Die Kenntnisse grundlegender immunologischer Funktionen sind für jeden Mediziner wichtig, unabhängig davon ob man für die anstehende Physiologie oder Immunologie- Klausur büffelt oder nicht. Wichtige Fakten, die Sie über den Klausurenstoff hinaus im Hinterkopf behalten sollten, haben wir für Sie zusammengefasst. 
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Bild: "Connor" von chascar. Lizenz: CC BY 2.0

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Immunsystem

Das körpereigene Immunsystem besteht  aus zellulären und humoralen Komponenten, die in vielfacher Weise miteinander interagieren. Entsprechend der Erregerspezifität und des zeitlichen Inkrafttretens der Abwehrmechanismen unterscheidet man grundsätzlich zwei Systeme:

  • Das unspezifische (sog. angeborene) Immunsystem umfasst die frühen ungerichteten Abwehrmechanismen nach stattgehabter Erregerinvasion. Es beinhaltet u.a. die Elimination der Erreger durch Phagozyten (Bakterien) und natürliche Killerzellen (Viren u, intrazelluläre Erreger), die Induktion einer lokalen und systemischen Entzündungsreaktion (Komplementsystem, Zytokine) einschließlich der Anlockung (Chemotaxis) unspezifischer und spezifischer Abwehrzellen in den Entzündungsherd, die Opsonierung der Erreger für unspezifische und spezifische Abwehrzellen (Komplementsystem) und die Aktivierung von Zellen der spezifischen Immunantwort.
  • Das spezifische (sog. erworbene) Immunsystem ist für die späte und gezielte Immunantwort im Rahmen einer symptomatischen/asymptomatischen Infektion verantwortlich. Im Gegensatz zum angeborenen Immunsystem besteht eine hohe Erregerspezifität, die Fähigkeit der Ausbildung eines immunologischen Gedächtnisses und die Unterscheidungsmöglichkeit zwischen körpereigenen und körperfremden Antigenen.

Komponenten der erworbenen Immunantwort sind die B- und T-Lymphozyten, sowie die durch aktivierte B-Zellen (Plasmazellen) sezernierten Immunglobuline.

Angeborene Immunität Erworbene Immunität
zellulär Phagozyten: Makrophagen, Neutrophile GranulozytenNK-Zellen T-Lymphozyten (CD4+, CD8+)
B-Lymphozyten
humoral KomplementsystemZytokine Plasmazellen bzw. Antikörper

Sekundäre lymphatische Organe: Lymphknoten und Lymphfollikel

Im Rahmen einer Infektion gelangen Antigene über den Lymphstrom in die Lymphknoten (Filterstationen), wo sie den zwischen Blut und lymphatischen Organen rezirkulierenden naiven Lymphozyten zugänglich gemacht werden. Diese werden bei Passform ihrer Oberflächenrezeptoren unter dem Einfluss verschiedener Stimuli (s.u.) aktiviert, proliferieren und differenzieren zu sogenannten Effektorzellen.

Antigene von Erregern , die über die Schleimhäute invandieren, werden innerhalb der Schleimhautassoziierten lymphatischen Gewebe (Lymphfollikel, Peyer-Plaques) zurückgehalten und den Lymphozyten präsentiert.

T-Lymphozyten

Naive T-Lymphozyten bedürfen zu ihrer Aktivierung einer Präsentation des Antigens durch spezialisierte antigenpräsentierende Zellen. Dies geschieht innerhalb der sekundären lymphatischen Organe (Lymphknoten, Peyer- Plaques, Tonsillen u.a.) durch dendritische Zellen, die Epitope des Antigens auf membrangebundenen Oberflächenproteinen des Major histocompatibility complex (MHC-Proteine) darbieten.

Erkennt die T-Zelle ein passendes Antigen mit Hilfe ihres antigenspezifischen T- Zell-Rezeptors (TCR), kommt es zu einer Bindung zwischen TCR und antigenbeladenem MHC-Protein. Eine Aktivierung mit nachfolgender klonaler Expansion und Differenzierung der T-Zelle zur sogenannten Effektorzelle erfolgt allerdings erst nach einer Kostimulation durch weitere rezeptorvermittelte Zell-Zell-Interaktionen zwischen dendritischer Zelle und T-Zelle.

Die wichtigste Interaktion stellt in diesem Zusammenhang  die des von T-Zellen exprimierten CD-28 Oberflächenrezeptors mit dem B7-Molekül der antigenpräsentierenden Zelle dar. Dieses zweite Signal dient dem Ausschluss, dass es sich bei dem präsentierten Antigen um ein körpereigenes Peptid handelt und verhindert damit die Bildung autoreaktiver T-Zellen.

T-Zellen

Entsprechend der exprimierten Oberflächenmarker gibt es zwei Subpopulationen von T-Zellen, die zu unterschiedlichen Effektorzellen ausreifen:

  • CD4+ -Zellen (T-Helferzellen) können zu Th1-Zellen oder Th2-Zellen ausreifen. Th1-Zellen produzieren Makrophagenaktivierende Zytokine (IFNy, IL2). Ihre Aufgabe besteht in der  Modulation lokaler Entzündungsreaktionen. Th2 Zellen exprimieren ein anderes Zytokinmuster. Sie wirken bei der Aktivierung von B-Lymphozyten zu Plasmazellen und vermitteln den Antikörperklassenwechsel (Isotypenswitsch) bei der späten humoralen Immunreaktion (s.u.).
  • CD8+-Zellen differenzieren zu zytotoxischen T-Zellen, die mit verschiedenen lytischen Enzymen ausgestattet sind. Sie dienen der Zerstörung von Zellen, die mit intrazellulären Erregern (Viren) infiziert sind.

