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Glossar

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Immunsystem
 

Das Immunsystem (lat. immunis = frei, unberührt) ist ein komplexes System von Molekülen und Zellen in einem Lebewesen mit der Fähigkeit, zwischen „selbst” und „fremd” bzw. „gefährlich” und „harmlos” zu unterscheiden, und hat die Aufgabe, Gefahren für den Körper abzuwehren.

Aufgaben des Immunsystems
Das Immunsystem hat Schutzfunktion vor folgenden Gefahren:

  • Bakterien
  • Viren
  • Pilze
  • Ein- und mehrzellige Organismen (z. B. Malaria oder Bandwürmer)
  • Sonstige körperfremde Proteine
  • Entartete körpereigene Zellen (Krebs)
  • Freie Radikale

Abwehrmechanismen
Man kann die Abwehrmechanismen des Körpers in 3 Säulen einteilen:

Mechanische Barriere
Diese sorgen dafür, dass Pathogene erst gar nicht in den Körper eindringen können oder ihn möglichst schnell wieder verlassen:

  • Haut – äußere Schicht als Barriere, Hauttalg, Schweiß und Normalflora als Wachstumsbremsen für körperfremde Mikroorganismen
  • Schleimhaut - Bindefunktion des Schleims
  • Nase – Abfangfunktion des Nasenschleims, Abtransportfunktion der Flimmerhärchen
  • Augen – Abtransportfunktion der Tränen, antimikrobielles Enzym Lysozym bekämpft Mikroorganismen
  • Atemwege – Bindefunktion des Schleims, Abtransportfunktion der Flimmerhärchen
  • Mundhöhle – antimikrobielles Enzym Lysozym im Speichel bekämpft Mikroorganismen
  • Magen – Salzsäure und Eiweiß abbauende Enzyme zerstören fast alle Bakterien und Mikroorganismen
  • Darm – Infektabwehr durch lymphatisches Gewebe und anwesende Bakterien, Abtransportfunktion durch ständige Entleerung
  • Harntrakt – Abtransportfunktion durch ständige Harnausspülung

Elemente der angeborenen Abwehr
Zu den Elementen der angeborenen Abwehr zählen die Makrophagen und Granulozyten.

Die adaptive Immunantwort
Das Immunsystem ist dadurch gekennzeichnet, dass es zur Abwehr von Pathogenen dient. Wird das adaptive Immunsystem aktiviert, können Abwehrreaktionen bei einem erneuten Eindringen des Pathogens verstärkt ablaufen (immunologisches Gedächtnis). Die Wissenschaftsdisziplin, die sich mit diesen Vorgängen befasst, ist die Immunologie.

Die molekularen Waffen des Immunsystems

Das angeborene Immunsystem
Der Mensch ist praktisch schon im Mutterleib und dann von Geburt an in der Lage, sich gegen schädliche Einflüsse zu verteidigen. Besonders gegen Bakterien und Pilze ist die angeborene Immunität ein mächtiger Verteidigungsmechanismus.

Zu diesem System gehören:

Das Komplementsystem
Das Komplement, welches aus einer bestimmten Klasse von Blutproteinen besteht, ist in der Lage, sich an körperfremde sowie körpereigene Strukturen zu binden. Werden körpereigene Strukturen umlagert, schütten diese ein Protein aus, das Komplement-Moleküle deaktiviert. Dadurch wird eine Schädigung des eigenen Organismus verhindert.
Um erkannte körperfremde Proteine zu bekämpfen, bedient sich das Komplement hauptsächlich zweier Strategien:

  • Es ist in der Lage, die Zellwände des Eindringlings zu schädigen, wodurch die Zelle zerstört wird.
  • Es hat das Komplement die Möglichkeit, Fresszellen zu aktivieren, welche die Zellen verschlingen, die durch Komplement umschlossen sind.

Die Fresszellen
Makrophagen (große Fresszellen) stellen die Patrouille des Immunsystems dar. Sie bewegen sich im Blutkreislauf und nehmen alles Mögliche in sich auf, was ihnen begegnet. Die aufgenommenen Teile werden im Inneren der Makrophagen in einzelne Peptide (Epitope) zerlegt und durch MHC-II-Molekülen auf der Oberfläche präsentiert. T-Zellen der Klasse CD4 können so, und nur so, erkennen, welche Substanzen sich im Körper bewegen.
Außerdem spielen Makrophagen auch direkt bei der Bekämpfung und Beseitigung von schädlichen Substanzen und Abfallprodukten eine entscheidende Rolle.

