functioneel VJ-gen.
• Voor mensen ligt het gen voor de zware keten op chromosom 14

Question 12

• Zware keten

Answer 12

V en J segmenten van zware keten-gen op chromosomen. 14 combineren tot VDJ  functioneel variabel domein (Vh) van de zware keten  1 uniek Vh eiwitdomeinen van de zware keten.

Question 13

• Lichte keten

Answer 13

V en J segmenten van lichte keten op chromosoom 2 of 22 combineren tot VJ  functioneel variabel domein (VL) van de lichte keten  1 uniek, VL eitwit domein van de lichte keten.

Question 14

7. Aangeven welke processen nog meer een rol spelen bij de ontwikkeling van de B-cel receptor en het primaire antilichaamrepertoire.

Answer 14

• Na de gen recombinatie vindt de negatie selectie plaats, waarbij de juiste immature B-cellen in het beenmerg worden geselecteerd.
• Deze B-lymfocyten hebben geen affiniteit voor lichaamseigen stoffen.
• De B-lymfocyten gaan vervolgens de bloedbaan in waar ze verder uitrijpen tot een mature B-lymfocyt die BCR tot expressie brengt van isotype IgM en IgD.
• Als er geen antigeen aanwezig is blijven de B-lymfoctyen in het de lymfeknoop of andere lymfoide organen.
• Als er een antigeen is, dan maken de B-lymfocyten contact met dat antigeen en T-helper lymfocyten.
• Ze gaan vervolgens delen en vormen in de cortex een secundair follikel met kiemcentrum.
• Ze differentiëren in memory B-cellen of plasmacellen  antistof productie.

Question 15

8. Het nut van het opbouwen van immunologisch geheugen toelichten.

Answer 15

Memory B-cellen:

• Ontstaan tijdens primaire immuunrespons na herkenning antigeen
• Hebben dezelfde specificiteit als de Ab’s die door de plasmacellen worden geproduceerd.
• Memory B-cellen overleven langdurig in de recirculatie
• Kunnen tijdens secundaire immuunrespons sneller geactiveerd worden dan naive B-cellen als gevolg van aangepast affiniteit.
• Door geheugen cellen zal de infectie de tweede keer sneller herkend worden.
• Vaccinaties zijn soms lang geldig en soms kort geldig door de geheugen cellen, ze kunnen niet altijd lang leven

Question 16

9. Het begrip negatieve en positieve selectie toelichten bij de verschillende fasen van B-cel ontwikkeling in het beenmerg en in de secundaire lymfoïde organen.

Answer 16

• In het beenmerg worden juiste immature B-lymfocyten geselecteerd.
• B-lymfocyten met een BCR die wel affiniteit heeft voor lichaamseigen antigenen overleven niet (apoptose)

Question 17

10. Aangeven hoe (re)circulatie van B-lymfocyten door het lichaam en de secundaire lymfoïde organen plaatsvindt.

Answer 17

• B-lymfocyten komen binnen via de arterie die over gaat in een hoge endotheliale venule (HEV).
• Niet geactiveerde lymfocyten kunnen de lymfeknoop verlaten via de lymfe.
• Chemokinen CCL19 en CLL21 bepalen de migratie van de B-lymfocyt naar en in de lymfeknoop.

Question 18

11. Het ontstaan van de ziekte Multiple Myeloma toelichten en uitleggen hoe je deze ziekte kunt behandelen met therapeutische antilichamen.

