5. Immunbiologie

 

5.1

Überblick über das Körperabwehrsystem des Menschen

 5.1.1
 5.1.2
 5.1.3  

Bedeutung des Immunsystems, Blut, Aufbau und Funktion der lymphatische Organe, Infektionswege, Antigene, Entzündung, humorale Immunabwehr, Antigen-Antikörperreaktion
Antikörper, zelluläre Immunabwehr

5.2

Immunisierung

 5.2.1
 5.2.2
 5.2.3 

Aktive Immunisierung, Passive Immunisierung, Impfstoffe
Immuntoleranz, Immunsuppression
Blutgruppen: AB0-System, Rhesusfaktor

5.3 Störungen des Immunsystems

 5.3.1
 5.3.2

AIDS,
Autoimmunerkrankungen, Allergie, Krebs,

5.4

Glossar Immunbiologie

  Biomoleküle in

5.1 Überblick über das Körperabwehrsystem des Menschen
5.1.1 Bedeutung und Komponenten des Immunsystems

Zum Immunsystem gehören verschiedene Organe, hochspezialisierte Zellen und ein Gefäßsystem, die alle zusammenarbeiten, um den Körper von Infektionen zu befreien.

Die Organe, die quer über den Körper verteilt sind, nennt man lymphatische Organe. Das Wort "Lymph" kommt aus dem Griechischen und heißt reiner, klarer Strom. Das oben angeführte Gefäßsystem ist das Lymphsystem.

Die einzelnen Teile des Immunsystems findet man in allen Bereichen im Körper, sie besitzen keine Steuerzentrale, sind lernfähig, besitzen ein Gedächtnis und sind gegen sich tolerant.

Man kann die Fähigkeit des Körpers, körperfremde Strukturen ( Antigene) abzuwehren in 2 Kategorien einteilen:

  • Angeborene Immunität:
    Die angeborene Immunität beruht auf unspezifischen Abwehrmechanismen, die sofort oder innerhalb einiger Stunden nach Erscheinen eines Antigens im Körpers wirken. Dazu gehören physikalische Barrieren wie die Haut, chemische Stoffe im Blut und Immunzellen, die andere Zellen im Körper bekämpfen. Diese Mechanismen werden durch chemische Eigenschaften des Antigens ausgelöst.
  • Erworbene Immunität:
    Die erworbene Immunität beruht auf der antigen-spezifischen Immunantwort und ist weit komplexer wie die angeborene. Das Antigen muß zunächst lokalisiert und erkannt werden. Daraufhin wird eine Armada von Immunzellen produziert, die spezifisch das Antigen bekämpfen können. Als Folge entsteht ebenfalls ein immunologisches Gedächtnis, das künftige Immunantworten gegen das Antigen effizienter macht.

Wie gesagt: alles, was eine Immunantwort hervorruft ist ein Antigen. Der Begriff Antigen hat nichts mit Gen oder Genetik zu tun. Antigene können harmlos wie z. B. ein Graspollen oder gefährlich wie ein HIV-Virus sein. Krankheitserregende Antigene werden Pathogene genannt.

Betrachten wir die Elemente des Systems nun genauer.

5.1.1.2 Zusammensetzung des Bluts

Blut ist ein hoch spezialisiertes Gewebe, das die Kommunikation zwischen den verschiedenen Teilen des Körpers aufrechterhält. Es ist eine flüssiges Bindegewebe bestehend aus der

  • festen Phase: Zellen und Zellfragmente und der
  • flüssigen Phase: Plasma. (Plasma ohne Fibrinogen heißt Serum)

Beides kann durch Zentrifugation voneinander getrennt werden (siehe Abb. 1). Das Blutplasma macht ca. 54% des Blutvolumens aus. Zusätzlich zu Wasser, Ionen und Nährstoffen enthält Blut drei wichtige Proteine:

Albumine: sie helfen das osmotische Gleichgewicht in den Kapillaren aufrechtzuhalten. Albumin wird in großen Mengen von der Leber ans Blut abgegeben; es bindet freie Fettsäuren, wodurch die Menge an löslichen Fettsäuren im Blut erhöht wird. Albumin macht ca. 50% der Blutproteine aus.

