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Erstreaktion des Immunsystems

Erstreaktion des Immunsystems


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Eine Sache, die ich am Immunsystem noch nicht nachvollziehen kann, ist folgendes:

Ein Bakterium wird zuerst von Neutrophilen erkannt. Aber dann müssen Neutrophile die Fähigkeit haben, bei der Erkennung Chemotaxine freizusetzen (oder die Bakterien?)? Es wird nirgendwo in meinem Skript erwähnt, wie Makrophagen und andere nicht häufig vorkommende angeborene Immunzellen im Detail zur Quelle einer Infektion gelangen.


Im Gegenteil, es sind nicht Neutrophile, die zunächst eine Bedrohung erkennen, sondern geschädigtes Epithel und Immunzellen wie DCs oder Makrophagen, die bereits im Gewebe verteilt die pathogen- oder schadensassoziierte molekulare Muster erkennen (siehe PAMPs und DAMPs). Die primäre Reaktion auf diese Muster ist die Sekretion von Zytokine.

Zu den vielen sezernierten Zytokinen gehört eine Untergruppe, die als bekannt ist Chemokine, aus dem griechischen Werk für Bewegung. Die Kombination von Chemokinen und Zytokinen induziert eine Chemotaxis von im Blut zirkulierenden Immunzellen wie Neutrophilen, indem sie diesen Zellen mitteilt, dass das benachbarte Gewebe entzündet ist. IL-1ß, IL-6 und CXCL2 sind Beispiele für neutrophile Lockstoffe, die von Makrophagen und Monozyten sezerniert werden. Es ist auch bekannt, dass Komplementfragmente wie C5a eine Entzündungsreaktion auslösen, die die Sekretion dieser Moleküle induziert.


Erstreaktion des Immunsystems - Biologie

Physikalische und chemische Barrieren (angeborene Immunität)

  • Die Haut hat eine dicke Schicht toter Zellen in der Epidermis, die eine physikalische Barriere bildet. Durch regelmäßiges Abstoßen der Epidermis werden Mikroben entfernt.
  • Die Schleimhäute produzieren Schleim die Mikroben fangen.
  • Haar in der Nase filtert Luft mit Mikroben, Staub, Schadstoffen
  • Zilien kleidet die oberen Atemwege aus und leitet eingeatmete Ablagerungen in den Rachen
  • Urin spült Mikroben aus der Harnröhre
  • Defäkation und Erbrechen - Mikroorganismen vertreiben.
  • Lysozym, ein Enzym, das in Tränen, Schweiß und Speichel können Zellwände abbauen und wirken somit als Antibiotikum (tötet Bakterien ab)
  • Magensäure im Magen zerstört Bakterien und die meisten Giftstoffe, da der Magensaft stark sauer ist (pH 2-3)
  • Speichel verdünnt die Anzahl der Mikroorganismen und wäscht Zähne und Mund
  • Säure auf der Haut das Bakterienwachstum hemmen
  • Talg (ungesättigte Fettsäuren) bildet einen Schutzfilm auf der Haut und hemmt das Wachstum
  • Hyaluronsäure ist eine gallertartige Substanz, die die Ausbreitung von Schadstoffen verlangsamt

Unspezifische Resistenz (angeborene Immunität)

