Zellbiologie, Immunologie
Zellbiologie 3
Zellbiologie 3
die Aufgaben des Immunsystems zu beschreiben
‒ Erkennen und Inaktivieren von in den Organismus eingedrungene Krankheitserregern (Viren, Bakterien, Pilze, Protozoen und Würmer) oder deren Toxine
‒ Erkennen und Abtöten virusinfizierter Körperzellen und Krebszellen
Funktion
1. Krankheitserreger wird aufgehalten durch Körperoberfläche oder angeborenes Immunsystem
2. Wenn diese Abwehrlinien durchbrochen werden, wird man krank
3. Das Adaptives Immunsystem aktiviert sich
4. Nach der Genesung ist man in der Regel für sehr lange Zeit gegen eine erneute Infektion mit demselben Erreger immun (z.B. Masern, Windpocken, Mumps, usw.)
→Funktion der Impfung
die Unterschiede von angeborenem und adaptivem Immunsystem zu erklären
Angeborene Immunität = unspezifisches oder Innate Immune System
‒ Vor Infektion vorhanden
‒ Set von Krankheitsabwehrenden Mechanismen
‒ Unspezifisch, aber erkennen zelluläre und molekulare Strukturen von oft vorkommenden Pathogenen
‒ Abwehrmechanismus: Phagozytose oder natürliche Barrieren
Adaptive Immunität = spezifisches oder Acquired Immune System
‒ Hoch spezifische Immunabwehr
‒ Hervorgerufen durch ein Immunogen
‒ Bildung von spezifischen Lymphozyten, Antikörper und Gedächtniszellen
Mechanismus: Neutralisieren des Pathogens durch Antikörper oder dessen Entfernen durch Apoptose
zu erklären auf welche Arten das angeborene Immunsystem eine Infektion mit Mikroorganismen verhindert oder bekämpft
4 Arten von Barrieren zur Immunabwehr
1. Anatomische Barrieren
Haut: ̶ mechanischer Schutz vor MIkroorganisen Eindringen,
̶ saurer pH (3-5) verzögert MO-Wachstum
Schleimhäute: ̶ Schleim kapselt fremde Mos ein
̶ Zilien bringen fremde Mos aus dem Körper
2. Physiologische Barrieren
Temperatur: ̶ schon normale Körpertemperatur hemmt pathogene MOs (Fieber noch mehr)
Tiefer pH: ̶ Säure im Magen töten meiste Pathogene →siehe Chemische Mediatoren
3. Phago- und endozytische Barrieren
‒ Spezialisierte Zellen (Monozyten, Neutrophile, Makrophagen) nehmen ganze Organismen auf und zerstören sie
‒ Verschiedene Zellen nehmen Makromoleküle auf und zerstückeln sie
Definitionen
Endozytose: Aufnahme von Material aus der Umgebung durch eine Zelle
Phagozytose: Spezielle Endozytose. Zelle umstülpt mit der Zellmembran den Fremdkörper und nimmt ihn als Ganzes in die Zelle auf. Das Phatogenenthaltene Vesikel wird Phagosom genannt
Spezialisierte phagozytierende Zelle: Makrophagen im Gewebe, Monozyten im Blut
Pinozytose: die Zelle nimmt eine Flüssigkeit aus der Umgebung auf
4. Entzündungsbarrieren bei Gewebeschäden
‒ Ausschüttung von Serumproteine, Akutphase-Proteine, bei Gewebeschäden und Enzündung
→ Proteine binden Pathogene wie Bakterien und Pilze
→Aktivierung des Komplement-System oder der phagozytierende Zellen, wenn ein Akutphaseprotein/Pathogen-Komplex entsteht
‒ Histamin
→Ausschüttung durch geschädigte Zelle
→Erweiterung von Kapillaren und Gefässe und Erhöhung der Permeabilität
‒ Kinin
→normalerweise im Blutserum in inaktiver Form
→Aktivierung durch Gewebeschäden, führt zu Gefässerweiterung und erhöhter Permeabilität
‒ Fibrin
→Hauptkomponente der Blutverklumpung
→Abgrenzung des verletzen von dem gesundem Gewebe, um Infektion in Grenzen zu halten
die wichtigsten Zellen des Immunsystems zu benennen und kurz deren Funktion
Siehe Bild
die Immunantwort via Komplementsystem zu erklären
• Das Komplementsystem ist eine genetisch hoch konservierte Kaskade innerhalb des angeborenen Immunsystems, um Pathogene vom Organismus zu entfernen.
