Täglich kommen wir mit zahllosen Krankheitserregern
in Kontakt und werden dennoch nur selten krank.
Doch wie kann der Körper diese Pathogene
erkennen und bekämpfen?
Das wollen wir im Folgenden Schritt für Schritt
besprechen.
Einen ersten mechanischen Schutz bieten bereits
die Haut und die Schleimhäute.
In den Atemwegen dienen zudem Schleim, Kinozilienbewegungen
und der Hustenreflex als Schutzmechanismen.
Auch die Körpersekrete helfen bei der Abwehr
von Krankheitserregern: So enthält u.a. der
Speichel Lysozym, welches die Zellwände von
grampositiven Bakterien zerstören kann.
Die Magensäure schafft wiederum im Magen
für die meisten Bakterien ein erregerunfreundliches
Milieu.
Auch die Bakterien der natürlichen Flora
der Haut und Schleimhäute verdrängen und
bekämpfen Krankheitserreger.
Gelingt es einem Erreger dennoch, in den Körper
einzudringen, ist er auf weitere, aktive Abwehrmechanismen
des Immunsystems angewiesen.
Zunächst werden die Zellen des unspezifischen
Immunsystems aktiv.
Bestimmte Reize, wie z.B. eine Gewebeschädigung,
lösen eine Entzündungsreaktion aus.
Dadurch werden weiße Blutkörperchen, insbesondere
Granulozyten und Makrophagen, angelockt.
Sie dringen aus den angrenzenden Blutgefäßen
in das geschädigte Gewebe ein.
Viele Pathogene enthalten bestimmte wiederkehrende
Muster, anhand derer sie vom Körper als fremd
erkannt werden können.
Dazu gehören z.B.
Lipopolysaccharide welche ein Bestandteil
der äußeren Zellwand von gramnegativen Bakterien
sind.
Diese Merkmale bezeichnet man auch als Pathogen
associated Molecular Patterns oder abgekürzt
PAMPs.
Sie sind insofern unspezifisch, als dass sie
kennzeichnend für diverse Subtypen der Pathogene
sind.
Die durch die Entzündung angelockten Granulozyten
und Makrophagen erkennen über sogenannte
“Pattern Recognition Receptors”, kurz
PRRs, diese PAMPs der Krankheitserreger.
Die Granulozyten sezernieren daraufhin toxische
Substanzen, um die Bakterien zu bekämpfen.
Die Makrophagen “fressen” die Bakterien,
phagozytieren sie also.
Außerdem aktivieren die PAMPs das Komplementsystem.
Das Komplementsystem besteht aus vielen verschiedenen
Proteinen, die zunächst inaktiv in Gewebe
und Blut zirkulieren.
Durch Pathogene werden sie aktiviert und lösen
eine Reaktionskaskade aus.
Diese führt zu drei Effekten.
Erstens werden weitere weiße Blutkörperchen
angelockt, die die Entzündung stimulieren.
Zweitens markieren die Komplementfaktoren
die Pathogene.
Durch diese sogenannte Opsonierung wird die
Phagozytose erleichtert - und bei einigen
Erregern sogar überhaupt erst ermöglicht.
Und drittens entsteht durch die Komplementkaskade
der Membranangriffskomplex, kurz MAC, der
insb. gramnegative Bakterien durch Porenbildung
direkt unschädlich machen kann.
Zusätzlich zum unspezifischen Immunsystem
wird auch noch das spezifische Immunsystem
aktiviert.
Dessen Reaktionen beginnen etwas später und
laufen dann auch erst relativ langsam an.
Durch seinen hohen Spezialisierungsgrad ist
es allerdings in der Lage, besonders effektiv
das eingedrungene Pathogen zu bekämpfen und
so eine Ausbreitung zu verhindern.
Die Schnittstelle zwischen dem unspezifischen
und dem spezifischen Immunsystem sind die
antigenpräsentierenden Zellen, zu denen u.a.
die Makrophagen und dendritischen Zellen zählen.
Diese Zellen können Bestandteile der Krankheitserreger,
sogenannte Antigene, aufnehmen, weiter prozessieren
und auf ihrer Zelloberfläche durch MHC-Moleküle,
die sogenannten Haupthistokompatibilitätskomplexe,
präsentieren.
Dadurch wird das spezifische Immunsystem aktiviert.
Wie genau Makrophagen und dendritische Zellen
die Antigene präsentieren, kannst du dir
in unserem Video zur Antigenpräsentation
via MHC anschauen.
Die entscheidenden zellulären Vertreter des
spezifischen Immunsystems sind die T- und
B-Zellen.
Sie zirkulieren im Blut, finden sich aber
auch in lymphatischen Geweben wie den Lymphknoten,
Tonsillen oder in der Mucosa des Darms.
Ihre Immunreaktion wird über die Antigene
ausgelöst.
Erst bei Kontakt mit genau dem Antigen, das
spezifisch für ihren Rezeptor ist, werden
sie aktiviert.
Zunächst gehen wir auf die T-Zellen ein,
von denen es zwei Hauptgruppen gibt.
Anhand ihrer Oberflächenproteine werden sie
in CD4+- und CD8+-T-Zellen unterteilt.
Die CD4+-T-Zellen werden auch T-Helferzellen
genannt.
Sie aktivieren Makrophagen und Granulozyten
oder helfen bei der Aktivierung der B-Zellen.
