Klausurfragen 3

Die lebenden Impfstoffe sind vollkommen identisch zum Originalerreger. Es wird somit Immunität gegen alle Bestandteile des Erregers erzeugt und nicht nur gegen bestimmte Fragmente/Proteine. Durch das Verimpfen der Lebendimpfstoffe wird die heftigste Immunreaktion erzeugt und es wird eine sehr variable Anzahl von AK gebildet, die gegen die verschiedensten Oberflächenmarker des Pathogens gerichtet sind. Immunantwort hält länger an und die Antikörper können besser wirken. Nachteil ist, dass die Lebendimpfstoffe leichter verunreinigen

I. Inaktivierte Erreger

II. Polysaccharid-Impfstoffe

III. Toxoid-Impfstoffe

b) Welcher Totimpfstoff erzeugt die nachhaltigste Immunantwort? Die inaktivierten Erreger

Künstlich hergestellte Impfstoffe: Rekombinant hergestellte Impfstoffe oder RNA-Impfstoffe → Kodierende Sequenz für Antigene wird in den Organismus eingeschleust, sodass dieser das Antigen selbst herstellt

Einbau ins Genom und es entsteht nur eine Immunantwort auf Proteine, die durch die DNA codiert werden und durch den Menschen hergestellt werden (Die Proteine werden „vermenschlicht), Erregerspezifische posttranslationale Modifikationen fehlen zum Beispiel. Zudem kann Immunreakion gegen die DNA stattfinden oder das Protein als eigen erkannt werden.

Ein Hilfsstoff, der die Wirkung eines Arzneimittels verstärkt. Im Falle einer Impfung wird die Immunantwort auf Antigene verstärkt. Das Adjuvans ruft eine lokale Gewebereizung hervor, bindet das Antigen und gibt es verzögert frei. Hierdurch wird die Zahl der gebildeten AK erhöht und die Immunantwort verstärkt.

b) Was sind Beispiele für Adjuvansen?

Emulsionen, Lösungsmittel, Antagonisten (blockieren das primäre Immunsystem) usw.

Impfreaktion: Symptome, die durch die Immunantwort auf die Impfung entstehen und nur kurz vorliegen (die Symptome treten erwarteterweise auf) Impfkomplikation: Bleibende Schäden durch eine Impfung

• Schutz des Tieres

• Verhinderung der Überschreitung der Speziesbarriere

• Tierseuchen führen häufig zur Mutation eines Virus, wodurch die Speziesbarriere überschritten werden kann und auch Menschen befallen werden können

10-12 Monate (DNA/RNA-Impfstoffe nur 2-3 Monate)

I. Herstellung in Hühnereiern

II. Herstellung in (humanen) Zellkulturen

III. Herstellung über rekombinante Prozesse (z.B. in E. coli)

HIV Befällt T-Helferzellen. Die wichtigsten Enzyme sind die reverse Transkriptase und die Integrase

Die MHC Komplexe wurden mit den Proteinen der Wirtszelle hergestellt

I. Erstinfektion: besser erkennbar, da fremde MHC usw vorliegen am Virus

II. Reinfektion: eigene T-Zelle knospt, somit ist das Virus schlechter zu erkennen vom Immunsystem da eigen Proteine verwendet wurden

Aus Dschungelgebieten in Afrika (Kongo)

b) Wie wurde es auf den Menschen übertragen?

Übertragung von Primaten auf den Menschen durch Bisse/Kratzer von Affen oder durch den Konsum von Buschfleisch (Konsum von Affenblut, Infektion über die Schleimhäute)

Infektion → Viruslast nimmt zu unter Abnahme der T4-Lymphozytenzahl, dann Abfallen der Virenlast → Latenzzeit 7-10 Jahre, in der die Viruslast langsam zunimmt und die T4- Lymphozyten Zahl stetig abnimmt → AIDS-Symptome treten auf unter starker zunahme der Virenlast und Abnahme der T-Zellzah

Das Auftreten von opportunistischen Infektionen nimmt zu, sie halten länger an und es treten Krebserkrankungen auf, da das Immunsystem schwächer ist und somit die Erkennung von fremd/eigen/entartet schwächer ausfällt oder nicht mehr funktioniert. Zudem verschlechtert sich die Regenerationskraft des Körpers.