• Es besteht aus vielen kleinen Plasmaproteinen, die zusammenwirken, um Zytolyse durch Zellmembranzerstörung hervorzurufen. Zum Komplementsystem gehören mehr als 35 lösliche und zellgebundene Protein, 12 davon sind direkt mit den Komplement-Pathways verbunden. Sie machen 5% der Serumglobuline (10 g Globuline/l) aus. Die meisten Proteine zirkulieren als inaktive Zymogene und werden erst durch proteolytische Spaltung aktiviert.
• Die Effekte des Komplementsystems wirken sich aus sowohl auf das angeborene als auch erworbene Immunsystem.
• Drei biochemische Stoffwechselwege aktivieren das Komplementsystem:
– Der klassische Weg: ausgelöst durch AntigenAntikörperkomplex
– Der Lektin-Weg: ausgelöst durch endständige MannoseLektin-Komplex
– Der alternative Weg: ausgelöst durch Pathogenoberfläche
die unterschiedlichen Stufen der erworbenen Immunität zu erklären
Immunantworte sind direkte spezifische Reaktionen auf einen Körperfremden Stoff oder Organismus
Zeichnet sich aus durch
1. Antigene Spezifität: nur Antigen wird erkannt und eliminiert
2. Diversität: das Immunsystem kann Billionen von verschiedene Stuckturen (Antikörper) herstellen, um ein Pathogen zu erkennen
3. Immunologisches Gedächnis (Memory): wenn das Immunsystem auf ein Pathogen reagiert hat, hat das Immunsystem das „Muster“ gespeichert (G0-Phase)
4. Selbst/Nichtselbst-Unterscheidung: körpereigene Strukturen werden vom Immunsystem nicht angegriffen
die Funktionen der wichtigsten Zellen des erworbenen Immunsystems zu benennen
B-Lymphozyten
‒ Produzieren Antikörper
‒ Naive B-Zelle: hat noch nie ein Phatogen gesehen, hat aber Antikörper auf der Membranoberfäche. Beim ersten Kontakt mit dem Pathogen, das an B-Zellrezeptor (=Membran-ständiger Antikörper) bindet, wird die Zelle zur raschen Teilung aktiviert und differenziert sich.
‒ Memory B-Zellen: haben verlängerte Lebensdauer und B-Zellrezeptoren
‒ Effektor- oder Plasmazellen: produzieren und scheiden Antikörper aus, haben kaum B-Zellrezeptoren
T-Lymphozyten
‒ Produzieren keine Antikörper!
‒ Naive T-Zellen (CD4, CD8-neg) werden durch MHC-Antigen-Komplex einer APC und differenzieren sich:
‒ T-Helfer-Zellen (TH): Besitzen T-Zellrezeptoren, die MHC II-gebundene Antigene erkennen (CD4), binden und dann Cytokine ausschütten, um B- und TC-Zellbildungen zu stimulieren
‒ Cytotoxische T-Zellen (TC): erkennt MHC I-gebundene Antigene und differenziert dann nach Komplexbindung zur Killerzelle = Cytotoxic T Lymphocyte (CLT), die keine Cytokine ausscheidet, sondern die gebundene Zelle töte (→Todesligand)
Antigenpresentierende Zellen (APC)
‒ Makrophagen, dendritische Zellen, B-Lymphozyten
‒ Präsentieren Bruchstücke vom Antigen auf der Oberfläche über MHC II-Proteine
→aktivierung des Immunsystems
‒ Aktivieren TH-Zellen, die MHC-Antigen-Komplexe erkennen
‒ Nach der TH-Zellen Aktivierung wird IL-2 autokrin ausgeschüttet
→Aktiviert parakrin die Bildung von TC-Zellen
‒ B-Zellen werden aktiviert durch Zell-Zell-Kontakt mit TH-Zellen und gleichzeitiger Cytokinausschüttung
‒ Klonale Selektion
→wenn der Körper einen Antigen-erkennenden Lymphozyten gefunden hat, wird dieser schnell vermehrt
Gibt es noch andere?
