Teile des Immunsystems

Wenn Krankheitserreger an den unspezifischen Schutzmechanismen des angeborenen Immunsystems vorbeikommen, übernimmt das adaptive Immunsystem. Betrachten Sie in unserem Polizeibeispiel die Komponenten der adaptiven Immunität als „Spezialkräfte“

Die „Spezialkräfte“ der adaptiven Immunantwort haben zwei wichtige Aufgaben:

• Stoppen Sie die aktuelle Infektion
• Generieren Sie ein immunologisches Gedächtnis

Gedächtniszellen überwachen den Körper, um zukünftige Infektionen durch denselben Erreger zu stoppen oder deren Auswirkungen zu verringern. Wenn es überhaupt zu einer zweiten Infektion kommt, ist sie typischerweise von kürzerer Dauer und weniger schwerwiegend als die erste Begegnung. Impfstoffe ermöglichen es uns, die Vorteile des immunologischen Gedächtnisses zu nutzen, ohne die Risiken, die mit einer ersten Begegnung verbunden sind. Um beim Beispiel der Polizei zu bleiben: Impfstoffe sind wie die Übungen, die Polizisten absolvieren, um für den Ernstfall gewappnet zu sein.

Die „Spezialkräfte“ rufen

Die adaptive Immunantwort wird durch die Aktivitäten von Zellen angetrieben, die Antigen-präsentierende Zellen (APCs) genannt werden. Drei Zelltypen können als APCs dienen – dendritische Zellen, Makrophagen und B-Zellen. Von diesen sind die dendritischen Zellen der häufigste und leistungsfähigste APC-Typ. Sie gelten als Brücke zwischen der angeborenen und der adaptiven Immunantwort.

Dendritische Zellen werden im Knochenmark produziert und wandern durch das Blut in die Gewebe, wo sie nach Krankheitserregern suchen. Wenn sie auf einen Erreger stoßen, phagozytieren sie ihn, zerbrechen ihn in Stücke und legen die Stücke auf ihrer Oberfläche als „Signal“ für andere Komponenten des Immunsystems ab. Während dies geschieht, wandert die dendritische Zelle aus dem Gewebe zum nächstgelegenen Lymphknoten, wo diese Oberflächensignale, Antigene genannt, helfen, T-Zellen zu aktivieren. Dendritische Zellen können die meisten Arten von Krankheitserregern, wie Viren, Bakterien, Pilze und Parasiten, verarbeiten und präsentieren.

Während die Antigenpräsentation die primäre Funktion der dendritischen Zellen ist, sind Makrophagen und B-Zellen fähige APCs, aber dies ist nicht ihre primäre Funktion. Makrophagen, wie im Abschnitt über das angeborene Immunsystem beschrieben, zerstören in erster Linie Krankheitserreger, signalisieren die angeborene Immunantwort und verursachen Entzündungen. Wenn sie als APCs fungieren, dann typischerweise, um Antigene von Krankheitserregern zu präsentieren, die sie aufgenommen haben und die sich so entwickelt haben, dass sie nicht durch typische angeborene Immunantworten getötet werden. B-Zellen sind ein wesentlicher Teil der adaptiven Immunantwort (siehe Abschnitt „Vorbereitung auf den Kampf“ unten), aber sie dienen manchmal als APCs, um Reaktionen gegen Toxine oder kleinere Antigene, wie Proteine, zu aktivieren. Ähnlich wie dendritische Zellen müssen Makrophagen und B-Zellen, die als APCs fungieren, zum drainierenden Lymphknoten wandern, um die adaptive Immunantwort zu aktivieren.

