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Inhaltsverzeichnis Widmung Über die Autorin 7 9 Einführung 23 Über dieses Buch In diesem Buch verwendete Symbole Was Sie nicht lesen müssen Törichte Annahmen über den Leser Wie dieses Buch aufgebaut ist Teil I: Die Komponenten des Immunsystems Teil II: Zelluläre Immunantwort Teil III: Humorale Immunantwort Teil IV: Mediatoren und andere wichtige Proteine im Immunsystem Teil V: Regulation, Toleranz und Krankheiten Teil VI: Top-Ten-Teil Anhänge Wie es weitergeht 23 24 24 25 25 25 26 26 26 26 26 26 26 Teil I Die Komponenten des Immunsystems 27 Kapitel 1 Was Immunologie überhaupt ist 29 Was geht uns Immunologie an? Die erste Welt bestand aus Antikörpern, die zweite aus Zellinteraktionen. . . Das Immunsystem ist zweigeteilt Beschützt Sie von Anfang an – die angeborene Immunität Folgt später – die erworbene oder adaptive Immunität Kommunikation zwischen Zellen Die verschiedenen Arten der Immunität im Überblick 29 29 31 31 32 35 35 Kapitel 2 Die Mitspieler: welche Zellen für das Immunsystem wichtig sind 37 Phagozyten – Fressen aus Leidenschaft Granulozyten: die Vielgestaltigen Mononukleäre Phagozyten – die Allesfresser und Straßenkehrer 37 37 39 13 Immunologie für Dummies Präsentation ist alles: die Feuermelder – dendritische Zellen Zum Töten geboren – natürliche Killerzellen Lymphzellen – B und T sind Profis B wie Bursa oder Bone Auf den Thymus kommt es an Mastzellen – randvoll mit Granula Zelloberflächenmerkmale Kapitel 3 Lymphorgane und das Lymphsystem: damit alles in richtigen Bahnen läuft Lymphe und Lymphgefäße Primäre Lymphorgane: Ort der Hämatopoese und der Schulung von Lymphzellen Knochenmark: Ort der Blutbildung und des immunologischen Gedächtnisses Thymus: Auch T-Zellen gehen an die Uni Bursa fabricii: die mysteriöse Tasche Sekundäre Lymphorgane: Orte des Antigenkontakts Lymphknoten: immunologische Filter und Informationsbörse Milz: Überwachungsorgan für Antigene Schleimhautassoziierte lymphatische Gewebe: Wächter der Schleimhäute Immer auf der Wanderschaft – Lymphzellrezirkulation Kapitel 4 Das zweiästige Immunsystem: Auf zwei Beinen steht es sich besser Das angeborene Immunsystem: mehr als eine Festungsmauer Entzündung – das Feuer wird entfacht Chemotaxis – angelockt von chemischen Signalen Phagozytose – den Feind zum Fressen gern haben Natürliche Killerzellen An ihren Mustern werdet Ihr sie erkennen – Mustererkennungsrezeptoren KIR-Rezeptoren: bloß nicht kirre werden In der Waffenkammer des angeborenen Immunsystems Erworbene Immunität und immunologisches Gedächtnis – keine Allround-Waffen, sondern maßgeschneiderte Schützen und Geschosse Antikörper: die Giftfänger B-Zellen: die Waffenschmiede T-Zellen: die Wählerischen Erkenne das Antigen: T- und B-Zell-Rezeptor Moleküle des erworbenen Immunsystems Gedächtniszellen: Sie vergessen nichts, auch wenn Jahre vergehen 14 43 43 45 45 46 51 52 55 55 56 56 58 61 62 62 64 66 66 69 69 70 70 72 76 76 81 82 86 87 88 89 91 92 93 Inhaltsverzeichnis Kapitel 5 Antigene: Auslöser für Immunreaktionen 95 Antigene: Socken für die Spürhunde Antigenität: je größer und fremder, desto stärker Ganz genau: Antigenspezifität B-Zell- und T-Zell-Epitope Haptene und Carrier: Antikörper durch Teamwork Thymusabhängige und thymusunabhängige Antigene Wirkung von Adjuvanzien Die Natur ist voller Antigene Proteine als Antigene Virusantigene Bakterienantigene Tierische und pflanzliche Antigene 95 96 97 97 98 99 100 101 101 102 102 104 Teil II Zelluläre Immunantwort 105 Kapitel 6 Der Haupthistokompatibilitätskomplex: Erkenne dich selbst! 