Seminar Abwehr I Dr. Eva Untersmayr Inst. f. Pathophysiologie Seminaraufbau • Wiederholung ausgewählter Kapitel zum Thema natürliche Abwehr • Selbständiges Durcharbeiten der SIP-Fragenbeispiele • Besprechung der beantworteten Fragen 1 Natürliche Abwehr Nicht antigenspezif., sofort (0-4 Std) keine immunologische Memory Adhärenz Lokale Infektion Lokale Infektion Lymphogene A. Adaptive Imm. Flora Wundheilung Komplement Lokale Faktoren Antibakt. Prot. Zytokine γδ T Zellen Phagozyten Phagozyten Zytotoxizität Phagozyten Infektion unter Kontrolle halten bis adaptive Immunantwort entwickelt Lokale Reaktionen Akute Entzündung 1) Kapilläre Dilatation (Histamin), postkapillär Vasokonstriktion RUBOR, CALOR 2) Permeabilitätssteigerung: Aufgrund metabol. Unterversorgung Æ postkapilläre Dilatation und Exsudat TUMOR Auslöser: Schäden an Basalmembran oder Mediatoren (Histamin, Substanz P, Prostaglandine) 3) Schmerz: direkt, Kalium, Histamin, Bradykinin, Prostaglandine Æ Erregung nociceptiver Neurone Æ Afferenz DOLOR Substanz P (Rückkoppl.!) 4) Functio laesa 2 Lokale Reaktionen auf Reize Axonreflex Antwort auf Verletzungen • Vasodilatation (Rötung) • Kapillarpermeablität (Quaddel) Substanz P Histamin Triple response: Initiale Rötung, initiale Schwellung (Quaddel), diffuse Rötung der Umgebung • Depolarisationswelle ÆSubstanz P Freisetzung ÆVasodilatation und Mastzellaktivierung Æ pos. Rückkopplung Lokale Reaktionen auf Reize Chronische Entzündung • Persistierende Reize • Fremdkörper • Tumore Epitheloidzellen, Riesenzellen Makrophage IL-1 FAF LK Fibroblasten Proliferation Aktiv. T-Zelle FAF • Autoimmun • Extrazelluläre Mikroorganismen EZ Kollagen Sekretion Fibrosierung Granulom Kapsel • Chron. physikalische und chemische Reize 3 Systemisch: Akute Phasen Reaktion Komplexe Allgemeinreaktion, Auslöser Gewebsschädigung Lokale Infektion MakrophagenAktivierung Leukozytose: zirkulierende Neutrophile (IL-8) Quelle: KM und haften an Endothelzellen GM-CSF Æ Linksverschiebung (stabkernige Ganulozyten an der Gesamtpopulation) Fieber/ endogene Pyrogene: TNF-α, IL-1, IL-6 Hypothalamus: Temperatur (v.a. PGE2) Æ virale und bakt. Replikation , spezifische Immunantwort Systemisch: Akute Phasen Reaktion Komplexe Allgemeinreaktion, Auslöser Gewebsschädigung Lokale Infektion MakrophagenAktivierung IL- 6, IL-1, TNF-α v.a. in der Leber Surfactant Protein A, D Fibrinogen Serumamyloidprotein C-reaktives Protein Mannanbindendes Lectin 4 Akut Phasen Proteine Funktionen: • Opsonisierung • Aktivierung von Komplement Funktionelle Eigenschaften von AK, aber nicht gezielt und spezifisch Mannanbindendes Lektin bindet an Phosphorylcholin bindet an Mannosereste Ba kt er iu m bindet C1q Ba kt er iu m C-reaktives Protein Makrophage bindet C1q Makrophage Surfactant Proteine A und D: Phagozytose von Atemwegspathogenen Einteilung der natürlichen Abwehr Zellulärer Schenkel • Phagozytose • Mediatorausschüttung Æ unspezifische Abwehr • Zytotoxizität Humoraler Schenkel • Direkte Abwehr extrazellulärer Erreger • Chemotaxis • Opsonisierung • Entzündungseinleitung durch Zellaktivierung und -neubildung 5 Der humorale Schenkel • Reaktive Sauerstoffmetaboliten • Lipidmediatoren (PG, Thromboxane, LT, PAF) • Biogene Amine (Histamin, Serotonin) • Interleukine (IL-1, -6, -8) und Interferone (IFNγ, TNFα) • GM-CSF: KM Æ Leukozytenbildung • Komplementsystem • Kinin-Kallikrein, Gerinnungs- und fibrinolyt. System Das Komplementsystem Klassisch Lektin Alternativ AG-AK-Komplex Akute-Phase Proteine (MBL,..) Pathogenoberfläche C1q, C1r, C1s, C4, C2 MBL, MASP-1, MASP-2, C4, C2 C3, B, D C3 Convertase Lokale Entzündung Opsonisierung MAC 6 Bildung von C3-Konvertase C1q bindet 2 IgG bzw. 1 IgM IgM und Bakterium C3 convertase Alternativer Weg: Selbstschutz durch regulatorische Proteine CD59 (Protectin) MAC Bildung unterbunden 7 Die Wirkung der C3-Konvertase C3 convertase C4a Peptidmediatoren „Anaphylatoxine“ triggern Mastzell-Mediator release Permeabilitätssteigerung, Zahl der Adhäsionsmoleküle steigt C5a C3a Komplementwirkungen • MAC Æ Lyse von Zellen • Vereinfacht Phagozytose (Über Fc- und Komplementrezeptoren bzw. C5a Anlagerung) • Anaphylatoxine (C3a, C5a) • Entzündungsmediatoren Chemotaxis, Gefäßpermeabilität • Entfernung von Immunkomplexen aus der Zirkulation (CR1 bindet C3b Æ CR1 auf Erys ÆImmunkomplexelimination) 8 Zytokine v.a. Glykoproteine oder Proteine, Größe ca. 25 kDa, Funktion lokaler Hormone Parakrin oder autokrinÆ Richtung, Intensität oder Dauer der Immun- und Entzündungsreaktion Nomenklatur: Neurokine Æ Wirkung auf ZNS Chemokine Æ Chemotaktaxis Interleukine Æ sezerniert v. Leukozyten Interferone Æ Tumor-Nekrose-Faktoren Kolonien-stimulierende Faktoren transform. Wachstumsfaktoren (TGF) Stressproteine Makrophagen und Zytokine Von aktivierten Phagozyten produziert IL-1 lokal: aktiviert Gefäßendothel und Lymphozyten, GewebszerstörungÆ Zugang verbessert systemisch: Fieber, IL-6 Produktion, Akute Phase Proteine IL-8 lokal: Chemotaxis von neutrophilen, basophilen, T-Zellen (über Bindung durch β2 Integrine) 9 Makrophagen und Zytokine Von aktivierten Phagozyten produziert IL-6 lokal: Lymphozytenaktivierung, AK-Produktion systemisch: Fieber, Produktion von Akute Phase Proteine IL12 lokal: aktiviert NK-Zellen, Induziert Differenzierung von CD4-T-Zellen zu Th1-Zellen Makrophagen und Zytokine Von aktivierten Phagozyten produziert TNF-α lokal: aktiviert Gefäßendothel, Permeabilität Æ IgG, Komplement, Zellen ins Gewebe systemisch: Fieber, Produktion von Akute Phase Protein, Schock Lokal schützend (Gerinnung, Infektionsbeseitigung) systemisch toxisch (DIC, Endotoxinschock) 10 Der zelluläre Schenkel Phagozytose Makrophagen polymorphkernige Granulos (Neutrophile, Eosinophile) Mediatoren Mastzellen basophile Granulozyten Zytotoxizität