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11.4: Angeborene Verteidiger - Biologie

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11.4: Angeborene Verteidiger

11.4: Angeborene Verteidiger - Biologie

Das Komplementsystem hilft oder „komplementiert“ die Fähigkeit von Antikörpern und phagozytischen Zellen, Krankheitserreger aus einem Organismus zu entfernen.

Lernziele

Veranschaulichen Sie die wichtigsten Punkte des Komplementsystems

Die zentralen Thesen

Wichtige Punkte

  • Drei biochemische Wege aktivieren das Komplementsystem – der klassische Komplementweg, der alternative Komplementweg und der Lektinweg.
  • Die Grundfunktionen des Komplements sind: Opsonisierung (Verstärkung der Phagozytose von Antigenen) Chemotaxis (Anziehung von Makrophagen und Neutrophilen) Zelllyse (Aufbrechen der Membranen fremder Zellen) und Verklumpung (Antigen-tragende Mittel).
  • Das Komplementsystem besteht aus einer Reihe kleiner Proteine ​​im Blut, die im Allgemeinen von der Leber synthetisiert werden und normalerweise als inaktive Vorläufer (Proproteine) zirkulieren.

Schlüsselbegriffe

  • Antikörper: Ein Antikörper (Ab), auch bekannt als Immunglobulin (Ig), ist ein großes Y-förmiges Protein, das von B-Zellen produziert wird und vom Immunsystem verwendet wird, um Fremdkörper wie Bakterien und Viren zu identifizieren und zu neutralisieren. Der Antikörper erkennt einen einzigartigen Teil des fremden Ziels, ein sogenanntes “-Antigen. “
  • phagozytisch: Phagozytose, was “Zelle” bedeutet und -osis, was “Prozess” bedeutet, ist der zelluläre Prozess des Umhüllens fester Partikel durch die Zellmembran, um ein internes Phagosom durch Phagozyten und Protisten zu bilden.
  • Krankheitserreger: Ein Krankheitserreger oder Infektionserreger (umgangssprachlich als Keim bezeichnet) ist ein Mikroorganismus (im weitesten Sinne, wie ein Virus, Bakterium, Prion oder Pilz), der bei seinem Wirt eine Krankheit verursacht. Der Wirt kann ein Tier (einschließlich Menschen), eine Pflanze oder sogar ein anderer Mikroorganismus sein.
  • klassischer Weg: eine Gruppe von Blutproteinen, die die spezifische Antikörperantwort vermitteln

Das Komplementsystem hilft oder „komplementiert“ die Fähigkeit von Antikörpern und phagozytischen Zellen, Krankheitserreger aus einem Organismus zu entfernen. Es ist ein Teil des Immunsystems, das als „angeborenes Immunsystem“ bezeichnet wird und nicht anpassungsfähig ist und sich im Laufe des Lebens eines Menschen nicht verändert. Es kann jedoch vom adaptiven Immunsystem rekrutiert und aktiviert werden.

Das Komplementsystem besteht aus einer Reihe kleiner Proteine ​​im Blut, die im Allgemeinen von der Leber synthetisiert werden und normalerweise als inaktive Vorläufer (Proproteine) zirkulieren. Wenn sie durch einen von mehreren Auslösern stimuliert werden, spalten Proteasen im System spezifische Proteine, um Zytokine freizusetzen und eine verstärkende Kaskade weiterer Spaltungen einzuleiten. Das Endergebnis dieser Aktivierungskaskade ist eine massive Verstärkung der Reaktion und Aktivierung des zelltötenden Membranangriffskomplexes. Über 25 Proteine ​​und Proteinfragmente bilden das Komplementsystem, darunter Serumproteine, Serosaproteine ​​und Zellmembranrezeptoren. Sie machen etwa 5 % der Globulinfraktion des Blutserums aus.

Drei biochemische Wege aktivieren das Komplementsystem: der klassische Komplementweg, der alternative Komplementweg und der Lektinweg. Die Grundfunktionen des Komplements sind: Opsonisierung (Verstärkung der Phagozytose von Antigenen) Chemotaxis (Anziehung von Makrophagen und Neutrophilen) Zelllyse (Aufbrechen der Membranen fremder Zellen) und Verklumpung (Antigen-tragende Mittel).

Die Proteine ​​und Glykoproteine, die das Komplementsystem bilden, werden von den Leberhepatozyten synthetisiert. Aber auch Gewebsmakrophagen, Blutmonozyten und Epithelzellen des Urogenitaltrakts und des Magen-Darm-Trakts werden in signifikanten Mengen produziert. Die drei Aktivierungswege erzeugen alle homologe Varianten der Protease C3-Convertase. Der klassische Komplementweg erfordert typischerweise Antigen, Antikörperkomplexe zur Aktivierung (spezifische Immunantwort), während die alternativen und Mannose-bindenden Lektinwege durch C3-Hydrolyse oder Antigene ohne Anwesenheit von Antikörpern aktiviert werden können (unspezifische Immunantwort). In allen drei Wegen spaltet und aktiviert die C3-Convertase die Komponente C3, wodurch C3a und C3b erzeugt werden und eine Kaskade weiterer Spaltungs- und Aktivierungsereignisse verursacht wird. C3b bindet an die Oberfläche von Pathogenen, was zu einer stärkeren Internalisierung durch phagozytische Zellen durch Opsonisierung führt. C5a ist ein wichtiges chemotaktisches Protein, das bei der Rekrutierung von Entzündungszellen hilft.

C3a ist der Vorläufer eines wichtigen Zytokins (Adipokin) namens ASP und wird normalerweise schnell von Carboxypeptidase B gespalten. Sowohl C3a als auch C5a haben eine Anaphylatoxin-Aktivität, die direkt die Degranulation von Mastzellen auslöst sowie die Gefäßpermeabilität und die Kontraktion der glatten Muskulatur erhöht. C5b initiiert den Membranangriffsweg, der zum Membranangriffskomplex (MAC) führt, der aus C5b, C6, C7, C8 und polymerem C9 besteht. MAC ist das zytolytische Endprodukt der Komplementkaskade, es bildet einen Transmembrankanal, der die osmotische Lyse der Zielzelle verursacht. Kupffer-Zellen und andere Makrophagen-Zelltypen helfen, komplementumhüllte Krankheitserreger zu beseitigen. Als Teil des angeborenen Immunsystems sind Elemente der Komplementkaskade bei Arten früher als bei Wirbeltieren zu finden, zuletzt bei den protostomierten Pfeilschwanzkrebsen, was die Ursprünge des Systems weiter zurücklegt als bisher angenommen.

Beim klassischen Weg bindet C1 mit seinen C1q-Untereinheiten an Fc-Fragmente (aus der CH2-Region) von IgG oder IgM, die mit Antigenen einen Komplex bilden. C4b und C3b sind auch in der Lage, an Antigen-assoziiertes IgG oder IgM, an dessen Fc-Teil, zu binden.

Eine solche Immunglobulin-vermittelte Bindung des Komplements kann dahingehend interpretiert werden, dass das Komplement die Fähigkeit des Immunglobulins zum Nachweis und zur Bindung an Nicht-Eigenantigene als seinen Führungsstab nutzt. Das Komplement selbst ist in der Lage, körperfremde Krankheitserreger zu binden, nachdem es ihre pathogen-assoziierten molekularen Muster (PAMPs) nachgewiesen hat, jedoch können Komplemente unter Ausnutzung der Spezifität des Antikörpers körperfremde Feinde viel spezifischer erkennen. Es muss Mechanismen geben, die Komplemente an Ig binden, aber ihre Funktion nicht auf Ig, sondern auf das Antigen konzentrieren.

zeigt schematisch den klassischen und den alternativen Weg mit den späten Schritten der Komplementaktivierung. Einige Komponenten haben eine Vielzahl von Bindungsstellen. Beim klassischen Weg bindet C4 an Ig-assoziiertes C1q und das C1r2s2-Enzym spaltet C4 zu C4b und 4a. C4b bindet an C1q, Antigen-assoziiertes Ig (speziell an seinen Fc-Teil) und sogar an die Mikrobenoberfläche. C3b bindet an Antigen-assoziiertes Ig und an die Mikrobenoberfläche. Die Fähigkeit von C3b, an Antigen-assoziiertes Ig zu binden, würde wirksam gegen Antigen-Antikörper-Immunkomplexe wirken, um sie löslich zu machen. In der Abbildung bezieht sich C2b auf das größere der C2-Fragmente.

Pfade ergänzen: Der klassische und der alternative Weg mit den späten Schritten der Komplementaktivierung.


Fehlregulation natürlicher Killerzellen bei Fettleibigkeit

Natürliche Killerzellen (NK) sind eine Population von Lymphozyten, die klassischerweise Teil des angeborenen Immunsystems sind. Sie werden aufgrund ihrer Fähigkeit, infizierte oder transformierte Zellen ohne vorherige Aktivierung abzutöten, als angeborene Lymphozyten definiert. Neben ihren zytotoxischen Fähigkeiten sind NK-Zellen auch schnelle Produzenten von inflammatorischen Zytokinen wie Interferon-gamma (IFN-γ) und daher ein wichtiger Bestandteil der frühen Immunantworten. Aufgrund dieser einzigartigen Fähigkeiten sind NK-Zellen ein sehr wichtiger Bestandteil des Wirtsschutzes, insbesondere der Antitumor- und antiviralen Immunität. Fettleibigkeit ist eine weltweite Epidemie, bei der über 600 Millionen Erwachsene und 124 Millionen Kinder als fettleibig eingestuft werden. Es ist allgemein bekannt, dass fettleibige Personen einem höheren Risiko für viele akute und chronische Erkrankungen, einschließlich Krebs und Virusinfektionen, ausgesetzt sind. In den letzten 10 Jahren haben viele Studien die Auswirkungen von Fettleibigkeit auf die NK-Zellbiologie untersucht und die systemische Fehlregulation von NK-Zellfunktionen detailliert beschrieben. In jüngerer Zeit haben mehrere Studien die Rolle von NK-Zellen bei der Homöostase des Fettgewebes und der Pathophysiologie von Fettleibigkeit untersucht. In diesem Review werden wir diese Studien im Detail diskutieren und uns auf neue Daten konzentrieren, die die metabolischen Mechanismen beschreiben, die NK-Zellen bei Fettleibigkeit verändern.

Schlüsselwörter: NK-Zell-Fettgewebe-Krebs-Stoffwechsel Fettleibigkeit.

Interessenkonflikt-Erklärung

Die Autoren geben keinen Interessenkonflikt an.

Figuren

Überblick über den NK-Zell-Phänotyp…

Überblick über den NK-Zell-Phänotyp bei Gesundheit und Fettleibigkeit ( EIN ) Schaltplan…

Überblick über die durch Fettleibigkeit induzierten Veränderungen…

Übersicht über die durch Fettleibigkeit induzierten Veränderungen des Stoffwechsels und der Funktion von NK-Zellen ( EIN…


Innere Abwehrkräfte

Wenn Krankheitserreger in den Körper eindringen, reagiert das angeborene Immunsystem mit einer Vielzahl von inneren Abwehrmechanismen. Dazu gehören die Entzündungsreaktion, Phagozytose, natürliche Killerzellen und das Komplementsystem. Weiße Blutkörperchen in Blut und Lymphe erkennen Krankheitserreger als körperfremd. Ein weißes Blutkörperchen ist größer als ein rotes Blutkörperchen, ist kernhaltig und kann sich typischerweise durch amöboide Fortbewegung bewegen. Da sie sich selbstständig bewegen können, können weiße Blutkörperchen das Blut verlassen und in infiziertes Gewebe gelangen. Ein Monozyten ist beispielsweise eine Art von weißen Blutkörperchen, die im Blut und in der Lymphe zirkulieren und sich zu einem Makrophagen entwickeln, nachdem er in infiziertes Gewebe eingedrungen ist. Ein Makrophage ist eine große Zelle, die Fremdpartikel und Krankheitserreger verschlingt. Mastzellen werden auf die gleiche Weise wie weiße Blutkörperchen produziert, aber im Gegensatz zu zirkulierenden weißen Blutkörperchen besiedeln Mastzellen das Bindegewebe und insbesondere das Schleimhautgewebe. Sie sind verantwortlich für die Freisetzung von Chemikalien als Reaktion auf körperliche Verletzungen. Sie spielen auch eine Rolle bei der allergischen Reaktion, auf die später in diesem Kapitel eingegangen wird.

Wenn ein Krankheitserreger als fremd erkannt wird, werden Chemikalien, die Zytokine genannt, freigesetzt. Ein Zytokin ist ein chemischer Botenstoff, der die Zelldifferenzierung (Form und Funktion), die Proliferation (Produktion) und die Genexpression reguliert, um eine Vielzahl von Immunreaktionen hervorzurufen. Beim Menschen gibt es etwa 40 Arten von Zytokinen. Neben der Freisetzung von weißen Blutkörperchen nach der Pathogenerkennung werden Zytokine auch von den infizierten Zellen freigesetzt und binden sich an benachbarte nicht infizierte Zellen, wodurch diese Zellen dazu veranlasst werden, Zytokine freizusetzen. Diese positive Rückkopplungsschleife führt zu einem Ausbruch der Zytokinproduktion.

Eine Klasse früh wirkender Zytokine sind die Interferone, die von infizierten Zellen als Warnung an benachbarte nicht infizierte Zellen freigesetzt werden. Ein Interferon ist ein kleines Protein, das anderen Zellen eine Virusinfektion signalisiert. Die Interferone stimulieren nicht infizierte Zellen, Verbindungen zu produzieren, die die Virusreplikation stören. Interferone aktivieren auch Makrophagen und andere Zellen.


DNA-Schäden stimulieren das Typ-I-Interferon-System über den zytosolischen DNA-Sensor STING, um die antimikrobielle angeborene Immunität zu fördern

Dysfunktion bei Ataxia-Teleangiektasie mutiert (ATM), einer zentralen Komponente der DNA-Reparaturmaschinerie, führt zu Ataxia-Teleangiektasie (AT), einer zu Krebs neigenden Erkrankung mit einer Vielzahl von entzündlichen Erscheinungsformen. Durch die Analyse von AT-Patientenproben und Atm(-/-)-Mäusen fanden wir, dass nicht reparierte DNA-Läsionen Typ-I-Interferone (IFNs) induzieren, was zu verstärkten antiviralen und antibakteriellen Reaktionen bei Atm(-/-)-Mäusen führt. Das Priming des Typ-I-Interferon-Systems durch DNA-Schäden beinhaltete die Freisetzung von DNA in das Zytoplasma, wo es den zytosolischen DNA-Erfassungs-STING-vermittelten Signalweg aktivierte, der wiederum die Reaktionen auf angeborene Reize durch Aktivierung der Expression von Toll-like-Rezeptoren, RIG-I ., verstärkte -ähnliche Rezeptoren, zytoplasmatische DNA-Sensoren und ihre nachgeschalteten Signalpartner. Diese Studie liefert eine mögliche Erklärung für den entzündlichen Phänotyp von AT-Patienten und etabliert beschädigte DNA als ein zelleigenes Gefahrensignal, das das angeborene Immunsystem für eine schnelle und verstärkte Reaktion auf mikrobielle und umweltbedingte Bedrohungen vorbereitet.


Hämolysin setzt bakterielle Vesikel der äußeren Membran für die zytosolische Lipopolysaccharid-Erkennung frei

Inflammatorische Caspase-11/4/5 erkennen zytosolisches LPS von eindringenden gramnegativen Bakterien und induzieren Pyroptose und Zytokinfreisetzung, wodurch eine schnelle angeborene antibakterielle Abwehr gebildet wird. Da angenommen wird, dass extrazelluläre oder vakuolenbeschränkte Bakterien das Zytoplasma selten erreichen, ist die Art und Weise, wie ihre LPS den Zytosolsensoren ausgesetzt sind, ein kritisches Ereignis für die Erkennung von Krankheitserregern. Hämolysin ist ein porenbildendes bakterielles Toxin, von dem allgemein akzeptiert wurde, dass es die Zellmembran aufreißt, was zur Zelllyse führt. Ob und wie Hämolysin an der nicht-kanonischen Inflammasom-Signalgebung beteiligt ist, bleibt offen. Hier zeigen wir, dass Hämolysin-überexprimierte Enterobakterien eine signifikant erhöhte Caspase-4-Aktivierung in menschlichen Darmepithelzellen (IECs) auslösten. Hämolysin förderte die zytosolische Abgabe von LPS von extrazellulären Bakterien durch dynaminabhängige Endozytose. Darüber hinaus zeigten wir, dass Hämolysin weitgehend mit bakteriellen äußeren Membranvesikeln (OMVs) assoziiert ist und das Aufbrechen von OMV-haltigen Vakuolen induzierte, wodurch die LPS-Exposition gegenüber dem zytosolischen Sensor erhöht wurde. Dementsprechend förderte die Überexpression von Hämolysin die Caspase-11-abhängige IL-18-Sekretion, Darmentzündung und Enterozytenpyroptose bei oral infizierten Mäusen, was mit einer Einschränkung der bakteriellen Kolonisation in vivo verbunden war. Zusammen enthüllt unsere Arbeit ein Konzept, dass Hämolysin die nichtkanonische Inflammasomaktivierung durch die Freisetzung von OMVs für die zytosolische LPS-Erkennung fördert, was Einblicke in die angeborene Immunüberwachung von fehlreguliertem Hämolysin über Caspase-11/4 in der antibakteriellen Darmabwehr bietet.

