Germofobietherapie: Reality Check-editie

Het volgende is een fragment uit hoofdstuk 1 van Angst voor een microbiële planeet: Hoe een germofobe veiligheidscultuur ons minder veilig maakt.

Als mijn zus voor het eerst een hotelkamer binnengaat, neemt ze een bakje met desinfecterende doekjes mee en veegt ze elk oppervlak af dat mogelijk in het recente verleden met een mens in contact is gekomen. Ze doet niets anders voordat dit gebeurt. Niet gaan zitten, niet uitpakken. Niets.

"Waarom doe je dat?" Ik vroeg haar.

'Je weet nooit wat of wie daarbinnen is geweest,' antwoordde ze.

Dat geldt voor waar je ook gaat, dacht ik, maar ik heb er toen niet verder op aangedrongen. Mijn zus is germofoob en ik wist dat ze niet overtuigd zou worden door iets anders wat haar broertje te zeggen zou hebben, ook al was ik onderzoeker naar infectieziekten. Maar misschien wel.

Germofoben leven in ontkenning

Germofoben (die ook gespeld kunnen worden als germafoben) leven in ontkenning omdat microben overal zijn en niet kunnen worden vermeden. Er zijn op elk moment naar schatting 6×10^30 bacteriecellen op aarde. Volgens elke maatstaf is dit een enorme hoeveelheid biomassa, die op de tweede plaats komt na planten, en die van alle dieren ruim dertig keer overtreft. Microben vormen tot 30 procent van de biomassa van de oceaan, met 90^10 cellen, wat overeenkomt met het gewicht van 30 miljard Afrikaanse olifanten. De lucht die u inademt, bevat een aanzienlijke hoeveelheid organische deeltjes, waaronder meer dan 240 soorten bacteriën en honderden soorten schimmels die in de lucht aanwezig zijn in de vorm van sporen en hyfenfragmenten. Sommige microben kunnen dagen tot weken in de lucht blijven, meestal door mee te liften op stof of gronddeeltjes. De enorme dichtheid van de lucht die we inademen, betekent dat we duizenden microbiële deeltjes inademen voor elk uur dat we buiten doorbrengen. Naar binnen gaan is niet veel anders, aangezien de binnenlucht over het algemeen wordt geassocieerd met de directe buitenomgeving, met verschillen als gevolg van ventilatie en bezetting. Het is bijna onmogelijk om een ​​plek, binnen of buiten, te vinden die volkomen steriel is, ook al zijn sommige plekken vuiler dan andere.

Als u in een muffe, door water beschadigde kelder werkt zonder een beschermend ademhalingstoestel, kan het verwijderen van beschimmelde gipsplaten u heel gemakkelijk blootstellen aan honderden miljoenen vernevelde schimmelsporen, waardoor uw keel, sinussen en longen geïrriteerd raken. De bladeren die je in de herfst hebt geharkt, de bladeren die je een tijdje hebt genegeerd totdat ze een natte, bruine puinhoop werden totdat het weer uiteindelijk droog en warm werd, hadden een wolk van bacteriën en schimmels kunnen vrijgeven toen je eindelijk aan het harken of blazen toekwam hen. En later, toen je lekker in je hangmat lag, heb je misschien een beetje gehoest. Dat waren je longen die probeerden zich te ontdoen van al die microben die je in beweging bracht en inademde. Maar waarschijnlijk ben je er overheen gekomen. De longen zijn redelijk goed in het opruimen van de meeste deeltjes, zelfs levende.

Vroeger, in de zomer, toen je in een meer ging zwemmen, werd je blootgesteld aan biljoenen microben zodra je het water raakte. Bacteriën en andere eencellige organismen waren in het warme, voedselrijke water al tot astronomische niveaus voor het zomerseizoen tot bloei gekomen. Ook al dacht je dat je je mond dicht hield, je hield ze niet helemaal buiten. Geen probleem, zeg je, ik zwem gewoon in zwembaden en vermijd al die ziektekiemen. Toch kunnen zwembaden, ondanks dat ze antimicrobiële hoeveelheden chloor bevatten, nog steeds ontlasting bevatten E. coli en Pseudomonas aeruginosa. Laat me niet eens beginnen over het kinderzwembad. Dacht je dat zwemluiers veel tegenhouden? Um Nee. Kak, en de microben die daarmee gepaard gaan, vinden een manier.

