ABWEHRMECHANISMEN. Funktion & Aufbau des Immunsystems. Funktion & Aufbau des Immunsystems. Begriffsklärung: lat. immunis = frei, unberührt

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1 Begriffsklärung: lat. immunis = frei, unberührt dient dem Organismus vornehmlich zur Abwehr von Krankheitserregern und Fremdstoffen, die von aussen in ihn eingedrungen sind. kann krankhaft veränderte körpereigene Zellen erkennen und beseitigen. ABWEHRMECHANISMEN Es muss also dafür gesorgt werden, dass keine Krankheitserreger in den Organismus gelangen und für den Fall, dass dieses doch geschieht, muss ein Verteidigungssystem existent sein, welches die Erreger eliminieren kann. Bei gesunden Individuen dauern die meisten Infektionen kurze Zeit und hinterlassen geringen bleibenden Schaden. Dies ist dem Immunsystem zu verdanken, welches in der Lage ist, Krankheitserreger zu bekämpfen. Definition: Als Immunsystem werden Organe, Zellen und Eiweisskörper zusammengefasst, deren Funktion in der Erhaltung der Individualstruktur durch die Abwehr körperfremder Substanzen und Krankheitserreger wie Bakterien, Viren, Parasiten oder Pilzen besteht. Voraussetzung dafür ist, dass das Immunsystem zwischen körpereigenen und körperfremden Strukturen unterscheiden kann, so dass im Normalfall keine Immunreaktion gegen den eigenen gesunden Körper erfolgt ("immunologische Toleranz"). Allerdings ist es ebenfalls Aufgabe des Immunsystems, krankhafte körpereigene Zellen wie Tumorzellen zu erkennen und anzugreifen. 1

2 Das Immunsystem des menschlichen Körpers ist außerordentlich komplex, differenziert und in vielen Teilaspekten bis heute noch nicht endgültig verstanden. Verschiedene Organe und Zellsysteme sind an der Entstehung der Immunantwort beteiligt: Man unterscheidet - zentrale, primäre lymphatische Organe (Knochenmark, Thymus, ) - periphere, sekundäre lymphatische Organe (Lymphknoten, Milz und die lymphatischen Gewebe des Magen-Darm-Traktes (Rachenmandeln, Blinddarm u.a.), der Lunge und anderer Schleimhäute) Die Abwehrmechanismen des Körpers können nach folgenden Kriterien eingeteilt werden: unspezifische (angeborene) Abwehr versus spezifische (erworbene) Abwehr zelluläre Abwehr versus humorale (molekulare) Abwehr & Merkmale unspezifischer Abwehrmechanismen: wirken gegen unterschiedliche Fremdstoffe mit etwa gleicher Intensität wirken bereits beim ersten Kontakt mit Fremdstoffen 2

3 Merkmale spezifischer Abwehrmechanismen (= Immunreaktionen): weisen eine hohe Spezifität auf werden nach Erstkontakt mit dem Fremdstoff (=Antigen) mit einer Latenz wirksam besitzen eine jahrelange Gedächtnisfunktion die erste Begegnung mit dem Antigen verläuft anders als jede spätere Begegnung mit demselben Antigen Die meisten Infektionserreger, die auf ein Individuum treffen, durchdringen nicht die Körperoberfläche, sondern werden von verschiedenen biochemischen und physikalischen Schutzbarrieren zurück-gehalten. Ebenso toleriert der Körper eine ganze Reihe von kommensalen Organismen, die mit vielen potentiellen Erregern erfolgreich konkurrieren. Der erste Typ von Abwehrmechanismen ist die Abwehr durch physikalische Vorgänge. Der erste Typ von Abwehrmechanismen ist die Abwehr durch physikalische Vorgänge. Mechanismus Physikalische (mechanische) Abwehr Organ / Zelltyp Haut Augenlid Atemwege Darm Erläuterungen Fettschicht, verhornt, elastisch, wasserdicht Wischeffekt ("Scheibenwischer") Spülung durch Tränenflüssigkeit Schleimige Sekrete; Transport durch Flimmerhärchen, Husten, Niesen Abgang von Bakterien im Stuhl, Verschließbarkeit der Öffnungen 3

