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Immunologie und Genetische Aspekte der Immunologie Hausarbeit von Céline Choukair Q1/2Bio5 Inhaltsverzeichnis: 1. Einführung in das Thema Immunbiologie und Genetische Aspekte (S. 2) 2. Grundlagen der Immunbiologie (S. 3-4) 3. Das Lymphsystem (S. 4-5) 4. Immunreaktion (S. 5-6) 5. Humorale Immunantwort (S. 6-7) 6. Zelluläre Immunantwort (S. 7) 7. Immungenetik und die Vielfalt der Antikörper (S. 8) 8. Aktive Immunisierung und Schutzimpfung (S. 9) 9. Passive Immunisierung (S. 9) 10. Aids (S. 10) 11. Transplantation (S. 10) 12. Zusammenfassung (S. 11-12) 13. Fragen (S. 12-13) 14. Quellen (S. 13) 1 1. Einführung in das Thema Immunbiologie und Genetische Aspekte1 Spätestens seit Krankheiten wie Malaria, Cholera, Typhus oder auch der Pest wird deutlich welch große Bedeutung unser Immunsystem zum Schutz vor solchen Infektionskrankheiten hat. Unter Immunologie oder auch Immunbiologie versteht man die Grundlage der Abwehrmechanismen, die im Körper einsetzen, sobald ihn ein Krankheitserreger gefährdet. Ein Teil der Immunbiologie ist die Immungenetik, hierbei werden die genetischen Aspekte der Immunbiologie betrachtet, wie beispielsweise das Erstellen von Antikörpern. Bereits im Jahre 430 vor Christus erkannte man, dass Menschen, die eine bestimmte Krankheit überstanden hatten, die Pflege von anderen kranken Menschen übernehmen konnten, da die Überlebenden diese Krankheit nicht noch einmal bekamen. Im Jahre 300 vor Christus gelang in China die erste Impfung. Dennoch war es erst der englische Landarzt Edward Jenner, der 1786 den ersten Grundbaustein in der Immunbiologie setzte, denn er beobachtete ein Phänomen, das ihn dazu verhalf, die Impfung wie wir sie heute kennen, zu entwickeln. Er erkannte, dass Milchmädchen, die an den Kuhpocken erkrankten, die tödliche Version überstanden. Doch das meiste was wir heute über die Immunbiologie wissen hat seinen Ursprung in dem 19. - 20. Jahrhundert. Beispielsweise wurden 1880 von Louis Pasteur die ersten Impfstoffe gegen zuvor tödlich endende Krankheiten entwickelt (Bsp. Tollwut). Robert Koch hingegen stellte 1876 fest, dass Mikroorganismen der Grund von Infektionen sind. 1890 gelang es ihm sogar einen Impfstoff gegen Tuberkulose zu entwickeln. Ilja Iljitsch Metschnikow entdeckte 1883 die Phagozytose, welche wichtig in der zellulären Immunantwort ist. Emil von Behring bekam den ersten Nobelpreis in Medizin, denn er entdeckte die Passive Immunisierung, indem man einem Menschen Antikörper injizierte, ohne dass der eigene Körper welche produzieren musste. Paul Ehrlich entdeckte das Schlüssel-Schloss-Prinzip von Antigen und Antikörper. Seit 1860 ist die Rede von der Modernen Immunbiologie, in dieser Zeit erkannte Rodney Porter die genaue Struktur von Antikörpern oder Jean Dausset das Human Leucocyte Antigen, welches dafür verantwortlich ist, dass Organtransplantationen heutzutage möglich sind. In den 80ern wurden die B- und T-Lymphozyten weitgehend erforscht. Trotz dieser und noch anderer Erkenntnissen weist unser Wissen über das Immunsystem noch einige Lücken auf, die bis jetzt noch nicht gefüllt wurden. 