Grundwissen Immunologie
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Christine Schutt, Barbara Broker
Grundwissen
Immunologie
2. Auflage
Spektrum
k _ / L AKADEMISCHER VERLAG
Inhaltsverzeichnis
Meilensteine der Immunologie oder eine etwas andere Einführung
XI
DAS FUNKTIONIERENDE IMMUNSYSTEM
1
1.1
1.2
1.3
2
2.1
Was gehört zum Immunsystem? .... 2
Zellen und Organe des Immun Systems
2
1.1.1
Zellen des angeborenen
Immunsystems
2
1.1.2
Zellen des adaptiven
Immunsystems
3
1.1.3
Die CD-Nomenklatur
4
1.1.4
Primäre lymphatische
Organe
4
1.1.5
Sekundäre lymphatische
Organe
5
Antikörper
7
1.2.1
Struktur der Antikörper
7
1.2.2
Die Antigen/AntikörperBindung
8
1.2.3
Antikörperklassen
10
Komplementäre Abwehrmechanismen
12
1.3.1
Barrierefunktionen
12
1.3.2
Defensine, Opsonine
und Co
13
1.3.3
Physiologische Bakterienbesiedlung
14
1.3.4
Akute-Phase-Proteine
14
1.3.5
Das Komplementsystem .... 15
Wie erkennen die Immunzellen
einAntigen?
Mustererkennungsrezeptoren
(PRRs)
2.2
2.3
2.4
2.5
3
3.1
3.2
3.3
3.4
22
22
MHC-Moleküle
2.2.1
MHC-Klassel
2.2.2
MHC-Klassell
2.2.3
Der MHC-Polymorphismus
2.2.4
MHC-KlasselB
Rezeptoren der natürlichen
Killer(NK)-Zellen
B-Zell-Rezeptoren (BCRs)
T-Zell-Rezeptoren (TCRs)
2.5.1
Struktur
2.5.2
Antigenbindung
2.5.3
Antigenprozessierung
für die Erkennung durch
T-Zellen
2.5.4
Besonderheiten bei der
Antigenerkennung durch
T-Zellen
Was versteht man unter einer
klonalen Antwort?
Wie entsteht die große Antigenrezeptor-Diversität der B- und
T-Zellen?
Der Aufbau der Immunglobulinund T-Zell-Rezeptor-Genloci
Die somatische Rekombination
Vom rekombinierten Gen zum
Rezeptor
24
25
26
26
26
27
28
28
28
29
29
31
34
35
36
37
39
VI
Inhaltsverzeichnis
4
Wie verarbeiten die
Immunzellen die Information? .... 41
4.1
4.2
Von der Membran zum Kern
Signaltransduktion durch den
T-Zell-Rezeptor
4.2.1
Tyrosinphosphorylierung ..
4.2.2
Adapterproteine
4.2.3
Phopholipase Cy
4.2.4
Ras
Signale durch Zytokinrezeptoren
der Hämatopoietin-Familie
Signale durch Toll-like-Rezeptoren ...
Todessignale
Die Integration mehrerer Signale ....
Wie wird der Signalprozess
abgeschlossen?
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
5
5.1
5.2
5.3
5.4
41
42
42
43
43
44
44
46
46
48
Phagozytose
Intrazelluläres Killing
Antigenpräsentation
Makrophagenleistungen
Mastzellsekretionsprodukte
Sekretionsprodukte eosinophiler
Granulozyten
6
Wie kommt eine Immunreaktion
in Gang?
6.1
Die primäre Immunantwort
6.1.1
Unmittelbar wirksame
Abwehrmechanismen
6.1.2
Die Entzündungsreaktion ...
6.1.3
Die Aktivierung des
adaptiven Immunsystems ...
6.1.4
Die Kostimulation „It takes two to tango"
Die sekundäre Immunantwort
6.2.1
Die Keimzentrumsreaktion - koordinierte
Immunität von B- und
T-Zellen (und dendritischen Zellen)
6.2.2
Die T-Zell-unabhängige
Antikörperproduktion
Das Mikromilieu entscheidet über
die Qualität der Immunantwort
49
Welche Konsequenzen hat die
Aktivierung der Immunzellen? .... 51
Antikörpersynthese und Antikörperfunktionen
5.1.1
Komplementvermittelte
Antikörperzytotoxizität
5.1.2
Antikörperabhängige
zelluläre Zytotoxizität
(antibody-dependent cellular
cytotoxicity, ADCC)
5.1.3
Opsonierende Antikörper ...
5.1.4
Blockierende Antikörper ....
5.1.5
Maskierende Antikörper ....
5.1.6
Sensibilisierende Antikörper
5.1.7
Neutralisierende Antikörper
5.1.8
AgonistischeAntikörper ....
