Zellen und ihre Funktionen - Pathogenerkennung im angeborenen Immunsystem und Aktivierung

myeloide Stammzelle oder lymphoide Stammzelle

• Monozyten (-> Makrophagen)

• Granulozyten (polymorphkernig)

• Mastzellen

• dendritische Zellen

• Eosinophile

• Neutrophile (stark segmentierter Kern)

• Basophile

Natural killer Zellen (NK Zellen)

• keine Antigenspezifität

• Chemotaxis (Alarmgeber, Wächter)

• proinflammatorische Moleküle

• allergische Reaktionen

• Mastzellen

• Basophile

• extrazelluläre Zytotoxizität

• Induktion von Apoptose

• NK-Zellen

• (Eosionophile)

• (Neutrophile)

• intrazelluläre Zerstörung

• Wundheilung

• Präsentation

• (Neutrophile)

• Makrophagen

• dendritische Zellen

Entzündungen

• Histamin

• IgE Bindung

• Heparin

• Leukotriene

• Allergie/Anaphylaxie

• Parasitenabwehr

Mastzellen:

• Wichtiger

• größer

• gewebeansässig

• langlebig (Monate)

• mehr Proteasen, andere Eicosanoide, mehr Zytokine

• AMP

• tumor, rubor, calor, dolor

• später Wundheilung

Basophile:

• geringe Zahl, klein

• zirkulierend

• kurzlebig (Tage)

• IL-4

• humorale Immunantwort (Th2), M2 Makrophagen

• Parasitenabwehr (extrazellulär)

zirkulierende Immunzellen (Leukozyten, kernhaltig, größer als rote): Granulozyten, Monozyten, (NK Zellen und andere Lymphozyten)

monozytäre Leukozyten: ein “normal” geformter Kern

• Granulozyten

polymorphkernige Leukozyten: polymorpher Kern (mehrlappig, segementiert etc.)

• Agranulozyten

aus Zirkulation, produziert von B-Zellen

“ausgeborgte erworbene Immunität”

Degranulation (“Giftspritze”) oder Phagozytose

• zirkulierend, kurzlebig

• Migration ins Gewebe bei Entzündung

• AMP (Granula)

• Produktion von ROS

• NET/EET (extrazelluläre Fallen aus Chromatin)

Neutrophile:

• wichtiger und mehr

• Phagozytose + intrazelluläre Lyse opsonierter Partikel

• Degranulation (u.a. lyosomale Enzyme)

• Oxidative outburst: NADPH Oxidase, Myeloperoxidase (MPO)

• major first line defence: Phagozytose von Pathogenen -> Chemotaxis, von Makrophagen -> Apoptose

Eosinophile:

• untergeordnet und weniger

• langlebiger (Wochen), aber seltener

• Kern zweilappig

• v.a. Degranulation: Major basic protein, eosinophile Peroxidase, eosinophile kationische Proteine (RNAsen)

• Allergien (Heuschnupfen) und Asthma

• Glucocorticoid-responsiv

• Parasitenabwehr

• eliminieren infizierte oder entartete Körperzellen aufgrund mangelhafter Inhibierung

• Expression multipler Oberflächenrezeptoren (individuell zufällig)

• Aktivierungs- vs. Inhibierungssignale: positive Bilanz führt zur Zytolyse

• MHC I Komplex: wichtigstes Inhibierungssignal (missing self oder nonself)

• Präsentation viraler Antigene auf MHC I überschreibt Inhibierungssignale (induced self)

• Monozyten

• Proinflammatorische Signale und pathogene Muster

• zirkulierende Vorläufer

• langlebig

• undifferenziert

• Migration in Gewebe (Chemotaxis)

• Phagozytose opsonierter Targets

• oxidative outburst

• M1: proinflammatorisch

• M2: antiinflammatorisch, Schadensbeseitigung

• gewebespezifische “Müllabfuhr” (z.B. Mikroglia, Kupferzellen, Osteoklasten)

• Antigenpräsentation

• verbinden die erworbene mit der angeborenen Immunabwehr

• gewebeansässig

• Phagozytose von extrazellulären Partikeln (v.a. an Grenzflächen)

• Prozessierung und Präsentation von Antigenen individuell unterschiedlich

• zentralisierte Präsentation von Antigenen (T-Zellen)

• Pathogenerkennnungsrezeptoren

• Co-Stimulation von T-Zellen (Priming)

Neutrophile

• verringerte Bildung von Neutrophilen im Knochenmark

• spezifisch oder generelle Anämie (z.B. durch Mikronährstoffmangel)

Dendritische Zellen

1. Killing: Zerstörung/Verdau von Pathogenen, etc.

2. Clearance: Beseitigung von Debris, Ablagerungen, etc.

3. Surveillance: Pathogenerkennun, Präsentation von molekularen Mustern und Antigenen

• PAMP

• z.B. Oberflächenmoleküle auf Pathognen

• z.B. Mannose

• DAMP

• z.B. nicht mehr verborgene körpereigene Moleküle

• z.B. Actin

• ist ein effektives PAMP + das Wichtigste

• Gram-negative Bakterien

• Lipopolysacchariden (endotoxin) kmmen in der Zellwand in der äußeren Membran vor

• Lipopolysaccharid besteht aus:

  • O-Antigen: Polysaccharid, serologische Differenzierung

  • Kernregion: Oligosaccharid

  • Lipid A: Glycolipid, PAMP

Fremde Moleküle oder Moleküldomänen binden spezifische Rezeptoren und aktivieren diese

PAMP

• enthält unterschiedliche PAMPs

• aktiviert zwei unabhängige Arten von Pathogenerkennungsrezeptoren

• wird eextra- und intrazellulär erkannt

• PAMP “a”: Conserved TLRS-binding region

• PAMP “b”: NLRC4-binding region

• Hypervariable Region

Rezeptoren zur Pathogenerkennung (PRR) sind entweder membrangebunden oderr zytosolisch (frei) vorliegend

• PAMP-Lokalisation: häufig noch außerhalb der Zelle

• Vertreter: Toll-like Rezeptoren (TLR)

• Reaktionsziel: innerhalb von Stunden

• PAMP-Lokalisation: innerhalb der Zelle

• Vertreter: Inflammasome

• Reaktionsziel: innerhalb von Minuten

• Lokalisation: Plasmamembran

• Liganden: Triacylierte Lipopeptide (als Dimer mit TLR-2)

• Erkannte Pathogene: Grammnegative Bakterie, Mycobakterien und Mycoplasmen

Die Familie von Toll-like Rezeptoren (TLR) ist membrangebunden, aber nicht iimer nach außen gerichtet

kann auch intrazellulär sein

• Lokalisation Plasmamembran

• Ligangen: Peptidoglykane, Lipopeptide, Zymosan

• Erkannte Pathogene: Grampositive und -negative Bakterien, mycobakterien, Mycoplasmen, Hefen, Pilze, Parasiten, Viren