Die Dauerbelastung von Leber und Nieren durch schädliche Abbauprodukte der HAART Medikamente führt zu Leber- und Nierenversagen. Ca. 10 Jahre kürzere Lebensdauer

Die Oberflächenproteine von Viren ändern sich ständig durch Konformationsänderungen, da Viren keine statischen Komplexe sind. Somit

Es gibt natürlich-resistente Patienten. Aus ihnen wurden AK isoliert

Viren können durch die Genschere aus dem Genom herausgeschnitten werden (CRISPR-Cas). Die Viren müssen sich dafür in der Proliferation befinden

• Auch Tote sind noch Infektiös (keine Verabschiedung von Verstorbenen, Probleme bei religiösen Ritualen für Verstorbene)

• Patienten müssen in totaler Isolation verbleiben

• Logistische Schwierigkeiten → Extreme Bedingungen vor Ort (Hitze/Luftfeuchtigkeit) führt zu extremer Belastung von medizinischem Personal (Vollschutzanzug)

I. Tiefe des Eindringens der Erreger in die Lunge

II. Gesundheitszustand/Immunoseneszenz

III. Anzahl der eingeatmeten Viren

Mortalitätsrate und Übertragungs-/Verbreitungsgeschwindigkeit

Molekül das als Antigen eingesetzt wird: Art des Antigens (Protein, Zucker usw.) Größe des Antigens, Struktur/Komplexität des Antigens, Grad der Fremdartigkeit vom Organismus in dem immunisiert wird, Stabilität des Antigens, Reinheit des Antigens, Menge des Antigen

Proteine sind die besten Immunogene, da sie besser wasserlöslich sind und das sekundäre Immunsystem hauptsächlich durch die Integration von Peptiden in den MHC II Komplex agiert. Das Immunsystem arbeitet über die B-2-B Zellen demnach fast ausschließlich mit Peptiden, nicht jedoch mit Zuckern, Lipiden oder Nukleinsäuren. Lipide sind die schlechtesten Immunogene, da sie sich wenig unterscheiden zwischen Organismen. Zudem sind sie hydrophob und sind somit nicht wasserlöslich. Außerdem kommt hierfür nur die B-1-B Immunantwort in Frage, die in Erwachsenen kaum noch vorhanden ist

I. Konformationelle Epitope: Antigenerkennung in der nativen Form des Proteins (kontinuierliche oder diskontinuierliche Epitope)

II. Lineare Epitope: in der denaturierten, linearisierten Form des Proteins erkennt der AK sein Epitop

III. Neoepitope: kommen in der natürlichen Form nicht vor, sie entstehen erst durch proteolytische Spaltung und somit nicht für AK erkennbar in der nativen oder linearisierten Form

Overlapping-Peptide-Assay. Proteinsequenz wird in Überlappende Fragmente zerlegt. Diese generierten Sequenzen werden z.B. in einer ELISA-Platte immobilisiert. Nun werden AK hinzugefügt, bleibt der Antikörper an dem entsprechenden Fragment hängen (=Epitop liegt vor) kann er nicht weggewaschen werden beim Waschen. Der Antikörper kann nun mit einem sekundären Antikörper detektiert werden, der spezifisch ist für den primären AK

Haptene sind Substanzen, die dem Körper Schaden, ohne dass das Immunsystem sie in der natürlich vorliegenden Form erkennt (z.B. Heroin)

Durch Carriermoleküle (oftmals ein großes Protein) an die das Hapten binden kann. Der Komplex aus beiden wird dann vom Körper erkannt und immunologisch verarbeitet

I. AK gegen isoliertes Hapten

II. AK gegen Hapten-Carrier-Komplex

III. AK nur gegen das Carrier-Protein

Monoklonal: Ein einziger Antikörper-Typ. Erkennt nur 1 Epitop von 1 AG, wird aus einer geklonten Fusionszellen gebildet. Wird immer künstlich (über Zellkultur) hergestellt aus den zuvor isolierten B-Zellen.

Polyklonal: Mischung von natürlich vorkommenden Antikörpern nach der Immunisierung, die aus verschiedenen B-Zellen gebildet wurden und somit verschiedene Epitope auf einem Protein erkennen. Antikörper werden direkt aus dem Blut des immunisierten Organismus gewonnen. Polyklonale Antikörper unterscheiden sich in ihren Aviditäten Affinitäten stark

Immunisierung eines Tieres mit einem Antigen → Kontrollieren des Antikörpertiters → Isolation der Antikörper → Aufreinigung der Antikörper durch

Affinitätsreinigung: kovalente Bindung eines spezifischen Antigens an eine Säule → Durchlaufen des Blutes → Blut eluiert, Antikörper bindet spezifisch an die Antigene → saure Elution des Antikörpers

