Barrieren und Entzündungen - Prinzipien des angeborenen Immunsystems

1. Abwehr der Invasion durch Pathogene (Infektion)

2. Abwehr der Akkumulation bzw. Vermehrung veränderter körpereigener Struktur

• Barrieren ermöglichen Homöostase (z.B. Mikrobiom)

• Entzündungen: proinflammatorische Phase und antiinflammatorische Phase und Wundheilung

• Vernichtung abnormaler Zellen (z.B. Tumorzellen)

• Entfernung von Zelldebris (z.B. apooptotic bodies)

• Entfernung veränderter Moleküle und Ablagerungen (z.B. oxLDL, AGEs)

• Thymus

• Knochenmark

• Tonsilien

• Lymphknoten

• Milz

• Peyer-Plaques & Appendix

• im Knochenmark

• zentrale Produktion aller Immunzellen und Bltuzellen aus gemeinsamer Stammzelle

multipotente Stammzelle

1. myeloide Stammzelle > Zellen des angeborenen Immunsystems + Erythrozyten und Thrombozyten

2. lymphoide Stammzelle > Zellen des erworbenen Immunsystems

• sind die löslichen Komponenten (halten Mikroorgnismen auf Grenzflächen in Schach)

• sind die Werkzeuge und Signale der Immunzellen

• Signale zur Kommunikation zwischen Immunzellen

• Enzyme, Zellgifte, etc.

• chemotaktische Signale (z.B. Anlocken)

• Signale zur Kommunikation mit anderen Zellen (z.B. Leber, Knochenmark, Fettgewebe)

• Rezeptoren zur Mustererkennung

• Proteine zur Markierung fremdartiger Strukturen

Sensoren

Auslöser von Entzündungen

Konzentration der Immunzellen ist bei der Gefarh am Höchsten

Zerstörung und Zersetzung, Hemmung

1. Organe

2. Zellen

3. Humorale Faktoren

• Produktion (primär) und Aktivierung (sekundär) von Immunzellen ist örtlich getrennt

• Unterscheidung vor allem für erworbene Immunität wichtig (z.B. zentralisierte Antigenpräsentation, Toleranzentwicklung)

• Barrieren wehren Mikroorganismen ab

• Invasion von Pathogenen wird verhindert

• Pathogene werden an Barrieren zerstört/gehemmt

• verhindern die Invasion durch Pathogene ohne Entzündung

• sind die erste (stille) Maßnahme der Pathogenabwehr

• biochemische Barrieren

• strukturelle Barrieren

• physiologische Barrieren

• Epidermis

• Schleimhäute (z.B. Auge,Nase, Atemwege, Gastrointestinaltrakt, Geschlechtsorgane)

• Innere Epithelzellschichten (z.B. Endothel, Blut-Hirn-Schranke,Deckgewebe um Organe)

• Härchen (z.B. Wimpern, Flimmerhärchen)

• Sekrete (z.B. Schleim, Talg/Schmalz, Tränen)

• pH-Wert (z.B. Magen)

• Sauerstoffgehalt (z.B. Dickdarm)

• Gegenbewegung (z.B. Husten, Niesen, Darmperistaltik, Lidschlag)

• Kommensale Mikroorganismen (z.B. Bacteriodes im Darm, Laktobazillen in der Vagina)

• durch humorale Faktoren

• lösliche Faktoren auf Grenzflächen halten Mikroorganismen in Schach

1. funktionelle Substanzen (v.a. Mucine, Lipide, Tenside, Salzsäure, Proteasen, Lipasen)

2. antimikrobielle Peptide (AMP):

   • Hydrolasen (z.B. Lysozyme)

   • Nukleasen (z..B. RNAsen)

   • antimikrobielle Toxine (z.B. Dermicidin, Psoriasin)

   • antimikrobielle Porenbildner (z.B. Defensine, Cathelicidine)

   • Chelatoren (z.B. Transferrine, S100 Proteine)

• Aktzeptanz im Mikrobiom: Homöostase an Grenzflächen (Pathogenwachstum ist eingeschränkt), Barrieren halten Pathogene in Schach

• Erkrankung mit Fieber: Barriereverlust

das omplexe Zusammenspiel aus Signalen geschädigter Zellen, aktivierter Immunzellen und von Pathogenen

• Barriereverlust: Signale geschädigter Zellen

• Invasion und Vermehrung: Signale von Pathogenen

• Aktivierung von Immunzellen: proinflammatorische Signale

• Hitze

• Rötung

• Schwellung

• Schmerz

• Funktionsverlust

Eine Entzündung soll Zellen hemmen und Strukturen zerstören

Aktivierung der Zellen des angeborenen Immunsystems durch Signale geschädiger Zellen und eindringender Pathogene löst Entzündungsreaktionen aus

1. Mastzellen reagieren auf geschädigte Barriere: lokaler Blutfluss und vaskuläre Permeabilität steigt (Hitze, Rötung, Schwellng, Schmerz)

2. Granulozyten v.a. Neutrophile werden rekrutiert (Chemotaxis)

3. Aktivierung und gegenseitige Verstärkung (Kommunikation)

4. Zerstörung mit Kollateralschäden (functio laesa)

5. differenzierte Makrophagen räumen auf

koordiniert und selbstregulierend

Initiation:

• Edema und u.a. Neutrophile

• proinflammatorische Aktivität

• Apoptose kruzlebiger Zellen

Resolution und Wundheilung

• Monozyten/Makrophagen

• Phagozytose apoptotischer Zellen verursacht Shift zu antiinflammatorischer Aktivität

Balance der Gegensätze ermöglicht Selbstregulation

• proinflammatorisch und antiinflammatorisch

• angeboren (undifferenziert) und erlernt (Gedächnis)

• aktiviert und ruhend, naiv

• Entzündung und Toleranz

• kurzlebige differenzierte Immunzelle und proliferierende Stammzelle

• evolutionär konserviert und hochspezifisch (Varianz)

• Evolutionärer Vorteil

• Zwei Immunsysteme arbeiten parallel, miteinadner und ergänzen sich

• angeborenes Immunsystem

• erworbenes (erlerntes) Immunsystem

• innate immunity

• first line defence (schnell)

• konservierte Mustererkennung

• entzündungsbedingte Kollateralschäden

• adapted (aquired) immunity

• second line defence (verzögert)

• hochspezifisch und hochvariabel

• überschießende Autoreaktivität möglich

1. mehrstufig (erst stille Abwehr, dann Entzündung)

2. Selbstregulation (orchestriert Verlauf von Entzündungen

3. Präsenz zweier Immunsysteme (Vorteil durch Kombination)

1. Aktivität an Barrieren vs. Barrieredurchbruch

2. örtliche Trennung von Produktion und Aktivierung von Immunzellen

1. Kurzlebigkeit aktivierter proinflammatorischer Immunzellen

2. Phagozytn vs. zytotoxische lösliche Faktoren

3. Konzentrationsgefälle proinflammatorischer Signale

4. antiinflammatorischer Prozesse zeitverzögert, aber immer dabei

1. Unmittelbare Immunreaktion

2. gezielte Immunabwehr ohne große Schäden (Symptome) populationsweite Varianz