Vorlesung Martin Flashcards
Angeborenes Immunsystem
Aufgaben des Immunsystems
-Wahrung der Integrität des mehrzelligen Organismus in der Auseinandersetzung mit der Umwelt
Erkennen und Abwehrmechanismen gg:
Viren
Bakterine
Pilze
Protozoen
Aller 1. Schritt vor der eigentlichen Abwehrreaktion
Erkennung von Gefahr ode Fremd
ist Fremd = gefährlich ?
nein, wir essen Schnitzel, ist fremd aber nicht gefährlich !
ist eigen = ungefährlich ?
nein, aus eigenen Zellen kann ein 10,5 kg schwerer Tumor entstehen der sicherlich nicht ungefährlich ist
unser Immunsystem benutzt die beide Kriterien:
gefährlich und fremd
=> um zu entscheiden, ob auf eine Herausforderungen eine volle Immunantwort eigeleitet werden muss
in einer stark hierarchischen Abfolge
erst: gefährlich= MIKROBIELL
dann: fremd= NICHT EIGEN
wer entscheidet ob etwas Gefährlich oder fremd ist ?
2 Entscheidungsträger steuern unsere Immunantwort
- die Wächterzelle in der Peripherie –> sie erkennt gefährlich = mikrobiell
die Wächterzellen sind teil des angeborenen Immunsystems, sie reagieren sofort nach Kontakt mit Krankheitserregern
angeborenes Immunsystem, schnelle Reaktion
- Der T-Lymphozyt im Lymphknoten oder der Milz er erkennt fremd
=> der T-Lymphozyt ist Teil des adaptiven Immunsystems, sie reagieren verzögert auf die Anwesenheit von Krankheitserregern
adaptives Immunsystem, verzögerte Reaktion
Wie viel Außenhaut gibt es ?
wie groß ist die Schleimhaut ?
1,8m^2
300-400m^2
unser Immunsystem in zwei Funktionsbereiche/ Arme untergliedert:
- angeboenes Immunsystem:
- schnell, effizient, aber relativ unspezifisch, hohe Kollateralschäden
- alle Zellen sterben im Abwehrkampf, KEIN GEDÄCHTNIS - adaptives Immunsystem:
- verzögert, effizient, hochspezifisch, keine Kollateralschaden
- GEDÄCHTNIS-Zellen (Autoimmunität)
=>beide Arme des Immunsystems haben diskrete Aufgaben, dennoch kommunizieren sie miteinander und unterstützen sich gegenseitig im Schutz des Menschen vor Gefährdung
angeborene Immunsystem in der Abwehrreaktion
Beispiel: akute Entzündung / Infektion
Erkennung von gefärhlich und die notwenidge schnelle Reaktion darauf
Angeborenes Immunsystem Zusammenfassung:
- notwenidgkeit der schnellen Reaktion auf eine infektion
- Wächterzellen üerwachen die Eintrittspforten für Pathogene
- die lokale akute Entzündung beginnt:
- –> Erkennung von Fremd durch Moleküle- Komplementsystem
- –> Erkennung von Gefährlich durch Zellen- Mustererkennungsrezeptoren
- Wächterzellen werden aktiviert und reagieren
- –> Bekämpfung von Erregern vor Ort
- –> Rekrutierung von Leukozyten
- die klassischen Symtome der akuten Entzündung
- –> Lokale Effekte
- –> Systemische Effekte
Viren (infektiös, benötigt Replikationsapparat) / Bakterien( teilen alle 20 min)
=> Immunsystem muss deshlab sehr schnell reagieren:
dieser Abwehrkampf muss vorallendingen:
- bevor Pathogene sich massiv vermehren
- bevor die Pathogene sich von einem lokalen Eintrittsort über das Blut über den gesamten Körper verteilen
- sehr effektiv sein
- Kollateralschäden sind tolerabel, wenn sie örtlich und zeitlich limitiert sind, da
- nach erfolgreicher Elimination des Pathogens
- ein Wundheilungsprozess die Ausgangslage wiederherstellen kann
Wächterzellen überwachen die Eintrittspforten für Pathogene
das Immunsystem geht vereinfachend von 3 Eintrittsvarianten für Pathogene aus:
- Erreger dringt druch Haut ins Gewebe ein
- Erreger dringt durch Körperöffnungen ein und kommt mit Schleimhäuten in Kontakt
- Erreger befindet sich im Blut oder in Organen
=> in den ersten beiden Fällen muss das Immunsystem sehr schnell lokal reagieren, damit der Erreger sich nicht multiplizieren und aus dem Gewebe in den Blutkreislauf gelangen können
=> im dritten Fall hat das Immunsystem ein echtes Problem
Der Ruhezustand: Wächterzellen in der Haut
welche Zellen befinden sich in der Haut ?