Bedeutung Die Wahrnehmung von Lipopolysaccharid (LPS) im Zytosol löst nicht-kanonische Inflammasom-vermittelte angeborene Reaktionen aus. Jüngste Arbeiten haben gezeigt, dass bakterielle äußere Membranvesikel (OMVs) es LPS ermöglichen, das Zytosol für extrazelluläre Bakterien zu erreichen. Da jedoch intrazelluläre OMVs im Allgemeinen in Endosomen beschränkt sind, bleibt unbekannt, wie OMV-abgeleitete LPS Zugang zum Zytosol erhalten. Hier berichteten wir, dass Hämolysin größtenteils an OMVs bindet und durch Dynamin-abhängige Endozytose in Zellen eindringt. Intrazelluläres Hämolysin beeinträchtigte signifikant die durch OMVs eingeschränkte Vakuolenintegrität und erhöhte die OMV-abgeleitete LPS-Exposition gegenüber dem zytosolischen Sensor, was die nicht-kanonische Inflammasom-Aktivierung förderte und bakterielle Darminfektionen einschränkte. Diese Arbeit zeigt die Rolle von Hämolysin bei der Förderung der nicht-kanonischen Inflammasom-Aktivierung und der Alarmierung der Immunerkennung des Wirts, was Einblicke in die komplexeren biologischen Funktionen von Hämolysin nach einer Infektion liefert.


Vorlesungsnotizen

1. Kommentieren Sie eine lichtmikroskopische Aufnahme des Hodengewebes, um die Lage und Funktion von interstitiellen Zellen (Leydig-Zellen), Keimepithelzellen, sich entwickelnden Spermatozoen und Sertoli-Zellen zu zeigen.

2. Skizzieren Sie die Prozesse, die an der Spermatogenese im Hoden beteiligt sind, einschließlich Mitose, Zellwachstum, den beiden Teilungen der Meiose und Zelldifferenzierung.

  • Urkeimzellen der embryonalen Hoden
  • in Spermatogonien differenzieren
  • die wiederholt mitotischen Teilungen unterliegen
  • Produktion von primären (1°) Spermatozyten
  • 1° Spermatozyten teilen sich
  • Meiose I produziert zwei sekundäre (2°) Spermatozyten
  • Meiose II produziert vier Spermatiden, die unreife Spermien sind
  • Spermatiden differenzieren in reife Spermien
  • unterstützt durch Sertoli-Zellen, über einen Zeitraum von zwei Monaten
  • Dabei wandern sie von den Samenkanälchen in die Nebenhoden
  • wo sie Beweglichkeit erlangen

3. Nennen Sie die Rolle von LH, Testosteron und FSH bei der Spermatogenese.

  • aus dem Hypophysenvorderlappen befreit
  • stimuliert die Spermatogenese
  • in Hodenkanälchen
  • durch stimulierende Wirkung von Testosteron in Sertoli-Zellen
  • aus dem Hypophysenvorderlappen befreit
  • regt die Testosteronproduktion an
  • in interstitiellen Zellen von Hoden

4. Kommentieren Sie ein Diagramm des Eierstocks, um die Lage und Funktion von Keimepithel, primären Follikeln, reifen Follikeln und sekundären Eizellen zu zeigen.

5. Gliederung: die an der Oogenese im Eierstock beteiligten Prozesse, einschließlich Mitose, Zellwachstum, die beiden Teilungen der Meiose, die ungleiche Teilung des Zytoplasmas und die Degeneration des Polkörpers.

  • Urkeimzellen
  • der embryonalen Eierstöcke
  • in Oogonien differenzieren
  • die wiederholt mitotischen Teilungen unterliegen
  • Produktion von 1° Eizellen

Meiose & ungleiche Teilung des Zytoplasmas:

  • 1° Eizellen teilen sich
  • Meiose I produziert eine große Eizelle von 2°
  • und ein kleiner Polkörper
  • Meiose II produziert eine große Eizelle
  • und ein zusätzlicher kleiner Polkörper
  • Meiose II tritt erst nach Befruchtung der Eizelle durch die Spermien auf

Degeneration der Polkörper:

6. Zeichnen und beschriften Sie ein Diagramm eines reifen Spermiums und einer Eizelle.

7. Umreißen Sie die Rolle des Nebenhodens, der Samenbläschen und der Prostata bei der Samenproduktion.

  • Ort der meisten Samenproduktion
  • enthält Fruktose für Energie
  • und Prostaglandine, die die Kontraktionen des weiblichen Fortpflanzungssystems stimulieren
  • produziert alkalische Flüssigkeit
  • die das saure Milieu der Vagina neutralisiert
  • Erhöhung des pH-Werts von 4 auf 6, optimal für die Beweglichkeit der Spermien

8. Vergleichen Sie die Prozesse der Spermatogenese und Oogenese, einschließlich der Anzahl der Gameten und des Zeitpunkts der Bildung und Freisetzung von Gameten.

  • beide beinhalten mitotische Zellproliferation und Zellwachstum vor der Meiose
  • beide beinhalten Meiose, diploid bis haploid
  • beide werden durch FSH und LH . stimuliert
  • pro meiotischer Teilung:
    • Spermatogenese: 4 Spermien
    • Oogenese: 1 Ei + 1 oder 2 Polkörper
    • Spermatogenese: 300.000.000/Tag
    • Oogenese: 1/28 Tage
    • Spermatogenese: Billionen/Lebensdauer
    • Oogenese: 100-500/Lebensdauer

    Zeitpunkt der Gametenbildung:

    • pro meiotischer Zyklus:
      • Spermatogenese: kontinuierlich während des meiotischen Zyklus
      • Oogenese: Ruhestadien in der Prophase I beginnend mit der fetalen Entwicklung Prophase II vom Eisprung bis zur Befruchtung
      • Spermatogenese: kontinuierlich Von der Pubertät bis zum Tod
      • Oogenese: 1° Oozyten, die während der fetalen Entwicklung produziert werden, reife Eizellen produziert zyklisch Von der Pubertät bis in die Wechseljahre

      Zeitpunkt der Freisetzung von Gameten:

      9. Beschreiben Sie den Befruchtungsprozess, einschließlich der Akrosomreaktion, der Penetration der Eimembran durch ein Spermium und der kortikalen Reaktion.

      • Spermien wandern durch Follikelzellen (Corona radiata)
      • Spermien binden an Glykoproteine ​​der Zona pellucida
      • Exozytose akrosomaler hydrolytischer Enzyme
      • enzymatische Verdauung durch Zona Pellucida (Proteine ​​+ Polysaccharide)
      • akrosomale Reaktion legt die Spermienmembran frei
      • Bindungsproteine ​​von Eizelle und Sperma passen zusammen
      • Bindung löst Depolarisation der Eimembran aus, wenn sich Na+ Gates öffnen
      • schneller Block zur Polyspermie
      • Depolarisation löst die Freisetzung von Ei-G-Proteinen aus
      • G-Proteine ​​lösen die Freisetzung von Ca++ aus ER . aus
      • Ca++ löst die Verschmelzung von kortikalen Granula mit der Eimembran aus
      • Enzyme, die durch Exozytose freigesetzt werden, katalysieren die Verhärtung der Zona pellucida
      • langsamer Block zur Polyspermie
      • Ei-Mikrovilli nehmen endozytotisch ganze Spermien auf
      • Hüllen beider Kerne lösen sich auf und teilen sich im gemeinsamen Spindelapparat
      • erste Mitose des Embryos = Spaltung

      10. Umreißen Sie die Rolle von humanem Choriongonadotropin (HCG) in der frühen Schwangerschaft.

      • die wie die Hypophyse LH wirkt und den Gelbkörper aufrechterhält
      • die Östrogen und Progesteron produziert und das Endometrium und den Zervixschleim/Pfropfen erhält
      • stimuliert das Wachstum der Plazenta und die Vergrößerung der Gebärmutter
      • hemmt die Menstruation

      im zweiten Trimester nimmt HCG ab

      • durch ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) im Urin der Mutter nachweisbar
      • als positiver Schwangerschaftstest, der häufig in Schwangerschaftstestkits verwendet wird

      11. Skizzieren Sie die frühe Embryonalentwicklung bis zur Implantation der Blastozyste.

      • vor der Implantation: aus Zytoplasma
      • während der Implantation: aus dem Endometrium
      • nach der Implantation: von der Plazenta

      12. Erklären Sie, wie die Struktur und Funktion der Plazenta, einschließlich ihrer hormonellen Rolle bei der Sekretion von Östrogen und Progesteron, die Schwangerschaft aufrechterhalten.

      • scheibenförmiges Organ, das embryonale und mütterliche Blutgefäße enthält
      • etwa so groß wie ein Speiseteller und wiegt etwa 1 kg
      • Materialaustausch durch Diffusion ermöglichen
      • embryonale Blutgefäße in Chorionzotten enthalten
      • produziert Progesteron/Östrogen
      • erhält das Endometrium hemmt den Menstruationszyklus ab dem 2. Trimester
      • transportiert Glukose, Aminosäuren, Lipide, Sauerstoff, Kohlendioxid, Antikörper, Harnstoff

      13. Geben Sie an, dass der Fötus durch die Fruchtblase und das Fruchtwasser gestützt und geschützt wird.

      14. Geben Sie an, dass in der Plazenta Materialien zwischen mütterlichem und fetalem Blut ausgetauscht werden.

      15. Beschreiben Sie den Geburtsprozess und seine hormonelle Kontrolle, einschließlich der Veränderungen des Progesteron- und Oxytocinspiegels und der positiven Rückmeldungen.


      21.5 Die Immunantwort gegen Krankheitserreger

      Nun, da Sie die Entwicklung reifer, naiver B- und T-Zellen und einige ihrer Hauptfunktionen verstehen, wie kommen all diese verschiedenen Zellen, Proteine ​​und Zytokine zusammen, um eine Infektion tatsächlich zu lösen? Im Idealfall wird die Immunantwort den Körper vollständig von einem Krankheitserreger befreien. Die adaptive Immunantwort mit ihrer schnellen klonalen Expansion ist hierfür gut geeignet. Stellen Sie sich eine Primärinfektion als Wettlauf zwischen dem Erreger und dem Immunsystem vor. Der Erreger umgeht Barrieren und beginnt sich im Körper des Wirts zu vermehren. Während der ersten 4 bis 5 Tage wird die angeborene Immunantwort das Pathogenwachstum teilweise kontrollieren, aber nicht stoppen. Mit zunehmender Anpassung der adaptiven Immunantwort beginnt sie jedoch, den Erreger aus dem Körper zu entfernen, während sie gleichzeitig immer stärker wird. Bei der Verfolgung von Antikörperreaktionen bei Patienten mit einer bestimmten Krankheit wie einem Virus wird diese Clearance als Serokonversion (Sero- = „Serum“) bezeichnet. Serokonversion ist die wechselseitige Beziehung zwischen Virusspiegeln im Blut und Antikörperspiegeln. Wenn die Antikörperspiegel steigen, sinken die Virusspiegel, und dies ist ein Zeichen dafür, dass die Immunantwort zumindest teilweise wirksam ist (teilweise, weil Serokonversion bei vielen Krankheiten nicht unbedingt bedeutet, dass es einem Patienten gut geht).

      Ein hervorragendes Beispiel hierfür ist die Serokonversion während einer HIV-Erkrankung (Abbildung 21.26). Beachten Sie, dass Antikörper bei dieser Krankheit früh gebildet werden und der Anstieg der Anti-HIV-Antikörper mit einer Abnahme des nachweisbaren Virus im Blut korreliert. Obwohl diese Antikörper ein wichtiger Marker für die Diagnose der Krankheit sind, reichen sie nicht aus, um das Virus vollständig zu beseitigen. Einige Jahre später verliert die überwiegende Mehrheit dieser Personen im Endstadium von AIDS ihre gesamte adaptive Immunantwort, einschließlich der Fähigkeit, Antikörper zu bilden, wenn sie nicht behandelt wird.

      Alltagsverbindung

      Desinfektionsmittel: Kampf um den guten Kampf?

      "Wasch deine Hände!" Das erzählen Eltern ihren Kindern seit Generationen. Schmutzige Hände können Krankheiten verbreiten. Aber ist es möglich, genug Krankheitserreger loszuwerden, dass Kinder nie erkranken? Sind Kinder besser dran, die eine Exposition gegenüber Krankheitserregern vermeiden? Die Antworten auf diese beiden Fragen scheinen nein zu sein.

      Antibakterielle Tücher, Seifen, Gele und sogar Spielzeug mit antibakteriellen Substanzen, die in ihren Kunststoff eingebettet sind, sind in unserer Gesellschaft allgegenwärtig. Dennoch befreien diese Produkte die Haut und den Magen-Darm-Trakt nicht von Bakterien, und es wäre schädlich für unsere Gesundheit, wenn sie es täten. Wir brauchen diese nicht-pathogenen Bakterien auf und in unserem Körper, um das Wachstum der pathogenen zu verhindern. Der Drang, Kinder perfekt sauber zu halten, ist daher wahrscheinlich fehlgeleitet. Kinder werden sowieso krank, und die späteren Vorteile des immunologischen Gedächtnisses überwiegen bei weitem die geringfügigen Beschwerden der meisten Kinderkrankheiten. Tatsächlich ist es für Erwachsene viel schwieriger, später im Leben an Krankheiten wie Windpocken oder Masern zu erkranken, und sie sind mit deutlich schlimmeren Symptomen verbunden als bei Kinderkrankheiten. Natürlich helfen Impfungen Kindern, manche Krankheiten zu vermeiden, aber es gibt so viele Krankheitserreger, dass wir nie gegen alle immun sein werden.

      Könnte übermäßige Sauberkeit der Grund dafür sein, dass Allergien in weiter entwickelten Ländern zunehmen? Einige Wissenschaftler denken so. Allergien beruhen auf einer IgE-Antikörperantwort. Viele Wissenschaftler glauben, dass das System entwickelt wurde, um dem Körper zu helfen, sich von Wurmparasiten zu befreien. Die Hygienetheorie ist die Idee, dass das Immunsystem darauf ausgerichtet ist, auf Antigene zu reagieren, und wenn keine Krankheitserreger vorhanden sind, wird es stattdessen auf ungeeignete Antigene wie Allergene und Eigenantigene reagieren. Dies ist eine Erklärung für die steigende Inzidenz von Allergien in Industrieländern, in denen die Reaktion auf Nicht-Erreger wie Pollen, Garnelen und Katzenschuppen allergische Reaktionen auslöst, ohne jedoch eine Schutzfunktion zu erfüllen.

      Die Immunantwort der Schleimhaut

      Schleimhautgewebe sind die Hauptbarrieren für das Eindringen von Krankheitserregern in den Körper. Die IgA (und manchmal IgM) Antikörper im Schleim und anderen Sekreten können an den Erreger binden und bei vielen Viren und Bakterien neutralisieren. Neutralisation ist der Vorgang, bei dem ein Krankheitserreger mit Antikörpern beschichtet wird, wodurch es dem Krankheitserreger physikalisch unmöglich wird, an Rezeptoren zu binden. Neutralisation, die in Blut, Lymphe und anderen Körperflüssigkeiten und -sekreten stattfindet, schützt den Körper ständig. Neutralisierende Antikörper sind die Grundlage für den Krankheitsschutz, den Impfstoffe bieten. Impfungen gegen Krankheiten, die häufig über die Schleimhäute in den Körper gelangen, wie z. B. Influenza, werden in der Regel so formuliert, dass sie die IgA-Produktion steigern.

      Immunantworten in einigen Schleimhautgeweben wie den Peyer-Pflastern (siehe Abbildung 21.11) im Dünndarm nehmen partikuläre Antigene durch spezialisierte Zellen auf, die als Mikrofalten- oder M-Zellen bekannt sind (Abbildung 21.27). Diese Zellen ermöglichen es dem Körper, potenzielle Krankheitserreger aus dem Darmlumen zu entnehmen. Dendritische Zellen bringen das Antigen dann zu den regionalen Lymphknoten, wo eine Immunantwort aufgebaut wird.

