Immunsystem Einleitung

Immunsystem
Aufgabe des Immunsystems: Schutz vor Krankheitserregern und schadhaften Substanzen.
Zwei Verteidigungslinien stehen dafür zur Verfügung, eine äußere und eine innere.
Äußere Verteidigungslinie
 Haut, Hornschicht: für Mikroorganismen nahezu undurchdringbar
(Hautschäden: Infektionsgefahr!)
 Talg, Schweiß: Abschwemmeffekt, Säuremantel (bakteriostatisch, bakterizid, Cave: übermäßige
Hygiene, Lösungsmittel)
 Schleimhäute, Flimmerepithel: oft besteht hier eine mikrobielle Flora, die der Ansiedlung
pathogener Keime entgegenwirkt
(Beispiel für eine gelungene Symbiose: Vaginalbereich mit Milchsäurebakterien, die eine
Vermehrung schadhafter Keime verhindern und den pH-Wert sauer hält)
 Magen: saurer Magensaft denaturiert Eiweiße und führt damit zur Abtötung der meisten Keime
Innere Verteidigungslinie: unspezifische und spezifische Abwehr („Immunsystem“)
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Immunsystem: körpereigene Abwehr
Unser (wie auch jeder andere) Organismus muss jederzeit in der Lage sein, schadhafte Erreger
eliminieren zu können. Zu diesem Zweck hat sich das Immunsystem entwickelt.
Die Abwehrmechanismen müssen so beschaffen sein, dass sie
 vom ersten Tag der Geburt an funktionieren (unspezifische, angeborene Abwehr)
 sich im Laufe des Lebens auf neue Erreger einstellen können (spezifische, erlernte Abwehr)
Grundlegende Begriffe der Immunabwehr sind also:
Unspezifische, angeborene Immunabwehr
Komplementsystem
Akute-Phase-Proteine
Interferone
Lysozym
Makrophagen
Mikrophagen
Natürliche Killerzellen (NK-Zellen)
Spezifische, erlernte Immunabwehr
T-Lymphozyten
T-Helferzellen
T-Suppressorzellen
T-Killerzellen
B-Lymphozyten
Plasmazellen
Gedächtniszellen
Humorale Abwehr: zirkuliert passiv, in den
Körperflüssigkeiten vorkommend
Zelluläre Abwehr: wandert aktiv
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Unspezifische, angeborene Immunabwehr
Das unspezifische Immunsystem reagiert bei einer Bedrohung immer gleich, unabhängig davon, wie
oft ein Erreger bereits aufgetreten ist ( spezifische Immunabwehr, adaptive Abwehrstärke).
Das älteste Abwehrprinzip ist wohl das Prinzip der frei im Blut mit schwimmenden Makromoleküle
(„humorale“ Abwehr).
Wichtigster Vertreter ist das Komplementsystem, ein System aus ca. 20 verschiedenen Eiweißen.
Deren Funktion ist genau aufeinander abgestimmt und bildet so eine Enzymkaskade mit festgelegtem
Ablauf. Es kann über drei verschiedene Wege aktiviert werden:
Klassischer Weg
Alternativer Weg
„Dritter Weg“
Antikörper
des
Komplementsystems
erkennen Antigene auf der Oberfläche der
Erreger und aktivieren weitere Schritte.
Kohlehydrate auf der Oberfläche der
Erreger sind so beschaffen, dass sie von
alleine das Komplementsystem aktivieren.
Der Zucker Mannose kommt nur auf
körperfremden Mikroorganismen vor und
wird vom körpereigenen Eiweiß MBL
(Mannose-bindendes Lektin) erkannt.
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Ablauf des Komplementsystems
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3.