Al die bacteriën in het meer en het zwembad leven en vermenigvuldigen zich niet alleen van nature in het water. Een aanzienlijk deel is afkomstig van dieren, waaronder de mens. We herbergen biljoenen bacteriën op onze huid, in onze mond en in onze ingewanden. Het zwembad bevat geen microben omdat de chemische behandelingen niet werkten, er zitten wel microben in omdat er zitten mensen in. Wij letterlijk kiemfabrieken. Het zit overal in ons, in ons en op alles wat we aanraken.

Toen ik op de universiteit zat, hield een plaatselijke vereniging een inzamelingsactie voor een bubbelbadmarathon, waarbij deelnemers werden gesponsord om zo lang mogelijk in bubbelbaden te blijven zitten. Sommigen deden dat urenlang. In de daaropvolgende dagen kregen velen van hen jeukende, rode, hobbelige huiduitslag met blaren rond de haarzakjes. Het is niet verrassend dat al die tijd in de bubbelbaden ze in grote bacteriële bouillonculturen veranderde, geïnoculeerd door studenten uit studentenverenigingen en studentenverenigingen die dicht bij elkaar stonden. Het hete water, zelfs chemisch behandeld, kon de groei niet voor altijd onderdrukken, en de bacteriën, waarschijnlijk de huidkoloniserende en huiduitslagveroorzakende Pseudomonas aeruginosa, exponentieel gegroeid. Er was geen sinistere besmetting van buitenaf. De bron van dat alles PseudomonasHet waren ongetwijfeld de mensen zelf.

Mensen als microbiële bioreactoren

Onze lichamen zijn gekoloniseerd door zoveel microben dat onze cellen (ongeveer 10 biljoen in totaal) met een factor tien in de minderheid zijn dan onze microbiële bewoners (ongeveer 100 biljoen in totaal). De microbiota van ons lichaam is ongelooflijk divers, met duizenden soorten bacteriën en schimmels die samen 4.4 miljoen genen tot expressie brengen, vergeleken met ons schamele genoom van 21,000 genen. Zoals wetenschapsschrijver en ecoloog Alanna Collen opmerkte in haar uitstekende inleiding tot de menselijke microbiota 10% menselijkzijn we genetisch gezien nog niet eens 10 procent mens, het is eigenlijk meer 0.5 procent.

Wanneer en waar krijgen we al die microben?

Voor iedereen die getuige is geweest van een natuurlijke geboorte, is het duidelijk dat de baby niet in een volledig schone omgeving is geboren. Allereerst zit de vagina van de moeder vol met bacteriën, voornamelijk van het geslacht Lactobacil. Je herkent het misschien Lactobacillus van het kijken naar de ingrediëntenlijst van yoghurtproducten, omdat deze vaak een belangrijk onderdeel is. Dat is de reden waarom sommige knapperige vroedvrouwen tegen zwangere vrouwen zeggen dat ze yoghurt over hun vagina moeten wrijven als ze denken dat ze een schimmelinfectie krijgen. Dus baby's worden blootgesteld aan yoghurtbacteriën? Niets mis mee! Maar dat is niet alles. Een ander veel voorkomend verschijnsel: vrouwen die aan het bevallen zijn, kunnen poepen. Door de intense druk in de onderbuik en het bekken begint een vrouw tijdens de bevalling vaak de controle te verliezen en kan ze soms alles naar buiten duwen. En als gevolg daarvan kan de baby naast vaginale bacteriën ook worden blootgesteld aan de fecale bacteriën van de moeder. Als deze blootstelling niet bij de geboorte plaatsvindt, kan dit ook later in het ziekenhuis of in het huishouden gebeuren, omdat fecale bacteriën gemakkelijk in de lucht terechtkomen en worden ingeademd of ingeslikt. Hoe dan ook, elke gezonde baby zal uiteindelijk gekoloniseerd worden door E. coli, Bacteroides, Clostridium, Staphylococcus en Streptococcus soorten, om er maar een paar te noemen. Als een moeder borstvoeding geeft, wordt de baby ook blootgesteld aan extra Lactobacillen en Bifidobacteriën.

