Cytokine und chronische Entzündung
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Prof. Dr. KH Friedrich Fakten und Fragen zur Vorbereitung auf das Seminar „Cytokine und chronische Entzündung“ Voraussetzung für einen sinnvollen und allseits erfreulichen Ablauf des Seminars ist, dass Sie sich vorbereitend mit den hier gegebenen Informationen (und dem Inhalt der Vorlesung...) beschäftigen. Sie sollten in der Lage sein (wird erwartet...), sich aktiv an am Seminar zu beteiligen. Beispielhaft sind einige Fragen zur Thematik weiter unten angeführt. Cytokine Cytokine sind Vermittler der chemischen Kommunikation zwischen Zellen des blutbildenden und des Immunsystems. Sie lösen in ihren Zielzellen unterschiedliche Reaktionen wie "Überleben", Proliferation und Differenzierung aus. Zu den Cytokinen, die eine Strukturfamilie bilden, zählen u.a. die Interleukine und Interferone sowie viele "Wachstums-" und "Kolonie-stimulierende" Faktoren. Cytokin-Rezeptoren und Signaltransduktion Auch die Rezeptoren für die meisten Cytokine sind strukturell eng miteinander verwandt, weshalb es nicht überrascht, daß der Signalauslösung und -weiterleitung in den Zielzellen vergleichbare molekulare Mechanismen zugrunde liegen. CytokinRezeptoren sind aus einer ligandenbindenden extrazellulären Domäne, einer hydrophoben Transmembran- und einer cytoplasmatischen Domäne aufgebaut. Die Aktivierung von Cytokin-Rezeptoren erfolgt durch ligandeninduzierte Dimerisierung oder Oligomerisierung einzelner Rezeptorketten. Hierbei können interessanterweise Untereinheiten sogar benutzen. verschiedene Man Untereinheiten miteinander teilen. Cytokine spricht von gemeinsame einzelnen Rezeptor- Rezeptorfamilien, die Cytokine, Chemokine und akute Entzündungsprozesse Die von Cytokin-Rezeptoren angesteuerten Signalprozesse greifen in grundlegende zellphysiologische Abläufe ein und spiegeln so die vielfältigen Wirkungen von Cytokinen auf ihre Zielzellen wider. Je nach gegebenem Cytokin-Rezeptor und/oder Zelltyp kommt es zur ligandenabhängigen Beeinflussung von spezifischer Zelltypen. Als cytokinabhängige Phänomene seien genannt die Koordination der Hämatopoiese und der Immunantwort, die Steuerung von Entzündungsprozessen und die antivirale Reaktion. Chemokine können, wie auch anche Cytokine, spezifische Leukozyten anlocken und aktivieren. Daher spielen sie eine wichtige Rolle für die Regulation einer gerichteten Leukozytenwanderung und der dadurch ausgelösten Entzündungsprozesse. Die Wanderung von Leukozyten zum Ort der Entzündung wird hierbei durch einen Gradienten im Gewebe gesteuert (Chemotaxis). Chemokine greifen direkt in die Adhäsionsvorgänge am Endothel ein und fördern somit die transendotheliale Migration der Leukozyten. Chronisch entzündliche Erkrankungen Chronische Entzündungen persistieren über Wochen, Monate oder Jahre, wobei man primäre und sekundäre chronische Entzündungen unterscheidet. Histologisch beobachtet man vorwiegend mononukleäre Entzündungszellen (Lymphocyten, Plasmazellen und Makrophagen). Biochemisch liegt bei chronischen Entzündungen ein dauerhaftes Übergewicht von pro-inflammatorischen Cytokinen gegenüber antiinflammatorischen Signalmolekülen und natürlichen Antagonisten vor. Ursache bzw. Auslöser können u.a. nicht abbaubare infektiöse Agentien, Viren, exogene Materialien (z.B. Implantate), Auto-Antikörper oder auch Überempfindlichkeitsreaktionen gegen bestimmte Antigene sein. Genannt seien hier allergische Syndrome, Asthma bronchiale, Rheumatatoide Arthritis oder Morbus Crohn. Lebensbedrohlich ist der Zustand der Sepsis, bei der es durch Infektionen zu einer cytokinvermittelten systemischen Entzündungsreaktion kommt, bei der verschiedene Organe in Mitleidenschaft gezogen und irreversibel geschädigt werden können. Fragen zum Verständnis: Es geht nicht darum, diese Fragen im Seminar 1:1 „abzuarbeiten“, sondern sie dienen hauptsächlich der Selbstkontrolle. Manche Fragen sind relativ komplex und erfordern selbständige Recherchen (z.B. die kursiv gedruckten). Sie sollten sich mit ihnen intensiver beschäftigen, damit Sie in einem produktiven Seminar mitarbeiten und möglichst viel mitnehmen können. 1.) Was sind Cytokine? Welche funktionellen und strukturell/biochemischen Definitionen gibt es? Beispiele? 2.) Wie funktionieren Cytokin-Rezeptoren? 3.) Was sind proinflammatorische Cytokine, wie werden sie gebildet und was bewirken sie? 4.) Was sind „anti-inflammatorische Cytokine“? 5.) Was sind Chemokine, welche Rolle spielen sie bei Entzündungen? 6.) Was ist eine chronische Entzündung? 7.) Welche Rolle spielen Cytokine bei allergischen Erkrankungen vom Soforttyp (Typ 1)? 8.) Welche Fehlfunktionen von Cytokinen beobachtet man der Rheumatoiden Arthritis? 9.) Wie tragen Cytokine zu den Symptomen und Konsequenzen von Sepsis bei? Was ist ein „Zytokin-Sturm“? 10.) Cytokine sind interessantes Ziel für mögliche Therapien chronischer Entzündungen. Wie könnte man überschießende Cytokin-Wirkungen hemmen? Wie könnten zukünftige Therapien aussehen? Ausschnitte aus dem Gegenstandskatalog mit Themen, die im Seminar gestreift werden:
