Chemotaxis: χυμεια = Chemie, τάξις = Ordnung, AufmarschAngeborene ("unspezifische") Abwehrmechanismen dienen einerseits der Abtötung von Mikroben durch Phagozyten (Entzündung), andererseits der Virusabwehr durch dendritische Zellen sowie natürliche Killerzellen.
Diese Immunsysteme kommen ohne "spezifische" (adaptive) Komponenten
aus, bedürfen keiner Lernphase und wirken daher unmittelbar nach dem
Eindringen von Fremdorganismen in das Innere des Organismus. Primäre lymphatische Organe dienen dem Nachschub von u.a. Granulozyten (Knochenmark) und Lymphozyten (Thymus); sekundäre haben spezielle Aufgaben an strategisch exponierten Stellen (Lymphknoten, Milz, lymphatische Gewebe in Nasen-Rachen-Raum und Darm). Die angeborene Immunität verfügt über mehrere Komponenten: -- Haut und Schleimhäute als erste Barriere (zusammen mit Begleitstoffen, wie Surfactant, Defensine, Laktoferrin, Lysozyme) -- Phagozyten (Granulozyten, Monozyten, Makrophagen) -- Dendritische (antigenpräsentierende) Zellen -- Natürliche Killerzellen -- Plasmaeiweisse, insbesondere das Komplementsystem. Das Komplementsystem - rund 20 Plasmaproteine, die vorwiegend als Vorstufe vorliegen - ist ein Hilfsmechanismus, der sowohl die angeborene als auch die adaptive Abwehr unterstützt (daher der Name) und auf verschiedenen Wegen aktiviert werden kann (alternativer, klassischer und Lektin-Weg). |
Epitheliale Barrieren, die den Übertritt von Mikroorganismen in den Körper verhindern (inklusive deren Begleitstoffe, wie das Surfactant in der Lunge): Haut, gastrointestinales System, Respirationstrakt, Urogenitaltrakt Phagozyten
(vor allem neutrophile Granulozyten und Makrophagen) können rasch an
jeden beliebigen Entzündungsort rekrutiert werden. Makrophagen sind in das Gewebe
übergetretene gereifte Monozyten Dendritische Zellen - diese präsentieren Antigene und produzieren Typ-I-Interferone Natürliche Killerzellen schützen unmittelbar vor Viren und intrazellulären Bakterien Verschiedene Plasmaeiweisse, vor allem des Komplementsystems Thrombozyten
Virusabwehr durch dendritische und natürliche Killerzellen, 
Entzündung zwecks Abtötung von Mikroben durch phagozytäre Leukozyten.
Primäre lymphatische Organe beinhalten die Vorläuferzellen, aus denen Immunzellen nachgebildet werden (Knochenmark, Thymus). Diese sekundären lymphatische
Gewebe und Organe sind an strategisch wichtigen Stellen postiert: 
Blut: Milz Nasen-Rachen-Raum: Lymphatischer Rachenring Verdauungssystem: Peyer´sche Plaques im Dünndarm,
Appendix Haut, Schleimhäute, Organe: Lymphknoten.
Näherers s. dort
Defensine
(>Abbildung) sind kleine, cysteinreiche (kationische) Proteine, die
sich auf Haut und Schleimhäuten sowie in Neutrophilen-Granula finden
und toxisch auf Mikroben wirken.
Ihr
Plasmaspiegel steigt bei Entzündungen an. Sie
scheinen nur bei niedriger Salzkonzentration zu wirken; dies könnte
erklären, warum bei zystischer Fibrose
die Atemwege leichter geschädigt und infiziert werden. Lysozyme
(vom c-Typ, nach conventional oder chicken-type)
befinden sich in
praktisch allen Sekreten und Körperflüssigkeiten (Blutserum,
Tränenflüssigkeit, Speichel, Atemtrakt, Zerebrospinalflüssigkeit,
Zervixschleim, Fruchtwasser, Milch) und werden von
verschiedenen Zellen (Schleimhaut- und Tubulusepithel, Leukozyten u.a.)
gebildet.
