Immunologie Decker Mitschrift von Stefan Hammer, zusammengefasst und teilweise korrigiert von Philipp Wittmann

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1 Immunologie Decker Mitschrift von Stefan Hammer, zusammengefasst und teilweise korrigiert von Philipp Wittmann Grundlegendes Verständnis des Immunsystems soll vermittelt werden (wie funktionieren diese Systeme, zelluläre und molekulare Bestandteile, wie bringt es Reaktionen hervor etc.). Es gibt unangenehme Immunreaktionen: Allergien, Entzündungen, Autoimmunreaktionen; dies sind Fehlreaktionen des Systems (auch Immunpathologie genannt). Literatur: Abbas et al. Cellular and Molecular Immunology, 6.Auflage W:B: Saunders company General Properties of Immune Responses: Immunitas heißt ein ausgenommen sein von. Bei den Römern hatte jemand immunitas von Militärdienst, war also freigestellt. Beobachtungen von Immunität wurden als erstes bei Pest- Epidemien festgestellt. Man sah, dass Menschen, die bereits bei der ersten Epidemie überlebt hatten, auch bei den weiteren eine bessere Chance hatten --> man hat festgestellt, dass man Infektionskrankheiten meist nur ein Mal bekommt. Die Chinesen haben Kinder absichtlich mit Pusteln inokuliert, um sie zu immunisieren (ist natürlich auch schief gegangen). Edward Jenner: Edward Jenner war Landarzt, der festgestellt hat, dass wenn man Kuhpocken, eine milde Erkrankung beim Menschen, bereits hatte, dass man gegen Pocken geschützt war. Die Pocken waren damals fast eine Volksseuche wenn man nicht gestorben war, dann war man zumindest entstellt. Impfen (vaccinieren) kommt vom lateinischen Wort für Kuh. Die Idee hatte als erstes Edward Jenner in der Zeit der Aufklärung (Menschen wollten Phänomene mit dem Verstand erklären). So begann man sich für die Immunologie zu interessieren. Hindernis: Woher kommen eigentlich die Infektionskrankheiten, was sind die Ursachen? Dass es lebende Organismen sind, hat man nicht geglaubt. Entdeckungen, welche die Immunologie als Wissenschaft begründeten: Für die Infektionsbiologie war es wichtig, dass Pasteur die Mikroorganismen entdeckt hat. Dadurch kannte man eine physikalische Ursache und konnte systematisch vorgehen, konnte Krankheiten studieren und den Verlauf untersuchen. Man fing dann an, Menschen mit abgetöteten und deaktivierten Mikroorganismen zu immunisieren. Eine Frage trat auf: Warum kann man Menschen immunisieren was passiert da? Wenn man Serum von einem Tier in ein anderes überträgt, wird dieses auch immun. Die Ursache muss also darin begründet sein. Elie Metchnikoff hat Blutzellen und Phagocyten zusammen gegeben, unter dem Mikroskop untersucht und beobachtet, dass die einen die anderen fressen (bestimmte Makrophagen und Mikrophagen) --> es gibt im Serum Zellen die hier aktiv tätig sind. Paul Ehrlich hat sich überlegt wie das Immunsystem so viele verschiedene Pathogene erkennen kann --> Seitenkettentheorie: Seitenketten werden andauernd neu synthetisiert (ähnlich wie Antikörper). Ein Antigen ist das, was mit der Seitenkette (Antikörper) interagiert. Es muss etwas geben, das mit dem Antigen wie bei einem Schlüssel-Schlossprinzip reagieren muss. Tabelle: Warum war die Immunforschung so interessant? Weil so viele Leute an den Krankheiten gestorben sind. Tabelle zeigt, wie sehr diese Krankheiten zurückgegangen sind.

2 Das Immunsystem beseitigt Antigen: Die Mikrobiologie arbeitet immer sehr stark mit der Immunbiologie zusammen, weil man die Reaktion auf Mikroorganismen nicht verstehen kann, wenn man nicht weiß, wie diese funktionieren. Es ist die Aufgabe des Immunsystems die Antigene zu erkennen, um geeignete Mechanismen anzukurbeln, diese wieder los zu werden. Leider sind es nicht nur fremde Substanzen, die dies auslösen, sondern auch körpereigene. Dies nennt man dann Autoimmunreaktion (schwere Krankheit). Es muss eine bestimmte Größe überschritten werden, damit das Immunsystem ausgelöst wird. Manche Metalle haben zum Beispiel keine Wirkung, auch wäre ein Autoimmunsystem gegen Glucose sehr schlecht. Man muss genau schauen, gegen welche Zuckerstruktur man Reaktionen starten muss, denn Zucker von Mikroorganismen sollen ja nicht im Körper sein. Das Immunsystem: Es muss einen Mechanismus geben, der selektiv kontrolliert, dass Toleranz gegenüber den körpereigenen Substanzen herrscht. Generative Phase Selektive Phase Proliferative Phase Differenzierung Effektorphase Wenn ein Antigen anwesend ist, brauchen wir die proliferative Phase: Die Zellen, die für die Reaktion gebraucht werden (Effektorzellen), müssen geholt werden und das Antigen dann beseitigen (Erkennen alleine reicht also nicht aus). In der Effektorphase wird das Antigen beseitigt, danach kommt das System wieder in einen Ruhezustand. Was sind jetzt diese beiden Teilsysteme? 1) Es gibt ein evolutionär altes System, ein Immunsystem a priori. Dieses ist erblich und gehört zur genetischen Grundausstattung: innate immunsystem (angeborenes Immunsystem). 2) Das zweite ist ein modernes, anpassungsfähiges System, das als Bausatz geliefert wird und erst zusammengebaut adaptiert werden muss: adaptive immunsystem. Tabelle: Die Tabelle zeigt die Unterschiede im evolutiven Alter. Bei den Vertebraten gibt es etwas, das charakteristisch ist für das Adaptive Immunsystem die Antikörper. Auch gibt es Lymphocyten, welche diese Antikörper herstellen. Dieses System ist bei Invertebraten nicht vorhanden. Bei Haien gibt es nur einen einzigen Antikörpertyp; je höher in der Evolution ein Organismus steht, desto mehr Typen kommen hinzu. Bei den Vögeln und Säugern kommt ein Kompartiment hinzu, wo dieses System lokalisiert wird die Lymphknoten (höchste Form der Entwicklung des Immunsystems). Warum gibt es angeborene und adaptive Immunität: Das adaptive Immunsystem ist mit sehr viel Energieaufwand verbunden. Aber wenn es so effektiv ist, warum gibt es es dann nicht bei Invertebraten? Fliegen zb. leben nicht lange, da ist es nicht notwendig, und viel zu aufwendig, wenn man hier ein so komplexes System einbauen würde. Wenn die Lebensspanne wächst, dann ist das System viel wichtiger, weil man mit Krankheiten immer wieder konfrontiert werden kann. Oft merkt man dann Infektionen gar nicht mehr. Warum aber schleppen wir dann das angeborene Immunsystem noch immer herum, wenn wir ja etwas besseres haben? Das angeborene und das adaptive Immunsystem: Das angeborene IS mit seinen Komponenten ist permanent und immer vorhanden. Wenn ein Erreger mich infiziert, dann kann es sofort anfangen zu arbeiten. Das adaptive IS muss sich bei einer Erstinfektion erst anpassen. Dieser komplexe Vorgang kann mehrere Tage dauern. Das kann dann schon zu spät sein (gerade bei Mikroorganismen, die sich schnell vermehren); das angeborene IS ist daher essentiell.

3 Zweite Bedeutung: Die adaptive Immunantwort wird vom angeborenen System durch ein Interface (Schnittstelle) in Gang gesetzt ohne passiert also garnichts. adaptive heißt: Lymphocyten (B und T) vermehren sich, Antikörper werden produziert, etc.. Das angeborene IS wirkt fast ausschließlich gegen Mikroorganismen. Es verursacht aber auch Allergien und Autoimmunreaktionen. Die zellulären Komponenten sind die Phagozyten, die humoralen (humores = Flüssigkeiten) sind die in Flüssigkeit gelöste Partikel, die dann reagieren. Unterschied zwischen adaptivem und angeborenem IS: Immunologisches Gedächtnis; dh. das IS merkt sich, welche Erreger es bereits schon einmal gesehen hat, und auch wie sie diese wieder am schnellsten los wird. Eine Erstinfektion führt deshalb dazu, dass im besten Fall die 2. Infektion harmlos verläuft. Das gibt es nur im adaptiven IS, das angeborene IS reagiert immer gleich. Es gibt zelluläre Träger und humorale (in Körperflüssigkeiten gelöste) Bestandteile. Das adaptives IS hat eine hohe Spezifität. Das bedeutet nicht, dass es besser dazu in der Lage ist, fremd und selbst zu unterscheiden es gibt auch hier Autoimmunreaktionen durch das adaptive System. Spezifität liegt bei der besseren Unterscheidung zwischen den Antigenen. Es kann viele verschiedene Mikroben unterscheiden und dann eine gezielte Antwort zur Verfügung stellen. Serumtypen sind Bakterien die sich nur in kleinen Oberflächenbestandteilen unterscheiden. Das adaptive IS kann diese auch unterscheiden. Größere Diversität: Es könnenvmehr unterschiedliche AK gebildet und mehr Antigene erkannt werden, als im angeborenen System Rezeptoren zur Verfügung stehen. Auch die Effektormechanismen werden besser angepasst. Eine Reaktion kann manchmal hilfreich sein, dann wieder nicht; das IS muss selektiv reagieren. Anschließend muss das System dann wieder auf die ursprüngliche Form zurückgebracht werden; nur das Gedächtnis darf geändert werden, ansonsten muss der Zustand immer wieder zu einer Basis zurückkehren. Unterschiede zwischen T und B Lymphocyten: B-Lymphocyten produzieren Antikörper. Diese sind wiederum in der Lage Antigene zu erkennen, was später zur Beseitigung der Antigene führt. B-Lymphocyten haben an der Oberfläche viele Membranstellen für Antikörper; wenn ein AK erkannt wird, dann wird der Lymphocyt beginnen, diesen als löslichen Bestandteil zu produzieren. T Lymphocyten werden in Helfer-T-Lymphocyten und cytotoxische Lymphocyten (CTL) unterteilt. Zweitere sind in der Lage, infizierte Zellen samt Viren bzw. Bakterien zu beseitigen. B Lymphocyten brauchen Hilfe von T Helfern, damit sie zu AK-produzierenden Zellen werden. Der regulatorische T-Lymphocyt ist wichtig, um Autoimmunantworten zu unterdrücken. Wir wird ein Antigen erkannt: Es gibt einen riesigen Unterschied zwischen Rezeptoren des adaptiven und des angeborenen IS. Rezeptoren haben sie beide, sonst wären sie blind. Es können sehr feine strukturelle Unterschiede erkannt werden. Aber wie geht das, wenn es Millionen von Mikroben gibt? So viele AK kann man nicht codieren. Wie soll dies also funktionieren? Siehe später. Das angeborene IS ist a priori vorhanden, kann also nicht auf die schnelle Rezeptoren entwickeln; diese müssen bereits vorhanden also im Genom codiert sein. Das Genom kann aber nicht unendlich groß werden. Die Evolution kam daher auf die Idee der Mustererkennung. Es ist am effektivsten, das zu