  • Phagozytäre Zellen nehmen und zerstören alle Mikroben, die in Körpergewebe gelangen. Zum Beispiel Makrophagen sind Zellen abgeleitet von Monozyten (eine Art von weißen Blutkörperchen). Makrophagen verlassen den Blutkreislauf und dringen in Körpergewebe ein, um nach Krankheitserregern zu patrouillieren. Wenn der Makrophage auf eine Mikrobe trifft, passiert Folgendes:
    1. Die Mikrobe heftet sich an die Fresszelle.
    2. Die Plasmamembran der Fresszelle dehnt sich aus und umgibt die Mikrobe und nimmt die Mikrobe in einem Vesikel in die Zelle auf.
    3. Das Vesikel verschmilzt mit einem Lysosom, das Verdauungsenzyme enthält.
    4. Die Verdauungsenzyme beginnen, die Mikrobe abzubauen. Der Fresszelle verwendet alle Nährstoffe, die er kann, und lässt den Rest als unverdauliches Material und antigene Fragmente im Vesikel zurück.
    5. Die Fresszelle stellt Proteinmarker her und sie dringen in das Vesikel ein.
    6. Das unverdauliche Material wird durch Exocytose entfernt.
    7. Die antigenen Fragmente binden an den Proteinmarker und werden auf der Plasmamembranoberfläche präsentiert. Der Makrophage sezerniert dann Interleukin-1, das die T-Zellen aktiviert, um Interleukin 2 zu sezernieren, wie unten unter spezifischer Resistenz beschrieben.
  • Entzündung ist eine lokalisierte Gewebereaktion, die auftritt, wenn Ihr Gewebe beschädigt ist und als Reaktion auf andere Reize. Eine Entzündung bringt mehr weiße Blutkörperchen an die Stelle, an der die Mikroben eingedrungen sind. Die Entzündungsreaktion führt zu Schwellungen, Rötungen, Hitze, Schmerzen
  • Fieber hemmt das Bakterienwachstum und erhöht die Geschwindigkeit der Gewebereparatur während einer Infektion.

Spezifischer Widerstand (erworbene Immunität)

  1. Wird ein Antigen von einem Makrophagen nachgewiesen (wie oben unter Phagozytose beschrieben), werden die T-Zellen aktiviert.

    Die Aktivierung von T-Zellen durch ein bestimmtes Antigen nennt man zellvermittelte Immunität. Der Körper enthält Millionen verschiedener T-Zellen, von denen jede auf ein bestimmtes Antigen reagieren kann.

  2. Die T-Zellen sezernieren Interleukin 2. Interleukin 2 bewirkt die Vermehrung bestimmter zytotoxische T-Zellen und B-Zellen.
  3. Von hier aus folgt die Immunantwort 2 Wegen: Ein Weg verwendet zytotoxische T-Zellen und der andere verwendet B-Zellen.
  • Die zytotoxischen T-Zellen sind in der Lage, Antigene auf der Oberfläche infizierter Körperzellen zu erkennen.
  • Die zytotoxischen T-Zellen binden an die infizierten Zellen und sezernieren Zytotoxine die in der infizierten Zelle Apoptose (Zellselbstmord) induzieren und Perforinen die zu Perforationen in den infizierten Zellen führen.
  • Beide Mechanismen zerstören den Erreger in der infizierten Körperzelle.

Klicken Sie hier für eine Animation zu zytotoxischen T-Zellen.

Nach der Animation folgen Übungsfragen. Klicken Sie hier für noch mehr Praxisfragen.

Aktivierung einer T-Helferzelle und ihre Rolle in der Immunität:

T-Zell-Weg

  • T-Zellen können die Mikroben entweder direkt zerstören oder chemische Sekrete verwenden, um sie zu zerstören.
  • Gleichzeitig stimulieren T-Zellen die Teilung der B-Zellen und bilden Plasma Zellen die produzieren können Antikörper und Speicher B-Zellen.
  • Wenn das gleiche Antigen später in den Körper gelangt, teilen sich die B-Gedächtniszellen, um mehr Plasmazellen und Gedächtniszellen zu bilden, die vor zukünftigen Angriffen durch dasselbe Antigen schützen können.
  • Wenn die T-Zellen die B-Zellen aktivieren (stimulieren), sich in Plasmazellen zu teilen, nennt man dies Antikörper-vermittelte Immunität.

Klicken Sie hier für eine Animation zur Immunantwort.

Nach der Animation folgen Übungsfragen.

  • IgG
  • IgM
  • IgA
  • IgE
  • IgD

Es gibt 3 Haupttypen von T-Zellen:

Diese Zellen sezernieren iInterleukin 2 (I-2), das die Zellteilung von T- und B-Zellen stimuliert. Mit anderen Worten, diese Zellen rekrutieren noch mehr Zellen, um den Erreger zu bekämpfen.

Diese Zellen bleiben nach der anfänglichen Exposition gegenüber einem Antigen inaktiv. Wenn sich das gleiche Antigen auch nach Jahren noch einmal präsentiert, werden die Gedächtniszellen dazu angeregt, sich in zytotoxische T-Zellen umzuwandeln und helfen, den Erreger zu bekämpfen.

