Mikronährstoffe und das Immunsystem
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Das Immunsystem Unspezifisch Spezifisch Humoral: Zellulär: Humoral: Zellulär: Komplement, Akute PhaseProteine Makrophagen, Monozyten, Granulozyten, dendritische Zellen, natürliche Killerzellen Antikörper T- und BLymphozyten Als Botenstoffe, Mediatoren: Zytokine und Chemokine Angeborene, unspezifische Abwehr • Unspezifische Abwehr: „first line of defence“ • Erkennt fremde Strukturen anhand weit verbreiteter Oberflächenmuster (z.B. bestimmter Zellwandbestandteile von Bakterien) • Unabhängig von Antigenen • Jederzeit einsatzbereit, schnelle Reaktion 1 Spezifische, erworbene Abwehr • Jede Zelle oder Antikörper erkennt jeweils nur ein bestimmtes Antigen. • Braucht meist Vermittlung durch unspezifische Abwehr (Antigenpräsentation) • Keine unmittelbare Reaktion • Nach überwundener Infektion bleiben Gedächtniszellen übrig, die beim nächsten Mal eine schnellere Antwort erlauben. Humorales Immunsystem • Name beruht auf dem Vorkommen der aktiven Komponenten in den Körperflüssigkeiten (latein. humores) • Neben den unspezifischen Komponenten (Komplementsystem, Akute Phase Proteine…) spielen v.a. die Antikörper eine wesentliche Rolle. 2 Antikörper - Immunglobuline Antigen Leichte Kette Variabler Teil Konstanter Teil Schwere Kette Spezifische Erkennung und Bindung eines Antigens (z.B. auf der Oberfläche eines Mikroorganismus oder einer Zelle. Durch Bindung und Vernetzung wird das Ag neutralisiert (kann nicht mehr mit anderen Strukturen reagieren, in Zellen eindringen etc. Außerdem: Opsonierung, Aktivierung weiterer Immunfaktoren, Agglutination Zytokine • Botenstoffe der Immunzellen • Vermitteln zwischen humoralem und zellulärem Immunsystem sowie zwischen angeborenem und spezifischem • Beispiele: Interferon gamma (IFN-), Tumornekrosefaktor alpha (TNF-), Interleukine • Wirkungen: u.a. entzündungsfördernd oder -hemmend 3 Zelluläres Immunsystem • Die Zellen des Immunsystems stammen alle von einem gemeinsamen hämatopoietischen Vorläuferzelltyp ab. Knochenmark Quelle: Kimball‘s biology pages http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/H/Hematopoiesis2.gif Zelluläres Immunsystem Unspezifisch: • Monozyten und Makrophagen (Fresszellen), Granulozyten • Antigen präsentierende Zellen: Dendritische, BLymphozyten, Makrophagen • Natürliche Killerzellen Spezifisch: • T-Lymphozyten • B-Lymphozyten 4 Aufbau der spezifischen Immunantwort durch Lymphozyten B-Lymphozyten Antigenkontakt Antikörperproduzierende Plasmazelle Hilfe T-Lymphozyten zytotoxische T-Zelle Antikörperproduktion Antikörper + phagozytierende Zelle Elimination des Antigens Abtötung virusinfizierter Zellen, Abtötung von Tumorzellen Einfluss der Ernährung 5 Allgemeine Einflussfaktoren • schlechter Ernährungszustand (Über- und Untergewicht) • Infektionen • Alkohol • andere Faktoren wie Rauchen, Psyche, Sport, Alter, etc. • Stillen • Nahrungsmittelallergien Immunologische Folgen von Malnutrition Malnutrition Zelluläre Immunität Humorale Immunität Infektion Katabolie Negative Stickstoffbilanz 6 Einfluss einzelner Nahrungsinhaltsstoffe • • • • • • • Fettsäuren Aminosäuren Antioxidantien Vitamine Mineralstoffe Spurenelemente Nicht-nutritive Inhaltsstoffe Einfluss der Ernährung auf die Immunkompetenz Übersicht Direkte Effekte •Mangelernährung, Überernährung oder Nährstoffimbalanz •Einfluss spezifischer Nährstoffe (Vitamine, Polyenfettsäuren, Aminosäuren, Spurenelemente) auf spezifische und unspezifische Immunantworten Indirekte Effekte •Die Ernährung verändert den metabolischen und endokrinen Zustand und dadurch die Immunlage. 