1 Frank R., Sommermann U., Ströhla G..: Natura. Genetik und Immunbiologie, Ernst Klett Verlag, Stuttgart- DüsseldorfLeipzig 2005. http://www.antagi.de/c/document_library/get_file?uuid=fd9c11f5-a5dc-473e-b034-666f663b52c5&groupId=10203 2 2. Grundlagen der Immunbiologie 2 Der Mensch ist andauernd von Mikroorganismen, wie Pilzen, Parasiten, Giftstoffen oder Bakterien bedroht, die versuchen, die organische Materie zu zerstören. Lebende Organismen bekämpfen diese Bedrohung mit verschiedenen Barrieren, d.h. mithilfe von Verteidigungsfronten Die erste Hürde bildet die Haut. Ihre Tränen- und Schweißdrüsen beinhalten Flüssigkeiten, die einen Säurefilm bilden. Dazu zählen Milchsäuren, Fettsäuren und Salze. Die Siedlung von Pilzen und Bakterien wird somit behindert. Schleimhäute stehen unter einer größeren Bedrohung, denn sie sind stets feucht und sind auf einen anderen Schutz angewiesen. In den Atemwegen beispielsweise befindet sich Schleim, der die Mikroorganismen entfernt. Die Flimmerhärchen, die sich auf den Flimmerzellen befinden, leiten diesen Schleim nach außen. Nasensekrete oder Speichel enthalten Polysaccharide. Diese blockieren das Festsitzen von einigen Viren oder schwächen das Bakterienwachstum. Tränenflüssigkeit beinhaltet Lysozym, welches für eine Reihe von Bakterien tödlich ist. Bei Verletzungen ist es den Krankheitserregern möglich, in unseren Körper einzudringen. In der Haut entstehen dann Rötungen beziehungsweise eitrige Entzündungen. Unser Abwehrsystem eliminiert schon bei den kleinsten Schürfwunden eintretende Erreger. Bei Entzündungen folgen die typischen Symptome, wie das Anschwellen von Wundgrenzen und das betroffene Gebiet erhitzt sich. Im Blut halten sich so genannte Makrophagen auf. Bei einer Schnittverletzung haben sie die Fähigkeit aus dem Blut in das Hautgewebe vorzudringen, dort umfließen sie die Erreger langsam, fressen ihn auf und verdauen ihn. Diesen Mechanismus nennt man Phagozytose. Makrophagen bemerken Fremdkörper anhand ihrer Zellmembran, denn jede Zelle besitzt eine charakteristische Zusammensetzung von Proteinen und Glykoproteinen. Makrophage Bakterien verfügen 3über eine Zellwand mit besonderen Polysacchariden. Sobald die Makrophagen die Fremdkörper erkennen, beginnt die Phagozytose. Hierbei umfasst die Makrophage den Fremdkörper und schleust die Partikel durch Einstülpung und Abschnürung der Zellmembran in die Zelle ein. Die entstehenden Vesikel, die gebildet werden 2 Frank R., Sommermann U., Ströhla G..: Natura. Genetik und Immunbiologie, Ernst Klett Verlag, Stuttgart- DüsseldorfLeipzig 2005. 3 Bild: http://www.animal-health-online.de/lunge/images/prrsmakroges25.jpg 3 nennt man Phagosomen. Diese laufen mit den Lysosomen (enthalten Enzyme) zusammen und werden somit zu Phagolysosomen. Darauf folgend entwickelt sich ein enyzmatischer Abbau der Partikel. Nachdem die Makrophage die Fremdstoffe eingeschlossen hat, setzt sie diverse Substanzen frei. Daraus folgt, dass sich die Kapillaren der Blutgefäße erweitern und die Durchlässigkeit für Proteine steigt. Das Eindringen von Flüssigkeit, wie zum Beispiel von Blutserum oder hochmolekularer Stoffe löst die klassischen Entzündungsmerkmale aus. Hiernach kommen Granulozyten in das Entzündungsgebiet, sie überqueren die Kapillarwände, indem sie an den Zellen der Blutgefäße hindurch gehen. Granulozyten werden von Zerfallsprodukte der Zellen und Bakteriengifte angelockt und phagozytieren ebenfalls die Fremdorganismen. Es handelt sich bei den Granulozyten um weiße Blutzellen, die ein körniges Zellplasma erweisen. Die Körnchen sind Anhäufungen von Zellorganellen (Lysosomen) und beinhalten einige Verdauungsenyzme. Die Lysosomen schließen sich mit den Vakuolen zusammen und es treten Enzyme aus. Weiterhin werden die aufgenommenen Zellen verdaut. Oftmals sterben bei diesem Prozess die Granulozyten. Der sich entwickelte Eiter an den betroffenen Wunden setzt sich aus abgestorbenen Granulozyten und Bakterien zusammen. Den gelblichen Stich erhält der Eiter durch die Fetteinlagerung. Das Erbgut des Phagozytieren ist angeboren und zählt zu der unspezifischen Abwehr. Diese Abwehr erfolgt sofort nach dem Eindringen von Fremdkörpern. 