Das Immunsystem: Aufbau, Funktion und Abwehrmechanismen

Das Immunsystem und seine Funktionen

Das Immunsystem dient der Abwehr von Krankheitserregern (Infektionen, einschließlich Viren, Bakterien und Protozoen), die zu Verletzungen und Krankheiten führen können.

Eigenschaften des Immunsystems

• Erkennung von Antigenen (AG).
• Antwort (Neutralisierung).
• Gedächtnis (Erwerb von Immunität).

Angeborene (Unspezifische) Immunität

Diese Abwehr ist sofort vorhanden, zeichnet sich durch eine schnelle Reaktionszeit aus und bildet die erste Hürde der Verteidigung.

Abwehrmechanismen

Externe Abwehr (Barrieren)

• Haut (Leder)
• Schleimhäute (Mukosa)
• Bakterielle Mikrobiota

Die Haut

• Epidermis: Schutzfunktion, kontinuierliche Abschuppung, Schweißdrüsen und Sekrete.
• Dermis: Lockeres Bindegewebe (Fibroblasten, Abwehrzellen wie Makrophagen, Mastzellen, Lymphozyten). Straffes Bindegewebe (Elastin und Kollagen).
• Hypodermis: Fettgewebe (Temperaturregelung und Energiereserven).

Die Schleimhäute

Ebenen von epithelialen Zellen, welche die Atemwege und den Magen-Darm-Trakt auskleiden.

• Atemwege: Entfernung von Staubpartikeln oder Keimen (Husten, Niesen).
• Magen-Darm-Schleimhaut.

Bakterielle Mikrobiota

Der Körper lebt in Mutualismus mit etwa 10¹⁴ lebenden Bakterien.

Interne Abwehr

• Entzündliche Reaktion.
• Fieber.
• Bekämpfung von Tumoren.
• Phagozytose.

Entzündliche Reaktion

Mastzellen (im Gewebe) und Basophile (im Blut) setzen Histamin frei, welches Eosinophile und Neutrophile anzieht und eine Entzündung auslöst.

Fieber

Bakterien/Viren setzen exogene Pyrogene frei, die zu endogenen Pyrogenen führen. Diese wirken auf den Hypothalamus (Temperaturregler) und bewirken einen Temperaturanstieg (1–4 °C).

Tumorbekämpfung

Die Zellteilung wird reguliert durch:

• Stimulation: Verbreitungsgene (Protoonkogene).
• Hemmung: Tumor-Suppressor-Gene (Onkogene).

Krebszellen können sich unkontrolliert vermehren (Tumor). Zellen des Immunsystems, die hier eingreifen, sind die Natural Killers (NK-Zellen).

Phagozytose und Vasodilatation

Mastzellen und Basophile setzen Histamin frei, welches Eosinophile und Neutrophile anzieht. Dies führt zur Vasodilatation (Gefäßerweiterung), die den Durchtritt von Blutzellen in das geschädigte Gewebe ermöglicht.

Das Komplementsystem

Das Komplementsystem ist ein Satz von etwa 20 enzymatischen Proteinen, die nach einer Kette (Kaskade) wirken und eine schnelle Reaktionsverstärkung bewirken.

Ablauf:

1. Die Verbindung von Antigen und Antikörper (oder Bakterium) aktiviert C3.
2. Opsonierung: C3b + C5 erkennen Bakterien.
3. Entzündung: C3 -> C5a aktivieren Mastzellen -> Histamin.
4. Lyse der Bakterien: C5b verbindet sich mit C6, C7, C8 und C9.

Der Membran-Angriffskomplex (C5b-C9) schafft eine Pore in der bakteriellen Membran, durch die intrazelluläres Material austritt (Lyse).

Spezifische oder Erworbene Immunität

Diese Mechanismen werden erst aktiviert, nachdem der Infektionserreger einmal erkannt wurde. Sie führen zu einer effizienten Immunreaktion.

Komponenten der Erworbenen Immunität

• Zellen: B-Lymphozyten, T-Lymphozyten (Helfer, zytotoxisch, Suppressor).
• Chemische Komponenten: Immunglobuline (Antikörper).

Antikörper oder Immunglobuline

Die Bindung des Antigens des Infektionserregers an den Antikörper erfolgt spezifisch (Agglutination). Diese Bindung fixiert das Antigen und dient als Signal für die Eliminierung durch verschiedene Arten weißer Blutkörperchen.

Antikörper-Typen

• IgG: Haupttyp im Blut, bei sekundärer Immunantwort.
• IgM: Bei primärer Immunantwort, besteht aus 5 Untereinheiten (Pentamer).
• IgA: In Sekreten (Milch, Schleim, Speichel).
• IgE: Bindet an Rezeptoren von Mastzellen und Basophilen, beschleunigt deren Histaminfreisetzung. Verantwortlich für Allergien.
• IgD: Durch die schwere Kette bestimmt.

Ig-Struktur

Die Ig-Gene unterliegen Mutationen, um die Vielfalt der variablen Regionen zu erzeugen. Die Struktur wird von 3 Genen kodiert (2 leichte und 1 schwere Kette), was die Variabilität erhöht.

Zelluläre Immunität

Die zelluläre Immunität wird hauptsächlich durch Lymphozyten vermittelt:

• B-Zellen: Produzieren Antikörper.
• T-Lymphozyten:
  • Helferzellen (T_H): Fördern die Immunantwort.
  • Zytotoxische Zellen (Killerzellen): Eliminieren infizierte Zellen.
  • Suppressorzellen (T_S): Hemmen T- und B-Lymphozyten (Regulatoren).