4 Die Schwachpunkte der äußeren Abwehrmechanismen bilden die Körperöffnungen, wie z.b. Urogenitaltrakt und Nasopharynx. Diese sind meistens zusätzlich noch durch chemische Abwehrmechanismen gesichert. Mechanismus Chemische Abwehr Organ / Zelltyp Haut Magen Tränenflüssigkeit, Nasensekret, Speichel Erläuterungen ph 3-5; Milchsäure im Schweiß, Fettsäuren im Talg ph 1 2 Lysozym Lysozym, Proteasen im Schleim Lysozym DIE ZELLEN DER IMMUNABWEHR Das Immunsystem ist ein komplexes System, in welchem viele verschiedene Zelltypen mit verschiedenen Aufgaben betraut sind. Das System funktioniert nur, weil alle diese Zellen interagieren. Die hauptsächlich für die Immunantwort zuständigen Zellen sind die Leukozyten, die in mehreren Gruppen vorkommen. Zytotoxische Zellen z.b. natürliche Killerzellen Zytotoxische Zellen besitzen die Fähigkeit andere Zellen töten zu können. Neben den T-Killerzellen sind dies hauptsächlich die natürlichen Killerzellen, die nach einer unspezifischen Erkennung, die "fremden" Zellen zerstören, indem sie den Inhalt ihrer intrazellulären Granula in unmittelbarer Umgebung der Zielzellen ausschütten. Neben diesen beiden Typen zytotoxischer Zellen gibt es verschiedene Zellen, die die Aufgabe haben, große extrazelluläre Parasiten(z.B. Schistosomen) anzugreifen und zu schädigen. Unterstützt werden diese chemischen Abwehrmechanismen in vielen Fällen durch eine mikrobielle Abwehr aus konkurrierende Bakterien. Besonders Vertebraten, die in geringerem Maße durch diese Abwehrmechanismen geschützt sind als Invertebraten (z.b. besitzen Insekten in der Regel eine wesentlich undurchlässigere Körperoberfläche als Vertebraten), sind auf eine zusätzliche Möglichkeit Erreger bekämpfen zu können angewiesen. Das Abwehrsystem, welches bei den Vertebraten realisiert wurde, nennt sich Immunsystem Leukozyten 1. Phagozyten Fresszellen Eine Untergruppe der Leukozyten bilden die aus dem Knochenmark stammenden Phagozyten. Aufgrund ihrer Aufgabe, andere Zellen zu phagozytieren und damit aufzufressen, werden sie auch Freßzellen genannt. Zu den Phagozyten gehören z.b. die Mikro- und die Makrophagen. Phagozyten können anhand bestimmter Merkmale unterscheiden, ob eine Zelle auf die sie treffen zum eigenen Organismus gehört oder nicht. "Fremde" Zellen werden phagozytiert und mittels einfacher Erkennungsmechanismen über Rezeptoren genauer untersucht. Kann eine "fremde" Zelle genau klassifiziert werden, wird sie vernichtet, andernfalls werden sie den T-Helferzellen präsentiert. Um mit möglichst vielen Zellen in Kontakt zu kommen, sind die Phagozyten an strategisch wichtigen Stellen postiert, um schnell ins Geschehen eingreifen zu können, z.b. flankieren Kupfer- Zellen in der Leber die blutdurchflossenen Sinusoide. Neben diesen Fresszellen gibt es noch andere Phagozyten mit ähnlichen Aufgaben. 4

