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Angeborene Immun-Abwehrsystem

Das angeborene Immunsystem zeichnet sich dadurch aus, dass Immun-Zellen und sogenannte humorale Bestandteile von Geburt an, also schon im Babykörper vorhanden und gewappnet sind direkt in Aktion zu treten.

Zu den angeborenen und humoralen Bestandteilen des Immunsystems zählen zum Beispiel physiologische Barrieren wie die Haut, Schleimhäute in Mund, Nase und Atemwege aber auch Magen und Darmtrakt. Ein weiterer Bestandteil in dem Bereich sind Botenstoffe und das Komplementsystem.

Es gibt aber darüber hinaus auch noch die Immun-Zellen (Zellulären Bestandteile). Aufzuzählen wären da unter anderem die

Makrophagen,
Granulozyten,
Neutrophilen,
NK (Natürlichen Killer) Zellen,
DCs (englisch: Dendritic cells = Dendritische Zellen).

Alle genannten Komponenten zusammen stellen die erste Verteidigungslinie des Immunsystems dar. Es gibt zusätzlich im Körper – und das ist sehr wichtig –auch ein Erkennungssystem, um Fremdkörper von körpereigenen Zellen zu unterscheiden. Der wichtigste Baustein dieses Systems heißt Antigen.

Antigenpräsentation

T-Zellen können nur erfolgreich sein, wenn sie von den Fresszellen die Antigene der Fremdkörper präsentiert bekommen. Die Fresszellen schulen demnach T-Zellen mit den Antigenen. Die T-Zellen lernen dadurch, wie die Antigene der Fremdkörper aussehen und beginnen mit ihrer Arbeit der Immunabwehr.

In der Abbildung präsentiert eine Dendritische Zelle (DC) bestimmte Antigen zu T- (blaue Zelle) und B-Zellen (grüne Zelle). Die Rezeptoren der T-und B-Zellen passen zur Stern-Form des Antigens und können dieses somit binden. — Hier präsentiert ein DC einer T-Helfer-Zelle (TH) und einer B-Zelle (B) ein zu ihren Rezeptoren (TCR und BCR) passendes Antigen (roter Stern).

Makrophagen und Dendritische Zellen können die körper-fremden Antigene der Fremdkörper, die sie aufgefressen haben, auf ihrer Zell-Oberfläche bereitstellen. Sie nutzen dafür die MHC-Komplexe auf ihren Zelloberflächen. Sie präsentieren damit diese Antigene den T-Zellen. Demnach werden sie auch häufig Antigen-präsentierende-Zellen (APCs) genannt.

B-Zellen können mit ihrem B-Zellrezeptor (BCR) spezifisch und selektiv Antigene binden. Hat ein Antigen nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip den BCR gebunden, dann wird das Antigen in die B-Zelle geholt, um es danach ebenfalls im MHC-Komplex der B-Zelle nach außen auf die Zelloberfläche zu bringen. Dementsprechend gehören die B-Zellen auch zu den APCs.

Mit Hilfe der sogenannte TCRs können T-Zellen die präsentierten Antigene abtasten. Auch dies erfolgt hier wieder nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip. Hat die T-Zelle den passenden Rezeptor für dieses Antigen, dann wird die T-Zelle aktiviert. Die Aktivierung bewirkt eine T-Zell spezifische Bekämpfung des Antigens bzw. des Fremdkörpers, dem dieses Antigen gehört.

Die aktivierte T-Zelle kann die nötige Immunantwort auch an B-Zellen weiterleiten, indem sie die B-Zelle mit passendem BCR ebenfalls aktiviert. Dieses Aktivierungssignal in der B-Zelle bewirkt eine massenhafte Produktion des löslichen BCR, den Antikörpern.

Die Makrophagen präsentieren Antigene im Gewebe, sozusagen vor Ort. Dendritische Zellen können dies auch, jedoch sind sie noch zu mehr fähig. Sie finden den Weg in die nächstgelegenen Lymphknoten und präsentieren dort allen T_H-Zellen ihr spezifisches Antigen. Dadurch erhöht sich die Anzahl der aktivierten TH-Zellen, diese wiederum können die vorliegenden B-Zellen aktivieren. B-Zellen können weitere T_C-Zellen aktivieren; usw… Die Immunantwort kommt richtig in Schwung und breitet sich über den Körper aus.