Immunoglobuline (Ig): Antikörper gegen Antigene

Es gibt verschiedene Antikörpertypen. Rechts ist IgG abgebildet. Immunoglobuline haben meist eine Y-förmige Struktur. Man findet sie in allen Geweben und Körperflüssigkeiten.

Fibrinogen: ist bei der Blutgerinnung behilflich.

Es bildet den Blutfaserstoff Fibrin. Fibrinogen macht etwa 2-3% der Proteine des Blutplasmas aus. Die feste Phase besteht aus den

In Abb. 5 sind die Blutzellen in einer colorierten ELMI-Aufnahme zu sehen.

Einige Blutzellen im mikroskopischen Bild

Die Leukozyten werden in 2 Hauptgruppen eingeteilt:

Granulozyten und Agranulozyten.

Granulozyten haben unregelmäßig gelappte Zellkerne und kleine Partikel im Cytoplasma. Es gibt:
  • Neutrophile,
  • Eosinophile und
  • Basophile.

Agranulozyten besitzen rundliche oder bohnenförmige Zellkerne und keine Partikel im Cytoplasma. Sie kommen als Lymphozyten und Monozyten vor.

Granulozyten (angeborene Immunität)

Neutrophile

Neutrophile sind die häufigsten Leukozyten (55-70%) . Sie sind durch gelappte Zellkerne gekennzeichnet. Ihr Cytoplasma enthält 2 Typen von Vesikeln: eine Sorte mit lysosomalen Enzymen und die andere mit Collagenase und Lactoferrin (toxisch für Bakterien und Pilze). Neutrophile werden durch Verletzungen und Infektionen angezogen und phagozytieren im Gewebe Bakterien. Dabei sterben sie.

Eosinophile

Sie machen nur 2-5% der Leukozyten aus. Ihre Vesikel im Zytoplasma enthalten das "major basic protein" (MBP), welches für die meisten parasitischen Larven giftig ist. Eosinophile spielen bei Allergischen Reaktionen und bei der Bekämpfung von Parasiten eine Rolle

Basophile

Basophile machen weniger als 1% der Leukozyten aus, enthalten u.a. Heparin und Histamin. Sie wirken bei der schnellen Immunreaktion gegen externe Antigene bei Asthma, Heuschnupfen usw. mit.

Mastzellen
Neben den genannten Granulozyten gibt es noch sogenannte Mastzellen, die nur im Gewebe und den Schleimhäuten vorkommen. Mastzellen sind an Entzündungsprozessen und Allergien beteiligt, können Histamin und Prostaglandine produzieren und besitzen Rezeptoren für Immunogloguline des Typs IgE am Fc-Bereich (siehe Kapitel Immunoglobuline).

Agranulozyten

Lymphozyten
Es gibt 2 Typen von Lymphozyten: B-Zellen, die Antikörper produzieren und T-Zellen (verschiedene Subtypen: T-Helfer-, T-Suppressor- Cytotoxische T-Zellen), die verschiedene Aufgaben haben. Sie können im Blut nicht voneinander unterschieden werden. Sie leben 2-3 Tage ; es werden pro Tag ca. 100 x 106 neue Lymphozyten gebildet. Auf ihrer Membranoberfläche befinden sich ca. 100 000 Rezeptoren. Daneben gibt es noch Natürliche Killerzellen (NK) und Killerzellen (K), die Makrophagen oder großen granulären Leukozyten ähneln und weniger als 10% der Blutleukozyten ausmachen. NK-Zellen töten viele Virus-infizierte und Krebs-Zellen. K-Zellen töten nur von Antiköpern bedeckte Zielzellen.