Dendritische Zellen zusammen mit residenten Makrophagen
die anderen Leukozyten zirkulieren im Blutgefäßsystem durch den Körper
Der Ruhezustand: Wächterzellen in der Schleimhaut
welche Zellen befinden sich in der unmittelbaren Nähe von Schleimhäuten ?
Dendritische Zellen mit Mastzellen
die anderen Leukozyten zirkulieren im Blutgefäßsystem durch den Körper
einfacher Holzsplitter in der Haut :
-reicht aus um eine akute Entzündungsreaktion in den Gang zu setzten
=> Außenhaut wird verletzt: es dringen Keime in das Gewebe ein
=> Gewebe wird verletzt und Zellen sterben durch Nekrose
Alarmzustand: Bakterien dringen druch die Haut ins Gewebe
Bakterien dringen ins Gewebe: aktivieren Dendritische Zellen und makrophagen
=> die Gefahr wird erkannt
—–> die lokale akute Entzündung beginnt (Nekrose löst auch Entzündung aus)
Die lokale akute Entzündung beginnt
–> Erkennung von Fremd durch Moleküle (Komplementsystem)
-gibt drei Hautaktivierungswege des Komplement-Systems:
Reihe von 30 unterschiedlichen Proteinen mit derselben Aufgabe: Erkennen von oberflächen, die nicht unsere ist !
bsp. LPS, Flagellen, Peptidoglycan…
alternativ, Lektin, klassisch
- -> führt zu Ablagerung von C3b auf Oberflächen
- -> führt zu Opsonisierung, MAC (Membranangriffskomplex), Entzündung ( über Anaphylatoxine)
Konsequenzen der Komplementaktivierung:
- Makieren / Opsonisieren / Aktivieren
- Töten
- Entzündung anschalten
Die lokale akute Entzündung beginnt
Erkennen von Gefährlichen durch Zellen -> Mustererkennungsrezeptoren
Zellen des angeborenen Immunsystems erkennen Gefärhliches anhand von Strukturen, die auf Eukaryontenzellen so nicht vorhanden sind
Rezeptoren hierfür = Keimbahn-konfiguriert, sind vererbbar
Pathogen Pattern Recognition Receptors = Mustererkennungsrezeptoren
Nobellpreis
Toll hat zwei Funktionen :
JA Hoffmann : Toll Drosophila (Abwehr gg Pilze)
BA Bettler: Toll-like-Rezeptor
Dendritsche Zellen erkennen gefährlich = mikrobiell mit Mustererkennungsrezeptoren
was regestrieren Mustererkennungsrezeptoren ?
einige wenige prototypische mikrobielle Oberflächenstrukturen oder Nukleinsäuren von Mikroben
2 Antworten: antibakterielle / antivirale Antwort
Zusammenfassung Toll-like Rezeptor
was erkennen sie ?
was sind TLRs?
-Keimbahn-konfiguriert und in jeder Zelle eines Individiuums und zw. unterschieldichen Individuen identsich
- erkennen prototypische Muster von:
-Gram-positive Bakterien (TLR2 (Peptidoglycan))
-Gram-negative Bakterien (TLR4 (LPS))
Mykoplasmen
Viren
Pilze
Flagellaten
=> sie differenzieren nicht zw. individuellen Stämmen / Spezies
Transmembranproteine und erkennen Pathogenmuster, wenn sie von außen auf dei Zelle einwirken, bzw. in Endoskopen/ Lysosomen aufgenommen wurden
Wächterzellen werden aktiviert und reagieren
–> Bekämpfen der Erreger vor Ort
Maßnahme 1:
Ziel:
Wächterzelle ist der erste Entscheidungsträger: wird aktiviert und reagiert (schnelles reagieren, Sauerstoffradikale)
Eindringlinge töten (Sauerstoffradikale, Stickstoffmonoxid)
Induktion und Freisetzung von bioziden Stoffen:
-Induktion der NO-Synthetase , Freisetzen von NO
-Aktivierung der NADPH-Oxidase, Freisetzen von ROS
-Lysosom, Verdau von Bakterienwänden
=> hochreaktive o2-verbindungen und NO modifizeiren praktisch alle Moleküle und induzieren Sekundärradikale !