Die Peptidoglykanzellwand gram-positiver Bakterien wird durch Lysozym direkt angegriffen,
diejenige gram-negativer Bakterien wird für den Angriff durch Lysozyme
durch Faktoren wie Laktoferrin und Defensine vorbereitet.
Mittels
Röntgenstrukturanalyse (Röntgenkristallographie) lässt sich der
dreidimensionale Aufbau u.a. von Proteinmolekülen aufklären. Lysozym
war das erste Enzym, bei dem dies gelang (1965 von David C. Phillips) Das eisenbindende, antibakteriell und antiviral wirksame Transferrin Laktoferrin
ist sowohl antiviral als auch antimikrobiell aktiv. Außer eisenbindend
wirkt es als Peptidase, Nuklease (RNS, DNS) und Tryptaseinhibitor.
Laktoferrin kommt u.a. in Tränenflüssigkeit, Speichel, Nasen- und Bronchialsekret, Schweiß, Vaginalsekret, Samenflüssigkeit und in Milch vor.
IL-1R, IL-1 receptor SIRPα, signal-regulatory protein-α TGFβR, TGFβ-Rezeptor TNFR, TNF-Rezeptor Mustererkennungsrezeptoren (Pattern Recognition Receptors, PRRs). Diese erkennen molekulare Muster (Pathogen-associated molecular patterns, PAMPs), die für die Mikroben lebenswichtig (und nicht beliebig austauschbar) sind. Man spricht auch von Microbe-associated molecular patterns (MAMPs). 
Toll-like receptors (TLR)
spielen eine Schlüsselrolle bei der Erkennung und Bekämpfung von
Infektionen. Man kennt
über ein Dutzend TLR's, die sich in Liganden und
Wirkungsmechanismen unterscheiden. Sie sind spezifisch gegen
bakterielle und virale Komponenten gerichtet und finden sich auf
der Zelloberfläche und in Endosomen (>Abbildung) - sie triggern zelluläre
Antworten sowohl auf außen gebundene als auch internalisierte Mikroben. 
Opsoninbindende Rezeptoren: Diese erkennen verschiedene opsonisierende
Liganden (auf Bakterien), wie den Fc-Anteil von Antikörpern,
Komplementfaktoren, mannosebindendes Lektin (MBL) oder
Surfactant-Protein. Der russische Forscher Elias Metschnikow erhielt 1908 zusammen mit Paul Ehrlich
"in Anerkennung ihrer Arbeiten über die Immunität" den Nobelpreis für
Physiologie oder Medizin. Er konnte u.a. beobachten, wie in
Seesternlarven eingestochene Baumnadeln von Zellen umringt und
aufgelöst wurden. Er nannte diese Zellen (nach Konsultation mit dem
sprachlich besonders versierten Zoologen Carl Claus)
Phagozyten, also "Fresszellen". Heute weiss man, dass zu den Aufgaben
der Phagozyten auch die Antigenpräsentation an T-Lymphozyten gehört.
Natürliche Killerzellen
(NK-Zellen) erkennen "gestresste" Körperzellen. Antikörper und MHC sind dazu - im Gegensatz zu Killer-T-Zellen - nicht notwendig, dadurch sind sehr rasche Immunantworten möglich. 
Aktivierende
Rezeptoren erkennen Oberflächenmoleküle gestresster (infizierter,
DNS-beschädigter) Zellen. Solche Liganden werden oft von infizierten
Zellen stärker produziert. Inhibierende Rezeptoren erkennen MHC-I-Moleküle; diese werden von allen gesunden Zellen exprimiert. Werden inhibitorische Rezeptoren nicht besetzt, aktiviert das die Zelle.