Dieses Material basiert auf Arbeiten, die durch das Nursing, Allied Health and Other Health-related Educational Grant Program unterstützt werden, ein Grant-Programm, das mit den Einnahmen aus dem staatlichen Tabakklagenvergleich finanziert und vom Texas Higher Education Coordinating Board verwaltet wird.


Alle Organismen haben eine Art angeborener Immunität, sei es eine Zellmembran, Haut oder Schuppen und Schleimhäute, um das Nicht-Selbst vom Selbst zu trennen. Sobald diese Barriere durchbrochen ist, löst der Körper eine Entzündungsreaktion aus: Fieber, chemische Signale, Entzündungen. Bestimmte weiße Blutkörperchen produzieren Histamine Um eine Schwellung zu verursachen, rufen Sie andere Arten von weißen Blutkörperchen, einschließlich Neutrophilen, herbei, die Eindringlinge angreifen und dann sterben und Eiter produzieren.

Die zweite Linie der Entzündungsreaktion in der Abwehr der weißen Blutkörperchen des Organismus sind phagozytische Zellen, das sind Zellen, die andere Zellen buchstäblich verschlingen und verdauen, und natürliche Killerzellen, die Apoptose auslösen können, um mit Viren infizierte oder tumorproduzierende Körperzellen abzutöten.

Manchmal wird die angeborene Immunantwort von der schieren Anzahl der Eindringlinge überwältigt. In diesen Fällen löst es einen Anstieg der Körpertemperatur aus, was zu Fieber führt, was die eindringenden Zellen so unglücklich macht, wie Sie sich fühlen.


Themen

Ein Immunsystem für unsere mikrobielle Welt

In diesem Video sehen Sie einen groben Überblick über das Immunsystem bei der Arbeit im Kontext des täglichen Lebens. Was hier zu sehen ist, gilt gleichermaßen für die Übertragung und die Reaktion des Körpers auf ein Coronavirus. Das Immunsystem reagiert auf Krankheitserreger, wenn sie ein Individuum infizieren und sich vermehren. Die Reaktion umfasst sowohl eine sofortige angeborene Reaktion als auch eine langsamere adaptive Reaktion, die in der folgenden Sequenz genauer erläutert werden. Dieses Video zeigt Andrew Lichtman, Fakultätsmitglied der HMX Fundamentals Immunology, von der Harvard Medical School.

Einführung in die angeborene Immunantwort

Die angeborene Immunantwort bildet die erste Verteidigungslinie gegen eindringende Krankheitserreger. Die angeborene Immunität umfasst Barrieren und eine Vielzahl von Zellen und Molekülen, die Teil der schnellen Reaktion auf Bedrohungen unserer Gesundheit sind. In dieser interaktiven Veranstaltung werden Sie in die verschiedenen Aspekte der angeborenen Immunantwort und die Art und Weise, wie sie zusammenarbeiten, um Infektionen zu verhindern und zu kontrollieren, eingeführt. Während uns das Immunsystem vor vielen Krankheitserregern schützt, kann die im Rahmen der Immunantwort auftretende Entzündung auch unser eigenes Gewebe schädigen und die Funktion unserer Organe beeinträchtigen, wenn Krankheitserreger eine sehr starke Reaktion auslösen.


Zytokin-Freisetzungseffekt

Die Bindung von PRRs an PAMPs löst die Freisetzung von Zytokinen aus, die signalisieren, dass ein Krankheitserreger vorhanden ist und zusammen mit infizierten Zellen zerstört werden muss. Ein Zytokin ist ein chemischer Botenstoff, der die Zelldifferenzierung (Form und Funktion), die Proliferation (Produktion) und die Genexpression reguliert, um die Immunantwort zu beeinflussen. Beim Menschen gibt es mindestens 40 Arten von Zytokinen, die sich in dem Zelltyp, der sie produziert, dem Zelltyp, der auf sie reagiert, und den Veränderungen, die sie hervorrufen, unterscheiden. Ein Zytokintyp, Interferon, ist in [Link] dargestellt.