die Unterschiede zwischen dem humoralen und dem Zellvermittelten Immunsystem zu benennen
Humorales Immunsystem
‒ Humor = Flüssigkeit
‒ Auslöser: Wechselwirkungen von B-Zellen mit dem Antigen über aktivierte TH, dadurch Aktivierung der Proliferation der B-Zellen und deren Differenzierung zu Plasmazellen
‒ Effektoren = im Blut gelöste Antikörper
→binden Antigene und neutralisieren oder eliminieren sie (Obsonierung)
‒ Kann bei nicht immunen Individuen imitiert durch Verabreichen von entsprechenden Antikörpern
Zell-vermitteltes Immunsystem
‒ Kann nicht durch Verabreichen eines Stoffes in den Menschen nachgeahmt werden
‒ Effektor: aktivierte TH-Zellen
‒ Auslöser der Aktivierung: Kontakt von TH-Zellen mit APCs, je nach MHC-tragende Zellen anderer Verlauf
→MHC I-Antigen-präsentierende Zelle: cytotoxysche T-Zelle (Tc) wird aktiviert, die zu Zytotoxischem T-Lymphozyten (CTL) differenzieren
→MHC II-Antigen-präsentierende Zelle: zytotoxische T-Zelle (TC) wird zu aktivierter TH-Zelle, die B-Zellen zur Antikörperausschüttung stimuliert
Adaptive Immunität = spezifisches oder Acquired Immune System
- Hoch spezifische Immunabwehr
- Hervorgerufen durch ein Immunogen
- Bildung von spezifischen Lymphozyten, Antikörper und Gedächtniszellen
- Mechanismus: Neutralisieren des Pathogens durch Antikörper oder dessen Entfernen durch Apoptose
- Antikörper: richtiger Antiköper wird durch Zufall gebildet, der Zellzyklus ist schneller, aber es braucht doch einige Tage bis die Zellen wachsen und sich vermehrt haben (start mit 1 Zelle)
Komplement system 3 wege
Proteolytische Kaskade: die frühen Komponenten sind Proenzyme, die durch proteolytische Spaltung aktiviert werden -> diese spaltet das nächste
Viele Komponenten werden in ein grosses und ein kleines Peptid gespalten.
C3 C3b (gross) + C3a (klein)
- Das kleine C3a, C4a, C5a lockt phagocytierende Zellen an
- C3b bindet an die Zelloberfläche von Pathogenen
Klassischer Weg
- Von Antikörpern (IgG, IgM) ausgelöst
- Aktivierung der frühen Komponenten
Lektin-Weg
- Mannan bindendes Lektin bindet an Mannose auf der Pathogen-Oberfläche
- Aktivierung der frühen Komponenten
Alternativer Weg
- Von Molekülen auf der Phagocytosen Oberfläche aktiviert
- Auch von klassischem und alternativen Weg aktiviert ( wenn C3b gebunden hat) Verstärkung
Membranangriffs-Komplex über C3b
- Hat C3b an Oberfläche der Membran gebunden, lagern sich die späten Komponenten zu einem Komplex zusammen (Reaktions-Kaskade)
- Bildet proteolytischen Komplex mit C4b und C2b
- Spaltet C5 in C5a + C5b
- C5b lagert sich mit C6 und C7 zusammen
- Komplex bindet über C7 an Membran, wird mit C8 erweitert
- Daran bindet ein C9 -> Konformationsänderung von C9 hydrophober Teil kann in Membran integriert werden
- Kettenreaktion -> mehr C9 lagern sich und bilden einen wässrigen Transmembran-Kanal -> Zellen lysieren
Ein System aus Plasmaproteinen das interagiert mit
- Antigen/Antikörperkomplex
- Pathogenoberflächenmotiven (alternativer und Lectin Pathway)
Aktivierung des Kompliments resultiert in
- Chemoattraktion von inflammatorische Zellen
- Peptidmediatoren der Entzündung
- →Erhöhte Blutgefässpermeabilität
- →Kontraktion der glatten Muskulatur
- →Mastzellendegranulation
- Opsonierung des Pathogens (erhöhte Phagozytose)
- →bei der Opsonierung wird die Zelle mit Opsonin (meist ein Antikörper) versehen für die Vorbereitung der Phagozytose Phatogenzerstörung
-
- 1 / 12
-
Flashcards
die Aufgaben des Immunsystems zu beschreiben
‒ Erkennen und Inaktivieren von in den Organismus eingedrungene Krankheitserregern (Viren, Bakterien, Pilze, Protozoen und Würmer) oder deren Toxine
‒ Erkennen und Abtöten virusinfizierter Körperzellen und Krebszellen
Funktion
1. Krankheitserreger wird aufgehalten durch Körperoberfläche oder angeborenes Immunsystem
2. Wenn diese Abwehrlinien durchbrochen werden, wird man krank
3. Das Adaptives Immunsystem aktiviert sich
4. Nach der Genesung ist man in der Regel für sehr lange Zeit gegen eine erneute Infektion mit demselben Erreger immun (z.B. Masern, Windpocken, Mumps, usw.)
