Immunität: Konzept, Abwehrkräfte, Immunantwort und Pathologie

1. Konzept der Immunität

Immunität bezeichnet eine Reihe von Mechanismen, die ein Mensch besitzt, um die Invasion von Fremdkörpern abzuwehren und sich mit Tumoren auseinanderzusetzen. Diese Eigenschaft wird vor der Geburt erworben, konsolidiert und reift in den ersten Lebensjahren. Bei Wirbeltieren impliziert dies die Fähigkeit, zwischen verschiedenen Zelltypen, sowohl eigenen als auch fremden, zu unterscheiden. Das Immunsystem ist für die Verleihung der Immunität zuständig. Dieses System, das bereits bei Wirbellosen vorhanden ist, erreicht seine größte Komplexität bei Primaten und Menschen. Die Wissenschaft, die sich mit dem Studium dieser Prozesse befasst, wird als Immunologie bezeichnet.

3. Die Abwehrkräfte gegen Infektionen

3.1. Unspezifische Abwehr

Diese Abwehrmechanismen sind im Körper natürlich vorhanden und werden als die Gesamtheit der Mechanismen definiert, die die Invasion von Mikroorganismen verhindern sollen. Es gibt zwei Arten: Einige verhindern den Eintritt des eindringenden Agens, andere bekämpfen es, sobald es eingedrungen ist.

3.1.1. Externe angeborene Mechanismen

a) Konkrete Grenzen:

• Die Haut bei Tieren erfährt dank der Hornschicht eine ständige Abschuppung, was sie vor dem Eindringen oder der Wucherung von Mikroorganismen schützt. Nur Spirillen können durch Membranen hindurchdringen.

b) Chemische Barrieren:

• Die natürlichen Öffnungen sind von Schleimhaut ausgekleidet, die Schleim absondert, um Fremdkörper zu bedecken und zu entfernen. Der Schleim enthält auch Substanzen, die bestimmte Viren täuschen, sodass sie "glauben", bereits in die Zelle eingedrungen zu sein. Der Virus löst seine Nukleinsäure aus, die auf der Außenseite verloren geht und Zellen nicht mehr infizieren kann.
• Auch die Anwesenheit von Flüssigkeiten in bestimmten Bereichen, z. B. Tränen in den Augen oder Speichel im Mund, waschen Mikroorganismen weg und verhindern, dass sie sich ansiedeln oder eindringen. Darüber hinaus enthalten diese Flüssigkeiten antimikrobielle Stoffe, z. B. enthält Speichel Lysozym, Samen Spermin usw. Augeninfektionen sind häufiger bei Männern als bei Frauen.
• Die Ableitung von Stoffen, die den pH-Wert verändern, behindert das Überleben von Keimen. Ein Beispiel ist die Magensäure (HCl), die eine antimikrobielle Funktion hat, oder die Sekretion von Fettsäuren in der Haut oder Milchsäure.

c) Flora:

• Die Mikroorganismen, die natürlicherweise in bestimmten Teilen unseres Körpers vorkommen, z. B. Bakterien, die die Darmflora bilden, verhindern, dass sich andere Stoffe ansiedeln oder etablieren, indem sie um Nährstoffe konkurrieren.

3.1.2. Interne angeborene Mechanismen

Wenn es den fremden Agenten gelingt, die äußeren Hindernisse zu überwinden, greifen sowohl zelluläre als auch azelluläre Antworten ein.

a) Natürliche Killerzellen (NK-Zellen): Diese Zellen ähneln lymphatischen Zellen und töten Mikroorganismen, infizierte Zellen, Tumorzellen und fremde Zellen. Es ist nicht bekannt, wie sie diese erkennen. Sie verbinden sich mit den Zellen, die sie vernichten sollen, und produzieren "Perforin", ein Protein, das Löcher in der Zellmembran erzeugt und die Zellen so abtötet. Sie sind Killerzellen.

b) Interferon: Proteinartige Moleküle, die von Zellen ausgeschieden werden, die mit Viren infiziert sind. Sie stimulieren benachbarte Zellen, antivirale Enzyme zu synthetisieren, die die Virusvermehrung verhindern, indem sie die Replikation des viralen Genoms hemmen, die Proteinsynthese hemmen oder NK-Zellen aktivieren, um infizierte Zellen zu zerstören.