Eine Unterklasse von Zytokinen ist das Interleukin (IL), das so genannt wird, weil es Wechselwirkungen zwischen Leukozyten (weißen Blutkörperchen) vermittelt. Interleukine sind an der Überbrückung der angeborenen und adaptiven Immunantwort beteiligt. Zusätzlich zur Freisetzung von Zellen nach der PAMP-Erkennung werden Zytokine von den infizierten Zellen freigesetzt, die sich an nahe gelegene nicht infizierte Zellen binden und diese Zellen zur Freisetzung von Zytokinen veranlassen, was zu einem Zytokin-Burst führt.

Eine zweite Klasse von früh wirkenden Zytokinen sind Interferone, die von infizierten Zellen als Warnung an benachbarte nicht infizierte Zellen abgegeben werden. Eine der Funktionen eines Interferons besteht darin, die Virusreplikation zu hemmen. Sie haben auch andere wichtige Funktionen, wie zum Beispiel die Tumorüberwachung. Interferone wirken, indem sie benachbarten nicht infizierten Zellen signalisieren, RNA zu zerstören und die Proteinsynthese zu reduzieren, benachbarten infizierten Zellen signalisieren, Apoptose (programmierter Zelltod) zu durchlaufen, und Immunzellen aktivieren.

Als Reaktion auf Interferone verändern nicht infizierte Zellen ihre Genexpression, was die Resistenz der Zellen gegen Infektionen erhöht. Ein Effekt der Interferon-induzierten Genexpression ist eine stark reduzierte zelluläre Proteinsynthese. Virusinfizierte Zellen produzieren mehr Viren, indem sie große Mengen viraler Proteine ​​synthetisieren. Somit wird eine Zelle durch Verringern der Proteinsynthese resistent gegen eine Virusinfektion.



Grundlagen der Geriatrie

Mit zunehmendem Alter wird das Immunsystem auf folgende Weise weniger effektiv:

Das Immunsystem wird weniger in der Lage, sich selbst von anderen zu unterscheiden, wodurch Autoimmunerkrankungen häufiger auftreten.

Makrophagen zerstören Bakterien, Krebszellen und andere Antigene langsamer und tragen möglicherweise zur erhöhten Krebsinzidenz bei älteren Erwachsenen bei.

T-Zellen reagieren weniger schnell auf Antigene.

Es gibt weniger Lymphozyten, die auf neue Antigene reagieren können.

Der alternde Körper produziert weniger Komplement als Reaktion auf bakterielle Infektionen.

Obwohl die Gesamtantikörperkonzentration nicht signifikant abnimmt, ist die Bindungsaffinität des Antikörpers an das Antigen verringert, was möglicherweise zu einer erhöhten Inzidenz von Lungenentzündung, Influenza, infektiöser Endokarditis und Tetanus und dem erhöhten Sterberisiko aufgrund dieser Erkrankungen bei älteren Erwachsenen beiträgt. Diese Veränderungen können auch teilweise erklären, warum Impfstoffe bei älteren Erwachsenen weniger wirksam sind.


Biologie des Immunsystems bei Tieren

Tiere sind einer ständigen Bedrohung durch mikrobielle Invasion ausgesetzt. Diese potentiellen Eindringlinge gelangen über den Darm, die Atemwege und die Haut in den Körper. Die große und vielfältige Mikrobiota des Darms dient dem Schutz des Darms vor infektiösen Eindringlingen, indem sie eine Nische besetzt, die die Ansiedlung anderer Organismen verhindert. Andere potenzielle Eindringlinge sind Infektionserreger, die von anderen Personen übertragen werden.

Um eine mikrobielle Invasion zu verhindern, verfügt der Körper als Teil des angeborenen Immunsystems über eine Reihe von Abwehrmechanismen, die zusammen eine hochwirksame Abwehr gegen die Invasion darstellen. Zu diesen Mechanismen gehören physikalische Barrieren wie die Haut, die ihre eigene Mikrobiota besitzt und die Austrocknung als Mechanismus nutzt, um die Besiedlung mit anderen Organismen zu verhindern. Eingeatmete Mikroorganismen und anderes Material werden schnell vom Schleimhautapparat entfernt, der aus Flimmerepithelzellen und Schleim-sekretierenden Zellen besteht, die eingeatmetes Material von den unteren in die oberen Atemwege befördern, aus denen es durch den Hustenreflex entfernt wird.

