Immunpathologie und Ernährung. 1. Ernährung und Immunfunktion. 2. Entzündung und Stoffwechsel. Mangelernährung und Entzündung

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1 1. Ernährung und Immunfunktion Nahrungsfaktoren und Immunfunktion 2. Entzündung und Stoffwechsel Mechanismen der Entzündung Überernährung und Entzündung Mangelernährung und Entzündung Immunpathologie und Ernährung Postaggressionsstoffwechsel und Immundefizienz 3. Darm und Entzündung Darm-assoziiertes Immunsystem: Immunität und Toleranz Gastrointestinale t ti Infektionen Chronisch entzündliche Darmerkrankungen Glutensensitive Enteropathie thi Lebensmittelallergie

2 Entzündung Infektion Autoimmunität Allergie Entzündung Metabolischer Stress

3 Übernährung und Mangelernährung Überernährung Stoffwechsel- imbalanz Infektion und Entzündung Mangelernährung

4 Akute Entzündung Chronische Entzündung Immunität ER Infektionen Ernährung Mitochondria Metabolismus Subklinische Entzündung Verlust der Energiehomöostase

5 Wechselwirkung zwischen Immunsystem und Stoffwechsel Asthma Allergie Chronisch entzündliche Darmerkrankungen Neurodegenerative Krankheiten Osteoarthritis Pankreatitis Type 1 Diabetes Imm munak ktivieru ung Gene Entzündung Umwelt Metabolischer Stress Stoffwechselverschiebung Dickdarmkrebs Fettleber-assoziierte Krankheiten Arteriosklerose Bluthochdruck Hypercholesterinämie i Insulinresistenz Type 2 Diabetes

6 Beispiele für Krankheiten mit entzündlicher Pathogenese

7 Krankheitsbild Entzündung Primär Sekundär Diabetes mellitus Typ I + - Typ II - + Koronare Herzkrankheit, Arteriosklerose + - Dyslipidämien und Adipositas - + Herzinsuffizienz und Hypertonie -/- -/- Gastrointestinale Erkrankungen Malassimilation oder Proteinverlustsyndrom -/+ -/+ Akut und chronische Entzündung +/+ +/+ Kolorektales Karzinom + - Nahrungsmittelunverträglichkeit Pharmakologisch, Toxisch, Psychisch - - Allergie + + Leberzirrhose + + Cholelithiasis und Pankreatitis -/+ + Gelenk- und Nierenerkrankungen Arthrose und Rheumatische Arthritis -/+ - Hyperurikämie (Gicht) - - Niereninsuffizienz, Harnsteine und nephrotisches Syndrom -/+ - Muskel- und Knochenschwund (Sarkopenie, Osteoporose/malazie) -/+ - Protein-Energie-Mangelernährung -/+ + Esstörungen (Anorexia nervosa und Bulimia nervosa) - -/+

8 Mechanismen zur Entzündungsentstehung Infektionionserreger Umweltfaktoren Autoimmunität Exogene Antigene Endogene Antigene Genetische Prädisposition Entzündung Akut Chronisch Lokal Systemisch Zell- und Organschädigung

9 Infektion und Immunantwort Mechanismen zur Entzündungsentstehung 1. Klärung g( (clearance) der Infektionserrerger 2. Resolution der Entzündung und Gewebeheilung 3. Entwicklung einer Immunantwort mit Gedächtnis Bakter rien im Blut Immuna antwort Zeit Akute Lethalität oder chronische Entzündung Zeit Schock, Immunderegulation und Organversagen Zeit Elimination der Infektion Resolution der Entzündung

10 Immunität immunitas = Freiheit von Infektionen

11 Infektion Gedächtnis Zellen der Immunabwehr Unspezifische Immunabwehr Spezifische Immunabwehr Zeit Phagozyten Fresszellen T-Zellen Immunaktivität Antigenpräsentierende Zellen B-Zellen

12 Zeitliche Verlauf der Immunabwehr tivität Akt Angeborene/ unspezifisch e Immunität Adaptive/ spezifische Immunität Zeitlicher Verlauf Schnelle Reaktion Kontrolle der Pathogene und Aktivierung der Entzündung Verzögerte Reaktion Lymphozytenaktivierung und Entwicklung eines Gedächtnisses

