Matthias Birnstiel. Allergien. Modul. Medizinisch wissenschaftlicher Lehrgang CHRISANA. Wissenschaftliche Lehrmittel, Medien, Aus- und Weiterbildung

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1 Matthias Birnstiel Modul Allergien Medizinisch wissenschaftlicher Lehrgang CHRISANA Wissenschaftliche Lehrmittel, Medien, Aus- und Weiterbildung

2 Inhaltsverzeichnis des Moduls Allergien Immunsystem und Allergien Unverträglichkeitsreaktionen Allergien Sensibilisierung des Immunsystems Pseudoallergie Ursachen von Allergien Pathophysiologie der Allergie IgE-Antikörper Sofortreaktion (Typ I-Reaktion) Anaphylaktischer Schock Zytotoxische Reaktion (Typ II-Reaktion) Immunkomplexbedingte Reaktion (Typ III-Reaktion) Zellulärvermittelte Reaktion (Typ IV-Reaktion) Therapeutische Möglichkeiten

3 Auszug aus dem Modul Allergien Sensibilisierung des Immunsystems Fresszellen, z.b. Makrophagen, durchwandern ständig unseren Körper auf der Suche nach körperfremden Stoffen. Wenn sie einen Eindringling, z.b. ein Bakterium oder ein Allergen, entdeckt haben, nehmen sie diese Stoffe auf und zerlegen sie im Zytoplasma in viele kleine Teile. Dies bezeichnen wir als Allergenprozessierung. Anschliessend «präsentieren» sie Bruchstücke des Allergens wieder auf ihrer Zelloberfläche. Solche allergenpräsentierenden Zellen können nun in Kontakt mit anderen Immunzellen treten, den T-Helferzellen (T H -Zellen oder CD4-Zellen; siehe Abb. 1 2 und ). Die T-Helferzellen werden dadurch aktiviert (und schütten nun bestimmte Botenstoffe aus (Interleukine und andere Zytokine 1 ), mit deren Hilfe die verschiedenen Zellen des Immunsystems sich untereinander Signale geben können. Durch den Interleukinstimulus kommt es zu einer Beeinflussung der Entwicklung bestimmter B-Zellen (Abb. 1 3 ). Diese wandeln sich in sogenannte Plasmazellen (Abb. 1 4 ) um, die nun bei Allergikern in grosser Menge Antikörper der Klasse IgE (Immunglobulin E) gegen das Allergen produzieren und freisetzen. Diese IgE-Antikörper binden an die Rezeptoren einer weiteren Sorte von Zellen, die wir als Mastzellen 2 bezeichnen (Abb. 1 5 ). Sensibilisierte (d.h. reaktionsbereite) Mastzellen finden sich bevorzugt in der Haut und den Schleimhäuten. Sie sind prall gefüllt mit kleinen Bläschen (Granula 3 ), die Substanzen enthalten (allergische Mediatoren), die nach ihrer Freisetzung zu den allergischen Symptomen führen (siehe unter 3.5.3). 1 Allergen Allergenpräsentation Antikörper Abb. 1: Sensibilisierung des Immunsystems. Die Funktion der TH 2 -Zellen wird im Kapitel besprochen Bildquelle: Eigenes Bild Allergen Prozessierung Interleukine, z.b. IL4, IL5 Plasmazellen setzten IgE frei IgE 1 Makrophage IgE-Rezeptor 2 T H2 -Lymphozyt (CD4-Zelle) 3 B-Lymphozyt 4 IgE produzierende Plasmazelle 5 reaktionsbereite Mastzelle in Haut und Schleimhäuten 5 Granula 1 Zytokine sind vom menschlichen Körper produzierte regulatorische Eiweisse (Peptide), die der Steuerung der Immunantwort dienen. Sie werden von Makrophagen, B-Lymphozyten, T-Lymphozyten, natürlichen Killerzellen (NKs) und Fibroblasten gebildet. 2 Eine Mastzelle ist eine zu den Leukozyten gehörende Blutzelle. Sie reift aus hämatopoetischen Stammzellen im Knochenmark heran. Im Zytoplasma der Mastzellen finden sich auffällig viele Granula, die reich an den Gewebshormonen Histamin und Heparin sind. Mastzellen spielen für das Immunsystem des menschlichen Körpers, beispielsweise im Rahmen der Wundheilung und bei der Abwehr von Pathogenen, eine wichtige Rolle. Desweiteren spielen Mastzellen eine wichtige Rolle bei Allergien, insbesondere bei allergischen Sofortreaktionen (Typ-I-Allergie). Wenn sie aktiviert werden, setzen sie bestimmte Botenstoffe ins Interstitium frei. Die Aktivierung erfolgt hauptsächlich über Stimulation von IgE-Rezeptoren durch das Immunglobulin E. Dieses Immunglobulin wird von B-Lymphozyten produziert. 3 Granula sind im Licht- oder Elektronenmikroskop sichtbare, rundliche, in der Regel unregelmäßig begrenzte Einschlüsse im Zytoplasma. Häufig wird der Begriff «Granulum» als Synonym für Vesikel verwendet. Andere Autoren trennen beide Begriffe dahingehend auf, dass Granula im Gegensatz zu Vesikeln nicht von einer einfachen Membran umschlossen sind.