5.1.9
Antagonistische Antikörper
5.1.10 Inhibierende Antikörper ....
5.1.11 Penetrierende Antikörper ...
5.1.12 Präzipitierende Antikörper
5.1.13 Agglutinierende Antikörper
Zytotoxische T-Zellen {cytotoxk
T lymphocytes, CTLs)
NK-Zell-Zytotoxizität
Gerichtete Zellmigration
5.5
5.6
5.7
5.8
5.9
5.10
6.2
51
51
51
52
52
53
6.3
7
Wie wird eine Immunantwort
koordiniert?
53
7.1
7.2
Zytokine und Zytokinrezeptoren
Dendritische Zellen im Zentrum
der Macht
7.2.1
Die Feuermelder des
Immunsystems
7.2.2
Was T-Helferzellen alles
können
Angeborene und erworbene
Immunität - ein immunregulatorisches Netzwerk
7.3.1
Inflammation oder
Antiinflarnmation?
7.3.2
Immunglobuline und FcRezeptoren
7.3.3
Komplement und
Komplementrezeptoren
54
54
54
54
55
56
56
56
57
58
7.3
58
59
59
60
60
61
63
63
63
63
64
65
67
68
69
69
71
71
74
74
75
76
76
78
79
Inhaltsverzeichnis
7.4
7.5
Chemokine und Chemokinrezeptoren
Neuroimmunoendokrine
Regelkreise
11.1.2
79
81
11.2
8
9
9.1
9.2
9.3
9.4
9.5
9.6
9.7
9.8
9.9
9.10
9.11
10
10.1
10.2
11
11.1
Wie wird eine Immunantwort
wieder abgeschaltet?
Kann das Immunsystem auf
verschiedene Herausforderungen
unterschiedlich reagieren?
Abwehr von Infektionserregern
Elimination von nicht infektiösen
Fremdantigenen
Elimination fremder eukaryotischer
Zellen
Elimination körpereigener apoptotischer Zellen
Toleranz gegenüber körpereigenen
Antigenen
Toleranz gegenüber Nahrungsmittelantigenen
Förderung des fötalen Wachstums ....
Tumorerkennung und-abwehr
Wundheilung
Gewebereparatur durch Knochenmarkstammzellen
Alternsabhängige
Immunkompetenz
Wie funktioniert das Immungedächtnis?
B-Zell-Gedächtnis
T-Zell-Gedächtnis
85
88
89
Zentrale B-Zell-Toleranz
im Knochenmark
11.1.3 Zentrale NK-ZellToleranz
Periphere Toleranz
11.2.1 Ignoranz
11.2.2 Homöostatische
Mechanismen
11.2.3 Deletion
11.2.4 Anergie
11.2.5 Suppression
11.2.6 Periphere B-ZellToleranz
VII
102
102
103
103
103
103
103
104
105
89
12
89
12.1
90
90
90
90
92
93
12.2
12.3
12.4
94
94
13
97
97
97
13.1
Wie vereinbart sich ein breites,
zufällig entstandenes Antigenrezeptor-Repertoire mit immunologischer Selbsttoleranz?
100
Zentrale Toleranz
100
11.1.1 Die T-Zeil-Entwicklung
imThymus
100
13.2
13.3
14
Was passiert an den
Grenzflächen?
Das mukosale Immunsystem
12.1.1 Die Spezialtruppe der
intraepithelialen Lymphozyten
12.1.2 Sekretorisches IgA eine leise Waffe
Orale Toleranz
Die Initiierung einer systemischen
Infektabwehr
Die Rolle der kommensalen
Darmflora
Wie kommen die Zellen zur
richtigen Zeit an den richtigen
Ort?
Wege der Immunzellen durch den
Organismus
Postleitzahlen - oder die molekularen Grundlagen des homing ....
Treffen im Gewimmel
Die Funktionen des Immunsystems in der Übersicht
107
107
108
109
109
111
111
113
113
114
115
118
VIII
Inhaltsverzeichnis
IMMUNOLOGISCHE ARBEITSTECHNIKEN AUF EINEN BLICK
15
15.1
15.2
15.3
15.4
15.5
15.6
15.7
15.8
15.9
15.10
15.11
15.12
15.13
15.14
15.15
15.16
In wfro-Methoden
Quantitative Immunpräzipitation ...