13 Verlauf der Immunantwort 1. Unspezifische Immunabwehr (0-4 Stunden nach der Infektion) Infektion Erkennung des infektiösen Materials durch unspezifische Effektormechanismen 2. Frühe Immunantwort (4-96 Stunden nach der Infektion) Infektion Rekrutierung von Effektorzellen Erkennung der Antigene, Aktivierung der Effektorzellen 3. Adaptive Immunantwort (> 96 Stunden nach der Infektion) Infektion Transport von Antigen zu Lymphorganen Aktivierung naïver B- und T-Zellen Clonale Expansion und Differenzieung der Zellen

14 Protektive Immunität Akti ivität Sekundäre Immunantwort Primäre äe Immunantwort Zeitlicher Verlauf 4. Protektive Immunität nach wiederholtem Kontakt Re-Infektion Erkennung der Antigene durch schon präformierte Antikörper und voraktivierte Effektorzellen Re-Infektion Aktivierung spezifischer T- und B- Gedächtniszellen Clonale Expansion der Gedächtniszellen

15 Zelluläre Zusammensetzung der Leukozyten Spezifische Immunsystem Unspezifische Immunsystem Lymphoide Zellen Myeloide Zellen Humorale Zelluläre Immunantwort

16 Lymphozytendifferenzierung nach Antigenkontakt IFN-g CD8 + T E IL-2 T C T E IFN-g IL-2 TGF-b IL-2 T H 1 T H 17 CD4 + T H 2 H IL-4 IL-6 IL-10 B TGF-b TGF-b IL-10 T H 3 H T R P IgG IgE IgA

17 Immunabwehr der Weg ist das Ziel Infektion Entzündung und Immunabwehr Tod Heilung

18 Kardinalsymptome der Entzündung Physiologisch Wärme/Fieber - Calor Rötung - Rubor Schwellung - Turgor Schmerz Dolor Pathologisch Funktionsverlust t

19 Physiologischer Ablauf der Entzündungsreaktion Effektor und Responder Signale Gewebereaktion Immunaktivierung Signale der Regulation und Hemmung

20 Entzündungsmechanismen Entzündungsursache (Noxe) Zellschädigung Freisetzen von Mediatoren Lokale Wirkung Systemische Wirkung Schwellung Rötung Schmerz Wärme / Fieber Funktionsverlust oder Heilung

21 Entzündung ein Multiorganprozess IFNγ IL-4 TNF IL-1 CRP SAA TGFβ IL-10 Gln

22 Aktivierung des Immunsystems nach Infektionen

23 Physiologischer Ablauf der Entzündungsreaktion Entzündliche Noxe Lokale Entzündungsreaktion Zelluläre Reaktion Gefäßreaktion Bindegewebsreaktion Mediatoren im Blut Systemische Entzündungsreaktion ZNS Knochenmark Stoffwechsel 1. Abgrenzung des Entzündungsherdes bg e u g des ü du gs e des 2. Beseitigung der Noxe 3. Abräumung geschädigten Materials 4. Reparatur 5. Heilung

24 Entzündungsreaktion im Gewebe Infektion Autoimmunität Allergie Gewebe Endothel

25 Entzündungsreaktion im Gewebe Wächterzellen (Mastzellen) aktivieren das Endothel Epithel Entzündung im Gewebe Mastzelle Endothel Endothel

26 Mediatoren aktivierter Mastzellen

27 Mediatoren aktivierter Mastzellen

28 Mediatoren der lokalen Entzündungskaskade

29 Die Entzündungskaskade und seine Mediatoren

30 Immunaktivierung Zelluläre Immunreaktion 1. Aktivierung von gewebständigen g Mastzellen 2. Infiltration von Granulozyten und Makrophagen 3. Bildung von ROS und zellulärer Mediatoren Knochenmark 1. Leukopoese und Leukozytose

31 Physiologischer Ablauf der Entzündungsreaktion Entzündliche Noxe Lokale Entzündungsreaktion Zelluläre Reaktion Gefäßreaktion Bindegewebsreaktion Mediatoren im Blut Systemische Entzündungsreaktion ZNS Knochenmark Stoffwechsel 1. Abgrenzung des Entzündungsherdes bg e u g des ü du gs e des 2. Beseitigung der Noxe 3. Abräumung geschädigten Materials 4. Reparatur 5. Heilung

