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
Kompartimentierung Lymphgefässe
1. Oberflächliches (epifasziales) System:
Drainiert Haut und Subcutis
2. Tiefes (subfasziales) System:
Drainiert Muskeln, Gelenke, Sehnenscheiden, Nerven
3. Organspezifisches System:
Drainiert Organe
Ein System aus Perforansgefässen verbindet das oberflächliche mit dem tiefen System und leitet Lymphe aus der Tiefe zur Oberfläche
Organisation Lymphknoten
Mark: B- und T-Zellen, Plasmazellen, Randsinus-Makrophagen
Parakortex: T-Zellen, dendritische Zellen
Kortex: B-Zellen, follikuläre Dendritische Zellen, Sekundärfollikel (aktiver Knoten), Primärfollikel (inaktiver Knoten)
Milz - Weisse Pulpa, Rote Pulpa
Weisse Pulpa:
Lymphatisches Gewebe der Milz
- Etwa 10000-20000 Malpighi-Körperchen (Noduli lymphoidei splenici, B-Zellen)
-Lymphatische Scheiden, PALS (Vaginae periarteriales lymphaticae, T-Zellen)
Rote Pulpa:
Räume zwischen Trabekeln und Weisser Pulpa
Blut
Milzretikulum:
Retikuläres Bindegewebe
Kolonie-stimulierende Faktoren
G-CSF, GM-CSF, SCF
- Unter physiologischen Bedingungen Freisetzung in Blut bildenden Organen
- Wichtigste Produzenten:
Knochenmarksstromazellen, Makrophagen, Endothelzellen, Lymphozyten, Fibroblasten
- Funktionen:
Reifung und Differenzierung hämatopoietischer Stammzellen
Aktivierung von Monozyten und Granulozyten
Kolonie-stimulierende Faktoren Beispiele
- Multi Lineage Colony Stimulating Factor (Multi-CSF)
- Granulocyte-Macrophage Stimulating Factor (GM-CSF)
- Macrophage Colony Stimulating Factor (M-CSF)
- Granulocyte Colony Stimulating Factor (G-CSF)
- Erythropoietin (EPO)
- Thrombopoietin (TPO)
Erythrozyten-Reifung
CSF: Erythropoietin (EPO)
Ort: Rotes Knochenmark (platte und kurze Knochen)
Ablauf: Stammzelle -> Proerythroblast (Mitose)
Abnahme der Ribosomen, Zunahme des Hb, Verdichtung des Zellkerns ->Erythroblast:
basophiler -> polychromatischer -> orthochromatischer
Ausstossung des Zellkerns -> Retikulozyt
Reifung im Blut zu Erythrozyt
Reifungsdauer pro Schritt 1d, keine Speicherung im Knochenmark
Monozytopoiese
Monoblast -> Promonozyt
Reifungsdauer ca. 2 Tage, Speicherung im Knochenmark 2 Tage
Granulozytopoiese
Differenzierung geschieht gleichzeitig mit Proliferation
Stammzelle -> Myeloblast -> Promyelozyt -> Myelozyt (Mitose)
Verdichtung des Zellkerns, Abgabe ins Blut
Metamyelozyt -> Granulozyt (stabkernig -> segmentkernig)
Reifungszeit ~11 Tage, Speicherung im Knochenmark ~4 Tage
Megakaryopoiese
Stammzelle -> Promegakaryoblast (Mitose)
Megakaryozyt -> Reifung -> zelluläre Abschnürungen
-> Thrombozyten
Mikroskopische Differenzierung
May-Grünwald-Giemsa-Färbung
(Pappenheim-Färbung
Zusammensetzung:
- Methylenblau (Saure Zellbestandteile blau)
- Methyl-Azur (basische Zellbestandteile rot-violett)
- Eosin (basische Zellbestandteile orange-rot)
Färbung der Zellbestandteile:
- RNA, Zytoplasma, Nukleolen: BLAU
- DNA, Primärgranula. ROT-VIOLETT
- Hämoglobin und Granula der Eosinophilen: ORANGE-ROT
Molekulare Differenzierung mittels CD-System
Knochenmark, Parenchym + Stroma
Stroma (Stützgewebe)
- Grundgerüst: Fibroblastische Retikulumzellen
- Weitlumige Kapillaren (Sinus) mit Sinusendothelzellen
- Adventitiazellen
- Fettzellen
- Makrophagen (Abbau alternder Zellen, Regulation)
- Stroma-Stammzellen
Parenchym (Funktionsgewebe)