Zodra een baby vast voedsel begint te eten, zal haar darmmicrobioom zich aanpassen aan de nieuwe bronnen van vezels, suikers, eiwitten en vetten met een grotere diversiteit en een meer “volwassen-achtig” microbioom. Het volwassen microbioom is minder dynamisch als baby in het eerste levensjaar, maar volwassen microbiomen kunnen nog steeds verstoord worden door veranderingen in het dieet, de algehele gezondheid, blootstelling aan antibiotica of infecties. In hoofdstuk 2 zal ik dieper ingaan op hoe deze veranderingen het microbioom kunnen ontwrichten en hoe ze in verband kunnen worden gebracht met moderne gezondheidsproblemen. Maar zelfs met deze verstoringen zitten mensen vol met microben en worden ze dagelijks blootgesteld aan enorme aantallen extra microben thuis, op school, op kantoor of vrijwel overal op aarde.

Thuis is waar de ziektekiemen zijn

Toen sequencingtechnologie ook werd gebruikt om de microbiële diversiteit in de lucht en het stof van huishoudens en kantoren te bepalen, waren de resultaten fascinerend. Microben binnenshuis kunnen zich als bioaerosolen op oppervlakken of in de lucht bevinden. Het is niet verrassend dat de belangrijkste bron van microben en bioaerosolen binnenshuis het lokale buitenmilieu is. Bioaerosolen komen echter ook van dierlijke en menselijke bewoners, als gevolg van het ademen, het afstoten van huidcellen of het gebruik van het toilet. Deeltjes op oppervlakken kunnen als bioaerosolen in de lucht worden gesuspendeerd door te lopen, stofzuigen, schoonmaken en zelfs slapen, omdat uw bed vol dode huidcellen, schimmels en bacteriën zit.

In elk huis of gebouw met menselijke bewoners zijn soorten menskoloniserende bacteriën in overvloed aanwezig. In feite is het mogelijk om op basis van hun microbiële profiel te voorspellen of een huis voornamelijk door mannen of vrouwen wordt bewoond, aangezien hogere percentages mannen in verband werden gebracht met een grotere overvloed aan Corynebacterie, Dermabacter en Rozenburia soorten, terwijl vrouwtjes werden geassocieerd met een toename Lactobacillus soort. Of een gezin een kat of een hond had, kon ook worden bepaald door 16S-rRNA-sequencing. Honden brengen een grotere diversiteit aan bacteriën met zich mee, met 56 verschillende soorten bacteriën vergeleken met 24 bij katten. Katten maken zichzelf tenminste schoon en besteden veel minder tijd aan het snuffelen aan elkaars achterste, dus misschien verklaart dat het verschil.

Wat nog indrukwekkender is, is dat naarmate de microbiota van meer individuen werden gesequenced, het duidelijk werd dat elk individu een unieke kolonie microben bezit, zo uniek als een vingerafdruk. Hoewel ze min of meer stabiel zijn gedurende de volwassenheid, kunnen deze verschillende microbiomen worden veranderd door factoren zoals voeding, leeftijd en hormonen. Bovendien hebben genetisch verwante en samenwonende individuen doorgaans ook meer vergelijkbare microbiële samenwonenden. Eén onderzoek stelde vast dat wanneer een gezin een huis verliet, de microben daar een paar dagen bleven hangen en geleidelijk afnamen tot een niet-detecteerbaar niveau. Dit verlies van microbiële vingerafdrukken zou in de toekomst door forensische wetenschappers kunnen worden gebruikt om een ​​tijdlijn te helpen herscheppen van wanneer een verdachte zijn huis of schuilplaats heeft verlaten.

Het is niet verwonderlijk dat de badkamer de beste plek in een huis of gebouw is om microben op oppervlakken of in de lucht tegen te komen. In een badkamer kan zoiets eenvoudigs als het doorspoelen van het toilet bioaërosolen genereren die miljarden bacteriën bevatten, waarvan sommige urenlang in de lucht blijven hangen, lang genoeg om naar elk nabijgelegen oppervlak te reizen. Het sluiten van het deksel kan de bacteriepluim verminderen, maar niet zoveel als je zou denken. Zelfs herhaald spoelen kan de vorming van met fecale bacteriën beladen bioaerosolen niet volledig elimineren. Het resultaat is dat wanneer u een toilet binnenloopt, u ​​bacteriën inademt en dat alles wat u aanraakt ermee bedekt is. Dit voorspelt niet veel goeds voor je tandenborstel. En toch leef je op de een of andere manier nog steeds.