c) Das Komplementsystem: Ein makromolekularer Komplex, der aus Proteinen besteht, die in der Leber gebildet werden und im Blut zirkulieren. Bei Aktivierung durch verschiedene Substanzen wie Polysaccharide oder Antikörper löst es eine Reihe von Kettenreaktionen aus, die verschiedene Abwehrmaßnahmen zur Folge haben. Zum Beispiel können einige dieser Stoffe Zellen lysieren, indem sie Löcher in ihre Membranen bohren und sie so abtöten. Andere Komplementproteine können sich an bakterielle Oberflächenproteine binden und so die Bindung von Molekülen induzieren, die die Mikroorganismen für die Phagozytose durch Fresszellen markieren.

d) Die Entzündungsreaktion: Sie ist Teil der angeborenen Immunität und tritt auf, wenn Gewebe durch Bakterien, Traumata, Toxine, Hitze oder andere Ursachen verletzt werden. Chemikalien, einschließlich Histamin, Bradykinin, Serotonin und andere, werden von beschädigtem Gewebe freigesetzt und bewirken, dass Flüssigkeit aus den Blutgefäßen in das Gewebe austritt, was zu einer lokalen Entzündung führt. Dies hilft, die fremde Substanz zu erkennen und sie von weiterem Kontakt mit Körpergewebe zu isolieren.

3.2. Spezifische Abwehr

Im Laufe der Evolution haben sich viele Organismen zu Parasiten entwickelt, darunter auch Zellen, die uns vor ihnen verteidigen: die Makrophagen. Unter diesen Umständen ist die angeborene Reaktion nicht wirksam. Deshalb haben wir spezifische Abwehrmechanismen gegen sie entwickelt. Diese Abwehr wird durch das Immunsystem durchgeführt und entwickelt sich, im Gegensatz zu unspezifischen Mechanismen, die immer vorhanden sind, nur als Reaktion auf die Invasion durch einen bestimmten fremden Agenten. Diese Reaktionen sind zellulärer Natur: zellulär und humoral (Antikörper). Das Merkmal dieses Systems ist, dass es spezifisch auf Parasiten, Organtransplantate, Krebszellen, Mikroorganismen und die von ihnen produzierten giftigen Stoffe reagiert. Individuen werden mit einem Immunsystem geboren, das in der Lage ist, zwischen Selbst und Nicht-Selbst zu unterscheiden. In den frühen Phasen der Entwicklung "lernt" dieses System die Unterscheidung, und diese Fähigkeit wird als Immuntoleranz bezeichnet. Diese Toleranz geht verloren, wenn Autoimmunerkrankungen auftreten.

Gelegentlich können Überempfindlichkeitsreaktionen auftreten: Allergien, die Reaktionen des Immunsystems auf Stoffe sind, die im Prinzip harmlos sind (z. B. Pollen). Die Zellen und Stoffe, die als fremd für den Körper erkannt werden und gegen die eine spezifische Immunantwort entwickelt wird, werden als Antigene bezeichnet. Fast jedes Makromolekül (insbesondere Proteine oder Polysaccharide) kann eine Immunantwort auslösen, wenn es von einem fremden Organismus stammt. Die Lymphknoten dienen als Filter in der Bewegung von Mikroben, Fremdkörpern, Gewebetrümmern und abgestorbenen Zellen. Sie enthalten Lymphozyten und Makrophagen, in denen Interaktionen des Immunsystems stattfinden.

4. Die Immunantwort

Die Agenten, die die erworbene Immunität entwickeln, reagieren durch die Freisetzung zweier Arten von Antworten:

• Die humorale Immunantwort: Der Zweck dieser Reaktion ist die Produktion von Antikörpern durch Plasmazellen. Diese heften sich an Organismen und fremde Moleküle mit antigenen Eigenschaften, was eine Reihe von Reaktionen zur Folge hat, die zur Zerstörung der fremden Agenten führen, die in erster Linie von Makrophagen phagozytiert werden. Diese Reaktion richtet sich hauptsächlich gegen fremde Agenten, z. B. Viren, die aus infizierten Zellen austreten, um neue Zellen zu infizieren.
• Die zelluläre Immunantwort: Die humorale Antwort ist unwirksam, wenn es darum geht, fremde Agenten zu zerstören, die sich in den eigenen Zellen des Körpers befinden. Die zelluläre Antwort zielt darauf ab, diese infizierten Zellen zu zerstören und zu verhindern, dass sich fremde Agenten weiter in ihnen vermehren.