4 erkennen, was viele Bakterien gemeinsam haben, was aber trotzdem unterschiedlich zu körpereigenen Zellen ist. So können ganze Gruppen von Mikroben erkannt werden (Gram- oder Gram+ Bakterien haben unterschiedliche Zellwände, aber in den einzelnen Gruppen gibt es viele Gemeinsamkeiten). Man kennt bereits über 50 verschiedene Mustererkennungsrezeptoren. Das adaptive IS stellt im Gegensatz zu dem einen Antigenrezeptor. Die Summe dieser Rezeptoren richtet sich gegen jedes vorstellbare Antigen. Ein Lymphocyt erkennt nicht ein Muster sondern eine Detailstruktur = Epitop. Die Evolution hat dafür gesorgt, dass ein Mustererkennungsrezeptor, der fremd/selbst nicht unterscheiden kann sofort entfernt wird. Das ist wichtig, da sich der Organismus sonst selbst umbringt (Autoimmunreaktion). Antigenerkennung durch T-Lymphocyten (Antigenpräsentation): Diese erkennen das Antigen nicht als Ganzes sondern als Stückchen Proteinantigene. Sie erkennen ein in Stücke gehacktes Protein nur im Komplex mit MHC Proteinen. Es gibt Antigen präsentierende Zellen (APC), die das Antigen in kleine Stückchen zerlegen und dann an der Oberfläche zeigen. Der T-Lymphocyt kann dann diesen Komplex erkennen --> dies ist der erste Schritt der Einleitung zur adaptiven Immunantwort. Antigenerkennung durch B-Lymphocyten: B-Lymphocyten erkennen ein natives Antigen ohne Vorbereitung; sie brauchen aber die Hilfe eines Helfer-T-Lymphocyten. Sie müssen sich dann vermehren und erzeugen Antikörper ( AK pro Minute pro Zelle!). Tabelle: Schema zeigt den Unterschied zwischen angeboren und adaptiv; Specificity, memory and self-limitation of adaptive immune responses: Wie können wir uns eine Antwort vorstellen? Naive B-Lymphocyten hatten noch nie Kontakt mit einem Antigen. Kontraktion: beim primären Kontakt entstehen sehr viele Zellen, die dann wieder verschwinden; es bleiben nur paar wenige Gedächtniszellen. Bei der sekundären Immunantwort ist das System schneller fähig, AK zu erzeugen. Die Theorie der klonalen Selektion von Lymphocyten durch Antigen und weitere Folien bis einschließlich aktive und passive Immunisierung durchgemacht. Siehe Folien! Innate Immunity Angeborene Immunität: Tabelle: Defensine können Mikroben unmittelbar abtöten, es gibt auch Lymphocyten mit der gleichen Aufgabe. Die zellulären Komponenten bestehen aus Phagocyten und Makrophagen (Aufgabe: Fressen und Abtöten von Mikroben). Makrophagen spielen auch in der Immunregulation eine wichtige Rolle, sie setzen das adaptive IS in Gang. Effektorproteine sind in Flüssigkeiten gelöste Proteine. Andere Proteine haben kollektiv die Eigenschaft, dass sie auf den Antigenen wie eine Flagge wirken sie machen sie sichtbar. Diese Markierung wird erkannt und die Mikroben umgebracht (Funktion des Komplementsystems). Das C-reaktive Protein kann Mikroben opsonisieren (beflaggen). Dieses Protein ist ein sehr verlässlicher Anzeiger von Entzündungen (dabei geht der Spiegel des C-reaktiven Proteins in die Höhe). Das ganze Gerinnungssystem arbeitet mit dem Immunsystem Hand in Hand. Jede Eintrittspforte ist eine Gefahrenstelle, wo Antigene eindringen können.

5 Regulatoren der Immunantwort: Werden als Cytokine bezeichnet. TNF, IFN, etc. können gegen Viren arbeiten, vor Makrophagen schützen, zur Produktion von Zellen anregen, aber auch das Immunsystem einschränken und zurückdrängen. Es ist eine Reaktion zwischen Leukocyten und Interleukin. Barrieren der Infektion: Epithelien verhindern das Eindringen von Mikroben und bilden Antibiotika, die Mikroben abtöten können. Es gibt auch intraepitheliale Lymphocyten: Diese bilden ein Zwischenglied zwischen dem adaptiven und angeborenen IS. Die Rezeptoren dieser IL brauchen keine klassische Antigenpräsentation. Sie sind vorgeeicht auf mikrobielle Strukturen, haben also Anteile von beiden Komponenten. Ihrer Erscheinung nach sind sie zwar Lymphocyten, haben aber Eigenschaften, die zum angeborenen IS passen. Immunglobulin A: Antikörper heißen auch Immunglobuline und lassen sich in mehrere Gruppen einteilen. Je höher der Organismus in der Evolution steht, desto mehr Klassen hat er. Wenn das IG von einer B-Zelle hergestellt wird, kann es durch Epithelien hindurch transportiert werden. Es gibt einen Polyimmunrezeptor, mit dem es aufgenommen wird und dann auf die luminale Seite (Außenraum) transportiert und wieder entlassen wird. Wir haben auch eine adaptive Komponente auf der Körperoberfläche (Schleimhaut), um gegen Mikroben aktiv zu sein. Dieses Immunglobulin gibt es aber erst nach einer Erstinfektion. Milch wird auch durch Epithelien hindurch in das Lumen abgegeben; auch hier ist Immunglobulin A enthalten um den Säugling zu schützen. Erzeugung von Zellen des Immunsystems und des Bluts im Vorgang Hematopoiese: Hämatopoese (Blutbildung) ist dafür verantwortlich, dass überhaupt Zellen des IS und andere Blutzellen (Erythrozyten etc.) entstehen. Sie ist als Differenzierung von Stammzellen in differenzierte Zellen als erstes verstanden worden. Die Stammzellen wohnen wesentlich in unserem Knochenmark (Femur, Hüfte, Beckenschaufel). Sie differenzieren in zwei multipotente Vorläufer für die myeloide Reihe und die lymphoide Reihe. Lymphoide differenzieren weiter zu B-Lymphocyten, T-Lymphocyten und NK-Zellen. Myeolide differenzieren weiter zu Phagozyten: Vorläufern von Eosinophilen, Basophilen, Neutrophilen und Monocyten; Megakaryocyten werden zu Blutplättchen, Erythrozyten entstehen auch aus dieser Reihe. Diese Zellen sind im IS sehr wichtig. Die dendritische Zelle gehört auch hierzu, ist jedoch nicht angeführt. Sie Entsteht auch aus einem Vorläufer, kann aber aus beiden Reihen entstehen. In einem μl Blut findet man 7400 weiße Blutkörperchen. Monozyten gehören zu den Phagozyten sind als Vorläufer der Makrophagen anzusehen; diese findet man auch im Blut. Phagocyten: Monozyten und Makrophagen: Makrophagen haben eine sehr komplexe Spielart im Immunsystem. Der Granulozyt ist hier einfacher gebaut: dieser frisst nur und bringt um. Das macht zwer auch der Makrophage, aber dieser macht zusätzlich viel anderes. Über den Granulozyt weiß man auch viel weniger, weil er nur sehr kurzlebig ist und das die Forschung einschränkt (daher ist er in der Vorlesung nicht so gut diskutiert). Monozyten sind Phagozyten, dh. sie können Mikroben auffressen, aber auch Antigene präsentieren. Dies muss erfolgen, damit T-Zellen aktiviert werden (essentiell für die adaptive Immunantwort). Ruhender Makrophage: Im normalen, nicht infizierten Organismus nimmt er verschiedene Aufgaben wahr: er frisst abgestorbene Zellen und entfernt Proteine, welche nicht mehr gebraucht werden.