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Nach der Aktivierung des
Systems kommt es zur Wirkung
der Faktoren C3 und C5
(graue Kugel = Erreger)
Es folgt eine Histaminausschüttung aus Mastzellen
und eine Gewebsschwellung
sowie
Ein Anlocken von Fresszellen aus
dem Blut („Chemotaxis“)
Mittels weiterer Faktoren wird
auf dem Erreger ein Komplex
aufgebaut: MAK
(=Membranangriffskomplex)
Der MAK senkt sich in die
Zellmembran und durchlöchert
diese
Am Ende steht das Abtöten der
Erregerzelle (Lyse)
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Akute-Phase Proteine und Interferone
Akute-Phase-Proteine sind zum Beispiel das C-reaktive Protein (CRP). Dieses wird häufig in einem
Schnelltest in der Apotheke gemessen und gibt Auskunft über vorhandene Entzündungsgeschehen im
Körper.
Ihre Wirkung besteht darin, dass sie sich an die Oberfläche fremder Erreger binden und diese
miteinander verklumpen lassen. Weiterhin aktivieren sie das Komplementsystem und locken
Fresszellen aus der Blutbahn ins Gewebe (Chemotaxis).
Interferone sind Signalmoleküle. Virusinfizierte Zellen setzen Interferone frei und zeigen damit nicht
infizierten Nachbarzellen an, dass ein Virusinfekt droht. Darauf hin fahren diese ihre Proteinsynthese
derart drastisch herunter, dass sich die Viren wesentlich langsamer vermehren.
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Lysozym, Makro- und Mikrophagen
Lysozym ist ein kohlehydratabbauendes Enzym im Mundspeichel und in der Tränenflüssigkeit, das die
Zellwand der Bakterien direkt angreift und anlöst. Die Bakterien platzen schließlich, noch bevor sie ins
Körperinnere eindringen können.
Makrophagen („große Fresser“) befinden sich in den Zellen des mononukleären Phagozytosesystems
(MPS), also der Leber, Lunge, Milz, Lymphknoten, Knochenmark, Bindegewebe und im Gehirn. Sie sind
für die Phagozytose verantwortlich, indem sie amöboid um den Erreger herum fließen und diesen
komplett vertilgen.
Mikrophagen machen im wesentlichen das gleiche wie Makrophagen, es handelt sich aber um
kleinere Zellen.
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Natürliche Killerzellen ( NK-Zellen)
Während Mikro- und Makrophagen Fremdkörper vor allem außerhalb der Zellen attackieren, kommen
im Zellinneren NK-Zellen zu Einsatz, sie dienen also der „inneren Sicherheit“.
NK-Zellen erkennen infizierte (Viren!) oder krankhafte (Krebs!) Zellen an ihrer veränderten
Oberflächenstruktur:
 Sie erkennen Oberflächen, die bereits mit Antikörpern bedeckt sind
 Sie besitzen einen tötungs-aktivierenden und einen tötungs-hemmenden Rezeptor
 Gesunde Zellen bilden einen Major Histocompatibility Complex (MHC), der den tötungshemmenden Rezeptor dem tötungs-aktivierenden Rezeptor vorschaltet
 Infizierte oder entartete Zellen verlieren oft die Fähigkeit, MHC zu bilden
Bekommen die NK-Zellen das Signal zur Tötung, bilden die Perforin, welches ein Loch in die
Bakterienzelle frisst. Es kommt wie beim Komplementsystem zu Lyse.
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Wichtige Begriffe des unspezifischen Immunsystems
Unspezifische Abwehr
Bewirkt eine angeborene Immunität. Sie besteht aus zellulären (neutrophilen, eosinophilen und
basophilen Granulozyten, Makrophagen/Monozyten, Mastzellen) und humoralen Komponenten
(Komplementsystem, Zytokine, Interferone, Akute-Phase-Proteine u.a.).
Phagozytose
Wird durch die Zellen der unspezifischen Abwehr bewirkt und betrifft Erreger und befallene Zellen.
Natürliche Killerzellen erkennen infizierte und veränderte Körperzellen und induzieren deren
Apoptose.