NK-Zellen K-Zellen Phagozytose Makrophagen Neutrophile, eosinophile Granulozyten Expression von Rezeptoren Bindung Æ Zytokin- und Entzündungmediatoren Phagozytose und Zerstörung Attachment Æ Engulfment Æ Phagolysosom 11 Intrazelluläres Killing in Phagolysosomen Ansäuerung pH = 3,5-4,0 (bakteriozid,-statisch) Toxische Sauerstoffderivate Toxische Stickstoffoxide NADPH-Oxidasen respiratory burst Antimikrobielle Peptide: Defensine, kat. Peptide Enzyme Lysozym (Zerstörung der Wand grampos. Bakterien) saure Hydrolase (Bakterienabbau) Kompetitoren Lactoferrin (bindet Fe) Vit. B12-bindendes Protein ROS - Sauerstoffradikale Schädliche Form des Sauerstoffs Entsteht bei oxidativem Stress, Erkrankungen, Alterungsprozess, physiologisch Physiologisch Mitochondrien Æ Atmungskette Entzündungszellen Formen: Superoxid O2Wasserstoffperoxid H2O2 Singlettsauerstoff O2 Hydroxylradikal OH▪ Hypohalit OCl 12 Wirkung von O2-Radikalen Depolymerisierung von Kollagen, Proteoglykanen, Hyaluronsäure Zersetzung von Lipiden (Oxidation Membranlipide Æ Zelllyse) Denaturierung von Enzymen Inaktivierung von Serin-Protease-Inhibitoren Migration der Leukozyten Adhäsion über Selektine (Ca2+ abhäng.) Sialyl-Lewis Selektin Rolling Æ feste Bindung Æ Diapedese 1)Selektine (KHEpitope auf Leukos) 2)Integrine + Endothelmoleküle β1 Integrine Æ VLA LFA Æ ICAM-1, -2, -3 CR3 Æ iC3b 3)Diapedese 4)Wanderung Chemotaxis IL-8 13 Zytotoxizität – NK- und K-Zellen Im Gesunden 100% LGL (Large granulated Lymphos) Schutz: killerhemmende Rezeptoren (KIRs) IL-2 und IL-12 aktivieren NK-Zellen (ÆLAK) oder IFN-α, -β Aktivität um 20-30fache gesteigert 1) Zielzellerkennung: Oberflächen-Glykoproteine, MHCI 2) Lysisprogramm: zytoplasmat. Rearrangement zytolytische Granula mit lysosom. Enz. Pore forming protein 3) Zielzelluntergang: Exozytose der NK-Granula PFP Æ Löcher Æ Proteaseneindringen Apoptoseinduktion (Fas-Ligand/Fas) Unspezifische Killer Zellen NK und LAK Zellen ADCC (K) Zellen Aktivierte Makrophagen Eosinophile Æ Ziel: fremd und „altered self“ 14 Natürliche Killer (NK) Zellen • Auch „large granular lymphocytes“ (LGL) genannt • Killen infizierte und maligne Zellen • Sind CD56 und CD16, aber nicht CD3 positiv • Werden durch IL2 und IFN-gamma aktiviert und zu LAK Killer (K) Zellen • Morphologisch nicht definiert • Habe IgE Fc Rezeptoren • Erkennen AK-beladene Zielzellen • Mögliche Phänotypen: NK Zellen (IgG), Makrophagen (IgG), Eosinophile (IgE), andere Zellen (IgG) 15 ADCC – spezifische Abwehr Antibody dependent cell mediated cytotoxicity AK bindet an AG Fc Rezeptoren an NK Zellen binden AK Crosslinking d. von FcR FcÆ Æ Zielzelle Mediatorgetötet release FcRIII (CD16) Æ spezifische Abwehr Weiterführende Literatur • Skript Prof. Erika Jensen-Jarolim: Die natürliche Abwehr • C.A. Janeway et al.: Immunologie Spektrum, 5. Auflage • G.-R. Burmester, A. Pezzutto: Taschenatlas der Immunologie, Thieme 16