Hier ein Link zu einem Video bei YouTube das Antigenpräsentation und Antikörper erklärt.

Antikörper

Es gibt weitere Bestandteile des Immunsystems, die sehr spezifisch an fremde Antigene nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip binden, die sogenannten Antikörper.

Dies sind Proteine mit einer Y-förmigen Struktur, weswegen sie in Abbildungen immer als Y dargestellt werden. Antikörper werden von Plasma-B-Zellen hergestellt und gehören zu den humanen Komponenten des erworbenen Immunsystems. Jedoch arbeiten sie Hand in Hand mit dem angeborenen Immunsystem.

Passt der Antikörper genau an das Antigen, dann löst er sich nicht mehr und wartet darauf die Information „Achtung Fremdkörper“ an die Immunzellen weiter geben zu können. Dies tut er mit Hilfe seine Fc-Region, welche als Ligand für Fc-Rezeptoren anderer Immunzellen dient (Siehe Opsonisierung oder ADCC).

Bindet eine Immunzelle mit ihrem Fc-Rezeptor die Fc-Region eines ans Antigen gebundenen Antikörpers, dann wird diese Immunzelle aktiviert. Die Aktivierung kann je nach Typus der Immun-Zelle verschiedene Strategien nach sich ziehen.

Zum Beispiel kann es sein, dass die Immun-Zelle alle Immun-Zellen im Umkreis über die gebundenen Antikörper informiert. Gebundene Antikörper bedeutet ja “Hier gibt es Fremdkörper”. Und diese nun informierten Immun-Zellen räumen dann mal ordentlich auf .
Oder die Immunzelle gehört zu dem Typus Fresszelle und frisst den Fremdkörper auf, um ihn unschädlich zu machen.
Oder wenn die Immun-Zelle eine Natürliche-Killer-Zelle ist, kann sie, die mit dem Fremdkörper (z.B. Viren) infizierten Körperzellen direkt abtöten. Somit verhindert sie die Ausbreitung der Viren. Das selbe Prinzip funktioniert auch bei Krebs-Zellen.

Quelle: 1, 2

Apoptose

Unter Apoptose versteht man den kontrollierten “Selbstmord” der Zelle, der im Gegensatz zur Nekrose nicht die Freisetzung von Zellplasma einschließt und somit keine Entzündungsreaktion auslöst. Apoptose ist durch gut definierte zytologische (zelluläre) und molekulare Ereignisse gekennzeichnet, einschließlich einer Änderung des Brechungsindex der Zelle, zytoplasmatischer Schrumpfung, Kernkondensation und Spaltung von DNA in Fragmente von regelmäßiger Größe.

Quelle: 1

B-Zelle

B-Zellen sind zelluläre Komponenten des erworbenen Immunsystems, bekannt als Antikörperproduktions-Zellen und gehören zu den Lymphozyten (den weißen Blutkörperchen). Sie halten sich gehäuft in den Lymphknoten auf und warten dort darauf von Immun-Zellen aktiviert zu werden.

Wie kommt es zur Aktivierung?

Jede B-Zelle hat einen individuellen B-Zell-Rezeptor. Keine andere B-Zelle hat genau dasselbe Erkennungsmuster in Ihrem Rezeptor. Bindet nun ein passendes Antigen nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip spezifisch den B-Zell-Rezeptor, dann wird die B-Zelle vor aktiviert.

Sie präsentiert dann dieses Antigen auf ihrem MHC-Komplexen jeder T-Zelle, die in der Nähe ist. Der T-Zell Typ der mit B-Zellen interagiert heißt T-Helfer-Zelle. Findet sich eine T-Helfer-Zelle, die genau dieses Antigen mit Ihrem T-Zell-Rezeptor binden kann, dann aktiviert diese T-Zelle wiederum die B-Zelle, nun aber vollständig. Ohne die zusätzliche T-Zell-Aktivierung würde nichts passieren, die B-Zelle bliebe einfach vor aktiviert.