→Funktion der Impfung
die Unterschiede von angeborenem und adaptivem Immunsystem zu erklären
Angeborene Immunität = unspezifisches oder Innate Immune System
‒ Vor Infektion vorhanden
‒ Set von Krankheitsabwehrenden Mechanismen
‒ Unspezifisch, aber erkennen zelluläre und molekulare Strukturen von oft vorkommenden Pathogenen
‒ Abwehrmechanismus: Phagozytose oder natürliche Barrieren
Adaptive Immunität = spezifisches oder Acquired Immune System
‒ Hoch spezifische Immunabwehr
‒ Hervorgerufen durch ein Immunogen
‒ Bildung von spezifischen Lymphozyten, Antikörper und Gedächtniszellen
Mechanismus: Neutralisieren des Pathogens durch Antikörper oder dessen Entfernen durch Apoptose
zu erklären auf welche Arten das angeborene Immunsystem eine Infektion mit Mikroorganismen verhindert oder bekämpft
4 Arten von Barrieren zur Immunabwehr
1. Anatomische Barrieren
Haut: ̶ mechanischer Schutz vor MIkroorganisen Eindringen,
̶ saurer pH (3-5) verzögert MO-Wachstum
Schleimhäute: ̶ Schleim kapselt fremde Mos ein
̶ Zilien bringen fremde Mos aus dem Körper
2. Physiologische Barrieren
Temperatur: ̶ schon normale Körpertemperatur hemmt pathogene MOs (Fieber noch mehr)
Tiefer pH: ̶ Säure im Magen töten meiste Pathogene →siehe Chemische Mediatoren
3. Phago- und endozytische Barrieren
‒ Spezialisierte Zellen (Monozyten, Neutrophile, Makrophagen) nehmen ganze Organismen auf und zerstören sie
‒ Verschiedene Zellen nehmen Makromoleküle auf und zerstückeln sie
Definitionen
Endozytose: Aufnahme von Material aus der Umgebung durch eine Zelle
Phagozytose: Spezielle Endozytose. Zelle umstülpt mit der Zellmembran den Fremdkörper und nimmt ihn als Ganzes in die Zelle auf. Das Phatogenenthaltene Vesikel wird Phagosom genannt
Spezialisierte phagozytierende Zelle: Makrophagen im Gewebe, Monozyten im Blut
Pinozytose: die Zelle nimmt eine Flüssigkeit aus der Umgebung auf
4. Entzündungsbarrieren bei Gewebeschäden
‒ Ausschüttung von Serumproteine, Akutphase-Proteine, bei Gewebeschäden und Enzündung
→ Proteine binden Pathogene wie Bakterien und Pilze
→Aktivierung des Komplement-System oder der phagozytierende Zellen, wenn ein Akutphaseprotein/Pathogen-Komplex entsteht
‒ Histamin
→Ausschüttung durch geschädigte Zelle
→Erweiterung von Kapillaren und Gefässe und Erhöhung der Permeabilität
‒ Kinin
→normalerweise im Blutserum in inaktiver Form
→Aktivierung durch Gewebeschäden, führt zu Gefässerweiterung und erhöhter Permeabilität
‒ Fibrin
→Hauptkomponente der Blutverklumpung
→Abgrenzung des verletzen von dem gesundem Gewebe, um Infektion in Grenzen zu halten
die wichtigsten Zellen des Immunsystems zu benennen und kurz deren Funktion
Siehe Bild
die Immunantwort via Komplementsystem zu erklären
• Das Komplementsystem ist eine genetisch hoch konservierte Kaskade innerhalb des angeborenen Immunsystems, um Pathogene vom Organismus zu entfernen.