Komplementsystem
Läuft kaskadeartig ab und führt zur Bildung von Mediatoren, die eine Lyse von Erregern bewirken.
Zytokine induzieren Entzündungsreaktionen, Interferone hemmen Proliferationsvorgänge und
Virusreplikationen und beide Mediatorsysteme aktivieren auch die spezifische Abwehr. Akute-PhaseProteine begrenzen Entzündungen.
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Spezifisches, erlerntes Immunsystem
Diesen Teil unseres Immunsystems meinen wir häufig, wenn wir von „dem Immunsystem“ reden.
Die spezifische Immunität richtet sich nicht gegen viele, sondern gegen einzelne, speziell ausgesuchte
Erreger.
Das Immunsystem muss den richtigen Umgang mit dem jeweiligen Erreger erst erlernen
(„Immunisierung“, Primärantwort). Ab diesem Zeitpunkt besitzt der Organismus hochspezialisierte
Lymphozyten, die genau diesen (aber nur diesen) Erreger angreifen können (Sekundärantwort).
Es existieren T-Lymphozyten (thymus) und B-Lymphozyten (bone marrow). Bei beiden laufen Primärund Sekundärantworten gleich ab.
T-Lymphozyten bilden dabei die zellgebundene spezifische Immunität, indem sie die Immunreaktion
modulieren oder auch Zellen direkt abtöten können.
B-Lymphozyten bilden die nicht zellgebundene (humorale) spezifische Immunität und sind in der Lage,
Antikörper zu bilden.
Das Immunsystem reagiert dabei auf Antigene: das sind für den Organismus fremde Substanzen (z.B.
Viren, Bakterien, Kot der Hausstaubmilbe, Pollen, Oberflächenstrukturen von Zellen), außerdem auch
hochmolekulare Substanzen (Proteine, Lipide, Nucleinsäuren…).
Das Immunsystem reagiert dabei nicht auf das gesamte Antigen, sondern auf eine spezifische
Teilstruktur, der sogenannten Determinante (auch Epitope). Es kommt zu Antigen-AntikörperReaktionen.
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Lymphatische Organe
Lymphozyten spielen bei der spezifischen Immunabwehr die zentrale Rolle.
Sie werden in primär-lymphatischen Organen gebildet (Thymus, Knochenmark) und wandern dann in
die sekundär-lymphatischen Organe (Milz, Lymphknoten, Tonsillen, lymphatisches Gewebe in den
Schleimhäuten).
Thymus
Nur beim Kind voll ausgebildet, ab dem Jugendalter in einen
Fettkörper umgewandelt. Bis dahin werden zahlreiche TLymphozyten ausgebildet. Später übernehmen andere Organe
diese Funktion.
Lymphknoten
Filtern und reinigen das Blut. Bei Infektionen schwellen sie an
und sind druckschmerzhaft.
Milz
Dieses 150 g schwere Organ im linken Oberbauch hat
während ihres Lebens zahlreiche Funktionen von Blutbildung
zum Blutabbau, spezifische Abwehrvorgänge, Phagozytose
und Klärung des Blutes (Abfangen von Gerinnungsprodukten).
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Spezifisches, erlerntes Immunsystem
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Das Immunsystem als Beispiel
Beispiel für spezifisches/unspezifisches Immunsystem:
Reinigungskraft mit Reinigungswagen:
-Ein Fleck wird erst Mal mit dem Lappen und warmen Wasser behandelt (entspricht unspezifisches Immunsystem)
- erst bei ausbleibendem Erfolg wird ein spezielles Reinigungsmittel ausprobiert (spezifisches Reinigungsmittel)
-Taucht später irgendwann mal ein ähnlicher Fleck auf, kann die Reinigungskraft sofort das spezifische Mittel anwenden
(Gedächtniszelle).