3. Das Lymphsystem4 5 Das Lymphsystem enthält eine Flüssigkeit, die so genannte Lymphe, in der die Zellen des Immunsystems aufpassen. Diese Serumflüssigkeit tritt aus den Kapillaren und wird im Lymphsystem gesammelt, um dann wieder in den Blutkreislauf zu gelangen. Die Lymphkapillaren entwickeln sich zu Lymphgefäßen. Diese enthalten ein Klappenmechanismus, was verhindert, dass die Flüssigkeit zurückfließt. Die Lymphknoten befinden sich zwischen den jeweiligen Lymphgefäßen. Die Lymphe spült Krankheitserreger in die Lymphknoten, in denen die Das Lymphsystem eigentliche Abwehr gegen Krankheiten geschieht. Denn sobald die unspezifische Abwehr überfordert ist, bewegen sich die Erreger zu den Lymphknoten, wo die Lymphe filtriert wird. Diese Abwehrreaktion ruft eine hohe Durchblutung und das Anschwellen der 4 Frank R., Sommermann U., Ströhla G..: Natura. Genetik und Immunbiologie, Ernst Klett Verlag, Stuttgart-DüsseldorfLeipzig 2005. 5 Bild: http://www.gesundheit.de/sites/default/files/images/anatomie-lexikon/lymphsystem.jpg 4 Lymphknoten hervor. Organe, die von der Lymphflüssigkeit durchflossen werden, sind beispielsweise der Thymus, die Milz oder der Wurmvorsatz. Die letzten zwei gehören zu den sekundären Lymphorganen, währen der Thymus und das Knochenmark zu den primären gezählt werden. 4. Immunreaktion6 Es kann vorkommen, dass die Anzahl der Erreger das Fressvermögen der Makrophagen, die an den entsprechenden Ort eingewandert sind, übersteigt. Dann greift nach einigen Tagen ein effizienterer Abwehrmechanismus, die erworbene Immunabwehr, ein. Im Knochenmark eines jeden Knochens (im Schwammgewebe) werden die blutbildenden Stammzellen produziert. Die im Blut vorliegenden Zellen kann man in drei Zelltypen unterscheiden. Die roten Blutkörperchen, auch Erythrozyten genannt, die die Aufgabe des Sauerstoffs- und Kohlenstoffdioxidtransportes haben. Die Blutplättchen, Thrombozyten, die für die Blutgerinnung verantwortlich sind, und zuletzt die weißen Blutkörperchen, die eigentlich farblos sind, die Leukozyten. Sie übernehmen die Immunabwehr. Alle diese Zellen sind aus der gemeinsamen Stammzelle hervorgegangen. Es gibt unterschiedliche Arten von Leukozyten, beispielsweise die Monozyten, ein Vorgänger der Makrophage, die Granulozyten und die Lymphozyten. Die Anzahl der Leukozyten steigt während der Links: Erythrozyt (rotes Blutkörperchen), Mitte: Thrombozyt Rechts: Leukozyt im Rasterelektronenmikroskop. Entwicklung einer Infektion. Alle Leukozyten-Arten haben sich aus verschiedenen Vorläuferzellen in Knochenmark gebildet. Es existiert eine Vorläuferzelle für die Lymphozyten, die man in B- und T-Zellen unterteilt. Alle Leukozyten können die Phagozytose durchführen. Entfernt man aus dem Blutplasma den Gerinnungsstoff Fibrin, so erhält man das Blutserum, das aus Blutflüssigkeit und verschiedenen Stoffen besteht, unter anderem auch Proteine. Die Anzahl dieser Proteine erhöht sich während der Infizierung. Diese Serumproteine nennt man auch Globuline. Ein Teil der Globuline, die Immunglobuline können eine Agglutination hervorrufen. Unter Agglutination versteht man das Verklumpen von Bakterien im Blutserum. Es kommt nur dann zu Frank R., Sommermann U., Ströhla G..: Natura. Genetik und Immunbiologie, Ernst Klett Verlag, Stuttgart –DüsseldorfLeipzig 2005 http://www.apotheken-umschau.de/immunglobuline-g Bild: http://4.bp.blogspot.com/-NuEsNHnDc5g/UJpVQbpAwjI/AAAAAAAAAR8/rGAlR6u1OAs/s1600/370pxRed_White_Blood_cells.jpg 6 5 einer Agglutination, sobald das Blutserum schon einmal mit dem Bakterienstamm in Verbindung kam. Diese