Grundwissen Immunologie

Christine Schutt / Barbara Broker
Grundwissen
Immunologie
ELSEVIER
SPEKTRUM
AKADEMISCHER
VERLAG
Spektrum
k - / ± AKADEMISCHER VERLAG
Inhaltsverzeichnis
Meilensteine der Immunologie oder eine etwas andere Einführung
XI
DAS FUNKTIONIERENDE IMMUNSYSTEM
1
1.1
1.2
1.3
2
2.1
Was gehört zum Immunsystem? .
Zellen und Organe des Immunsystems
1.1.1
Zellen des angeborenen
Immunsystems
1.1.2
Zellen des adaptiven
Immunsystems
1.1.3
Die CD-Nomenklatur. . . .
1.1.4
Primäre lymphatische
Organe
1.1.5
Sekundäre lymphatische
Organe
Antikörper
1.2.1
Struktur der Antikörper . .
1.2.2
Die Antigen/AntikörperBindung
1.2.3
Antikörperklassen
Komplementäre Abwehrmechanismen
1.3.1
Barrierefunktionen
1.3.2
Defensine, Opsonine und
Co
1.3.3
Physiologische Bakterienbesiedlung
1.3.4
Akute-Phase-Proteine . . . .
1.3.5
Das Komplementsystem . .
Wie erkennen die Immunzellen
ein Antigen?
Mustererkennungsrezeptoren
(PRRs)
2
2.2
2
2
3
4
4
2.3
2.4
2.5
5
7
7
8
10
12
13
3
13
3.1
14
14
15
3.2
3.3
3.4
22
22
MHC-Moleküle
2.2.1
MHC-Klasse I
2.2.2
MHC-Klasse II
2.2.3
Der MHC-Polymorphismus
2.2.4
MHC-Klasse IB
Rezeptoren der natürlichen
Killer-(NK-)Zellen
B-Zell-Rezeptoren (BCRs)
T-Zell-Rezeptoren (TCRs)
2.5.1
Struktur
2.5.2
Antigenbindung
2.5.3
Antigenprozessierung
für die Erkennung durch
T-Zellen
2.5.4
Besonderheiten bei der
Antigenerkennung durch
T-Zellen
Was versteht man unter einer
klonalen Antwort?
Wie entsteht die große Antigenrezeptor-Diversität der B- und
T-Zellen?
Der Aufbau der Immunglobulinund T-Zell-Rezeptor-Genloci
Die somatische Rekombination . . .
Vom rekombinierten Gen zum
Rezeptor
24
24
25
26
26
26
27
28
28
28
29
31
34
35
36
37
38
VI
4
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
5
5.1
5.2
5.3
5.4
Inhaltsverzeichnis
Wie verarbeiten die Immunzellen
die Information?
Von der Membran zum Kern . . . .
Signaltransduktion durch den
T-Zell-Rezeptor
4.2.1
Tyrosinphosphorylierung. .
4.2.2
Adapterproteine
4.2.3
Phopholipase Cy
4.2.4
Ras
Signale durch Zytokinrezeptoren
der Hämatopoietin-Familie
Signale durch Toll-like-Rezeptoren .
Todessignale
Die Integration mehrerer Signale . .
Wie wird der Signalprozess
abgeschlossen?
Welche Konsequenzen hat die
Aktivierung der Immunzellen? . .
Antikörpersynthese und Antikörperfunktionen
5.1.1
Komplementvermittelte
Antikörperzytotoxizität...
5.1.2
Antikörperabhängige
zelluläre Zytotoxizität
(antibody-dependent
cellular cytotoxicity,
ADCC)
5.1.3
Opsonierende Antikörper .
5.1.4
Blockierende Antikörper . .
5.1.5
Maskierende Antikörper . .
5.1.6
Sensibilisierende Antikörper
5.1.7
Neutralisierende Antikörper
5.1.8
Agonistische Antikörper . .
5.1.9
Antagonistische Antikörper
5.1.10 Inhibierende Antikörper . .
5.1.11 Penetrierende Antikörper .
5.1.12 Präzipitierende Antikörper
5.1.13 Agglutinierende Antikörper
Zytotoxische T-Zellen {cytotoxic
T lymphocytes, CTLs)
NK-Zell-Zytotoxizität
Gerichtete Zellmigration
41
41
42
42
43
43
44
45
46
46
48
5.5
5.6
5.7
5.8
5.9
5.10
6
6.1
48
50
6.2
50
50
6.3
50
51
51
52
52
7
7.1
7.2
53
53
53
54
54
55
55
55
56
57
7.3
Phagozytose
Intrazelluläres Killing
Antigenpräsentation
Makrophagenleistungen
Mastzellsekretionsprodukte
Sekretionsprodukte eosinophiler
Granulozyten
Wie kommt eine Immunreaktion
in Gang?