5 2. Lympozyten T-Helferzellen T-Killerzellen Die zweite wesentliche Untergruppe der Leukozyten bilden die von Knochenmarkzellen abstammenden Lymphozyten, die sich wiederum in T- und B-Zellen aufteilen. Die T-Zellen teilen sich wiederum in T-Helferzellen (CD4), T- Killerzellen (CD8) und T-Supressorzellen (CD2) auf. Die T-Helferzellen versuchen, die von den Freßzellen präsentierten Zellen zu erkennen. Dies geschieht wiederum mittels eines Erkennungsmechanismus, welcher auf Rezeptoren basiert. Haben die T-Helferzellen eine "fremde" Zelle erfolgreich erkannt, so aktivieren sie eine B-Zelle und unterstützen diese bei der Antikörperproduktion. Die Aufgaben der T-Killerzellen sind ähnlich denen der zytotoxischen Zellen. Sie zerstören erkannte Erreger. Antikörper Die Antikörper sind die wichtigste Gruppe von löslichen Immunmediatoren. Sie aktivieren die Phagozytose, indem sie einen "Kontakt" zwischen Antigen-tragender und phagozytierender Zelle herstellen. Die Aktivierung per Antikörper wird "klassischer Pfad" genannt. Die Antikörper sind große Glykoproteine und werden auch Immunglobuline genannt. Es gibt 5 Isotypen von Immunglobulinen. Alle Antikörper haben die gleiche Grundstruktur, unterscheiden sich jedoch in der Antigenbindungs-stelle. Ein Ende des Antikörpers (Fab Anteil) bindet an das Antigen auf der Antigentragenden Zelle, das andere Ende (Fc Anteil) tritt in Interaktion mit dem Immunsystem und bewirkt z.b. eine Beseitigung des Pathogens durch die Phagozyten. Die Antikörper bilden die lösliche Form der Antigenrezeptoren der B-Zellen und werden nur dann gebildet und ausgeschüttet, falls Antigene eines Angreifers im Organismus entdeckt werden. Spezifische Abwehr T-Supressor- Zellen B-Zellen Die Aufgabe der T-Supressorzellen ist die Kontollierung der Abwehrmaßnahmen. Falls keine Bedrohung mehr vorliegt, oder falls die Abwehrmaßnahmen zu heftig ausgebildet werden, unterbinden die T-Supressorzellen die weitere Ausbildung einer Gegenmaßnahme. Die B-Zellen werden durch die T-Zellen aktiviert und auf einen bestimmten Antigentyp programmiert, dessen Antigen sie dann im Folgenden erkennen können. Hat eine B-Zelle ihr Antigen erkannt, teilt sie sich und differenziert sich zu Plasmazellen, welche große Mengen des Rezeptormoleküls sogenannte Antikörper - in löslicher Form produzieren. 5

6 Entzündungsreaktion Entzündungsreaktion Entzündung = (lat. inflammatio) ist eine allgemeine Abwehrreaktion des Körpers gegen verschiedenartige schädigende Reize. Ursachen für Entzündungsreaktionen können Krankheitserreger wie Bakterien, Viren, Pilze oder Parasiten sein, aber auch chemische Substanzen wie Säuren oder Basen, physikalische Faktoren wie Temperatur oder Strahlung, mechanische Einflüsse wie Reibung, Druck oder Fremdkörper und vom Körperinneren wirkende (=endogene) Reize wie der Zerfall von Zellen bei bösartigen Tumoren. Wie wird eine Ausbreitung verhindert? Eine Ausbreitung der Infektion wird dadurch verhindert, dass die umliegenden Zellen in einen Zustand erhöhter Alarmbereitschaft versetzt werden, welcher eine Infizierung erschwert. Die Entzündungsreaktion bewirkt im Normalfall die Beseitigung der schädigenden Reize und ihrer Folgen. Entzündungsreaktion Falls die äußeren Schutzbarrieren einmal nicht ausreichend waren, wird das Immunsystem im Inneren des Körpers aktiv. Die Bekämpfung eines Eindringlings setzt eine Erkennung desselben voraus. Sobald diese erfolgt ist, muß sichergestellt werden, daß die örtliche Ausbreitung des Angriffs eingeschränkt wird, und daß alle zur Bekämpfung notwendigen Zellen, die sich normalerweise auf den ganzen Organismus verteilen, teilweise zirkulierend, teilweise stationär aufhalten, am Ort der Immunantwort versammelt werden. Um dieses zu ermöglichen wird eine Entzündung ausgelöst. Entzündungsreaktion Wie werden die Zellen der Immunantwort am Ort der Infektion versammelt? Im Verlauf einer Entzündung findet ein erhöhter Blutzufluss in die infizierten Bereiche statt. Die Kapillarpermeabilität wird erhöht, damit größere Moleküle, wie z.b. die Träger der löslichen Immunmediatoren, die sonst nicht aus den Kapillaren diffundieren könnten die Möglichkeit haben, an den Ort der Infektion gelangen zu können. Durch Chemotaxis wird für eine Wanderung im Gewebe in Richtung Entzündungsort gesorgt (z.b. wandern Phagozyten aufwärts eines Konzentrationsgradienten bestimmter Moleküle in Richtung Entzündungsherd). Als Folge des Entzündungsvorgangs werden alle zur Immunantwort benötigten Zellen am Ort des Erregerangriffs versammelt, und somit die Voraussetzung geboten eine erfolgreiche Immunantwort auszuführen. 6

