Immunologie. Aufbau und Bestandteile des menschlichen Immunsystems

Inhaltsverzeichnis

1. Einführung in das Immunsystem

2. Lymphkreislauf und lymphatische Organe
2. 1. primäre Immunorgane
2. 2. sekundäre Immunorgane

3. zelluläre Bestandteile des Abwehrsystems
3. 1. Leukozyten
3. 2. Lymphozyten

4. zelluläre Abwehr
4. 1. unspezifische Abwehr
4. 2. spezifische Abwehr

5. humorale Abwehr
5. 1. unspezifische Abwehr
5. 2. spezifische Abwehr

6. Störungen des Immunsystems
6. 1. Autoimmunerkrankungen
6. 1. 1. Multiple Sklerose
6. 1. 2. rheumatoide Arthritis
6. 1. 3. Thyreoiditis Hashimoto
6. 1. 4. insulinabhängiger Diabetes (Typ I)
6. 2. HIV
6. 3. Überempfindlichkeit

7. Impfung
7. 1. aktive Immunisierung
7. 2. passive Immunisierung

1.Einführung in das Immunsystem

Der menschliche Körper besitzt die Fähigkeit Infektionen von Bakterien, Pilzen und Viren abzuwehren. Dies wird ermöglicht durch ein wirkungsvolles Netzwerk von Abwehrzellen, löslichen Proteinen und Organen, die alle zusammen das Immunsystem bilden. Dieses System ist in der Lage auf eingedrungene Krankheitserreger, körperfremde Substanzen oder entartete körpereigene Zellen (Tumorzellen) zu reagieren. Um ein Eindringen von Mikroorganismen im Vorfeld zu verhindern, wird es von einem äußeren Schutzsystem (Haut, Schleimhaut), das eine wirksame Barriere für die meisten Organismen bildet, unterstützt, denn nur wenige infektiöse Partikel können die intakte Haut durchdringen. Nicht immer gelingt es dem äußeren Schutzsystem virulente Erreger abzuwehren. In diesem Fall setzten die Abwehrmaßnahmen des Immunsystems ein. Die immunologische Abwehr wird in ein unspezifisches und spezifisches System unterteilt. Diese beiden Systeme beinhalten zelluläre und humorale Faktoren.

Je nach Sitz der Infektion und der Art des Krankheitserregers, kommen unterschiedliche Immunantworten zur Wirkung. Alle Viren, einige Bakterien und einige einzellige Parasiten vermehren sich innerhalb von Wirtszellen, was ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal darstellt, denn hier muß das Immunsystem die befallenen Zellen erkennen und zerstören. Diese Methode unterscheidet sich grundlegend von der, die für die Abwehr von Bakterien und größeren Parasiten, die in Geweben, Körperflüssigkeiten oder anderen extrazellulären Räumen leben.

Die grundlegende Funktion des Immunsystems ist es, Krankheitserreger zu eliminieren und den durch sie verursachten Schaden möglichst klein zu halten.

2.Lymphkreislauf und lymphatische Organe

Lymphkreislauf

Das Lymphsystem nimmt die Flüssigkeit aus dem Gewebe auf, das nicht in die Gefäße rückresorbiert wird. Das sind ca. 10% der während der Stoffaustausch filtrierten Flüssigkeitsmenge (2l). Dies kommt dadurch zustande, daß der hydrostatische Blutdruck von etwa 35mmHg am arteriellen Anfang der Kapillare höher ist als der kolloidosmotische Druck, der mit 25mmHG konstant bleibt. Aufgrund des Druckunterschieds wird Flüssigkeit und gelöste Teilchen ins Gewebe filtriert. Der hydrostatische Blutdruck nimmt jedoch in Richtung der Venole stetig ab und beträgt am Ende der Kapillare nur noch 10mmHg. Das bedeutet, daß der kolloidosmotische Druck höher ist und somit 90% der abgepreßten Flüssigkeit wieder in die Gefäße strömt (Resorption). Die fehlenden 10% werden über Lymphsystem abtransportiert. Die Lymphe transportieren unter anderem Fette, darüber hinaus aber auch Gewebetrümmer, anorganische Partikel und eventuell auch tote oder lebende Fremdkörper (z. B. Bakterien).