Die zweite Verteidigungslinie ist ein „fest verdrahtetes“ System der angeborenen Immunität, das von einer schnellen stereotypischen Reaktion abhängt, um sowohl Bakterien als auch Viren zu stoppen und abzutöten. Typisch dafür sind der Verlauf der akuten Entzündung und die klassischen Krankheitsreaktionen wie Fieber.

Die dritte Verteidigungslinie ist die hochkomplexe, spezifische und lang anhaltende adaptive Immunität. Da ein Tier nach der Exposition gegenüber Krankheitserregern Gedächtniszellen ansammelt, bietet die adaptive Immunität dem Wirt die Möglichkeit, auf die Exposition zu reagieren, indem sie eine hochspezifische und effektive Reaktion auf jeden einzelnen Infektionserreger erzeugt. In Ermangelung eines funktionellen adaptiven Immunsystems ist ein Überleben unwahrscheinlich.


Standort

Alle Immunzellen stammen von Vorläufern im Knochenmark ab und entwickeln sich durch eine Reihe von Veränderungen, die in verschiedenen Körperteilen auftreten können, zu reifen Zellen.

Haut: Die Haut ist normalerweise die erste Verteidigungslinie gegen Mikroben. Hautzellen produzieren und sezernieren wichtige antimikrobielle Proteine ​​und Immunzellen können in bestimmten Hautschichten gefunden werden.

Knochenmark: Das Knochenmark enthält Stammzellen, die sich zu verschiedenen Zelltypen entwickeln können. Die häufige myeloische Vorläufer-Stammzelle im Knochenmark ist der Vorläufer der angeborenen Immunzellen – Neutrophile, Eosinophile, Basophile, Mastzellen, Monozyten, dendritische Zellen und Makrophagen – die wichtige Erstlinien-Responder auf Infektionen sind.

Die gemeinsame lymphoide Vorläufer-Stammzelle führt zu adaptiven Immunzellen – B-Zellen und T-Zellen – die dafür verantwortlich sind, Antworten auf bestimmte Mikroben basierend auf früheren Begegnungen (immunologisches Gedächtnis) aufzubauen. Natürliche Killerzellen (NK) stammen ebenfalls aus dem gemeinsamen lymphoiden Vorläufer und teilen Merkmale sowohl der angeborenen als auch der adaptiven Immunzellen, da sie wie angeborene Zellen sofortige Abwehrkräfte bieten, aber auch als Gedächtniszellen wie adaptive Zellen erhalten bleiben können. B-, T- und NK-Zellen werden auch Lymphozyten genannt.

Blutkreislauf: Immunzellen zirkulieren ständig im Blutkreislauf und suchen nach Problemen. Bei Bluttests zur Überwachung der weißen Blutkörperchen, ein anderer Begriff für Immunzellen, wird eine Momentaufnahme des Immunsystems gemacht. Wenn ein Zelltyp im Blutkreislauf entweder knapp oder im Übermaß vorhanden ist, kann dies ein Problem darstellen.

Thymusdrüse: T-Zellen reifen im Thymus, einem kleinen Organ im oberen Brustkorb.

Lymphsystem: Das Lymphsystem ist ein Netzwerk von Gefäßen und Geweben, das aus Lymphe, einer extrazellulären Flüssigkeit und lymphoiden Organen wie Lymphknoten besteht. Das Lymphsystem ist eine Transportleitung und Kommunikation zwischen Geweben und dem Blutkreislauf. Immunzellen werden durch das Lymphsystem transportiert und konvergieren in Lymphknoten, die im ganzen Körper zu finden sind.

Lymphknoten sind ein Kommunikationsknotenpunkt, an dem Immunzellen Informationen aus dem Körper aufnehmen. Wenn beispielsweise adaptive Immunzellen im Lymphknoten Teile einer Mikrobe erkennen, die aus einem entfernten Bereich eingeschleppt wurden, werden sie aktiviert, replizieren und verlassen den Lymphknoten, um zu zirkulieren und den Erreger zu bekämpfen. So können Ärzte Patienten auf geschwollene Lymphknoten untersuchen, die auf eine aktive Immunantwort hinweisen können.