Immunglobuline haben eine Y- ähnliche Form und gehören zu der Klasse IgG. Es sind Eiweiße, die in den Plasmazellen produziert werden. Sobald die Immunglobuline mit Fremdstoffen in Kontakt treten, erfassen sie die Antigene und machen sie unschädlich. Sie erfassen zangenartig Viren oder Bakterien, greifen sie und verklumpen sie letztendlich. Während dieser Prozedur werden auch andere Abwehrmechanismen aktiviert. Beispielsweise werden die Makrophagen angelockt. Diese wiederum können dann den Erreger auffressen. Immunglobuline werden erst hergestellt sobald die Erreger nicht mehr von der unspezifischen Abwehr bekämpft werden können, man kennt sie auch unter den Namen Antikörper. Die Blutleukozyten bestehen zu 25-40% aus den Lymphozyten. Der britische Immunologe James Gowans fand heraus, dass eine Immunreaktion nicht mehr denkbar sei, sobald es keine Lymphozyten mehr gibt, denn dann ist es dem Körper nicht mehr Lymphozyt möglich Antikörper zu bilden. Die Lymphozyten entwickeln sich zum Teil im Knochenmark zu B-Lymphozyten und bilden sich dann zu Antikörper. Ein zweiter Teil gelangt zu einem weiteren primären Lymphorgan, dem Thymus. Hier entwickeln sich die Lymphozyten zu T- Lymphozyten. Die Lymphozyten haben die Fähigkeit, fremde Erreger sofort zu erkennen. Sie unterscheiden sich dennoch nur anhand der molekularen Struktur auf ihrer Membran. 5. Humorale Immunantwort7 Humor ist der Name für die Körperflüssigkeit. Dadurch, dass sich diese Abwehr im humor abspielt, wird die Immunantwort humorale Immunantwort genannt. Sobald der Erreger in die Lymphknoten wandert kommt er mit den Abwehrzellen in Berührung (Lymphozyten, Makrophagen). Wenn sie den Erreger erkennen, binden sie sich an ihn und sie phagozytieren ihn. Daraufhin präsentiert die Makrophage Teile des Antigens auf ihrer Zellmembran. Nun kommen die B-Lymphozyten ins Spiel. Sobald ihr Rezeptor wie ein Schlüssel ins Schloss passt, was hier die Struktur des präsentierten Antigens ist, binden sie sich an ihn. Auch die TLymphozyten binden sich an die Antigene sobald ihre Rezeptoren durch das Schlüssel-Schloss Prinzip zusammenpassen. Diese T-Zelle aktiviert sich und verbreitet Interleukin 2 (IL2). Dieser 7 Frank R., Sommermann U., Ströhla G..: Natura. Genetik und Immunbiologie, Ernst Klett Verlag, Stuttgart-DüsseldorfLeipzig 2005. http://web.uni-frankfurt.de/fb15/didaktik/umat/Grippe/Infektion_und_Abwehr/HumoraleImmunantwort.htm Bild: http://de.wikipedia.org/wiki/B-Lymphozyt 6 Stoff stimuliert die Teilung der Zellen. Auch die B- Lymphozyten teilen sich und wandern durch den Körper, weil sie von den T-Helferzellen aktiviert wurden. Nur diese eine Gruppe von Zellen ist in der Lage, die B- Lymphozyten zu aktivieren. Es bilden sich tausende von Klonen der BLymphozyten, die somit das identische Erbmaterial tragen. Sobald die genügende Anzahl an BLymphozyten erreicht ist, stoppen die T-Supressorzellen die weitere Teilung. Aus den BLymphozyten entstehen die B-Gedächniszellen und die B-Plasmazellen. Die Gedächtniszellen werden einige Jahre im Körper bleiben, während die Plasmazellen nur einige Tage überleben. Die B-Plasmazellen bilden Antikörper, die sich im Körper verteilen und auf passende Viren treffen und somit eine Agglutination bewirken können. Sobald sich ein Antigen-Antikörper Komplex bildet kann ihn die Makrophage beseitigen. 