Vorbereitung auf den Kampf

Wenn das Antigen in den drainierenden Lymphknoten präsentiert wird, beginnt die adaptive Immunantwort in vollem Umfang. In unserem Beispiel mit der Polizei führt die Antigenpräsentation zu einer „all hands on deck“-Reaktion. Diese Antworten sind insofern faszinierend, als sie hauptsächlich durch kleine Proteine und „passende“ Marker auf der Zelloberfläche gesteuert werden. Die kleinen Proteine werden Zytokine genannt, und wenn sie an die Oberfläche einer Zelle binden, handelt die Zelle entsprechend. Die Aktionen sind weitreichend, können aber auch das Wachstum, die Veränderung, die Fortpflanzung oder die Interaktion mit anderen Zellen umfassen. Es wurden mehr als 50 Arten von Zytokinen identifiziert. Damit ein bestimmtes Zytokin an eine Zelloberfläche binden kann, muss die Zelle einen „passenden“ Marker, einen sogenannten Rezeptor, besitzen. Verschiedene Zelltypen haben unterschiedliche Rezeptoren und können daher mehr oder weniger von bestimmten Zytokinen beeinflusst werden. Außerdem verursachen einige Zytokine mehr als eine Wirkung, und mehrere Zytokine können ähnliche Wirkungen hervorrufen. Diese scheinbare „Überlappung“ ist wichtig, weil sie unser Immunsystem in die Lage versetzt, Infektionen auf vielfältige Weise abzuwehren. Außerdem ermöglicht es Menschen, die mit einer Immunschwäche geboren wurden, zu überleben. Mehr über diesen Aspekt des Immunsystems erfahren Sie im Abschnitt „Was passiert, wenn das Immunsystem nicht richtig funktioniert?“

Neben den Zytokinen und APCs sind zwei primäre Zelltypen von zentraler Bedeutung für die Bemühungen der adaptiven Immunantwort – T-Zellen und B-Zellen.

T-Zellen

Diese Zellen sind wichtig für die Moderation der adaptiven Immunantwort. Man kann sie sich wie die Polizeichefs und -wachtmeister vorstellen, die sicherstellen, dass die richtige Anzahl von Mitarbeitern auf eine Situation reagiert. Drei Arten von T-Zellen haben jeweils unterschiedliche Aufgaben:

• Helfer-T-Zellen überwachen die Zytokin-Signalisierung, um B-Zellen zu aktivieren und die Effizienz anderer Immunzellen, wie z. B. Makrophagen, zu erhöhen.
• Zytotoxische T-Zellen sind bei Virusinfektionen wichtig, da sie Zellen abtöten, die von Viren infiziert wurden.
• Regulatorische T-Zellen regulieren die Immunantwort. Sie signalisieren zu Beginn einer Infektion eine erhöhte Aktivität und umgekehrt eine Abnahme der Reaktion, wenn die Infektion unter Kontrolle gebracht wird.

B-Zellen

Wenn sie aktiviert sind, beginnen B-Zellen sich zu vermehren und ihre Anzahl steigt schnell an. In unserem Beispiel sind die B-Zellen die Waffentruppe, die auf den Tatort losgeht. Und wie die Waffen, die die Polizisten tragen, sind auch die B-Zellen bewaffnet. Der einzige Zweck der meisten B-Zellen besteht darin, große Mengen von Antikörpern abzusondern. B-Zellen, die Antikörper absondern, werden auch als Plasmazellen bezeichnet.

Antikörper, die von B-Zellen abgesondert werden, sind eine entscheidende Waffe der adaptiven Immunantwort. Sie sind spezifisch für den angreifenden Erreger, so dass sie an diesen binden und ihn neutralisieren können. Beim Menschen gibt es fünf verschiedene Klassen von Antikörpern, die auch als Immunglobuline (Ig) bezeichnet werden: IgG, IgM, IgA, IgE und IgD. Jedes hat einzigartige Eigenschaften und Aufgaben.