Immunisierung eines Tieres → Entnahme einer B-Zelle aus der Milz und Fusion mit einer Myelom-Zelle usw

Humanisierte Antikörper sind chimäre Antikörper, das bedeutet, dass der Antikörper zum Teil aus einem menschlichen Anteil und zum Teil aus einem tierischen Anteil besteht. Der Fc-Teil ist später vom Menschen, die Fab-Teile werden durch tierische Anteile ersetzt

B-Zellen werden von Menschen isoliert → aus B-Zellpool werden die schwere und leichte Kette per PCR isoliert……

1. Tierfrei

2. Modifikation von Antikörpern möglich

3. Keine Immunisierung nötig

Immunglobulin-Mangel oder erhöhte Titer können durch Störungen der Immunzellen hervorgerufen werden…..

In manchen Organen wie z.b. dem Herz liegen weniger Immunzellen vor, und sie sind weniger Komplex gebaut als andere, demnach ist es leichter zu transplantieren. Schwerer sind organe zu transplantieren die Komplex im Aufbau sind oder viele Immunzellen aufweisen (z.B. Milz). Mittransplantierte Immunzellen sorgen für Probleme

• Stress

• Autoimmunerkrankungen

• UV/B Strahlung

• Medikamente

• hohe sportliche Belastung

Akkumulation von Tumoren und erhöht Krankheit, die schwerer ablaufen. Oftmals entstehen Tumore hierbei durch Sekundärinfektionen von Gewebe mit Krebs-auslösenden Viren

a) Speicherung und Weitergabe von Informationen (Genetik, Vererbung)

b) Stoffwechsel

c) Fortpflanzung/Vermehrung

Etwa 1/3 der Gesamtenergie wird auf die drei Komnzepte verwendet.

Alle Lebewesen haben ein Immunsystem, aber nur Wirbeltiere haben ein adaptives Immunsystem

Die Unterscheidung zwischen fremd und eigen erfolgt über die Oberflächenstruktur. Es gibt einen Schwellenwert, bei dem viele Oberflächen und Rezeptoren integriert werden müssen, um ein Signal zu verifizieren. Es sind viele Aktionen nötig, um ein Signal zu verifizieren.

a) Klassisch fremd: Viren, Bakterien, Toxine (von Anfang an fremd, eindeutig)

b) Ehemals eigen, dann fremd: Mutationen im Genom, entartete Zellen, Tumor, gealterte Zellen, infizierte Zellen

c) Fehlgesteuerte Erkennung: Allergene, Autoimmunerkrankungen, fehlgesteuerte Zellen (gesundes Gewebe startet fälschlicherweise Immunreaktion)

a) Mechanisch: Tight Junctions der Epithelzellen, Cilienschlag

b) Chemisch: Niedriger pH-Wert in Haut und Magen, Enzyme wie z.B. Lysozym in Speichel und Tränenflüssigkeit

c) Mikrobiologisch: Mikrobiom (räumliche Besetzung und Absonderung schädlicher Substanzen)

- Es wird als fremd, aber harmlos erkannt, wodurch das Immunsystem besser zwischen eigen, fremd, harmlos und schädlich unterscheiden lernt.

- Es schützt uns gegen fremde und schädliche Eindringlinge.

- Es besetzt ökologische Nischen (Haut, Darm) komplett und blockiert andere Pathogene.

- Durch Konkurrenzverhalten können Pathogene keinen Fuß fassen.

CD steht für "Cluster of Differentiation". In der Medizin dient es zur genauen und eindeutigen Identifizierung und Quantifizierung von Immunzellen. Der Nachweis erfolgt durch Analyse einer Blutprobe und Erstellung eines Blutbildes.

Der Nachweis funktioniert grob über PACS (Fluorescence Activated Cell Sorting). Dabei werden verschiedene Zelltypen mit unterschiedlichen Fluoreszenzfarbstoffen markiert (z.B. blau für Erythrozyten, rot für Leukozyten) und dann durch einen Cell Sorter geschickt. So kann jede Zelle einzeln detektiert und gezählt werden.

- Ambivalent (fettige Oberfläche)

- Zwitterionencharakter (2 funktionelle Teile)

- Viele hydrophobe und kationische Aminosäurenreste

- Kugelförmige, über Disulfidbrücken zusammengehaltene Proteine

Eine Zelle wird ein Bakterium aus ihrem Inneren durch ApoL3 los. ApoL3 löst die Membran des Pathogens auf.