6. Zelluläre Immunantwort8 Bei der zellulären Immunantwort zerlegt die Makrophage den Virus bevor sie die Antigene präsentiert. Nur ein T-Lymphozyt mit passendem Rezeptor kann an die Makrophage andocken, um sie somit zu aktivieren. Einige der T-Lymphozyten entwickeln sich zu T-Helferzellen und produzieren Botenstoffe für die weitere Immunabwehr. Andere Zellen werden durch die Botenstoffe zur Zellteilung angeregt. Sie besitzen dann somit alle den erregerspezifischen Rezeptor und werden T-Killerzelle genannt. Die T-Killerzellen erkennen infizierte Körperzellen anhand der Antigene auf ihrer Membran. Daraufhin lagern sich die T-Killerzellen auf die infizierten Körperzellen und zerstören durch Enzyme die Eine T-Killerzelle Zellmembran. Weiterhin entstehen noch andere Zellen wie die T- Gedächtniszelle, die weiterhin im Körper vorhanden bleibt und für die schnellere Immunreaktion behilflich sein wird und die T-Supressorzellen, die hemmend auf die T-Lymphozytenbildung einwirkt. 8 Bild: http://www.planet-schule.de/tatort-mensch/deutsch/kurse/kurs1/images/t-killer.jpg Frank R., Sommermann U., Ströhla G..: Natura. Genetik und Immunbiologie, Ernst Klett Verlag, StuttgartDüsseldorf- Leipzig 2005. 7 7. Immungenetik und die Vielfalt der Antikörper9 Nun stellt sich die Frage, wie es eigentlich möglich ist, dass es dem Körper gelingt solch eine große Vielfalt an Antikörper zu bilden, um somit jegliche Antigene zu bekämpfen. Ein Antikörper oder auch Immunglobulin ist aus 4 Polipeptidketten, die durch Disulfidbrücken verbunden sind, zusammengesetzt. Jede Kette setzt sich aus zwei Abschnitten zusammen, einmal die Konstante Region ( C ) und die Variable Region ( V ), diese zweite Region erkennt Ein Modell eines Antikörpers die speziellen Antigene und kann sie binden. Die C- Region haben alle Antikörper gemeinsam. Der Variable Bereich der schweren Kette besteht aus 3 Abschnitten: der V-, der D-, und der J-Abschnitt. Der V-Abschnitt besitzt insgesamt 100 Exons, der D-Abschnitt 12 und der J- Abschnitt 4. Sobald sich die Antikörper entwickeln ändern die Exons ihre Position und es können 4800 Rekombinationsmöglichkeiten vorkommen. Zu dem jetzt Rekombinierten V-D-J-Abschnitt wird noch ein C-Abschnitt hinzugefügt. Die leichte Kette besitzt keinen D- Abschnitt und hat somit 400 Kombinationsmöglichkeiten. Es ist somit möglich, dass 1.92 Millionen Antikörper-Gen-Kombinationen gebildet werden können (400x4800), die den passenden Erreger eliminieren können. „Entstehung der Schwere Kette durch Genkombination“ Entstehung der leichten Kette durch Genkombination 9 Bild: http://www.biotechnologie.de/BIO/Redaktion/Bilder/de/Newsfotos/antikoerperstruktur,property%3Dbild,bereich%3Dbio,sprache%3Dde.jpg Hafner L. u.a. Biologie heute SII, Ein Lehr-und Arbeitsbuch, Schroedel Verlag GmbH, Hannover 2002 Bild: http://www.swisseduc.ch/chemie/molmod/anwendungen/antikoerper/vielfalt/icons/abvielfalt_02.jpg http://www.swisseduc.ch/chemie/molmod/anwendungen/antikoerper/vielfalt/icons/abvielfalt_01.jpg 8 8. Aktive Immunisierung und Schutzimpfung 10 Der Englische Arzt Edward Jenner entdeckte 1796 die Schutzimpfung, Dank ihm ist es uns möglich, durch eine Impfung Menschen vor einer Krankheit zu bewahren, indem sie gegen die Krankheit immun werden. Der Körper wird bei der sogenannten aktiven Immunisierung dazu angeregt, Antikörper zu bilden, indem man abgetötete Krankheitserreger oder nur Bruchteile davon injiziert. Dennoch besitzen diese nicht schädlichen Krankheitserreger die Antigenstruktur, welche Edward Jenner *1749- †1823 Erfinder der Schutzimpfung die Immunreaktion auslöst. Daraufhin werden Plasmazellen mit dem jeweiligen Antikörper und die Killerzellen gebildet. Aber vor allem werden die Plasma- und Killergedächtniszellen produziert, die den Körper vor einer richtigen Infektion schützen können und eine Erkrankung bekämpfen. 