Die natürlichen Killerzellen
Natürliche Killerzellen (NK-Zellen) sind Teil des angeborenen Immunsystems, obwohl sie sich einen Knochenmarksvorläufer mit T-Zellen teilen. Erstmals beschrieben wurden sie 1975 am Karolinska Institut in Stockholm. Im Gegensatz zu T-Zellen können sie ohne vorherige Aktivierung unmittelbar reagieren. Im Laufe der 80er-Jahre wurde klar, dass NK-Zellen unter normalen Umständen von sogenannten „MHC Klasse I”-Molekülen inhibiert werden, die sich an der Oberfläche fast aller Körperzellen befinden. Wird eine Zelle infiziert oder wandelt sich in eine Tumorzelle um, gehen unter Umständen „MHC Klasse I”-Moleküle auf der Oberfläche verloren. Das Resultat ist eine von NK-Zellen getragene Immunantwort gegen genau diese Zellen. Dieses Konzept wurde international als „missing-self”-Erkennung bekannt.
Während der 90er-Jahre wurde dieses Konzept dahin gehend erweitert, dass die Kontrolle von NK-Zellen von einem fein ausbalancierten Gleichgewicht zwischen inhibierenden und aktivierenden Signalen abhängt. Sowohl der Verlust von inhibierenden als auch die vermehrte Präsenz aktivierender Signale kann demnach zu einer NK-Zellantwort führen. Zur Verarbeitung dieser Signale tragen NK-Zellen eine Vielzahl unterschiedlicher Rezeptoren auf ihrer Oberfläche, die auf den potenziellen Zielzellen inhibierende oder aktivierende Liganden wahrnehmen. Diese Integration multipler Signale unterstreicht die hohe Komplexität auch des angeborenen Immunsystems.

Die adaptive Immunität
Darüber hinaus besitzt das Immunsystem höher entwickelter Organismen ein sehr anpassungsfähiges und auch erinnerungsfähiges Teilsystem, welches vor allem gegen Viren hocheffektiv ist. T- und B-Zellen gehören beide zu den Lymphozyten, einer Untergruppe der Leukozyten (weiße Blutkörperchen). Beide Zelltypen entwickeln sich im Knochenmark (engl. Bonemarrow), wobei die T-Zellen eine weitere Reifung im Thymus durchlaufen.

T-Zellen
T-Zellen werden nach verschiedenen Kriterien mehrfach unterschieden (siehe Lymphozyten). Für die folgenden Erläuterungen ist die Unterscheidung der T-Zellen nach ihren Rezeptoren (Andock- und Erkennungsstellen), die sie auf ihrer Oberfläche tragen, entscheidend.
T-Zellen verfügen über mehrere Rezeptoren, um ihnen das Andocken an passende Gegen-Moleküle (Antigene) zu ermöglichen. Neben dem passenden T-Zell-Rezeptor, mit dem ein spezielles Antigen erkannt wird (Schlüssel-Schloss-Prinzip), ist noch ein Oberflächenmarker entscheidend, der sie als CD4 / T-Helferzelle bzw. als CD8 / T-Killerzelle klassifiziert. Die Abkürzung CD steht für engl. Cluster of differentiation.
T-Helferzellen können über ihren spezifischen T-Zell-Rezeptor nur an körperfremde Strukturen andocken, die durch Fresszellen verschlungen wurden und dann mithilfe des MHC-II Moleküls präsentiert werden. Um die CD-4-Zelle in einen aktiven Zustand zu versetzen ist es zusätzlich Bedingung, dass die Makrophage die Kostimulanz B7 auf ihrer Oberfläche bildet und diese an den CD-28-Rezeptor der T-Zelle andockt. Die Aktivierung veranlasst die Teilung der T-Zelle und das Freisetzen von Lymphokinen, die weitere Teile des Immunsystems, die B-Zellen, mobilisieren.
T-Killerzellen erkennen schädliche Peptide, die mit MHC-Molekülen der Klasse I verbunden sind und an der Oberfläche von praktisch allen Körperzellen präsentiert werden können. Die Körperzellen zeigen dem Immunsystem auf diese Art an, was in ihrem Inneren vor sich geht. Dockt eine CD8 Zelle mit dem passenden T-Zell-Rezeptor an die Körperzelle an, schüttet die CD-8-Zelle zytotoxische Substanzen aus, welche die infizierte Zelle absterben lassen.

B-Zellen
B-Zellen, die mit ihrem – an der Zelloberfläche befindlichen – Antikörper bereits an ein Antigen angedockt haben, können durch Lymphokine aktiviert werden, die von aktivierten CD-4-T-Zellen ausgeschüttet werden. Die B-Zellen beginnen sich zu teilen und entsprechende Antikörper zu produzieren; in diesem Stadium werden sie als Plasmazelle bezeichnet. Während einer Erstinfektion dauert es mindestens 5 Tage, bis sich aus einer B-Zelle eine Antikörper produzierende Plasmazelle entwickelt.
Diese ist in der Lage, auch freie (also nicht von MHC gebundene) Antigene zu erkennen und sie durch Anlagerung für das Komplement oder Makrophagen zu markieren.
Einige der B-Zellen werden zu Gedächtniszellen, um im Falle einer neuerlichen Infektion schnell mit der Produktion des passenden Antikörpers reagieren zu können.