32 Lokale Entzündungsreaktion im Gewebe Gefäßreaktion 1. Gefäßerweiterung (Vasodilatation) 2. Permeabilitätssteigerung t i / Exsudation 3. Aktivierung der Endothelzellen 4. Expression von Chemokinen und Adhäsinen

33 Gefäßreaktionen und zelluläre Transmigration Entzündungssignale Perivasculäre Basalmembran IgS EC Adhäsionsmoleküle ß 1 /ß 2 Integrine PECAM Proteasen CD99 Selectine/ Integrine ne PAF Chemokine JAMs Integrine ICAM-1/2 ß 2 Integrine Rolling P-selectin, E-selectin, L-selectin Glycosylated ligands VLA-4/VCAM-1 Firm adhesion β1 and β2 integrins ICAM-1/2 and VCAM-1 Transmigration PECAM-1 CD99 ICAM-2 JAMs

34 Physiologischer Ablauf der Entzündungsreaktion Entzündliche Noxe Lokale Entzündungsreaktion Zelluläre Reaktion Gefäßreaktion Bindegewebsreaktion Mediatoren im Blut Systemische Entzündungsreaktion ZNS Knochenmark Stoffwechsel 1. Abgrenzung des Entzündungsherdes bg e u g des ü du gs e des 2. Beseitigung der Noxe 3. Abräumung geschädigten Materials 4. Reparatur 5. Heilung

35 Lokale Entzündungsreaktion im Gewebe Bindegewebsreaktion 1. Fibroblastenproliferation 2. Produktion extrazellulärer lä Matrix 3. Angiogenese 4. Freisetzung von Wachstumsfaktoren

36 Pathophysiologie der lokalen Entzündung Akute Entzündung Bildung von Bindegewebe Bildung von Granulationsgewebe Chronische Entzündung

37 Chronische Entzündung und Granulationsgewebe Extrazelluläre Matrix Fibroblastenproliferation Granulationsgewebe Endothel

38 Pathophysiologie der Entzündung Akute Entzündung Kontrollierte Immunaktivierung Deregulierte Immunaktivierung Chronische Entzündung

39 Physiologischer Ablauf der Entzündungsreaktion Entzündliche Noxe Lokale Entzündungsreaktion Zelluläre Reaktion Gefäßreaktion Bindegewebsreaktion Mediatoren im Blut Systemische Entzündungsreaktion ZNS Knochenmark Stoffwechsel 1. Abgrenzung des Entzündungsherdes bg e u g des ü du gs e des 2. Beseitigung der Noxe 3. Abräumung geschädigten Materials 4. Reparatur 5. Heilung

40 Systemische Entzündungsreaktion Zentrale Nervensystem (ZNS) 1. Fieber 2. Schmerz 3. Inflammatorischer Reflex

41 Neuronale Rückkopplung mit Organen unter Entzündung

42 Regelkreise der Entzündung Inflammatorischer Reflex

43 Regelkreise der Entzündung Inflammatorischer Reflex Diffuse Diffusion Rezeptor-vermittelte Aktivität

44 Temperaturregulation und Fieber

45 Physiologischer Ablauf der Entzündungsreaktion Entzündliche Noxe Lokale Entzündungsreaktion Zelluläre Reaktion Gefäßreaktion Bindegewebsreaktion Mediatoren im Blut Systemische Entzündungsreaktion ZNS Knochenmark Stoffwechsel 1. Abgrenzung des Entzündungsherdes bg e u g des ü du gs e des 2. Beseitigung der Noxe 3. Abräumung geschädigten Materials 4. Reparatur 5. Heilung

46 Systemische Entzündungsreaktion Stoffwechsel 1. Katabolismus 2. Regulation der Hormonproduktion 3. Lebermetabolismus

47 Hypermetabolismus und Immunaktivierung ZNS (Präoptisches Zentrum im Hypothalamus) Gesteigerter Sympathikotonus (N-Adrenalin) Stoffwechselsteigerung t durch erhöhte Körpertemperatur Katecholamine Glukocorticoide Cytokine (TNF, IL-1) Fettsäuren und Ketonkörper A i ä f i t Gluconeogenese Metabolische Veränderung durch Cytokine Aminosäurefreisetzung Immunaktivierung + Hypermetabolismus