Afgezien van de blootstelling aan microben die we tijdens en na de geboorte van onze moeders en onze directe omgeving krijgen, worden de meest prominente bronnen van microben die onze darmen koloniseren bepaald door het voedsel dat we eten. Bij pasgeboren baby's die borstvoeding krijgen, is moedermelk zowel een bron van bacteriën als een voedingsmiddel waar deze bacteriën dol op zullen zijn. Sommige bacteriën in moedermelk kunnen afkomstig zijn uit de darmen en naar de borstklieren worden getransporteerd door circulerende immuuncellen, naast microben die de huid rond de tepelhof koloniseren.

Wanneer de baby melk rechtstreeks uit de borst drinkt, voegen sommige orale bacteriën zich ook bij de met melk geassocieerde microben op hun reis naar de darmen. De soorten bacteriën die op deze manier worden overgedragen, worden bepaald door het dieet van de moeder en de manier van voeden (bijvoorbeeld direct via de borst of indirect via afkolven). Het microbioom van kinderen verandert wanneer vast voedsel wordt geïntroduceerd, totdat het rond de leeftijd van 2 jaar begint te lijken op een min of meer stabiel volwassen microbioom. De resultaten van talrijke onderzoeken hebben aangetoond dat de fasen van het vroege leven het meest cruciaal zijn voor de ontwikkeling van volwassen microbiomen.

Twee uur en vijf seconden tot gastro-intestinale ondergang

We kennen allemaal mensen die geobsedeerd zijn door het idee om hun voedsel ‘schoon’ te houden. Het weggooien van voedsel dat langer op tafel staat dan de tijd die nodig is om een ​​maaltijd te nuttigen of iets dat op de grond valt, is in de eerste wereld vrij gebruikelijk geworden. Er zijn weinig heuristieken of snelkoppelingsregels die daardoor populair zijn geworden, zoals de ‘twee-uurregel’ voor het weglaten van voedsel, en de ‘vijf-secondenregel’ voor het eten van voedsel dat de vloer heeft geraakt. Naar mijn mening is de vijfsecondenregel het meest voordelig om ouders te helpen zich minder schuldig te voelen als hun peuters heerlijk eten uit hun kinderstoel op de grond gooien. Mijn peuter geeft niets om voedselhygiëne, dus waarom zou ik dat wel doen? Hetzelfde geldt voor de twee-uurregel: soms hebben we het druk en vergeten we dat de chili de hele avond op het koude fornuis heeft gestaan. Betekent dit dat het nog steeds goed is als we het opnieuw opwarmen? Hoe overleefde iemand vóór de koeling?

Als u een voedselveiligheidswetenschapper of microbioloog bent, is het uw taak om potentiële gevaren bij de opslag en bereiding van voedsel te identificeren die tot besmetting en ziekte kunnen leiden. Dit betreft vooral de industriële en commerciële voedselproductie en -bereiding. Het is voor iedereen die restaurants inspecteert duidelijk dat ze een grote verscheidenheid aan procedures hanteren en dat sommige daarvan beter zijn dan andere. Een plaatselijke inspecteur vertelde me eens welke restaurants ze vermeed (dat hield me echter niet tegen, omdat ik een van de plaatsen te leuk vind). In haar geval, en in het geval van voedselmicrobiologen, is zelfs de kans op besmetting problematisch. Van veel minder belang is het relatieve risico, dat wil zeggen de waarschijnlijkheid dat bepaalde praktijken tot besmetting en ziekte zullen leiden. Daarom kan zelfs het kleinste risico als een overtreding worden beschouwd. Met andere woorden: zelfs het kleinste risico dat inspecteurs de indruk krijgen dat ze hun werk niet doen, kan voor hen een probleem zijn.