Antikörper
Die Y-förmigen Antikörper bestehen aus vier Bausteinen: zwei äußeren, sog. schweren Ketten und zwei innen liegenden leichten Ketten. Diese Ketten bestehen aus der Kombination vieler kleiner Bausteine. Dadurch ist es möglich, mehr als 100 Millionen verschiedene Antigene zu erkennen.

Reifung des Immunsystems
Im Thymus, der Reifungsstätte der T-Zellen, differenzieren sich die T-Zellen in die verschiedenen Typen wie CD-4- und CD-8-Zellen. Anschließend werden sie mit körpereigenen Substanzen konfrontiert. Wenn eine T-Zelle einen dazu passenden Rezeptor trägt und an die körpereigene Struktur bindet, stirbt die T-Zelle ab. Dadurch soll sichergestellt werden, dass gereifte T-Zellen im Körper nur fremdartige Moleküle attackieren.
Alle Mechanismen, die dafür Sorge tragen, dass sich das Immunsystem nicht gegen den eigenen Organismus wendet, werden unter dem Oberbegriff der Selbsttoleranz zusammengefasst.
Säuglinge sind erst ab dem ca. 6.-8. Lebensmonat in der Lage, wirkungsvolle T-Zellen zu bilden. Durch die Plazenta und auch über die Muttermilch werden bestimmte Typen von Antikörpern (über Plazenta:IgG, über Muttermilch:IgA) auf das Kind übertragen, um es vor Krankheiten zu schützen, obwohl es selbst noch keine Antikörper bilden kann.

Alterung des Immunsystems
Mit fortschreitendem Lebensalter steigert sich die Anfälligkeit des Menschen gegenüber Krankheiten und anderen Störungen. Ein wesentlicher Grund dafür liegt in der schon nach der Pubertät einsetzenden, stetigen Schrumpfung der Thymusdrüse. Auch die Bildung von B- und T-Lymphozyten verringert sich im Laufe der Jahre. Daraus resultiert auch eine zunehmende Abnahme der Aktivität dieser Zellen und insgesamt eine fortschreitende Schwächung der Immunabwehr.

Komponenten des Immunsystems

  1. Knochenmark, Blut und die Lymphe als Produzenten der eigentlichen, spezifischen Abwehrzellen, Lymphozyten
  2. Lymphsystem = Immunorgane: wie u. a. Thymus, Milz, Gaumen- und Rachenmandeln, der Wurmfortsatz des Blinddarms und die Lymphknoten
  3. sesshafte Immunzellen in vielen Organen
  4. Blut mit Leukozyten, Immunglobulinen, Komplementsystem

Das Immunsystem muss mit zwei gegensätzlichen Aspekten arbeiten:
Einerseits sollen alle fremden und gefährlichen eigenen Zellen (virusinfizierte oder Tumorzellen) schnellstmöglich ausgeschaltet werden. Funktioniert dies nicht, liegt eine Immunschwäche (z. B. AIDS) vor, und auch als harmlos eingestufte Krankheiten können lebensbedrohlich sein. Das Risiko für bestimmte Krebsarten ist hierbei erhöht.
Andererseits darf das Immunsystem gesunde körpereigene Zellen nicht angreifen, ansonsten kommt es zu einer Autoimmunerkrankung.

Autoimmunerkrankungen
Leider sind auch diese Schutzmechanismen nicht perfekt, sodass es zu gefährlichen Autoimmunkrankheiten, bei denen das Immunsystem körpereigene Strukturen angreift, kommen kann. Einige Beispiele dafür sind:

Diabetes Typ I richtet sich gegen Insulin produzierende Inselzellen der Bauchspeicheldrüse. Rheumatoide Arthritis: Es entstehen chronische Entzündungen der Gelenkinnenhaut Multiple Sklerose: Sie richtet sich gegen die Myelinscheiden im zentralen Nervensystem.

Schwachstellen des Immunsystems
Wie alle biologischen Systeme können sich auch beim Immunsystem Fehler einschleichen:

  1. Das Immunsystem kann die Fähigkeit verlieren, auf bestimmte fremde Stoffe angemessen zu reagieren. Dabei kann es zu Überreaktionen kommen, wie Allergien (in der raschen Form als anaphylaktische Reaktionen), die auch Krankheitsverläufe prägen können, wie Sepsis, Schocklunge.
  2. Gehen nicht alle Antikörper-Zellen zugrunde, die auf den eigenen Körper ansprechen, so können diese in einem späteren Stadium auf den eigenen Körper ansprechen und damit eine Auto-Immun-Reaktion hervorrufen. Die Folgen sind Autoimmunerkrankungen.
  3. Haben Viren sich in eine Schicht eingehüllt, die der Körper nicht als fremd erkennt (z. B. eine Schicht aus Lipiden), so sind sie nicht erkennbar. Einem anderen Nichterkennungs-Mechanismus liegt die Krebsentstehung zugrunde.