Dr. rer. nat. Andreas Schendler Praktikumsseminar Immunologie Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18

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2 Dr. rer. nat. Andreas Schendler Praktikumsseminar Immunologie Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18

3 Literatur Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 2

4 Gliederung Immunologie 1 Einleitung 2 Bestandteile des Immunsystems 3 Die angeborene Immunantwort 4 Die adaptive Immunantwort Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 3

5 1 Einleitung Aufgaben des Immunsystems a) b) c) Dafür erforderliche Eigenschaften: a) b) Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 4

6 1 Einleitung Begriffe Immunität: Immunsystem: Immunantwort: Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 5

7 1 Einleitung Immunantwort ist abhängig von: Unterteilung der Immunantwort in: a) b) Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 6

8 1 Einleitung Ablauf der Immunantwort Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 7

9 1 Einleitung Zeitliche Abfolge Transport des Erregers durch APC in Lymphknoten Erkennung durch Lymphozyten Klonale Expansion adaptive Immunantwort (spät) Infektionsbeseitigung, Gedächtnisaufbau Erkennung Anlockung und Aktivierung von Effektoren Induzierte angeborene Immunantwort (früh) Beseitigung oder Eindämmung der Infektion Infektion Erkennung durch vorhandene Effektoren Sofortreaktion Beseitigung Zeit Start ca. 5 h 2-3 d Praktikumsseminar Immunologie WS 17/ d

10 2 Bestandteile des Immunsystems Physikalische, chemische und biologische Barrieren Angeborene Immunität Adaptive Immunität Humorale Bestandteile Zelluläre Bestandteile Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 9

11 2 Bestandteile des Immunsystems Zellen des Immunsystems Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 10

12 2 Bestandteile des Immunsystems Exkurs CD-Nomenklatur Morphologische Unterscheidung von Lymphozyten nicht möglich Exprimieren verschiedene Oberflächenmoleküle Differenzierungsmarker Markierte monoklonale Antikörper binden spezifisch an Differenzierungsmarker diagnostische Differenzierung der Zellen Antikörper, die das gleiche Oberflächenmolekül binden, wurden zu einem Cluster zusammengefasst und mit fortlaufender Nummer versehen cluster of differentation Das durch den cluster of differentation gebundene Molekül heißt cluster determinant = CD + Nummer Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 11

13 2 Bestandteile des Immunsystems Exkurs - CD-Nomenklatur Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 12

14 2 Bestandteile des Immunsystems Exkurs CD-Nomenklatur Beispiele CD4: CD8: CD3: CD28: CD40: Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 13

15 2 Bestandteile des Immunsystems Differenzierung von lymphatischen Vorläuferzellen zu Lymphozyten: B-Zellen: T-Zellen: NK-Zellen: Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 14

16 2 Bestandteile des Immunsystems Differenzierung von myeloischen Vorläuferzellen zu Monozyten: Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 15

17 2 Bestandteile des Immunsystems Differenzierung von myeloischen Vorläuferzellen zu Granulozyten: Neutrophile: Basophile: Eosinophile: Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 16

18 2 Bestandteile des Immunsystems Differenzierung von myeloischen Vorläuferzellen zu Mastzellen: Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 17

19 2 Bestandteile des Immunsystems Dendritische Zellen Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 18

20 2 Bestandteile des Immunsystems Lösliche Bestandteile Komplement: Zytokine: Lipidmediatoren: Antikörper: Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 19

21 2 Bestandteile des Immunsystems Gewebe des Immunsystems Primär a) b) Sekundär (peripher, Reifung) a) b) c) Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 20

22 2 Bestandteile des Immunsystems Lymphknoten Cortex: B-Zellen (primäre Follikel) Paracortex: T-Zellen, dendritische Zellen Medulla: Stränge von Makrophagen und Plasmazellen HEV: high endothelial venules Einwanderung der Lymphozyten aus dem Blut Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 21

23 2 Bestandteile des Immunsystems Lymphknoten Exkurs: Initiation der adaptiven Immunantwort Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 22

24 2 Bestandteile des Immunsystems Lymphknoten Exkurs: Effektoren der adaptiven Immunantwort Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 23

25 3 Die angeborene Immunantwort Schutzebenen gegen Infektionserreger Anatomische Barrieren Epithelien: Haut, Schleimhaut Humorale angeborene Immunabwehr Komplementsystem, Antimikrobielle Proteine Zelluläre angeborene Immunabwehr Makrophagen, Granulozyten, NK-Zellen Adaptive Immunabwehr B-Zellen/Antikörper, T-Zellen Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 24

26 3 Die angeborene Immunantwort Anatomische Barrieren Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 25

27 3 Die angeborene Immunantwort Komplementsystem (humoral) Phasen: a) Aktivierung: b) Frühe Phase: c) Späte Phase: Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 26

28 3 Die angeborene Immunantwort Komplementsystem - Aktivierung Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 27