6 Aktivierter Makrophage: Dieser greift aktiv in eine Immunantwort ein (das passiert durch ein Signal). Er erkennt Mikroben mit Mustererkennungsrezeptoren; dies wird in ein intrazelluläres Signal umgesetzt, das ihn wiederum aktiviert. Interferon Gamma, ein Cytokin, ist auch ein Signal. Es wird produziert und stärkt die Immunantwort des Makrophagen. Er kann im Aktivierungszustand auch kommunizieren. Makrophagen: Myeloide Stammzelle Vorläufer Monoblast Monozyt ins Blut entlassen Der Monozyt kann in Gewebe einwandern und zum Makrophage differenzieren. Seine große Eigenschaft ist das Fressen, aber es kommen auch Organ-spezifische andere Funktionen hinzu. Osteoblasten fressen in erster Linie Knochen, können die Knochen umbauen und modellieren. Leber-Makrophagen (Kupferzellen) müssen in Blut, das vom Darm kommt viel Arbeit leisten und Substanzen, die eigentlich nicht in den Körper gehören, entfernen (Gifte, Mikroben, etc.). Abbildungen Skript VO 1+2, Seite 35: A) Hämatoxylin-Färbung: Der Farbstoff reagiert mit Nukleinsäure --> der Kern ist stärker gefärbt. Der Monozyt ist charakterisiert durch einen Hufeisen-förmigen Kern. Das Cytoplasma ist wenig differenziert. C) Der Makrophage differenziert aus: Cytoplasma ist im Gegensatz zum Kern größer geworden, es ist auch strukturierter. Dies passiert bei jeder Zelldifferenzierung (die differenzierte Zelle hat eine größere Synthese-Leistung und Aufnahmeleistung, braucht mehr Räume Vakuolen, etc.). Neutrophile Granulocyten: Sie sind kurzlebig und häufig vorhanden es muss stark nachproduziert werden (jede Sekunde werden Granulozyten produziert). Sie sind häufig die Zellen, die als erstes an den Ort der Infektion gebracht werden. Bei einer Infektion unterscheiden wir die Zellen, die dort sind, weil sie dort arbeiten, und die Zellen, die hineilen um zu helfen. Granulozyen sind sehr empfänglich für Signale, die sie zu dieser Stelle hin locken. Dies passiert durch Chemokine, eine Untergruppe der Cytokine). Granulozyten können Bakterien sehr schnell wegfressen, tragen also einen wesentlichen Teil zum IS bei ohne würde es nicht gehen. Warum heißen sie so? Weil sie einen granulierten, gelappten Kern haben ( Segmentkernige ). NK-Zellen: Sie stammen zwar aus der lymphoiden Reihe, gehören aber zum angeborenen Immunsystem! Ihre Fähigkeit: Sie erkennen an Zellen etwas, was nicht vorhanden ist, genauer gesagt solche Zellen, die kein MHC Klasse 1 Protein haben. Antigenpräsentation heißt, dass ein Antigen von einer APC aufgenommen wird und die Bruchstücke des Proteinantigens an der Oberfläche hergezeigt werden, und zwar im Komplex mit MHC Proteinen. MHC Proteine sind wichtig für die Antigenpräsentation und für die Einleitung einer adaptiven Immunantwort. Die infizierte Zelle zeigt mit dem MHC an, dass sie infiziert ist und getötet werden soll. Es gibt MHC Klasse I und II: Klasse I ist wichtig für die Erkennung einer infizierten Zelle durch cytotoxische T-Lymphocyten. Die NK Zelle erkennt, dass eine Zelle kein MHC hat. Warum ist das wichtig? Manche Viren haben sich Tricks ausgedacht, damit ihr Antigen nicht mit MHC Proteinen komplexiert wird. Sie können von cytotoxischen Lymphocyten nicht erkannt werden und nichts passiert. Gegenentwicklung: wenn eine Zelle nun kein MHC hat, dann ist etwas faul und die Zelle muss weg. Tumore können auch mit Lymphocyten bekämpft werden, wenn sie kein MHC haben. Man kann sie mutieren, damit die Expression des Proteins unterdrückt wird.

7 Wir kann man erkennen, dass eine Zelle kein MHC Klasse I exprimiert? Jede Zelle hat einen NK-Zellen-Rezeptor. NK-Zellen können so mit jeder Körperzelle interagieren und kommunizieren. Wenn nur der NK-Rezeptor einer Zielzelle interagiert, dann wird die NK-Zelle die Zelle abtöten. Es gibt aber auch einen zweiten Rezeptor mit einer inhibierenden Wirkung. Wenn dieser mit MHC interagiert, dann ist der inhibierende Rezeptor dominant, es findet keine Lyse statt. NK Zellen sind wichtige Teile unserer anti-viralen und Anti-Tumor-Aktivität. Zum Aufgabenbereich der NK-Zellen gehört auch das Umbringen von gestressten Zellen. Viel wichtiger ist jedoch die Tötung von infizierten Zellen. Eine NK-Zelle kann mit einem Makrophagen interagieren, der infiziert ist. Dieser wird aber nicht lysiert; stattdessen setzt der Makrophage IL12 frei, die NK-Zelle dann IFN Interferon gamma und dadurch werden die Mikroben getötet. Entzündung: Es gibt viele Entzündungsreaktionen, die wir nicht bemerken. Oft gibt es aber Symptome: Schwellung, Rötung, Wärme, Schmerz. Ziel ist es, dass sich Granulozyten und Makrophagen zum Entzündungsherd begeben und die Mikroben auffressen. Man muss also den Blutstrom in dem Gebiet erhöhen, damit mehr Zellen pro Zeit dort hin kommen. Die Folge ist, dass man dort mehr Blut hat --> es kommt zur Rötung. Jetzt hat man die Leukocyten aber noch in den Blutgefäßen; diese müssen aber ins Gewebe --> Durchlässigkeit der Blutgefäß-Endothelien wird erhöht (nicht mit Epithelien verwechseln = Abschluss nach außen). Der Entzündungsort wird dadurch massiv anschwellen; das führt wiederum zu Schmerz. Wärme ist eine Folge der erhöhten Durchblutung des Gewebes. Eine Entzündung ist eigentlich etwas wünschenswertes, kann aber auch zu intensiv sein, und schädigen, wenn das Gewebe durch die sich ansammelnden Phagozyten, die sich durch das Gewebe bewegen können müssen, zerstört wird. Eine Entzündung kann sich ausbreiten. Rekrutierung von Leukocyten zum Ort einer Infektion - Auslösen einer Entzündungsreaktion: Es gibt Zellen, die die Infektion erkennen: Makrophagen; diese nehmen die Mikroben auf und senden Signale aus, um auf sich aufmerksam zu machen: TNF und IL-1, diese fördern eine Entzündungsreaktion. Das Blut-Endothel wird sich an seiner Oberfläche verändern und infolge dessen werden Granulozyten an dieses Endothel gebunden. Selektine werden verstärkt exprimiert, das bremst das Rollen der Leukocyten ein. Eine hochaffine Bindung erfolgt erst durch Chemokine und Integrine. Leukocyten verändern darauf hin ihr Cytoskelett werden lang und dünn und können sich in das Gewebe hinein bewegen. Sie können die extrazelluläre Matrix zerstören, damit andere Zellen besser nachkommen können; so gelangen sie an den Ort der Infektion. Welche Leukocyten spielen hier eine Rolle: Granulozyten, Makrophagen und später auch die T- Lymphocyten. Das Endothel muss dafür sorgen, dass Zellen die richtige Stelle auch finden. Das E-Selektin interagiert mit einem E-Selektin-Liganden. Das nächste Adhesionsmolekül ist ICAM-1. Diese interagiert mit Zelloberflächenmolekülen von Leukocyten, wodurch auch diese ins Gewebe übertreten können. Durch VCAM kommen einige Zeit später die T-Zellen ins Gewebe. Eine Entzündungsreaktion ist ein Mechanismus um Leukocyten an den Ort der Infektion zu bringen. Es ist die Interaktion von Zellen des Immunsystems mit dem Blutgefäß-Endothel.

8 PAMPs und Pattern Recognition Receptors: B-Lymphocyten (Zellen des adaptiven IS) haben Antigen-Rezeptoren, die Detailstrukturen der Mikroben unterscheiden können sie produzieren spezifische Antikörper. Das angeborenes IS hat eine begrenzte Anzahl von Rezeptoren. Diese erkennen aber alle Mikroben, weil sie nach gemeinsamen Mustern suchen (Teichonsäure, Lipopolysaccarid, etc.). Wir bezeichnen diese zu erkennenden Muster als PAMPs (pathogen-associated molecular patterns). Diese werden durch pattern recognition receptors (PRR) erkannt (Hefezellwände werden beispielsweise durch Mannane und Glucane erkannt [hochaffine Polysaccaride]). Die PAMPs gibt es aber auch im Zellinneren. Dies kann zum Beispiel bakerielle DNA sein, die nicht c-mehtyliert vorliegt (es gibt einen PRR, der DNA speziell dann erkennt, wenn sie nicht methyliert vorliegt). Die Antigenrezeptoren des adaptiven IS werden im Organismus selbst gebildet. Damit keine autoimmunen Rezeptoren gebildet werden, muss dauernd kontrolliert werden. PRR müssen nicht mehr auf Selbstverträglichkeit geprüft werden, weil sie angeboren und nicht so leicht zu verändern sind. Jede Zelle die diesen Rezeptor trägt ist gleich gebaut. Toll like receptors: Mustererkennungsrezeptoren dieser Art sind auf der Zelloberfläche in der Plasmamembran von dendritischen Zellen, Phagocyten, Endothelzellen und vielen anderen Zelltypen. Sie erkennen bakterielle Lipide, Flagellin, etc.. Rezeptoren können aber auch in der Zelle sein, in einem Endosom oder Phagosom zb.. Das ist wichtig, wenn die Mikrobe aufgenommen wurde, um sie dann fein säuberlich zerlegen zu können. Rezeptoren erkennen virale ssdna, auch dsdna, und auch CpG DNA (nicht methyliert). Was geschieht, wenn Viren im Cytoplasma auftauchen: Das Immunsystem kämpft weiter: es hat im Cytoplasma auch Rezeptoren, die virale RNA erkennen und eine Immunreaktion einleiten. Nod1 und Nod2 erkennen unterschiedliche Komponenten von Bakterien, wie Peptidoglycan. Mustererkennung findet also überall statt, wo Antigene auftauchen können: im extrazellulären Raum, im Endosom, und auch im Cytoplasma. Die Familie der Toll-Like-Rezeptoren ist aufgelistet. TLR erkennen unterschiedlichste Dinge. 3,7,8 und 9 sind in der Zelle und erkennen dort virale RNA und bakterielle, unmethylierte CpG DNA. Aber Erkennen alleine reicht nicht aus. Sie müssen auch ein Signal weitergeben --> Signaltransduktion. Es binden Adapterproteine an den Rezeptor, Rekrutierung und Aktivierung von Proteinkinasen, Aktivierung von Transkriptionsfaktoren, Gentranskription und schließlich Expression von Genen (Cytokine, Chemokine, etc.). Phagocytosis and intracellular destruction of microbes: Vorgang der Phagozytose: Ist der wesentliche Vorgang, der dazu führt, dass Mikroben in Phagozyten aufgenommen werden. Phagozyten haben viele Mustererkennungsrezeptoren an der Oberfläche, die die Mikroben gut festhalten, damit sie gut aufgenommen werden können. Sie dienen nicht unbedingt zur Signalweiterleitung. Cells and Tissues of the Adaptive Immune System: Entstehung von Lymphocyten, Gewebe der adaptiven Immunreaktion: B-Zellen wurden als erstes in Vögeln entdeckt; der Darm wird oft verdächtigt, irgendwelche Krankheiten in den Körper einzuschleusen, deswegen haben die Vögel die Bursa entwickelt (daher Name B Lymphocyt). Der Name T cell kommt daher, dass diese Zellen ein weiteres Organ brauchen, um zu reifen: den Thymus.