7 Ausgewählte Beziehungen zwischen Gesundheit und Antioxidantien aus der Nahrung Antioxidantien Herz-Kreislauferkrankung Krebs Diabetes Makuladegeneration Katarakt Immunfunktion ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↑ Antioxidantien und das Immunsystem • AO fangen freie Radikale ab Membranstabilität • Schleimhautintegrität • Beeinflussung der zellulären und humoralen Immunität 8 Vitamin A und Immunfunktion • Integrität der Haut und Schleimhäute Mukosablock Vit-A-Mangel: • im Tierversuch: Lymphozyten-Proliferation, Phagozytose, spezif. Antikörperantwort, Hautreaktion vom verzögerten Typ, NK-Zellen • beim Menschen: spontane Infektionen, s-IgA Produktion Vor allem humorale Antwort ist beeinträchtigt. Carotenoide • Haben einen von Vitamin A unabhängigen Einfluss auf das Immunsystem. • Supplementierung ↑ T-Zellen, ↑ NK-Zellen (Aktivität und Zahl) -Caroten wirkt auch entzündungshemmend. • Diese Effekte beruhen nur teilweise auf den antioxidativen Eigenschaften der Carotenoide. 9 Vitamin E • Schutz der Zellmembranen • Vit-E-Mangel erhöhte Lipidperoxidation verminderte Membranintegrität • Vit-E-Mangelernährung: B-Zellen-Synthese Infektanfälligkeit • Vitamin E stimuliert auch die Vermehrung und Aktivität von T-Zellen. Vitamin C • Das klassische „Anti-Erkältungs“-Vitamin • Tatsächlich sind die Ergebnisse diverser Studien zu diesem Thema widersprüchlich. • Die Dauer und Schwere der Infektion kann vermindert werden, aber • die Erkrankung an sich kann nicht verhindert werden. • Vit-C-Mangel im Tierversuch: verminderte zelluläre Immunität • Generell enthalten Leukozyten hohe Konzentrationen an Ascorbinsäure. • Bei Infektionen sinken diese rapide ab. 10 Vitamin C und der respiratory burst Makrophagen und Neutrophile weisen besonders hohe Konzentrationen an Ascorbinsäure auf. OCl O2- NOx OCl O2- NOx H2O2 H2O2 OH. 1O 2 OH. 1O 2 Vitamin C fängt die gebildeten Radikale ab und beugt so Gewebsund Zellschäden vor. B-Vitamine und Immunfunktion • Vitamin B6: Mangel führt zu Lymphozytenproliferation, Atrophie des Lymphgewebes • Vitamin B2: Mangel im Tierversuch: Antikörperproduktion, Thymusgewicht. Schleimhautläsionen erleichtern das Eindringen von Keimen. Co-faktor bei der OH.Produktion (Keimabwehr) • Vitamin B12 und Folsäure: Mangel führt zu Granulozytenfunktion, Phagozytose 11 Spurenelemente und ihre allgemeine Rolle im Immunsystem • „Housekeeping“ Aktivitäten (z.B. Zellerneuerung, Energieproduktion, antioxidativer Schutz) • Zellentwicklung und -differenzierung • Signal-mediierte Aktivierung von ruhenden Zellen • Modulation der Kommunikation zwischen Zellen und Organen (z.B. Produktion von Cytokinen, Hormonen, Neurotransmittern) Betrifft besonders das zelluläre Immunsystem Zink und Immunfunktion • Bestandteil vieler Metalloenzyme für RNAund Proteinsynthese für schnell proliferierende Zellen • Zn-Mangel führt zu Thymusatrophie und Störungen der Mukosafunktion 12 Eisen und Immunfunktion • Fe-Mangel führt zu erhöhter Infektanfälligkeit, zelluläre Immunität, Atrophie lymphatischer Gewebe, Lymphozytenproduktion • Bestandteil vieler Enzyme • Antioxidans • Fe-Überschuss führt zu T-Helferzellen und zytotox. T-Zellen, T-Suppressorzellen Eisen und Infektionen • Eisen ist auch für Mikroorganismen essentiell. • Bei Infektionen wird es daher vermehrt in Makrophagen aufgenommen und von diesen gespeichert. • Plasmaspiegel sinken daraufhin. 13 Selen und Immunfunktion • Bestandteil der Glutathionperoxidase Antioxidans • Se-Mangel beeinträchtigt die Fähigkeit der Neutrophilen, Pathogene abzutöten, bei unveränderter Phagozytose-Aktivität. • Infektanfälligkeit ist bei Mangel erhöht • T-Zellproliferation ist beeinträchtigt, was auch auf die Ak-Produktion durch B-Zellen rückwirkt. Weitere Spurenelemente • Mangan und Kupfer: ein Einfluss auf das Immunsystem wird diskutiert. Kupfermangel führt zu erhöhter Infektanfälligkeit. Betroffen ist die Tzellvermittelte Immunabwehr. 14