Milz: Die Milz ist ein Organ, das sich hinter dem Magen befindet. Obwohl es nicht direkt mit dem Lymphsystem verbunden ist, ist es wichtig für die Verarbeitung von Informationen aus dem Blutkreislauf. Immunzellen werden in bestimmten Bereichen der Milz angereichert, und wenn sie im Blut übertragene Krankheitserreger erkennen, werden sie aktiviert und reagieren entsprechend.

Schleimhautgewebe: Schleimhautoberflächen sind Haupteintrittspunkte für Krankheitserreger, und spezialisierte Immunzentren befinden sich strategisch günstig in Schleimhautgeweben wie den Atemwegen und dem Darm. Peyer-Pflaster sind beispielsweise wichtige Bereiche im Dünndarm, an denen Immunzellen auf Proben aus dem Magen-Darm-Trakt zugreifen können.​


Ein überaktives Immunsystem

Wenn Sie mit bestimmten Genen geboren werden, kann Ihr Immunsystem auf Stoffe in der Umwelt reagieren, die normalerweise harmlos sind. Diese Stoffe werden Allergene genannt. Eine allergische Reaktion ist das häufigste Beispiel für ein überaktives Immunsystem. Staub, Schimmel, Pollen und Lebensmittel sind Beispiele für Allergene.

Einige Bedingungen, die durch ein überaktives Immunsystem verursacht werden, sind:

Asthma. Die Reaktion in Ihrer Lunge kann Husten, Keuchen und Atembeschwerden verursachen. Asthma kann durch häufige Allergene wie Staub oder Pollen oder durch einen Reizstoff wie Tabakrauch ausgelöst werden.

Ekzem. Ein Allergen verursacht einen juckenden Hautausschlag, der als atopische Dermatitis bekannt ist.

Allergischer Schnupfen. Niesen, laufende Nase, Schnupfen und Anschwellen der Nasengänge durch Allergene in Innenräumen wie Staub und Haustiere oder Allergene im Freien wie Pollen oder Schimmelpilze.


Achtsamkeitsmeditation und das Immunsystem: eine systematische Überprüfung randomisierter kontrollierter Studien

Achtsamkeitsmeditation stellt einen mentalen Trainingsrahmen dar, um den Zustand des achtsamen Gewahrseins im täglichen Leben zu kultivieren. In letzter Zeit ist das Interesse daran gestiegen, wie Achtsamkeitsmeditation die Gesundheit und das Wohlbefinden des Menschen verbessert. Obwohl Studien gezeigt haben, dass Achtsamkeitsmeditation die selbstberichteten Messungen der Krankheitssymptomatik verbessern kann, ist die Wirkung, die Achtsamkeitsmeditation auf die biologischen Mechanismen hat, die dem menschlichen Altern und Krankheit zugrunde liegen, weniger klar. Um dieses Problem anzugehen, führten wir die erste umfassende Überprüfung randomisierter kontrollierter Studien durch, die die Auswirkungen von Achtsamkeitsmeditation auf die Parameter des Immunsystems untersuchten, mit besonderem Fokus auf fünf Ergebnisse: (1) zirkulierende und stimulierte Entzündungsproteine, (2) zelluläre Transkriptionsfaktoren und Genexpression, (3) Immunzellzahl, (4) Immunzellalterung und (5) Antikörperantwort. Diese Analyse ergab eine erhebliche Heterogenität zwischen den Studien in Bezug auf Patientenpopulation, Studiendesign und Assayverfahren. Die Ergebnisse deuten auf mögliche Auswirkungen der Achtsamkeitsmeditation auf bestimmte Entzündungsmarker, zellvermittelte Immunität und biologisches Altern hin, aber diese Ergebnisse sind vorläufig und erfordern eine weitere Replikation. Auf der Grundlage dieser Analyse beschreiben wir die Grenzen der bestehenden Arbeit und schlagen mögliche Wege für zukünftige Forschungen vor. Achtsamkeitsmeditation kann für die Dynamik des Immunsystems salutogen sein, aber es sind zusätzliche Arbeiten erforderlich, um diese Effekte zu untersuchen.

Schlüsselwörter: Altern Biologie Zytokine Krankheit Gesundheit Immunsystem Entzündungen Intervention Meditation Achtsamkeit.