Die CD8+-zytotoxischen T-Zellen töten virusbefallene
Zellen oder Tumorzellen ab.
Schauen wir uns die CD4+-T-Zellen einmal genauer
an.
Eine dendritische Zelle präsentiert über
MHCII-Rezeptoren das aufgenommene Antigen
auf ihrer Oberfläche zahllosen CD4+-T-Zellen.
Eine passende CD4+-T Zelle bindet mit ihrem
für das eine Antigen spezifischen T-Zellrezeptor
und weiteren Hilfsproteinen an die denritische
Zelle.
Über eine Ausschüttung von Botenstoffen,
den sogenannten Cytokinen, wird nun die CD4+-T-Zelle
zur Proliferation angeregt.
Je nach Pathogen differenziert sich die CD4+-T-Zelle
in unterschiedliche T-Zell-Subtypen.
Grundsätzlich können unterschiedliche T-Helferzellen,
regulatorische T-Zellen und im Verlauf T-Gedächtniszellen
entstehen.
Eine besondere Gruppe sind dabei die follikulären
T-Helferzellen, kurz TFH-Zellen.
Sie sind wichtig zur Aktivierung der B-Zellen.
Auf sie kommen wir später noch einmal zurück.
Die regulatorischen T-Zellen verhindern eine
überschießende Immunantwort.
Die Gedächtniszellen verbleiben jahrelang
im Körper und können bei einer erneuten
Infektion mit genau demselben Erreger für
eine schnellere Reaktion des spezifischen
Immunsystems sorgen.
Je nach eingedrungenem Pathogen gibt es noch
weitere T-Helferzellen, die mittels Cytokinen
die Zellen der unspezifischen Immunabwehr
aktivieren.
Neben den CD4+-T-Zellen können auch CD8-positive
T-Zellen aktiviert werden.
Diese zytotoxischen T-Zellen werden durch
Antigenpräsentation nicht wie die CD4+-T-Zellen
über MHCII, sondern über MHCI aktiviert.
Die zytotoxischen T-Zellen erkennen eine virusbefallene
oder entartete Zelle und lösen bei ihr den
programmierten Zelltod aus, die sogenannte
Apoptose.
Nun kommen wir zu den B-Zellen, die Krankheitserreger
mit Antikörpern bekämpfen können.
B-Zellen können Antigene auf zwei Wegen erkennen:
Einerseits können sie wie die T-Zellen präsentierte
Antigene erfassen.
Darüber hinaus können sie Antigene aber
auch direkt ohne Präsentation erkennen.
Hat eine B-Zelle das zu ihrem individuellen
B-Zellrezeptor passende Antigen gefunden,
präsentiert sie es daraufhin selbst über
MHC II.
Wird dieses Antigen wiederum durch eine passende,
zuvor entstandene TFH-Zelle erkannt, bindet
sie mit ihrem T-Zellrezeptor und Hilfsproteinen
an die B-Zelle.
Erst nach dieser doppelten Überprüfung wird
die B-Zelle durch Cytokine aktiviert und beginnt
zu proliferieren.
Es entstehen dabei Gedächtniszellen und Plasmazellen.
Die B-Gedächtniszelle ist wie schon zuvor
die T-Gedächtniszelle für eine schnellere
Immunantwort bei erneuter Infektion zuständig.
Die Plasmazelle produziert Antikörper, die
genau zu dem Antigen des Krankheitserregers
passen.
Zunächst entstehen IgM-Antikörper, später,
angeregt durch T-Helferzellen, hochaffine
IgG-Antikörper oder weitere, den besonderen
Bedürfnissen angepasste Antikörper.
Die Antikörper binden nun an die eingedrungenen
Krankheitserreger.
Die Endstrecke der spezifischen Immunantwort
besteht aus drei Teilen: Erstens kann die
Bindung der Antikörper allein schon Pathogene
unschädlich machen.
Zweitens führt diese Bindung durch Opsonierung
zu einer effektiveren Phagozytose.
Drittens wird wieder das Komplementsystem
aktiviert.
Wie schon zuvor erwähnt, können so über
den Membranangriffskomplex die Krankheitserreger
direkt zerstört werden.
Es werden aber auch weitere Leukozyten angelockt
und wiederum die Pathogene opsoniert.
Fassen wir zum Ende noch einmal die wichtigsten
Fakten zur Immunantwort zusammen: Das unspezifische
Immunsystem ist für die grobe Erkennung und
schnelle Erstreaktion auf ein Pathogen zuständig.
Die antigenpräsentierenden Zellen aktivieren
das spezifische Immunsystem und stellen so
eine Verbindung zwischen unspezifischem und
spezifischem Immunsystem her.
Das spezifische Immunsystem ermöglicht mittels
Antikörper und cytotoxischen T-Zellen eine
hocheffektive, wenn auch später einsetzende
Bekämpfung der Krankheitserreger.
Dafür kann es dank seiner Gedächtnisfunktion
bei einer erneuten Infektion besonders schnell
reaktiviert werden.
Das Komplementsystem spielt dabei an zwei
Punkten eine wichtige Rolle: Erstens ist es
an der Einleitung der unspezifischen Immunantwort
beteiligt.
Zweitens ist es Teil der gemeinsamen Endstrecke
von spezifischer und unspezifischer Immunantwort.
Unspezifisches und spezifisches Immunsystem
sind also vielfältig miteinander verknüpft.