Antikörperproduktion

Die völlige Aktivierung durch die T-Zelle bewirkt eine Massenproduktion dieses einen individuellen B-Zell-Rezeptors. Dieser wird nun in Form löslicher Antikörper in die Blutbahn und Lymphe abgegeben (sezerniert). Das heißt der sezernierte Antikörper ist eigentlich eine spezielle Form eines B-Zell-Rezeptors.

B-Zell Klonierung

Gleichzeitig teilt sich die B-Zelle zigmal. Sie vermehrt/klont sich selbst. Dies geschieht aus mehreren Gründen. Die Vermehrung erlaubt eine Steigerung der Antikörperproduktion und damit eine Verstärkung der Immunantwort. Ebenso ermöglicht die Vermehrung, die Verteilung der B-Zellen im ganzen Körper. Die B-Zellen können in alle Gewebe und Organe wandern, um dort die Antikörper auszusenden.

Diese Antikörper patrouillieren nun den gesamten Körper über die Blut- und Lymph-Kreisläufe und binden alle auffindbaren Antigene. Diese Bindung ermöglicht eine Markierung alle Fremdkörper mit diesem spezifischen Antigen (Obsonisierung) und macht sie dadurch sichtbar für alle Immun-Zellen. Sofort beginnen alle Immun-Zellen die Fremdkörper zu melden; zum Beispiel den Fresszellen oder den T-Zellen. Diese machen dann ihren Job und vernichten die Eindringlinge.

B-Gedächtnis-Zellen

Einige dieser B-Zellen bleiben nach dem Erfolg der Immunantwort als B-Gedächtnis-Zellen (B_M– M for memory (Englisch) = Gedächtnis) bestehen. Diese B-Gedächtniszelle merkt sich dieses spezifische Antigen eines spezifischen Fremdkörpers ganz genau. Falls die B-Gedächtniszelle irgendwann später wieder dasselbe Antigen im Körper antreffen sollte, dann hat diese Gedächtniszelle sofort die passende Abwehrstrategie parat. Sie eilt zur T-Gedächtniszelle und lässt sich schnurstracks aktivieren. Somit kann sie in Null Komma Nix wieder Unmengen an B-Zellen und Antikörpern generieren. Der Fremdkörper hat keine Chance eine Krankheit auszulösen, da die Immunantwort unglaublich schnell erfolgt. Zahlreiche Immun-Zellen werden alarmiert, vermehrt, versammelt und koordiniert, um gegen den Eindringling mit vereinten Kräften vorzugehen. Mit diesem erworbenen Wissen gehört die B-Gedächtnis-Zelle zum „Rat der Weisen“ des Immunsystems und bleibt ein Leben lang dem Immunsystem erhalten.

Quelle: 1

Botenstoffe

(Signalstoffe) sind chemische Moleküle, die eine genau definierte Aktion bei der Empfängerzelle auslösen (Reiz wird zu Reaktion). Die Empfängerzelle besitzt also Rezeptoren, die den Botenstoff (Ligand) spezifisch binden. Die Bindung bewirkt eine Art Initiierung und das Signal von außen wird nach innen in die Zelle mit Hilfe von Kaskaden übermittelt. Am Ende der Kaskade wird die dem Reiz (Botenstoff/Ligand) entsprechende Reaktion der Zelle ausgelöst. Zum Beispiel eine Aktivierung der Immunzelle.

Botenstoffe sind wichtig für das Zusammenspiel und die Kommunikation zwischen den Zellen und Geweben. Hormone sind zum Beispiel Botenstoffe im menschlichen Organismus. Es gibt viele verschiedene Botenstoffe; typische im Immunsystem sind z.B. die Zytokine.

Dendritische Zellen

Dendritische Zellen sind als Antigen-präsentierende-Zellen (APCs) bekannt. Sie entwickeln sich aus Monozyten und sind den Makrophagen sehr ähnlich, bevor sie sich zu vollkommen reifen Dendritischen Zellen (DCs) entwickelt haben. DCs erkennen Fremdkörper, die durch Antikörper und das Komplement-System bereits markiert (Obsonisierung) wurden. Um an die Antigene zu gelangen, phagozytieren DCs diese markierten Fremdkörper.