      Abwehrkräfte gegen Bakterien und Pilze

      Der Körper bekämpft bakterielle Krankheitserreger mit einer Vielzahl von immunologischen Mechanismen und versucht im Wesentlichen, einen wirksamen zu finden. Bakterien wie z Mycobacterium leprae, die Ursache der Lepra, sind resistent gegen lysosomale Enzyme und können in Makrophagen-Organellen persistieren oder ins Zytosol entweichen. In solchen Situationen schalten infizierte Makrophagen, die Zytokinsignale von Th1-Zellen erhalten, spezielle Stoffwechselwege ein. Der oxidative Metabolismus von Makrophagen ist gegenüber intrazellulären Bakterien feindlich und beruht häufig auf der Produktion von Stickoxid, um die Bakterien im Inneren der Makrophagen abzutöten.

      Pilzinfektionen, wie z. B. von Aspergillus, Kandidat, und Pneumozystis, sind weitgehend opportunistische Infektionen, die unterdrückte Immunantworten ausnutzen. Die meisten der gleichen Immunmechanismen, die gegen Bakterien wirksam sind, haben ähnliche Auswirkungen auf Pilze, die beide charakteristische Zellwandstrukturen haben, die ihre Zellen schützen.

      Abwehrkräfte gegen Parasiten

      Wurmparasiten wie Helminthen werden als Hauptgrund für die Entwicklung der mukosalen Immunantwort, der IgE-vermittelten Allergie und des Asthmas sowie der Eosinophilen angesehen. Diese Parasiten waren einst in der menschlichen Gesellschaft sehr verbreitet. Bei einer Infektion eines Menschen, oft über kontaminierte Lebensmittel, besiedeln einige Würmer den Magen-Darm-Trakt. Eosinophile werden von T-Zell-Zytokinen angezogen, die bei ihrer Ankunft ihren Granulainhalt freisetzen. Es kommt auch zu einer Degranulation von Mastzellen, und es wird angenommen, dass die durch die Erhöhung der lokalen Gefäßpermeabilität verursachte Flüssigkeitsleckage eine Spülung auf den Parasiten hat und seine Larven aus dem Körper ausstößt. Wenn IgE den Parasiten markiert, können die Eosinophilen außerdem über seinen Fc-Rezeptor an ihn binden.

      Abwehr gegen Viren

      Die primären Mechanismen gegen Viren sind NK-Zellen, Interferone und zytotoxische T-Zellen. Antikörper sind vor allem während des Schutzes gegen Viren wirksam, wo ein Immunindividuum sie aufgrund einer vorherigen Exposition neutralisieren kann. Antikörper haben nach Eintritt in die Zelle keine Wirkung auf Viren oder andere intrazelluläre Krankheitserreger, da Antikörper nicht in der Lage sind, die Plasmamembran der Zelle zu durchdringen. Viele Zellen reagieren auf Virusinfektionen, indem sie ihre Expression von MHC-Klasse-I-Molekülen herunterregulieren. Dies ist zum Vorteil des Virus, denn ohne Expression der Klasse I besitzen zytotoxische T-Zellen keine Aktivität. NK-Zellen können jedoch viral infizierte Klasse-I-negative Zellen erkennen und zerstören. Somit haben NK- und zytotoxische T-Zellen komplementäre Aktivitäten gegen viral infizierte Zellen.

      Interferone haben eine Aktivität bei der Verlangsamung der Virusreplikation und werden bei der Behandlung bestimmter Viruserkrankungen wie Hepatitis B und C verwendet, aber ihre Fähigkeit, das Virus vollständig zu eliminieren, ist begrenzt. Die zytotoxische T-Zell-Antwort ist jedoch der Schlüssel, da sie das Virus schließlich überwältigt und infizierte Zellen tötet, bevor das Virus seinen Replikationszyklus abschließen kann. Die klonale Expansion und die Fähigkeit zytotoxischer T-Zellen, mehr als eine Zielzelle abzutöten, machen diese Zellen besonders wirksam gegen Viren. Tatsächlich ist es ohne zytotoxische T-Zellen wahrscheinlich, dass alle Menschen irgendwann an einer Virusinfektion sterben würden (wenn kein Impfstoff verfügbar wäre).

      Umgehung des Immunsystems durch Krankheitserreger

      Es ist wichtig zu bedenken, dass sich das Immunsystem zwar so entwickelt hat, dass es viele Krankheitserreger kontrollieren kann, aber Krankheitserreger selbst Wege entwickelt haben, um der Immunantwort zu entgehen. Ein bereits erwähntes Beispiel ist in Mycobacterium tuberculosis, das eine komplexe Zellwand entwickelt hat, die gegen die Verdauungsenzyme der Makrophagen, die sie aufnehmen, resistent ist und daher im Wirt persistiert, was die chronische Krankheit Tuberkulose verursacht. Dieser Abschnitt fasst kurz weitere Möglichkeiten zusammen, wie Krankheitserreger Immunantworten „überlisten“ können. Aber denken Sie daran, obwohl es so aussieht, als ob Krankheitserreger einen eigenen Willen haben, haben sie dies nicht. Alle diese ausweichenden „Strategien“ entstanden ausschließlich durch Evolution, getrieben durch Selektion.

      Bakterien umgehen manchmal Immunreaktionen, weil sie in mehreren Stämmen vorkommen, wie z Staphylococcus aureus. S. aureus wird häufig bei leichten Hautinfektionen wie Furunkeln gefunden, und einige gesunde Menschen haben es in der Nase. Eine kleine Gruppe von Stämmen dieses Bakteriums wird jedoch als Methicillin-resistent bezeichnet Staphylococcus aureus, ist gegen mehrere Antibiotika resistent geworden und im Wesentlichen nicht behandelbar. Verschiedene Bakterienstämme unterscheiden sich in den Antigenen auf ihren Oberflächen. Die Immunantwort gegen einen Stamm (Antigen) beeinflusst den anderen nicht, so dass die Spezies überlebt.

      Eine andere Methode der Immunevasion ist die Mutation. Da die Oberflächenmoleküle von Viren ständig mutieren, ändern sich Viren wie die Grippe jedes Jahr so ​​weit, dass der Grippeimpfstoff für ein Jahr möglicherweise nicht vor der im nächsten üblichen Grippe schützt. Für jede Grippesaison müssen neue Impfstoffformulierungen entwickelt werden.

      Die genetische Rekombination – die Kombination von Genabschnitten zweier unterschiedlicher Krankheitserreger – ist eine effiziente Form der Immunevasion. Beispielsweise enthält das Influenzavirus Gensegmente, die rekombinieren können, wenn zwei verschiedene Viren dieselbe Zelle infizieren. Die Rekombination zwischen menschlichen und Schweine-Influenzaviren führte 2010 zum Ausbruch der Schweinegrippe H1N1.

      Krankheitserreger können immunsuppressive Moleküle produzieren, die die Immunfunktion beeinträchtigen, und es gibt verschiedene Arten. Viren sind auf diese Weise besonders gut darin, der Immunantwort zu entgehen, und viele Arten von Viren können die Immunantwort des Wirts auf eine viel subtilere Weise unterdrücken als die durch HIV verursachte Zerstörung.


      Neutrophile bei Gewebeverletzung und Reparatur

      Als einer der ersten Verteidiger der angeborenen Immunantwort reagieren Neutrophile schnell und robust gegen Infektionen oder schädliche Erreger. Obwohl sie traditionell als suizidale Killer angesehen werden, die kollaterale Gewebeschäden verursachen, haben neuere Erkenntnisse über die Bildung extrazellulärer Fallen von Neutrophilen, Heterogenität und Plastizität sowie neue reparative Funktionen unser Verständnis ihrer vielfältigen Rolle bei Gesundheit und Krankheit erweitert. Dieser Review fasst unser aktuelles Verständnis von Neutrophilen-assoziierten Gewebeschäden zusammen und hebt die aufkommenden Rollen extrazellulärer Neutrophilenfallen hervor. Diese Übersicht wird sich auch auf die Untersuchung der Rolle von Neutrophilen bei der Gewebereparatur und -regeneration konzentrieren und Daten zu unerwarteten Aspekten der Beteiligung von Neutrophilen an der Regulierung der normalen Gewebehomöostase untersuchen.

      Schlüsselwörter: Angiogenese-Verletzung Neutrophile Regeneration Reparatur.

      Figuren

      Neutrophilen-vermittelte Reparaturreaktion. Drei mögliche…

      Neutrophilen-vermittelte Reparaturreaktion. Drei mögliche Strategien, die von Neutrophilen angewendet werden, um…


      11.4: Angeborene Verteidiger - Biologie

      13. Abwehrmechanismen des Körpers

      In den letzten beiden Kapiteln haben wir uns mit Aufbau und Funktion des Herz-Kreislauf- und Lymphsystems beschäftigt. Wir wurden in die weißen Blutkörperchen und ihre Rolle bei der Körperabwehr eingeführt. In diesem Kapitel untersuchen wir, wie der Körper auf das Eindringen von krankheitserregenden Organismen und Substanzen reagiert, die er als Bedrohung wahrnimmt. Wir sehen, dass es drei Verteidigungslinien gibt. Wir erfahren auch, dass der Körper durch Erkrankung oder Immunisierung eine dauerhafte Resistenz gegen eine Mikrobe erwerben kann. Schließlich betrachten wir einige potenzielle Probleme, die durch das Immunsystem verursacht werden.

      Das Abwehrsystem des Körpers

      Ihr Körper verteidigt Sie im Allgemeinen gegen alles, was er nicht als Teil oder Zugehörigkeit zu Ihnen erkennt. Häufige Ziele Ihres Abwehrsystems sind Organismen, die Krankheiten oder Infektionen verursachen, und Körperzellen, die zu Krebs geworden sind.

      Die Bakterien, Viren, Protozoen, Pilze, parasitären Würmer und Prionen (infektiöse Proteine), die Krankheiten verursachen, werden als Pathogene bezeichnet (weiter in Kapitel 13a diskutiert). Beachten Sie, dass dieser Begriff für die meisten Mikroorganismen, denen wir begegnen, nicht zutrifft. Viele Bakterien zum Beispiel sind tatsächlich nützlich. Sie würzen unseren Käse, helfen, den Planeten durch Zersetzung von Leichen zu befreien, und helfen, andere, potenziell schädliche Bakterien in unserem Körper in Schach zu halten. Bestimmte Bakterien sind in der Tat wichtig, weil sie totes Material zersetzen und dadurch Nährstoffe recyceln, um neues Leben zu fördern.

      Krebszellen bedrohen auch unser Wohlbefinden. Eine Krebszelle war früher eine normale Körperzelle, aber aufgrund von Veränderungen in ihren Genen kann sie ihre Zellteilung nicht mehr regulieren. Wenn sie nicht kontrolliert werden, können sich diese abtrünnigen Zellen vermehren, bis sie den Körper übernehmen, sein Gleichgewicht stören, seine Bahnen ersticken und schließlich große Schmerzen und manchmal den Tod verursachen.

      · Fieber, einer der Abwehrmechanismen des Körpers, hilft uns, bakterielle Infektionen zu bekämpfen.

      Drei Verteidigungslinien

      Der Körper hat drei Strategien zur Abwehr von fremden Organismen und Molekülen oder Krebszellen.

      1. Halten Sie die fremden Organismen oder Moleküle in erster Linie aus dem Körper fern. Dies wird durch die erste Verteidigungslinie erreicht – chemische und physikalische Oberflächenbarrieren.

      2. Angriffe auf fremde Organismen oder Moleküle oder Krebszellen im Körper. Die zweite Verteidigungslinie besteht aus internen zellulären und chemischen Abwehrmechanismen, die aktiv werden, wenn die Oberflächenbarrieren durchdrungen werden.

      3. Zerstören Sie einen bestimmten Typ eines fremden Organismus oder Moleküls oder einer Krebszelle im Körper. Die dritte Verteidigungslinie ist die Immunantwort, die bestimmte Ziele (in der Regel krankheitserregende Organismen) zerstört und sich diese Ziele merkt, damit eine schnelle Reaktion aufgebaut werden kann, wenn sie wieder in den Körper gelangen.

      Somit bestehen die erste und zweite Verteidigungslinie aus unspezifischen Mechanismen, die gegen jegliche fremde Organismen oder Substanzen wirksam sind. Wir werden mit diesen Abwehrmechanismen geboren, daher werden sie als angeborene Reaktionen beschrieben. Wir erwerben die dritte Verteidigungslinie, die Immunantwort, die ein adaptiver, spezifischer Abwehrmechanismus ist. Wir erwerben eine adaptive Immunität, wenn wir Chemikalien und Organismen ausgesetzt sind, die vom Körper nicht als zugehörig erkannt werden. Die drei Verteidigungslinien gegen Krankheitserreger sind in Abbildung 13.1 zusammengefasst.

      ABBILDUNG 13.1. Die drei Verteidigungslinien des Körpers gegen Krankheitserreger

      Erste Linie der angeborenen Verteidigung: Physikalische und chemische Barrieren

      Die Haut und die Schleimhäute, die die erste Verteidigungslinie bilden, sind physische Barrieren, die das Eindringen von Fremdstoffen in den Körper verhindern (Abbildung 13.2). Darüber hinaus produzieren sie mehrere Schutzchemikalien.

      ABBILDUNG 13.2. Die erste Verteidigungslinie des Körpers besteht aus physikalischen und chemischen Barrieren, die als angeborene, unspezifische Abwehr gegen jede Bedrohung unseres Wohlbefindens dienen. Zusammen verhindern sie, dass viele eindringende Organismen und Substanzen in den Körper gelangen oder sie auf eine lokale Region beschränken, sie töten, entfernen oder ihr Wachstum verlangsamen.

      Physische Barrieren . Wie eine Rüstung trägt die ungebrochene Haut dazu bei, den Körper vor Krankheitserregern zu schützen, indem sie eine Barriere gegen Fremdstoffe bildet. Eine Schicht abgestorbener Zellen bildet die harte äußere Hautschicht. Diese Zellen sind mit dem faserigen Protein Keratin gefüllt, das die Haut wasserfest macht und sie resistent gegen die störenden Toxine (Gifte) und Enzyme der meisten potentiellen Eindringlinge macht. Ein Teil der Stärke dieser Barriere resultiert aus den engen Verbindungen, die die Zellen miteinander verbinden. Darüber hinaus werden die toten Zellen kontinuierlich abgestoßen und ersetzt, etwa eine Million Zellen alle 40 Minuten. Wenn tote Zellen abplatzen, nehmen sie alle Mikroben mit, die es irgendwie geschafft haben, sich anzuheften. Eine weitere physikalische Barriere, die Schleimhäute, die die Verdauungs- und Atemwege auskleiden, produzieren klebrigen Schleim, der viele Mikroben einfängt und sie daran hindert, vollständig in den Körper einzudringen. Die Zellen der Schleimhäute der oberen Atemwege haben Flimmerhärchen – kurze, haarähnliche Gebilde, die ständig schlagen. Dieses Schlagen bewegt den kontaminierten Schleim in den Rachen. Den Schleim im Rachen beseitigen wir durch Schlucken, Husten oder Niesen.

      Chemische Barrieren Die Haut bietet auch einen chemischen Schutz gegen Eindringlinge. Schweiß und Öl, die von Drüsen in der Haut produziert werden, spülen Mikroben weg. Darüber hinaus verlangsamt der Säuregehalt der Sekrete das Bakterienwachstum und die Öle enthalten Chemikalien, die einige Bakterien abtöten.

      Andere chemische Barrieren sind die Magenschleimhaut, die Salzsäure und proteinverdauende Enzyme produziert, die viele Krankheitserreger zerstören. Nützliche Bakterien in der Vagina einer Frau schaffen eine saure Umgebung, die das Wachstum einiger Krankheitserreger hemmt. Der Säuregehalt des Urins verlangsamt das Bakterienwachstum. (Urin wirkt auch als physikalische Barriere und spült Mikroben aus den unteren Harnwegen.) Speichel und Tränen enthalten ein Enzym namens Lysozym, das einige Bakterien abtötet, indem es ihre Zellwände zerstört.

      Schädliche Bakterien im Verdauungssystem verursachen oft Durchfall.Wie könnte dies eine schützende Reaktion des Körpers sein?

      Zweite Linie der angeborenen Abwehr: Abwehrzellen und Proteine, Entzündungen und Fieber

      Die zweite Verteidigungslinie besteht aus unspezifischen inneren Abwehrmechanismen gegen jeden Krankheitserreger, der die physikalischen und chemischen Barrieren durchbricht und in den Körper eindringt. Diese zweite Verteidigungslinie umfasst Abwehrzellen und Proteine, Entzündungen und Fieber (siehe Tabelle 13.1).