7 Entzündungsreaktion Die auffälligen Merkmale einer Entzündung sind Rötung (=Rubor), Schwellung (=Tumor), Unspezifische/spezifische Immunreaktion Die wichtigsten Abwehrmechanismen kann man sich nach folgendem Schema merken: Abwehr unspezifisch spezifisch Erwärmung Schmerz (=Calor), (=Dolor) und Störung der normalen Funktion (=functio laesa) des betroffenen Gewebes. Diese klassischen Zeichen der Entzündung sind seit dem Altertum bekannt und wurden von Aulus Cornelius Celsus im ersten Jahrhundert nach Christus bzw. rund 100 Jahre später von Claudius Galenos (Galen) aus Pergamon beschrieben. Humoral zellulär Komplement- System Zytokine Makro- und Mikrophagen Natürliche Killerzellen Antikörper Lymphozyten Entzündungsreaktion Entzündungsreaktion ist durch eine enge Vernetzung von spezifischen und unspezifischen Abwehrmechanismen gekennzeichnet. Mastzellen: Bestimmte Krankheitserreger oder Fremdkörper lösen die Bildung von IgE-Antikörpern aus, die sich wiederum an Mastzellen binden, so dass es zu einer Reaktion zwischen Mastzellen und Krankheitserregern kommt. Mastzellen gehören zum unspezifischen Abwehrsystem. Sie enthalten Substanzen wie Histamin, Serotonin, Heparin und verschiedene Enzyme, die als Entzündungsmediatoren (=Entzündungsvermittler) bezeichnet werden. Bei Kontakt mit einem Krankheitserreger werden die Mastzellen aktiviert und schütten die gespeicherten Substanzen aus. Unspezifische humorale Abwehr Unspezifische humorale Abwehr Komplement-System Ca. 30 Glykoproteine, die von Makrophagen synthetisiert werden Zwei Kaskaden mit gemeinsamer Endstrecke: "klassische" Kaskade (C1 - C4): durch Antigen-Antikörper- Komplexe aktiviert "alternative" Kaskade (B, C3, D, P): durch Krankheitserreger aktiviert gemeinsame Endstrecke (C5 - C9) Wirkungen: Stimulation von Zellen mit Abwehrfunktion (durch C3b, C5a) z.b. Makrophagen, basophilen Granulozyten, Thrombozyten (Entzündungsreaktion) Kontaktvermittlung zur Einleitung der Phagozytose (Opsonierung durch C3b) bzw. der Zellkooperation (zwischen Lymphozyten und Makrophagen durch C3a) Lyse von Zellen (durch C5 - C9) Auflösung von Immunkomplexen (durch C3b) 7