Diese DCs wandern nun in die nächstgelegenen Lymphknoten ein. Dort entwickeln sich reifen DCs aus ihnen, die nun die phagozytierten Antigene auf ihrer Zelloberfläche präsentieren. Hauptsächlich erfolgt dort nun die Präsentation der Antigene zu T-Zellen und B-Zellen. Damit können DCs das erworbene Immunsystem aktivieren.

DCs bilden auch junge unerfahrene T-Zellen darin aus, welche Strukturen körpereigen sind und welche fremd. Darüber hinaus können DCs noch viel mehr. Es sind sehr potente Immun-Zellen. Aber das alles zu beschreiben, würde jetzt hier den Rahmen sprengen. Sicherlich gibt es bald einige weitere Artikel die zusätzliche Funktion der DCs beschreiben werden 😊.

Hier noch ein Link zu einem interessanten Artikel im Ärzteblatt über DCs. Allerdings ist der Text schon etwas sehr wissenschaftlicher geschrieben.

Quelle: 1

Erworbene Immun-Abwehrsystem

Das erworbene Immunsystem wird so genannt, weil die Immunreaktionen erst erworben werden müssen. Die Immun-Zellen dieses Systems lernen von jeder Situation, in der sie mir Fremdkörpern in Berührung kommen dazu. Sie generieren spezifisch für diesen Fremdkörper Abwehrmechanismen und produzieren diese dann im großen Maßstab, damit der ganze Körper bis in die letzte Ecke geschützt werden kann.

Da aber die Zellen des erworbenen Immunsystems erst die Krankheit kennenlernen müssen und die Schwachstelle finden müssen, bevor sie gegen sie aktiv werden, ist die Immunantwort des erworbenen Immunsystems langsamer, als die des angeborenen Immunsystems. Hauptakteure dieser Maßnahmen des erworbenen Immunsystems sind die B-Zellen und T-Zellen.

Extrem angewiesen sind die B- und T- Zellen auf die Antigen-Präsentierenden Zellen. Sie transportieren die Antigene der Fremdkörper zu den B- und T-Zellen, zeigen sie diesen und initiieren und aktivieren somit die zellulären Komponenten der erworbenen Immunantwort.

Ein weiterer Faktor des erworbenen Immunsystems ist die Immunität. Dies ist die Fähigkeit des Körpers, bestimmte Fremdkörper, die es bereits kennen gelernt hatte, immer wieder erfolgreich zu eliminieren; ohne auftretende Krankheitssymptome. Das heißt der/die Betroffene bekommt davon gar nichts mit. Hier sind die Hauptakteure sogenannte Gedächtniszellen. Dies sind Immun-Zellen, die sich noch an die erste Fremdkörperinvasion eines spezifischen Fremdkörpers erinnern können. Sie wissen sofort, was damals geholfen hat und initiieren dieselbe Immunantwort erneut. Diese Gedächtniszellen sind somit ein „Rat der Weisen“ gegen jede bisher erfolgreich bekämpfte Fremdinvasion. Es gibt also Gedächtniszellen für z.B. Masern, Röteln, Windpocken, Mumps, Polio, Diphterie, Magen-Darm, usw.

Zu den humorale Komponenten des erworbenen Immunsystems gehören die Antikörper der Plasma B-Zellen.

exprimieren

Exprimieren bedeutet herstellen und auf der Oberfläche der Zelle (der Zellmembran) präsentieren.

Gedächtnis-Zellen

Rat der Weisen

Die Immun-Zellen des erworbenen Immunsystems generieren sogenannte Gedächtnis-Zellen, die sich ein Leben lang im Körper aufhalten und jederzeit sich an ganz genau einen spezifischen Fremdkörper erinnern können. Das ist ihre Aufgabe.

B- und T-Gedaechtnis-Zellen sind dargestellt (BM [grüne Zelle]; TM [blaue Zelle]). Disketten Symbole in den Zellen symbolisieren die Langzeit Speicher (Memory) der Zellen. — B- und T-Gedächtnis-Zellen

Sie sind sehr spezifisch und speichern nur ein bestimmtes Antigen eines Fremdkörpers ab. Aber taucht dieses Antigen irgendwo im Körper auf, dann wissen die Gedächtnis-Zellen dafür sofort, welche Abwehrmechanismen gegen dieses Antigen schon einmal erfolgreich waren. Sie leiten alles in die Wege für eine erneute erfolgreiche Immun-Abwehr, unabhängig davon, wie lange der letzte Versuch des Fremdkörpers, sich ein zu schmuggeln, schon her ist. Sie sind sozusagen der „Rat der Weisen“ von allen Immun-Zellen.