      TABELLE 13.1. Die zweite Verteidigungslinie – angeborene, unspezifische innere Abwehrkräfte

      Phagozytäre Zellen wie Neutrophile und Makrophagen

      Eindringende Organismen verschlingen

      Töte viele eindringende Organismen und Krebszellen

      Verlangsamen Sie die Ausbreitung von Viren im Körper

      Stimuliert die Histaminfreisetzung fördert die Phagozytose tötet Bakterien ab fördert Entzündungen

      Erweiterung der Blutgefäße und erhöhte Kapillarpermeabilität, was zu Rötung, Hitze, Schwellung und Schmerzen führt

      Bringt Abwehrzellen ein und beschleunigt die Heilung

      Ungewöhnlich hohe Körpertemperatur

      Verlangsamt das Wachstum von Bakterien beschleunigt die Abwehrkräfte des Körpers

      Abwehrzellen . Spezialisierte "Fänger"-Zellen, sogenannte Phagozyten (Phagen, um Zyste, Zelle zu fressen) verschlingen Krankheitserreger, beschädigtes Gewebe oder tote Zellen durch den Prozess der Phagozytose (Kapitel 3). Diese Klasse von weißen Blutkörperchen dient nicht nur als Frontsoldaten im inneren Abwehrsystem des Körpers, sondern auch als Hausmeister, die Trümmer beseitigen. Wenn eine Fresszelle auf ein fremdes Partikel trifft, fließen zytoplasmatische Erweiterungen aus der Fresszelle, binden an das Partikel und ziehen es in die Zelle hinein. Im Inneren der Zelle wird das Partikel in ein membrangebundenes Vesikel eingeschlossen und schnell von Verdauungsenzymen zerstört.

      Der Körper hat mehrere Arten von Fresszellen. Eine Art, Neutrophile, erreicht den Angriffsort vor den anderen Arten von weißen Blutkörperchen und beginnt sofort, die Krankheitserreger, insbesondere Bakterien, durch Phagozytose zu verbrauchen. Andere weiße Blutkörperchen (Monozyten) verlassen die Gefäße des Kreislaufsystems und gelangen in die Gewebeflüssigkeiten, wo sie sich zu großen Makrophagen (Makro, großer Phagen, zum Fressen) entwickeln. Makrophagen haben einen herzhaften und weniger unterscheidenden Appetit als Neutrophile, und sie greifen und verzehren praktisch alles, was nicht als zum Körper gehörend erkannt wird – einschließlich Viren, Bakterien und beschädigtem Gewebe (Abbildung 13.3).

      ABBILDUNG 13.3. Ein Makrophage, der ein Bakterium (die stäbchenförmige Struktur) aufnimmt. Das Bakterium wird in einem membrangebundenen Vesikel in die Zelle gezogen und schnell abgetötet.

      Eine zweite Art von weißen Blutkörperchen, Eosinophile, greift Krankheitserreger an, die zu groß sind, um durch Phagozytose aufgenommen zu werden, wie zum Beispiel parasitäre Würmer. Eosinophile nähern sich dem Parasiten und scheiden Enzyme aus, die den Organismus zerstören. Makrophagen entfernen dann die Trümmer.

      Natürliche Killerzellen . Eine dritte Art von weißen Blutkörperchen, die als natürliche Killerzellen (NK) bezeichnet werden, durchstreift den Körper auf der Suche nach abnormalen Zellen und orchestriert schnell ihren Tod. In gewisser Weise fungieren NK-Zellen als die Polizei des Körpers, die im Takt geht. Sie suchen keinen bestimmten Bösewicht. Stattdessen reagieren sie auf jeden verdächtigen Charakter, einschließlich einer Zelle, deren Zellmembran durch die Zugabe von Proteinen verändert wurde, die der NK-Zelle nicht vertraut sind. Die Hauptziele von NK-Zellen sind Krebszellen und mit Viren infizierte Zellen. Krebszellen bilden sich routinemäßig, werden jedoch schnell von NK-Zellen zerstört und an der Ausbreitung gehindert (Abbildung 13.4).

      ABBILDUNG 13.4. Natürliche Killerzellen (orange dargestellt), die eine Leukämiezelle (rot dargestellt) angreifen. NK-Zellen patrouillieren im Körper und stoßen und berühren dabei andere Zellen. Wenn NK-Zellen mit einer Zelle mit veränderter Zelloberfläche in Kontakt kommen, wie etwa einer Krebszelle oder einer virusinfizierten Zelle, wird sofort eine Reihe von Ereignissen eingeleitet. Die NK-Zelle heftet sich an die Zielzelle und setzt Proteine ​​frei, die Poren in der Zielzelle erzeugen, wodurch die Membran undicht wird und die Zelle platzt.

      Sobald sie eine Zelle mit einer abnormalen Oberfläche berührt, heftet sich die NK-Zelle an die abnormale Zelle und gibt einen "Todeskuss" in Form von Proteinen ab, die viele Poren in der Zielzelle erzeugen. Die Poren machen die Zielzelle "undicht", so dass sie keine konstante innere Umgebung mehr aufrechterhalten kann und schließlich platzt.

      Abwehrproteine . Die zweite Verteidigungslinie umfasst auch Abwehrproteine. Wir werden zwei Arten von Abwehrproteinen diskutieren: Interferone, die die virale Reproduktion verlangsamen, und das Komplementsystem, das andere Abwehrmechanismen unterstützt.

      Interferone . Eine mit einem Virus infizierte Zelle kann sich selbst wenig helfen. Aber mit einem Virus infizierte Zellen können Zellen helfen, die noch nicht infiziert sind. Bevor bestimmte virusinfizierte Zellen absterben, sezernieren sie kleine Proteine, die Interferone genannt werden, die die Ausbreitung von Viren, die sich bereits im Körper befinden, verlangsamen. Wie der Name schon sagt, stören Interferone die virale Aktivität.

      Interferone führen einen zweigleisigen Angriff durch. Erstens helfen sie, den Körper von virusinfizierten Zellen zu befreien, indem sie Makrophagen und NK-Zellen anlocken, die die infizierten Zellen sofort zerstören. Zweitens schützen Interferone Zellen, die noch nicht mit dem Virus infiziert sind. Wenn ein Interferon freigesetzt wird, diffundiert es in benachbarte Zellen und stimuliert diese, Proteine ​​​​zu produzieren, die die Vermehrung von Viren in diesen Zellen verhindern. Da Viren Krankheiten verursachen, indem sie sich in Körperzellen replizieren, kann die Verhinderung der Replikation die Krankheit eindämmen. Interferon hilft, nicht infizierte Zellen vor allen Virenstämmen zu schützen, nicht nur vor dem, der für die Erstinfektion verantwortlich ist.

      Pharmazeutische Präparate von Interferon haben sich als wirksam gegen bestimmte Krebsarten und Virusinfektionen erwiesen. Interferone hemmen die Zellteilung von Krebszellen. Interferon ist beispielsweise oft erfolgreich bei der Bekämpfung einer seltenen Form von Leukämie (Haarzell-Leukämie) und des Kaposi-Sarkoms, einer Krebsart, die häufig bei Menschen mit AIDS auftritt. Interferon wurde auch zur Behandlung des Hepatitis-C-Virus, das Leberzirrhose und Leberkrebs verursachen kann, des Humanen Papillomavirus (HPV), das Genitalwarzen und Gebärmutterhalskrebs verursacht, und des Herpesvirus, das Genitalherpes verursacht, zugelassen.

      Komplementsystem . Das Komplementsystem oder einfach Komplement ist eine Gruppe von mindestens 20 Proteinen, deren Aktivitäten die anderen Abwehrmechanismen des Körpers verstärken oder ergänzen. Bis diese Proteine ​​durch eine Infektion aktiviert werden, zirkulieren sie im inaktiven Zustand im Blut. Einmal aktiviert, verstärken diese Proteine ​​sowohl unspezifische als auch spezifische Abwehrmechanismen. Die Wirkungen des Komplements umfassen Folgendes:

      • Zerstörung des Erregers. Das Komplement kann direkt wirken, indem es Löcher in die Membran einer Zielzelle stanzt (Abbildung 13.5), so dass die Zelle nicht mehr in der Lage ist, eine konstante innere Umgebung aufrechtzuerhalten. So wie NK-Zellen Proteine ​​absondern, die die Membran einer Zielzelle undicht machen, dringt Wasser in die Zelle ein und lässt sie platzen.

      • Verbesserung der Phagozytose. Komplement verbessert die Phagozytose auf zwei Arten. Erstens ziehen Komplementproteine ​​Makrophagen und Neutrophile an die Infektionsstelle, um die fremden Zellen zu entfernen. Zweitens bindet eines der Komplementproteine ​​an die Oberfläche der Mikrobe, was es Makrophagen und Neutrophilen erleichtert, den Eindringling "zu greifen" und zu verschlingen.

      • Anregung von Entzündungen. Komplement führt auch dazu, dass sich die Blutgefäße erweitern und durchlässiger werden. Diese Veränderungen sorgen für eine erhöhte Durchblutung des Bereichs und einen verbesserten Zugang für weiße Blutkörperchen.

      ABBILDUNG 13.5. Komplement hat eine direkte destruktive Wirkung auf Krankheitserreger.

      Entzündung . Wenn Körpergewebe verletzt oder beschädigt wird, tritt eine Reihe von Ereignissen auf, die als Entzündungsreaktion oder -reaktion bezeichnet werden. Diese Reaktion zerstört Eindringlinge und hilft, beschädigtes Gewebe zu reparieren und wiederherzustellen. Die vier Kardinalzeichen einer Entzündung, die an einer Wundstelle auftreten, sind Rötung, Hitze (oder Wärme), Schwellung und Schmerzen. Diese Anzeichen verkünden, dass bestimmte Zellen und Chemikalien gemeinsame Anstrengungen unternommen haben, um Infektionen einzudämmen, den beschädigten Bereich zu reinigen und die Wunde zu heilen. Betrachten wir die Ursachen der Kardinalzeichen und wie sie mit den Vorteilen einer Entzündung zusammenhängen.

      • Rötung. Rötungen treten auf, weil sich die Blutgefäße im beschädigten Bereich erweitern (erweitern), wodurch der Blutfluss in diesem Bereich erhöht wird. Die Dilatation wird durch Histamin verursacht, eine Substanz, die auch bei allergischen Reaktionen freigesetzt wird (wird später in diesem Kapitel behandelt). Histamin wird von kleinen, beweglichen Bindegewebszellen, den Mastzellen, als Reaktion auf Chemikalien aus beschädigten Zellen freigesetzt.

      Der erhöhte Blutfluss zum Ort der Verletzung liefert Fresszellen, Blutgerinnungsproteine ​​und Abwehrproteine, einschließlich Komplement und Antikörper. Gleichzeitig wäscht der erhöhte Blutfluss abgestorbene Zellen und Giftstoffe, die von den eindringenden Mikroben produziert werden, weg.

      • Hitze. Die erhöhte Durchblutung erhöht auch die Temperatur im Verletzungsbereich. Die erhöhte Temperatur erhöht den Stoffwechsel der Körperzellen in der Region und beschleunigt die Heilung. Hitze erhöht auch die Aktivitäten von phagozytischen Zellen und anderen Abwehrzellen.

      • Schwellung. Der verletzte Bereich schwillt an, weil Histamin auch die Kapillaren durchlässiger oder undicht macht als üblich. Aus dem Blutkreislauf dringt Flüssigkeit in das Gewebe ein und bringt viele nützliche Substanzen mit sich. Blutgerinnungsfaktoren dringen in den verletzten Bereich ein und beginnen, die Region abzugrenzen, wodurch sie dazu beitragen, die umliegenden Bereiche vor Verletzungen zu schützen und übermäßigen Blutverlust zu verhindern. Die Versickerung erhöht auch die Sauerstoff- und Nährstoffversorgung der Zellen. Wenn es sich bei dem verletzten Bereich um ein Gelenk handelt, kann eine Schwellung die Bewegung behindern – ein Effekt, der unangenehm erscheinen mag, aber es dem verletzten Gelenk ermöglicht, sich auszuruhen und sich zu erholen.

      • Schmerzen. Es gibt mehrere Ursachen für die Schmerzen in einem entzündeten Bereich. Beispielsweise drückt die überschüssige Flüssigkeit, die in das Gewebe eingedrungen ist, auf Nerven und trägt zum Schmerzempfinden bei. Einige Schmerzen können durch bakterielle Toxine verursacht werden, die Körperzellen abtöten können. Verletzte Zellen setzen auch schmerzverursachende Chemikalien wie Prostaglandine frei. Schmerzen führen normalerweise dazu, dass eine Person den Bereich schützt, um zusätzliche Verletzungen zu vermeiden.

      Aufgrund der breiteren Blutgefäße und der erhöhten Kapillarpermeabilität, die die Entzündungsreaktion auslösen, beginnen Fresszellen, an die verletzte Stelle zu schwärmen, angezogen von Chemikalien, die bei Gewebeschäden freigesetzt werden. Innerhalb von Minuten quetschen sich die Neutrophilen durch die Kapillarwände in die Flüssigkeit um die Zellen herum und beginnen, Krankheitserreger, Toxine und tote Körperzellen zu verschlingen. Schon bald treffen Makrophagen ein und setzen den Gegenangriff des Körpers langfristig fort. Makrophagen sind auch wichtig, um Ablagerungen, wie beispielsweise tote Körperzellen, aus dem beschädigten Bereich zu entfernen. Im weiteren Verlauf der Infektion können abgestorbene Zellen (einschließlich Mikroben), Körpergewebezellen und Fresszellen als Eiter aus der Wunde austreten (Abbildung 13.6).

      ABBILDUNG 13.6. Die Entzündungsreaktion ist eine allgemeine Reaktion auf eine Gewebeverletzung oder das Eindringen von fremden Mikroben. Es dient der Abwehr von Krankheitserregern und der Reinigung des verletzten Bereichs von Krankheitserregern und abgestorbenen Körperzellen, sodass Reparatur und Heilung stattfinden können. Die vier Kardinalzeichen einer Entzündung sind Rötung, Hitze, Schwellung und Schmerzen.

      Fieber Ein Fieber ist eine ungewöhnlich hohe Körpertemperatur (Abbildung 13.7). Fieber wird durch Pyrogene (Pyro, Feuergen, Erzeuger) verursacht, Chemikalien, die den "Thermostat" im Gehirn (dem Hypothalamus) auf einen höheren Sollwert anheben. Bakterien setzen Giftstoffe frei, die manchmal als Pyrogene wirken. Interessant ist jedoch, dass der Körper im Rahmen seiner Abwehrstrategie seine eigenen Pyrogene produziert. Unabhängig von der Quelle haben Pyrogene die gleiche Wirkung auf den Hypothalamus, indem sie den Sollwert anheben, so dass physiologische Reaktionen wie Zittern ausgelöst werden, um die Körpertemperatur zu erhöhen (wie in Kapitel 4 erörtert). So haben wir Schüttelfrost, während das Fieber steigt. Wenn der Sollwert gesenkt wird, bricht das Fieber und physiologische Reaktionen wie das Schwitzen senken die Körpertemperatur, bis der neue Sollwert erreicht ist.

      ABBILDUNG 13.7. Obwohl uns ein Fieber unangenehm sein kann, kann es dem Körper helfen, Krankheiten zu bekämpfen.

      Ein leichtes oder mittelschweres Fieber hilft dem Körper, bakterielle Infektionen zu bekämpfen, indem es das Wachstum von Bakterien verlangsamt und die Abwehrreaktionen des Körpers stimuliert. Das Bakterienwachstum wird verlangsamt, weil ein leichtes Fieber Leber und Milz veranlasst, Eisen aus dem Blut zu entfernen, und viele Bakterien benötigen Eisen, um sich zu vermehren. Fieber erhöht auch die Stoffwechselrate der Körperzellen, je höher die Rate die Abwehrreaktionen und Reparaturprozesse beschleunigt. Andererseits ist sehr hohes Fieber (über 105°F oder 40,6°C) gefährlich. Es kann Enzyme inaktivieren, die für biochemische Reaktionen in Körperzellen benötigt werden.

      Dritte Verteidigungslinie: Adaptive Immunantwort

      Wenn die erste und zweite Verteidigungslinie des Körpers einen Krankheitserreger nicht stoppen können, reagieren die spezifischen Abwehrmechanismen des Körpers und zielen auf den bestimmten Krankheitserreger, die Krebszelle oder das fremde Molekül, das in den Körper eingedrungen ist. Die dritte Verteidigungslinie, das Immunsystem, sorgt für die spezifischen Reaktionen und das Gedächtnis. Die Organe des Lymphsystems (siehe Kapitel 12) sind wichtige Bestandteile des Immunsystems, da sie die verschiedenen für die Immunität verantwortlichen Zellen produzieren. Das Immunsystem ist kein Organsystem im anatomischen Sinne. Stattdessen definiert sich das Immunsystem über seine Funktion: das Erkennen und Vernichten bestimmter Krankheitserreger oder fremder Moleküle. Das Zusammenwirken der spezifischen Abwehrkräfte des Körpers wird als adaptive Immunantwort bezeichnet.