8 Das Komplementsystem besteht aus etwa 30 Serumproteinen, das nach Aktivierung eine "Enzymkaskade" auslöst, d.h. das ein Enzym das nächste spaltet und aktiviert und dieses wiederum das nächste. Beim klassischen Pfad wird die Aktivierung durch Antikörper, beim alternativen Pfad durch eine angeborene, unspezifische Reaktion ausgelöst. Das Komplementsystem hat verschiedene Aufgabe, die wichtigste ist die Opsonierung von Erregern durch Anlagerung von Komplement-komponenten. Durch diesen Vorgang wird die Phagozytose vorbereitet. Wirkungen: Stimulation von Zellen mit Abwehrfunktion (durch C3b, C5a) z.b. Makrophagen, basophilen Granulozyten, Thrombozyten (Entzündung) Kontaktvermittlung zur Einleitung der Phagozytose (Opsonierung durch C3b) bzw. der Zellkooperation (zwischen Lymphozyten und Makrophagen durch C3a) Lyse von Zellen (durch C5 - C9) Auflösung von Immunkomplexen (durch C3b) Unspezifische/spezifische Immunreaktion Die wichtigsten Abwehrmechanismen kann man sich nach folgendem Schema merken: Abwehr Humoral zellulär unspezifisch Komplementsystem Komplement- System Zytokine Makro- und Mikrophagen Natürliche Killerzellen spezifisch Antikörper Lymphozyten Zytokine Die Aufgabe der Zytokine ist die Signalübermittlung, wobei es hier verschiedene Kategorien gibt. Interferone begrenzen die Ausbreitung bestimmter viraler Infektionen durch Zersetzung von nichtinfizierten Zellen in einen Zustand erhöhter Virusresistenz. Interleukine lenken meistens Zellen bei der Teilung und Differenzierung und sind sehr spezifisch. Andere unspezifische humorale Abwehrmechanismen: Lysozym (wird beim Zerfall phagozytierender Zellen frei) Zytokine: Interferone (IFN), Interleukine (IL), Kolonie-stimulierende Faktoren (CSF), Tumornekrosefaktor (TNF) sind Polypeptide mit Hormon-artiger Wirkung werden von T-Lymphozyten, Makrophagen und Granulozyten gebildet beeinflussen die Proliferation und Differenzierung von Lymphozyten und Makrophagen (Interaktion mit zellulären Abwehrmechanismen) Akute-Phase-Proteine: C-reaktives Protein (CRP), Serumamyloid A, alpha1-antitrypsin, etc. Unspezifische zelluläre Immunantwort Eine Entzündungsreaktion ist durch eine enge Vernetzung von spezifischen und unspezifischen Abwehrmechanismen gekennzeichnet. UNSPEZIFISCHE IMMUNANTWORT Wie wird ein Kontakt zwischen Immunsystem und "Erreger" hergestellt? ein Zell-Pool, der in zwei Teilpools aufgesplittet ist. zirkulierende Zellen (Phagozyten wie Mikro- und Makrophagen), bewegen sich frei im Organismus, marginierte Zellen (z.b. Granulocyten, T-Zellen, B-Zellen), Wesentlich für den Beginn einer Abwehrreaktion ist es, daß ein Kontakt zwischen den Zellen des Immunsystems und den Erregerzellen stattfindet. Dies geschieht durch die zirkulierenden Zellen des Immunsystems. 8

9 Unspezifische zelluläre Immunantwort Unspezifische zelluläre Immunantwort Was geschieht wenn zwei Zellen aufeinandertreffen? Treffen Erreger auf diese Zellen, so nehmen die zirkulierenden Zellen des Immunsystems die Erregerzellen in sich auf und phagozytieren diese; deshalb werden sie auch Freßzellen oder Phagozyten genannt. Natürlich können diese Zellen nur Angreiferzellen einer bestimmten Größe aufnehmen, so nehmen Mikrophagen Zellen bis zur Größe von Kokken auf, während Makrophagen auch größere Zellen phagozytieren können. Welche Effektormechanismen der unspezifischen Immunantwort gibt es? Das Immunsystem hat zur Unschädlichmachung des Erregers verschiedene Effektormechanismen zur Verfügung, die je nach Art des Erregers eingesetzt werden. Es ist möglich, giftige Stoffe in die Zellen abzugeben, die diese nicht vertragen. Eine andere Möglichkeit ist, die Aufnahme bestimmter Stoffe zu blockieren, so daß die Zellen an einem Mangel an essentiellen Nährstoffen eingehen. Zudem können natürlich Zellen phagozytiert und dann durch Enzyme verdaut werden Unspezifische zelluläre Immunantwort Unspezifische zelluläre Immunantwort Wie merkt die Freßzelle, ob es sich um eine "eigene" oder "fremde" Zelle handelt? Die Unterscheidung, ob es sich bei einer Zelle auf die die Freßzelle trifft um eine eigene oder um eine "fremde" Zelle handelt, ist ihr möglich, da jede eigene Zelle einen sogenannten MHC-1 (major histocompatibility complex) besitzt, der sie eindeutig als "eigen" ausweist. typisches, nur diesen Zelltyp kennzeichnendes Oberflächenmuster aus, = Antigen Nur falls die Freßzelle eine Zelle als "körperfremd" erkennt, nimmt sie die Zelle in sich auf (Phagozytose), zerkleinert sie und beginnt gegen diese Zelle eine Immunabwehr. Phagozytose Vernichtung von Fremdstoffen mit folgenden Stadien: Chemotaxis Adhärenz Phagosombildung Phagolysosombildung Abbau bzw. Exozytose 9