- Hämatopoeitische Zellen
Anteile der Zellenbildung im Knochenmark
20% Erythropoiese
45% Myelopoiese
20% Reife Granulozyten
10% Lymphozyten und Plasmazellen
- Granulozytenreifung nahe der Knochenbälkchen
- Erythrozytenproduktion und - reifung nahe der Sinus
- Megakaryozyten liegen dem Sinus an
Vorgänge Thymische T-Zell-Entwicklung
- Generierung T-Zell-Repertoire
- Bildung von T-Zell-Subpopulationen
- T-Zelle lernt um zwischen "fremd" und "eigen" zu unterscheiden
- Entwicklung der Selbsttoleranz
Thymusarchitektur
Kortex: unreife Thymozyten, Epitheliale Zellen, Makrophagen
Medulla: Reife T-Zellen, DC, Epitheliale Zellen, Makrophagen
Thymusentwicklung
4. Woche: Lymphatische Stammzellen wandern in die
Thymusanlage
12. Woche: Differenzierung in Mark- und Rindenzone
Thymus ist funktionsfähig
Späte Fetalzeit, Postnatal: Besiedlung der T-Zell-abhängigen Regionen
Thymozytenentwicklung
Lymphatische Progenitorzell
-> Doppelt Negative Zelle (weder CD4 noch CD8)
Differenzierung, Expansion
-> Doppelt Positive Zelle (CD4 und CD8)
Differenzierung zu einer von drei Zell-Arten
-> CD4 / CD8 / Treg
Positive Selektion Thymozyten
Durch thymische Epithelzellen im Kortex
-> Ziel: Elimination unbrauchbarer T-Zellen
- Nur Thymozyten mit "funktionierendem" TCR (erkennen mit mittlerer Affinität MHC Komplexe) sollen sich weiterentwickeln
- Thymozyten mit keiner/zu niedriger Affinität werden vernachlässigt -> Tod
-> TCR vermittelt positives Signal für Überleben seiner Zelle
Negative Selektion Thymozyten
Durch DC an der Kortex/Mark-Grenze
-> Ziel: Vermeidung von Autoreaktivität und Erzeugung von zentraler Toleranz gegen eigenes Gewebe
- Alle DP Zellen kontrolliert auf TCR mit zu hoher Affinität für körpereigene Antigene
- potentiell "autoreaktive" T-Zellen werden eliminiert
-> TCR vermittelt negatives Signal, welches zum Tod einer Zelle führt (Apoptose)
CD4/CD8-T-Zell-Linienentscheidung
- erkennt TCR auf DP-Zellen einen MHC2-Komplex bei gleichzeitiger Erkennung von CD4 an MHC2, reifen CD4-T-Zellen
- erkennt TCR auf DP-Zellen einen MHC1-Komplex bei gleichzeitiger Erkennung von CD8 an MHC1, reifen CD8-T-Zellen
-> CD4-Reifung benötigt stärkere Signale, jedoch trotzdem mehr CD4 als CD8-T-Zellen
Toleranz T-Zellen
Zentrale Toleranz:
Elimination autoreaktiver T-Zellen während der Entwicklung
Periphere Toleranz:
- T-Zellen werden durch fehlen kostimulatorischer Faktoren (CD28) anergisiert
- T-Zellen werden durch regulatorische Zellen (CD25, CD4 Treg) unterdrückt
Transplantationsformen
autolog, syngen, allogen, xenogen
autolog: vom eigenen Körper
syngen: körper des eineiigen Zwillings
allogen: Körper einer anderen Person
xenogen: Tier zu Mensch
Transplantationsablauf
Prätransplantationsphase:
Spender/Empfängerauswahl (Gewebetypisierung)
Transplantationsphase:
Chirurgie
Posttransplantationsphase:
Transplantatabstossung, Immunsuppression
Knochenmark / Blutstammzelltransplantation (HSCT)
Übertragung gesunder Blutstammzellen zur Erneuerung der Blutbildung und des Immunsystems
Quellen:
Knochenmark: klassische HSCT, <1%
Blut: periphere HSCT, <0.1%
Nabelschnurblut
Durchführung Stammzelltransplation
1. - allogen: Spendersuche (HLA-Kompatibilität), Gewinnung der Stammzellen
- autolog: Stammzell-Mobilisierung (G-CSF, GM-CSF) Gewinnung der Stammzellen (Stammzellreinigung)
