Grundlagen der Immunologie und Virologie: Abwehrlinien und Virale Zyklen

Viren: Supramolekulare Komplexe und Klassifikation

Viren sind supramolekulare Komplexe, die aus Proteinen, Nukleinsäuren und in einigen Fällen Lipiden bestehen. Außerhalb der Zelle werden sie als Virion bezeichnet. Viren sind intrazelluläre Parasiten (nicht-zellulär).

Die Klassifikation erfolgt anhand folgender Kriterien:

• Art der Nukleinsäure: RNA (z. B. Retroviren) oder DNA (z. B. Adenoviren).
• Hülle: Mit oder ohne Hülle.
• Wirt: Bakterien (Bakteriophagen) oder andere Zellen (Viren).

Zwei Zyklen bei Bakterienparasiten (Phagen)

Parasitische Bakterien (Bakteriophagen) durchlaufen zwei Hauptzyklen:

Der Lytische Zyklus

Das Virus injiziert sein genetisches Material in das Bakterium und verschmilzt es mit dem Wirt. Es nutzt die biochemische Maschinerie des Bakteriums, um Kopien zu erzeugen, bis das Bakterium platzt (*Lyse*) und die neuen Viren freigesetzt werden.

Der Lysogene Zyklus

Das Virus injiziert sein genetisches Material in das Bakterium und bindet es an die bakterielle DNA. Wenn das Bakterium wächst und sich teilt, wird das virale Segment (Prophage) ebenfalls verdoppelt.

Grundlagen der Immunologie

Die Immunologie ist die Studie der Immunität sowie der zellulären und molekularen Ereignisse, die eintreten, wenn der Körper mit Mikroorganismen oder anderen Makromolekülen in Kontakt kommt.

Das Immunsystem schützt den Wirt vor Makromolekülen, die aus der externen und internen Umgebung stammen. Es besitzt die Fähigkeit:

• Unterschiedliche Antigene zu erkennen, die von Makromolekülen produziert werden.
• Immunantworten gegen diese Antigene einzuleiten.
• Schäden am Wirt zu minimieren.

Die Abwehrlinien gegen Pathogene

Erste Abwehrlinie (Barrieren)

• Physikalische Mechanismen: Epithelien, Flimmerepithel.
• Chemische Mechanismen: Sekrete, Enzyme, saure Substanzen, Defensine, antimikrobielle Peptide.
• Mikrobiologische Mechanismen: Normale Flora.

Zweite Abwehrlinie (Unspezifische zelluläre Abwehr)

• Phagozyten und Komplementsystem: Gegen extrazelluläre Erreger.
• Makrophagen: Gegen intrazelluläre Bakterien.
• NK-Zellen und Interferone: Gegen virusinfizierte Zellen.

Dritte Abwehrlinie (Adaptive Immunität)

• Lymphozyten: Spezifische Mechanismen und adaptives Immunsystem, das ein immunologisches Gedächtnis bildet.

Arten der Immunität

Angeborene (Natürliche) Immunität

Die angeborene Immunität umfasst Abwehrmechanismen gegen Mikroben oder fremde Makromoleküle, die bereits vor dem ersten Kontakt im Körper vorhanden sind und nicht durch diesen Kontakt stimuliert werden.

Eigenschaften der angeborenen Antwort

• Mechanismen, die vor der Infektion entwickelt wurden.
• Sehr schnelle Reaktionen.
• Reagiert immer auf die gleiche Weise auf verschiedene Erreger (keine Antigen-Spezifität).

Verantwortliche Mechanismen der angeborenen Abwehr

• Physikalische und chemische Barrieren (Epithelien und antimikrobielle Substanzen).
• Phagozyten und NK-Zellen.
• Komplementweg.
• Zytokine.

Externe Barrieren und Hautschutz

Externe Barrieren verhindern die Invasion von Mikroorganismen über die Haut oder natürliche Körperöffnungen (wie Mund, Anus, Atemwege, Verdauungs- und Urogenitaltrakt).

Die Haut von Säugetieren ist eine dicke mechanische Barriere, verstärkt durch den Prozess der Verhornung und Abschuppung der äußeren Schichten. Weitere defensive Barrieren sind der Schleim entlang der Epithelien.

Details zur Ersten Verteidigungslinie

Chemische Abwehrmechanismen

• Lysozym (antibakterielle Funktion) in Tränen, Speichel und Nasensekret.
• Ohrenschmalz.
• Sekretion der Talgdrüsen und des Schweißes (saurer pH-Wert).
• Säuren und Verdauungsenzyme.
• Darm-Defensine.
• Spermin (mit bakterizider Funktion) im Sperma.
• Saure Sekretion des vaginalen Epithels und des Verdauungstraktes (ungünstig für Mikroorganismen).

Physikalische und Mikrobiologische Abwehrmechanismen

• Flimmerepithel und Epithelschichten.
• Normale Bakterienflora (verhindert die Entwicklung anderer Mikroben).
• Schleimhaut der Atemwege: Mikroben und Fremdkörper werden im Schleim gefangen und durch Husten und Niesen eliminiert.

Das Komplementsystem

Aktivierungswege des Komplementsystems

• Klassischer Weg: Wird durch eine vorherige spezifische Immunantwort ausgelöst.
• Alternativer Weg: Benötigt keine vorherige spezifische Immunität.

Wirkungen des Komplementsystems

1. Erhöhte Gefäßpermeabilität.
2. Kontraktion der glatten Muskulatur.
3. Degranulation von Mastzellen.
4. Förderung der Phagozytose (Opsonierung).
5. Aktivierung und Chemotaxis von Neutrophilen.
6. Lyse von Bakterien.
7. Lyse von Fremdzellen.

Phasen der Entzündung und Phagozytose

1. Kapillare Vasodilatation.
2. Erhöhung der Permeabilität (Retraktion von Endothelzellen).
3. Infiltration von Blutzellen (Adhäsion und Rollen am Endothel, Diapedese, Chemotaxis).
4. Produktion und Freisetzung aktiver Moleküle.