Das Lymphsystem, daß blind im Bereich des Kapillargebiets beginnt, verläuft parallel zum venösen Teil des Blutkreislaufes. Es bildet somit kein geschlossenes System. Die Wände der Lymphgefäße bestehen aus einem Endothel und einer dünnen Schicht glatter Muskelzellen, die den Gefäßen die Fähigkeit zur Autokontraktion verleihen. Außerdem wird der Transport der Lymphe durch zahlreiche Klappen ähnlich des venösen Systems unterstützt. Den Lymphgefäßen sind zahlreiche Lymphknoten zwischengeschaltet, die die Funktion eines biologischen Filters darstellen.

Die Lymphgefäße der Beine und des Bauchraums vereinigen sich an der Hinterwand des Oberbauches zum Ductus thoracicus. Dieser zieht aufwärts und mündet mit den Lymphgefäßen von Brust, Hals, Arm und Kopf der linken Seite im linken Venenwinkel (Zusammenfluß von linker Schlüsselbein- und Halsvene). Die entsprechenden Lymphbahnen der rechten Seite münden in den rechten Venenwinkel.

2.1 Primäre Immunorgane

Die primären Immunorgane dienen der Bildung, Entwicklung und Reifung der Immunzellen.

Im roten Knochenmark werden zeitlebens alle Immunzellen gebildet. In den Maschen seines retikulären Systems sind Vorstufen aller Abwehrzellen zu finden. Hier findet auch die Reifung der B-Lymphozyten statt.

Der Thymus liegt hinter dem oberen Brustbein. Er ist in 2 Lappen unterteilt und ist beim Neugeborenen und Heranwachsenden besonders gut entwickelt. Mit zunehmenden Alter findet eine Rückbildung statt, indem eine Einlagerung von Fett stattfindet. Für die Entwicklung der zellulären Abwehr ist der Thymus als übergeordnetes Immunorgan unentbehrlich. Hier erlangen sie ihre Immunkompetenz. Er läßt sich in eine Rinden- und Markzone einteilen. Im Rindenbereich befinden sich massenhaft T-Lymphozyten, die als T-Vorläuferzellen über den Blutweg dorthin kommen. Hier findet unter Einfluss spezifischer Stoffe, die vom Grundgerüst abgegeben werde, eine Entwicklung zu differenzierten Immunzellen statt (T-Helferzellen, T-Suppressor-Zellen und zytotoxische T-Zellen). Außerdem lernen sie hier die Unterscheidung von körpereigenen und körperfremden Strukturen. Nach der Prägung, Reifung und Differenzierung gelangen sie über die Blutbahn in sekundäre lymphatische Organe.

2.2 Sekundäre Immunorgane

Lymphknoten

Lymphknoten sind perlschnurartig im Verlauf der Lymphgefäße eingeschaltet und kontrollieren die aus der Peripherie kommende Lymphe. Sie werden in regionale, die als erste die Lymphe von einem Organ erhalten, und Sammellymphknoten, die nachgeschaltet sind, unterschieden.

Lymphknoten sind mehrere Millimeter groß und haben eine bohnenförmige Gestalt. Sie sind von einer derben Bindegewebshülle umgeben, von der Septen ins Innere des

Knoten ragen. Im Grundgerüst, das aus retikulären Bindegewebe besteht, sind zahlreiche Lymphfollikel eingelagert. Die Kapsel wird von mehreren heranführenden Lymphgefäßen durchbohrt, während auf der gegenüberliegenden Seite nur ein bis zwei Gefäße den Lymphknoten über den Sinus, wo auch die Blutgefäße und Nerven ein- bzw. austreten, verlassen. Im Bereich der Rindenknötchen siedeln sich vorwiegend B-Lymphozyten an, während sich markwärts hauptsächlich T-Lymphozyten aufhalten. In den Wänden wie auch im Parenchym sind als Zeichen der großen Phagozytosebereitschaft zahlreiche Makrophagen vorhanden, die bei Bedarf die entsprechenden Lymphozyten zur Proliferation anregen können.

Milz

Sie ist als einziges sekundäres lymphatisches Organ in den Blutstrom eingeschaltet und liegt im linken Oberbauch unter dem Zwerchfell. Die Milz dient als Kontroll- und Filterorgan, indem überalterte Erythrozyten abbaut und zur immonulogischen Überwachung beiträgt. Das faustgroße Organ hat die Form einer Kaffeebohne.