29 3 Die angeborene Immunantwort Komplementsystem Lektinweg Bindung: Aktivierung (MBL): Aktivierung (Ficolin): C3-Konvertase: C5-Konvertase: Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 28

30 3 Die angeborene Immunantwort Komplementsystem klassischer Weg Bindung: Aktivierung: C3-Konvertase: C5-Konvertase: Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 29

31 3 Die angeborene Immunantwort Komplementsystem alternativer Weg Bindung: Aktivierung (spontane Hydrolyse): Aktivierung (C3b): C3-Konvertase: C5-Konvertase: Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 30

32 3 Die angeborene Immunantwort Komplementsystem - Effektorfunktionen Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 31

33 3 Die angeborene Immunantwort Komplementsystem Effektorfunktionen a) Chemotaxis und Entzündung: b) Opsonierung: c) Lyse: Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 32

34 3 Die angeborene Immunantwort Makrophagen (zellulär) Wächter : Sofortreaktion Induzierte Reaktion: Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 33

35 3 Die angeborene Immunantwort Erkennung der Erreger PAMP: PRR: Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 34

36 3 Die angeborene Immunantwort Einteilung der PRR a) Lösliche Rezeptoren: b) membrangebundene Phagozytose-Rezeptoren: c) membrangebunden Signalrezeptoren: d) zytoplasmatische Signalrezeptoren: Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 35

37 3 Die angeborene Immunantwort Toll-like Rezeptoren ähnlich zu Toll-Proteinen von Drosophila melanogaster Name, Embryonalentwicklung, Pilzabwehr Fehlen D. m. fliegen wie toll (verrückt) durcheinander bisher 10 Stück im Menschen nachgewiesen Hufeisenförmige, transmembranäre Proteine Ektodomäne mit Leucin-reichen Wiederholungen Intrazelluläre TIR-Domäne (TIR = Toll-Interleukin-1-Rezeptor) Bindung von Adapterproteinen Unterscheiden sich in der Ligandenspezifität und den notwendigen akzessorischen Proteinen Aktivierung MAPK (mitogen activated protein kinase) und Transkriptionsfaktoren (NfκB, IRF3, IRF7) proinflammatorischen Zytokine und Typ-I-Interferonen Entzündungsreaktion Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 36

38 3 Die angeborene Immunantwort Toll-like Rezeptoren Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 37

39 3 Die angeborene Immunantwort Toll-like Rezeptoren Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 38

40 3 Die angeborene Immunantwort Phagozytose Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 39

41 3 Die angeborene Immunantwort Phagozytose Ablauf: Bindung des Partikels über Phagozytose-Rezeptoren: Bildung von Pseudopoden Bildung des Phagosoms Fusion von Phagosom und Lysosom Phagolysosom Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 40

42 3 Die angeborene Immunantwort Aktivierung des Phagozyten Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 41

43 3 Die angeborene Immunantwort Abtötung des phagozytierten Erregers Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 42

44 3 Die angeborene Immunantwort Abtötung des phagozytierten Erregers Lysosom: Aktivierung des Phagozyten: NADPH-Oxidase: inos: ROI + NO Peroxynitritradikale Gewebsschädgung: Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 43

45 3 Die angeborene Immunantwort Induzierte Reaktion Zytokinausschüttung von Makrophagen Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 44

46 3 Die angeborene Immunantwort Induzierte Reaktion Zytokinausschüttung von Makrophagen Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 45

47 3 Die angeborene Immunantwort Induzierte Reaktion Zytokinausschüttung von Makrophagen Frühe Ausschüttung IL-8 (CXCL8): TNFα: IL-1: Späte Ausschüttung MCP-1 (CCL2): IL-12: Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 46

48 3 Die angeborene Immunantwort Induzierte Reaktion Zytokinausschüttung von Makrophagen Zytokinausschüttung akute Entzündungsreaktion Rubor: Calor: Tumor: Dolor/Functio laesa: Funktion: Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 47

49 3 Die angeborene Immunantwort Extravasation von Leukozyten Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 48

50 3 Die angeborene Immunantwort Extravasation von Leukozyten a) Endothelaktivierung: b) Rollen : c) Feste Bindung: d) Diapedese: e) Wanderung im Gewebe: Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 49

51 4 Die adaptive Immunantwort Schutzebenen gegen Erreger Anatomische Barrieren Epithelien: Haut, Schleimhaut Humorale angeborene Immunabwehr Komplementsystem, Antimikrobielle Proteine Zelluläre angeborene Immunabwehr Makrophagen, Granulozyten, NK-Zellen Adaptive Immunabwehr B-Zellen/Antikörper, T-Zellen Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 50

52 4 Die adaptive Immunantwort Eigenschaften der angeborenen und der adaptiven Immunantwort Eigenschaft Angeborene Immunität Adaptive Immunität Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 51