4 Interpretation der Abb. 1: Ein Makrophage «frisst» ein Allergen und präsentiert Bruchstücke davon, zusammen mit einem MHC II-Molekül (in der Abb. nicht dargestellt; siehe Abb. 3), an seiner Oberfläche. Die Allergen-präsentierende Zelle nimmt nun Kontakt mit undifferenzierten T H2 -Lymphozyten auf und koppelt mit dem Allergen-MHC II-Komplex an dessen Rezeptoren.Die T-Lymphozyten werden dadurch aktiviert und schütten nun bestimmte Botenstoffe aus (Interleukine und andere Zytokine). Durch den Interleukinstimulus kommt es zu einer Stimulierung von B-Zellen. Diese wandeln sich in sogenannte Plasmazellen um, die nun bei Allergikern in grosser Menge IG E Antikörper. Diese IgE-Antikörper binden an die Rezeptoren von Mastzellen und werden dadurch sensibilisierte. Sie können auch zu zweit, ein Allergenmolekül einfangen und neutralisieren. Das nennt sich auch Antigen-Antikörper-Reaktion. Bei einem ersten Kontakt mit dem Allergen werden also nur wenige der auf der Mastzelle angehefteten IgE-Antikörper zur Neutralisation belegt. IgE-Antikörper Allergische Reaktionen vom Soforttyp oder Typ I fundieren auf der Produktion von spezifischen IgE-Antikörper gegen harmlose Antigene meist tierischem und pflanzlichem Ursprungs. Diese gelangen in kleinen Mengen durch die Haut und Schleimhaut in den Organismus. Dort werden sie von antigenpräsentierenden Zellen (APZ) phagozytiert und prozessiert (Abb. 1 u. 3). Über die MHC-Klasse II-Moleküle präsentieren die APZ die Allergenfragmente (Epitope 4 ) undifferenzierten T-Lymphozyten (Abb. 3). Antigenpräsentierende Zelle (APZ: Makrophage, dendritische Zellen) T- Lymphozyt (undifferenziert) Abb. 3: Allergenpräsentation durch eine APZ.. Siehe auch Abb. 1 Bildquelle: Eigenes Bild inneres Epitop des Allergens IL-4 phagozytierte Allergene körpereigenes Strukturmolekül (MHC-II-Molekül) T-Zellrezeptor Durch die Wirkung von IL-4, produziert von den APZ, werden undifferenzierte T-Lymphozyten angelockt, sie docken mit ihrem T-Zellrezeptor am MHC-II-Allgergen-Komplex an und differenzieren sich zu einer reifen T-Helferzelle. Die aktivierten T-Helferzellen (T H2 -Zellen; siehe unter ) senden ihrerseits durch Zytokine Signale (IL-4 und IL-13) für B-Lymphozyten aus. Diese werden dadurch aktiviert und differenzieren sich zu Plasmazellen, die dann mit der Produktion von hochspezifischen (auf das Epitop des Allergens gerichtete) IgE-Antikörper beginnen. Die neugebildeten IgE-Antikörper werden freigesetzt und koppeln an membranständige IgE-Rezeptoren von basophilen Granulozyten und Mastzellen. 4 Epitope sind die Molekülabschnitte eines Antigens, die eine spezifische Immunantwort auslösen können. Die Determinanten eines Antigens bestimmen seine antigene Spezifität. Es handelt sich dabei um bestimmte exponierte Molekülabschnitte von Proteinen bzw. Proteiden. Nach der Phagozytose von Antigenen präsentieren die antigenpräsentierenden Zellen die Epitope auf ihrer Zelloberfläche, um damit die spezifische Immunantwort auszulösen

5 Anmerkung Durch die Kopplung des IgE an basophile Granulozyten und Mastzellen wird die IgE Produktion effektiv verstärkt. Durch diese beschriebenen Prozesse ist eine sogenannte IgE-Sensibilisierung entstanden (siehe auch Abb. 1).