führt zu Funktionsverlust und zur zerstörung der DNA
Töten der Eindringlinge ohne rücksicht auf Verluste
=> töten nicht nur Bakterien sondern auch eigene Zellen zudem die betroffenen Abwehrzellen
Aktivierte Makrophagen produzieren Lysosom
Lysosom zerstört bakterielle Zellwände , hydrolysiert Peptidoglykane
es baut auch Chitin in Pilzen und Insketen ab
Wächterzellen werden aktiviert und reagieren
Maßnahme 2: Nach Hilfe rufen!!
–> Rekrutieren von Leukozyten
mittels Botenstoffen und Gefäß-wirksamen Stoffen
Ziel der akuten Entzündung:
Ziel:
Reaktion des Körpers, die versucht zu verhindern, dass eine lokale Herausforderung ( von außen oder innen) sich zu einer ernst
- Lokale Bekämpfung des Erregers, um eine lokale Begrenzung det Infektion zu gewährleisten (verhindern dass Erreger in Blutkreislauf gelangt)
- aber sicherheitshalber: Vorbereitung einer Systemischen Reaktion
Die akute Entzündung
- die schnelle Reaktion des Immunsystems auf einen eingedrungenen Erreger wird druch das angeborene Immunsystem geleistet
- alle Komponenten sind vorhanden udn können sehr schnell aktiviert bzw. an den Ort der Auseinandersetzung rekrutiert werden
Zellen des Immunsystems:
Makrophagen Dendritische Zellen Mastzellen Granulozyten NK-Zellen
Moleküle des Immunsystems
Komplement Defensine Zytokine Enzyme Sauerstoffradikale
=> angeborene Immunität
Endogene Alarm Mediatoren koordinieren die akute Entzündungsreaktion
Entzündungsmediatoren bereiten das Gewebe für die Infiltration durch leukozyten aus dem blut vor
Zytokine
Funktion:
Konstitutive Zytokine
Induzierbare Zytokine
Allgemeine Eigenschaften von Zytokinen
Botenstoffe des Immunsystems, erlauben Kommunikation im Immunsystem
- sind kurzlebig, meist sehr schnell produziert, oft lokal
- mRNA und Protein meist sehr kurze Hlabwertszeit
- parakrin
–> überwiegend, aufrechterhalten der Homöostase, Bildung und Besiedlung von lymphatischen Organen
–> Organisation der Abwehr von Pathogenen
- pleiotrop –> kann auf mehrere Zielzellen wirken
- kann untersch. Biolog. Effekte auslösen
- Effekte können sich überschneiden (Redundanz)
Pro-inflammatorische Zytokine in der Infektabwehr
Schlüsselzytokine
induzieren Sekundärzytokine
Proteasen werden induziert, die Gewebe abbauen
Ziel:
Induktion der Freisetzung/ Aktivierung von Proteasen
Verdau des Bindegewebes –> katabol (Gewebeabbau), Durchlässigmachen für infiltrierende Leukozyten
=> dabei wird eigenes Gewebe massiv beschädigt
was lockt Leukozyten an den Ort der Entzündung ?
was aktiviert die Leukozyten?
induzierbare Chemokine
viele Entzündungszellen wandern in das Gewebe ein und unterstützen den Abwehrkampf, Zytokinin /Mediator Milieu aktiviert Leukozyten
die klassischen Symptome der akuten Entzündungen
–> lokale Effekte
Beispiel Haut
- lokale Veränderungen der Haut
- Häufig: Schmerz / Schwellungen, die sich warm/heiß anfühlen
- Absondern flüssigkeit, Eiter
- Fieber
- Abgeschlagenheit
=> Häufig ein Gefühl der Erkrankung
Entzündung Defintion !!