10 Monozyten/Makrophagen Monozyten/Makrophagen Stammen von pluripotenten Stammzellen des Knochenmark ab Treten unter vielen verschiedenen Namen auf (z.b. Alveolarmakrophagen, Kupffersche Sternzellen, Osteoklasten) Werden durch Zytokine aktiviert (z.b. Interferone) Werden zu überlappenden Systemen zusammengefaßt: Funktionen Monozyten/Makrophagen Antigen-Präsentation (Interaktion mit spezifischer zellulärer Abwehr) 1. Aufnahme des Antigens oder Infektion der Zelle 2. Denaturierung des Antigens in Fragmente 3. Transport zu Vesikeln, die Individuum-spezifische Zellerkennungsmoleküle (MHC = major histocompatibility complex) enthalten 4. Kopplung der Fragmente an MHC- Moleküle 5. Transport des Komplexes an die Zellmembranoberfläche Abgabe von Interleukin-1, das T-Helferzellen stimuliert Synthese von Komplement-Faktoren (Interaktion mit unspezifischer humoraler Monozyten/Makrophagen Mikrophagen Name Bedeutung Bestandteile RES Retikuloendotheliales System Histiozytäre Retikulumzellen Kupffersche Sternzellen (Leber) [früher auch: Uferzellen (Knochenmark, Milz, Lymphknoten)] Mikrophagen RHS MPS Retikulohistiozytäres System Mononukleäres- System Gewebsmakrophagen (=Histiozyten) Mesogliazellen (=Mikrogliazellen) des ZNS Monozyten Phagozyten RES-RHS einschließlich: Follikuläre dendritische Retikulumzellen Interdigitierende Retikulumzellen Langerhans-Zellen (Epidermis) Osteoklasten (Knochen) Hofbauer- Zellen (Plazenta) Mikrogliazellen (Gehirn) Mesangiumzellen (Niere) Neutrophile Granulozyten Schlecht färbbare Granula enthalten zytotoxische Faktoren (Defensine, Kathepsine, Laktoferrin) Phagozytieren besonders gut Bakterien, die mit Antikörpern und Komplement C3b behaftet (opsoniert) sind Kurze Lebensdauer (ca. 3 Tage), bilden Eiter 10

11 Mikrophagen Spezifische humorale Abwehr Eosinophile Granulozyten Sind vermehrt bei allergischen und Wurmerkrankungen Binden über Komplement (C3b) Eosinophile Granula enthalten zytotoxische Substanzen (eosinophiles kationisches Protein = ECP, major basic protein = MBP) Natürliche Killerzellen sind mit den T-Lymphozyten verwandt (= non-b non-t Lymphozyten) wirken ohne Immunisierung auf verschiedene virusinfizierte oder Tumorzellen produzieren Zytokine (z.b. IFN-gamma, TNF-alpha) Antigene Antigene sind Fremdstoffe, die spezifische Abwehrmechanismen anregen. Hierzu zählen insbesondere: Erreger von Infektionskrankheiten (Bakterien, Viren, Pilze, Protozoen) Fremde Moleküle (z.b. Pollen, Hausstaub, tierische Eiweißstoffe, Chemikalien, Arzneimittel) Tumorzellen natürlich vorkommende Antigene besitzen mehrere anregende Determinanten an ihrer Oberfläche (=Epitope) kleinmolekulare Fremdstoffe (Haptene) benötigen makromolekulare Träger, um als Antigen zu wirken Unspezifische/spezifische Immunreaktion Spezifische humorale Abwehr Die wichtigsten Abwehrmechanismen kann man sich nach folgendem Schema merken: Abwehr Humoral zellulär unspezifisch Komplement- System Zytokine Makro- und Mikrophagen Natürliche Killerzellen spezifisch Antikörper Lymphozyten Antikörper Antikörper (= Immunglobuline) sind Proteine, die von Plasmazellen auf den Reiz eines Antigens hin gebildet werden Sie werden in 5 Klassen unterteilt (IgG, IgM, IgA, IgD, IgE) Immunglobulin G (IgG) ist die häufigste Klasse und besteht aus: - zwei leichten langen Ketten (L chains) und - zwei schweren kurzen Ketten (H=heavy chains) L- und H-Ketten sind über eine Disulfidbrücke miteinander verbunden - Die Antigen-Bindungsstelle liegt in dem verbundenen Teil zwischen der L- und der H-Kette (antigen binding fragment = Fab) - Die freien Enden der H-Ketten neigen zur Kristallisierung (crystallizable fragment = Fc). Durch Disulfidbindung zwischen zwei freien Enden der H-Ketten entsteht die Y-förmige Struktur des IgG. Fc bindet Lymphozyten oder Komplement 11