Answer 18

• Multiple myeloma: kwaadaardig kanker: klonale groei plasmacelen (laatste B-cel stadium).
• Het gevolg hiervan is veel Ab productie van is isotype met slecht 1 Ag-specificiteit.
  o Er komt een steeds hoger IgG concentratie in het serum
  o Anemie (lage x rode bloedcel)
  o ‘gaten’ in het botweefsel
  o Eiwitverlies via urine
  o Bestand tegen de meeste chemotherapieën
• Om deze ziekte aan te tonen wordt er eerst en gel elektroforese (SDS-PAGE) uitgevoerd om de eiwitten te scheiden op grootte.
• Negatief geladen moleculen bewegen zicht naar de anode.
• Vervolgens wordt er een blot gemaakt van deze gel waarbij de eiwitten worden overgebracht op een nitrocellulose of PVDF-membraan.
• De specifieke eiwitten kunnen dan vervolgens worden aangetoond met behulp van antistoffen.

Question 19

• Somatische recombinatie 

Answer 19

beenmerg

Question 20

• Somatische hypermutatie 

Answer 20

secundarie lymfeoide organen zoals de lymfeknoop

Question 21

1. In ons lichaam zijn miljoenen lymfocyten aanwezig, die miljoenen verschillende antigenen kunnen herkennen. Waar in ons lichaam wordt deze grote variatie aan lymfocyten aangemaakt?

Answer 21

bij B- en T-lymfocyten ontstaan in het beenmerg vanuit de haematopoietische stamcel. De enorme variatie aan B-lymfocyten ontstaan ook in het beenmerg op het moment dat B-lymfocyten hun unieke BCR krijgen. De enorme variatie aan T-lymfocyten ontstaan elders, in de Thymus op het moment dat T-lymfocyten hun unieke TCR krijgen.

Question 22

2. B- cellen worden hierbij opgeleid tot rijpe mature B-cellen. Wat is het ‘opleidingsdoel’ ? Met andere woorden: wat leert de B-cel herkennen met zijn B-cel receptor?

Answer 22

Een B-cel leert onderscheid te maken tussen lichaamsvreemd en lichaamseigen antigeen.

Question 23

3. Waar gaan de opgeleide B cellen naar toe? Zie Fig. 6.2.

Answer 23

naar de secondaire lymfoide organen, zoals lymfeknopen, milt, peyerse platen.

Question 24

4. Naar welke plaats in de lymfeknoop migreren de B-cellen als ze uit het HEV treden en door welke factor worden ze naar die plaats getrokken? Gebruik voor je antwoord Fig. 6.19 en 6.20.

Answer 24

Cortex, chimokines

Question 25

5. Als mature B-lymfocyten aan een antigeen binden kunnen ze zich ontwikkelen tot plasmacel. Een op deze wijze geactiveerde B-cel zal onder andere antilichamen gaan produceren. Hoe verlaten deze antilichamen de lymfeknoop en hoe komen ze uiteindelijk in het bloed terecht? Gebruik voor je antwoord Fig. 6.21.

Answer 25

via de efferente lymfevaten, die in de buurt van het hart uitmonden in de vena subclavia, waardoor antilichamen in het bloedcirculatie terecht komen.

Question 26

6. Wat gebeurt er met een mature B-cel die zijn specifieke antigeen niet tegenkomt in de lymfeknoop? Gebruik voor je antwoord Fig. 6.20.

Answer 26

die verlaat de lymfeknoop ook via de efferente lymfevaten, die in de buurt van het hart uitmonden in de vena subclavia, waardoor ze net als antilichamen in weer in de bloedcirculatie terecht komen en opnieuwe via het HEV een andere lymfeknoop kunnen betreden.

Question 27

1. Wat is de surrogaat lichte keten en waarvoor dient het?

Answer 27

De surrogaat lichte keten wordt gebruikt om te testen of de IgM zware ketens van de BCR die tot expressie zijn gekomen wel in staat zijn om te combineren met de lichte ketens. De surrogaat lichte keten is dus een soort testdummie.

Question 28

2. Wat zijn de functies van de RAG en TdT enzymen en tijdens welke fase in de ontwikkeling van B-cellen zijn deze enzymen actief?

