Ullrich - Blut und Immunsystem
Immunsystem, Leukozyten, Lymphsystem, Myelopoese etc., Thymus Begriffe, Definitionen, Abläufe
Immunsystem, Leukozyten, Lymphsystem, Myelopoese etc., Thymus Begriffe, Definitionen, Abläufe
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Lernkarten
Innate / Angeborene Immunität
Beispielszellen
-Phylogenetisch alt, Nicht spezifisch, Nicht induzierbar
Setzt nach Infektion sofort ein
Erzeugt kein immunologisches Gedächtnis
Beispiel: Granulozyten, Makrophagen, NK-Zellen
Adaptive / Erworbene Immunität
Beispielzellen
Phylogenetisch jung, Antigen-spezifisch, Induzierbar
Setzt nach Infektion später ein
Erzeugt immunologisches Gedächtnis
Beispiel: T-Lymphozyten, B-Lymphozyten
"unspezifische" Abwehr
Lysozym (Enzym in Tränenflüssigkeit und Speichel), tötet Bakterien
Schleim und Flimmerepithel obere Respirationswege, reinigen Atemwege
Hornschicht und Säureschutzmantel der Haut, Verdauungsflora
Spülung der Blase, saures Milieu der Scheide
Salzsäure Magen, alkalisches Milieu Zwölffingerdarm,
Opsonierung, Komplementsystem
- Mikroorganismus wird über IgG/IgM (oder alternativ über besondere Membranstrukturen) und anschliessendes Anhaften von C3b kenntlich gemacht
- anschliessend Entstehung eines Membranangriffskomplex (C5-C9) -> Perforiert Membran der Zielzelle
- Einstrom von Ionen und Lyse der Zelle
Dendritische Zellen
Herkunft: Knochenmark (CD34 Stammzellen)
Verbreitung: Lymphatische Gewebe, fast alle nicht-lymphatischen Gewebe
APC, Expression von MHC1 und MHC2
Nehmen Antigene auf, präsentieren sie mit MHC-Molekülen
Anschliessende Reifung der DC mit Exprimierung Co-Stimulatorischer Moleküle, Wanderung in Lymphatisches Gewebe und Interaktion mit T-Zelle
MHC-Komplex (Major Histocompability Complex)
- eng gekoppelte Gene, die für MHC-Moleküle kodieren
- polygenisch (mehrere Genorte)
- polymorph (mehrere Allele pro Genlocus)
MHC1
- in allen kernhaltigen Zellen, bindet CD8 (überwachen permanent Intaktheit der Zellen)
- präsentiert permanent intrazelluläre Antigene (über Proteasom abgebaut)
-> bei Infizierung/Tumor gibt es neue Antigene auf Oberfläche
- alpha-Kette und beta2-Mikroglobulin
MHC2
- APC (Makrophagen, DC, B-Zellen), bindet CD4
- präsentiert extrazelluläre Antigene (über Phagozytose / Endosom abgebaut)
-> bakterielle Antigene, parasitäre Antigene
- alpha- und beta-Kette
- Expression über IFN-gamma erhöht, über IL-10 erniedrigt
Interaktion APC und T-Zelle, Aktivierung der T-Zelle
3 Signale
1. MHC2 bindet an TCR (CD4 erkennt MHC2 -> bindet kein MHC1)
2. CD80/86 (nur bei aktivierter APC) erkennt und bindet an CD28
3. APC sezerniert Cytokine -> Cytokin-Rezeptoren der T-Zellen
Ausserdem: positives Feedback der T-Zellen über IFN-gamma führt zu mehr Expression, mehr Kommunikation -> Lawine
APC und T-Zelle, feste Bindung
Kontakt muss mehrere Minuten aufrecht erhalten werden für ausreichende Signalübertragung
- Befestigung über Adhäsionsmoleküle (Immunologische Synapse)$
- Supramolecular Activation Cluster (SMAC) -> Tintenfisch-Saugnapf-Struktur (aussen Adhäsion, innen Kommunikation)
centralSMAC: TCR/CD28 - MHC/CD80
peripheralSMAC: LFA-1 - ICAM1
