Das Immunsystem: Arten der Immunität und Abwehr

Arten der Immunität

Es gibt verschiedene Mechanismen der Immunabwehr:

• Erstens: Eine externe Barriere, die das Eindringen von Mikroorganismen in den Körper verhindert.
• Zweitens: Eine unspezifische, interne Abwehr gegen die Eindringlinge.
• Drittens: Das Immunsystem, das einen gezielten Immunangriff (eine Immunantwort) gegen Krankheitserreger richtet.

Angeborene Immunität

Die angeborene Immunität umfasst Mechanismen, die bereits vor einer Infektion vorhanden sind. Wichtige Komponenten, die gegen Mikroben kämpfen, sind:

• Physische Barrieren
• Chemische Barrieren
• Phagozyten
• Plasmaproteine

A) Physische oder mechanische Barrieren

Die Haut verhindert oder erschwert das Eindringen von Krankheitserregern. Es ist höchst unwahrscheinlich, dass Bakterien durch die intakte Haut eindringen, es sei denn, sie ist geschnitten oder verbrannt.

Schleimhäute (Membranen): Sie kleiden die Körperhöhlen aus, die mit der Außenwelt kommunizieren (wie der Verdauungstrakt und die Atemwege). Schleimhautzellen produzieren Schleim, der schmiert und Keime einfängt.

B) Chemische Barrieren

Chemische Barrieren: Sekrete, die der Entwicklung von Mikroben entgegenwirken oder deren Tod herbeiführen (Tränen, Speichel, Schleimsekrete des Verdauungs- und Atmungstrakts).

Tränen und Speichel enthalten das Enzym Lysozym, das Bakterien tötet. Schweiß liefert ebenfalls Lysozym und transportiert Erreger aus dem Körper.

C) Phagozyten (Fresszellen)

Zu den Phagozyten gehören Makrophagen, neutrophile Granulozyten und NK-Zellen (natürliche Killerzellen).

Makrophagen sind Leukozyten (weiße Blutkörperchen), die von Monozyten abstammen. Wenn Monozyten das Blut verlassen und ins Gewebe wandern, entwickeln sie sich zu Makrophagen. Diese nehmen dort Gestalt an und sind im Gewebe des zentralen Nervensystems, in den Alveolarepithelien der Lunge, im Darm, in der Leber und in den Knochen vorhanden.

Neutrophile Granulozyten sind weiße Blutkörperchen, die abgestorbene Zellen phagozytieren (fressen) und antibakterielle Substanzen freisetzen.

Die NK-Zellen entsprechen einer Variante von Lymphozyten (weißen Blutkörperchen), welche virusinfizierte Zellen und Tumorzellen zerstören (phagozytieren/eliminieren).

D) Plasmaproteine

Plasmaproteine: Spezifische Proteine, sogenannte Zytokine, Interleukine oder Lymphokine, sind an der Induktion der Entzündungsreaktion und der Regulierung der weißen Blutkörperchen beteiligt.

Interferone sind Proteine, die von virusinfizierten Körperzellen freigesetzt werden. Sie werden von gesunden Zellen über spezielle Rezeptoren aufgenommen, die daraufhin Peptide absondern, welche die virale Replikation hemmen. Zudem stimulieren sie NK-Zellen.

Das Komplementsystem besteht aus etwa zwei Dutzend Plasmaproteinen und Membranproteinen. Wenn diese Proteine aktiviert werden, lösen sie Reaktionen aus, die das Immunsystem stärken sowie allergische und entzündliche Prozesse regulieren, was zur Verteidigung des Körpers beiträgt.

Adaptive (erworbene) Immunität

A) Humorale adaptive Immunität

Die humorale adaptive Immunität basiert auf der Produktion von hochspezifischen Proteinen gegen ein Antigen, den sogenannten Antikörpern. Diese sind Immunglobuline, die sich durch das Blut und die Körperflüssigkeiten bewegen, um Antigene aufzuspüren. Sie besitzen zudem die Fähigkeit, die Infektiosität von Krankheitserregern zu neutralisieren und diese für eine einfache Beseitigung zu markieren.