      Es gibt mehrere wichtige Merkmale einer adaptiven Immunantwort. Zunächst richtet sich eine adaptive Immunantwort gegen einen bestimmten Krankheitserreger. Zum Beispiel erkennt das Immunsystem eines mit Masern infizierten Kindes das Masernvirus als körperfremde Substanz (die nicht zum Körper gehört) und wirkt dann, um es zu immobilisieren, zu neutralisieren oder zu zerstören. Ein wirksames Immunsystem ermöglicht es dem Kind, sich von der Krankheit zu erholen. Zweitens hat das Immunsystem ein Gedächtnis. Wird das gleiche Kind Jahre später noch einmal dem gleichen Erreger ausgesetzt, erinnert sich das Immunsystem an den Erreger und greift ihn so schnell und heftig an, dass das Kind nicht ein zweites Mal an Masern erkrankt.

      Selbst von Nicht-Selbst unterscheiden

      Zur Abwehr eines fremden Organismus oder Moleküls muss der Körper ihn von einer Körperzelle unterscheiden und als fremd erkennen können. Diese Fähigkeit hängt von der Tatsache ab, dass jede Zelle in Ihrem Körper spezielle Moleküle in die Plasmamembran eingebettet hat, die die Zelle als sich selbst kennzeichnen. Diese Moleküle dienen als Flags, die die Zelle als "Freund" deklarieren. Die Moleküle werden als MHC-Marker bezeichnet, benannt nach den wichtigsten Genen des Histokompatibilitätskomplexes, die für sie kodieren. Die Eigenmarken auf Ihren Zellen unterscheiden sich von denen anderer Personen (außer eineiigen Zwillingen) sowie von denen anderer Organismen, einschließlich Krankheitserreger. Das Immunsystem verwendet diese Markierungen, um zu unterscheiden, was zu Ihrem Körper gehört und was nicht (Abbildung 13.8). Es greift keine Zellen an, die als selbst erkannt werden.

      ABBILDUNG 13.8. Alle kernhaltigen Zellen im Körper haben molekulare MHC-Marker auf ihrer Oberfläche, die sie als selbst kennzeichnen. Fremdstoffe, einschließlich potenziell krankheitserregender Organismen, haben Moleküle auf ihrer Oberfläche, die vom Körper nicht als zugehörig erkannt werden. Fremdmoleküle, die eine adaptive Immunantwort auslösen können, werden als Antigene bezeichnet.

      Eine körperfremde Substanz oder ein Organismus, der eine Immunantwort auslöst, wird als Antigen bezeichnet. Da ein Antigen vom Körper nicht als zugehörig erkannt wird, richtet das Immunsystem einen Angriff dagegen. Typischerweise sind Antigene große Moleküle, wie Proteine, Polysaccharide oder Nukleinsäuren. Oftmals finden sich Antigene auf der Oberfläche eines Eindringlings – etwa eingebettet in die Plasmamembran einer unerwünschten Bakterienzelle oder Teil der Proteinhülle eines Virus. Jedoch können auch Teile von Eindringlingen und von Eindringlingen abgesonderte Chemikalien, wie bakterielle Toxine, als Antigene dienen. Jedes Antigen wird an seiner Form erkannt.

      Bestimmte weiße Blutkörperchen, Lymphozyten genannt, sind sowohl für die Spezifität als auch für das Gedächtnis der adaptiven Immunantwort verantwortlich. Es gibt zwei Haupttypen von Lymphozyten: B-Lymphozyten oder einfacher B-Zellen und T-Lymphozyten oder T-Zellen. Beide Arten bilden sich im Knochenmark, reifen aber in verschiedenen Organen des Körpers. Es wird vermutet, dass B-Zellen im Knochenmark reifen. Die T-Zellen hingegen reifen in der Thymusdrüse, die über dem Herzen liegt.

      Wenn die T-Lymphozyten reifen, entwickeln sie die Fähigkeit, zwischen Zellen zu unterscheiden, die in den Körper gehören und solchen, die nicht dazu gehören. Die T-Zellen müssen in der Lage sein, die spezifischen MHC-Selbstmarker dieser Person zu erkennen und dürfen nicht stark auf Zellen reagieren, die diesen MHC-Selbstmarker tragen. Wenn T-Zellen auf Zellen mit diesen Selbstmarkern reagieren, werden die T-Zellen zerstört. Sobald sie ausgereift sind, zirkulieren T-Lymphozyten durch den Körper, stoßen auf andere Zellen und überprüfen, ob diese Zellen den richtigen Selbstmarker (MHC) haben. Zellen mit geeigneten MHC-Markern werden vorbeigeführt.

      Darüber hinaus werden sowohl T- als auch B-Lymphozyten bei ihrer Reifung so programmiert, dass sie einen bestimmten Antigentyp erkennen. Diese Erkennung ist die Grundlage für die Spezifität der adaptiven Immunantwort. Jeder Lymphozyt entwickelt seine eigenen speziellen Rezeptoren – Moleküle mit einer einzigartigen Form – auf seiner Oberfläche. Tausende identischer Rezeptormoleküle spicken die Oberfläche jedes Lymphozyten und unterscheiden sich von den Rezeptormolekülen anderer Lymphozyten. Wenn ein Antigen in die Rezeptoren eines Lymphozyten passt, ähnlich wie ein Schlüssel in ein Schloss, zielt die körpereigene Abwehr auf dieses bestimmte Antigen. Aufgrund der enormen Vielfalt von Rezeptormolekülen, von denen jeder auf einem anderen Lymphozyten vorkommt, sind einige der Milliarden von Lymphozyten in Ihrem Körper in der Lage, auf jedes der Tausenden von verschiedenen Antigenen zu reagieren, denen Sie in Ihrem Leben ausgesetzt sein werden.

      Wenn ein Antigen nachgewiesen wird, werden B-Zellen und T-Zellen, die Rezeptoren tragen, die auf diesen bestimmten Eindringling reagieren können, stimuliert, sich wiederholt zu teilen, wodurch zwei Zelllinien gebildet werden. Eine Linie von Nachkommenzellen besteht aus Effektorzellen, die den Angriff auf den Feind ausführen. Effektorzellen leben in der Regel nur wenige Tage. Somit nimmt die Zahl der Effektorzellen ab, nachdem der Eindringling aus dem Körper eliminiert wurde. Die andere Linie von Nachkommenzellen besteht aus Gedächtniszellen, langlebigen Zellen, die sich an diesen bestimmten Eindringling "erinnern" und eine schnelle, intensive Reaktion darauf ausüben, falls er jemals wieder auftauchen sollte. Die schnelle Reaktion der Gedächtniszellen ist der Mechanismus, der verhindert, dass Sie zweimal an demselben Erreger erkranken.

      Antikörper-vermittelte Antworten und zellvermittelte Antworten

      Eine Analogie kann zwischen der Immunabwehr des Körpers und dem militärischen Abwehrsystem einer Nation gezogen werden. Das Militär hat Späher, die nach Eindringlingen suchen. Wird ein Eindringling gefunden, alarmiert der Scout den Kommandeur der Streitkräfte und liefert eine genaue Beschreibung des Bösewichts. Der Scout muss auch das entsprechende Passwort angeben, damit der Kommandant weiß, dass er oder sie kein Spion ist, der Fehlinformationen pflanzt. Der Körper hat auch Späher, Makrophagen genannt, die Teil der unspezifischen Abwehr sind. Makrophagen durchstreifen die Gewebe und suchen nach Eindringlingen.Die Zellen, die als Kommandant des Immunsystems fungieren, sind eine Untergruppe von T-Zellen, die als Helfer-T-Zellen bezeichnet werden. Wenn Makrophagen die T-Helferzellen richtig alarmieren, reagieren sie, indem sie die spezifischen Abwehrkräfte des Körpers aufrufen, und die adaptive Immunantwort beginnt.

      Das Militär einer Nation kann zwei (oder mehr) Zweige haben. Sie kann beispielsweise aus einer Armee und einer Marine bestehen. Jeder Zweig ist darauf spezialisiert, auf feindliche Invasionen auf leicht unterschiedliche Weise zu reagieren, und ist mit bestimmten Waffentypen bewaffnet. Jeder Zweig kann aktiviert werden, um eine bestimmte Bedrohung zu bekämpfen, sagen kleine grüne Leute mit lila Haaren. Die Marine kann zum Einsatz gerufen werden, wenn der Feind auf See getroffen wird, während die Armee zur Verteidigung kommt, wenn der Feind an Land ist.

      Der Körper hat in ähnlicher Weise zwei Arten von spezifischen Abwehrmechanismen. Diese spezifischen Abwehrmechanismen erkennen dieselben Antigene und zerstören dieselben Eindringlinge, tun dies jedoch auf unterschiedliche Weise.

      • Antikörper-vermittelte Immunantworten verteidigen in erster Linie Antigene, die sich frei in interzellulären und anderen Körperflüssigkeiten bewegen – zum Beispiel Toxine oder extrazelluläre Pathogene wie Bakterien oder freie Viren. Die Kämpfer dieses Zweiges der Immunabwehr sind die Effektor-B-Zellen (auch Plasmazellen genannt), und ihre Waffen sind Y-förmige Proteine, die Antikörper genannt werden, die potenzielle Bedrohungen neutralisieren und aus dem Körper entfernen. Antikörper sind so programmiert, dass sie das Antigen, das die Bedrohung darstellt, erkennen und daran binden. Sie helfen, das Antigen aus dem Körper zu eliminieren. Wie dies funktioniert, besprechen wir später in diesem Kapitel ausführlicher.

      • Zellvermittelte Immunantworten schützen vor zellulären Krankheitserregern oder abnormalen Zellen, einschließlich Körperzellen, die mit Viren oder anderen Krankheitserregern infiziert wurden, und Krebszellen. Die für zellvermittelte Immunantworten verantwortlichen Lymphozyten sind eine Art von T-Zelle, die als zytotoxische T-Zelle bezeichnet wird (wird später in diesem Kapitel ausführlicher erörtert). Einmal aktiviert, zerstören zytotoxische T-Zellen schnell den zellulären Krankheitserreger, infizierte Körperzellen oder Krebszellen, indem sie sie zum Platzen bringen.

      Nun, da die verschiedenen Verteidiger vorgestellt wurden, wollen wir sehen, wie sie zusammenarbeiten, um die hochwirksame Immunantwort Ihres Körpers zu erzeugen. Tabelle 13.2 fasst die Funktionen der an der adaptiven Immunantwort beteiligten Zellen zusammen, und Tabelle 13.3 fasst die Schritte der adaptiven Immunantwort zusammen.

      TABELLE 13.2. An der adaptiven Immunantwort beteiligte Zellen

      Eine Antigen-präsentierende Zelle

      • Verschlingt und verdaut Krankheitserreger oder Eindringlinge

      • Platziert ein Stück verdauten Antigens auf seiner Plasmamembran

      • Präsentiert das Antigen einer T-Helferzelle

      • Aktiviert die Helfer-T-Zelle

      Der „Ein“-Schalter für beide Linien der Immunantwort

      • Nach Aktivierung durch Makrophagen teilt es sich und bildet Effektor-Helfer-T-Zellen und Gedächtnis-Helfer-T-Zellen

      • Helfer-T-Zellen aktivieren B-Zellen und T-Zellen

      Zytotoxische T-Zelle (Effektor-T-Zelle)

      Verantwortlich für zellvermittelte Immunantworten

      • Wenn es durch Helfer-T-Zellen aktiviert wird, teilt es sich zu zytotoxischen Effektor-T-Zellen und zytotoxischen Gedächtnis-T-Zellen

      • Zerstört zelluläre Ziele wie infizierte Körperzellen, Bakterien und Krebszellen

      Der „Aus“-Schalter für beide Immunantwortlinien

      • Unterdrückt die Aktivität der B- und T-Zellen nach erfolgreicher Zerstörung der Fremdzelle oder des Fremdmoleküls

      Beteiligt an Antikörper-vermittelten Reaktionen

      • Wenn es von T-Helferzellen aktiviert wird, teilt es sich zu Plasmazellen und Gedächtniszellen

      Effektor bei der Antikörper-vermittelten Reaktion

      • Setzt spezifische Antikörper gegen extrazelluläre Antigene wie Toxine, Bakterien und freie Viren ab

      Verantwortlich für das Gedächtnis des Immunsystems

      • Generiert von B-Zellen oder jeder Art von T-Zelle während einer Immunantwort

      • Ermöglichen Sie eine schnelle und effiziente Reaktion bei nachfolgenden Expositionen des Antigens

      TABELLE 13.3. Schritte in der adaptiven Immunantwort

      Fremde Zellen oder Moleküle dringen in den Körper ein

      • Makrophage erkennt fremde Zellen oder Moleküle und verschlingt sie

      • Makrophagen bringen Antigene des Pathogens auf ihre Oberfläche und finden die T-Helferzelle mit den richtigen Rezeptoren für dieses Antigen

      • Makrophage präsentiert der T-Helferzelle Antigen

      • Makrophagen warnen die Helfer-T-Zelle, dass es einen Eindringling gibt, der wie das Antigen „aussieht“.

      • Makrophage aktiviert die T-Helferzelle

      Die T-Helferzelle aktiviert beide Verteidigungslinien, um dieses spezifische Antigen zu bekämpfen

      Schritt 5: Aufbau spezifischer Abwehrmechanismen (klonale Auswahl)

      • Antikörper-vermittelte Abwehr – B-Zellen werden aktiviert und teilen sich, um Plasmazellen zu bilden, die für das Antigen spezifische Antikörper sezernieren

      • Zellvermittelte Abwehr – T-Zellen teilen sich, um zytotoxische T-Zellen zu bilden, die Zellen mit dem spezifischen Antigen angreifen

      • Antikörpervermittelte Abwehr – Antigenspezifische Antikörper eliminieren das Antigen

      • Zellvermittelte Abwehr – zytotoxische T-Zellen lassen Zellen mit dem Antigen platzen

      Schritt 7: Fortgesetzte Überwachung

      Gedächtniszellen, die gebildet wurden, wenn T-Helferzellen, zytotoxische T-Zellen und B-Zellen aktiviert wurden, verbleiben, um eine schnelle Reaktion zu ermöglichen, wenn das Antigen erneut nachgewiesen wird

      Schritt 8: Kraftentzug

      Sobald das Antigen zerstört wurde, schalten Suppressor-T-Zellen die Immunantwort auf dieses Antigen aus

      Schritte der adaptiven Immunantwort

      Obwohl die zellvermittelte Immunantwort und die Antikörper-vermittelte Immunantwort unterschiedliche Mechanismen zur Abwehr von Krankheitserregern oder fremden Molekülen (Nicht-Selbst) verwenden, sind die allgemeinen Schritte bei diesen Antworten die gleichen (Abbildung 13.9).

      ABBILDUNG 13.9. Ein Überblick über die adaptive Immunantwort

      Warum sind T-Helferzellen entscheidend für die adaptive Immunantwort?

      Helfer-T-Zellen aktivieren sowohl naive zytotoxische T-Zellen als auch naive B-Zellen. Somit aktivieren T-Helferzellen sowohl die zellvermittelten als auch die Antikörper-vermittelten adaptiven Immunantworten.

      Bedrohung . Die adaptive Immunantwort beginnt, wenn ein Molekül oder Organismus (ein Antigen), dem der Selbstmarker (MHC) fehlt, es schafft, die ersten beiden Verteidigungslinien zu umgehen und in den Körper eindringt (Abbildung 13.10).

      ABBILDUNG 13.10. Ein Makrophage ist eine wichtige Antigen-präsentierende Zelle. Es präsentiert das Antigen, das an einen Selbstmarker (MHC) gebunden ist, an eine T-Helferzelle und aktiviert die T-Helferzelle.

      Erkennung . Denken Sie daran, dass Makrophagen phagozytische Zellen sind, die den Körper durchstreifen und jegliches Fremdmaterial oder Organismen verschlingen, denen sie begegnen können. Innerhalb der Makrophagen wird das eingeschlossene Material in kleinere Stücke verdaut.