Makrophagenaktivierung durch T-Zellen
Versch. Aktivierungswege:
Immunoeffektorisch über T-Zelle, Gruppensignale, Opsonierung
Aktiver Makrophage produziert TNF-alpha -> Entzündungsbotenstoff, Autokrine Aktivierung -> führt zu Ausschüttung von IL-12 (T-Zell-Aktivator)
T-Zelle schüttet IFN-gamma und TNF-alpha aus, stärkere Aktivierung
Kreislauf bis zu Freisetzung von Radikalen aus Makrophagen
B-Zell-Aktiverung durch T-Zellen
B-Zelle braucht Signale von Antigen und von T-Zelle
1. Kreuzvernetzung des B-Zell-Rezeptors (von Antigen)
2. CD40/CD40L-Interaktion an der MHC2-Bindungsstelle (CD40L wird erst nach Aktivierung der T-Zelle durch MHC/CD80/86-Komplex der B-Zelle produziert + exprimiert)
-> gegenseitige Stimulation
Ablauf Immunreaktion, 3 Phasen
Induktionsphase:
Aufnahme des Antigen durch APC, APC-Migration in lymph. Gewebe, Präsentation zu CD4 T-Helferzellen
Effektorphase:
Klonale Expansion CD4, Aktivierung B-Zellen, Antikörper-Prod., Aktivierung CD8
Rezirkulation aktivierter T-Zellen und Antikörper zu m Ort der Infektion, Ausschwärmen in andere Gewebe zur "Alarmierung"
Terminationsphase:
Elimination der Pathogene, Beendigung der Immunantwort (über negatives Feedback), Immunologisches Gedächtnis
Aktivierung von CD8-T-Zellen
Bei APC: CD8-Zelle erkennt MHC1 und costimulatorisches CD80/86-Molekül -> Aktivierung
Zellen ohne eigene Costimulatorischen Moleküle erhalten Hilfe von CD4-Helferzellen -> Cytokin-Ausschüttung
ev. weitere Wege, CD-4 Ausschüttung aufgrund inflammatorischen Milieus
Funktionsweise CD-8-Zellen
- Kontakt mit Zielzelle startet Freisetzung von Granula mit Perforin und Granzymen
- Perforin bildet Pore in Zielzellmembran, Granzyme kommen in die Zelle
- Granzym aktiviert Zellapoptose
Aktivierung Natürliche Killerzellen (NK)
- Aktivierung durch KAR (Killer Activating Rezeptors)
- Interaktion mit Makrophagen (IL-12, IL-15 aktiviert NK, NK sezernieren IFN-gamma)
- NK-Zellen tasten Körperzellen ab, falls kein MHC1 vorhanden ist, zerstören sie die Zelle (MHC1 inhibiert KAR)
Weitere Aktivierung bei Erkennung Antikörper-beladener Zellen -> Granzyme/Perforin
Blut-Hirn-Schranke
Regulation Blut-Hirn-Schranke
- geringer bis gar kein Durchlass von autoreaktiven B- und T-Zellen
- Proinflammatorische Zytokine im Blut (IFN, TNF) könnten für Öffnung sorgen wenn viel in Peripherie vorhanden
- Proinflammatorische Zytokine im Hirn (IFN, TNF, IL-1, IL-6) können Bereitschaft erhöhen, Zellen des Immunsystems durchzulassen
- Antiinflammatorische Zytokine im Gehirn (TGF-beta) übernimmt sofort wenn die Inflammation vorbei ist
Abwehr von eindringenden Immunzellen in die Blut-Hirn-Schranke
Astrozyten: CD95
- apopt. Ligand für T-Lymphozyten, vorhanden im Gewebe und an der Membran
Mikroglia: antiinflammatorische Zytokine
Astrozyten + Mikroglia:
MHC2-Expression ohne Co-Stimulatoren -> Anergisierung (führt zu Apoptose)
TGF-beta und PGE-Expression für Suppression der Lymphozyten
Mikroglia
- Vor Geburt Wanderung ins ZNS
- lebt fast so lange wie der Organismus, geringe Nachlieferung aus Knochenmark
- ständige Überwachung ZNS, ruhende und aktive Form
- APC im aktivierten Zustand, mit Co-Stimulatoren