12 Spezifische humorale Abwehr Mechanismen Auslösung durch Kontakt mit einem Antigen: Vermittlung durch B-Lymphozyten: - im Knochenmark (Bone marrow) geprägte Lymphozyten, die sich über den Blut- und Lymphweg vor allem im Keimzentrum der Follikel von Milz und Lymphknoten ansiedeln - differenzieren sich nach Erstkontakt mit dem Antigen in Plasmazellen und Gedächtniszellen Freisetzung von Antikörpern aus Plasmazellen - Plasmazellen, die von einer gemeinsamen Vorläufer- Plasmazelle abstammen, (=Zellklon) bilden nur eine Sorte von genau gleichen Antikörpern (durch Verschmelzung eines B- Lymphozyten mit einer Tumorzelle können große Mengen "monoklonaler" Antikörper hergestellt werden) - Antikörperbildung erfordert Kooperation mit T-Helferzellen Bildung von Antigen-Antikörper-Komplexen (Immunkomplexen) - feste, nicht-kovalente Bindung zwischen Antigen und Antikörper - Inaktivierung des Antigen durch Präzipitation, Agglutination oder Zytolyse - Interaktion zwischen Antikörper und Komplementfaktoren Spezifische zelluläre Abwehr T-Lymphozyten entstehen aus Stammzellen im Knochenmark werden im Thymus geprägt besitzen Oberflächenrezeptoren (T-Zell-Rezeptor), die den humoralen Antikörpern ähneln der T-Zell-Rezeptor muß sowohl das passende Antigen als auch die körpereigene Antigen-präsentierenden Zelle (Makrophagen) erkennen (über MHC-Proteine) Aktivierung (z.b. durch Interleukine) führt zur Vermehrung des T-Zell- Klons mit Bildung von Effektor- und Gedächtniszellen Subtypen von T-Lymphozyten T-Killerzellen = zytotoxische T-Zellen: Zerstörung virusinfizierter Zellen, Transplantatabstoßung, Tumorabwehr T-Helferzellen: Förderung der Reifung von antigenstimulierten B- und T- Lymphozyten (T-Helferzellen sind die wichtigsten Träger des CD4- Membranproteins, eines spezifischen Rezeptors für das AIDS-Virus = HIV) T-Suppressorzellen: Hemmung von T-Helferzellen T-Gedächtniszellen Unspezifische/spezifische Immunreaktion Spezifische zelluläre Abwehr Die wichtigsten Abwehrmechanismen kann man sich nach folgendem Schema merken: Abwehr unspezifisch spezifisch Humoral zellulär Komplement- System Zytokine Makro- und Mikrophagen Natürliche Killerzellen Antikörper Lymphozyten 12

13 Unspezifische / spezifische Abwehr Milzbrand/Tuberkulose/Mikrobiologie Robert Koch (* ) Pockenimpfung / Vaccination Cholera/Milzbrand/Tollwut Louis Pasteur Louis Pasteur (* 27. Dezember 1822) Edward Jenner (* 17. Mai ) 13

14 Tetanus/Diphterie E. v. Behring Emil Adolf von Behring, (* 15. März ) Diphterie Antitoxine/Syphilis Paul Ehrlich Paul Ehrlich Paul Ehrlich auf der DM Banknote 14