Monozyten und Makrophagen
Monozyten sind die größten der Leukozyten und machen ca. 5-8% aus. Ihr Zytoplasma enthält viele Lysosomen. Aus ihnen können Dendritenzellen entstehen. Sie können das Blut verlassen und im Gewebe als Makrophagen z. B. infektöse Bakterien und Pilze phagozytieren. Makrophagen scheiden spezielle Stoffe wie Cytokinine und Chemokinine aus, um mit anderen Immunzellen zu kommunizieren. Sie spielen bei Entzündungen und Wundheilung eine Rolle. Sie können von HIV-Viren befallen werden.

Dendritenzellen
Zu den Antigen-präsentierende Zellen, die aus Monozyten entstehen, gehören ebenfalls noch die Dendritenzellen (siehe links). Ihr Name kommt von den Fortsätzen, die wie die Dendriten der Neuronen aussehen.

Dendritenzellen helfen dem Körper eine Immunreaktion auszulösen, indem sie Antigene identifizieren und den T- oder B-Zellen präsentieren. Als einzige Zellen können sie T-Killerzellen aktivieren. Man findet sie im gesamten Körper.

Erythrozyten

Erythrozyten
Rote Blutkörperchen werden beim Erwachsenen im roten Knochenmark des Skeletts und beim Embryo in der Leber und der Milz hergestellt. Die Produktion dauert 5-9 Tage und wird durch das Hormon Erythropoietin (EPO) der Nieren gesteuert. Erythrozyten sind bikonkave scheibenförmige Zellen mit 8.5 mm Durchmesser ohne Kern. Sie enthalten ca. 280 Millionen Hämoglobin Moleküle. Erythrozyten dienen dem O2-Transport. Sie leben ca. 90-120 Tage und werden, falls si zu alt sind von Makrophagen erkannt und aus dem Blut entfernt.

Thrombozyten

Thrombozyten

Thrombozyten oder Blutplättchen sind keine Zellen sondern Zellfragmente, die aus Knochenmarksstammzellen entstehen und bei der Blutgerinnung mitwirken.

Die mikroskopischen Abbildungen zeigen alle gefärbte Blutzellen.

Ein weißes Blutkörperchen sieht, wie der Name schon sagt, in Wirklichkeit weiß aus, wie der Lymphozyt im elektronenmikroskopischen Bild Abb. 7.

5.1.1.3 Lymphgefäßsystem und lymphatische Organe

In Abb. 9ist ein Ausschnitt des Lymphgefäßsystems zu sehen. Es durchzieht den ganzen Körper, besteht aus Lymphgefäßen und -knoten (siehe unten) und transportiert eine durchsichtige, fetthaltige Flüssigkeit, die hauptsächlich bestimmte weiße Blutkörperchen: Lymphocyten enthält.

Ein zentral gelegenes und großes Gefäß ist der Milchbrustgang, der im Darmbereich resorbierte Fettspaltprodukte als Chylomikronen aufnimmt und im Halsbereich in die linke Halsvene mündet.

Rechts sind die verschiedenen oben angeführten Organe dargestellt, die dem Immunsystem angehören. Es sind die Mandeln, Lymphknoten, die Thymusdrüse, die Milz, Peyers Haufen (nach Johann Konrad Peyer, 1653-1712, Anatom, die Folliculi lymphatici aggregati des Dünndarms), der Wurmfortsatz und das Knochenmark.

Eine zentrale Rolle im Immunsystem spielen die weißen Blutkörperchen (Leukozyten). Sie werden in bestimmten lymphatischen Organen gebildet, reifen in anderen heran oder werden auf Funktion geprüft. Sie sind es, die in einem kompliziertem Wechselspiel Antigene aufstöbern und vernichten. Wie das geschieht, wollen wir uns im nächsten Kapitel genauer betrachten.

Alle Blutzellen enstehen aus Vorläuferzellen (hämopoietische Stammzellen) des roten Knochenmarks hauptsächlich im Becken und den Wirbeln und reifen und entwickeln sich in verschiedenen Geweben und Organen.