Immunität

Jede Krankheit, die man schon einmal durchlebt hat, oder eine Impfung erhalten hat, hat bewirkt, dass die entsprechenden Gedächtnis-Zellen hinterlassen wurden. Dank dieser Gedächtnis-Zellen, wird man immun gegen solche Krankheiten wie Röteln, Masern oder Windpocken. Immun bedeutet nichts anderes, als eine unglaublich schnelle Verteidigungsstrategie zu haben, weil es den Rat der Weisen Gedächtniszellen gibt. Die Gedächtnis-Zellen erkennen die Antigene des Fremdkörpers, kennt die richtige Strategie und initiieren direkt die perfekte Immunantwort. Das Immunsystem ist also schneller mit seiner Immunantwort, als der Eindringling A sagen kann. Alle Fremdkörper werden sofort überwältigt, bevor Schaden (Krankheit) angerichtet werden kann. Demnach wird man, dank der Immunität, von Fremdkörper-Infektionen, die das Immunsystem bzw. die Gedächtnis-Zellen schon kennt, nicht mehr krank.

Gedächtnis-Zellen brauchen Auffrischung

Es kann jedoch vorkommen, dass man im Alter diese Immunität schwächer wird oder keinen 100% Schutz mehr hat. Das kann verschiedene Gründe haben.

Zum einen leben die Gedächtnis-Zellen nicht ewig, deshalb bedarf es einer Auffrischung spätestens alle 15-20 Jahre. Da wir aber in einer Gesellschaft leben und deshalb häufig in Kontakt mit anderen Menschen kommen, ist die Wahrscheinlichkeit auch hoch, dass man im Bus, Supermarkt, Kino, oder in der Stadt mit den gängigen Krankheiten (Erkältungen, Magen-Darm) häufig genug in Kontakt kommt. Dieser Kontakt bedeutet, die Fremdkörper gelangen in unseren Organismus und die Gedächtnis-Zellen reagieren sofort. Das reicht aus, um das Immunsystem aktuell zu halten und uns damit immun. Einige schwere Krankheiten (Kinderlähmung, Keuchhusten, Tetanus (Wundstarrkrampf), Tuberkulose (Schwindsucht) treten jedoch nur noch selten auf und sollten deshalb regelmäßig durch Impfungen aufgefrischt werden.

Mutationen im Antigen erschweren Erkennung

Zum anderen verändern sich die Erreger auch genetisch zum Beispiel durch Mutationen (Stichwort Antigenshift und Antigendrift (bei Viren); nennt man auf lange Sicht hin Evolution). Die Veränderungen können dazu führen, dass die Antigene nicht mehr übereinstimmen, mit denen die Deine Gedächtnis-Zellen einmal abgespeichert haben für z.B. Mumps. Die heutigen Mumps-Erreger haben ihr äußeres Erscheinungsbild vielleicht minimal verändert, können dadurch aber nicht mehr am ursprünglichen Antigen erkannt werden. Deshalb muss dein Immunsystem erst wieder neue Antigene (Erkennungsmerkmale) von den heutigen Mumps-Erregern abspeichern. Nur dann bist Du noch gegen heutige Mumps-Erreger immun.

Man kann sich das ein wenig wie bei der Mode vorstellen. Die Mode aus den 1980ern sah ganz anders aus als die Mode heutzutage. Wenn also meine Gedächtniszellen sich die Hosenform der Windpocken aus meiner Jugend als Erkennungsmerkmal (Antigen) gemerkt haben, dann kann es sein, dass die heutigen Windpocken ganz andere Hosen tragen. Also folglich nicht mehr erkannt werden können. Deshalb muss dann mein Immunsystem wieder neue Gedächtnis-Zellen anlegen, mit neuen aktuellen Erkennungsmerkmalen. Dadurch bin ich wieder für einige Zeit Immun gegen Windpocken.

Quellen: 1, 2; 3