      Alarm . Der Makrophage warnt dann den Kommandanten des Immunsystems, eine T-Helferzelle, dass ein Antigen vorhanden ist. Der Makrophage erfüllt diese Aufgabe, indem er einen Teil der verdauten Stücke zu seiner eigenen Oberfläche transportiert, wo sie an die MHC-Selbstmarker auf der Makrophagenmembran binden. Der Selbstmarker fungiert als geheimes Passwort, das den Makrophagen als "Freund" identifiziert. Auf der anderen Seite fungiert das an die Selbstmarker gebundene Antigen als eine Art Fahndungsplakat, das den Lymphozyten mitteilt, dass es einen Eindringling gibt und wie der Eindringling kann identifiziert werden. Die angezeigten Antigene lösen die Immunantwort aus. Somit ist der Makrophage ein wichtiger Typ von Antigen-präsentierenden Zellen (APC). (B-Zellen und dendritische Zellen – Zellen mit langen Fortsätzen in Lymphknoten – sind zwei weitere Arten von Antigen-präsentierenden Zellen.)

      Der Makrophage präsentiert das Antigen einer T-Helferzelle, der Art von T-Zelle, die als Hauptschalter für die gesamte adaptive Immunantwort dient. Der Makrophage muss jedoch die richtige Art von T-Helferzelle alarmieren – eine T-Helferzelle, die Rezeptoren trägt, die das spezifische Antigen erkennen, das präsentiert wird. Diese spezifischen T-Helferzellen machen nur einen winzigen Bruchteil der gesamten T-Zellpopulation aus. Die richtige Helfer-T-Zelle zu finden ist wie die Suche nach der Nadel im Heuhaufen. Der Makrophage wandert durch den Körper, bis er buchstäblich auf eine entsprechende T-Helferzelle stößt. Die Begegnung findet höchstwahrscheinlich in einem der Lymphknoten statt, da diese bohnenförmigen Strukturen, die in Kapitel 12 diskutiert werden, eine große Anzahl von Lymphozyten aller Art enthalten. Wenn der Antigen-präsentierende Makrophage die entsprechende T-Helferzelle trifft und an diese bindet, sekretiert der Makrophage eine Chemikalie, die die T-Helferzelle aktiviert.

      Alarm . Innerhalb von Stunden beginnt eine aktivierte T-Helferzelle, ihre eigenen chemischen Botschaften abzusondern. Die Nachricht der T-Helferzelle ruft die entsprechenden B- und T-Zellen in den aktiven Dienst – diejenigen mit der Fähigkeit, an das bestimmte Antigen zu binden, das die Reaktion ausgelöst hat.

      Aufbau spezifischer Verteidigungen . Wenn die entsprechenden "naiven" B-Zellen oder T-Zellen aktiviert werden, beginnen sie sich wiederholt zu teilen. Das Ergebnis ist ein Klon (eine Population genetisch identischer Zellen), der darauf spezialisiert ist, gegen das bestimmte Zielantigen zu schützen.

      Der Prozess, durch den dieser hochspezialisierte Klon hergestellt wird, der als klonale Selektion bezeichnet wird, liegt der gesamten adaptiven Immunantwort zugrunde (Abbildung 13.11). Wir haben gesehen, dass jeder Lymphozyt ausgestattet ist, um ein Antigen einer spezifischen Form zu erkennen. Jedes Antigen, das in den Körper gelangt, wird höchstens von wenigen Lymphozyten erkannt. Durch Bindung an die Rezeptoren auf der Oberfläche eines Lymphozyten selektiert ein Antigen einen Lymphozyten, der während seiner Reifung mit Rezeptoren vorprogrammiert wurde, die dieses spezielle Antigen erkennen können. Dieser bestimmte Lymphozyt wird dann zur Teilung stimuliert und produziert einen Klon von Millionen identischer Zellen, die in der Lage sind, dasselbe Antigen zu erkennen.

      ABBILDUNG 13.11. Die klonale Selektion ist der Prozess, bei dem eine adaptive Immunantwort auf ein spezifisches Antigen verstärkt wird. Diese Abbildung zeigt die klonale Selektion von B-Zellen, aber ein ähnlicher Prozess tritt bei T-Zellen auf.

      Die folgende Analogie kann zum Verständnis der klonalen Selektion hilfreich sein. Stellen Sie sich eine kleine Bäckerei vor, in der nur Musterkekse ausgestellt sind. Ein Kunde wählt ein bestimmtes Cookie aus und bestellt viele Cookies dieses Typs. Die Cookies werden dann speziell für diese Person vorbereitet. Die Beispiel-Cookies nehmen nicht viel Platz ein, sodass eine große Auswahl für andere Kunden zur Auswahl angezeigt werden kann. Der Bäcker verschwendet keine Energie mit der Herstellung von Keksen, die nicht ausdrücklich angefordert wurden. Ihr Körper bereitet Proben vieler Arten von Lymphozyten vor, wobei ein bestimmter Lymphozyten nur auf ein Antigen reagiert. Wenn ein Antigen den geeigneten Lymphozyten auswählt, produziert der Körper viele zusätzliche Kopien des von diesem speziellen Antigen ausgewählten Lymphozyten.

      Ein primäres Ziel von HIV, dem humanen Immunschwächevirus, das zu AIDS führt, ist die T-Helferzelle. Warum beeinträchtigt die Vorliebe des Virus für die T-Helferzelle das Immunsystem stärker, als wenn eine andere Art von Lymphozyten angegriffen würde?

      Wir haben bereits erwähnt, dass in Schritt 5 zwei Arten von Zellen hergestellt werden: Speicherzellen und Effektorzellen. Bevor wir uns der Rolle der Gedächtniszellen zuwenden, schauen wir uns genauer an, wie die Effektorzellen uns schützen.

      Abwehr – Die Antikörper-vermittelte Reaktion . Bei der Antikörper-vermittelten Immunantwort teilen sich aktivierte B-Zellen. Die Effektorzellen, die sie durch klonale Selektion produzieren, die als Plasmazellen bezeichnet werden, sezernieren Antikörper in den Blutkreislauf, um sich gegen Antigene zu verteidigen, die frei im Blut sind oder an eine Zelloberfläche gebunden sind (Abbildung 13.12). Antikörper sind Y-förmige Proteine, die ein bestimmtes Antigen an seiner Form erkennen. Jeder Antikörper ist spezifisch für ein bestimmtes Antigen. Die Spezifität ergibt sich aus der Form der Proteine, die die Spitzen des Y bilden (Abbildung 13.13). Aufgrund ihrer Form passen Antikörper und Antigen wie ein Schloss und ein Schlüssel zusammen. Jeder Antikörper kann an zwei identische Antigene binden, eines an der Spitze jedes Arms auf dem Y.

      ABBILDUNG 13.12. Antikörper-vermittelte Immunantwort

      ABBILDUNG 13.13. Ein Antikörper ist ein Y-förmiges Protein, das entwickelt wurde, um ein Antigen mit einer spezifischen Form zu erkennen. Die Erkennung eines spezifischen Antigens erfolgt aufgrund der Form der Spitzen des Y im Antikörpermolekül.

      Antikörper können nur an Antigene binden, die in Körperflüssigkeiten frei sind oder an der Oberfläche einer Zelle befestigt sind. Ihre Hauptziele sind Toxine und extrazelluläre Mikroben, einschließlich Bakterien, Pilze und Protozoen. Antikörper helfen auf verschiedene Weise bei der Abwehr dieser Krankheitserreger, die mit dem Akronym PLAN in Erinnerung bleiben.

      • Präzipitation: Die Antigen-Antikörper-Bindung bewirkt, dass Antigene verklumpen und präzipitieren (sich aus der Lösung absetzen), wodurch die Phagozytose verbessert wird, indem die Antigene für phagozytäre Zellen leichter einzufangen und zu verschlingen.

      • Lyse (Aufplatzen): Bestimmte Antikörper aktivieren das Komplementsystem, das dann Löcher durch die Membran der Zielzelle stößt und diese zum Platzen bringt.

      • Anziehung von Fresszellen: Antikörper ziehen auch Fresszellen an. Phagozyten verschlingen und zerstören dann das Fremdmaterial.

      • Neutralisation: Antikörper binden Toxine und Viren, neutralisieren sie und verhindern, dass sie Schaden anrichten.

      Es gibt fünf Klassen von Antikörpern, von denen jede eine besondere Rolle beim Schutz vor Eindringlingen spielt. Antikörper werden auch Immunglobuline (Ig) genannt und jede Klasse wird mit einem Buchstaben bezeichnet: IgG, IgA, IgM, IgD und IgE. Wie Sie in Tabelle 13.4 sehen können, existieren die Antikörper einiger Klassen als einzelne Y-förmige Moleküle (Monomere), in einer Klasse als zwei angehängte Moleküle (Dimere) und in einer Klasse als fünf angehängte Moleküle (Pentamere). nach außen strahlend wie die Speichen eines Rades.

      TABELLE 13.4. Antikörperklassen

      Abwehr – Die zellvermittelte Reaktion . Die zytotoxischen T-Zellen sind die Effektor-T-Zellen, die für die zellvermittelte Immunantwort verantwortlich sind, die antigentragende Zellen zerstört. Jede zytotoxische T-Zelle ist so programmiert, dass sie ein bestimmtes Antigen erkennt, das an MHC-Marker auf der Oberfläche eines zellulären Pathogens, einer infizierten oder krebsartigen Körperzelle oder auf Zellen eines Gewebe- oder Organtransplantats gebunden ist. Eine zytotoxische T-Zelle wird aktiviert, um eine Zielzelle zu zerstören, wenn zwei Ereignisse gleichzeitig auftreten, wie in Abbildung 13.14 gezeigt. Zuerst muss die zytotoxische T-Zelle auf eine Antigen-präsentierende Zelle, wie beispielsweise einen Makrophagen, treffen. Zweitens muss eine Helfer-T-Zelle eine Chemikalie freisetzen, um die zytotoxische T-Zelle zu aktivieren. Bei Aktivierung teilt sich die zytotoxische T-Zelle und produziert Gedächtniszellen und zytotoxische Effektor-T-Zellen.

      ABBILDUNG 13.14. Zellvermittelte Immunantwort

      Eine zytotoxische Effektor-T-Zelle setzt Chemikalien frei, die Perforine genannt werden, die zur Bildung von Löchern in der Zielzellmembran führen. Die Löcher sind groß genug, damit ein Teil des Zellinhalts die Zelle verlassen kann, so dass die Zelle zerfällt. Die zytotoxische T-Zelle löst sich dann von der Zielzelle und sucht sich eine andere Zelle mit dem gleichen Antigentyp.

      Die Abstoßung eines Organtransplantats tritt auf, wenn das Immunsystem des Empfängers die Zellen des transplantierten Organs angreift und zerstört. Warum sollte dieser Angriff passieren? Welcher Teil des Immunsystems wäre am stärksten beteiligt?

      Kontinuierliche Überwachung . Wenn ein Antigen zum ersten Mal in den Körper gelangt, können es nur wenige Lymphozyten erkennen. Diese Lymphozyten müssen lokalisiert und zur Teilung stimuliert werden, um eine Armee von Lymphozyten zu produzieren, die bereit sind, dieses spezielle Antigen zu eliminieren. Infolgedessen ist die primäre Reaktion, die bei der ersten Begegnung des Körpers mit einem bestimmten Antigen auftritt, relativ langsam. Es vergehen mehrere Tage, bevor die Antikörperkonzentration zu steigen beginnt, und die Konzentration erreicht ihren Höhepunkt erst 1 bis 2 Wochen nach der ersten Exposition gegenüber dem Antigen (Abbildung 13.15).

      ABBILDUNG 13.15. Die primären und sekundären Immunantworten. Bei der primären Reaktion, die nach der ersten Exposition gegenüber einem Antigen auftritt, gibt es eine Verzögerung von mehreren Tagen, bevor die Konzentration der zirkulierenden Antikörper zu steigen beginnt. Es dauert 1 bis 2 Wochen, bis die Antikörperkonzentration ihren Höchststand erreicht, da die wenigen Lymphozyten, die darauf programmiert sind, dieses bestimmte Antigen zu erkennen, lokalisiert und aktiviert werden müssen. (Die T-Zellen zeigen ein ähnliches Reaktionsmuster.) Die sekundäre Reaktion nach einer anschließenden Exposition gegenüber einem Antigen ist schneller und stärker als die primäre Reaktion. Der Unterschied liegt an den langlebigen Gedächtniszellen, die während der primären Reaktion produziert werden. Dies sind ein größerer Pool von Lymphozyten, die darauf programmiert sind, auf dieses bestimmte Antigen zu reagieren.

      Nach anschließender Exposition gegenüber dem Antigen ist die sekundäre Reaktion stark und schnell. Denken Sie daran, dass, wenn naive B- und T-Zellen zur Teilung stimuliert wurden, sie nicht nur Effektorzellen produzierten, die sich aktiv gegen den Eindringling verteidigten, sondern auch Gedächtniszellen produzierten. Diese Gedächtnis-B-Zellen, zytotoxischen Gedächtnis-T-Zellen und Gedächtnis-Helfer-T-Zellen leben Jahre oder sogar Jahrzehnte. Infolgedessen ist die Anzahl der Lymphozyten, die darauf programmiert sind, auf dieses bestimmte Antigen zu reagieren, viel größer als vor der ersten Exposition. Wenn das Antigen wieder angetroffen wird, teilt sich jede dieser Gedächtniszellen und produziert neue Effektorzellen und Gedächtniszellen, die für dieses Antigen spezifisch sind. Daher steigt die Zahl der Effektorzellen während der sekundären Reaktion schnell an und erreicht innerhalb von 2 oder 3 Tagen einen höheren Peak als während der primären Reaktion.

      Abzug der Truppen . Wenn das Immunsystem beginnt, den eindringenden Organismus zu erobern und der Antigenspiegel abnimmt, setzt eine andere Art von T-Zelle, die Suppressor-T-Zelle, Chemikalien frei, die die Aktivität sowohl der B-Zellen als auch der T-Zellen dämpfen. Suppressor-T-Zellen schalten die Immunantwort ab, wenn das Antigen keine Bedrohung mehr darstellt. Dies kann ein Mechanismus sein, der verhindert, dass das Immunsystem überreagiert und gesunde Körperzellen schädigt.

      Aktive und passive Immunität

      Es gibt zwei Arten von Immunität: Bei der aktiven Immunität verteidigt sich der Körper aktiv, indem er nach Kontakt mit einem Antigen Gedächtnis-B-Zellen und T-Zellen produziert. Aktive Immunität tritt auf natürliche Weise auf, wenn eine Person eine Infektion bekommt. Glücklicherweise kann sich eine aktive Immunität auch durch eine Impfung (auch als Immunisierung bekannt) entwickeln, ein Verfahren, bei dem eine harmlose Form eines Antigens in den Körper eingeführt wird, um Immunreaktionen gegen dieses Antigen zu stimulieren. Einige Impfstoffe, wie der Impfstoff gegen Hepatitis B, werden heute mit Bakterien hergestellt, die gentechnisch verändert werden, um aus dem Erreger ein Protein herzustellen. Da nur das Protein (Antigen) und nicht das eigentliche Virus injiziert wird, kann der Impfstoff keine Krankheiten verursachen. Bei einigen Impfungen – zum Beispiel Keuchhusten und Typhus – wird die Mikrobe abgetötet, bevor der Impfstoff hergestellt wird. Andere Impfstoffe müssen aus lebenden Organismen hergestellt werden, um wirksam zu sein. In diesen Fällen werden die Mikroben zunächst geschwächt, damit sie keine Krankheiten mehr verursachen können. Die Mikroben werden durch wiederholtes Übertragen in Gewebekulturen geschwächt, wodurch unvorhersehbare Mutationen auftreten können. Noch andere Impfstoffe, einschließlich des Impfstoffs gegen Pocken, werden aus Mikroben hergestellt, die verwandte, aber mildere Krankheiten verursachen.

      Da sie zur Bildung von Gedächtniszellen führt, ist eine aktive Immunität – auf natürliche Weise oder durch Impfung – relativ langlebig. Die erste Dosis eines Impfstoffs verursacht die primäre Immunantwort, und es werden Antikörper und einige Gedächtniszellen gebildet. In bestimmten Fällen, insbesondere wenn inaktivierte Antigene im Impfstoff verwendet werden, kann das Immunsystem seine Begegnung mit dem Antigen nach einiger Zeit "vergessen". Um sicherzustellen, dass das Immunsystem nicht vergisst, wird regelmäßig eine Auffrischimpfung verabreicht.Der Booster führt zu einer sekundären Immunantwort und genügend Gedächtniszellen, um eine schnelle Reaktion zu ermöglichen, sollte jemals eine starke Form dieses Pathogens angetroffen werden.

      Impfungen haben Millionen von Menschenleben gerettet. Tatsächlich waren sie bei der Vorbeugung von Krankheiten wie Keuchhusten und Tetanus so wirksam, dass viele Menschen fälschlicherweise glauben, dass diese Krankheiten beseitigt wurden. Die meisten Krankheiten, die durch Impfstoffe verhindert werden, existieren jedoch immer noch, sodass Impfungen immer noch wichtig sind. Kinder sollten nach einem empfohlenen Zeitplan geimpft werden (geimpft werden).