Die primäre Immunantwort
6.1.1
Unmittelbar wirksame
Abwehrmechanismen . . . .
6.1.2
Die Entzündungsreaktion .
6.1.3
Die Aktivierung des
adaptiven Immunsystems .
6.1.4
Die Kostimulation -
57
57
58
59
59
60
62
62
62
62
63
„It takes two to tango". . . . 64
Die sekundäre I m m u n a n t w o r t . . . . 66
6.2.1
Die Keimzentrumsreaktion - koordinierte
Immunität von B- und
T-Zellen (und dendritischen Zellen)
67
6.2.2
Die T-Zell-unabhängige
Antikörperproduktion. . . . 68
Das Mikromilieu entscheidet über
die Qualität der I m m u n a n t w o r t . . . 68
Wie wird eine Immunantwort
koordiniert?
70
Zytokine und Zytokinrezeptoren . . 70
Dendritische Zellen im Zentrum
der Macht
73
7.2.1
Die Feuermelder des
Immunsystems
73
7.2.2
Was T-Helferzellen alles
können
74
Angeborene und erworbene
Immunität - ein immunregulatorisches Netzwerk
75
7.3.1
Inflammation oder
Antiinflammation?
75
7.3.2
Immunglobuline und
Fc-Rezeptoren
76
7.3.3
Komplement und Komplementrezeptoren
78
Inhaltsverzeichnis
7.4
7.5
8
9
9.1
9.2
9.3
9.4
9.5
9.6
9.7
9.8
9.9
9.10
9.11
Chemokine und Chemokinrezeptoren
Neuroimmunoendokrine
Regelkreise
Wie wird eine Immunantwort
wieder abgeschaltet?
Kann das Immunsystem auf verschiedene Herausforderungen
unterschiedlich reagieren?
Abwehr von Infektionserregern . . .
Elimination von nicht infektiösen
Fremdantigenen
Elimination fremder eukaryotischer
Zellen
Elimination körpereigener
apoptotischer Zellen
Toleranz gegenüber körpereigenen
Antigenen
Toleranz gegenüber Nahrungsmittelantigenen
Förderung des fötalen Wachstums .
Tumorerkennung und -abwehr . . .
Wundheilung
Gewebereparatur durch Knochenmarkstammzellen
Alternsabhängige Immunkompetenz
11.1.2
78
11.1.3
80
11.2
11.2.1
11.2.2
83
11.2.3
11.2.4
11.2.5
11.2.6
84
84
85
85
12
12.1
86
86
86
86
88
89
12.2
12.3
12.4
90
90
13
10
10.1
10.2
11
11.1
Wie funktioniert das Immungedächtnis?
B-Zell-Gedächtnis
T-Zell-Gedächtnis
93
93
93
Wie vereinbart sich ein breites,
zufällig entstandenes Antigenrezeptor-Repertoire mit immunologischer Selbsttoleranz?
95
Zentrale Toleranz
95
11.1.1 Die T-Zell-Entwicklung
im Thymus
95
13.1
13.2
13.3
14
Zentrale B-Zell-Toleranz
im Knochenmark
Zentrale NK-ZellToleranz
Periphere Toleranz
Ignoranz
Homöostatische
Mechanismen
Deletion
Anergie
Suppression
Periphere B-ZellToleranz
Was passiert an den Grenzflächen?
Das mukosale Immunsystem . . . .
12.1.1 Die Spezialtruppe der
intraepithelialen Lymphozyten
12.1.2 Sekretorisches IgA eine leise Waffe
Orale Toleranz
Die Initiierung einer systemischen
Infektabwehr
Die Rolle der kommensalen
Darmflora
VII
97
97
98
98
98
98
98
99
100
102
102
103
104
104
106
106
Wie kommen die Zellen zur
richtigen Zeit an den richtigen
Ort?
108
Wege der Immunzellen durch
den Organismus
108
Postleitzahlen - oder die molekularen Grundlagen des homing. . 109
Treffen im Gewimmel
110
Die Funktionen des Immunsystems in der Übersicht
112
VIII
Inhaltsverzeichnis
IMMUNOLOGISCHE ARBEITSTECHNIKEN AUF EINEN BLICK
15
15.1
15.2
15.3
15.4
15.5
15.6
15.7
15.8
15.9
15.10
15.11
15.12
15.13
15.14
15.15
15.16
In w'fro-Methoden
Quantitative Immunpräzipitation .
Agglutinationstests
Herstellung monoklonaler Antikörper
Western-Blotting
Enzym-Immunoassay (ELISA) . . .
Immunfluoreszenz und Immun histochemie
Durchflusszytometrie
Immunadsorption
Zellseparation mit antikörperbeladenen, magnetischen Partikeln
HLA-Typisierung
ELISPOT
Phagozytosetest und intrazelluläres Killing
Zytotoxizitätstests
Messung der Zellproliferation . . .