9 Lymphknoten und Milz sind sekundäre lymphoide Organe, in denen sich Lymphocyten bevorzugt aufhalten. In primären Organen entstehen die Zellen. Wenn eine Immunantwort eingeleitet wurde, dann greifen naive Lymphocyten, die noch nie mit Antigen in Kontakt gekommen sind, an. Dies erfolgt in den sekundären Organen. EffektorLymphocyten sind eigentlich die, die die immunologische Arbeit verrichten, also die Antigene zerstören. Das heißt, sie müssen sich zuerst zum Ort der Infektion bewegen und dann die Antigene beseitigen. Lymphocytenreifung Die Lymphocytenreifung beginnt mir einer hematopoetischen Stammzelle (blutbildende Stammzelle). Diese bringt den lymphoiden Vorläufer hervor und differenziert weiter in Vorläufer der B- und T- Lymphocytenlinie. Die B Lymphocytenlinie verlässt das Knochenmark nicht zur Reifung, der T Lymphocytenvorläufer hingegen wandert in den Thymus und reift dort. Danach gehen beiden ins Blut und von dort in Lymphknoten und schleimhautassozzierte Gewebe. Dort (in den sekundären lymphoiden Organen) halten sie sich dann auf. Der Mensch hat zwei verschiedene Schleimhäute: die des Darms und die der Atmungsorgane. Lymphocyten müssen aber auch wandern, um alle Antigene sehen zu können. Sie müssen rezirkulieren: durch Verlassen der Lymphknoten und Wandern durch Blutgefäß- und Lymphsystem kommen sie durch den ganzen Körper. Übersicht über die Lymphocyten mit Details: α/β T-Lymphocyten: Lymphocyten haben Antigenrezeptoren, wobei T und B Zellen unterschiedlichen Rezeptoren besitzen. Bei B-Lymphocyten sind es in der Membran verankerte Antikörper, bei T-Lymphocyten erkennen die Rezeptoren nur kleine Stückchen des Antigens; T-Lymphocyten haben nun zwei unterschiedliche Rezeptoren: α und β. Zellen mit α/β Rezeptoren kann man weiter einteilen in CD4 Helfer T-Lymphocyten, und cytotoxische CD8 T-Lymphocyten. Regulatory T cells können das Immunsystem unterdrücken, um Autoimmunreaktionen zu verhindern. Alle diese Typen haben einen ähnlichen Rezeptor, sind aber trotzdem sehr unterschiedlich in ihrer Funktion. γ/δ T-Lymphocyten: Diese Lymphocyten können nur ein eingeschränktes Repertoire an Antigenen erkennen. Sie sind einerseits adaptiv, weil sie Lymphocyten sind und auch so funktionieren, aber teilweise angeboren, weil sie evolutionär bedingt nur bestimmte Antigene erkennen können. B-Lymphocyten stellen Antikörper her. Natural Killer Cells: NK Zellen haben keinen T-Zellen Antigenrezeptor, im Gegensatz zu Lymphocyten. NKT Cells: NKT Zellen exprimieren einen T-Zellen Rezeptor, aber dieser ist stark eingeschränkt. Er erkennt nur gewisse Gruppen von Antigenen und erkennt Zellen anders als NK Zellen (erkennt auch Liganden an der Oberfläche). NKT Zellen sind Zellen des angeborenen Immunsystems, weil die Rezeptoren, die sie benötigen, genau festgelegt sind (genaugenommen liegen NKT Zellen genau zwischen angeborenem und adaptivem Immunsystem, sie sind sozusagen Hybriden.

10 Lymphocytenaktivierung: Naive Lymphocyten aus der Stammzellenreihe hervor (haben nie ein Fremdantigen gesehen). Sie wandern durchs Blut (Lymphocyten benutzen in aller Regel aterielles Blut) in sekundäre lymphoide Organe, wo die Antigen-abhängige Differenzierung stattfindet, die als Aktivierung bezeichnet wird. Aber wie kommen die Antigene in die lymphoiden Organe? Es gibt Lymphgefäße, genauer gesagt afferente (hinbringende) Lymphgefäße, die die Antigene zum Lymphknoten bringen. Jeder Lymphknoten nimmt für einen gewissen Bereich im Körper die drainage vor. Drainage heißt, dass wenn ein Antigen eindringt, es sicher in diesem Lymphknoten erscheint, um dort erkannt werden zu können. Jede Region des Körpers ist an einen Lymphknoten angeschlossen. Es folgt die Antigen-Präsentation. Eine präsentierende Zelle zerhackt das Antigen in kleine Stückchen und präsentiert sie auf der Oberfläche, damit es der T-Lymphocyt erkennen kann (APC wandert mit den zu präsentierenden Antigenen in die lymphoiden Organe). Nach der Aktivierung vermehren sich die T-Lymphocyten und verlassen den Lymphknoten als Effektor- oder Gedächtniszellen durch efferente Lymphgefäße in die Peripherie, dorthin, wo die Attacke eigentlich stattgefunden hat. Bei B-Lymphocyten ist keine Antigen-präsentierende Zelle notwendig. Dafür brauchen sie aber Hilfe durch T-Effektorzellen. Durch diese reifen zu Plasmazellen, die dann Antikörper herstellen. Tabelle, VO 2+4, Seite 7: Naive und EffektorLymphocyten müssen bestimmte Eigenschaften aufweisen. Diese erwerben sie, wenn sie Antigene sehen (durchlaufen einen Aktivierungszyklus und verlassen den Ort). Dies hat eine intensive Änderung der Genexpression zur Folge. Eine Zelle, die sich vermehren soll, muss zuerst wachsen und dann in Zellzyklus gehen. Sie braucht auch Gene, die sie für Effektorfunktionen braucht, sowie Gene, damit sie den Ort verlassen kann und weiß, wo sie hin muss. Chemokine regulieren, wo Zellen des Immunsystems hinwandern sollen. Der Aufenthaltsort wird abhängig davon bestimmt, für welches Chemokin die Zelle einen Rezeptor besitzt; Änderungen von Rezeptoren gehören zu den Aktivitäten bei der Aktivierung. Morphologie und Anatomie: Naive Lymphocyten in Schnitten (siehe Abbildungen VO 3+4, Seite 8): Zellen, die wachsen, haben große Kerne und wenig Cytoplasma. Wenn sie arbeiten, dann dreht sich das Verhältnis um. A) Hämatoxylin-Färbung (färbt Nukleinsäuren) B) Effektor-Zelle C) Antikörper produzierende Zelle; hat starke Strukturierung durch raues ER, wo Antikörper hinein-translatiert werden Architektur des Thymus: Der Thymus empfängt naive und entlässt reife T-Zellen. Er besteht aus Cortex (lat. Rinde) und Medulla (lat. Mark). Cortex und Medulla sind auch funktionelle Einheiten: Der Weg beginnt im Cortex undführt dann in die Medulla, wo die Blutgefäße sind, in die die reifen Zellen entlassen werden. Es gibt auch ein Thymus-Epithel: Diese Zellen haben nicht nur eine Barierrefunktion, sondern helfen auch beim Selektionieren der T Zellen. Es dürfen nur Zellen hinaus gehen, diezwischen selbst und fremd unterscheiden können. Jene, die das nicht können, müssen aussortiert werden. Weiters existiert das Hassalls corpuscle, wobei unklar ist, was es macht. Der Thymus ist ein Organ junger Organismen; bei älteren degeneriert er sich immer mehr. Der Lymphocyten-Vorrat für das Leben wird (wahrscheinlich) in der Jugend angelegt. Das Impfen

