Abwehrvorgänge (Immunologie)


Untersuchung des Immunsystems

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© H. Hinghofer-Szalkay
Abszess: abs-cedere = sich zurückziehen, weichen (abscessus = Eitergeschwulst)
Alopezie: ἀλώπηξ = Fuchs(fell)
Osteomyelitis: ὀστέον = Knochen, μυελός = Mark
Pyodermie: πυο
ν = Eiter, δέρμα = Haut
Soor: sohren (altdeutsch) = wundmachen (engl. sore)



Die immunologische Diagnostik orientiert sich an klinischen Symptomen (Entzündungszeichen, geschwollene Lymphknoten,..), labordiagnostischen Resultaten (Differenzialblutbild, Immunglobuline, Komplementfaktoren, HLA-Typisierung) und in-vivo-Assays (Hauttests).

Aufgrund der enormen Komplexität des Immunsystems können gleichzeitig zum Teil widersprüchlich erscheinende Indizien bestehen; mangelnde oder überschießende Immunaktivität (Anergie, Hyperergie) äußern sich nicht immer in Form eindeutiger Befunde.

Immunoassays können z.B. als Radioimmunoassay (RIA) oder Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) zum Einsatz gelangen. Bei der Durchflusszytometrie werden einzelne Zellen an einem Detektor vorbeigeführt und Färbung, Markierung o.ä. erfasst (Streulicht, Fluoreszenz); es kann z.B. auch eine CD-Klassifizierung erfolgen.


Klinische Indizien Labormethoden
Durchflusszytometrie

 
>Abbildung: Interaktion zwischen hypothalamisch-hypophysärem und Immunsystem
  Nach einer Vorlage in New Human Physiology

Der Hypothalamus steht unter dem Einfluss von Zytokinen aus dem Immunsystem (Interleukine). Hormone, die unter hypothalamischer Kontrolle stehen (Kortisol, Adrenalin), beeinflussen ihrerseits das Immunsystem
Die Komplexität des Immunsystems macht seine Untersuchung zu einer vielgliedrigen Herausforderung. Die diagnostische Spannbreite liegt von molekularen bis psycho-neuroimmunologischen Aspekten. So gibt es eine starke Wechselbeziehung zwischen Stress und Abwehrkraft. Man orientiert sich an der Anamnese genauso wie an verschiedenen Indizien, Symptomen und Laboruntersuchungen.

Klinisch liegt der Verdacht auf ein immunpathologisches Geschehen vor, wenn
 
  Anamnese und Befund auffällig sind (z.B. Hautbefunde wie Pyodermie , schwere Abszesse , Alopezie )

  Infektionen mit auffälliger Häufigkeit auftreten

  Erreger im Spiel sind, gegen die eigentlich ein Impfschutz vorliegen sollte

  Lymphatisches Gewebe reduziert ist (mangelnde Ausbildung / Reaktion von Lymphknoten, Fehlen von Tonsillen, Thymus,..)

  Ungewöhnliche (insbesondere opportunistische) Keime im Vordergrund stehen (die normalerweise nicht exazerbieren)

  Infektionen auffällig verlaufen (z.B. in den Nebenhöhlen, Mundsoor - Kandidose -, Osteomyelitiden usw.)

  Autoimmungeschehen auftreten
 
Eine fehlgelaufene Immunantwort muss noch keinen Immundefekt bedeuten. Liegt ein solcher tatsächlich vor, muss festgestellt werden, welche Komponente des Immunsystems betroffen ist. In diesem Fall ist die Anwendung spezieller Labordiagnostik angezeigt:

Allgemein:

    Differenzialblutbild (Neutropenie? Lymphopenie?)

    Immunglobuline

    Komplementfaktoren (Komplementdefekt?)

    HLA-Typisierung

    In-vivo-Assays: Hauttestung

Weiterführend:

    Phagozyten (bakterizide Funktion, Oberflächenmarker; Phagozytendefekt?)

    T-Zell-System (In-vitro-Funktion, Immunphänotypisierung; T-Zell-Defekt?)

    B-Zell-System (in vivo, in vitro; humoraler Immundefekt?)