2. Myeloablation ("Leerung" des Knochenmarks)
3. Transplantation: venöse Infusion
4. Ansiedelung im Knochenmark
Nach Myeloablation: 10-15 Tage Aplasie (keine Blutzell-Neubildung)
Graft versus Host Disease (GvHD)
- Induktion proinflammatorischer Zytokine durch
myeloablative Therapie (TNFa, IL-1, IL-6)
-> Nekrose durch Chemo aktiviert Abräumfunktionen
- Aktivierung der Empfänger-APC (DC)
- Präsentation von Gewebeantigenen
- APC - Spender-T-Zell Interaktion, Aktivierung der Spender-T-Zellen
- GvHD -> Spender-Zellen attackieren Körpereigene Antigene
-> Gut: Graft versus Leukemia -> Angriff auf übriggebliebene Tumorzellen
Immunsuppressive Therapien
• Nichtsteroidale Antiphlogistika
• Glukokortikoide
• Zytostatika
• Calcineurininhibitoren (z.B. Ciclosporin A)
• Zytokine, Zytokinrezeptoren
• Antikörper gegen Zytokine und Oberflächenstrukturen
• Proliferationshemmer (z.B. Sirolimus)
Immunsuppression: Glukokortikoide
Regulieren mRNA-Trannskription im kern, Runterregulierung NFkB
Wirken an T-Lymphozyten, Granulozyten, Phagozyten, Endothelzellen, Fibroblasten
niedrig dosiert:
- moderate entzündungs-hemmende Wirkung!
hoch dosiert:
- schnell eintretende und stark immunsuppressive Wirkung!
Indikationen:
• Autoimmunerkrankungen
• Allergien
• Transplantation
• Akute Transplantat-abstoßung
Nebenwirkungen:
• Vollmondgesicht (M. Cushing)
• Wachstumsstörungen bei Kindern
• Verzögerte Wundheilung
Calcineurin-Inhibitoren & Proliferationshemmer
Hemmung der T-Zell-Aktivierung
•Blockade der TCR-Signaltransduktion und Blockade der NF-AT abhängigen Zytokin-Synthese (IL-2, CD40L)
- Ciclosporin A
- Tacrolimus, FK 506
•Blockade der IL-2 Wirkung (Lymphozytenproliferation)
- Sirolimus, Rapamycin
- Everolimus
Ciclosporin A (CsA, Sandimun®)
•Zyklisches Polypeptid aus Tolypocladium inflatum (norwegischer Bodenpilz)
•11 AS, neutral, hydrophob
•wichtigstes Immunsuppressivum der letzten Jahrzehnte!
Wirkt auf Cyclophilin -> senkt Calcineurin -> senkt NF-AT (nuclear factor of activated T-cells, Transkriptionsfaktor) -> senkt IL-2, IL-2R
Tacrolimus (FK 506, Prograf®)
•Makrolid-Antibiotikum aus Streptomyces tsukubaensis (entdeckt in Japan)
•50-fach wirksamer als CsA
Tacrolimus wirkt auf FK-bindendes Protein -> senkt Calcineurin -> senkt NF-AT (nuclear factor of activated T-cells, Transkriptionsfaktor) -> senkt IL-2, IL-2R
Sirolimus (Rapamycin, Rapamune®)
• 1977 entdecktes Makrolid-Antibiotikum aus Streptomyces hygroscopius (von der Osterinsel „Rapa ui“)
• deutlich geringere Nephrotoxizität als CsA / Tacrolimus
Struktur ähnlich zu Tacrolimus, unterschiedlicher Mechanismus
- Hemmt Proteinkinase mTOR (mammalian target of rapamycin)
-> Hemmt Proteinsynthese und Zellzyklus (G1-S)
Immunsuppression: Zytokine und Zytokinrezeptoren
Immunsupprimierend:
IFN-ß1a (Avonex), IFN-ß1b (Betaferon): Multiple Sklerose
IL-1ra (Anakinra): Rheumatoide Arthritis
TNF-a-Rezeptor (Enbrel®): Rheumatoide Arthritis
Immunstimulierend:
IL-2 (Proleukin): metastasierendes Nierenzellkarzinom
Unerwünschte Wirkungen von Immunsuppressiva
• Infektionen
– Bakterien (E. coli, Enterobacter, Staph. aureus (MRSA), Listerien, Legionellen)
– Pilze (Candida, Aspergillen)
– Viren (CMV, EBV, Herpes)
– Parasiten (Toxoplasma gondii, Pneumocystis carinii)
• Erhöhtes Tumorrisiko
– Hauttumore
– Lymphome
– Kaposi-Sarkom