B) Zelluläre adaptive Immunität

Die zelluläre adaptive Immunität greift ein, wenn intrazelluläre Erreger überleben und sich vermehren, indem sie den Phagozyten und anderen Zellen entkommen, in die Antikörper nicht eindringen können. Diese Form der Immunität ist durch das Vorhandensein von T-Lymphozyten gekennzeichnet.

Phasen der zellulären Immunantwort

Die adaptive zelluläre Immunantwort erfolgt in drei Phasen:

• A) Die Erkennung des Antigens: Basierend auf der klonalen Selektionstheorie generiert der Körper zufällig eine breite Palette an Zellen, von denen einige für die spezifische Immunantwort ausgewählt werden. Jede Zelle reagiert auf ein bestimmtes Antigen. Dies wird durch Proteine auf der Zellmembran-Oberfläche der Lymphozyten bestimmt, die als Rezeptoren fungieren.
• B) Aktivierung von Lymphozyten: Diese erfordert zwei unterschiedliche Signale (Zwei-Signal-Hypothese):
  • 1) Die Anwesenheit des Antigens stellt sicher, dass eine spezifische Immunantwort ausgelöst wird.
  • 2) Die Anwesenheit einer Manifestation der angeborenen Immunantwort.
• C) Die Effektor-Phase: Die Lymphozyten, die speziell durch das Antigen aktiviert wurden, führen die Beseitigung des Erregers durch. Antikörper eliminieren extrazelluläre Mikroben, während T-Zellen gegen intrazelluläre Erreger wirken.

Als Ergebnis dieser drei Phasen wird das Antigen entfernt, und es bleibt ein Gedächtnis an Zellen (Gedächtniszellen) für zukünftige Infektionen zurück.

Glossar und historische Meilensteine

Leukozyten: Weiße Blutkörperchen.

Immunität: Die Gesamtheit der Mechanismen zur Verteidigung gegen äußere Einwirkungen.

Edward Jenner: Er verbesserte die Technik der Variolation und entwarf ein experimentelles Verfahren. Dabei impfte er ein gesundes Kind mit der Flüssigkeit aus einer Kuhpockenpustel. Als das Kind später mit menschlichen Pocken (Varizellen) in Kontakt kam, entwickelte es die Krankheit nicht.

Louis Pasteur: Er isolierte und vermehrte im Labor die Bakterien, welche die Hühnercholera verursachen. Er folgerte, dass durch das Altern der Bakterien deren Virulenz abnimmt und dass diese abgeschwächten Varianten verabreicht werden können, um den Körper zu schützen. Er nannte diese abgeschwächte Form Vakzin (Impfstoff).

Typen der Immunität und Abwehrlinien

Der Körper verfügt über drei Verteidigungslinien gegen mikrobielle Angriffe:

• Erste Linie: Externe Barrieren verhindern das Eindringen von Mikroorganismen in den Körper.
• Zweite Linie: Interne, unspezifische Abwehr gegen die Eindringlinge.
• Dritte Linie: Das Immunsystem richtet einen gezielten Angriff (eine spezifische Immunantwort) gegen bestimmte Mikroben.

Es gibt zwei Hauptarten der Immunität: die angeborene (natürliche) und die erworbene (adaptive) Immunität.

1) Die angeborene Immunität

Die angeborene Immunität umfasst alle Mechanismen, die bereits vor einer Infektion vorhanden sind und der ersten und zweiten Verteidigungslinie entsprechen. Ihre Hauptbestandteile sind:

• Physische Barrieren
• Chemische Barrieren
• Phagozyten
• Plasmaproteine

Physikalische Hindernisse: Die Epithelien, welche die Haut und die Schleimhäute (Magen-Darm-Trakt und Atemwege) bilden. Schleimhautzellen produzieren Schleim, der schmiert und Keime einfängt. Die Flimmerhärchen (in der Nase und Luftröhre) transportieren Keime im Schleim zum Rachen, von wo sie in den Magen gelangen und durch die Salzsäure zerstört werden.

Chemische Barrieren: Tränen, Speichel, Schleimsekrete, Sekrete aus den Talgdrüsen und Schweiß. Das Enzym Lysozym (in Tränen und Speichel) zerstört die Zellwände von Bakterien und führt zu deren Tod.