      Passive Immunität ist ein Schutz, der entsteht, wenn eine Person Antikörper erhält, die von einer anderen Person oder einem anderen Tier produziert wurden. Zum Beispiel können einige Antikörper, die von einer schwangeren Frau produziert werden, die Plazenta passieren und dem wachsenden Fötus eine gewisse Immunität verleihen. Diese mütterlichen Antikörper bleiben bis zu 3 Monate nach der Geburt im Körper des Säuglings, dann ist das Kind alt genug, um seine eigenen Antikörper zu produzieren. Antikörper in der Muttermilch bieten auch gestillten Säuglingen eine passive Immunität, insbesondere gegen Krankheitserreger, die durch die Darmschleimhaut eindringen könnten. Die Antikörper der Mutter sind ein vorübergehender, aber entscheidender Schutz, denn die meisten Krankheitserreger, die sonst die Gesundheit eines Neugeborenen gefährden würden, sind bereits dem Immunsystem der Mutter begegnet.

      Menschen können medizinisch eine passive Immunität erwerben, indem ihnen Antikörper injiziert werden, die in einer anderen Person oder einem anderen Tier produziert wurden. In diesem Fall ist passive Immunität eine gute Nachricht-schlechte Nachrichten-Situation. Die gute Nachricht ist, dass die Wirkung sofort einsetzt. Gammaglobulin beispielsweise ist ein Antikörperpräparat, das zum Schutz von Menschen verwendet wird, die Krankheiten wie Hepatitis B ausgesetzt waren oder bereits mit den Mikroben infiziert sind, die Tetanus, Masern oder Diphtherie verursachen. Gammaglobulin wird Reisenden häufig verabreicht, bevor sie ein Land besuchen, in dem Virushepatitis häufig vorkommt. Die schlechte Nachricht ist, dass der Schutz nur von kurzer Dauer ist. Die geliehenen Antikörper zirkulieren 3 bis 5 Wochen, bevor sie im Körper des Empfängers zerstört werden. Da das Immunsystem des Empfängers nicht zur Produktion von Gedächtniszellen stimuliert wurde, verschwindet der Schutz mit den Antikörpern.

      Die Viren, die Influenza (Grippe) verursachen, mutieren schnell, sodass sich die Antigene in der Proteinhülle ständig ändern. Warum macht es diese Eigenschaft schwierig, einen Grippeimpfstoff zu entwickeln, der mehrere Jahre in Folge wirksam ist?

      Gegen das humane Papillomavirus, ein sexuell übertragbares Virus, das auch die wichtigste Ursache für Gebärmutterhalskrebs ist, gibt es mittlerweile einen Impfstoff. Gesundheitsbehörden empfehlen den Impfstoff für Mädchen im Alter von 11 oder 12 Jahren, aber er kann Mädchen ab 9 Jahren und Frauen ab 26 Jahren verabreicht werden. Einige soziale Konservative befürchten, dass die Verwendung dieses Impfstoffs geimpfte Teenager dazu ermutigen wird, sexuell aktiv zu sein. Wenn Sie Eltern wären (oder sind), würden Sie Ihre Tochter impfen lassen? Warum oder warum nicht?

      Monoklonale Antikörper

      Angenommen, Sie möchten feststellen, ob ein bestimmtes Antigen in einer Lösung, einem Gewebe oder sogar irgendwo im Körper vorhanden ist. Ein für dieses Antigen spezifischer Antikörper wäre genau das Werkzeug, das Sie brauchen würden. Aufgrund seiner Spezifität würde jeder derartige Antikörper direkt zum Zielantigen gelangen. Wenn ein Marker (z. B. ein radioaktiver Marker oder ein fluoreszierendes Molekül) an den Antikörper gebunden wäre, könnte der Antikörper die Position des Antigens aufdecken. Sie sehen, dass es für einen solchen Test wünschenswert ist, einen Vorrat an identischen Antikörpern zu haben, die mit einem bestimmten Antigen reagieren. Gruppen identischer Antikörper, die an ein bestimmtes Antigen binden, werden als monoklonale Antikörper bezeichnet.

      Monoklonale Antikörper haben viele Anwendungen. Schwangerschaftstests für zu Hause enthalten monoklonale Antikörper, die produziert werden, um mit einem Hormon (humanes Choriongonadotropin, siehe Kapitel 18) zu reagieren, das von Membranen des sich entwickelnden Embryos sezerniert wird. Monoklonale Antikörper haben sich auch beim Screening auf bestimmte Krankheiten bewährt, darunter Legionärskrankheit, Hepatitis, bestimmte sexuell übertragbare Krankheiten und bestimmte Krebsarten, einschließlich Lungen- und Prostatakrebs. Einige monoklonale Antikörper werden auch in der Krebsbehandlung eingesetzt. Das radioaktive Material oder die chemische Behandlung zur Bekämpfung des Krebses ist an einen monoklonalen Antikörper gebunden, der auf die Tumorzellen abzielt, aber nur geringe Auswirkungen auf gesunde Zellen hat.

      Probleme des Immunsystems

      Das Immunsystem schützt uns vor unzähligen Bedrohungen durch Agenten, die nicht als zum Körper gehörend erkannt werden. Manchmal sind die Abwehrmaßnahmen jedoch fehlgeleitet. Bei einer Autoimmunerkrankung werden körpereigene Zellen angegriffen. Allergien entstehen, wenn das Immunsystem uns vor unschädlichen Stoffen schützt. Die Gewebeabstoßung nach einer Organtransplantation wird auch durch das Immunsystem verursacht (siehe den Aufsatz zu Gesundheitsproblemen, Abstoßung von Organtransplantationen).

      Autoimmunerkrankungen treten auf, wenn das Immunsystem nicht zwischen sich selbst und nicht-selbst unterscheiden kann und Gewebe oder Organe des Körpers angreift. Wenn das Immunsystem die militärische Verteidigung des Körpers genannt werden kann, dann ist eine Autoimmunerkrankung das Äquivalent zu einem eigenen Feuer.

      Wie wir gesehen haben, sind Lymphozyten während ihrer Entwicklung so programmiert, dass sie ein spezifisches Fremdantigen angreifen, während sie dennoch Eigenantigene tolerieren. Lymphozyten, die diese Unterscheidung nicht lernen, werden in der Regel zerstört. Leider entgehen einige Lymphozyten, die darauf vorbereitet sind, Selbstantigene anzugreifen, der Zerstörung. Diese Zellen sind wie Zeitbomben bereit, die körpereigenen Zellen bei der ersten Provokation anzugreifen. Werden diese abtrünnigen Lymphozyten beispielsweise durch ein Virus oder Bakterium aktiviert, können sie ihren Angriff sowohl gegen gesunde Körperzellen als auch gegen den eindringenden Organismus richten.

      Autoimmunerkrankungen werden oft als organspezifisch oder nicht organspezifisch klassifiziert. Wie der Name schon sagt, richten sich organspezifische Autoimmunerkrankungen gegen ein einzelnes Organ. Organspezifische Autoimmunerkrankungen werden in der Regel durch fehlgeschlagene T-Zellen verursacht. Bei der Hashimoto-Thyreoiditis wird beispielsweise die Schilddrüse angegriffen. Im Gegensatz dazu werden nicht-organspezifische Autoimmunerkrankungen im Allgemeinen durch Antikörper verursacht, die von fehlgeschlagenen B-Zellen produziert werden und neigen dazu, Auswirkungen auf den ganzen Körper zu haben. Bei systemischem Lupus erythematodes wird beispielsweise das Bindegewebe angegriffen. Da im ganzen Körper Bindegewebe zu finden ist, kann fast jedes Organ betroffen sein. Lupus kann Hautläsionen oder Hautausschläge verursachen, insbesondere einen schmetterlingsförmigen Hautausschlag, der auf der Nase zentriert ist und sich auf beide Wangen ausbreitet. Es kann das Herz (Perikarditis), die Gelenke (Arthritis), die Nieren (Nephritis) oder das Nervensystem (Krampfanfälle) betreffen.

      Eine Reihe von Autoimmunerkrankungen treten auf, weil Teile von krankheitserregenden Organismen Proteinen ähneln, die auf normalen Körperzellen vorkommen. Verwechselt das Immunsystem die körpereigenen Antigene mit den fremden Antigenen, kann es diese angreifen. Zum Beispiel kann der Angriff des Körpers auf bestimmte Streptokokken-Bakterien, die Halsschmerzen verursachen, zur Produktion von Antikörpern führen, die nicht nur die Streptokokken-Bakterien, sondern auch ähnliche Moleküle angreifen, die in den Herzklappen und Gelenken vorkommen. Die Folge ist eine Autoimmunerkrankung, die als rheumatisches Fieber bekannt ist.

      Die Behandlung von Autoimmunerkrankungen ist normalerweise zweigleisig. Zunächst werden alle durch die Störung verursachten Mängel behoben. Zweitens werden Medikamente verabreicht, um das Immunsystem zu dämpfen.

      Ablehnung von Organtransplantationen

      Jedes Jahr erhalten Zehntausende Menschen ein Geschenk des Lebens in Form einer Transplantation von Niere, Herz, Lunge, Leber oder Bauchspeicheldrüse. Obwohl diese Transplantationen heute fast alltäglich erscheinen, werden sie erst seit etwa 30 Jahren durchgeführt. Bevor Organtransplantationen erfolgreich sein konnten, mussten Mediziner lernen, wie man verhindern kann, dass die Effektor-T-Zellen des Immunsystems das transplantierte Gewebe angreifen und abtöten, weil ihm entsprechende Selbstmarker fehlen. Wenn transplantiertes Gewebe vom Immunsystem des Wirts abgetötet wird, sagen wir, dass das Transplantat abgestoßen wurde.

      Der Erfolg einer Transplantation hängt von der Ähnlichkeit zwischen dem Wirtsgewebe und dem transplantierten Gewebe ab. Die erfolgreichsten Transplantationen sind solche, bei denen Gewebe aus einem Körperteil einer Person entnommen und in einen anderen Teil transplantiert wird. Bei schweren Verbrennungen kann beispielsweise gesunde Haut von anderen Körperstellen stark verbrannte Hautpartien ersetzen.

      Eine andere Möglichkeit, die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass ein Transplantat akzeptiert wird, besteht darin, Zellen aus dem Körper der Person zu verwenden, um das Transplantat in einem Labor zu züchten. Heute ist es möglich, einige Organe, zum Beispiel Harnblasen, im Labor zu züchten. Zellen werden aus dem defekten Organ entnommen und in Gewebekultur gezüchtet. Wenn genügend Zellen vorhanden sind, werden sie auf einem 3D-Modell des Organs platziert. Dann wird der mit Zellen bedeckte Schimmelpilz inkubiert, bis sich das neue Organ gebildet hat. Auf im Labor gezüchtete Organe werden wir in Kapitel 19a ausführlicher eingehen.

      Da eineiige Zwillinge genetisch nahezu identisch sind, haben ihre Zellen die gleichen Selbstmarker und Organe können ohne Angst vor Gewebeabstoßung von einem Zwilling auf einen anderen transplantiert werden. Aber nur wenige von uns haben einen eineiigen Zwilling. Die nächstbeste Gewebequelle für eine Transplantation und die häufigste ist eine Person, deren Zelloberflächenmarker denen des Wirts sehr ähnlich sind. Normalerweise stammt das transplantierte Gewebe von einer kürzlich verstorbenen Person. Der Spender ist normalerweise hirntot, aber sein Herz wird durch lebenserhaltende Geräte am Schlagen gehalten. Einige Organe – in erster Linie Nieren – können einem Verstorbenen entnommen werden, dessen Herz aufgehört hat zu schlagen. In einigen Fällen können lebende Menschen Organe spenden. Eine von zwei gesunden Nieren kann einem bedürftigen Empfänger gespendet werden, ebenso wie Leberabschnitte.

      Die Chancen für eine erfolgreiche Transplantation steigen ständig, und so hat die Warteliste von Patienten, die ein Organ eines geeigneten Spenders benötigen, das Angebot überholt. Einige Forscher glauben, dass in Zukunft Organe von nichtmenschlichen Tieren die Lücke zwischen dem Angebot an Organen und der Nachfrage schließen könnten. Bisher scheiterten jedoch Versuche, Tierorgane in Menschen zu verpflanzen. Das größte Hindernis ist die hyperakute Ablehnung. Innerhalb von Minuten bis Stunden nach der Transplantation stirbt das tierische Organ, weil seine Blutversorgung durch das menschliche Immunsystem erstickt wird.

      Andere Gefahren können verbleiben, auch wenn das Ablehnungsproblem gelöst ist. Tiere tragen Infektionserreger, die für ihre Wirte harmlos sind, die jedoch „Spezies überspringen“ und dann die Fähigkeit erlangen können, sich vom Transplantatempfänger auf eine andere Person auszubreiten. Wenn dies möglich wäre, müssten wir uns fragen, ob es ethisch vertretbar ist, Dritte einem Risiko auszusetzen.

      • Wenn Ihr Gewebe zu jemandem passt, der eine Nieren- oder Knochenmarktransplantation benötigt, wie würden Sie entscheiden, ob Sie ein Spender sind?

      • Glauben Sie, dass Familienmitglieder, bei denen es sich um ein Gewebe handelt, verpflichtet sein sollten, eine Niere oder ein Knochenmark zu spenden?

      • Glauben Sie, dass Menschen eine Niere oder ein Knochenmark von einem geeigneten Spender kaufen können sollten?

      Eine Allergie ist eine Überreaktion des Immunsystems auf ein Antigen, in diesem Fall Allergen genannt. Die Immunantwort bei einer Allergie gilt als Überreaktion, da das Allergen selbst in der Regel nicht schädlich für den Körper ist. Die häufigste Allergie ist Heuschnupfen – die übrigens nicht durch Heuschnupfen verursacht wird und kein Fieber verursacht. Heuschnupfen ist richtiger als allergische Rhinitis (Nashorn, Nasenentzündung, Entzündung von) bekannt. Die Symptome von Heuschnupfen – Niesen und verstopfte Nase – treten auf, wenn ein Allergen eingeatmet wird und eine Immunantwort in den Atemwegen auslöst. Die Schleimhäute der Augen können ebenfalls reagieren und rote, tränende Augen verursachen. Häufige Ursachen für Heuschnupfen sind Pollen, Schimmelpilzsporen, Tierhaare und der Kot von Hausstaubmilben – mikroskopisch kleine Kreaturen, die überall in Ihrem Zuhause zu finden sind (Abbildung 13.16). Dieselben Allergene können jedoch Asthma auslösen. Bei einem Asthmaanfall verengen sich die kleinen Atemwege in der Lunge (Bronchiolen), was das Atmen erschwert. Bei Nahrungsmittelallergien tritt die Immunantwort im Verdauungssystem auf und kann Übelkeit, Erbrechen, Bauchkrämpfe und Durchfall verursachen. Nahrungsmittelallergien können auch Nesselsucht verursachen, eine Hauterkrankung, bei der Hautstellen vorübergehend rot und geschwollen werden.

      ABBILDUNG 13.16. Häufige Auslöser von Allergien sind Pollenkörner und der Kot von Hausstaubmilben, wie der hier gezeigten Milbe.

      Eine sofortige allergische Reaktion beginnt, wenn eine Person einem Allergen ausgesetzt ist und eine primäre Immunantwort ausgelöst wird (Abbildung 13.17). Bald produzieren Plasmazellen den Antikörper IgE, der entweder an Basophile oder Mastzellen bindet. Bei nachfolgenden Expositionen gegenüber diesem Allergen bindet das Allergen an IgE-Antikörper auf der Oberfläche von Basophilen oder Mastzellen und bewirkt, dass Granula innerhalb der Zellen ihren Inhalt freisetzen: Histamin.

      ABBILDUNG 13.17. Schritte bei einer allergischen Reaktion

      Histamin verursacht dann Schwellungen, Rötungen und andere Symptome einer allergischen Reaktion. Die Blutgefäße weiten sich, verlangsamen den Blutfluss und verursachen Rötungen. Gleichzeitig werden die Blutgefäße undicht, wodurch Flüssigkeit aus den Gefäßen in die Räume zwischen den Gewebezellen fließen kann und das Gewebe anschwillt. Histamin bewirkt auch die Freisetzung großer Mengen Schleim, sodass die Nase zu laufen beginnt. Darüber hinaus kann Histamin dazu führen, dass sich die glatte Muskulatur der inneren Organe zusammenzieht. Wenn sich das Allergen also in den Atemwegen befindet, kann Histamin einen Asthmaanfall auslösen, indem es die Luftröhren zusammenzieht. Bewegt sich das Allergen aus dem Bereich, in dem es in den Körper gelangt ist, können diese Auswirkungen weit verbreitet sein. Die Folge kann ein anaphylaktischer Schock sein.