- Fast alle Zellen haben Geschmacksrezeptoren.

- Im Körper herrscht normalerweise ein Normmedium aus Zucker (schmeckt innerlich süß).

- Bakterien fressen Glucose, wodurch der Glucosespiegel sinkt.

- Bakterien produzieren saure/bittere Stoffwechselendprodukte.

- Beides (sinkender Glucosespiegel und saure/bittere Produkte) wird über Geschmacksrezeptoren erkannt.

- Dies löst eine Immunantwort aus.

a) die Muttermilch: enthält IgA

b) Über die Plazenta: Die Mutter transportiert aktiv IgG (speziell IgG2 und IgG4) aus ihrem Blut über die Plazenta in das Kind

Das problematische Fenster für Kinder liegt zwischen dem 3. Monat und dem 1. Jahr, weil in dieser Zeit die Antikörper von der Mutter abgebaut werden.

Es ist wichtig, dass das Kind in dieser Phase Pathogenen ausgesetzt wird, um die Unterscheidung zwischen eigen und fremd sowie schädlich und unschädlich zu verbessern. Allerdings sollten extreme Risikogebiete vermieden werden, z.B. Reisen in die Tropen oder Urlaub in Risikogebieten (z.B. Malaria) bis zum Alter von 1-2 Jahren.

Die Ursprüngliche Blutgruppenverteilung war relativ klar getrennt in der Vergangenheit. Durch Migrationsevents kam die Geographische Verbreitung verschiedener Blutgruppen zustande. Speziell durch die Weitergabe der Blutgruppenspezifischen Allele durch Paarung.

Die Erythrozyten der unterschiedlichen Blutgruppen weisen unterschiedliche Glykocalix-Strukturen auf sowie Blutgruppenspezifischen Oberflächenantigene resultieren. Zusätzlich weist das Blutplasma unterschiedlicher Blutgruppen Blutgruppenspezifische Antikörper auf.

Beruht auf den Oberflächenstrukturen und oberflächenantigenen von Erythrozyten, sowie Antikörper und anderer Bestandteile des Blutserums.

Rhesusfaktor-Inkompatibilität ist eine Unverträglichkeit zwischen dem Blut einer Rhesus-negativen Mutter (kein Rhesus-Antigen auf den Erythrozyten) und einem Rhesus-positiven Fötus (Rhesus-Antigen auf den Erythrozyten, vom Vater vererbt).

Häufig Rhesus-D-Antigen. Es entsteht indem kleine Mengen des Rhesus+ Blut des Fötus in den Rhesus- Blutkreislauf der Mutter gelangen ->Immunsystem der Mutter erkennt die fremden Erythrozyten und bildet Antikörper gegen das Rhesus-Merkmal (z.B. Anti-D).

Diese Antikörper sind Plazentagängig (IgG2/IgG4) -> Nach problemloser ersten Schwangerschaft kommt es bei der zweiten Schwangerschaft mit einem Rhesus-positiven Fötus zum Übertritt der Rhesusspezifischen Antikörper und die Erythrozyten des Fötus werden zerstört (Hämolyse, häufig tödlich)

Im Alter von 1-4 Jahren, da das Immunsystem noch nicht vollständig ausgebildet ist. Es fehlen vor allem B-2 B-Zellen, sowie eine ausreichende Menge MHC-II differenzierter Lymphozyten, sowie CD8-Cytotoxische T-Zellen.

Im Alter ab 45-50 Jahren nimmt die Wahrscheinlichkeit stetig zu, da die Funktion des Immunsystems zurückgeht durch den zurückgebildeten Thymus und der damit einhergehenden reduzierten Ausbildung von CD8-Cytotoxischen T-Zellen (Immunoseneszenz

1. Eliminierungsphase: Immunsystem erkennt potenzielle Tumorzellen und zerstört sie. Erkannt werden die potenziellen Tumorzellen anhand Veränderungen auf der Oberfläche, die das Immunsystem als Tumorantigene erkennt

2. Gleichgewichtsphase: Beseitigung der Tumorzellen nicht vollständig, durch den Verlust auffälliger Antigene (Tumorzelle wird nicht mehr als solche erkannt). Diese Zellen verändern sich in einer Art Ausleseprozess weiter („Immun-Editing“)

3. Entkommensphase: („Immun-Escape“) Die Mehrzahl der sich weiter teilenden Tumorzellen hat Veränderungen angesammelt um dem Immunsystem zu entgehen, wodurch der Tumor ungehindert wachsen kann