5 Charakteristika
Beschreibt die Rekation des körpers auf eine Herausforderung von außen oder von innen
Dolor= Schmerz Calor= lokale Erwärmung, Fieber Rubor= Rötung (Haut) Tumor= Schwellung Functio laesa = Funktionseinschränkung (ergänzt von Galen, in Antike nur 4 Charakteristika)
Akute Entzündung = katabolen Charakter
können Schäden im Gewebe anshleßend wieder geheilt werden ?
- Körpereigenes Gewebe teilweise aktiv zerstört
- Körpereigene Zellen gehen im Abwehrkampf zugrunde
=> für kurze Zeit und mit örtlicher begrenzung akzeptabel, damit ein Höchstmaß an Abwehreffizienz erreciht werden kann, um eine Gfeährdung so schnell wie möglich vor Ort unschädlich zu machen
ja, durch Reparaturprozesse ( Wundheilung)
- während akuten Entzündung werden bereits Wundheilungsprozesse in Gang gesetzt:
- > Aktivierung Gerinnungskaskade
- > Induktion von Zytokinen, welche die Heilung beschleunigen
- > Induktion de Proliferation z.b. von Fibroblasten
Die klassichen Symptome der akuten Entzündung
–> systemische Effekte
akute systemische Entzündung:
gelingt keine lokale Begrenzung der Entzündung und sie tritt schnell im ganzen Körper auf
=> nehmen katabole Effekte lebensbedrohliche Ausmaße an:
septischer Schock
Anaphylaktischer Schock
systemisches Auftreten der Entzündungssymptome
massenhafte Extravasation von Flüssigkeit nd Blutzellen aus den Gefäßen ins Gewebe!
dazu kommt ein Zytokinsturm druch Aktivierung vieler Gewebszellen, insbesondere in der Leber
daraus folgt
=> Multi-Organ Versagen
oder s gelingt Entzündungsreaktion lokal zu bregrenzen, aber misslingt sie zu beenden
=> chronische Entzündung Bsp. Rheuma
Rheuma
Chronifizierung einer lokaen Entzündung –> Funktionseinschränkung –> Zerstörung
Zytokine koordinieren lokale und systemische Abwehrreaktionen
Proinflammatorische Zytokine:
in :
Leber
KM
Hypothalamus
Fett,Muskel
B+T Zellen
IL-1betta, TNF-alpha, IL6
Akutphase;Proteine,CPR –> Komplement, Aktivierung, Opsonierung
Neutrophile mobilisieren –> Phagozytose
Fieber –> veringerte virale/bakterielle Replikation, verstärktes Antigenprozessieren, erhöhte spezifische Immunantwort
Proteinabbau, Lipolyse-> AS u.a. Baustoffe
–> veringerte virale/bakterielle Replikation, verstärktes Antigenprozessieren, erhöhte spezifische Immunantwort
verstärkte Aktivierung –> veringerte virale/bakterielle Replikation, verstärktes Antigenprozessieren, erhöhte spezifische Immunantwort
Akut Phase Reaktion
aus Entzündungsherden in der Peripherie : IL6
Ziel:
stellt innerhalb paar sek. gesamtes programm um
Das Leben für Bakterien im Blut möglichst unangenehm zu machen
Zytokine koordinieren systemische Abwehrreaktion: Knochenmark
Rekrutieren neuer Leukozyten aus dem Knochenmark
was beduetet es, wenn Zytokine in so hohen Konzentrationen gebildet werdne, sodass sie ins System gelangen
Ziel:
- ablaufende Immunreaktion verbraucht viele Leukozyten
- pro inflammatorische Zytokine regen direkt oder mittelbar die Hämatopose an bzw fördern gezielt die Ausdifferenzierung von Leukouyten
–> es liegt eine ernstzunehmende Gefahr vor
Vermehrt Nachschub von Zellen sicher zu stellen
Zytokine koordinieren systemische Abwehrreaktion: Hypothalamus
Entstehung von Fieber
Ziel Fiebers:
Eintreten IL-1, TNF, IL-6 in Blutbahn
–> Verteilung im ganzen Körper, erreichen Hirn
Endogene Pyrogene induzieren an Blut-Hirnschranke Produktion: PGE2
–> erzielt eine Höherstellung des Sollwertes im Thermoregulatrischen Zentrum
Biochemische Prozesse laufen bei erhöhten Temp. schneller ab
Vergleich Aktivierungsmechanismen Haut und Schleimhaut
was bewirken die Unterschiede in den aktivierten Wächterzellen und dem gebildeten Zytokinmilieu ?