Answer 28

• RAG en TdT enzymen zijn actief tijdens de ontwikkeling van de variabele domeinen van de BCR.
• RAG enzymen (RAG-1 en RAG-2) zijn betrokken bij recombiantie van de VDJ-en VJ gensegmenten van respectievelijke de zware en de lichte keten. Ze zorgen voor het eruit knippen van het BCR DNA dat niet tot expressie zal komen.
• Hierbij ontstaat aan beide zijden van het geknipte DNA een hairpin, die ook door de RAG enzymen wordt open gebroken.
• Het TdT enzym voegt random extra N -nucleotiden toe aan de door de RAG enzymen geopende hairpin. Daarna zorgt het met andere enzymen ervoor de single strands van het DNA weer aan elkaar worden geligeerd. Waardor er weer double-stranded DNA ontstaant waarbij een bepaalde V(D)j combinatie overblijft, die tot expressie kan worden gebracht om zo het unieke variable domein van de zware en lichte keten tot expressie kan worden gebracht.

Question 29

3. Wat gebeurt er precies bij de stap negatieve selectie tijdens de B-cel ontwikkeling? In welk lymfoid orgaan spelen deze processen zich af?

Answer 29

• Negatieve selectie: testen of de BCR van immature B-cel bindt aan eigen antigeen. Zoja: cel in apoptose, zo nee; cel krijgt survival signalen en mag naar de circulatie.
• Plaats lymfoid orgaan=beenmerg.

Question 30

4. Wat gebeurt er precies bij de stap positieve selectie tijdens de B-cel ontwikkeling? In welk lymfoid orgaan spelen deze processen zich af?

Answer 30

• Positieve selectie: immature B-cellen uit de circulatie migreren naar de secondaire lymfoide organen. Daar krijgen ze de laatste signalen om van immature B-cel te veranderen in een mature B-cel die IgM en nu ook IgD tot expressie brengen. In de lymfeknoop gebeurt dit in de cortex door chemokines van lokale folliculaire dendritische cellen (FDC’s)
• Plaats  lymfoid orgaan = secondaire lymfoide organen, waaronder lymfeknopen.

Question 31

5. Wat is er precies mis bij patiënten die lijden aan de ziekte Multiple Myeloma?

Answer 31

• Multiple myeloma, ook wel de ziekte van kahler genoemd is een vorm van plasmacel kanker. Bij multipel myeloma woekert 1 soort plasmacel. Met als gevolg een grote hoeveelheid van 1 soort antistof: M-proteine. (m staat voor monoklonaal). De woekerende plasmacellen in het beenmerg verdringen de andere beenmergcellen. Hierdoor ontstaan klachten als vermoeidheid, omdat de plasmakankercellen de aanmaak van gewone bloedcellen in het beenmerg verstoort. Als gevolg hiervan worden er ook minder witte en rode bloedcellen en bloedplaatjes aangemaakt. Ook zorgen de woekerende plasmacellen voor gaten in de botten, waardoor deze gevoeliger zijn voor breuk.

Question 32

6. Hoe kun je in het serum van een patiënt aantonen dat de patiënt vermoedelijk lijdt aan Multiple Myeloma?

Answer 32

• Patiënten met multiple myeloma maken grote hoeveelheden van 1 soort: m-proteine. Dat kan in het bloed worden aangetoond. Soms wordt het m-proteine niet volledig aangemaakt, maar vind je alleen kleine fragmenten van de antistoffen terug in het bloed (zogenaamde lichte ketens) en of in de urine. De lichte keten in de urine worden bence-joneseiwitten genoemd. Antistoffen en lichte ketens kun je met immunologische technieken als ELISA of western blotting aantonen.

Question 33

7. Waarom hebben deze patiënten een verhoogde kans op infecties?

Answer 33

• Ze maken wel veel antistoffen, maar hebben allemaal dezelfde specificiteit. Ze beschermen daardoor maar tegen 1 soort pathogeen, maar niet tegen alle andere pathogenen. Je hebt dus een verhoogde kans op infecties.