Door de jaren heen heeft dit nul-risicodenken met betrekking tot het bereiden en bewaren van voedsel zijn intrede in het huishouden gemaakt. De twee-uurregel is een goed voorbeeld. De meeste mensen zouden niet eens zo lang wachten met het weggooien van voedsel. Toch is een groot deel van de zorgen over de groei van ziekteverwekkers in voedsel dat twee uur lang wordt weggelaten, het resultaat van een aantal belangrijke aannames. Dit omvat de aanname dat je begint met een levensvatbare kolonie van een of meer pathogene microben, dat het voedsel weinig zout en bewaarmiddelen bevat, een neutrale pH-waarde heeft en dat het op een optimale temperatuur boven de 80 graden Fahrenheit (~27°C) verkeert. . Het klassieke geval van voedselvergiftiging dat in microbiologielessen wordt gebruikt, is dat oma aardappelsalade maakt voor de zomerpicknick, deze met haar handen mengt en deze zo inent met huidkoloniserend middel. Staphylococcus aureus. Dan zit het de hele middag op de picknicktafel (veel langer dan twee uur), en BAM, iedereen krijgt voedselvergiftiging. Dat is zeker een goede manier om de kans op een gezinsuitbraak te vergroten, maar dat is de perfecte storm, en in dat scenario moesten er veel dingen gebeuren om iedereen ziek te maken.

Kruisbesmetting kan een probleem zijn, vooral als je iets bereidt dat rauw gegeten zal worden op dezelfde plek waar je de kip net hebt gesneden. Zelfs schoon zijn met kip heeft zijn beperkingen: de CDC waarschuwt ervoor om het niet te wassen voordat je het kookt, anders krijg je een hoop met bacteriën beladen druppels rond je gootsteen. In werkelijkheid is het meeste voedsel dat redelijk gaar is redelijk veilig, en vier uur is een redelijke tijd om het meeste voedsel op kamertemperatuur weg te laten. Zoals met alles gaat het meestal prima met mensen als ze hun gezond verstand gebruiken en de rommel die ze in de keuken maken, opruimen.

Gezond verstand werkt ook bij het evalueren van de vijfsecondenregel. De vijfsecondenregel stelt dat als je voedsel oppakt voordat het vijf seconden op de grond ligt, het oké is om te eten. Sommige onderzoeken en mediaberichten hebben dit serieus genomen om erop te wijzen dat bacteriën inderdaad aan je voedsel blijven plakken, hoe lang het ook op de grond ligt. Maar hoe nuttig is dat? U eet bacteriën als uw voedsel in aanraking komt met iets dat in contact is gekomen met een niet-steriel oppervlak. Wat nog belangrijker is, hoe groot is de kans dat de bacteriën op dat stuk voedsel een pathogene bacterie- of virusstam zullen zijn of een voldoende dosis zullen afgeven om ziekte te veroorzaken?

Zoals ik eerder al zei, bootsen de microben in een binnenomgeving min of meer die van de buitenomgeving na, plus de microbiomen van de bewoners ervan, dus de kans is groot dat je een groot deel van die bacteriën al inslikt of inademt. Natuurlijk, als je dat stuk voedsel dat op de grond valt gebruikt om aardappelsalade te bereiden en het vervolgens de hele dag in een hitte van 100 graden laat staan, is dat misschien niet het beste idee. Of, als u de dag ervoor kip hebt gesneden en hebt geweigerd alle sappen op te ruimen die op de grond zijn gevallen, krijgt u mogelijk een grotere dosis Campylobacter jejuni or Salmonella-enteriditis dan waar uw lichaam zich prettig bij voelt. Anders is de kans dat je doodgaat of zelfs ziek wordt door het eten van voedsel dat op de grond valt, vrij klein. Niet nul, maar dichterbij dan de meeste mensen lijken te denken. Vertel gewoon aan niemand dat ik het je heb verteld, en laat niemand je het zien doen.

De theorie van slechte ziektekiemen

Het concept van een ‘gezond’ microbioom bestaat nog maar een paar decennia, maar het concept van de ‘dodelijke ziektekiem die ons wil doden’ bestaat al veel langer. Als gevolg van die historische onevenwichtigheid besteden we nog steeds veel tijd aan pathogene microben en minder tijd aan de vraag hoe onze normale microbiële omgeving lastige insecten buiten kan houden. Zoals ik heb besproken, is de technologie die wetenschappers gebruiken om de microbiële ecologie te bestuderen vrij nieuw. Daarentegen bestaat het vermogen om een ​​enkel ziekteverwekkend micro-organisme te isoleren en te kweken al meer dan een eeuw.