Das bewerkstelligen sie, indem sie angegriffene Zellen zu Apoptose veranlassen NK-Zellen nützen auch Poren, die aus Perforin aufgebaut sind. Perforin
ist ein Protein, das von NK-Zellen und zytotoxischen (CD8 positiven)
Zellen gebildet, in Granula gespeichert und bei Degranulierung (Ca++-abhängig) zu Poren in der Zellmembran der Zielzelle oligomerisieren kann. Dadurch können zytotoxische Stoffe (Granzyme : Proteasen in Granula von zytotoxischen T-Zellen, von Perforin unterstützt) in die angegriffene Zelle eindringen - s. auch dort Weiters
verfügen NK-Zellen über Fc-Rezeptoren, d.h. sie können Antikörper binden und
antikörperabhängige zellvermittelte Zytotoxizität (ADCC) auslösen. Monozyten werden im roten Knochenmark gebildet
und wandern über den Blutkreislauf in die Peripherie, wo sie
gegebenenfalls zu Makrophagen heranreifen. Sie beteiligen sich an
Phagozytose und Antigenpräsentation
(unspezifische und spezifische Abwehr), werden in der roten
Milzpulpa gespeichert und von dort vor allem bei akuten Entzündungen
freigesetzt. 1-3 Tage zirkulieren sie im Kreislauf als Vorläufer von Makrophagen sowie dendritischen Zellen, die dann für Wochen bis Monate im Gewebe aktiv sind. Über Monozyten im weißen Blutbild s. dort Makrophagen
finden sich vor allem im Gewebe der Haut, der Lunge und des Darms, wo sie
"vor sich hin phagozytieren" (z.B. Zelltrümmer: Pro Sekunde stirbt etwa
eine Million Zellen im Körper ab) und gleichzeitig auf potentielle Pathogene warten
(Haut und Schleimhäute als erste Verteidigungslinie!). Makrophagen bilden Zytokine, einschließlich Interleukinen und Interferon.
2, Endozytose 3, Bildung eines Phagosoms 4, Fusion mit Lysosom 5, enzymatischer Abbau der Mikrobe / des Partikels 6, Residualkörperchen mit unverdaulichem Material 7, Exozytose Neutrophile Granulozyten (>90 % aller Granulozyten) haben im Blut eine Lebensdauer von lediglich einigen Tagen, sie sterben durch Apoptose.
Sie präsentieren keine Antigene (wie Makrophagen), sondern sind
ausschließlich auf Abwehr spezialisiert. Eosinophile Granulozyten
(2-4%) zerstören Parasiten und modulieren Entzündungsprozesse in
geschädigtem Gewebe. Sie sind
dicht mit Antikörper-Rezeptoren bestückt; wenn sie Antikörper (IgE)
binden, entladen sie ihre toxischen Granula in ihre Umgebung, vor
allem zur Abwehr IgE-markierter Parasiten.
Ihre Reizung bedingt Degranulierung mit Freisetzung von kationischen
Proteinen, Sauerstoffradikalen (reactive oxygen species ROS) wie
Superoxide, Peroxide und Hypobromit; ferner Eikosanoiden, Elastase und
anderen Enzymen, Wachstumsfaktoren und Zytokinen.
Auch basophile
Granulozyten (<1%) beteiligen sich an der
Parasiten-Bekämpfung. Sie können (wie Mastzellen) durch Degranulation
Heparin und Histamin freisetzen, was gerinnungshemmend und
vasodilatierend wirkt, die Kapillarpermeabilität steigert und an der Entstehung von Schmerz und Entzündungsprozessen mitwirkt. Weiters sezernieren sie bei Bedarf Interleukine.
Über die Rolle von Leukozyten bei immunologischen Hypersensitivitätsreaktionen s. dort
Schließlich beteiligen sich auch Thrombozyten an der Abwehr von Mikroben ( s. dort).