Tetramer-Technologie
Hybridisierungstechnologien . . . .
15.16.1 PCR
116
116
116
116
120
120
121
122
124
125
125
126
127
127
127
129
129
130
15.16.2 RT-PCR
15.16.3 Quantitative real-time
PCR
15.16.4 Restriktionsanalyse und
Southern-Blot
15.16.5 Northern-Blot
15.16.6 In sz'fw-Hybridisierung. . .
15.16.7 Mikroarray-Technologie .
15.16.8 small interfering RNA
(siRNA)
15.17 Rekombinante DNA-Technologien
15.17.1 Gentransfer und Herstellung rekombinanter
Proteine
15.17.2 Gen-Knock-out
130
16
16.1
16.2
16.3
138
138
139
In wVo-Methoden
Hauttests
Adoptiver Zelltransfer
Transgene und gendefiziente
Tiere
131
133
134
134
134
135
135
135
136
139
DAS DEFEKTE IMMUNSYMSTEM
17
18.2.4
Immunpathologische Krankheitszustände in der Übersicht
144
18.3
18
18.1
18.2
Wann können körpereigene
Antikörper krank machen? . . . . 146
IgE-vermittelte Allergien
146
18.1.1 Systemische Anaphylaxie. 147
18.1.2 Asthma bronchiale,
Urtikaria, atopisches
Ekzem, Nahrungsmittelallergien
148
Autoreaktive IgG-Antikörper . . . . 149
18.2.1 Kreuzreagierende, pathogenspezifische Antikörper. . . 150
18.2.2 Autoreaktive zytotoxische
Antikörper
150
18.2.3 Agonistische Anti-RezeptorAntikörper
151
19
19.1
19.2
19.3
20
20.1
Antagonistische AntiRezeptor-Antikörper. . . .
Immunkomplexvermittelte Erkrankungen
Wann können Immunzellen
körpereigene Zellen zerstören?.
Autoreaktive CTLs
TH1-vermittelte proinflammatorische Makrophagenaktivierung . .
TH2-vermittelte Eosinophilenaktivierung
152
153
155
155
156
157
Kann das Immunsystem
unterwandert werden?
159
Infektionserreger
159
20.1.1 Immunzellen als Habitat. 159
Inhaltsverzeichnis
20.1.2
20.2
Unterwanderung der angeborenen Abwehrmechanismen
159
20.1.3 Unterwanderung des
adaptiven Immunsystems 160
Tumoren
162
20.2.1 Passive Mechanismen
der Tumortoleranz
163
20.2.2 Aktive Toleranzinduktion
durch Tumoren
164
20.2.3 Förderung von Tumorwachstum durch das
Immunsystem (Tumorenhancement)
164
IX
21
Gefährliche Dysregulationen...
166
21.1
21.2
21.3
Sepsis
Schlaganfall
Fibrosierung
166
167
167
22
Immundefekte
168
22.1
22.2
Angeborene Immundefekte
Erworbene Immundefekte
168
168
23
Therapiebedingte Immunopathien.
23.1
23.2
Arzneimittelnebenwirkungen . . . .
Transplantatabstoßung/GvHD . . .
23.2.1 Transfusionszwischenfälle
23.2.2 Transplantatabstoßung . .
23.2.3 Graft versus host disease
(GvHD)
173
173
174
174
174
176
INTERVENTIONSMOGUCHKEITEN
24
Immunstimulation
178
25.5
24.1
Aktive Immunisierung gegen
Infektionserreger
Tumorvakzinierung
178
179
25.6
26
Substitution
181
26.1
26.2
26.3
26.4
Passive Immunisierung
186
Immunglobulinsubstitution
186
Einsatz rekombinanter Proteine . . 186
Transplantation von Knochenmarkstammzellen
186
27
Ausblick
24.2
25
Immunsuppression
25.1
25.2
Toleranzinduktion
181
Immunsuppression mit Immunglobulinen
182
Rh-Prophylaxe
182
Selektive Immunsuppression . . . . 183
25.3
25.4
Therapie mit monoklonalen
Antikörpern
184
Extrakorporale Immunadsorption. 185
186
187
Anhang: Fakten und Zahlen
F&Z 1 Komplement
188
F&Z 5 Zytokine und ihre Rezeptoren. . 223
F&Z2
189
F&Z 6 Chemokine und ihre Rezeptoren 225
Die CD-Nomenklatur
F&Z 3 Signaltransduktionsmodule . . . . 221
F&Z 7 NK-Zell-Rezeptoren
227
F&Z 4 Selektine und ihre Liganden . . . 222
F&Z 8 Beispiele monogenetischer angeborener Immundefekte
228
Abkürzungsverzeichnis
229
Index . .
233