Die Milz ist von einer bindegewebigen Kapsel umgeben, deren Septen ins Innere ziehen. Innerhalb der Kapsel findet man rotes Gewebe (rote Pulpa) vor, das von weißen Milzknötchen und Lymphscheiden durchsetzt ist, die zusammen die weiße Pulpa bilden. Die rote Pulpa, die 80% des Milzlumens einnimmt und deren Grundgerüst aus retikulären Bindegewebe besteht, ist von einem komplizierten Gefäßsystem durchzogen. Die feinsten Verzweigungen der Blutgefäße werden als Zentralgefäße bezeichnet und ziehen durch je ein Milzknötchen, die die Lymphfollikel beinhalten. Hier findet man eine Ansiedlung von B-Lymphozyten. Die Lymphscheide, die von T-Lymphozyten besiedelt wird, enthält keine Lymphfollikel.

Nach dem Milzknötchen verzweigen sich die Zentralgefäße in zahlreiche Kapillaren, die von einer Hülsenkapillare, die aus Makrophagen besteht, umgeben werden. Nach den Hülsenkapillaren münden die Kapillaren zum größten Teil im retikulären Bindegewebe der roten Pulpa, in deren Verlauf zu alte Erythrozyten abgebaut werden. Hierbei handelt es sich um einen offenen Kreislauf. Einige Kapillare münden jedoch direkt in den Sinus, dessen Wand von einer unterschiedlich dicken Schicht von Retikulumzellen ausgekleidet wird, den nur intakte Erythrozyten überwinden können. Überalterte Erythrozyten werden von den Retikulumzellen phagozytiert. Dieses System bildet den geschlossenen Kreislauf. Das Blut beider Systeme münden in der Pulpavene.

Mandeln

Der lymphatische Rachenring wird von den Tonsillen sowie vom Seitenstrang gebildet. Zu den Tonsillen zählen die Gaumenmandel, Zungenmandel und Rachenmandel. Sie liegen unter dem Mundhöhlenepithel. Ihr Grundgerüst besteht aus retikulären Bindegewebe, in das Lymphfollikel eingelagert sind. Um die Oberfläche zu vergrößern, dringt das Epithel tief zwischen das lymphatische Gewebe ein. Durch den Kontakt von Antigene, die durch Mund und Nase eindringen konnten, mit dem lymphatischen Rachenring, werden die Abwehrmechanismen frühzeitig aktiviert.

Darmassoziiertes lymphatisches System

Der Darm weist eine große Oberfläche auf und spielt daher bei der Immunabwehr eine große Rolle. Die aufgenommene Nahrung bietet eine ideale Eintrittspforte für Antigene. Das ist auch der Grund, weshalb sich 70-80% aller antikörperproduzierender Zellen in der Darmwand aufhalten.

Im gesamten Magen - Darm - Trakt finden sich diffuse Ansammlungen von Lymphfollikeln. Lymphatisches Gewebe befindet sich ebenfalls im terminalen Dünndarm sowie im Appendix. Im Dünndarm liegt dieses in Form von Peyer-Platten vor, wobei es sich von Anhäufungen von Lymphfollikeln handelt, die in Platten (5-250 Stück) mit einem Durchmesser von 1-12 cm parallel zur Darmachse verlaufen. Meistens liegen sie dem Mesenterium (Darmaufhängung) gegenüber. Die Lymphfollikel sind mit Darmschleimhautzellen bedeckt und wölben sich in das Darmlumen. Diese Abschnitte werden als „Dom-artiges Areal“ beschrieben.

In die Darmschleimhaut sind spezifische Zellen eingelagert, die in der Lage sind antigene Substanzen aufzunehmen und zu erkennen. Diese hufeisenförmigen, mit der geschlossenen Seite zum Darm zeigenden Zelle, wird als M-Zelle bezeichnet. Sie nehmen Mikroorganismen auf und leiten einen Abwehrvorgang ein und schützen somit den Dünndarm zukünftig vor der Aufnahme dieser Antigene. In der hufeisenförmigen Membraneinstülpung, die nicht ins Darmlumen zeigt, befinden sich Makrophagen, T-Lymphozyten und B-Lymphozyten. Damit stellen sie die primären Antigenerkennungsorte im Dünndarm dar.