Het concept van ziekte veroorzaakt door micro-organismen, bekend als kiemtheorie, moest verschillende andere concurrerende theorieën overwinnen. Enkele van de meest populaire waren de miasma- en vuiltheorieën. De miasmatheorie legde uit dat ziekten werden veroorzaakt door schadelijke gassen in de atmosfeer, die vrijkwamen door rotting van organisch materiaal. De zeer vergelijkbare vuiltheorie concentreerde zich op de verontreiniging van water en lucht door menselijk afval. Hoewel deze naar moderne maatstaven primitief klinken, werden ze door veel reguliere wetenschappers verdedigd, zelfs tot in de jaren dertig. Zelfs sommige termen die we tegenwoordig gebruiken, vinden hun oorsprong in deze theorieën, zoals malaria, wat in wezen 'slechte lucht' betekent.

Het duurde tot eind 19^th eeuw waarin Robert Koch zijn criteria presenteerde, nu bekend als Koch's postulaten, om aan te tonen dat een ziekte wordt veroorzaakt door een specifiek, filtreerbaar micro-organisme. Zoals de meeste wetenschappelijke ontwikkelingen heeft Koch deze ideeën niet vanuit het niets ontwikkeld. Anderen dachten in dezelfde richting. Maar hij slaagde waar anderen faalden met zijn duidelijke uitleg over hoe hij zijn werk kon reproduceren en toepassen op veel verschillende infectieziekten. De postulaten van Koch stellen dat je een organisme moet kunnen isoleren van een geïnfecteerd individu, het in cultuur moet laten groeien, het opnieuw moet introduceren in een gezond dier, en de microbe opnieuw moet isoleren en identificeren als identiek aan de oorspronkelijk geïsoleerde en vermoedelijke agens. Hij vormde deze postulaten op basis van zijn werk met miltvuur, en genereerde verder ondersteunende gegevens over tuberculose en cholera.

Hoewel het werk van Koch en anderen bij het isoleren van ziekteverwekkende bacteriën een explosie in de identificatie van dodelijke ziektekiemen teweegbracht, bleven andere ziekteveroorzakende middelen zoals virussen verborgen en onbekend. Ze waren te klein om zichtbaar te maken met lichtmicroscopen en konden niet in cultuur worden gekweekt zonder gastheercellen die konden infecteren. Je kunt je de frustratie van de wetenschappers voorstellen toen ze ziekten observeerden die duidelijk besmettelijk waren, maar niet in staat waren het veroorzakende organisme te isoleren. Een perfect voorbeeld is de Spaanse griep van 1918. Veel onderzoekers wilden graag de postulaten van Koch toepassen om het infectieuze agens uit de longen van grieppatiënten te ontdekken. Om de zaken nog ingewikkelder te maken, ontwikkelen grieppatiënten met een ernstige ziekte vaak longontsteking als gevolg van secundaire bacteriële infecties. Als gevolg hiervan werd aanvankelijk aangenomen dat deze organismen de veroorzakers van griep waren. Belangrijker nog is dat dezelfde microbe niet altijd uit de longen van grieppatiënten kan worden geïsoleerd. Het resultaat was een puinhoop van tegenstrijdig bewijsmateriaal, en tegen de tijd dat een virus werd geïdentificeerd als de veroorzaker van de griep, was de pandemie al lang voorbij. In hoofdstuk 3 zal ik veel meer ingaan op influenza en andere virussen.

Zodra onderzoekers de kiemtheorie van ziekten begrepen, konden ze veel verschillende ziekteverwekkende micro-organismen isoleren en deze opnieuw in proefdieren introduceren. Maar één ding dat gebeurde, was dat dieren de neiging hadden resistent te zijn tegen verdere uitdagingen, vanwege een actieve immuunrespons. Door gebruik te maken van proefdieren kunnen de mechanismen van verworven immuniteit worden bestudeerd en toegepast om de patiëntenzorg te verbeteren door de ontwikkeling van antisera en vaccins die mensen beschermen tegen infectie of herinfectie. En dat brengt mij bij mijn favoriete onderwerp!

