MODUL 7 Woche 3 und 4

- die funktionellen Antikörper werden im Laufe der B-Zell-Differenzierung durch somatische Rekombination zusammengebaut, indem zufällig und antigenunabhängig bestimmte Segmente ausgewählt werden

- sie läuft auf genomischer Ebene (DNA-Segmente) ab, nicht wie beim alternativen Splicing auf mRNA-Ebene

- die Gene für den variablen Teil liegen in der Keimbahnkonfiguration vor und sind in Teilgene aufgeteilt

- es kommt zum Abbau von genetischem Material, sodass jede B-Zelle ein einzigartiges Genom hat

- beim Zerschneiden/Zusammenfügen der DNA treten Ungenauigkeiten auf, die Verbindungsvielfalt (junctional diversity) hervorrufen

- es gibt v- (variabel), d- (diversity) und j- (joining) Teilgene

- C-Teilgene codieren für den konstanten Teil der Rezeptoren, tragen nicht zur Vielfalt bei, aber entscheiden, welche Ig-Klasse produziert wird

- in jeder Teilgruppe gibt es mehrere unterschiedliche Teilgene, die durch die V(D)J-Rekombinase zu einem V(D)J-Gen zusammengesetzt werden

- läuft in reiferen B-Zellen ab, die ihr Genom bereits komplett umgelagert haben

- bei der Proliferation dieser Zellen werden in den variablen Abschnitten der Leicht- bzw. Schwerkettengene Mutationen eingeführt, sodass die Tochterzellen strukturell veränderte B-Zell-Rezeptoren exprimieren

- die somatische Hypermutation ist ein antigenabhängiger Selektionsprozess, dessen Mechanismus vielfältig ist

- so wird z.B. in diesem Entwicklungsstadium die "activation induced Deaminase" (AID) stark exprimiert, die Desoxycytidin (dC) zu Desoxyuridin (dU) desaminiert

- in der Replikation wird dU als dT gelesen, was zu einer C-zu-T-Mutation führt

- Zellen, die bestimmte Antigene mit höherer Affinität binden als die Ursprungszelle, werden bevorzugt zur Proliferation angeregt, sodass sie positiv selektiert werden

- wird auf fast allen Körperzellen exprimiert

- die Spaltpeptide werden mithilfe des TAP-Transporters aus dem Zytosol ins Lumen des ER transportiert (ATP-abhängig)

- für die Präsentation der Spaltpeptide muss zunächst MHC-I synthetisiert und in der Membran des ER verankert werden

- dazu wird zunächst die alpha-Kette des MHC gebildet und in partiell gefalteter Form in die ER-Membran eingebaut und mit Calnexin stabilisiert

- nach Bindung des beta2-Mikroglobulins zerfällt der Komplex, und das MHC-I wird mithilfe von Careticulin und Tapasin am TAP-Transporter fixiert

- in dieser Form wird der Proteinkomplex in der Membran des ER festgehalten, bis ein passendes Antigenpeptid in der Antigenbindungsfurche andockt

- dadurch wird das peptidbesetzte MHC-I freigesetzt, in einem Vesikel zur Plasmamembran transportiert und nach der Verschmelzung mit der Zellmembran auf der Zelloberfläche für T-Zellrezeptoren zugänglich

- auf der Oberfläche von profes. präsent. Zellen exprimiert

- extrazelluäre Pathogene gelangen bei Phagozytose durch professionell präsentierende Zellen in intrazelluläre Vesikel

- diese Phagosomen verschmelzen mit Lysosomen zu Phagolysosomen, in denen Pathogenproteine durch Proteasen zu Peptiden abgebaut werden

- MHC-II ist in der Membran des ER verankert

- da es aber innerhalb des ER zunächst keine Spaltpeptide binden soll, wird die Peptidbindungsfurche durch die invariante Kette blockiert

- durch die Blockade schnüren sich Vesikel vom ER ab, die den invariant-chain-MHC-II-Komplex enthalten

- diese Endosomen verschmelzen mit Phagolysosomen, die die antigenen Epitope enthalten