MHC-Proteine

Dem Umstand, dass es unterschiedliche T-Zell-Populationen mit unterschiedlicher Funktion gibt, trägt auch die Art der Präsentation durch MHC-Proteine Rechnung, von denen es ebenfalls zwei Klassen gibt:

  • MHC I-Proteine werden auf der Oberfläche aller kernhaltigen Körperzellen exprimiert und dienen der Präsentation proteasomal degradierter Proteine, die von der antigenpräsentierenden Zelle selbst synthetisiert wurden (endogene Peptide). Hierzu gehören neben zellspezifischen Antigenen auch virale Antigene, die im Zuge der Virusreplikation gebildet wurden. Die Kopplung der Peptidfragmente erfolgt im endoplasmatischen Retikulum, von wo aus die antigenbeladenen Moleküle via Golgi-Apparat zur Zellmembran gelangen. MHC I-Proteine interagieren mit CD8 positiven T-Zellen, deren Aktivierung zur Bildung zytotoxischer Effektorzellen (Zytotoxische T-Zellen) führt.
  • MHC II-Proteine werden auf nur wenigen Zellen exprimiert, zu denen neben den dendritischen Zellen auch die B-Zellen und Makrophagen (sog. professionelle antigenpräsentierende Zellen, APC) gehören. Sie dienen der Präsentation der via Phagozytose internalisierten Antigene verschiedener- insb. bakterieller- Erreger und interagieren mit naiven CD4- positiven T-Lymphozyten, die zu sogenannten CD4 positiven Helferzellen ausreifen.
Merke: MHC-I-Proteine präsentieren Antigene intrazellulärer Erreger an zytotoxische T-Zellen (→ Zerstörung der infizierten Zellen). MHC-II-Proteine präsentieren Antigene extrazellulärer Erreger an CD4+-Zellen (-> B-Zell-Aktivierung zu Plasmazellen)

B-Zellen

Die Aktivierung naiver B-Lymphozyten bedarf im Gegensatz zu T-Lymphozyten nicht der Antigenpräsentation durch MHC-Moleküle. Die Antigenerkennung erfolgt in diesem Falle durch membranständige IgM oder IgD-Moleküle (B-Zellrezeptor), die lösliche Antigene im Blut oder innerhalb der lymphatischen Gewebe erkennen und binden können.

Die anschließende Aktivierung (klonale Expansion) und Differenzierung zur immunglobulinsezernierenden Plasmazellen erfolgt innerhalb der lymphatischen Gewebe durch:

  • T-Zell-abhängige B-Zellaktivierung: Nach Bindung eines Antigens wird der B-Zellrezeptor internalisiert und das Antigen nach erfolgter lysosomaler Prozessierung durch MHC II-Oberflächenproteine präsentiert. Diese interagieren mit dem T-Zellrezeptor antigenspezifischer CD4+-Zelle, die durch die Rezeptorbindung und weitere kostimulatorische Signale (u.a. Interaktion zwischen CD-40-Molekül der B-Zelle und CD-40 Ligand der T-Zelle) die Proliferation und Differenzierung der B-Zelle zur Palsmazelle anregen. Diese initiale Aktivierung führt zunächst zu einer Bildung kurzlebiger IgM-sezernierender Plasmazellen und findet in der T-Zell-Zone (sog. Primärfokus) der lymphatischen Organe statt. Durch eine spätere Einwanderung von B-Zellen aus dem Primärfokus in die B-Zell-Zonen (Follikel)  kommt es schließlich zur Ausbildung sog. Keimzentren, innerhalb derer durch Komplexe Zell-Zell-Interaktionen die Antigenspezifität der B-Zellen erhöht,  das Antikörpermuster verändert (Isotypenswitch) und immunologische Gedächtniszellen gebildet werden. Die neu entstandenen Plasmazellen besitzen eine höhere Lebensdauer und ein verändertes Antikörperarsenal (IgG, IgE, IgA).
Merke: Die frühe humorale Immunreaktion ist durch die Bildung von IgM gekennzeichnet, das in einer späteren Phase der Infektion durch IgG abgelöst wird.
  • T-Zell-unabhängige B-Zellaktivierung: Verschiedene Antigene, darunter Kapsel-Polysaccharide verschiedener Bakterien, können zu einer Quervernetzung von B-Zell-Rezeptoren mit nachfolgender B-Zellaktivierung führen. Im Gegensatz zur T-Zell-abhängigen B-Zellaktivierung kommt es hierunter nicht zur Bildung immunologischer Gedächtniszellen. Ein Antikörperklassenwechsel von IgM zu IgG findet ebenfalls nur bedingt oder gar nicht statt.

    T-cell_dependent_b-cell_act

    T-Zell-abhängige B-Zell-Aktivierung

 

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