53 4 Die adaptive Immunantwort Phasen der adaptiven Immunantwort Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 52

54 4 Die adaptive Immunantwort Phasen der adaptiven Immunantwort a) Antigenerkennung: b) Lymphozytenaktivierung: c) Effektorphase: d) Abklingphase: e) Gedächtnisphase: Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 53

55 4 Die adaptive Immunantwort Antigenerkennung Antigen-präsentierende Zellen (APC) Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 54

56 4 Die adaptive Immunantwort Antigenerkennung APC 3 Typen von APC: a) Dendritische Zellen: b) Makrophagen: c) B-Zellen: Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 55

57 4 Die adaptive Immunantwort Antigenprozessierung und -präsentation Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 56

58 4 Die adaptive Immunantwort Antigenprozessierung und -präsentation Antigenerkennung durch TCR: MHC-I-Moleküle: MHC-II-Moleküle: Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 57

59 4 Die adaptive Immunantwort Antigenprozessierung und -präsentation Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 58

60 4 Die adaptive Immunantwort Antigenprozessierung und -präsentation MHC-II-Weg: Antigenaufnahme: Antigenprozessierung: MHC-II-Biosynthese: Peptid-MHC-Assoziation: Transport zur Zellmembran: Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 59

61 4 Die adaptive Immunantwort Antigenprozessierung und -präsentation MHC-I-Weg: Antigenaufnahme: Antigenprozessierung: MHC-I-Biosynthese: Peptid-MHC-Assoziation: Transport zur Zellmembran: Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 60

62 4 Die adaptive Immunantwort Lymphozytenaktivierung klonale Selektion und Expansion Klonale Selektion: Klonale Expansion: Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 61

63 4 Die adaptive Immunantwort Lymphozytenaktivierung T-Zellen Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 62

64 4 Die adaptive Immunantwort Lymphozytenaktivierung T-Zellen Phasen: a) Antigenerkennung und Costimulation: b) Proliferation der antigenspezifischen T-Zelle: c) Differenzierung der aktivierten T-Zelle: Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 63

65 4 Die adaptive Immunantwort Lymphozytenaktivierung CD4 + -T-Zellen Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 64

66 4 Die adaptive Immunantwort Lymphozytenaktivierung CD4 + -T-Zellen Interaktion reife DC naive CD4 + -T-Zelle im Lymphknoten Kontaktaufnahme: enger Kontakt: T-Zell-Aktivierung: 1. Signal: 2. Signal: 3. Signal: Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 65

67 4 Die adaptive Immunantwort Lymphozytenaktivierung CD4 + -T-Zellen Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 66

68 4 Die adaptive Immunantwort Lymphozytenaktivierung CD8 + -T-Zellen Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 67

69 4 Die adaptive Immunantwort Lymphozytenaktivierung CD8 + -T-Zellen Interaktion reife DC naive CD8 + -T-Zelle im Lymphknoten Kontaktaufnahme und etablieren eines festen Kontakt analog zu CD4 + -T-Zellen T-Zell-Aktivierung: 1. Signal: 2. Signal: 3. Signal: T-Zell-Hilfe: Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 68

70 4 Die adaptive Immunantwort Lymphozytenaktivierung CD8 + -T-Zellen T-Zell-Hilfe Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 69

71 4 Die adaptive Immunantwort Effektorphase T-Zellen Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 70

72 4 Die adaptive Immunantwort B-Zellen Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 71

73 4 Die adaptive Immunantwort B-Zellen Antigenerkennung: Lymphozytenaktivierung: TI-Antigen: TD-Antigen: Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 72

74 4 Die adaptive Immunantwort B-Zellen Aktivierungs- und Effektorphase: aktivierte B-Zellen IL-4/-5/-6 Proliferation Plasmazellen (Antikörperproduktion) und Gedächtniszellen Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 73

75 4 Die adaptive Immunantwort B-Zellen Effektorphase: Antikörper (humoral) ADCC, Neutralisation, Opsonierung, Komplementaktivierung Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 74

76 Themen am Praktikumstag Immunologie Antikörper Lysozym TNFα Immunologische Analyseverfahren Schwangerschaftstest Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 75

77 Noch Fragen? Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 76

78 Quellen Abbas AK, Lichtman AH. Cellular and molecular immunology. 5 th Edition, Philadelphia: Elsevier Saunders; Kaufmann SHE. Basiswissen Immunologie. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag; Murphy K, Weaver C. Janeway s Immunobiology. 9 th Edition, New York, NY: Garland Science/Taylor & Francis Group, LCC; Schütt C, Bröker B. Grundwissen Immunologie. 1. Auflage, München: Elsevier GmbH; Vollmar A, Zündorf I, Dingermann T. Immunologie Grundlagen und Wirkstoffe. 2. Auflage, Stuttgart: Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbh; Praktikumsseminar Immunologie WS 17/18 77

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