• IgG ist das am häufigsten vorkommende und findet sich im Blut und in den Geweben. Es wurden vier verschiedene Unterkategorien von IgG identifiziert. Ein typischer Erwachsener hat mehr als 70 Gramm (oder 17 Teelöffel) IgG, das täglich in seinem Blutkreislauf zirkuliert, um auf Krankheitserreger zu achten. IgG zirkuliert auch in den Zwischenräumen des Gewebes. Dies ist auch die Art von Antikörpern, die während der Schwangerschaft über die Plazenta verteilt wird.
• IgM zirkuliert ebenfalls im Blut. IgM ist einer der frühesten Antikörpertypen, die während einer Infektion auftreten. Diese Antikörper sind zwar spezifisch für den Erreger, aber weniger wirksam als IgG-Antikörper, die später während einer Infektion auftreten. Da IgM als Pentamer auftritt, d. h. 5 IgM-Moleküle, die zusammen reisen, verlassen sie nicht das Blut und gelangen nicht in das Gewebe wie IgG. Die Gruppierung dieser Moleküle macht die geringere Wirksamkeit im Vergleich zu IgG wieder wett. Stellen Sie sich das vor wie fünf Bürger, die einen Verdächtigen daran hindern, den Tatort zu verlassen, im Vergleich zu einem Polizisten mit einer Waffe. Die fünf Bürger können den Verbrecher umzingeln und damit die Flucht erschweren, aber wenn ein einzelner Beamter mit polizeilichen Mitteln eintrifft, ist die Möglichkeit der Flucht noch geringer.
• IgA kommt im Blut vor, aber seine wichtigste Aufgabe ist der Schutz von Schleimhautoberflächen. Aus diesem Grund finden sich IgA-Antikörper tendenziell in höheren Konzentrationen im Verdauungs- und Atemtrakt. IgA wird auch häufig in der Muttermilch gefunden.
• IgE-Antikörper befinden sich direkt unter der Haut und entlang der Blutgefäße. Sie sind am effektivsten bei der Bekämpfung von Infektionen, die durch Parasiten verursacht werden. Diese Art von Antikörpern wird am häufigsten mit allergischen Reaktionen in Verbindung gebracht.
• IgD ist weniger gut erforscht, aber es kann eine Rolle beim Schutz gegen Infektionen der Atemwege spielen und unser Immunsystem daran hindern, unsere eigenen Zellen und Gewebe anzugreifen, die als „Selbst“-Antigene bekannt sind. IgD findet sich in den Atemwegen und in geringen Mengen im Blut.

Schauen Sie sich dieses kurze Video über die Funktionsweise von Antikörpern an.

Nach dem Erfolg die Zukunft vorbereiten

Die meisten der Zellen, die während einer Infektion aktiviert werden, sterben während oder kurz nach der Infektion ab. Eine kleine Untermenge von B- und T-Zellen bleibt jedoch auf unbestimmte Zeit erhalten. Sie werden Gedächtniszellen genannt. Diese Gedächtniszellen erkennen spezifische Antigene. Zum Beispiel haben die meisten von uns Gedächtnis-B- und T-Zellen, die unseren Körper auf Grippe überwachen. Unabhängig davon, ob unsere erste Begegnung mit der Influenza eine Infektion oder das Ergebnis einer Impfung war, hat unser Immunsystem den Prozess durchlaufen, aktiviert zu werden und auf den Angriff zu reagieren. Diese erste Reaktion wird als primäre Immunreaktion bezeichnet. Die Gedächtniszellen, die nach einer Primärinfektion verbleiben, dienen als Wächter, die darauf warten, dass die Influenza erneut auftritt. Wenn dies der Fall ist, werden diese Zellen schnell aktiviert, so dass das Immunsystem eine schnellere und effizientere Immunantwort auf diesen zweiten (oder dritten oder vierten usw.) Angriff produzieren kann.

Immunologische Antworten, die von Gedächtniszellen gesteuert werden, nennt man sekundäre Antworten. In unserem Polizeibeispiel können Sie sich die Gedächtnisreaktionen wie erfahrene Beamte vorstellen. Die Beamten mit mehr Erfahrung können wahrscheinlich vorhersehen, was passiert, und können so schneller, sicherer und effizienter reagieren. Auf die gleiche Weise erlauben Gedächtniszellen dem adaptiven Immunsystem, seinen Angriff schneller zu starten. Diese Bereitschaft verkürzt die Reaktionszeit um mehrere Tage. Die Ergebnisse können auf verschiedene Weise realisiert werden. Manche Menschen haben keine Symptome und merken nicht einmal, dass sie das zweite Mal exponiert waren. Einige Menschen werden Symptome haben, aber sie werden nicht so schwere Symptome haben. Sie werden wahrscheinlich auch weniger Tage krank sein.

Schauen Sie sich dieses kurze Video an, wie das adaptive Immunsystem funktioniert.