• Es besteht aus vielen kleinen Plasmaproteinen, die zusammenwirken, um Zytolyse durch Zellmembranzerstörung hervorzurufen. Zum Komplementsystem gehören mehr als 35 lösliche und zellgebundene Protein, 12 davon sind direkt mit den Komplement-Pathways verbunden. Sie machen 5% der Serumglobuline (10 g Globuline/l) aus. Die meisten Proteine zirkulieren als inaktive Zymogene und werden erst durch proteolytische Spaltung aktiviert.
• Die Effekte des Komplementsystems wirken sich aus sowohl auf das angeborene als auch erworbene Immunsystem.
• Drei biochemische Stoffwechselwege aktivieren das Komplementsystem:
– Der klassische Weg: ausgelöst durch AntigenAntikörperkomplex
– Der Lektin-Weg: ausgelöst durch endständige MannoseLektin-Komplex
– Der alternative Weg: ausgelöst durch Pathogenoberfläche
die unterschiedlichen Stufen der erworbenen Immunität zu erklären
Immunantworte sind direkte spezifische Reaktionen auf einen Körperfremden Stoff oder Organismus
Zeichnet sich aus durch
1. Antigene Spezifität: nur Antigen wird erkannt und eliminiert
2. Diversität: das Immunsystem kann Billionen von verschiedene Stuckturen (Antikörper) herstellen, um ein Pathogen zu erkennen
3. Immunologisches Gedächnis (Memory): wenn das Immunsystem auf ein Pathogen reagiert hat, hat das Immunsystem das „Muster“ gespeichert (G0-Phase)
4. Selbst/Nichtselbst-Unterscheidung: körpereigene Strukturen werden vom Immunsystem nicht angegriffen
die Funktionen der wichtigsten Zellen des erworbenen Immunsystems zu benennen
B-Lymphozyten
‒ Produzieren Antikörper
‒ Naive B-Zelle: hat noch nie ein Phatogen gesehen, hat aber Antikörper auf der Membranoberfäche. Beim ersten Kontakt mit dem Pathogen, das an B-Zellrezeptor (=Membran-ständiger Antikörper) bindet, wird die Zelle zur raschen Teilung aktiviert und differenziert sich.
‒ Memory B-Zellen: haben verlängerte Lebensdauer und B-Zellrezeptoren
‒ Effektor- oder Plasmazellen: produzieren und scheiden Antikörper aus, haben kaum B-Zellrezeptoren
T-Lymphozyten
‒ Produzieren keine Antikörper!
‒ Naive T-Zellen (CD4, CD8-neg) werden durch MHC-Antigen-Komplex einer APC und differenzieren sich:
‒ T-Helfer-Zellen (TH): Besitzen T-Zellrezeptoren, die MHC II-gebundene Antigene erkennen (CD4), binden und dann Cytokine ausschütten, um B- und TC-Zellbildungen zu stimulieren
‒ Cytotoxische T-Zellen (TC): erkennt MHC I-gebundene Antigene und differenziert dann nach Komplexbindung zur Killerzelle = Cytotoxic T Lymphocyte (CLT), die keine Cytokine ausscheidet, sondern die gebundene Zelle töte (→Todesligand)
Antigenpresentierende Zellen (APC)
‒ Makrophagen, dendritische Zellen, B-Lymphozyten
‒ Präsentieren Bruchstücke vom Antigen auf der Oberfläche über MHC II-Proteine
→aktivierung des Immunsystems
‒ Aktivieren TH-Zellen, die MHC-Antigen-Komplexe erkennen
‒ Nach der TH-Zellen Aktivierung wird IL-2 autokrin ausgeschüttet
→Aktiviert parakrin die Bildung von TC-Zellen
‒ B-Zellen werden aktiviert durch Zell-Zell-Kontakt mit TH-Zellen und gleichzeitiger Cytokinausschüttung
‒ Klonale Selektion
→wenn der Körper einen Antigen-erkennenden Lymphozyten gefunden hat, wird dieser schnell vermehrt
Gibt es noch andere?