107 Histokompatibilitätsgene bei Mensch und Maus Kongene Mäuse im Labor – ein Genort macht den Unterschied aus MHC-Klasse-I-Moleküle: der Personalausweis jeder Zelle MHC-Klasse-II-Moleküle: spezielles Serviertablett antigenpräsentierender Zellen MHC-Klasse-IB-Moleküle MHC-Klasse-III-Moleküle MHC-Klasse-I-ähnliche Moleküle MHC-Polymorphismus Nebenhistokompatibilitätsantigene – keine Nebensache Kapitel 7 T-Zell-Rezeptoren & Co. 107 111 112 115 117 117 118 118 120 121 Der lange Weg zum T-Zell-Rezeptor Aufbau des Rezeptors: α β oder γ δ γ δ -T-Zell-Rezeptoren: die Rätselhaften Kombinatorik oder wie die Vielfalt der Rezeptoren entsteht Co-Rezeptoren Wie das Signal vom Rezeptor ins Zellinnere gelangt 121 123 123 124 126 127 15 Immunologie für Dummies Kapitel 8 Die Rolle der Makrophagen und dendritischen Zellen im Immunsystem An die Waffen, Männer! – Wenn Makrophagen ernst machen Fressen, aufbereiten, darbieten: die Antigenprozessierer Makrophagen und Antikörperbildung Makrophagen und die Entstehung von T-Helferzellen Gefahr erkannt, Gefahr gebannt Kapitel 9 Mechanismen der T-Zell-Kooperation T-Zell-B-Zell-Kooperation T-Zell-T-Zell-Kooperation T-Zell-Makrophagen-Kooperation Kapitel 10 Zytotoxizität: der Todeskuss Feind erkannt, Feind geküsst, Feind gebannt: die Arbeit der Killerzellen Speichergranula – die Patronenhülsen der Killerzellen Perforin – das Schießpulver wurde nicht vom Menschen erfunden Selbstschutz vor der todbringenden Waffe Perforin Andere Killerproteine in der Natur 129 129 130 136 137 138 139 139 143 143 145 145 147 147 149 149 Teil III Humorale Immunantwort 151 Kapitel 11 Antikörper – erkennen, binden, markieren 153 Die Welt der Theorien Die Matrize beginnt zu bröckeln Eine Zelle, ein Antikörper Die Klonale Selektionstheorie Gefreiter 72135, vortreten und vermehren! Antikörper – maßgeschneiderte Waffen 153 156 157 158 159 161 Kapitel 12 Die Struktur der Immunglobuline Gammaglobuline – die Chemiker kommen zum Zug Vier Ketten für ein Molekül Kappa oder Lambda Variabel und konstant Isos, allos, idios – Variationen in Hülle und Fülle 16 163 163 163 164 164 167 Inhaltsverzeichnis Kapitel 13 Antigen-Antikörper-Reaktionen 171 Epitop und Paratop: wie Schlüssel und Schloss Wo zarte Kräfte viel erreichen – die Bindung zwischen Antigen und Antikörper Passform und Affinität – je besser, desto stärker Spezifität und Kreuzreaktion Präzipitationen und die Gitterhypothese Kapitel 14 Biologische Funktionen der Immunglobuline 171 172 172 173 174 177 Antikörperklassen – fünf im Bunde Immunglobulin G: die Standardausführung Immunglobulin M: der Schnellstarter Immunglobulin A: der Schleimhautantikörper Immunglobulin D: der B-Zell-Rezeptor Immunglobulin E: der Allergievermittler 177 177 178 179 180 181 Kapitel 15 Der Antikörpervielfalt auf der Spur 183 Keimbahn versus somatische Variation Die Dreyer-Bennett-Hypothese Genumlagerung – Probieren, bis zum Erfolg! Korrekte Antikörperfaltung – von der Anstandsdame überwacht 183 183 184 189 Kapitel 16 Die Antikörperantwort 191 Am Anfang steht Immunglobulin M Die Sekundärantwort: Beim