   Zeitliche Dauer ca. 20-40 Jahre

1. Neuartige Antigene (durch Mutationen neu entstanden)

2. Falsch zeitlich exprimierte Antigene/Proteine (embryonale Proteine/Entwicklungsproteine)

3. Falsch zu hohe oder zu niedrige Menge an Proteinen

4. In falschen Geweben/Organen/Zellen exprimierte Antigene

5. Tumorspezifische Proteine, d.h. Antigene, die nur in der Tumorzelle vorkommen, nie im normalen Lebenszyklus eines Lebewesens (z.B. Virusproteine, Virusfusionsroteine)

   • 1+5: lässt sich verhältnismäßig gut Behandeln da es sich hierbei um eine einzigartige oder bekannte anormale Struktur handelt

   • 2-4: lässt sich weniger gut behandeln, da es sich um Proteine handelt, die auch im Normalfall (in anderen Geweben) vorkommt

1. Chirurgische Tumorbehandlung (Operation)

2. Externe sowie interne punktuelle Bestrahlungen (Röntgen/Neuronen/etc)

3. Chemotherapie, Zytokintherapie: Zytostatikagabe direkt oder erst an Ort und Stelle aktiviert

4. Externe oder punktuelle Thermotherapie

5. Immunotherapie, Stärkung des Immunsystems; personalisierte AK gegen den Tumor und Metastasen

6. Gentherapie, Impfen gegen Tumore

7. Bakterien-vermittelte Tumortherapie (Bakterien als Vehikel für Zytostatika oder als Diagnostikum bei Operation)

Tumore können ab einer gewissen Größe nicht mehr behandelt werden, da hierbei durch die Lysierung des Gewebes der Patient enorm geschädigt wird (Giftstoffe, die beim Tumorabbau entstehen schaden Leber und Niere enorm) > langsamer operativer Abbau nötig, Größe Schritt für Schritt Abbauen (dabei Gefahr von Metastasierung)

In allen Organen, um die Immunologische Überwachung zu gewährleisten. Durch Fremdkörper ändert sich der „Geschmack“ des umliegenden Gewebes (z.B. durch Staub in der Lunge oder durch Verbrauch von Zucker durch Bakterien, die zudem bittere Stoffe produzieren).

Bitterrezeptoren (erkennen z.B. AHL) und Süßrezeptoren (erkennen z.B. Glucose) sind hierbei Gegenspieler, die das Gleichgewicht von Bitter und Süß überprüfen.

Die Bitterrezeptoren bewirken die Ausschüttung von Defensinen wenn sie Bitterstoffe (z.B. AHL produziert durch Bakterien) wahrnehmen.

Die Süßrezeptoren setzen bei Wahrnehmung wieder ansteigender Glucose Konzentration (abfallende Bakterienanzahl) anschließend die Aktivität der Bitterrezeptoren herab, um eine überschießende Immunreaktion zu verhindern.

1. Interferone: Sezerniert, wenn ein Virusproblem vorliegt. Antivirale und antitumorale Wirkung. (Immunzellen erkennen Interferone und Immunantwort wird eingeleitet)

2. Interleukine: Vermittelt Kommunikation der Leukozyten untereinander. Bewirken Entzündungsreaktionen, Fieber und Durchblutungs- und Permeabilitätssteigerung

3. Kolonie-stimulierende Faktoren: Wachstumsfaktoren die die Vermehrung und Reifung von Knochenmarksstammzellen bewirken. Zudem wichtige Regulatorsubstanzen, z.B. von Erythropoetin

4. Tumornekrosefaktor: Beteiligt an Entzündungen und löst Fieber aus, hauptsächlich ausgeschüttet von Makrophagen. Ist ein wichtiger Mediator bei der Immunantwort auf Tumore.

   • Muss in passender Konzentration vorliegen, um positive Prozesse in der Zelle zu regulieren, gerät die Konzentration aus dem Gleichgewicht ist es Ursache vieler Krankheitsbilder. Deshalb sehr komplex reguliert • Chemokine: Bewirken Zellwanderung (Chemotaxis ® Ortsgerichtete Bewegung in Abhängigkeit der Chemokin-Konzentration (Homing)). Zentrale Rolle bei der Migration von Immunzellen und der Auswanderung aus dem Blut. Wirkung entsteht durch Bindung an Chemokinrezeptoren • Gemeinsamkeit aller: Kleine globuläre Proteine, die extrem spezifisch/selektiv für ihren Rezeptor sind. Sie haben eine kurze Halbwertszeit und geringe Reich