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Antikörper
Antikörper sind Teil der „Sinnesorgane“ des Immunsystems und kommen entweder auf der Oberfläche
von T-Lymphozyten vor oder schwimmen frei im Blutplasma.
Alle Antikörper sind prinzipiell gleich aufgebaut aus zwei schweren H-Ketten (heavy) und zwei leichten
L-Ketten (light).
Im Blut schwimmende Antikörper („Immunglobuline“) sind in fünf Klassen eingeteilt.
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Immunglobuline
IgG
 Kleinster Antikörper
 Bildet 80 % aller freien Immunglobuline
 Aktiviert in erster Linie das Komplementsystem
 Plazentagängig + HWZ von 30 Tagen bilden für das Neugeborene einen „Nestschutz“ über 3 Monate
(Immunsystem des Säugling etwa ab dem 6.Monat kompetent).
IgA
 13 % der Ig-Konzentration
 Infektionsschutz auf Schleimhäuten (Speichel, Schweiß, Tränen, Nasenhöhle, Bronchien, Harnwege, Scheidensekret)
 Geht mit der Muttermilch auf den Säugling über und schützt diesen (wenn er denn gestillt wird) effektiv vor
Darmentzündungen
IgM
 Größtes Immunglobulin mit 6 % Gesamtanteil
 Liefert die Initialzündung bei der Abwehr neuer Antigene während der Primärantwort
 Sehr starke Aktivierung des Komplementsystems, Vermittlung einer Agglutinationsreaktion (Zusammenkleben
antigenbesetzter Partikel)
 Agglutiniert als einziges Ig Blutkörperchen direkt (AB0-System!)
IgE
 Bildet nur 0,002 % aller Immunglobuline
 Vorkommen vor allem auf Mastzellen und im Bindegewebe der Haut und des Atemtrakts
 Bei einer allergischen Reaktion und bei Parasitenbefall produzieren Lymphozyten so viel IgE, dass die Mastzellen damit
überflutet und selbst Antigen-empfindlich werden; sie platzen dann in großer Zahl und geben unter anderem viel Histamin
frei. Die allergische Reaktion ist die Folge
IgD
 0 – 1 % Häufigkeit
 Mehr hat IgD den Forschern noch nicht preisgegeben :-/
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Impfungen
Immunität bedeutet, dass ein Organismus einen Erreger ohne pathologische Reaktion unschädlich machen kann.
Wie gesehen kann das durch eine Infektion mit dem Erreger (Cave: Folgerisiken?!) erfolgen oder aber durch eine
Impfung.
Da wir jetzt wissen, wie eine Immunantwort mit anschließender erworbener Immunität abläuft (Infektion – Bildung
von Antikörpern – Bildung von Gedächtniszellen), können wir auch zwei verschiedene Impfmechanismen feststellen:
 Impfung von Antigenen zur Auslösung einer Immunantwort (aktive Impfung)
 Impfung von zuvor hergestellten Antikörpern für eine direkte Immunisierung (passive Impfung)
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Aktive Impfungen
Aktive Immunisierung
Impfstoffe enthalten Antigene, die eine Immunisierung hervorrufen und dadurch eine Infizierung mit dem Erreger
simulieren. Dafür muss genügend Antigen vorhanden sein, aber nicht so viel, dass eine ernsthafte Erkrankung erfolgt
(„Impfkrankheit“).
Je nach Art des Impfstoffs unterscheidet man
 Lebend-Impfstoffe mit abgeschwächten Erregern
 Gelbfieber (STAMARIL®, Impfzentren)
 Masern/Mumps/Röteln (MMRvaxPro®)
 Poliomyelitis (IPV-Virelon®, Oral-Virelon®)
 Lebend-Impfstoffe dürfen nicht an Personen verimpft werden, die immunsupprimiert sind (KI)
 Tot-Impfstoffe mit inaktivierten Erregern bzw. deren isolierten Antigenen
 FSME (FSME-Immun®, Encepur®)
 Grippe (Begrivac®, Influsplit®, MUTAGRIP®)
 Hepatitis A/Hepatitis B (Twinrix®)
 Tollwut (Rabipur®)
 Cholera
 Pertussis (Pac Merieux®)
 Typhus
 Pneumokokken (Pneumovax®)
 Meningokokken (Mencevax®)
 Toxoid-Impfstoffe enthalten entgiftetes Toxin
 Diphtherie (in Mehrfachinpfstoffen, z.B. REVAXiS® mit Tetanus und Poliomyelithis u.v.a.)