11 älterer Menschen ist also problematischer; das Immunsystem greift vorwiegend auf bereits Vorhandenes zurück, das Potential, neue Lymphocyten zu machen, ist nicht mehr so groß. Die Reifung der B Zellen findet bis zum Schluss im Knochenmark statt. Position der Lymphknoten: Lymphknoten sind nicht wahllos, sonder strategisch über den Organismus verteilt. Sie treten vermehrt beim Darm und um den Bereich der Gliedmaßen (Achseln, Leiste) auf. Letztgenannte nehmen die drainage für die Gliedmaßen vor, die Milz (spleen) ist wichtig für alles, was in den Blutstrom gelangt ist. Die Hals-Lymphknoten (cervical) sind für Schlund zuständig. Der Thorax-Gang ist der Anschluss des Lymphgefäßsystems an das Blutgefäßsystem. Er verbindet die beiden miteinander, wodurch die Lymphzellen auch ins Blut kommen. Anatomie der Lymphknoten: Außen um die Lymphnoten herum ist eine Kapsel aus Bindegewebe (für die Haltbarkeit). Ein Lymphknoten wird unterteilt in den portikalen Bereich und den medulären Bereich (Mark). Weiters gibt es abgegrenzte Bereiche, die als Follikel bezeichnet werden (blaue Bällchen). Gefäße, die ihn an das lymphatische und an das Blutgefäßsystem anschließen: efferentes Gefäß zum Verlassen, afferentes Gefäß mit dem Antigene in den Knoten gebracht werden können; Naive Lymphocyten treten über das Blut (afferente Gefäße) in den Knoten ein. High Endothelial Venule (HEV) ist ein Gefäß, das sich sehr stark verzweigt und nur noch durch eine Endothel-Zellschicht abgegrenzt ist. [Hämatoxylin-Färbung: blaue Kugel Follikel mit germinal center; das Aufgelockerte ist das Mark, das Dunkle ist die Rinde] Auch hier existiert eine funktionelle Gliederung: die Medulla ist vorwiegend der Aufenthaltsort für T-Lymphocyten und Antigen-präsentierende Zellen. Die B-Lymphocyten sind vor allem im Follikel. Architetur der Milz: Die Milz ist den Lymphnoten sehr ähnlich. Sie ist zusätzlich ein Speicherorgan und eine Abbaufabrik von Erythrozyten (außerhalb der blattförmigen Struktur: rote Pulpa). Die B-Zellen befinden sich auch hier in den Follikeln. Die Marginalzone (am Rand) ist ein Bereich, der funktionell für Makrophagen und dendritische Zellen (Antigen-präsentierende Zellen) als Aufenthaltsort dient. Sie gehört zum lymphoiden Teil der Milz. [Abbildung VO 3+4, Seite 14: B) Hämatoxylin-Färbung von echtem Schnitt] Immunsystem der Haut: Lymphatische Gefäße sind wichtig, um die Antigene zu den Knoten zu bringen, aber auch in der Haut haben wir Zellen, die sofort aktiv werden: Langerhans-Zellen (in der Epidermis), bei denen es sich um dendritische Zellen handelt (Antigen-präsentierend). Was macht diese Zelle hier in der Haut (Antigene und Lymphocyten treffen ja im Knoten aufeinander)? Das stimmt zwar, aber Antigene können auch von Langerhans-Zellen transportiert werden. Diese erkennen, dass sie ein Antigen aufgenommen haben und wandern mir ihm in den Knoten (der einzige Unterschied zu anderen dendritischen Zellen ist also, dass das Antigen bereits in der Haut abgefangen wird). Es befinden auch Makrophagen in der Haut, die alles fressen, was sie als Antigen erkennen. Weiters önnen Lymphocyten auch in die Dermis eindringen und dort aktiv werden. Abbildung VO 3+4, Seite 16: Das Grüne ist die Färbung der Langerhans-Zellen. Diese Zellen sind optimiert, Antigene aufzunehmen (durch Ausläufer ist die Oberfläche vergrößert, es wird mehr Platz abgedeckt; deshalb heißen sie auch dendritische Zellen).

12 Immunsystem der Darmschleimhaut (intestinales mucosales IS): In der Shleimhaut des Gastrointestinaltraktes befinden sich große Zahlen an Lymphocyten in drei verschiedenen Regionen: Innerhalb der Epithelschicht, verstreut in der Lamina propria (liegt direkt unter der Epiithelschicht - eine Schicht aus losem Bindegewebe), und in organisierten Bereichen der Lamina propria, wie den Peyers patches (sitzen genau unterhalb des Epithels). Alles was durchkommt landet zuerst einmal im lymphoiden Gewebe. M Zellen (Membranzellen) haben die Funktion, alles, was sie im Darm erkennen, durch die Zelle durch und auf der anderen Seiten heraus in den Peyers patch zu transportieren. Lymphocyten-Rezirkulation: Rezirkulation bedeutet auch, dass Effektorzellen aus den Organen hinausgehen und dort hingehen, wo die Infektion ist. Auch das Auswandern von Gedächtniszellen, damit bei Kontakt mit Antigenen eine entsprechende Reaktion starten kann, fällt unter diesen Begriff. Efferente lymphatische Zellen werden im Thorax-Gang eingefangen, dort, wo Schlüsselbein-Vene und Hohlvene zusammenkommen. So kommen sie in die Blutzirkulation und von da in ein Gewebe. Sie erkennen, wo die Infektion ist und treten in das infizierte Gewebe ein. Antibodies and Antigens: Antigen-bindende Moleküle: Es gibt drei wesentlich Antigen-bindende Moleküle: 1) Immunoglobulin von B Lymphocyten, 2) T Zellen-Rezeptor von T Lymphocyten, welche Antigene jedoch nur in Verbindung mit 3) MHC Molekülen erkennen können. Unterschiede: Antikörper (Ig) erkennen die native Form der Antigene so wie sie sind und können gegen jede chemische Substanzklasse gerichtet sein. T Zellen-Rezeptoren erkennen nur Peptide, also die prozessierte Form der Antigene. Daher ist das, was durch MHC gebunden werden kann, ein Peptid. Antikörper haben sequentielle (lineare) Bindungsstellen und Konformationsbindungsstellen, TCR und MHC erkennen hingegen nur sequentielle Determinanten von Peptiden. Bindungsaffinitäten sind sehr variabel, bei Antikörpern herrschen Unterschiede um den Faktor Die T Zellen Rezeptoren haben hier eine kleinere Variabilität. B Zelle und Entwicklung: Hämapoetische Stammzelle lymphoide Vorläuferzelle; diese entwickelt sich zu einer B- Lymphocyten Vorläuferzelle und daraus wird eine Pre-Zelle. Diese kann nur einen unvollständigen Antigen-Rezeptor exprimieren. Die reife B Zelle exprimiert einen intakten Rezeptor, genauer gesagt zwei verschiedene: IgM und IgD. Die anfängliche Entwicklung ist unabhängig von Fremdantigenen. Danach findet eine Differenzierung abhängig vom Antigen statt. Die Plasmazelle ist dann das, was große Mengen an Antikörpern freisetzt. Antigen: Wann ist ein Antigen ein Fremd-Antigen? Wir sprechen hier ausschließlich von Fremd-Antigenen! Es ist definiert durch die Fremdheit. Das heißt, dass ein Unterschied besteht zwischen einem Antigen und Dingen, die der eigene Organismus besitzt bzw. herstellen kann. Beispiel: Wenn man menschliches Serumalbumin mit dem des Affen vergleicht, ist es im Prinzip ein fremdes Protein, aber das Immunsystem kann den Unterschied so gut wie nicht feststellen, weil die Ähnlichkeit sehr groß ist. Wenn man hingegen mit einem Schnecken-Protein vergleicht, dann herrscht ein großer Grad an Fremdheit und es wird als Antigen erkannt. Komplexität: Wenn ein Protein aus lauter gleichen Teilen besteht, dann kann das Protein leicht erkennt werden (von vielen gleichen Antiörpern). Wenn es sehr komplex ist, dann muss es von vielen verschiedenen Antikörpern erkannt werden, weil sich fast nichts wiederholt.

