Adaptive Immunität

Zellbiologie
Immunität
Immunologie:
Lehre von Struktur und Funktion des Immunsystems
Aufgabe des Immunsystems:
• fremd von eigen und harmlos von gefährlich zu unterschieden
• Mit dem Ziel:
• fremd und gefährlich zu bekämpfen
• eigen oder harmlos zu schonen
Pathogene undErkrankungen
Pilze
Viren
Protozoa
Bakterien
Große Parasiten
Immunologie:
Erste Berichte 400 vor Christi Geburt
Thucydides bemerkt, dass Menschen vor der sog.
Attischen
Seuche (Pocken) geschützt waren, die selbst
schon einmal infiziert
waren
Impfung (Vakzinierung):
• ca. 100 vor Christi Geburt in China gegen Pocken
• Jenner im 18ten Jahrhundert – Pockenimpfung
• Entdeckung der zellulären Immunität durch Metchnikoff
im
19ten Jahrhundert
Pockenimpfung
Die Ausrottung der Pocken durch die Schutzimpfungen
Anzahl der
Länder mit
einem oder
mehreren
Fällen pro
Monat
Pocken
offiziell
ausgerott
et
Immunität
Angeborene Immunität
zellulär
humoral
Invariante Strukturen
Adaptive Immunität
zellulär
humoral
alle Strukturen
KomponentendesImmunsystems
KomponentendesImmunsystems
Eigenschaften
angeborene Immunität
erworbene Immunität
Spezifität
Für Strukturen, welche
typisch für Gruppen von
Erregern sind
Für einzelne
mikrobielle und nichtmikrobielle Antigene
Diversität
beschränkt
sehr hoch
Gedächtnis
nein
ja
keine Reaktivität zu
Eigen-Antigen
ja
ja
Physikalische und
chemische Barrieren
Haut,
mukosale Epithelien,
anti-mikrobielle
Substanzen
Lymphozyten in
Epithelien,
sezernierte Antikörper
auf epithelialen
Oberflächen
Blut-Proteine
Komplement
Antikörper
Zellen
Phagozyten
(Makrophagen,
Granulozyten),
„Natürliche Killer“-Zellen
Lymphozyten
Bestandteile
Adaptive
Immunität
Angeborene
Immunität
Angeborene undadaptiveImmunität haben unterschiedliche
Zeitverläufe
Cambridge University Immunology Lectures (www)
AdaptiveImmunität hatein Gedächtnis
Cambridge University Immunology Lectures (www)
Angeborene Immunität
Sowohl zellulär als auch humoral
Beruht auf Erkennung sog. invarianter Muster
Oyster hemocyte
Mouse macrophage
Metchnikoff 1883
Metchnikoff beobachtete die Reaktion einer Muschel auf eine
Verletzung. Hämozyte umschließen den Eindringling um ihn zu
neutralisieren.
Inflammation
Fig. 43-3
Microbes
PHAGOCYTIC CELL
Vacuole
Lysosome
containing
enzymes
Infectious-Nonself Model–
vorgeschlagen vonCharly Janeway (1988)
Erkennung konservierter molekularer Muster
(pathogen-associatedmolecularpatterns,PAMPs)
durch MusterErkennungs Rezeptoren (PRR).
TLRs:Tollist erforderlich für dieangeborene
Immunität inFliegen
Lemaitre et al. Cell 1996
Infektion induziert eine Toll-abhängige Expression
antimikrobieller Peptide
Toll-likeRezeptoren undErkennung von
Pathogenen
ssRNA
K. Takeda & S. Akira, Cell. Microbiol. 5: 143-53, 2003
Entzündungsreaktion
– wiebekämpftderKörpereingedrungeneBakterien
Pathogen
Mast cell
Splinter
Chemical Macrophage
signals
Capillary
Red blood cells
Phagocytic cell
Entzündungsreaktion
– wiebekämpftderKörpereingedrungeneBakterien
Pathogen
Mast cell
Splinter
Chemical Macrophage
signals
Capillary
Red blood cells
Phagocytic cell
Fluid
Entzündungsreaktion
– wiebekämpftderKörpereingedrungeneBakterien
Pathogen
Mast cell
Splinter
Chemical Macrophage
signals
Capillary
Red blood cells
Phagocytic cell
Fluid
Phagocytosis
AllezellulärenBestandteiledesBlutesentstehendaus
hämatopoetischen StammzellenimKnochenmark
Knochenmark
pluripotente hämatopoetische Stammzelle
Knochenmark
gemeinsame
lymphatische
Vorläuferzelle
gemeinsame
myeloide
Vorläuferzelle
Granulozyten-/
MakrophagenVorläuferzelle
Megakaryozyten
-/ ErthrocytenVorläuferzelle
Megakaryozyt
Erythroblast
Alle zellulären Bestandteile des Blutes entstehend aus
hämatopoetischen Stammzellen im Knochenmark
Blut
Granulocyten
(oder polymorphkernige Leukocyten)
neutrophile
Zelle
B-Zelle
basophile
Zelle
Blutplättchen
T-Zelle
unbekannte
Vorläuferzell
e
aktivierte
T-Zelle
Monozyt
Mastzelle
Makrophage
Erythrozy
t
unreife dendritische
Zelle
Lymphknoten
Gewebe
Effektorzellen
Plasma
zelle
eosinophile
Zelle
unreife dendritische
Zelle
reife dendritische
Zelle
AdaptiveImmunität
- FluchundSegen
WieunterscheideichSelbstvonNicht-Selbst
Selbstvs Nicht-Selbst
ErkennungalsVoraussetzungfüreineImmunantwort
Selbstvs Nicht-Selbst
ErkennungalsVoraussetzungfüreineImmunantwort
Selbstvs Nicht-Selbst
ErkennungalsVoraussetzungfüreineImmunantwort
Top view: binding surface
exposed to antigen receptors
Antigen
Class I MHC
molecule
Antigen
Plasma
membrane of
infected cell
Funktion von Antikörpern
Neutralisation
Agglutination (Antigen cross-linking)
Complement Aktivierung (klassischer Weg)
Antikörper-abhängige Zell-vermittelte Zytotoxizität (ADCC)
Opsonisierung
Degranulation von Entzündungszellen
{macrophages, basophils, eosinophils}
Antikörper
Protein Struktur (I)
Antikörper
Antikörper
Protein Struktur (I)
Antikörper
Antikörper Protein
Struktur (I)
Antikörper
- Entwicklung
Das
Genrearrangement
Antikörper
- Rearrangement
B Zelle
Gensegmente zusammenfügen
VH
DH
JH
VL
JL
H-Kette
L-Kette
Rearrangementderschweren Kette
Folie 35
Immunology, 3rd Edition, 1997
Janis Kuby
TheoretischeAnzahlderRekombinationen
H Kette
L Kette
Gensegmente
Gensegmente
L/H Ketten
Diversität
V
200
100
20‘000
D
20
0
400‘000
J
6
5
12‘000‘000
D-frame
0.33
-
4‘000‘000
J-frame
0.33
0.33
~450‘000
Nukleotide einfügen (Durchschnitt 6)
~1 ·1014
Nukleotid Verlust (meist <=7)
~1 ·1019
Nur ein Frame! = 30% Reduktion
~1018
Nur ein Frame!
= 30% Reduktion
Klonale Selektion vonBZellen beruht auf
Antigenstimulation