      Anaphylaktischer Schock ist eine extreme allergische Reaktion, die innerhalb von Minuten nach der Exposition gegenüber der Substanz auftritt, auf die eine Person allergisch ist. Es kann zu Blutansammlungen in den Kapillaren führen, die zu Schwindel, Übelkeit und manchmal Bewusstlosigkeit sowie zu extremen Atembeschwerden führen. Anaphylaktischer Schock kann tödlich sein, aber die meisten Menschen überleben. Allergien, die häufige Auslöser eines anaphylaktischen Schocks sind, umfassen bestimmte Nahrungsmittel, Medikamente, einschließlich Antibiotika wie Penicillin und Insektenstiche, insbesondere Stiche von Bienen, Wespen, Gelbwesten und Hornissen.

      Allergiker wissen oft, welche Stoffe ihre Probleme verursachen. Wenn die Täter nicht bekannt sind, können Ärzte sie mit einer groben, aber effektiven Technik identifizieren, bei der kleine Mengen vermuteter Allergene in die Haut injiziert werden. Wenn die Person gegen eines der vermuteten Allergene allergisch ist, bildet sich an der Injektionsstelle ein roter Fleck.

      Wenn Sie wissen, dass Sie an einer Allergie leiden, ist der einfachste Weg, das Elend einer allergischen Reaktion zu vermeiden, die Exposition gegenüber den Substanzen zu vermeiden, die Probleme verursachen. Verbringen Sie während der Pollensaison so viel Zeit wie möglich in Innenräumen und verwenden Sie eine Klimaanlage, um Pollen aus der einströmenden Luft zu filtern. Leider sind auch Sporen von Schimmelpilzen, die in Klimaanlagen und Luftbefeuchtern wachsen, häufige Auslöser von Allergien. Einige gängige allergieauslösende Lebensmittel, zum Beispiel Erdbeeren oder Schalentiere, können leicht vermieden werden. Andere, wie Erdnussöl, können in einigen unwahrscheinlichen Gerichten auftauchen, darunter Eintopf, Chili, Backwaren oder Fleischpasteten.

      Bestimmte Medikamente können Allergiesymptome lindern. Wie der Name schon sagt, blockieren Antihistaminika die Wirkung von Histamin. Antihistaminika sind am wirksamsten, wenn sie vor Beginn der allergischen Reaktion eingenommen werden. Leider neigen Allergien dazu, mit der Zeit weniger anfällig für Antihistaminika zu werden, und die meisten Antihistaminika verursachen Schläfrigkeit, die die Leistung am Arbeitsplatz oder in der Schule beeinträchtigen und das Autofahren extrem gefährlich machen kann.

      Einige Allergien können behandelt werden, indem die Person allmählich gegenüber den verletzenden Allergenen desensibilisiert wird. Allergiespritzen, die allmählich steigende Mengen eines bekannten Allergens enthalten, werden in den Blutkreislauf der Person injiziert. Während dieser Behandlung verursacht das Allergen die Produktion einer anderen Klasse von Antikörpern – IgG. Danach, wenn das Allergen in den Körper gelangt, binden IgG-Antikörper daran und verhindern, dass es an IgE-Antikörper auf Mastzellen bindet und eine allergische Reaktion auslöst.

      In diesem Kapitel haben wir die Mechanismen kennengelernt, die uns vor schädlichen Organismen und Stoffen schützen. Im nächsten Kapitel betrachten wir einige infektiöse Organismen, die Krankheiten verursachen.

      1 Eine "naive" Zelle ist eine Zelle, die so programmiert wurde, dass sie auf ein bestimmtes Antigen reagiert, aber zuvor noch nicht aktiviert wurde, um zu reagieren.

      Hervorheben der Konzepte

      Das Abwehrsystem des Körpers (S. 239)

      • Zu den Angriffszielen des körpereigenen Abwehrsystems gehört alles, was vom Körper nicht als zugehörig erkannt wird, wie zum Beispiel krankheitserregende Organismen und Krebszellen. Diese Fremdstoffe werden Krankheitserreger genannt.

      Drei Verteidigungslinien (S. 240-245)

      • Die erste Verteidigungslinie ist angeboren – unspezifische physikalische Barrieren wie Haut und Schleimhäute und chemische Barrieren wie Schweiß, Öl, Tränen und Speichel, die alle das Eindringen von Krankheitserregern verhindern.

      • Die zweite Linie der angeborenen Abwehr umfasst Abwehrzellen und Proteine, Entzündungen und Fieber. Abwehrzellen umfassen Phagozyten, Eosinophile und natürliche Killerzellen. Zwei Arten von Abwehrproteinen sind antivirale Interferone und Komplement, die Zellen zum Platzen bringen.

      • Die Entzündungsreaktion tritt als Folge einer Gewebeverletzung oder des Eindringens von fremden Mikroben auf. Es beginnt, wenn Mastzellen im verletzten Bereich Histamin freisetzen, das den Blutfluss erhöht, indem es die Blutgefäße in die Region erweitert und die Durchlässigkeit der Kapillaren dort erhöht. Erhöhte Durchblutung verursacht Rötungen und Wärme in der Region. Aus den Kapillaren austretende Flüssigkeit führt zu Schwellungen.

      • Fieber, eine ungewöhnlich hohe Körpertemperatur, hilft dem Körper, eindringende Mikroben zu bekämpfen, indem es verschiedene Abwehrmechanismen des Körpers verbessert und das Wachstum vieler Krankheitserreger verlangsamt.

      • Die dritte Verteidigungslinie, die adaptive Immunantwort, richtet sich gegen bestimmte Krankheitserreger. Das Immunsystem hat ein Gedächtnis.

      Das Selbst von dem Nicht-Selbst unterscheiden (S. 245)

      • Alle Körperzellen sind mit Proteinen markiert, die als Proteine ​​des Haupthistokompatibilitätskomplexes (MHC) bezeichnet werden und als Selbstmarker dienen. Zellen, denen Selbstmarker (MHC) fehlen, gelten als nicht selbst und werden angegriffen. Eine körperfremde Substanz oder ein körperfremder Organismus löst eine Immunantwort aus und wird als Antigen bezeichnet.

      • Lymphozyten sind weiße Blutkörperchen, die für Immunreaktionen verantwortlich sind. Im Knochenmark entwickeln sich sowohl B-Lymphozyten (B-Zellen) als auch T-Lymphozyten (T-Zellen). Es wird angenommen, dass die B-Zellen im Knochenmark reifen, während die T-Zellen in der Thymusdrüse reifen. Während der Reifung entwickeln B- und T-Zellen auf ihrer Oberfläche Rezeptoren, die es jeder dieser Zellen ermöglichen, ein Antigen mit einer anderen Form zu erkennen.

      • Wenn ein Antigen nachgewiesen wird, teilen sich B-Zellen und T-Zellen mit Rezeptoren, die auf dieses Antigen reagieren, wiederholt und bilden Effektorzellen, die das Antigen zerstören und Gedächtniszellen bilden, die über Jahre oder sogar Jahrzehnte im Körper verbleiben, um bei nachfolgenden Reaktionen schnell zu reagieren Exposition gegenüber diesem Antigen.

      Antikörper-vermittelte Antworten und zellvermittelte Antworten (S. 245-246)

      • Die Antikörper-vermittelte Immunantwort und die zellvermittelte Immunantwort wehren gleichzeitig gegen dasselbe Antigen ab.

      Schritte der adaptiven Immunantwort (S. 247-251)

      • Makrophagen sind phagozytische Zellen, die jegliches Fremdmaterial oder jeden Organismus, auf den sie stoßen, verschlingen.Nach dem Verschlingen des Materials platziert der Makrophage einen Teil der zerstörten Substanz auf seiner eigenen Oberfläche, um als Antigen zu dienen, das Lymphozyten auf die Anwesenheit eines Eindringlings aufmerksam macht und zeigt, wie der Eindringling aussieht. Makrophagen haben auch molekulare (MHC) Marker auf ihren Membranen, die sie als zum Körper gehörend, d. h. als selbst, identifizieren.

      • Ein Makrophage präsentiert das Antigen dann einer T-Helferzelle, die als Hauptschalter für die gesamte Immunantwort dient. Bei dieser Begegnung sekretiert der Makrophage eine Chemikalie, die die T-Helferzelle aktiviert. Die T-Helferzelle wiederum sezerniert eine Chemikalie, die die entsprechenden B-Zellen und T-Zellen aktiviert (die spezifisch für das Antigen, das der Makrophage verschlungen hat).

      • B-Zellen sind für Antikörper-vermittelte Immunantworten verantwortlich, die sich gegen Antigene verteidigen, die in Körperflüssigkeiten frei sind, einschließlich Bakterien, freie Viruspartikel und Toxine. Wenn sie von einer T-Helferzelle in Aktion gerufen wird, teilt sich eine B-Zelle wiederholt und bildet zwei Linien von Nachkommen: Effektorzellen, die sich in Plasmazellen verwandeln, und B-Gedächtniszellen. Plasmazellen sezernieren Y-förmige Proteine, die als Antikörper bezeichnet werden, in den Blutkreislauf. Antikörper binden an das jeweilige Antigen und inaktivieren es oder helfen, es aus dem Körper zu entfernen.

      • Zytotoxische T-Zellen sind für zellvermittelte Immunantworten verantwortlich, die gegen zelluläre Bedrohungen, einschließlich infizierter Körperzellen und Krebszellen, wirksam sind. Wenn eine T-Zelle aktiviert wird, teilt sie sich und bildet zwei Linien abstammender Zellen: Effektorzellen, die als zytotoxische T-Zellen bezeichnet werden, und Gedächtnis-T-Zellen. Zytotoxische T-Zellen sezernieren Perforine, die Löcher in die fremde oder infizierte Zelle bohren, wodurch diese platzen und absterben.

      • Nach der ersten Begegnung mit einem bestimmten Antigen wird die primäre Reaktion eingeleitet, die mehrere Wochen dauern kann, bis sie gegen das Antigen wirksam wird. Aufgrund von Gedächtniszellen löst eine nachfolgende Exposition gegenüber demselben Antigen jedoch eine schnellere Reaktion aus, die als sekundäre Reaktion bezeichnet wird.

      • Suppressor-T-Zellen dämpfen die Aktivität von B-Zellen und T-Zellen, wenn der Antigenspiegel zu sinken beginnt.

      Aktive und passive Immunität (S. 251-252)

      • Bei einer aktiven Immunität beteiligt sich der Körper aktiv an der Bildung von Gedächtniszellen zur Abwehr eines bestimmten Antigens. Eine aktive Immunität kann auftreten, wenn ein Antigen den Körper infiziert, oder sie kann durch eine Impfung erfolgen, ein Verfahren, bei dem eine harmlose Form eines Antigens in den Körper eingeführt wird.

      • Passive Immunität entsteht, wenn eine Person Antikörper erhält, die von einer anderen Person oder einem anderen Tier produziert wurden. Passive Immunität ist kurzlebig.

      Monoklonale Antikörper (S. 252)

      • Monoklonale Antikörper sind identische Antikörper, die an ein spezifisches Antigen binden. Sie sind nützlich in der Forschung und bei der Diagnose und Behandlung von Krankheiten.

      Probleme des Immunsystems (S. 252-255)

      • Autoimmunerkrankungen treten auf, wenn das Immunsystem fälschlicherweise körpereigene Zellen angreift.

      • Eine Allergie ist eine starke Immunantwort gegen ein Antigen (als Allergen bezeichnet). Eine Allergie tritt auf, wenn das Allergen an IgE-Antikörper auf der Oberfläche von Mastzellen oder Basophilen bindet, wodurch diese Histamin freisetzen. Histamin wiederum verursacht Rötungen, Schwellungen, Juckreiz und andere Symptome einer allergischen Reaktion.

      1. Erklären Sie den Unterschied zwischen angeborenen unspezifischen und adaptiven spezifischen Abwehrmechanismen. P. 240

      2. Nennen Sie sieben Arten unspezifischer Abwehrmechanismen. Erklären Sie, wie jeder Typ uns vor Krankheiten schützt. S. 240-243

      3. Wie tötet eine natürliche Killerzelle ihre Zielzelle? S. 241-242

      4. Was sind Interferone? Welcher Zelltyp produziert sie? Wie helfen sie, den Körper zu schützen? P. 242

      5. Was ist das Komplementsystem? Erklären Sie, wie es direkt und indirekt wirkt, um den Körper vor Krankheiten zu schützen. P. 242

      6. Anzeichen einer Entzündung sind Rötung, Wärme, Schwellung und Schmerzen. Was verursacht jedes dieser Symptome? Wie hilft eine Entzündung bei der Abwehr von Infektionen? S. 242-243

      7. Was macht eine Antigen-präsentierende Zelle? Wie erkennen andere Zellen die Antigen-präsentierende Zelle als "Freund"? P. 247

      8. Welche Zellen sind für Antikörper-vermittelte Immunantworten verantwortlich? Was sind die Ziele von Antikörper-vermittelten Immunantworten? P. 249

      9. Beschreiben Sie einen Antikörper. Wie inaktivieren oder eliminieren Antikörper Antigene aus dem Körper? P. 249

      10. Was ist für zellvermittelte Immunantworten verantwortlich? Was sind die Ziele zellvermittelter Immunantworten? S. 249-250

      11. Wie unterscheidet sich eine natürliche Killerzelle von einer zytotoxischen T-Zelle? S. 241, 249-250

      12. Warum erfolgt eine sekundäre Reaktion schneller als die primäre Reaktion? S. 250-251

      13. Unterscheiden Sie zwischen aktiver und passiver Immunität. S. 251-252

      14. Was sind monoklonale Antikörper? Was sind einige medizinische Anwendungen für sie? P. 252

      15. Was ist eine Autoimmunerkrankung? S. 252-253

      16. Was ist eine Allergie? Was verursacht die Symptome? S. 253-255

      17. Geben Sie die richtige Aussage an:

      A. Ein Antikörper ist spezifisch für ein bestimmtes Antigen.

      B. Antikörper werden in der Zelle gehalten, die sie produziert.

      C. Antikörper werden von Makrophagen produziert.

      D. Antikörper können gegen Viren wirksam sein, die sich in der Wirtszelle befinden.

      A. Zelle, die Antikörper produziert.

      B. Rezeptor auf der Oberfläche eines Lymphozyten, der Eindringlinge erkennt.

      C. Speicherzelle, die eine schnelle Reaktion auf einen Eindringling auslöst, wenn er ein zweites Mal angetroffen wird.

      D. großes Molekül auf der Oberfläche eines Eindringlings, das eine Immunantwort auslöst.

      19. Geben Sie die Wahl mit der falschen Paarung von Zelltyp und Funktion an.

      A. Helfer-T-Zelle – dient als „Hauptschalter“, der sowohl die zellvermittelten Immunantworten als auch die Antikörper-vermittelten Immunantworten aktiviert

      B. Zytotoxische T-Zelle – präsentiert der T-Helferzelle Antigen

      C. Makrophagen – durchstreifen den Körper auf der Suche nach Eindringlingen, die verschlungen und verdaut werden, wenn sie gefunden werden

      D. Suppressor-T-Zelle – schaltet die Immunantwort ab, wenn der Eindringling entfernt wurde

      20. Wenn die Ärzte sagen, dass sie einen geeigneten Spender für eine Nierentransplantation suchen, suchen sie jemanden

      A. deren Gewebe ähnliche Selbstmarker wie die des Empfängers aufweisen.

      B. denen Antikörper gegen das Gewebe des Empfängers fehlen.

      C. der über Suppressor-T-Zellen verfügt, die die Immunantwort gegen die Spenderniere unterdrücken.

      21. Das Stück des Antigens, das auf der Oberfläche eines Makrophagen präsentiert wird

      A. regt die Suppressor-T-Zellen an, sich zu teilen.

      B. zieht andere Eindringlinge in die Zelle, wodurch sie sich ansammeln und es einfacher ist, die Eindringlinge zu töten.

      C. informiert die anderen Zellen im Immunsystem über die genaue Art des Antigens, nach dem sie suchen sollten (wie das Antigen "aussieht").

      D. hat keine Funktion in der Immunantwort.

      22. Eine Zelle, die jede unerkannte Zelle im Körper tötet und Teil der unspezifischen Körperabwehr ist, ist a(n) _____.

      23. _____ ist eine Chemikalie, die von Mastzellen und Basophilen freigesetzt wird und die meisten Symptome einer Allergie hervorruft.

      24. Antikörper werden von _____ produziert.

      25. _____ sind wichtige Antigen-präsentierende Zellen.

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