13 Stabilität: Voraussetzung dafür, dass man stabile Antikörper-Bindungsstellen hat, ist, dass diese Stellen immer gleich sind und sich chemisch nicht verändern. Struktur eines Antikörper Moleküls: Ein Antikörper besteht aus zwei heavy chains und zwei light chains. Diese sind verbunden durch eine Mischung aus ovalenten und nicht kovalenten Bindungen (gestrichelte Linien auf derabbildung stehen für Disulfidbrücken, also auch kovalente Bindungen). Zusammen bilden die 4 Ketten die typische Quatärstruktur. Das Strukturmotiv der Blase wiederholt sich andauernd. Es steht für eine Immunglobulindomäne. Es hat eine charakteristische Auffaltung und ist in leichten Variationen immer wieder wiederholt. Der Hinge (Gelenk) gibt den Armen des Immunoglobulins Bewegungsfreiheit: sie können sich auseinander und zusammen bewegen. Jeder Antikörper hat zwei Antigen-Bindungsstellen, an beiden Armen ganz außen. Durch die Bewegungsfreiheit können diese flexibler an Antigene binden. Funktionelle Stellen: Für die Fc Rezeptorbindung und die Komplementbindung; sie sind essentiell dafür, dass ein Antikörper seine Effektorfunktion ausführen kann. Da das Ziel ist, das Antigen zu beseitigen, reicht eine Bindung allein eben nicht aus. Es kann damit FC Rezeptoren binden, wodurch das Komplementsystem aktiviert wird (antimikrobielles System im Blutplasma). Nur die Domänen an der Spitze können Antigene binden, obwohl sie alle ziemlich gleich aufgebaut sind. Die Antigen-Bindungsstelle muss bei jedem Antikörper verschieden sein, aber der Rest vom Molekül ist gleich. Alle mit C bezeichneten Domänen sind immer gleich (constant). Unterschiede der 4 Domänen der Antigen Bindungsstellen: C H (constant heavy), C L (constant light), V H (variable heavy), V L (variable light); Zwischen IgG und IgM gibt es einen Unterschied am C-Terminus: IgM kann sich in Membranen verankern, IgG nicht --> B Zellen können freischwimmende Moleküle und behaftete Moleküle produzieren. Warum hat die variable Stelle eine Antigen Bindungsstelle und die konstante nicht? Die Beta- Barrel Struktur ist in beiden Elementen vorhanden, dies macht aber den Unterschied nicht aus. Die Verbindungen dieser Struktur sind unterschiedlich; bei der variablen Domäne ragen Aminosäure- Schlaufen (loops) heraus. Diese binden die Antigene. Spaltung von Antikörpern: Papain und Pepsin spalten Immunglobuline. Papain trennt die Arme ab, das Pepsin Spaltet unterhalb der Disulfidbrücken trennt dadurch den konstanten Teil auf. Der zweite Teil hat dann noch immer die zwei Bindungsstellen auf einem Molekül, bindet daher besser an Antigene (Fab2 Fragment fragement antigen binding). Bei der Papainspaltung entsteht auch zusätzlich das Fc Element (fragment crystallizable). Wenn man immunologisch arbeitet, ist es besser, wenn das Fc Element nicht da ist. Man will hier ja nicht, dass Antikörper Effektorfunktionen ausüben, dafür ist das Fc Element aber da (oft will man nur etwas markieren). Auch beim Rhesusfaktor: man blockiert den Rhesusfaktor des Kindes, damit das Immunsystem der Mutter ihn nicht mehr erkennt. Dadurch kommt es zu keinen Komplikationen bei der nächsten Schwangerschaft. Kabat-Wu Diagramm: Damit kann man herausfinden, was eine variable Immunglobulindomäne ausmacht. Man bereitet sich variable Domänen aus unterschiedlichen Antikörper, ermittelt die Aminosäure-Sequenz und stellt sich die Frage, wie unterschiedlich sie zueinander sind. x-achse: Aminosäure-Sequenz, y-achse: Variabilität (0 gleich, 100 ungleich)

14 Es gibt 3 Stellen wo Aminosäuren besonders ungleich sind so hat man die Loops herausgefunden, die als Antigen-bindende Stellen fungieren (CDR1, CDR2, CDR3 complementary-determining regions). Insgesamt hat man also 6 Schlaufen zur Verfügung um Antigene zu binden. Werden die alle benötigt? Dies wurde untersucht, indem man Peptide aus Hühnerei viral eingebracht hat. Danach hat man untersucht, welche Kette an der Bindung beteiligt ist und nachgewiesen, dass die Schlaufen variabel eingesetzt werden es werden so viele benutzt, wie nötig sind, um eine gute Bindung zustande zu bringen. Immunglobulin-Isotypen: Isotypen haben nichts mit der Antigenbindung zu tun. Jedes Antikörper-Molekül stammt von einem unterschiedlichen B Zellen Klon ab. Sie müssen daher unterschiedliche Antigen-Bindungsstellen haben die Domänen unterscheiden sich. Isotypen sind definiert durch unterschiedliche konstante Bereiche. Sie haben zwar alle die Blasen (Immunglobulindomänen), aber dann doch ein bisschen anders angeordnet und in der Anzahl verschieden. 1) IgM bildet ein Pentamer: können oligomerisieren, weil es eine J chain gibt 2) IgA: zwei verschiedene Subtypen (IgA1, IgA2; 2 verschiedene schwere Ketten α1/2), kommt als Mono-, Di-, oder Trimer vor 3) IgE hat etwas mit Allergien zu tun und mit Immunität gegen Parasiten (Monomer) 4) IgG: vier verschiedene Subtypen (IgG1 IgG4; 4 verschiedene schwere Ketten γ1-4) kommt im Serum am häufigsten vor; Die schweren Ketten werden nach dem passenden griechischen Buchstaben benannt (μ, α, ε, γ). Lösliche und membranständige Formen: Jeder B-Lymphocyt macht immer nur einen Isotyp zur gleichen Zeit. Aber im Laufe der Immunantwort ändern sich die Gegebenheiten, es ändern sich daher auch die Isotypen. Ein ganzes Programm wird so durchlaufen. Immunglobuline können im Gegensatz zu T Zellen Rezeptoren Konformations-Epitope erkennen, also Bindungsstellen auf verschiedenen Sequenzstellen. Die lineare Determinante besteht aus sequentiellen Aminosäuren. Es geht darum, wie Bindungsstellen gebunden werden. Die Zugänglichkeit des Epitops entscheidet darüber, ob überhaupt ein Antikörper gemacht werden kann (wenn es in der Mitte des Peptids liegt, kann nichts daran binden). Neoepitop: Wird das Peptid durch Glykosylierung, Phosphorylierung, Proteolyse (mit anschließender Neuanordnung), etc. Modifiziert, können neue Epitope entstehen. Solche Epitope werden neoantigenische Determinanten genannt. Haptene: Sind eine durch das Immunsystem erkennbare niedermolekulare Substanz. Karl Landsteiner, ein österreichischer US-Amerikaner, hat sich sehr stark mit der Art und Weise beschäftigt, wie Antigen und Antikörper miteinander interagieren und welche Voraussetzungen bestehen, dass überhaupt Antikörper gebildet werden können. Er hat auch die Blutgruppen entdeckt. Versuch: Man spritzt eine niedermolekulare Substanz, zb. Dinitrophenol in Hasen --> es tut sich nichts. BSA (Rinderserumalbumin), ist in Hasen ein Fremd-Antigen. Spritzt man beides, dann bekommt man Antikörper gegen beides seltsam! Um einen Antikörper für ein Hapten machen zu können, muss es an ein hochmolekulares Trägermolekül gebunden sein. Es gibt keine T Zelle, die das Hapten erkennen kann. Eine B Zelle, die das Hapten erkennt, bekommt Hilfe von einer T Zelle, die das Trägermolekül erkennt.

15 Wie groß ist die Fähigkeit von Immunglobulinen, zwischen zwei chemisch verwandten Molekülen zu unterschieden? An den Träger koppelt man ein kleines Molekül: Azobenzolsulfat. Immunglobuline können sogar verschiedene ortho, para und meta Stellungen von Gruppen unterscheiden (meta bindet am besten). Affinität und Avidität: Jedes Antikörper-Molekül hat eine intrinsische Affinität zum Antigen. Um Bindungsverhalten zu beschreiben, brauchen wir die Begriffe der Affinität Avidität. Affinität ist die physische Größe der Bindung, wenn zwei Partner interagieren: o+o oo Sie können wieder zum Ausgangsstadium zurückkehren, das Gleichgewicht kann links oder rechts liegen. Affinität bezieht sich auf die Bindung zwischen zwei Molekülen. Avidität zieht mehrere Bindungsstellen in Betracht und eine Bindung liegt dann vor, wenn mindestens eine Bindungsstelle besetzt ist. Beispiel: Am Anfang der Immunreaktion (frühe Immunantwort): Antikörper haben eine niedrige Affinität, aber es werden IgM-Pentamere gebildet, die Avidität ist vernünftig. Späte Immunantwort: man hat eine hohe Affinität, die Avidität bleibt jedoch gleich, weil man nurnoch eine monomere Struktur hat. Aufgaben der verschiedenen Isotypen: 1) IgA ist first line defence: Es hat die Erlaubnis durch Epithelien durch zu treten. 2) IgD ist unklar. 3) IgE löst Allergische Reaktionen aus, gibt aber Schutz von Würmern. 4) IgG haben die Rolle des Obsonisierens (Beflaggen) zur späteren Beseitigung des Antigens; neonatale Immunität (kann Plazenta durchqueren), Antikörper abhängige Zell-vermittelte Cytotoxizität; 5) IgM sind antigen Rezeptoren für die Komplement Aktivierung. Tieferer Sinn der Isotypen? Isotypen entstehen im Laufe der Immunantwort nach einem bestimmten Programm: Änderung von der Membran-gebundenen Form zur löslichen Form; Affinitätsreifung: Im Laufe der Immunantwort nimmt die Affinität des Ig für ihr Antigen zu! Größe der Immunkomplexe: Sie hängt davon ab, wie die relativen Mengen von Antigen zu Antikörper sind: 1) Zone of antibody excess: Wenn das Antigen zum Antikörper in geringerer Menge vorliegt, dann binden selten zwei Antikörper aneinander. 2) Zone of equivalence: Antigen und Antikörper im gleichen Verhältnis: Quervernetzungen. Große Komplexe sind die Folge. Biochemisch von großer Bedeutung, aber auch im IS, weil große Komplexe oft unlöslich werden und zu Depositionen und Entzündungen führen. 3) Zone of antigen excess: Viel Antigen und wenig Antikörper: Die beiden Bindungsstellen des Antikörpers werden besetzt, es gibt aber keine Quervernetzung, sodass keine großen Komplexe entstehen. Antiserum: Wir haben ein Versuchstier, indizieren Antigen --> es bildet Antikörper, die im Blut erscheinen. Dieses besteht aus Zellen und Plasma (Proteine, Antikörper, alles gelöst). Beides wird voneinander getrennt, auch Blutgerinnungssystem muss entfernt werden. Danach lässt man es absichtlich gerinnen und es bildet sich ein Coagulum aus Zellen und Fibrin, sowie eine flüssige Phase --> Serum. Das Antiserum enthält Ig gegen bestimmten Antigene.