 Tetanus (Tetanol®)
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Passive Impfungen
Passive Immunisierung (Serum-Prophylaxe)
Impfstoffe enthalten vorgefertigte Antikörper. Diese „Sera“ genannten Impflösungen stammen sowohl von tierischen
Organismen wie auch aus menschlichem Blut (hier werden sie auch Immunglobulin-Präparate genannt, TFG!)
Größter Vorteil: sofortiger Impfschutz.
Größter Nachteil: kurze Dauer des Schutzes durch fehlende Gedächtniszellen (oft nur einige Wochen)
Passive Immunisierungen werden demzufolge bevorzugt, wenn
 Eine Infektion wahrscheinlich ist
 Die Inkubationszeit für die eigene Antikörperproduktion unzureichend ist
 Geeignete Antiinfektiva nicht zur Verfügung stehen
Wenn irgend möglich, wendet man Simultan-Impfungen an (aktiv + passiv, z.B. Tetanol®/Tetagam®).
Je nach Art des Impfstoffs unterscheidet man
 Spezifische Immunglobuline (Ig)
 FSME-Ig (FSME-Bulin Immuno®)
 Hepatitis-A-Ig (Beriglobin®)
 Hepatitis-B-Ig (Hepatect®)
 Tetanus-Ig (Tetagam®)
 Unspezifische Immunglobuline (Ig)
 Tierseren
 Z.B. Diphtherie-Antitoxin (Pferd)
 Botulismus, Gasbrand, Schlangengift, Skorpiongift, Digitalis
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Wichtige Begriffe des spezifischen Immunsystems
Spezifische Abwehr
erfolgt durch immunkompetente Zellen (Lymphozyten) und spezifische Antikörper. Sein wird durch
Antigene stimuliert und tritt im Gegensatz zur unspezifischen Abwehr mit einer Latenz von mehreren
Tagen auf.
Antigene
Sind körperfremde Zellbestandteile bzw. Substanzen. Sie werden von immunkompetenten
Lymphozyten erkannt, die Antikörper gegen bestimmte Antigene an ihrer Oberfläche tragen.
Antikörper
Dienen der spezifischen humoralen Abwehr. Sie werden von aus B-Lymphozyten hervorgegangenen
Plasmazellen produziert und bilden mit Antigenen Antigen-Antikörper-Komplexe. Es gibt fünf
Antikörperklassen (IgG, IgM, IgA, IgD und IgE).
T-Lymphozyten
Dienen der spezifischen zellulären Abwehr. Zytotoxische T-Zellen zerstören fremdes Antigen tragende
Zellen. T-Helferzellen unterstützen die Aktivität der zytotoxischen T-Zellen und Makrophagen
(eliminieren Antigene, steigern Antikörperproduktion). T-Regulatorzellen verhindern überschiessende
Immunreaktionen.
Jedes Antigen stimuliert nur genau die B- und T-Lymphozyten, die dieses erkennen. Die stimulierten
Lymphozyten proliferieren und bilden einen Klon.
Aktive Impfung
Dient der Immunisierung, d.h. der Induktion von spezifischen Abwehrmechanismen durch
abgeschwächte Erreger. Der lang währende Schutz beruht auf der Ausbildung von Gedächtniszellen
aus einem Teil der B- und T-Lymphozyten.
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Natürliche Immunität am Beispiel der Blutgruppen
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