Zytokine und Zytotoxizität im Immunsystem: Überblick

Zytokine I (angeborene Immunantwort)

Zytokine können redundant (gleichartig), synergistisch (verstärkend) oder antagonistisch (gegenläufig) wirken.

Interferone

Interferone (IFN): IFN-alpha, IFN-omega, IFN-tau, IFN-beta (Typ I) sowie IFN-gamma (Typ II).

Typ-I-Interferone

• Antiviral: hemmen die Proteinsynthese der Viren
• Aktivieren NK-Zellen
• Fördern die Expression von MHC-Klasse-I-Molekülen und aktivieren damit CD8-T-Zellen
• Hemmen die Mitose (Zellteilung)

Zytokine der Alarmreaktion

• IL-1 (alle Typen): Virale Abwehr und Tumorabwehr
• IL-6: Wird von Makrophagen, Endothelzellen, Fibroblasten, Myozyten (Muskelzellen) und T-Lymphozyten ausgeschüttet. Wirkt entzündungsfördernd, IL-1ra wirkt entzündungshemmend. IL-6 reguliert die Differenzierung von B-Zellen und die Synthese von Antikörpern.
• TNF: Wird von T-Lymphozyten, Makrophagen und NK-Zellen gebildet. Wirkungen: Erhöhung der vaskulären Permeabilität, Aktivierung von Endothelzellen, Fieber, Bildung von Akute-Phase-Proteinen, septischer Schock und Tod.

IL-15

IL-15: Entwicklung und Aktivierung von NK-Zellen

IL-12

IL-12: Aktiviert T-Lymphozyten und NK-Zellen und fördert die Differenzierung von CD4-T-Zellen zu Th1-Zellen.

Chemokine

Chemokine: CCL werden von verschiedenen Zellen produziert und ziehen NK-Zellen, Lymphozyten und Basophile an. CXCL wird von Neutrophilen produziert.

Zytokine II (adaptive Immunantwort)

IL-2

IL-2: Wird von CD4-Th1-Zellen produziert. Es ist ein autokriner Proliferationsfaktor (klonale Expansion), wirkt antiapoptotisch (Bcl-2) und stimuliert letztlich die zytotoxische Aktivität von NK-Zellen und CD8-Zellen sowie das Wachstum und die Verbreitung von B-Lymphozyten.

Superantigene

Superantigene lösen einen toxischen Schock aus. T-Lymphozyten und Makrophagen bilden TNF; Superantigene können so einen tödlichen septischen Schock verursachen, z. B. bei einer Infektion mit gramnegativen Bakterien.

IL-4

IL-4: Wird von CD4-Th2-Zellen, eosinophilen Granulozyten und Mastzellen produziert. Es aktiviert NK-, NKT- und T-Zellen, fördert die klonale Proliferation von B-Lymphozyten und den Klassenwechsel zu IgE, das bei Allergien und Helminthen-Infektionen wichtig ist. Außerdem steigert es die Expression von MHC-Klasse-II.

IFN-gamma (Typ II)

IFN-gamma (Typ II): Wird von CD4-Th1-Zellen, CD8-T-Zellen und NK-Zellen produziert und hemmt Th2-Zellen. Es ist der wichtigste Aktivator von Makrophagen, steigert die Expression von MHC-I und MHC-II und fördert den Klassenwechsel zu antiviralen IgG-Antikörpern.

Lymphotoxin (TNF-beta)

Lymphotoxin (TNF-beta): Wird von CD4-Th1-Zellen abgesondert, liegt in membrangebundener oder löslicher Form vor, wirkt proinflammatorisch und ist an der Embryonalentwicklung lymphatischer Knoten beteiligt.

IL-5

IL-5: Wird von CD4-Th2-Zellen produziert und aktiviert Mastzellen und eosinophile Granulozyten. Es fördert die Verbreitung von B-Lymphozyten, den Klassenwechsel zu IgA sowie die Proliferation und zytotoxische Funktion gegen Helminthen.

Hämatopoetische Zytokine

Hämatopoetische Zytokine: SCF (c-Kit) wirkt auf hämatopoetische Zellen, IL-7 fördert die Vorläufer von T- und B-Zellen, IL-3 ist ein hämatopoetischer Wachstumsfaktor.

Th1- und Th2-Zellen

• Th1: IL-2, IFN-gamma, Lymphotoxin. Aktivieren CD8-Zellen, neutrophile Granulozyten, Makrophagen, NK-Zellen und B-Lymphozyten; wirken gegen intrazelluläre Viren.
• Th2: IL-4, IL-5, IL-10, IL-13. Fördern die humorale Immunantwort; wirken gegen extrazelluläre Bakterien.

Zytotoxizität

• CD8- und NKT-T-Lymphozyten: Granulat-abhängige Zytotoxizität nach Aktivierung des TCR und Calcium-Einstrom (Ca2+), außerdem FAS/FasL-vermittelte Apoptose.
• CD4-T-Lymphozyten: FAS/FasL, zytotoxische Zytokine TNF und Lymphotoxin.
• NK-Zellen: Granulat-abhängig (Ca2+), FAS/FasL sowie ADCC über IgG.
• Makrophagen und Neutrophile: Phagozytose über PRR-Rezeptoren, die PAMPs erkennen; Zelllyse durch freie Radikale und NO; ADCC über IgG.
• Eosinophile: Lyse von Zellen durch toxische Substanzen; ADCC über IgE (gegen Helminthen).
• Perforin: Ähnlich wie bei CD8-Zellen, wird von NK- und NKT-Zellen konstitutiv gebildet.
• FAS/FasL: Führt bei T-Zellen zum Zelltod und aktiviert die Caspase-Kaskade in NK-, NKT-, CD8- und CD4-Zellen; ebenso wirken TNF und Lymphotoxin.
• Aktivierung / Hemmung: CD8 aktiviert über den TCR; MHC-Klasse-I hemmt NK-Zellen.
• ADCC: IgG-Antikörper binden über den Fc-Rezeptor und aktivieren NK-Zellen, die Granulat freisetzen.
• NKT-Zellen: Erkennen über NK1.1 und TCR CD1-präsentierte Lipide.
• Makrophagen und neutrophile Granulozyten: Phagozytose und ADCC über IgG; ihre Granula enthalten reaktive Stickstoffverbindungen und freie Radikale (eine andere Art von Granulat).