    Zytokine (z.B. IL-6 <11,3 ng/l, IL-8 <62 ng/l, TNF-α <8 ng/l)

  T-Lymphozyten
700-2200 /µl Blut
(CD4-Helferzellen 400-1500, CD8-Suppressorzellen 290-1100)

  B-Lymphozyten
80-450 /µl Blut

  NK-Zellen
100-640 /µl Blut
 
Einige Untersuchungsmethoden, die auch für die Untersuchung des Immunsystems in Frage kommen, basieren auf Antigenerkennung mittels spezifischer Antikörper (Immunoassays):

  Radioimmunoassay (RIA): Quantitativer Nachweis von Infektionsantigenen im Blut

  Festphasen-Enzym-Immunosorbent-Assays (EIA), insbesondere:

  Enzyme Linked Immunosorbent Assay (ELISA): Nachweis von Proteinen, z.B. Antikörpern, Viren
 

>Abbildung: Immunophenotyping
Nach: Maecker HT et al, Standardizing immunophenotyping for the Human Immunology Project. Nat Rev Immunol 2012; 12: 191-200

Beispiel eines durchflusszytometrischen Versuchsaufbaus. Kryokonservierung optional. Zellen werden mit Immunfluoreszenz markiert, der Detektor (Photomultiplier) auf optimale Empfindlichkeit eingestellt. Jeder dieser Schritte kann zwischen verschiedenen Labors methodisch variieren, was die Ergebnisse bzw. Normwertbereiche beeinflusst

  Als gut standardisierbare Untersuchungs- und Diagnosemethode wird die Durchflusszytometrie u.a. in der Immunologie eingesetzt. Dabei werden einzelne Zellen in einer Suspension (aufbereitete Blutprobe) an einer optischen oder elektrischen Detektionsstelle vorbeigeführt; die Detektionsrate liegt in der Größenordnung >103 Zellen pro Sekunde. Dabei treten Effekte auf, die von der Morphologie oder Färbung / Markierung der Zellen abhängen (Streulicht, Fluoreszenz) und von Detektoren erfasst werden.

Größe und Strukturmerkmale (
Komplexität) jeder Zelle bestimmt die Menge des detektierten Lichts. So weisen Granulozyten eine rauhe Oberfläche und zahlreiche Vesikel auf und streuen deshalb mehr Licht als T-Zellen mit ihrer glatten Oberfläche und weniger komplexen Strukturierung.
 

<Abbildung: Durchflusszytometrische Karte von Leukozyten aus einer Blutprobe
Nach einer Vorlage in anth.ucsb.edu


Das entstehende Vorwärtsstreulicht (FSC = Forward Scatter) und Seitwärtsstreulicht (SSC = Side Scatter) haben unterschiedliche Bedeutung (<Abbildung):

     FSC
hängt vom Zellvolumen ab, da es mit der Lichtbeugung im flachen Winkel zusammenhängt.

     SSC hingegen ein Maß für das Licht, das im rechten Winkel abgelenkt wird und gibt Auskunft über die Granularität des Zytoplasma, die Zahl der Vesikel sowie Struktur und Größe des Zellkerns.

Zusätzlich zur Lichtstreuung können auch Fluoreszenzfarben erfasst werden
(>Abbildung oben). Diese binden entweder direkt an bestimmte Zellbestandteile - so markieren 4,6-Diamidin-2-phenylindol (DAPI) und Propidiumiodid DNA im Zellkern - oder man verwendet mit Fluoreszenzfarbstoffen markierte Antikörper, die meist Membranproteine erkennen.

Verwendet man verschiedenfarbige Laser / Filter, können mehrere Merkmale gleichzeitig quantifiziert werden.


Auf diese Weise kann z.B. eine CD-Klassifizierung (CD = cluster of differentiation) erfolgen. Man kennt mittlerweile über 300 CD-Merkmale. Diese werden spezifisch von bestimmte Zellen exprimiert und haben unterschiedliche Funktionen. Die Analyse der Ausprägung diverser zellulärer Oberflächenmerkmale wird als Immunophenotyping bezeichnet.

 
  Liste von CD-Markern



Eine Reise durch die Physiologie


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