-Aktivierugn von Neutophilen Granulozyten in der Haut: Phagozytose kleiner Erreger
-Aktivierung von Eosinophilen Granulozyten im Gewebe unter Schleimhäuten:
Bekämpfung großer Erreger
Reaktion bei Eindringen von Erregern durch die Schleimhaut ist ander als beim Eindringen druch die Haut
was erlaubt den Versuch der mechanischen Entfernung des Eindringlings?
Raus aus dem Körper Reaktionen:
Flimmerepithel, Schleimschicht, Muskulatur, Peristaltik
Niesen, Husten, Erbrechen, Durchfall, Jucken injiziert:Stich?
Zusamenfassung die akute Entzündungsreaktion:
es gilt:
- schnell ausgelöst durch Wächterzellen, die mit Mustererkennungsrezeptoren sorfort eindringende Mirkoben registrieren
- ist der Versuch, eingedrungene Mirkoben lokal zu bekämpfen, um eine systemische Ausbreitung zu verhindern
- alle beteiligten Moleküle und Zellen sind immer in großer Zahl vorhanden und sofort einsetzbar
- alle Zellen des angeborenen Immunsystems sterben im Abwehrkampf an ihren eigenen Waffen oder druch Auslösen des Apoptose-Programms bei Aktivierung
Übergang angeborenes –> adaptives Immunystem
Aktivierte Dendritische Zellen sind die informanten
das angeborene Immunsystem informiert das adaptive Immunsystem über drohende Gefahren: Dendritische Zellen bilden den Übergang zwischen angeborener und adaptiver Immunität:
Antigen Präsentation
aktiviete Dendritische Zellen DC:
–> verlassen Gewebe, erreichen über Lymphe den nächsten drainierenden Lymphknoten
-optimale aktivierte professionelle Antigen-präsentierende Zelle
bilden Übergang zw. angeborenem und adaptiven Immunsystem
Aktivierte DC wandern zum Lymphknoten
wie wird das reguliert ?
über Expression bestimmter Rezeptoren auf den aktivierten Das und den entsprechenden Liganden auf den Zellen in den Gefäßen und im Lymphknoten
Aktivierte DC transportieren Antigene, die sie in der Peripherie aufgenommen haben
=> Lymphknoten sind Antigensammelstellen
der erste Entscheidungsträger- aktivierte Dendritische Zelle —>
informiert den zweiten Entscheidungsträger über die bestehende Gefahr
ANTIGEN PRÄSENTIERENDE GEFAHR
Antigen-Präsentation: Infomartion der T-Lymphozyten übr die mikrobielle Herausforderung
der zweite Entscheidungsträger ist der
T-Lymphozyt
- benötigt Entscheidungshilfen, um unterscheiden zu können, ob ein Antigen fremd oder eigen ist:
- -> aus zuverlässigen Quelle (aktivierte Wächterzelle)
- -> in bestimmter Form (als Pepita in einem speziellen Präsentiermolekül)
Das Antigen muss als Peptid durch die aktivierte Dendritische Zelle präsentiert werden, nur dann kann die T-Helferzelle entscheiden, ob das angebotene Peptid fremd ist
Zusammenfassung angeborenes Immunsystem
Vorteile:
Nachteile
Übergang
Erster Abwehrmechanismus:
- sind schnell (Minutenbereich)
- sehr wirksam ( Töten unspezifisch lebende zellen (Mikroben) ab
- aber UNSPEZIFISCH (töten Nachbarzellen und sich selbst ab
Hohe Kollateralschäden
-können kurzfristig und loakl toleriert werden, da wir nach erfolgter Erregerabwehr in Ruhe reparieren können
-Beteiligte sterben durch ihre eigenen Waffen
=> KEIN BEITRAG ZUM IMMUNOLOGISCHEN GEDÄCHTNIS
aktivierte Dendritische Zellen bilden als professionelle Antigenpräsentierende Zellen den Übergang zum adaptiven Immunsystem