-> T-Zell-Aktivierung möglich
Aktivierung/Deaktivierung Mikroglia
Aktivierend:
Rezeptoren: Mannose-R, CD14/TLR4
Proinflammatorische Zytokine (TNF, IFN)
Mediatoren geschädigter Neurone oder Myelinscheiden (Nukleotide, Lipidperoxide)
Deaktivierend:
Direkter Kontakt mit struktuell intakten Neuronen (z.B. CD200/CD200R)
Direkter Kontakt mit funktionell intakten Neuronen (z.B. Elektrische Aktivität, Noradrenalin, Neuropeptide)
Kontakt mit Astrozyten, antiinflammatorische Zytokine (TGF-beta)
Mikroglia überwachen die Homöostase, werden bei Ungleichgewicht (Entzündung) aktiviert
Blutbild (Durchschnitt)
Hämatokrit: 45%
Erythrozyten: 5 Mio/mikroliter
Leukozyten: 5'000/mikroliter
Thrombozyten: 250'000/mikroliter
Hämoglobin: 12-15g/dl
Erythrozyten
- ca. 5 Mio. pro Mikroliter
- Lebensdauer: 100-120 Tage
- Abbau in Milz und Leber
Gastransport
starke Verformbarkeit
Keine Zellkerne, keine Mitochondrien, Anerobe Glykolyse
Thrombozyten
- 150'000-300'000/mikroliter
- leben 8-14 Tage
- keine Zellkerne, besitzen Mitochondiren, Lysosomen und Granula
alpha-Granula: Proteine
(Fibrinogen, Fibronektin, PDGF vWF, Antitrypsin, Antiplasmin)
delta-Granula: ADP, Serotonin, Calcium
Zellen des Immunsystems (Leukozyten, 4'000-10'00/mikroliter)
75-80% Granulozyten, Innate (angeborene) Immunität
- 30-80% Neutrophil, 0-6% Eosinophil, 0-2% Basophil
- Dendritische Zellen, Monozyten/Makrophagen
20-25% Lymphozyten, Adaptive (erworbene) Immunität
- 70-80% T-Zellen (60% T4, 30% T8, 8% regulatorische)
- 10-20% B-Zellen
- 5-10% NK-Zellen
Funktion neutrophiler Granulozyt
- Innate Immunität
- Entzündungsreaktion (Eiter = abgestorbenes Gewebe + Granulozyten)
- Adhäsion
- Migration (zu einem Gradienten hin, Chemokine)
- Sekretion (Kollagenasen, Metallomatrixproteinasen) -> 2/3 der Granula für Gewebeauflösung, 1/3 Bakterizid
- Eindringen in Gewebestrukturen, Gewebezerstörung
- Phagozytose (ohne Antigen-Präsentation)
Funktion eosinophiler Granulozyt
- Adhäsion/Migration
- geringe Phagozytose
- v.a. Sekretion:
MBP/ECP -> Zerstörung von Parasiten
Leukotriene -> Bronchialdrüsensekretion, Bronchokonstriktion
EDIF -> Hemmung basophile Granulozyten und Mastzellen (Beendigung Infektion)
Histaminase -> Histamininaktivierung
Funktion basophiler Granulozyt
Unterstützt bei Infektionskrankheiten
- Adhäsion/Migration
- wenig Phagozytose
- Sekretion (v.a. Histamin)
(Leukotriene, Histamin -> Gefässerweiterung, lockt eosinophile an, ECFA (eosinophil chemotactic factor) -> lockt eosinophile an, Fc-Rezeptoren für IgE -> Degranulation)
Granulozytose
zu viele Granulozyten ( >7500/mikroliter)
Gründe:
- Physiologisch: Stress, körp. Belastung, Schwangerschaft
- Infektionen, Entzündungen, Neoplasien, Gewebsnekrosen
- Metabolische Störungen
- Medikamente, Rauchen
Granulozytopenie
zu wenig Granulozyten
>1000 fast asymptomatisch, 500-1000 zunehmendes infektionsrisiko, <500 bakterielle Infektionen bis Sepsis
Ausgelöst durch:
- Bildungsstörungen (Knochenmarksschädigung, Infiltration des Knochenmarks)
- Reifungsstörung (Vit. B12 oder Folsäuremangel)
- gesteigerter Verbraucht (Verbrennungen, bakterielle Infektionen usw.)