Immunologie 101

Ik verliet mijn eerste bacheloropleiding immunologie in 1994, in de zekerheid dat ik immunoloog zou worden. Dat is ruim vijfentwintig jaar geleden en sindsdien heb ik als leraar en mentor het immuunsysteem bij vele anderen geïntroduceerd. De manier waarop ik het vaak heb gedaan, aan de hand van een klassiek voorbeeld, gaat ongeveer zo: het scenario begint wanneer iemand op een spijker stapt. Mijn vrouw stapte in 2009 op een uitstekende tapijtspijker toen we in een minder dan perfect hotel logeerden tijdens een bezoek aan haar vader in China. Ze was er niet blij mee, omdat ze bang was dat de nagel de bacterie zou hebben geïntroduceerd Clostridium tetani in het zachte weefsel van haar voet. Als dat zou gebeuren, en de bacteriën zouden overleven om zich tot voldoende niveaus te vermenigvuldigen, zou het een vervelende neuromusculaire activiteitverhogende toxine produceren, genaamd tetanustoxine, die oncontroleerbare spiersamentrekkingen zou veroorzaken, meestal gepresenteerd als kaakkramp.

Als immunoloog vroeg ik haar zoiets als: 'Maar je bent toch gevaccineerd? Jij zat in het Vredeskorps. Ze vaccineren je voor alles.” Ze gaf toe dat dat waar was. 'Maak je er dan geen zorgen over. Het komt wel goed met je,' zei ik zelfverzekerd.

Ik kon er zeker van zijn omdat ik het concept van immunologisch geheugen begreep. Het immuunsysteem is in staat cellen te activeren die specifiek zijn voor elke denkbare ziekteverwekker, en zodra de infectie is verdwenen, blijven sommige van die cellen achter als geheugencellen, cellen die veel sneller en gemakkelijker worden geactiveerd bij herinfectie met dezelfde of een soortgelijke ziekteverwekker. beestje. Dat is het hele principe achter vaccinatie: we proberen het immuunsysteem voor de gek te houden door te denken dat het lichaam is geïnfecteerd met behulp van delen van ziekteverwekkers of een verzwakte ziekteverwekker om dezelfde reactie en ontwikkeling van specifieke geheugencellen te stimuleren, zonder het risico van een ernstige primaire infectie.

Als de vroege ontstekingsreactie een infectie niet kan voorkomen, zullen nabijgelegen weefselresidente immuuncellen, macrofagen genaamd, problemen waarnemen. Deze cellen hangen in onze weefsels en wachten op een gevaarsignaal van een ontmoeting met bacteriën zoals C. tetanie. Eenmaal geactiveerd, worden macrofagen zeer bedreven in fagocytose (dat wil zeggen het opslokken en afbreken van ziektekiemen in intracellulaire bellen die fagolysosomen worden genoemd), en zijn ze in staat veel binnendringende microben te doden en gastheercellen te verwijderen die afsterven als gevolg van de infectie.

In sommige gevallen zal de vroege immuunrespons niet voldoende zijn om de kleine, maar aanzienlijke hoeveelheid ervan kwijt te raken C. tetanie of het gif dat het aanmaakt nadat iemand op een spijker stapt. Dat is het moment waarop de adaptieve immuunrespons in werking treedt. Deze begint ongeveer 4 dagen na de infectie en piekt na ongeveer 10 dagen. De adaptieve respons begint wanneer weefselresidente cellen, dendritische cellen (DC's) genoemd, worden geactiveerd met dezelfde signalen die andere aangeboren immuuncellen activeren. Net als macrofagen fagocyteren DC's ziekteverwekkers en breken ze deze af in hun samenstellende delen. Zodra ze echter geactiveerd worden, verlaten ze het geïnfecteerde weefsel en migreren ze naar een lymfeklier, waar ze direct interageren met adaptieve immuuncellen die T-cellen worden genoemd.

Omdat T-cellen zo divers zijn, worden er tijdens een bepaalde infectie slechts een paar geactiveerd, en die geactiveerde cellen delen zich verwoed om miljoenen klonen van zichzelf te produceren, die zich elke 4-6 uur delen. Ze doen dit een aantal dagen om enorme aantallen identieke cellen te genereren (daarom kost het tijd om een ​​adaptieve immuunrespons op gang te brengen). Veel van de T-cellen die op deze manier worden geactiveerd, verlaten de lymfeklier en migreren naar een plaats van infectie, waarbij ze chemische signalen volgen, net als andere immuuncellen.

