Eine Reise durch die Physiologie

XVI.      XVII. Abwehrvorgänge (Immunologie)       XVIII.


Abwehrstrategien, mikrobielle Besiedelung des Körpers

Funktionen des angeborenen Immunsystems

Phasen der spezifischen Immunabwehr

B-Zellen und Antikörper

MHC-System und Antigenpräsentation

T-Zellen und Zytokine

Lymphoidale Organe und Lymphozyten-'trafficking'

Antigenpräsentierende Zellen; Mikroglia

Untersuchung des Immunsystems



"Immun" bedeutet wörtlich "unangreifbar". Das Immunsystem schützt vor äußeren (Schadstoffe, Infektionserreger, Parasiten) und inneren Herausforderungen (aus dem Ruder gelaufene eigene Zellen), indem es sie inaktiviert und eliminiert. Es kann aber auch zu einer potenziellen Bedrohung werden (Autoimmunerkrankungen). Hohe Komplexität und Anpassungsfähigkeit sind notwendig, um auf ständig wechselnde Umstände adäquat zu reagieren.

Zum Zeitpunkt der Geburt ist das Neugeborene zwar noch über das Immunsystem der Mutter (Antikörper in Blut, Milch) geschützt, sein Immunsystem ist aber im Wesentlichen schon angelegt.

Das angeborene Immunsystem verfügt über phagozytierende Zellen (Granulozyten, Monozyten, Makrophagen), die pathogenspezifische Strukturen (z.B. auf Bakterien) erkennen und erste Abwehrreaktionen starten. Phagozyten unterstützen auch die Funktion von Lymphozyten - die Systeme kooperieren.

Lymphozyten gehören zum adaptiven Immunsystem; es erkennt mittels löslicher oder zellständiger Antikörper (Rezeptoren) Antigene und reagiert in spezifischer Weise. Das adaptive System kann zwischen mehr als 1012 unterschiedlichen antigenen Strukturen differenzieren. Diese Vielfalt ist durch freie Kombination aus verschiedenen Genelementen (somatische Hypermutation) möglich.

Lymphozyten werden eingeteilt in B-Zellen, die im Knochenmark, und T-Zellen (Helfer-  und zytotoxische), die im Thymus geprägt werden. Antikörperbildende B-Zellen heißen Plasmazellen (mit ausgeprägter Proteinsynthese-Maschinerie). Natürliche Killerzellen (NK-Zellen) haben Rezeptoren, deren Muster über eine Aktivierung ihres "Kill"-Mechanismus entscheidet: Aktivierende Rezeptoren erkennen Oberflächenmoleküle infizierter oder DNS-beschädigter Zellen, inhibierende erkennen (von gesunden Zellen exprimierte) MHC-I-Moleküle. Die Aktivität von NK-Zellen richtet sich gegen infizierte oder Tumorzellen - ohne vorangegangenen Antigenkontakt.

Humorale Faktoren im Immunsystem werden eingeteilt in Zytokine, Antikörper, und das Komplementsystem. Zytokine sind hormonähnliche Substanzen, die auto-, para- und endokrin wirken können: Interleukine (IL), Wachstumsfaktoren, Interferone, Akutphasenproteine. Zytokine koordinieren Vorgänge innerhalb des Immunsystems und darüber hinaus (z.B. Blutbildung). Sie wirken (wie Hormone) nur über spezifische Rezeptorstrukturen (Zytokinrezeptoren).

Antikörper gibt es in mehreren Klassen: Die Erstantwort auf einen Antigenkontakt bildet - gegen Erreger besonders wirksames - IgM (Ig = Immunglobulin). Wiederholter Kontakt mit dem Antigen aktiviert IgG (dringt besser ins Gewebe ein), IgA (wird über Schleimhäute sezerniert) und IgE (wirkt gegen Parasiten).

Das Komplementsystem lockt Leukozyten ins Gewebe (Chemotaxis), bewirkt über IgG / IgM (komplementbindende Antikörper) die Auflösung (Lyse) angegriffener Zellen, und aktiviert glatte Muskulatur (Vasodilatation, Bronchokonstriktion). Es bildet Konvertasen, die Effektormoleküle freisetzen - Chemokine (locken Abwehrzellen an), Opsonine (erleichtern die Phagozytose), porenbildende Eiweiße (MAC, membrane attack complex) - und helfen so, Pathogene zu eliminieren.

T-Zellen erkennen antigene Proteine nur, wenn sie durch andere Zellen "vorverdaut" und auf Molekülen des Histokompatibilitätskomplexes (HLA) - HMC-Klassen (major histocompatibility complex) I und II - dargereicht werden (Antigenpräsentation). Bestimmte HLA-Kombinationen heißen Haplotypen; sie sind genetisch vererbbar (und erklären u.a. familiäre Häufung von Autoimmunerkrankungen).

Zytotoxische und Helfer-T-Zellen reagieren mit unterschiedlichen HLA-Molekülen: Zytotoxische erkennen 8-10 Aminosäuren auf MHC-Klasse I-Molekülen (auf fast allen Körperzellen) in Kombination mit CD8 - sie erkennen so z.B. virusinfizierte Zellen (intrazelluläre Überwachung). Helferzellen erkennen 12-25 Aminosäuren auf MHC-Klasse II-Molekülen (auf Immunzellen) in Kombination mit CD4 - an antigenpräsentierenden Zellen (dendritische Zellen, Makrophagen), die aus ihrer Umgebung Verdächtiges phagozytiert haben (extrazelluläre Überwachung).

Helferzellen sezernieren bei ihrer Aktivierung unterschiedliche Mediatorstoffe und werden dementsprechend in Subpopulationen gruppiert: Th-1-Lymphozyten (setzen Zytokine frei, bekämpfen Viren und Bakterien), Th-2-Lymphozyten (hemmen Th-1-Lymphozyten und Entzündungsvorgänge), Treg-Lymphozyten dämpfen Immunantworten und erhalten die Autoimmuntoleranz, Th-17-Lymphozyten haben regulierende und pathogen-bekämpfende Eigenschaften.

Meist arbeiten mehrere Komponenten des angeborenen und des adaptiven Immunsystems zusammen, ergänzen und/oder kontrollieren einander gegenseitig. Insgesamt macht die Komplexität dieses Systems labordiagnostisch begründete Prognosen über individuelle Krankheitsverläufe nicht gerade einfach.
 
© H. Hinghofer-Szalkay