Funktion Monozyten
"Stammzellen" des mononukleären Phagozytensystems (MPS)
- Adhäsion/MIgration (wollen ins Gewebe und sich dort differenzieren)
- intensive Phagozytose
- Sekretion von Zytokinen (Steuerung/Aktivierung Immunantwort)
Makrophagensystem (MPS)
Knochenmark: Monoblasten -> Promonozyten ->
Blut: Monozyten ->
Blutfilter: Leber-, Milz-Makrophagen
Lymphfilter: Lymphknoten-Makrophagen
Luftfilter: Alveolar-Makrophagen
Seröse Höhlen: Serosa-Makrophagen
Bindegewebe: Histiozyten
Gelenke: Synovia-A-Zellen
Knochen: Osteoklasten
Nieren: Mesangium-Makrophagen
Gehirn: Mikrogliazellen
Granulome: Riesen- und Epitheloidzellen
Funktion Monozyten/Makrophagen
- Immunoeffektorzellen
- Phagozytose
- Abräumfunktion (frisst beschädigstes Gewebe)
- Gewebereparatur (induziert Heilung durch Abgabe von Botenstoffen)
- Antigenpräsentation
- Differenzierung von T-Zellen (IL-12, IL-10)
- Chemotaxis (z.B. IL-8)
Funktion Lymphozyten
Spezifische Immunabwehr / Träger des adaptiven Immunsystems
70-80% T-Lymphozyten
10-20% B-Lymphozyten
5-10% Natürliche Killerzellen (NK)
Oberflächenantigene Leukozyten
CD3: T-Zellen
CD4: Th-Zellen
CD8: Tc-Zellen
CD14: Monozyten
CD16: NK-Zellen
CD19: B-Zellen
CD34: Stammzellen
Funktion T-Lymphozyten
CD4-positive Zellen (60%)
- T-Helfer-Zellen aktivieren Makrophagen und B-Zellen
- regulatorische T-Zellen (ca. 8%) sorgen für Negativregulation, inhibitorisch, balancieren Kontrolle
CD8-positive Zellen (ca. 30%)
- Zytotoxische T-Zellen (töten virusinfizierte Körperzellen und Tumorzellen)
Abbild bakterieller Infektionen im Blutbild
1. „Neutrophile Kampfphase“
- Granuloztose
- Linksverschiebung (stabförmige, junge Granulozyten)
- Toxische Granulationen (meist leich rötlich anfärbbar)
2. „Monozytäre Überwindungsphase“ (adaptive Immunantwort, repräsentiert durch Anstieg Monozyten)
3. „Lymphozytär-eosinophile Heilphase“ (Anstieg der eosinophilen Granulozyten, Antagonisten der basophilen, "Morgenröte der Heilung"
Primäre lymphatische Organe
Sekundäre lymphatische Organe
Primär: Knochenmark, Thymus
Sekundär: Milz, Lymphknoten, Appendix, Tonsillen, Peyer-Plaques (Lymphfollikel im Darm)
Thymus-abhängige Gebiete
Thymus-unabhängige Gebiete
Milz, Thymus, Lymphknoten
Thymus-abhängige Gebiete
Milz: Periarterioläre zone der weissen Pulpa
Lymphknoten: Parakortex
Schleimhäute: Parafollikuläre Zone
Thymus-unabhängige Gebiete
Milz: Aussenzone der weissen Pulpa mit Follikeln
Lymphknoten: Kortex mit Follikeln, Markstränge
Schleimhäute: Follikel
MALT (mukosaassoziiertes lymphatisches Gewebe)
-> Lymphatischer Rachenring, Tonsillen
-> Darmassoziiertes lymphatisches Gewebe
(= GALT, gut associated lymphatic tissue):
- PeyerPlaques des Dünndarms
- Appendixfollikel
- Solitärfollikel des Kolons
- Immunkompetente Zellen in der Darmmukosa
-> Bronchienassoziiertes lymphatisches Gewebe (=BALT)
- Lymphatisches Gewebe in der peribronchialen Bindegewebsmanschette
SALT
skin associated lymphatic tissue
- intraepitheliale Lymphozyten
- DC im Epithel -> Langerhans-Zellen
- Dermis-Dendritische Zellen in der Dermis