Chemotaxine - sie regen die Freisetzung von Entzündungsmediatoren an (Faktor C5!), Opsonine - sie binden an Pathogene und regen die Phagozytose an (Faktor C3b!),
porenbildende Eiweiße - sie lagern sich in die Membran ein (Membran-Angriffskomplex MAC, Membrane attack complex,
eine aus den Komplementfaktoren 5, 6, 7, 8 und 9 aufgebaute,
schwimmreifenähnliche Struktur, die eine offene Pore in der
angegriffenen Zellmembran bildet (<Abbildung).| Konzentrationsbereiche, Aktivierungsprodukte und Funktionen der wichtigsten Komplementfaktoren Nach: Abbas AK, Lichtman AH, Pober JS, Cellular and Molecular Immunology, 2nd ed., Saunders 1994 |
|||
| Komponente |
Konzentration im Serum (µg/ml, gerundet) |
Aktivierungsprodukt |
Funktion |
| C1q |
75 |
bindet an Fc |
|
| C1r |
50 |
aktives C1r |
spaltet C1s |
| C1s |
50 |
aktives C1s |
spaltet C4 und C2 |
| C4 |
200-500 |
C4a, C4b |
C4a: Anaphylatoxin C4b: bindet an aktivierende Oberflächen → Teil der C3-Konvertase |
| C2 |
20 |
C2a, C2b |
Serinprotease: Teil der C3- und C5-Konvertase |
| C3 |
550-1200 |
C3a, C3b |
C3a: Anaphylatoxin C3b: Opsonin, bindet an aktivierende Oberflächen → Teil der C3-Konvertase |
| C5 |
70 |
C5a, C5b |
C5a: Anaphylatoxin C5b: startet MAC-Konfiguration |
| C6 |
60 |
MAC-Komponente |
|
| C7 |
60 |
MAC-Komponente | |
| C8 |
60 |
MAC-Komponente | |
| C9 |
60 |
MAC-Komponente, Polymerate bildet Membranporen |
|
| Faktor B |
200 |
Ba/Bb |
Bb: Serinprotease: Teil der C3- und C5-Konvertase |
| Faktor D |
1-2 |
akt. D |
aktiv im Kreislauf, spaltet Faktor B |
| Properdin |
25 |
stabilisiert C3-Konvertase des alternativen Wegs |
|
Es lockt Leukozyten ins
Gewebe (Chemotaxis: Beeinflussung der Migration durch extrazelluläre Stoffkonzentrationsgradienten;
diese führen zu entsprechenden gerichteten Aktivitäten in der Zelle,
was zu Bewegung in oder gegen die Richtung des Konzentrationsgefälles
führt, z.B. eines Leukozyten zu einem Entzündungsherd - s. auch unter Diapedese) und aktiviert sie zusammen mit Gewebezellen;
bewirkt Lyse, wenn IgG oder IgM an Antigene binden (komplementbindende Antikörper), und wirkt auf Gefäßwände (Vasodilatation), Bronchien (Bronchokonstriktion) u.a.
Der klassische Weg
(<Abbildung) beginnt mit der Bindung des Komplementfaktors C1 an (aktivierte
komplementbindende) Antikörper, die an der Oberfläche eines Pathogens
gebunden sind. Es kommt zur schrittweisen Bildung von C4b2b und
einer explosionsartigen Aktivierung von C3-Konvertase (C3 ist der
quantitativ führende Komplementfaktor) - s. dort. Der MB-Lektin-Weg (Lektine sind Proteine, die sich spezifisch an Zellmembranen binden und Reaktionen auslösen): Ein mannosebindendes Lektin (MBL) des Blutplasmas bindet an Mannose auf Bakterienoberflächen. Das aktiviert Serinproteasen, die als MASP (MBL-associated serine proteases) bezeichnet werden. Diese bilden wie im klassischen Weg aus C2 und C4 eine C3-Konvertase. Der alternative Wegfunktioniert
vergleichsweise langsam und ist immer ein wenig aktiv (er "köchelt
dahin"). An mikrobiellen Strukturen werden autokatalytisch
kleine Mengen C3b gebildet, unter Beteiligung der Faktoren B und D wird
C5 gespalten, und C5b initiiert schließlich die Bildung eines
Membran-Angriffskomplexes (MAC, <Abbildung).
Die Informationen in dieser Website basieren auf verschiedenen Quellen:
Lehrbüchern, Reviews, Originalarbeiten u.a. Sie
sollen zur Auseinandersetzung mit physiologischen Fragen, Problemen und
Erkenntnissen anregen. Soferne Referenzbereiche angegeben sind, dienen diese zur Orientierung; die Grenzen sind aus biologischen, messmethodischen und statistischen Gründen nicht absolut. Wissenschaft fragt, vermutet und interpretiert; sie ist offen, dynamisch und evolutiv. Sie strebt nach Erkenntnis, erhebt aber nicht den Anspruch, im Besitz der "Wahrheit" zu sein.