- nach der Verschmelzung wird die invariante Kette abgebaut, Clip-Fragment besetzt aber weiter die Bindungsfurche bis es durch HLA-DM abgebaut wird

- Vesikel mit MHC-II-Antigen-Komplexe verschmelzen mit der Membran

- der MHC ist polygen

- beim Menschen codieren 3 unterschiedliche Gene für die alpha-Ketten der MHC-I-Proteine, die man als HLA-A, HLA-B und HLA-C bezeichnet

- es gibt auch 3 Paare von alpha- und beta-Kettengenen, die für verschiedene antigenpräsentierende MHC-II-Proteine (HLA-DP, HLA-Q, HLA-R) codieren

- da der HLA-DR-Komplex zwei verschiedene beta-Kettengene enthält, können aus den drei Gensätzen vier verschiedene Typen von MHC-II-Proteine hervorgehen

- das HLA-DM-Protein präsentiert keine Antigenpeptide, sondern fungiert als Immunregulator

- der MHC ist hochgradig polymorph

- für einige MHC-I-Gene wurden an einem Genlocus mehr als 100 verschiedene Allelvarianten identifiziert

- die Wahrscheinlichkeit, dass ein Individuum in einem MHC-Genlocus auf beiden Chromosomen das gleiche Allel aufweist, ist sehr gering, d.h. die meisten Menschen sind im MHC-Komplex heterozygot

- MHC-Allele werden codominant exprimiert, d.h. jeder Genlocus codiert für zwei exprimierte MHC-Proteine

- bei der Fortpflanzung können bei einem Nachkommen demnach 4 mögliche Allelkombinationen (2 vom Vater, 2 von der Mutter) auftreten

- deshalb unterscheiden sich auch Geschwister häufig in ihren MHC-Allelen

- da das für jeden Genlocus zutrifft, gibt es bei verschiedenen Individuen praktisch keine MHC-Identität; dies erschwert die Suche nach geeigneten Organspendern

Thymus:

- lyphoepitheliales Organ

- Grundgerüst: Epithelzellen, Thymozyten

1. Rinde (Cortex)

2. Mark (Medulla)

3. bindegewebige Kapsel mit Einstülpungen

anatomische Besonderheiten:

- Pseudoläppchenstruktur (dunkel und hell)

1. Rinde

2. Mark

3. Kapsel

4. Hilum

anatomische Besonderheiten:

- retikuläres Bindegewebe

- hochendotheliale Venolen

- rote Pulpa (Milzsinus mit Erythrozyten)

- weiße Pulpa (Leukozythen)

- tiefe Krypten

- mehrschichtiges unverhorntes Plattenepithel

- Skelettmuskulatur des Gaumenbogens

- Bindegewebskapsel

- Krypten nicht so tief

- mehrschichtiges unverhorntes Plattenepithel

- muköse Drüsen des Zungengrundes

- Skelettmuskelfasern der Zunge

- Bindegewebsschale

- keine Krypten

- Oberflächenvergrößerung durch Faltung

- mehrreihiges Flimmerepithel

- inselartiges mehrschichtiges Plattenepithel

- Domepithel

- keine Zotten

- keine Becherzellen

- spezialisiert Epithelzellen

- ohne Mikrovilli

- lymphozytärer Ursprung

- keine Phagozytose

- keine Immunglobulin- und T-Zell-Rezeptor-Expression

- Tötung virusinfizierter und maligne entarteter Zellen

- Bekämpfung infizierter Zellen, die naturgemäß kaum MHC-Moleküle exprimieren oder von Viren befallen sind, welche die Präsentation von MHC unterdrücken. Sie können von „gestressten“ Zellen exprimierte Membranproteine und antikörpermarkierte Zellen erkennen und schütten Perforine aus, die zur Lyse der Zielzellen führen

- sie werden geblockt über MHC/KIR (Killer inhibiting Rexeptor)

- sie werden aktiviert über Killer activating Receptor (KAR), die bei gestressten Zellen exprimiert werden

- nicht zur Phagozytose fähig

- werden durch IgE-Antikörper aktiviert und setzen daraufhin aus ihren Granula frei:

- Histamin (Entzündungsmediator, wirkt lokal vasodilatierend / allergische Reaktion)

- Heparin (aktiviert Lipoproteinlipasen und hemmt die Blutgerinnung) frei

- Zytokine (Tumornekrosefaktor TNF)

- myelotischen Ursprungs

- können extrazelluläre Pathogene phagozytieren und intrazellulär vernichten

- werden von Chemotaxinen angelockt emigrieren ins Gewebe und phagozytieren dort opsonierte (markierte) Antigene

- nicht zur Phagozytose fähig

- enthalten sekretorische Granula

- Aktivierung der spezifischen Immunantwort (on-off-Schalter für Gefahrensignale)

- als unreife Zellen zuständig für die Aufnahme und Verarbeitung von Antigenen

- als reife Zellen für Stimulierung von T- und B-Zellen, indem sie ihnen prozessiertes Antigen in Form von MHC-Peptid-Komplexen präsentieren

- Zytokinsynthese für die Initiierung einer speziellen Immunantwort (Interleukine IL-6, IL-12, IL-10)

- viel effizienter als Monozyten oder B-Zellen, weil sie mehr MHCs präsentieren

Interferone antivirales Zytokin

- binden an einen multi-chain-receptor

- dieser ist auf fast allen Zellen vorhanden

- führt zur Hemmung der Virusreplikation

- Leukozyten: IFN-alpha

- nicht-Leukozyten: IFN-beta

- T-Zellen, NK-Zellen: IFN-gamma

- z.T. spezielle Funktionen, z.T. Pleiotropie

- IL-1

- IL-2

- IL-5

- IL-6

- ...

steuern die Zellreifung im Knochenmark

- G-CSF (Granulozyten)

- GM-CSF (Granulozyten/Makrophagen)

- M-CSF (Makrophagen)

- Erythropoetin (Erythrozyten)

stimulieren Chemotaxis = gerichtete Migration

- CXC - Chemokinrezeptor auf Neutrophilen

- CC - Chemokinrezeptor auf Eosinophilen

Tumornekrosefaktoren (TNF)

- ist bei lokalen und systemischen Entzündungen beteiligt

- wird von Makrophagen ausgeschüttet

- Funktion: Regelung der Aktivität der verschiedenen Immunzellen

- kann Apoptose, Zellproliferation, Differenzierung und Ausschüttung anderer Zytokine anregen

- löst Fieber aus

- Heterodimer: Alpha- und Beta-Kette, variable und konstante Region

- 10 hoch 7 unterschiedliche

- Proteinkomplex auf der Oberfläche der T-Zellen zur Erkennung von Antigenen, die MHC präsentieren

- wird im Thymus mittels Gen-Rekombination gebildet (Antigen-unabhängig)

- durch die Bindung an MHC werden T-Zellen aktiviert, woraufhin sie proliferieren (--> klonale Expansion)

- Differenzierung in T-Helferzellen oder zytotoxische Zellen (Killerzellen)

- auch im Thymus gebildet

- verstärkt die Bindung der TCRs

- bindet ausschließlich an MHC-I

- führt zur Bildung von T-Zelle zur zytotoxischen T-Zelle (Killerzelle)

- auch im Thymus gebildet

- verstärkt die Bindung der TCRs

- bindet ausschließlich an MHC-II

- führt zur Bildung von T-Zellen zur T-Helferzelle

- im Thymus wird geprüft, ob bei der Gen-Rekombination ein T-Zell-Rezeptor entstanden ist und binden kann

- Thymozyten, die das nicht können, werden elliminiert

- im Laufe der positiven Selektion verlieren die Thymozyten entweder CD4 oder CD8

- im ersten Schritt werden die defekten Lymphozyten ausgemustert, bei denen die somatische Rekombination keine sinnvolle Information erzeugt hat

- die Nicht-ausgemusterten bekommen Überlebenssignale von den Epithelzellen

- die T-Zellen werden noch zusätzlich überprüft, ob sie körpereigenes MHC erkennen