die Unterschiede zwischen dem humoralen und dem Zellvermittelten Immunsystem zu benennen
Humorales Immunsystem
‒ Humor = Flüssigkeit
‒ Auslöser: Wechselwirkungen von B-Zellen mit dem Antigen über aktivierte TH, dadurch Aktivierung der Proliferation der B-Zellen und deren Differenzierung zu Plasmazellen
‒ Effektoren = im Blut gelöste Antikörper
→binden Antigene und neutralisieren oder eliminieren sie (Obsonierung)
‒ Kann bei nicht immunen Individuen imitiert durch Verabreichen von entsprechenden Antikörpern
Zell-vermitteltes Immunsystem
‒ Kann nicht durch Verabreichen eines Stoffes in den Menschen nachgeahmt werden
‒ Effektor: aktivierte TH-Zellen
‒ Auslöser der Aktivierung: Kontakt von TH-Zellen mit APCs, je nach MHC-tragende Zellen anderer Verlauf
→MHC I-Antigen-präsentierende Zelle: cytotoxysche T-Zelle (Tc) wird aktiviert, die zu Zytotoxischem T-Lymphozyten (CTL) differenzieren
→MHC II-Antigen-präsentierende Zelle: zytotoxische T-Zelle (TC) wird zu aktivierter TH-Zelle, die B-Zellen zur Antikörperausschüttung stimuliert
Adaptive Immunität = spezifisches oder Acquired Immune System
- Hoch spezifische Immunabwehr
- Hervorgerufen durch ein Immunogen
- Bildung von spezifischen Lymphozyten, Antikörper und Gedächtniszellen
- Mechanismus: Neutralisieren des Pathogens durch Antikörper oder dessen Entfernen durch Apoptose
- Antikörper: richtiger Antiköper wird durch Zufall gebildet, der Zellzyklus ist schneller, aber es braucht doch einige Tage bis die Zellen wachsen und sich vermehrt haben (start mit 1 Zelle)
Komplement system 3 wege
Proteolytische Kaskade: die frühen Komponenten sind Proenzyme, die durch proteolytische Spaltung aktiviert werden -> diese spaltet das nächste
Viele Komponenten werden in ein grosses und ein kleines Peptid gespalten.
C3 C3b (gross) + C3a (klein)
- Das kleine C3a, C4a, C5a lockt phagocytierende Zellen an
- C3b bindet an die Zelloberfläche von Pathogenen
Klassischer Weg
- Von Antikörpern (IgG, IgM) ausgelöst
- Aktivierung der frühen Komponenten
Lektin-Weg
- Mannan bindendes Lektin bindet an Mannose auf der Pathogen-Oberfläche
- Aktivierung der frühen Komponenten
Alternativer Weg
- Von Molekülen auf der Phagocytosen Oberfläche aktiviert
- Auch von klassischem und alternativen Weg aktiviert ( wenn C3b gebunden hat) Verstärkung
Membranangriffs-Komplex über C3b
- Hat C3b an Oberfläche der Membran gebunden, lagern sich die späten Komponenten zu einem Komplex zusammen (Reaktions-Kaskade)
- Bildet proteolytischen Komplex mit C4b und C2b
- Spaltet C5 in C5a + C5b
- C5b lagert sich mit C6 und C7 zusammen
- Komplex bindet über C7 an Membran, wird mit C8 erweitert
- Daran bindet ein C9 -> Konformationsänderung von C9 hydrophober Teil kann in Membran integriert werden
- Kettenreaktion -> mehr C9 lagern sich und bilden einen wässrigen Transmembran-Kanal -> Zellen lysieren
Ein System aus Plasmaproteinen das interagiert mit
- Antigen/Antikörperkomplex
- Pathogenoberflächenmotiven (alternativer und Lectin Pathway)
Aktivierung des Kompliments resultiert in
- Chemoattraktion von inflammatorische Zellen
- Peptidmediatoren der Entzündung
- →Erhöhte Blutgefässpermeabilität
- →Kontraktion der glatten Muskulatur
- →Mastzellendegranulation
- Opsonierung des Pathogens (erhöhte Phagozytose)
- →bei der Opsonierung wird die Zelle mit Opsonin (meist ein Antikörper) versehen für die Vorbereitung der Phagozytose Phatogenzerstörung