Agglutinationstests
Herstellung monoklonaler
Antikörper
Western-Blotting
Enzym-Immunoassay (ELISA)
Immunfluoreszenz und Immunhistochemie
Durchflusszytometrie
Immunadsorption
Zellseparation mit antikörperbeladenen, magnetischen Partikeln
HLA-Typisierung
ELISPOT
Phagozytosetest und intrazelluläres Killing
Zytotoxizitätstests
Messung der Zeilproliferation
Tetramer-Technologie
Hybridisierungstechnologien
122
122
122
15.16.1 PCR
15.16.2 RT-PCR
15.16.3 Quantitative real-time
PCR
15.16.4 Restriktionsanalyse und
Southern-Blot
15.16.5 Northern-Blot
15.16.6 In siru-Hybridisierung
15.16.7 Mikroarray-Technologie ...
15.16.8 small interfering RNA
(siRNA) .'
15.17 Rekombinante DNA-Technologien..
15.17.1 Gentransfer und Herstellung rekombinanter
Proteine
15.17.2 Gen-Knock-out
135
137
16
16.1
16.2
16.3
In v/Vo-Methoden
Hauttests
Adoptiver Zelltransfer
Transgene und gendefiziente Tiere ..
144
144
145
145
Immunpathologische Krankheitszustände in der Übersicht
150
18.3
Immunkomplexvermittelte
Erkrankungen
159
Wann können körpereigene
Antikörper krank machen?
152
IgE-vermittelte Allergien
152
18.1.1 Systemische Anaphylaxie ... 153
18.1.2 Asthma bronchiale,
Urtikaria, atopisches
Ekzem, Nahrungsmittelallergien
154
Autoreaktive IgG-Antikörper
155
18.2.1 Kreuzreagierende, pathogenspezifische Antikörper
156
18.2.2 Autoreaktive zytotoxische
Antikörper
156
18.2.3 Agonistische Anti-RezeptorAntikörper
157
18.2.4 Antagonistische AntiRezeptor-Antikörper
158
19
122
126
126
128
128
131
131
131
132
133
133
134
135
135
138
139
140
140
141
141
141
141
142
DAS DEFEKTE IMMUNSYMSTEM
17
18
18.1
18.2
19.1
19.2
19.3
20
20.1
Wann können Immunzellen
körpereigene Zellen zerstören? . 161
Autoreaktive CTLs
161
THl/TH17-vermittelte proinflammatorische Zellaktivierung
162
TH2-vermittelte Eosinophilenaktivierung
164
Kann das Immunsystem
unterwandert werden?
Infektionserreger
20.1.1 Immunzellen als Habitat ...
20.1.2 Unterwanderung der angeborenen Abwehrmechanismen
20.1.3 Unterwanderung des adaptiven Immunsystems
165
165
165
165
167
Inhaltsverzeichnis
20.2
21
21.1
21.2
21.3
Tumoren
20.2.1 Passive Mechanismen der
Tumortoleranz
20.2.2 Aktive Toleranzinduktion
durch Tumoren
20.2.3 Förderung von Tumorwachstum durch das
Immunsystem (Tumorenhancement)
170
22
22.1
22.2
Immundefekte
Angeborene Immundefekte
Erworbene Immundefekte
170
23
Therapiebedingte Immunopathien
Arzneimittelnebenwirkungen
Transplantatabstoßung/GvHD
23.2.1 Transfusionszwischenfälle
23.2.2 Transplantatabstoßung ....
23.2.3 Graft versus host disease
(GvHD)
168
23.1
23.2
171
Gefährliche Dysregulationen .... 172
Sepsis
172
Schlaganfall
173
Fibrosierune
173
IX
174
174
174
179
179
180
180
180
182
INTERVENTIONSMÖGLICHKEITEN
24
24.1
24.2
25
25.1
25.2
25.3
25.4
Immunstimulation
Aktive Immunisierung gegen
Infektionserreger
Tumorvakzinierung
Immunsuppression
Toleranzinduktion
Immunsuppression mit Immunglobulinen
Rh-Prophylaxe
Selektive Immunsuppression
186
25.5
186
188
25.6
Therapie mit monoklonalen
Antikörpern
193
Extrakorporale Immunadsorption .. 194
26
Substitution
26.1
26.2
26.3
26.4
Passive Immunisierung
Immunglobulinsubstitution
Einsatz rekombinanter Proteine
Transplantation von Knochenmarkstammzellen
190
190
191
191
192
196
196
196
196
196
Ausblick
197
F & Z 6 Chemokine und ihre Rezeptoren
F & Z 7 NK-Zell-Rezeptoren
F & Z 8 Toll-like und NOD-like
Rezeptoren und ihre Liganden ...
F & Z 9 Beispiele monogenetischer
angeborener Immundefekte
249
252
Anhang: Fakten und Zahlen
F&Zl
F&Z2
F&Z3
F&Z4
F&Z5
Komplement
Die CD-Nomenklatur
Signaltransduktionsmodule
Selektine und ihre Liganden
Zytokine und ihre Rezeptoren ....
200
201
242
243
244
253
254
Abkürzungsverzeichnis
256
Index
260