16 Herstellen monoklonaler Antikörper: Wenn man viele unterschiedliche Antikörper gegen unterschiedliche Epitope hat, dann steigt die Avidität. Man bekommt aber auch eine Kreuzreaktion: Ein Antikörper kann dann mit größerer Wahrscheinlichkeit an eine andere, gleiche Aminosäure-Sequenz binden, weil es ja viele Antikörper gibt. Wissenschaftler wollen das nicht und greifen deshalb zu monoklonalen Antikörpern. Man nimmt dazu einen B Zellen Klon und gewinnt alle Antikörper daraus sie sind alle gleich. Serum hingegen ist polyklonal. Herstellung: Maus macht Antikörper nach einer Antigen-Immunisierung. Man müsste den B Zellen Klon isolieren und züchten, aber der stirbt schnell ab und Isolieren ist nicht leicht. Wie macht man ihn unsterblich? Man nimmt die Milz, gewinnt Zellen und macht daraus Tumorzellen (Myelom). Diese fusioniert man mit den B Zellen und es entsteht ein Gemisch. Die B Zellen sterben ohnehin ab, die Tumorzellen müssen jedoch noch irgendwie weg; dazu führt man eine HAT Selektion durch (Wachstum auf HAT-Medium [Hypoxanthine aminopterin Thymidin], nur Hybride wachsen an). Man gibt nun nur je eine Zelle in Kulturgefäße; die Zellen vermehren sich. Schließlich kann man sich aussuchen, welcher Antikörper am besten passt. Man hat nun monoklonale Antikörper, die zum Nachweis von Proteinen dienen. Auch verschiedene Therapien basieren auf monoklonalen Antikörpern (zb. gegen Krebs und Allergien). The Major Histocompatibility Complex (MHC): T-Lymphocyten haben Rezeptoren, die nur Antigene erkennen, wenn sie als Stücke präsentiert werden, und auch nur dann, wenn sie von MHC präsentiert werden. Nicht jedes Peptid passt in jedes MHC: das Peptid muss Anker-Aminosäuren aufweisen, damit eine Bindung erfolgt. Der T Zell Rezeptor interagiert jedoch nicht nur mit dem Peptid, sondern auch mit dem MHC selbst. Aminosäuren des MHC, die vom T Rezeptor erkannt werden, heißen polymorphe Aminosäuren. Woher weiß man, dass es MHC gibt? Es waren Transplantationsexperimente, die diese Vermutung bestätigten. Dabei entnahm man einer Maus ein Stück Haut und transplantierte es auf eine andere Maus. Die Haut wurde abgestoßen --> Transplantat-Abstoßung. Jetzt wurden so lange Inzucht-Mäuse gemacht, bis eine Maus das Transplantat der anderen akzeptiert hate. Alle MHC-A Tiere einer Inzuchtlinie konnten jetzt Transplantate der Linie A empfangen, die Tiere mit MHC-B akzeptierten Transplantate ihrer Linie. Transplantierte man aber zwischen den beiden Linien, wurde das Transplantat wieder abgestoßen. Folgerung: Es muss einen Genort geben, der dafür verantwortlich ist, dass genetisch gleiche Tiere Transplantate voneinander akzeptieren. Durch Deletionen konnte man den Genlokus feststellen; dieser wurde Major Histocompatibility Complex (MHC) genannt. Leukocyten von Menschen tragen bestimmte Oberflächenproteine, gegen die man Antikörper machen kann. Diese werden als Human Leukocyte Antigen (HLA) bezeichnet. Nachdem man Maus-Linien hatte, die sich nur im MHC unterschieden, konnte man auch Immunantworten testen. Einmal war die Antwort gut und einmal schlecht; das fand man aber schon vor dem MHC heraus und bemerkte dann, dass es eigentlich das selbe ist. Die MHC Loci in Mensch und Maus: Die verschiedenen MHC Loci sind in Klassen eingeteilt. Interessant sind hierbei MHC Class I und MHC Class II. Bei der Maus heißt das Gegenstück zum menschlichen HLA dann H-2, beides sind aber MHC Loci. MHC III ist im Immunsystem wichtig.

17 Eigenschaften des MHC Locus: MHC sind für viele Eigenschaften der Immunantwort wichtig. Polymorphismus: Ein genetischer Polymorphismus heißt, dass ein Gen in vielen Allelen vorkommt. Dies bezieht sich auf den Vergleich eines Gens in der Population eine genetischen Art. Das Gegenteil davon sind Housekeeping Gene (bis auf den oder anderen Nukleotidaustausch gleich). Wenn man nun MHC Allele und Kombinationen davon, wie zb. HLAa, HLAb und HLAc vergleicht, dann gibt es so viele Kombinationen, dass kein Mensch dem anderen zu 100% gleicht. Jeder trägt etwas, das dem anderen fremd ist, ein Transplantat besitzt also immer etwas, das für den Empfänger fremd ist. Haplotypen sind nie identisch, außer bei Inzuchtslinien (bei Mäusen), oder bei Zwillingen. MHC Klasse I: Besteht aus einer schweren und einer leichten Kette (α und β 2 microglobulin). Das MHC Molekül hat auch Immunglobulin-Domänen aus Beta Faltblatt und Barrel Struktur die Furche entspricht der Antigenbindungsstelle. Sie besteht aus 2 α-helices und dazwischen der Bindungsstelle, in deren Boden Taschen eingelassen sind, in die das Antigen Fragment eingepasst werden muss. Die Antigen Bindungsstelle wird ausschließlich von der schweren Kette gebildet. MHC Klasse II: Ist sehr ähnlich zu Klasse I Molekülen, aber die Antigen-Bindungsstelle wird symmetrisch von beiden Ketten (zwei schwere Ketten α und β) gebildet. Unterschiede: Die Bindungsstelle für das Antigen-Fragment ist zwar von der Struktur her ähnlich, aber die Größe des Peptids, das hineinpasst ist unterschiedlich. Bei Class I Molekülen 8-11 Reste; alles was größer/kleiner ist passt nicht hinein. Class II Moleküle sind etwas großzügiger: Reste. Die roten Punkte auf der Abbildung (VO 5+6, Seite 8) sind zum einen auf die Helices, zum andern auf den Boden der Antigen-Bindungsstelle verteilt. Bei Klasse I Molekülen ist nur die α-kette betroffen, bei Klasse II Molekülen nur die β-kette. Der Polymorphismus der MHC Moleküle betrifft nur diese Bindungsstellen, nicht das ganze Molekül; damit ist die Bindung an das Antigen und auch die Bindung an den T Zellen Rezeptor betroffen. Strukturelle Eigenschaften der Peptidbindung: Abbildung VO 5+6, Seite 9: Wenn das Antigen mit AS interagiert, dann muss das spezifisch sein. A) Bei Class I MHC ist die Bindungsstelle kleiner, bei Class II MHC ist sie größer und das Peptid kann auch über den Rand hinaus stehen. B) Anker-Aminosäuren, die genau in die binding groove eingepasst werden C) Bezeichnet sind Aminosäuren, die MHC kontaktieren. In einem Peptid mit 9 Aminosäuren kontaktieren P2, 5 und 8 tatsächlich den TCR, die anderen nicht. Sie müssen aber trotzdem in die Gruben hineinpassen. Welcher Anker-Aminosäuren müssen in einem Peptid vorhanden sein, damit es in die Bindungsstelle eines bestimmten MHC Allels passt (Leucin an Position 2, Arginin an Position 5, Valin an Position 8/9, etc.)? Jede der MHC Klasse I Allele unterschiedet sich darin, welche Aminosäuren in die Bindungsstellen hineinpassen. Daraus resultiert, dass ein vorgegebenes Protein- Antigen so prozessiert werden muss, dass es in die passenden Peptide geschnitten wird; das passiert nicht zufällig. Es können nur immer bestimmte Peptide entstehen, die entweder gut passen, oder auch nicht. Im einen Fall bindet das Antigen, im anderen nicht --> Immunreaktion, oder nicht! Deshalb heißen die Gene im MHC-Locus Immunresponse-Gene (IR-Gene). Polymorphismus macht also durchaus Sinn. Jeder erbt zwei Allele und verdoppelt damit seine