9. Passive Immunisierung11 Bei der passiven Immunisierung impft man direkt Antikörper, die auf den Krankheitserreger passen. Dies hilft erkrankten Personen bei denen die aktive Immunisierung zu spät wäre. Die Antikörper werden also von dem Körper nicht selbst hergestellt sondern stammen aus einer medizinischen Produktion. Emil Von Behring gelang es, Diphterieerkrankte mithilfe einer Heilimfung zu retten. Behring injizierte Pferden abgeschwächten Diphterie Erreger. Die Pferde bildeten per Immunreaktion die passenden Antikörper, danach wurde den Tieren wiederum das Blut entnommen und daraus Impfserum gebildet. Emil von Behring *1854 † 1917 Erster Nobelpreisträger für Medizin 10 Bild: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Edward_Jenner.jpg Frank R., Sommermann U., Ströhla G..: Natura. Genetik und Immunbiologie, Ernst Klett Verlag, Stuttgart –DüsseldorfLeipzig 2005 Knodel H., u.a. Linder Biologie, Lehrbuch für die Oberstufe, J.B. Metzlersche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart 1983 11 S.o., Bild: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:E_A_Behring.jpg 9 10. AIDS12 Im Jahre 1981/82 wurde die Krankheit AIDS bekannt. Kurze Zeit später im Jahr 1982 erkannte man den Virus HIV, der für das englische Wort: Human-ImmunodeficiencyVirus steht und so viel bedeutet wie Immunschwächekrankheit. Das HIV Virus gelangt durch das Immunsystem an die Helferzellen. Das Virus dockt an die Zellen an und verschmilzt (Fusion) mit ihnen. Die RNA, die die Erbinformation des Virus trägt, gelangt somit ins Innere der Zelle und dort wird die RNA in den Zellkern der Helferzellen Modell eines HIV-Virus implantiert und kann sich so vermehren. Die Inkubationszeit ist verschieden, sie kann 10 Jahre aber auch nur 2 beinhalten. Bei einem erkrankten Menschen sinkt die Anzahl der T-Helferzellen. Es ist äußerst schwer einen Impfstoff zu finden, weil das HIV Virus höchst mutationsfähig ist. Es gibt dennoch viele Medikamente, die den Vermehrungszyklus des Virus hemmen und somit den Ausbruch der Krankheit verzögern können. Nach ungefähr 6 Wochen ist in der Körperflüssigkeit das HIV Virus vorhanden. Ein HIV-Test kann feststellen, ob ein Mensch den Virus in sich trägt. Hierbei wird bei einer Blutentnahme nachgewiesen, ob sich HIV Antikörper im Blut befinden. Diese Nachweismöglichkeit ist unter den Namen ELISA-Suchtest bekannt. 11. Transplantationen 11 Die Vielfalt des MHC-Komplex ist die Ursache dafür, dass der eigene Körper das Spenderorgan abstößt. Die Zellen des transplantierten Organs und der MHC-Komplex präsentieren die Antigene des Spenders. Daraus folgend erkennen die T-Lymphozyten die Transplantationsantigene als körperfremde Proteine an und sie lösen die Immunreaktion aus. Es werden somit Antikörper gegen die Zellen des Spenderorgans gebildet, was dazu führt, dass das Organ abgestoßen wird. Durch Testverfahren kann man ein passendes Spenderorgan finden. Außerdem gibt es Medikamente, die die Immunreaktion unterdrücken können. MHC Komplex: Major Histocompatibility Complex damit bezeichnet man einen Genkomplex, der sich auf den 6. Chromosom befindet. Anhand der MHC Moleküle ist es dem Körper möglich, körperfremde von körpereigenen Stoffen zu unterscheiden. Sie binden Peptide und präsentieren sich mit ihnen an der Oberfläche von den Zellen. Die T-Zelle erkennt die Antigene und es wird eine Immunantwort ausgelöst. 12 Frank R., Sommermann U., Ströhla G..: Natura. Genetik und Immunbiologie, Ernst Klett Verlag, StuttgartDüsseldorf- Leipzig 2005 Knodel H., u.a. Linder Biologie, Lehrbuch für die Oberstufe, J.B. Metzlersche Verlagsbuchhandlung , Stuttgart 1983 Bild: http://www.jameda.de/gesundheits-lexikon/bilder/big/266311.jpg 10 12. Zusammenfassung 1) Unser Immunsystem bekämpft fremde Bedrohungen mithilfe von Verteidigungsfronten - Die erste Hürde bildet die Haut, ihre Tränen- und Schweißdrüsen beinhalten Flüssigkeiten die einen Säurefilm bilden. 