zweiten Mal klappt es schon besser Je länger, desto besser – die Affinitätsreifung Von M auf G, E oder A – der Antikörperklassenwechsel 192 193 195 195 Kapitel 17 Antikörpertechnologie – wenn Immunologen basteln 199 Die magische Gewehrkugel Rekombinante Antikörper auf Bestellung Bispezifische Antikörper: die Brücke zwischen Tumorzelle und T-Zelle 199 202 203 17 Immunologie für Dummies Teil IV Mediatoren und andere wichtige Proteine im Immunsystem 207 Kapitel 18 Komplement – auf klassischen und alternativen Wegen 209 Komplement: eine nützliche Ergänzung Opsonisierung, Phagozytose und/oder Lyse von Bakterien Beseitigung von Immunkomplexen Verstärkung der B-Zell-Antwort Komplementaktivierung: Drei Wege führen zum Ziel Der klassische Weg Der alternative Weg: das Properdinsystem Der Lektinweg Ficoline: komplementaktivierende Lektine der angeborenen Immunität Den Tiger im Zaum halten – der Schutz vor Komplement Kapitel 19 Ohne Botenstoffe geht es nicht: Zytokine Interferone – wer mischt sich hier ein? Interferon- α : Leukozyteninterferon Interferon- β : Fibroblasteninterferon Interferon- γ – Immuninterferon MIF: der Makrophagen-Migrationshemmer Interleukine – Botenstoffe zwischen Leukozyten Interleukin 1 – der Entzündungsförderer Interleukin 2 – der Wachstumsfaktor 3, 4, 5, 6, 7. . . – und noch mehr Interleukine Tumor-Nekrose-Faktor: eine Proteinfamilie TNF- α – von der Membran abgespalten TNF- β – sezerniertes Homotrimer Lymphotoxin β – der Anker für TNF- β Koloniestimulierende Faktoren Die Zytokinrezeptor-Familien Der Il-2-Rezeptor 209 210 210 211 212 212 214 216 217 218 221 222 222 223 224 224 225 225 226 227 228 228 229 229 230 230 231 Teil V Regulation, Toleranz und Krankheiten 233 Kapitel 20 Regulation: die Bremse des Immunsystems 235 Natürliche Tregs Adaptive Tregs Wenn die scharfen Hunde nicht von der Kette dürfen 18 236 237 239 Inhaltsverzeichnis Kapitel 21 Immunologische Toleranz und Transplantation 241 Toleranz erwerben Embryonale Toleranz: offen für alles Klonale Eliminierung: wer falsch reagiert, wird ausgemerzt Hochdosis-Toleranzinduktion: die Überrumpelungstaktik Niedrigzonentoleranz: Steter Tropfen höhlt den Stein Toleranzmechanismen: wie autoreaktive Zellen ausgeschaltet werden Überprüfung der B-Zellen Überprüfung der T-Zellen Transplantationen – Spendergewebe muss weitgehend kompatibel sein Der Fötus – ein natürliches Allotransplantat 241 241 244 244 245 245 246 247 249 252 Kapitel 22 Immunsystem und Krankheiten – wenn die Abwehr Kapriolen schlägt 253 Immundefekte Angeborene Immundefekte Erworbene Immunschwäche MHC-Haplotyp und Erkrankungen Allergien: Immunreaktionen auf Abwegen Typ-I-Allergie vom Soforttyp Allergie vom zytotoxischen Typ Allergie vom Immunkomplextyp Zellvermittelte Allergie vom Spättyp Erleichterung verschaffen Autoimmunerkrankungen: wenn der Schuss nach hinten losgeht Wenn der Wolf Röte verursacht – Lupus erythematodes Wenn Antikörper die Schilddrüse überstimulieren – Morbus Basedow Wenn Antikörper mit Acetylcholin am Rezeptor konkurrieren – Myasthenia gravis Wenn insulinbildende Zellen zerstört werden – Diabetes Typ I Wenn T-Zellen als Serienkiller das Nervensystem angreifen – Multiple Sklerose Aufgepasst – Immunüberwachung von Tumoren Tumorspezifische Antigene Ausgetrickst: Entkommensstrategien von Tumorzellen 253 253 257 260 261 262 