Lymphozyten werden im Knochenmark gebildet.

Die Thymusdrüse und Peyers Haufen dienen zur Regulation Lymphozytenentwicklung.

Die Milz, das Knochenmark, die Mandeln und Lymphknoten dienen als Umgebung der Lymphozyten-Antigen-Reaktion.

Peyers Haufen

Unterhalb der Dünndarmzotten der Wirbeltiere findet man einen dichten Bereich an lymphatischem Gewebe genannt Peyers Haufen. Er enthält Makrophagen und T-Lymphozyten, die sich dort teilen.

Milz

Oberhalb der linken Niere gelegen ist die Milz ein ca. 200 g schweres ovales Organ, das wegen der vielen Blutzellen tief rot-violett gefärbt ist. Eine Arterie führt Blut aus der Aorta durch die Milz.
Die Blutgefäße der Milz sind von vielen Lymphozyten umgeben, die das Blut nach Antigenen untersuchen und falls sie fündig geworden sind eine Immunreaktion in Gang setzen, wobei Antikörper produziert werden.

Thymusdrüse

Die Thymusdrüse liegt im Berich zwischen Hals und Brust und besteht aus 2 pyramidal geformten Lappen aus Cortex und Medulla. In der Medulla findet man räumliche Gebilde genannt Thymus Korpuskeln.

Die Thymusdrüse produziert eine Gruppe von Hormonen (Thymosin, Thymulin usw. ), die die Reifung der Lymphozyten zu T-Lymphozyten fördern.

Lymphknoten

Lymphknoten sind bohnenförmige Verdickungen unter anderem im Achsel- Beugen- und Halsbereich, in die Lymphgefäße ein- und austreten.

Sie enthalten in Follikeln dicht gepackt Lymphozyten, die bei einer Infektion freigesetzt werden und zu Antikörper-produzierenden Plasmazellen heranreifen. Auch Monozyten reifen hier heran, die Filtration und Phagozytose betreiben. Angeschwollene Lymphknoten deuten auf eine Infektion hin.

Mandeln

Im Mund- und Rachenraum findet man als Mandeln bezeichnetes lymphatisches Gewebe, voll von Lymphozyten, die als erste Abwehr gegen in den Mund- und Nasenraum eintretende Bakterien fungieren.

 

 

 

Abb. 1

Blutplasma

 

Abb. 2

Serum Albumin

 

Abb. 3

Immunoglobulin

 

Abb. 4

Fibrinogen - Fibrin

 

Abb. 5 a, b

Blutzellen

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Abb. 6

Leukozyten

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Abb. 7

Lymphozyt

 

 

 

 

Abb. 8

Mastzelle

Elektronenmikroskopisches Bild

 

 

 

 

 

Abb. 9

Lymphgefäßsystem

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Abb. 10

lymphatische Organe

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Abb. 11

Entstehung der Blutzellen

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Abb. 12

Peyers Haufen

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Abb. 13

Milz

 

 

 

 

 

 

Abb. 14

Thymusdrüse

 

 

 

Abb. 15

Lymphknoten

 

 

 

Abb. 16

Mandeln

 

 

 

Weiterführende Quellen:

Blutzellen und Blutkrankheiten

http://www.sleeptight.com/EncyMaster/B/blood_cells.html

Immunbiologie

http://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/BIOBK/BioBookTOC.html

Makrophagen

http://www.path.ox.ac.uk/sg/

Hämatopoietisches System

http://edcenter.med.cornell.edu/CUMC_PathNotes/Hematopathology/
Hematopathology.html

Anatomie des Immunsystems

http://www-micro.msb.le.ac.uk/MBChB/2b.html

Lymphatisches System

http://linux.cayuga-cc.edu/greer/biol204/lymphatic1/lymphatic1.html

Milz

http://wsrv.clas.virginia.edu/~rjh9u/spleen.html