2) Bei Verletzungen ist es den Krankheitserregern möglich, in unseren Körper einzudringen. In der Haut entstehen dann Rötungen, beziehungsweise eitrige Entzündungen. - Im Blut halten sich so genannte Makrophagen auf, bei einer Schnittverletzung haben sie die Fähigkeit aus dem Blut in das Hautgewebe vorzudringen, dort umfließen sie die Erreger langsam, fressen ihn auf und verdauen ihn. Diesen Mechanismus nennt man Phagozytose. - Hiernach kommen Granulozyten in das Entzündungsgebiet, sie werden von Zerfallsprodukte der Zellen und Bakteriengifte angelockt und phagozytieren ebenfalls die Fremdorganismen. - Das Phagozytieren ist angeboren und zählt zu der unspezifischen Abwehr. Diese Abwehr erfolgt sofort nach dem Eindringen von Fremdkörpern. 3) Die Lymphe spült Krankheitserreger in die Lymphknoten. Sobald die unspezifische Abwehr überfordert ist, bewegen sich die Erreger zu den Lymphknoten, wo die Lymphe filtriert wird. 4) Es kann vorkommen, dass die Anzahl der Erreger das Fressvermögen der Makrophagen, die an den entsprechenden Ort eingewandert sind, übersteigt. Dann greift nach einigen Tagen ein effizienterer Abwehrmechanismus, die erworbene Immunabwehr, ein. - Es gibt unterschiedliche Arten von Leukozyten (weiße Blutkörperchen), wie beispielsweise die Monozyten, ein Vorgänger der Makrophage, die Granulozyten und die Lymphozyten. - Alle Leukozyten (übernehmen Immunabwehr) können die Phagozytose durchführen. Blutserum besteht aus Blutflüssigkeit und verschiedenen Stoffen, unter anderem auch Proteine. Die Anzahl dieser Proteine erhöht sich während der Infizierung. Diese Serumproteine nennt man auch Globuline. Ein Teil der Globuline, die Immunglobuline (Antikörper) können eine Agglutination hervorrufen. Unter Agglutination versteht man das Verklumpen von Bakterien im Blutserum. - Sobald die Immunglobuline mit Fremdstoffen in Kontakt treten, erfassen sie die Antigene und machen sie unschädlich. Sie erfassen zangenartig Viren oder Bakterien, greifen sie und verklumpen sie letztendlich. - Die Lymphozyten entwickeln sich zum Teil im Knochenmark zu B-Lymphozyten und bilden sich dann zu Antikörper. Ein zweiter Teil gelangt zu einem weiteren primären Lymphorgan, dem Thymus. Hier entwickeln sich die Lymphozyten zu T- Lymphozyten. Die Lymphozyten haben die Fähigkeit fremde Erreger sofort zu erkennen. 5) Ein Antikörper oder auch Immunglobulin ist aus 4 Polipeptidketten, die durch Disulfidbrücken verbunden sind, zusammengesetzt. Jede Kette setzt sich aus zwei Abschnitten zusammen, einmal die Konstante Region ( C ) und die Variable Region ( V ), diese zweite Region erkennt die speziellen Antigene und kann sie binden. - Es ist möglich, dass 1.92 Millionen Antikörper-Gen-Kombinationen gebildet werden können 11 (400x4800), die den passenden Erreger eliminieren können. 6) Der Körper wird bei der sogenannten aktiven Immunisierung dazu angeregt, Antikörper zu bilden, indem man abgetötete Krankheitserreger oder nur Bruchteile davon injiziert. - Es werden vor allem die Plasma- und Killergedächtniszellen produziert, die den Körper vor einer richtigen Infektion schützen können und eine Erkrankung bekämpfen werden. 