Phagozyten: Sie vermitteln unspezifische Reaktionen und werden durch Zellen mit Phagozyten-Kapazität (Fresszellen) repräsentiert, darunter Makrophagen, neutrophile Granulozyten und Natürliche Killerzellen (NK).

Plasmaproteine: Diese Barriere wird durch spezifische Proteine gebildet, die Zytokine, Interleukine oder Lymphokine genannt werden. Sie sind an der Induktion der Entzündungsreaktion und der Regulierung der Produktion weißer Blutkörperchen beteiligt. Hinzu kommen andere körpereigene Proteine (wie von infizierten Zellen und Makrophagen freigesetzte Interferone) sowie die Proteine des Komplementsystems.

2) Die erworbene (spezifische) Immunität

Die erworbene (spezifische) Immunität besteht aus Lymphozyten und deren Produkten. Sie zeichnet sich durch hohe Spezifität aus und besitzt ein Gedächtnis, um bei wiederholtem Kontakt mit demselben Erreger schneller zu reagieren.

• B-Lymphozyten: Produzieren Antikörper. Das sind Proteine, die extrazelluläre Mikroben erkennen, inaktivieren und deren Zerstörung erleichtern.
• T-Helferzellen (Helper T-Lymphozyten): Setzen Zytokine frei, welche die Vermehrung und Spezialisierung anderer Lymphozyten sowie die Entzündungsreaktion stimulieren und helfen, intrazelluläre Mikroben zu eliminieren.
• Natürliche Killerzellen (NK-Zellen): Sie zerstören Zellen, die durch intrazelluläre Erreger wie Viren infiziert sind.

Die adaptive Immunität unterteilt sich in:

• a) Adaptive humorale Immunität: Vermittelt durch hochspezifische Proteine, die sogenannten Antikörper (Immunglobuline).
• b) Adaptive zelluläre Immunität: Gekennzeichnet durch die Beteiligung von T-Zellen, die zur Zerstörung intrazellulärer Pathogene (wie Viren und Bakterien, die innerhalb von Zellen wachsen) beitragen.

Die adaptive Immunantwort erfolgt in drei Phasen:

1. Erkennung des Antigens (Klonale Selektionstheorie)
2. Aktivierung der Lymphozyten (Zwei-Signal-Hypothese)
3. Effektor-Phase (Beseitigung des Antigens)

Als Produkt dieses Prozesses wird das Antigen zerstört, und Gedächtniszellen werden für eine zukünftige Vernichtung des Erregers gespeichert.

Immunität und Impfung

Bei der Impfung werden Proben von abgetöteten oder abgeschwächten Varianten von Viren oder Bakterien verwendet. Einmal im Körper, erzeugen sie eine spezifische Immunantwort, um eine adaptive (erworbene) Immunität aufzubauen. Das Ziel ist es, Antikörper und zytotoxische Zellen zu produzieren, die in der Lage sind, virusinfizierte Zellen zu zerstören.

Organe des Lymphsystems (Immunorgane)

Dies sind die Organe, die Teil des Immunsystems und für die Bildung sowie Reifung von Lymphozyten verantwortlich sind. Das System besteht aus:

• Blut- und Lymphgefäßen
• Drüsen und Rachenmandeln
• Lymphknoten
• Thymus
• Milz
• Peyer-Plaques
• Knochenmark

Allergien

Allergien können als eine stark übertriebene Immunantwort gegen scheinbar harmlose Stoffe angesehen werden. Dies ist durch einen Erstkontakt mit dem Allergen gekennzeichnet, bei dem der Körper sensibilisiert wird, aber noch keine sichtbare Reaktion zeigt. Nach einer erneuten Exposition erfolgt eine entzündliche Reaktion sehr schnell.

Als Folge der entzündlichen Reaktion können folgende Symptome auftreten:

• Erhöhung der Schleimsekretion
• Dermatitis (Juckreiz)
• Ekzeme (Hautreizungen)
• Durchfall

Die Behandlung sieht den Einsatz von Antihistaminika vor, die unter Umständen mit abschwellenden Mitteln kombiniert werden.