3. Zelluläre Bestandteile des Abwehrsystems

Mononukleäre Phagozyten

Die Stammzellen des Knochenmarks sind die Vorläufer der Zellen des mononukleären phagozytierenden System, das zwei Hauptfunktionen aufweist:

1. der „professionelle“phagozytierende Makrophage, dessen Aufgabe es ist, Antigene zu beseitigen
2. Antigenpräsentation, indem sie spezifischen Lymphozyten die Antigene präsentieren

Die Vorläufer der Myeloidzellen werden zu Promonozyten im Knochenmark, die zu Blutmonozyten ausdifferenzieren. Ihr Anteil aller Leukozyten beträgt 4-5%. Diese wandern durch die Blutgefäßwände in die verschiedenen Organe und werden zu Makrophagen. Der Blutmonozyt ist eine sehr große Zelle mit einem Durchmesser von 10-18mm, die einen hufeisenförmigen Kern aufweist. Sie enthalten einen gut entwickelten Golgi-Apparat und viele Lysosomen, die Peroxidase zur intrazellularen Abtötung von Mikroorganismen enthalten. Die Lebensspanne der Monozyten / Makrophagen beträgt einige Monate bis Jahre.

Polymorphkernige Granulozyten

Mit einer Rate von 80 Millionen werden polymorphkernige Granulozyten im Knochenmark gebildet. Sie sind recht kurzlebig, da sie nur eine Lebensspanne von 2-3 Tagen haben. Sie stellen etwa 60-70% der im Blut vorkommenden Leukozyten. Wie die Monozyten sind auch sie in der Lage die Blutgefäße zu verlassen, indem sie sich zwischen die Endothelzellen der postkapillären Venolen quetschen, und halten sich somit auch an extravaskulären Orten auf. Das Verlassen der Blutgefäße wird als Diapedese bezeichnet.

Sie enthalten einen gelappten Kern und viele Granula. Sie besitzen keinerlei Spezifität für Antigene und gehören damit zum unspezifischen Abwehrsystem. Ihre Hauptaufgabe ist die Phagozytose.

Aufgrund der histologischen Anfärbbarkeit gegenüber basischen und sauren Farbstoffen ihrer Granula werden sie in neutrophile, eosinophile und basophile Granulozyten unterschieden.

Neutrophile Granulozyten: Sie stellen 90% der zirkulierenden Granulozyten dar und haben einen Durchmesser von 10-20mm. Ihre feinen Granula bevorzugen keine der beiden Farbstoffklassen. Bei gleichzeitiger Anwendung eines basischen und sauren Farbstoffes nehmen sie eine Mischfarbe an. Bei der Phagozytose von Mikroorganismen gehen sie meist selbst zugrunde und bilden somit den Hauptbestandteil des Eiters. Auch beim Gesunden zeigen sie eine rege Tätigkeit, indem sie Orte, über die der Körper mit der Außenwelt verbunden ist, durchwandern und eingedrungene Mikroorganismen abwehren.

Eosinophile Granulozyten: Ihre groben Granula, die ein kristalloides Zentrum aufweisen, zeigen eine besondere Affinität zu sauren Farbstoffen. Auch sie sind zur Phagozytose befähigt, besonders von Antigen-Antikörper-Komplexen. Außerdem sind sie in der Lage, den Inhalt der Granula in den extrazellulären Raum abzugeben, um große Organismen zu bekämpfen, wie z. B. Würmer. Dabei findet eine Degranulation statt, bei der die intrazellulären Granula mit der Plasmamembran verschmelzen und somit der Inhalt nach außen abgegeben wird.

Basophilen Granulozyten: Mit 0,5 - 1% aller Leukozyten stellen sie die kleinste Gruppe dar. Sie sind gekennzeichnet durch die Tendenz ihrer groben Granula, sich mit basischen Farbstoffen anzufärben. Die Basophilen entsprechen in Bau und Funktion den Gewebsmastzellen. Ihre Granula enthalten unter anderen Histamin, Heparin und chemotaktische Faktoren für eosinophile Granulozyten. Bei ihrer Degranulation wird der gesamte Inhalt charakteristischerweise gleichzeitig freigesetzt, da die Granula vor der schnellen Entleerung nach außen im Zytoplasma verschmelzen. Die Freisetzung führt zur lokalen Anspannung der glatten Muskulatur, Gefäßerweiterung und Erhöhung der Membranpermeabilität sowie chemotaktische Anlockung von eosinophilen Granulozyten. Beide Zelltypen spielen eine Rolle bei allergischen Erkrankungen.

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