Beide wirken koordiniert gegen zirkulierende Erreger, die sich innerhalb der Zellen befinden, und gegen die von ihnen produzierten Toxine.

5. Immunstimulation: Impfstoffe und Seren

5.1. Impfstoffe

Impfstoffe sind Zubereitungen aus nicht-virulenten Organismen, toten Organismen oder ungiftigen Molekülen. Sie stammen aus Mikroorganismen oder anderen infektiösen Erregern und induzieren im Individuum eine aktive erworbene Immunität gegen diese Agenten mit minimalem Risiko und lokalen und allgemeinen Reaktionen. Impfstoffe müssen zwei Eigenschaften haben:

• Wirksamkeit: Sie müssen die richtige Immunantwort auslösen.
• Sicherheit: Der Impfstoff sollte frei von Pathogenität sein, um dieses Ziel zu erreichen, ohne die Immunantwort zu beeinträchtigen.

5.2. Seren

Durch Seren wird eine sofortige Immunität erreicht, da geimpfte biologische Präparate spezifische Antikörper enthalten, die in dringenden Fällen benötigt werden. Es handelt sich um eine schnelle und weniger dauerhafte Immunität als die durch Impfung. Der Patient muss sich nicht an der Ausarbeitung von Molekülen beteiligen, daher wird eine passive Immunität erworben. Es gibt zwei Arten von Seren:

• Homologe Seren: Sie werden aus menschlichem Serum gewonnen und enthalten Antikörper gegen ein bestimmtes Antigen.
• Heterologe Seren: Sie stammen von anderen Arten, enthalten aber Antikörper gegen menschliche Krankheitserreger.

6. Immunpathologie

6.1. Beschreibung des Konzepts von Autoimmunerkrankungen und einige Arten von ihnen

Zellen des Immunsystems, Lymphozyten, Makrophagen und andere, müssen lernen, jede Zelle und jedes Protein im Körper zu tolerieren und nicht mehr die Eindringlinge von außen anzugreifen. Es kann jedoch vorkommen, dass einige unreife Zellen auf Elemente des eigenen Körpers reagieren. Wenn eine Immunzelle auf den eigenen Körper reagiert, wird sie in der Regel im Thymus oder Knochenmark zerstört oder zumindest inaktiviert. Trotz dieses Sicherheitsmechanismus können einige Zellen der Inaktivierung oder Zerstörung entgehen und eine Immunantwort gegen Moleküle oder Zellen des Körpers selbst auslösen, was zu einer Autoimmunerkrankung führt. Autoimmunerkrankungen können jedes Organ betreffen, auch wenn einige häufiger betroffen sind als andere.

6.5. Abstoßung von Transplantaten

Seit einiger Zeit wird die Technik der Transplantation eingesetzt, um Situationen zu lösen, in denen der Gesundheitszustand durch eine Schädigung von Gewebe oder Organen gefährdet ist. Dabei wird das beschädigte Gewebe oder Organ entfernt und durch ein anderes ersetzt, das für das Überleben des Empfängers geeignet ist. Bei der autologen Transplantation stammt das Gewebe von derselben Person und wird einfach von einer Position zur anderen verlagert. Dies gelingt immer, wenn aseptische OP-Techniken angewendet werden. Transplantationen sind auch erfolgreich, wenn Spender und Empfänger genetisch identische Zwillinge sind.

Eine andere Möglichkeit ist die Transplantation zwischen Individuen derselben Art, die aber genetisch verschieden sind. Manchmal werden auch Transplantationen zwischen Individuen verschiedener Arten durchgeführt, sogenannte Xenotransplantationen, z. B. zwischen Mensch und Schwein. In den beiden letztgenannten Fällen erzeugt das transplantierte Gewebe beim Empfänger eine destruktive Immunreaktion, die als Abstoßung bezeichnet wird. Sie entsteht durch die Existenz von Oberflächenproteinen in den Membranen (MHC-Moleküle), die als fremd erkannt werden und eine spezifische Immunantwort auslösen. Um diese Probleme zu vermeiden, führen Immunologen vor der Transplantation Vorversuche zur Histokompatibilität durch.