18 Chancen, dass er ein gegebenes Antigen binden kann. Je größer die Fähigkeit einer Population ist, mit einer Infektion umzugehen, je mehr Variabilität vorliegt, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass wenigstens ein paar Individuen überleben. Der Polymorphismus betrifft aber auch den TCR: Was bedeutet genetische Restriktion der Immunantwort? Jede adaptive Immunantwort beginnt mit der Antigen-Präsentation. MHC Moleküle binden Antigen-Fragmente, ein TCR erkennt dies und wird aktiviert. Jede T Zelle muss lernen, die eigenen MHC Allele als selbst zu erkennen, und fremde Allele als fremd, hier gibt es ja auch den Polymorphismus. Diesen Lernvorgang nennt man genetische Restriktion. Versuch: Eine Maus wird mit einem Virus infiziert und stellt cytotoxische T-Lymphocyten (CTL) her. Diese Maus kommt aus einer Inzuchtlinie mit dem MHC Haplotyp a. Man entnimmt die gebildeten T- Lymphocyten aus der Milz und gibt infizierte Zellen hinzu --> die Lymphocyten töten diese ab. 1) CTL töten infizierte Zellen aus Stamm a ab 2) CTL lassen nicht infizierte Zellen leben 3) CTL töten infizierte Zellen aus Stamm b nicht ab! Das MHCb Molekül ist nicht dasjenige, das der Lymphocyt gelernt hat zu erkennen. T Lymphocyten erkennen ausschließlich prozessiertes, mit MHC assoziiertes Antigen. Aber wie wird das Antigen in Stückchen zerhackt und wie kommt es an die Oberfläche? Warum gibt es zwei Klassen von MHC? Versuch: Einer T Zelle, von der man wusste, dass sie ein bestimmtes Antigen erkennt, hat man nicht prozessiertes Antigen gegeben keine Reaktion. So hatte man bemerkt, dass Antigene prozessiert werden müssen --> gab man Antigen-presenting cells (APC) dazu, funktionierte es. Phänomene: T-Lymphocyten erkennen meist Peptide, jedoch nur, wenn das Antigen mit einer Zelle assoziiert ist. Helfer und cytotoxische T-Lymphocyten reagieren auf unterschiedliche Arten von Antigenen. T Helferzellen erkennen vor allem Antigene aus der Umwelt, während CTL hauptsächlich das erkennen, was aus dem Zellinnern (aus dem Cytoplasma oder Kern) stammmt. Professionelle Antigen-präsentierende Zellen und ihre spezifischen Funktionen: Eine nicht professionelle Zelle ist nicht in der Lage, einen naiven Lymphocyten zu stimulieren, kann aber einen zur Effektorzelle gereiften Lymphocyten (fertigen CTL) anregen, das Antigen zu töten. Professionelle APC können mehr als anzeigen, dass sie infiziert sind: Dendritische Zellen können auch Costimulator-Rezeptoren exprimieren, wodurch die Aktivierung und Vermehrung von naiven Zellen zustande kommt. Sie sind die einzigen Zellen, die naive Zellen aktivieren können. Makrophagen sitzen in Geweben, wo sie Antigene präsentieren, aber nicht an naive T Zellen, sondern an Effektor T Zellen. Sie zeigen ihnen an, dass sie aktiv werden sollen (Makrophagen werden durch Interferon γ bessere Killer und können T Effektorzellen aktivieren). B Zellen werden durch T Zellen zur Antikörper-Bildung angeregt. Zusammenfassende Tabelle: Auch Endothelzellen können unter bestimmten Umständen Antigen- präsentierende Zellen werden; sie können zwar MHC exprimieren, jedoch nie professionelle Zellen werden.

19 Dendritische Zellen: Woher haben dendritische Zellen (DC) ihren Namen? Sie besitzen unheimlich viele Cytoplasma- Fortsätze an ihrer Oberfläche (Oberflächenvergrößerung). Diese ermöglichen es, effizienter Antigene aus der Umwelt aufzunehmen. Sie sind in den sekundär lymphoiden Organen und auch in der Peripherie. DC bilden Funktionell unterscheidbare Subpopulationen: Myeloide DC sind die effizientesten APC. Die An-oder Abwesenheit des CD8 Oberflächenproteins unterscheidet DC, die entweder besonders für die klassische oder für die cross-presentation von Antigenen geeignet sind (dh. Assoziation von extrazellulärem Antigen mit MHC I). Plasmacytoide DC produzieren nach Kontakt mit Pathogenen große Mengen von Typ I Interferonen. Sie stimulieren besonders die antivirale Immunität. Warum befinden sich Dendritische Zellen in Lymphknoten und der Peripherie: Überall dort wo Antigene in den Organismus eindringen können, gibt es Lymphknoten. Dendritische Zellen können sofort Antigene erkennen, nehmen sie auf und transportieren sie in ein sekundäres lymphoides Organ, also in den Lymphknoten, damit die Antigene erkannt werden können. Antigene können auch direkt durch die lymphatischen Gefäße in die Knoten kommen, also müssen dort auch Dendritische Zellen sein. Wenn die Antigene schon im Blut sind, erkennt die Milz diese Antigene. Auf ihrem Weg macht die Dendritische Zelle eine Transformation durch. Zuerst ist sie spezialisiert auf das Aufnehmen von Antigenen, dann baut sie sich um, damit sie gut präsentieren kann. FC Rezeptoren und Mannose Rezeptoren sind wichtig für die Aufnahme. Costimulatormolekül B7 ist hingegen für die Antigen-Präsentation wichtig, sowie auch MHC Klasse II Moleküle, welche in gereiften DC eine deutlich höhere Halbwertszeit als in unreifen DC haben. Wozu braucht man 2 MHC Klassen, und warum bindet die eine Antigene aus dem Zelläußeren und die andere Antigene aus dem Zellinneren: Versuch: Man nimmt eine APC, die das Antigen ausschließlich an den MHC Klasse II bindet. Kann man damit auch CD8+ Helfer Zellen aktivieren, oder nur CD4+ Zellen? Bei Antigenen von außen werden nur CD4+ Helfer T Zellen aktiviert, bei Antigenen von innen nur CD8+ CTL. Kontrolle: Wenn ich Antigen von außen zuerst in die Zelle einbringe, dann wird CD8+ aktiviert. 1) Man nimmt eine APC und gibt ihr Antigen, lässt sie endocytieren und fixiert die Zelle dann. Dies unterbricht ihren Metabolismus; sie hat aber auf der Oberfläche jetzt schon die MHC Klasse I Moleküle --> die Aktivierung funktioniert. 2) Man gibt der Zelle Antigen, fixiert sie aber sofort. Sie ist nicht in der Lage, das Antigen zu präsentieren --> keine Aktivierung. 3) Man fixiert die Zelle, gibt dieser Zelle dann aber sofort die Antigenfragmente, die sie normalerweise selbst herstellen müsste --> die Aktivierung funktioniert! Der MHC II Weg: Das Antigen wird endocytiert, daraufhin interagiert das Endosom mit einem Lysosom. Anschließend fusioniert das Endosom mit einem Vessikel, das MHC II enthält. Dieses wurde zuerst ins ER hineintranslatiert und durch den Gogli-Apparat transportiert, geht aber nicht durch das Transgogli-Netzwerk ins Cytoplasma. Das blaue Stückchen heißt invariante Kette. Es heißt so, weil es immer noch im MHC steckt, wenn man dieses isoliert. Im ER sind Antigenfragmente, die aus dem Cytoplasma stammen. Die MHC II sollen aber mit diesen nicht beladen werden, deshalb wird die Bindungsstelle mit der invarianten Kette blockiert. Schließlich fusioniert der Komplex mit dem Endosom.

20 Jetzt erst wird das MHC wirklich beladen, deshalb muss die invariante Kette abgebaut werden, damit Bindungsstelle frei wird. Der Komplex wird nun an die Zelloberfläche transportiert und dort kann er mit CD4+ Helfer Zellen interagieren. Warum wird das jetzt aber nur von CD4+ Zellen erkannt? Das CD4 Molekül ist ein Corezeptor, der dies bewerkstelligt. Er interagiert mit dem MHC Molekül auf einer immer gleichen Stelle. Funktion der invarianten Kette: Siehe unten! Sichtbarmachen des MHC II: Immunogoldmarkierung: Man belädt unterschiedliche Antikörper mit unterschiedlich großen Goldpartikel. BSA ist Serum mit Antigen. Die kleinen schwarzen Flecken sind in frühem Endosom. Große Partikel sind in M II Kompartimenten, die noch nicht mit Endolysosom fusioniert sind. Dort ist noch nicht das Antigen. Kompartimente, wo große und kleine Goldpartikel sind, sind Fusionsorganellen, in denen beides zu finden ist. Man kann das MIIC Kompartiment weiter untersuchen, indem man DM, I, und MHC II mit Goldpartikeln belädt. Die invariante Kette steckt ausschließlich in Golgipartikeln. Sobald sie im MHC Klasse II ist, wird das Kompartiment abgebaut. Es werden von allen theoretisch möglichen Fragmenten nur bestimmte erzeugt, nicht wild geschnitten --> immundominante Epitope entstehen. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein bestimmtes Peptid erkannt wird, ist nicht gleich groß. Immundominante werden leichter erkannt. Dies resultiert aus dem Prozessieren und der Interaktion mit dem MHC Molekül. Der MHC I Weg: Warum kommen Antigene, die aus dem Cytosol (Zellinneren) stammen nur auf MHC Klasse I? Eine Zelle baut einen bestimmten Teil ihrer Proteine ständig ab (normaler Vorgang). Peptidfragmente von cytosolischem Antigen müssen zur Beladung von MHC I durch den transporter associated with antigen presentation (TAP) in das Endoplasmatische Retikulum transportiert werden. Die MHC I Bindungsstelle (im Endoplasmatischen Retikulum) ist zugänglich. Ein aus dem Cytoplasma stammendes Fragment kann die Bindungsstelle jederzeit besetzen. Durch proteolytischen Abbau entstehen andauernd Fragmente. Wenn nun die Zelle infiziert ist, dann bindet auch Antigen und wird an die Oberfläche gebracht --> dies erkennt dann die T Zelle. Beispiel: Virus in der Zelle; virales Protein wird durch Proteasom gespalten, MHC I damit beladen. Transgolginetzwerk --> Oberfläche; Der Corezeptor erkennt nur MHC I, so wie bei MHC II. Proteasom und Imunoproteasom: Das Proteasom kommt in zwei Varianten vor. Es ist in jeder Zelle als 700kD Komplex vorhanden. Wenn die Zelle aber immunologisch aktiv ist, tritt ein 1500kD schwerer Komplex in Aktion (es entstehen Interferone, die dieses Immunproteasom entstehen lassen), der Stücke erzeugen kann, die das MHC besser erkennen können. Cross-Präsentation von extrazellulärem Antigen: CD4+ T Helferzellen und CD8+ cytotoxische T Zellen werden nur dann aktiv, wenn sie vorher von einer Dendritische Zelle aktiviert und damit zu Effektorzellen wurden. Wie findet diese Aktivierung statt? Entweder die Dendritische Zelle opfert sich, lässt sich infizieren und wird dann vernichtet, oder die Dendritische Zelle kann eine apoptotische Zelle, die bereits infiziert ist, fressen, und kommt so zum Antigen. Tatsächlich passiert zweiteres. Dadurch wird das Antigen gleich zum extrazellulären Antigen (MHC II Weg CD4+ T Zellen).