265 266 268 269 270 272 272 274 275 276 277 277 278 Kapitel 23 Ausgetrickst: Krankheitserreger unterwandern das Immunsystem 279 Find’ mich doch! Mikroorganismen verstecken sich in Zellen Fang mich doch, da bin ich doch! Listerien narren das Immunsystem Bakterien mit Tarnkappe Bakterien mit gefälschter Identität 279 280 280 280 19 Immunologie für Dummies Trojanische Pferde: Viren tarnen sich als harmlose Zelltrümmer Immer einen Schritt voraus: Antigenvariation Wenn Jäger zu Gejagten werden: Mikroben attackieren Fresszellen 281 281 283 Teil VI Der Top-Ten-Teil 285 Kapitel 24 Zehn Meilensteine der Immunologie 287 Virenabwehr mit Interferon Ein Antikörper – eine Zelle Kreuzreaktionen von Antikörpern belegen die Klonale Selektionstheorie Quantitative Präzipitationsreaktionen Entdeckung der V-Region von Antikörpern T-Zell-B-Zell-Kooperation bei der Antikörperbildung Das TH1-/TH2-Paradigma Die Struktur der MHC-Moleküle und der röntgenkristallographische Nachweis der Bindungsgrube von HLA-A2 Sequenzierung MHC-gebundener Peptide Toll-ähnliche Rezeptoren – die Wiedergeburt der angeborenen Immunität Kapitel 25 Zehn plus vier Nobelpreise für Immunologen Emil von Behring – Besieger des Würgeengels Robert Koch – Begründer der Infektionslehre Paul Ehrlich – Vater der Seitenkettentheorie – und Ilja IljitschMetchnikow – Entdecker der Phagozyten Charles Richet – Erforscher der Anaphylaxie Jules Bordet – Entdecker von Alexin (Komplement) Karl Landsteiner – Entdecker der Blutgruppen Peter Brian Medawar und Frank Macfarlane Burnet – Väter der Theorie der erworbenen Immuntoleranz Gerald Edelman und Rodney Porter – Aufklärer der Antikörperstruktur Rosalyn Yalow – Erfinderin des Radioimmunassays George Snell, Jean Dausset und Baruj Benacerraf – Entdecker der Histokompatibilitätsgene Niels Kai Jerne, George Köhler und Cesar Milstein – Theoretiker und praktische Anwender eines Paradigmas Susumu Tonegewa – Entdecker des Ursprungs der Antikörperdiversität Joseph E. Murray und E. Donnall Thomas – zwei Transplantationschirurgen Rolf Zinkernagel und Peter Doherty – Entdecker der MHC-Restriktion zellvermittelter Immunreaktionen Das 20. Jahrhundert – Summa summarum 20 287 287 288 288 289 290 291 291 293 293 295 295 296 296 297 297 298 298 299 300 300 302 303 304 304 305 Inhaltsverzeichnis Anhang A Das immunologische Kochbuch: Wichtige Methoden im Überblick 307 Immunisierung: Footpad oder ins Bäuchlein Gewinnung von Antiseren Lymphozyten gewinnen und trennen Gewinnung adhärenter dendritischer Zellen Gewinnung von Peritonealmakrophagen Gewinnung von Knochenmarkmakrophagen Farr-Test zur Antikörperbestimmung Radioimmunassay Präzipitationsreaktion in Gelen: Immundiffusion Doppelte Immundiffusion (Ochterlony-Test) Einfache radiale Immundiffusion Immunelektrophorese ELISA: enzyme-linked immunosorbent assay Tests auf Basis roter Blutkörperchen Hämagglutination Hämolyse-Test Hämolytischer Plaque-Test nach Jerne Gemischte Lymphozytenkultur Zytotoxizitätstest mit 51Chrom Immunfluoreszenz/Durchflusszytometrie Direkte Immunfluoreszenz Indirekte Immunfluoreszenz Durchflusszytometrie HLA-Typisierung Herstellung monoklonaler Antikörper Immunmagnetische Beads 307 307 307 309 311 311 311 312 313 313 314 316 316 317 317 320 320 321 322 324 325 325 326 328 329 331 Anhang B Glossar 335 Stichwortverzeichnis 345 21
