Het immuunsysteem heeft als taak om het lichaam te beschermen tegen pathogene micro organismen. Het zorgt ook voor de opruiming van vreemde celstructuren (zoals  dood weefsel en tumorweefsel). Het beschikt hiervoor over aspecifieke, aangeboren mechanismen en specifieke, aangeleerde mechanismen.

Het aspecifieke immuunsysteem omvat verschillende elementen die het binnendringen van pathogenen in het lichaam tegengaan. Voorbeelden zijn het maagzuur en speeksel maar ook de huid beschermt ‘passief’ tegen indringers. Sommige immuuncellen in het bloed, fagocyten bijvoorbeeld, vallen ook onder de noemer van het aspecifieke immuunsysteem (zie tabel hieronder). Deze zijn in staat om een vreemde agens te herkennen en zo snel als mogelijk onschadelijk te maken.

Het specifieke immuunsysteem wordt in de loop van de tijd opgebouwd. Bij een eerste contact worden de kenmerken van de indringer opgeslagen in een ‘immunologisch geheugen’. Bij een later contact wordt de indringer daardoor meteen herkend zodat er snel en efficiënt kan worden gereageerd  nog voor het virus of de bacterie kans ziet zich te vermenigvuldigen en je ziek te maken.

Uit talrijke onderzoeken bij mensen en dieren komt naar voren dat de microbiota, die zelf uit bacteriën, gisten, schimmels en virussen bestaat, noodzakelijk is voor een evenwichtige ontwikkeling van het immuunsysteem. Bij de mens is daarom tot 70% van de immuuncapaciteit gesitueerd in de darm.
Proefdieren zonder microbiota (gnotobiotische muizen) – dus ook met steriele darmen – hebben een onderontwikkeld immuunsysteem, zo blijkt uit onderzoek._[1] De villi en microvilli van de darm zijn kleiner dan bij dieren met een microbiota en hun darmfuncties als peristaltiek en epitheelvernieuwing zijn verminderd.

De huid bestaat uit meerdere cellagen; de bovenste laag is verhoornd en dus moeilijk doordringbaar. De darmen daarentegen zijn maar één cellaag dik, zodat ze voedingsstoffen makkelijk kunnen opnemen.

Om ziekteverwekkende bacteriën tegen te houden, moeten de darmen onderscheid kunnen maken tussen ‘goede’ en ‘slechte’ stoffen.

Omdat de darmen zulk een groot en kwetsbaar oppervlak hebben, spelen ze een cruciale rol in ons immuunsysteem. Onze microbiota vormt dan ook de eerste verdedigingslinie tegen exogene en ziekmakende bacteriën.
Bepaalde bacteriën kunnen immers antimicrobiële substanties aanmaken, zoals bacteriocines en organische zuren, die de groei van schadelijke bacteriën af remmen. Het evenwicht tussen verschillende soorten ‘eigen’ bacteriën zorgt voor stabiliteit in de bacteriële populatie. We spreken dan ook van een echt eccosysteem in onze darmen waarbinnen diverse bacteriesoorten met elkaar wedijveren voor plaats en voedingsstoffen._{[2, 3]}  Als zo een ecosysteem goed stabiel is, wordt het voor ‘vreemde’ of ziekteverwekkende bacteriën heel moeilijk om zich daarin te vestigen en te vermenigvuldigen. De darmmicrobiota biedt op zich dus reeds een heel belangrijke bescherming.

De samenstelling van de darmmicrobiota heeft echter ook een invloed op de immuunfuncties. Zo bezitten bijvoorbeeld lactobacillen en bifidobacteriën het vermogen om  immuunreacties te moduleren. Sommige lactobacillen remmen de synthese van pro-inflammatoire cytokines (o.a. TNF-α en IL-12) en stimuleren de synthese van anti-inflammatoire cytokines (bv IL-10 of TGF-ß)._[4]

Versterking van de orale tolerantie tegen oplosbare (auto)antigenen, kan auto-immuunziekten of allergieën beperken. Het stimuleren van de IgA productie en het activeren van macrofagen door de darmbacteriën kan dan weer bescherming bieden tegen ziekteverwekkers in de darm.

De cytotoxische activiteit van macrofagen kan tumorgroei remmen. Verlaging van IgE niveaus heeft een positief effect op bijvoorbeeld voedselallergieën._[5]

Deze effecten bieden dus een enorm potentieel in preventie en behandeling met  bijvoorbeeld lactobacillen en bifidobacteriën.

Het ‘gut associated lymphoid tissue’ (GALT) bestaat uit Peyerse platen, interepitheliale lymfocyten en macrofagen.

De Peyerse platen (aggregaten van lymfeknopen) zijn bedekt met M-cellen. M-cellen zijn gespecialiseerde epitheelcellen, die specifieke plooien bevat (microfolds) waarmee ze uit het darmlumen materiaal kunnen opnemen (endocytose genoemd) en de opgenomen antigenen presenteren aan de lymfocyten.

De geactiveerde lymfocyten worden via lymfe of bloed naar een regionale mesenteriale lymfeklier of naar de milt vervoerd. In deze organen vindt een primaire immuunreactie plaats die leidt tot de vorming van antigeen-specifieke IgM-antilichamen en IgM-geheugencellen.

De circulerende IgM antilichamen binden zich met het antigeen in het GALT tot immuuncomplexen die worden vastgehouden door folliculaire dendritische cellen in de follikels van de Peyerse platen. Hier vindt, waarschijnlijk met behulp van T-lymfocyten, een overschakeling plaats van IgM naar IgA en er ontstaan B-geheugencellen met IgA op hun oppervlak. Deze cellen circuleren met het bloed door het lichaam en nestelen zich onder meer in de mucosa van de darm. Wanneer deze B-lymfocyten opnieuw met hetzelfde antigeen in contact komen, gaan ze zich onder invloed van vrijgekomen cytokinen differentiëren tot IgA-afscheidende plasmacellen. Dit IgA wordt met behulp van de secretiecomponent naar het oppervlak van het slijmvlies getransporteerd en in het darmlumen uitgescheiden, waar het werkzaam wordt. Het IgA-geheugen valt na verloop van tijd weg en moet via IgM-cellen opnieuw worden opgebouwd. _[6]