7) Bei der passiven Immunisierung impft man direkt Antikörper, die auf den Krankheitserreger passen. Dies hilft erkrankten Personen bei denen die aktive Immunisierung zu spät wäre. 13. Fragen - wähle aus den vorgegebenen Begriffen den Richtigen aus 1. Aus was bestehen die Schutzeinrichtungen mit denen sich unser Körper vor Fremdorganismen wehrt? Die erste Hürde ist die (Nase/Haut/Milchsäure), ihre Tränen- und Schweißdrüsen beinhalten Flüssigkeiten, die einen Säurefilm bilden. Die Siedlung von Pilzen und Bakterien wird somit behindert. In den Atemwegen befindet sich Schleim, der die Mikroorganismen entfernt. 2. Was passiert wenn Krankheitserreger in den Körper durch eine Wunde gelangen? Es entstehen ( Granulocyten/Rötungen/Antikörper). 3. Was passiert wenn die angeborene Immunabwehr überfordert ist? Es kann vorkommen, dass die Anzahl der Erreger das Fressvermögen der (Antikörper/Makrophagen/Viren), die an den entsprechenden Ort eingewandert sind, übersteigt. Dann greift nach einigen Tagen ein effizienterer Abwehrmechanismus, die erworbene Immunabwehr, ein. 4. Aus was besteht ein Antikörper? Ein Antikörper oder auch (Immunglobulin/Granulozyt/Lymphozyt) ist aus (4/7/12) Polipeptidketten, die durch Disulfidbrücken verbunden sind, zusammengesetzt. Jede Kette setzt sich aus (drei/fünf/zwei) Abschnitten zusammen, einmal die Konstante Region ( C ) und die Variable Region ( V ), diese zweite Region erkennt die speziellen Antigene und kann sie binden. 5. Was passiert bei der aktiven Immunisierung? Der Körper wird bei der aktiven Immunisierung dazu angeregt 12 (Disulfidbrücken/Antikörper/Viren) zu bilden, indem man abgetötete Krankheitserreger oder nur Bruchteile davon injiziert. Lösungen: 1) Haut 2) Rötungen 3) Makrophagen 4) Immunglobulin, vier, zwei 5) Antikörper 14. Quellen: Frank R., Sommermann U., Ströhla G..: Natura. Genetik und Immunbiologie, Ernst Klett Verlag Stuttgart - Düsseldorf - Leipzig 2005 Blume D., Der Mensch, Ausgabe AB, Ernst Klett Verlag, Stuttgart 1983 Silbernagl S. u.a. Taschenatlas der Physiologie, Georg Thieme Verlag, Stuttgart - New York, Deutscher Taschenbuch Verlag , 1991 Schütz E., Rothschuh K.E., Bau und Funktionen des Menschlichen Körpers, Urban und Schwarzenberg, München - Wien - Baltimore 1979 Knodel H., u.a. Linder Biologie, Lehrbuch für die Oberstufe, J.B. Metzlersche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart 1983 Hafner L. u.a. Biologie heute SII, Ein Lehr-und Arbeitsbuch, Schroedel Verlag GmbH, Hannover 2002. http://www.antagi.de/c/document_library/get_file?uuid=fd9c11f5-a5dc-473e-b034666f663b52c5&groupId=10203 Datum: 23.12.13, 14:15 http://www.animal-health-online.de/lunge/images/prrsmakroges25.jpg Datum: 26.12.13, 14:50 http://www.gesundheit.de/sites/default/files/images/anatomie-lexikon/lymphsystem.jpg Datum: 26.12.13, 10:00 http://www.apotheken-umschau.de/immunglobuline-g Datum: 23.12.13, 12:30 http://4.bp.blogspot.com/NuEsNHnDc5g/UJpVQbpAwjI/AAAAAAAAAR8/rGAlR6u1OAs/s1600/370pxRed_White_Blood_cells.jpg Datum: 27.12.13, 13:20 http://www.planet-schule.de/tatort-mensch/deutsch/kurse/kurs1/images/t-killer.jpg Datum: 27.12.13, 13:45 http://www.biotechnologie.de/BIO/Redaktion/Bilder/de/Newsfotos/antikoerperstruktur,property%3Dbild,bereich%3Dbio,sprache%3Dde.jpg Datum: 30.12.1, 17:30 http://www.biotechnologie.de/BIO/Redaktion/Bilder/de/Newsfotos/antikoerperstruktur,property%3Dbild,bereich%3Dbio,sprache%3Dde.jpg Datum: 29.12.13, 21.20 http://www.swisseduc.ch/chemie/molmod/anwendungen/antikoerper/vielfalt/icons/abvielfalt_02.jpg Datum: 28.12.13, 17:45 http://www.swisseduc.ch/chemie/molmod/anwendungen/antikoerper/vielfalt/icons/abvielfalt_01.jpg Datum: 28.12.2013, 18:50 http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Edward_Jenner.jpg Datum: 29.12.13, 21:20 http://www.jameda.de/gesundheits-lexikon/bilder/big/266311.jpg Datum: 27.12.13, 16:20 13