Tegelijkertijd interageren sommige T-cellen met andere cellen in de lymfeklieren, de zogenaamde B-cellen. B-cellen komen uit het beenmerg en kunnen delen van eiwitten herkennen buiten de receptoren op hun oppervlak. B-cellen scheiden een oplosbare vorm of hun oppervlaktereceptor af die we antilichamen noemen. Antilichamen binden ziekteverwekkers of eiwitten en bevorderen het doden, opnemen en afbreken ervan door macrofagen. Als een T-cel hetzelfde deel van de ziekteverwekker, of ‘antigeen’, herkent, biedt de T-cel ‘hulp’ aan de B-cel, zodat de B-cel nog sterker bindende antilichamen kan maken. Andere T-cellen kunnen geïnfecteerde cellen doden, waardoor de verspreiding van een infectie wordt voorkomen. Door deze processen genereert de adaptieve immuunrespons een zeer pathogeenspecifieke respons die veel doelgerichter, minder schadelijk en beter gereguleerd is dan de vroege aangeboren ontstekingsreactie.

Uiteindelijk, als de binnendringende microben en de gifstoffen die ze produceren worden opgeruimd door de adaptieve immuunrespons, krijgen de immuuncellen op de plaats van infectie geen activeringssignalen meer, maar beginnen ze ‘stop-en-stop’-signalen te ontvangen. De meeste van die cellen sterven af ​​en worden opgepikt en afgebroken door macrofagen die de rommel opruimen. Uiteindelijk geneest het weefsel, worden dode huid- en spiercellen vervangen en wordt alles weer normaal.

Maar dat is niet het enige wat er gebeurt. In de lymfeklieren en de milt worden sommige van de geactiveerde T-cellen geheugencellen. Geheugencellen kunnen worden geactiveerd en zich veel sneller delen als ze ooit hetzelfde antigeen opnieuw zien. Op deze manier hebben we een herinnering aan elke infectie die we gedurende ons leven hebben gehad. Omdat vaccins deze reactie nabootsen; we hebben ook een herinnering aan elke vaccinatie die we ooit hebben gehad. Soms neemt deze herinnering wat af en moeten we opnieuw een injectie krijgen, anders worden we vatbaar voor een milde(re) infectie, maar de hulp die we krijgen van geheugencellen tijdens een herinfectie of van een boostervaccinatie is beter dan helemaal opnieuw beginnen . En zo houdt het immuunsysteem ons in leven in een wereld vol potentieel dodelijke bacteriën, schimmels en virussen.

Als het immuunsysteem zo goed is in het aanvallen van bacteriën, schimmels en virussen, waarom valt het dan niet altijd de belachelijke aantallen microben aan die om ons heen, op ons en in ons leven? Waarom explodeert ons immuunsysteem niet door alle microbe-detectiesignalen in onze huid, longen, mond en darmen?

Dat doet het niet omdat het immuunsysteem ook een eigenschap heeft genaamd immunologische tolerantie, waarbij immuunmechanismen worden onderdrukt om onnodige nevenschade te voorkomen. Immuuntolerantie strekt zich niet alleen uit tot onze eigen eiwitten, maar ook tot onze niet-bedreigende microbiële omgeving. Weefsels die voortdurend aan microbiële blootstelling worden blootgesteld, zoals in onze darmen, zitten boordevol tolerantie-inducerende cellen (de zogenaamde T-regulerende cellen) die het immuunsysteem helpen zichzelf onder controle te houden en auto-immuunziekten te voorkomen.

Maar soms is het immuunsysteem niet tolerant ten opzichte van wat het zou moeten zijn, en krijgen mensen auto-immuunziekten of allergieën, of reageren ze ongepast op een infectie. Interessant genoeg neemt het aantal van deze aandoeningen overal in de ontwikkelde wereld toe, omdat we, ondanks dat we omringd zijn door microben, er feitelijk steeds beter in worden om “schoon” te zijn dan we ons realiseren.