Das Konzept eines basalen, ersten Immunsystems gibt es seit dem Beginn des Lebens vor etwa 3,9 Milliarden Jahren. Alle Lebewesen, von Einzellern bis zu komplexen Organismen, verfügen über grundlegende Abwehrmechanismen.
Die basalen Abwehrmechanismen, die Organismen vor dem Einsetzen der primären Immunantwort besitzen, sind:
Mechanische Barrieren (z.B. Haut, Schleimhäute)
Chemische Barrieren (z.B. Magensäure, antimikrobielle Peptide)
Mikrobiom (schützende Bakterienflora)
Temperatur (Körpertemperatur als Schutz)
Verdrängung/Kompetition
Ausscheidung spezifischer Antiwuchsstoffe
Der Sinn dahinter ist der Schutz vor Pathogenen und die Aufrechterhaltung der körperlichen Integrität. Evolutiv existiert dieses Konzept seit dem Entstehen des Lebens vor ca. 3,9 Milliarden Jahren
Die Grundaufgaben des Immunsystems sind:
Erkennung und Unterscheidung zwischen "selbst" und "fremd"
Abwehr und Elimination von Krankheitserregern und schädlichen Substanzen
Schutz der genetischen und zellulären Integrität des Organismus
Das Mikrobiom ist die Gesamtheit der Mikroorganismen, die den Körper besiedeln. Es dient als Barriere des Immunsystems, indem es:
Pathogene verdrängt und mit ihnen um Ressourcen konkurriert
Die Immunfunktion unterstützt und reguliert
Zwei herausragende Funktionen beim Menschen sind:
Schutz der Darmschleimhaut vor Infektionen
Unterstützung der Verdauung und Nährstoffaufnahme
Gesundheit und Krankheitsbekämpfung
Impfungen und Prävention von Infektionskrankheiten
Allergien und Autoimmunerkrankungen
Drei Beispiele für die Anwendung von Molekülen des Immunsystems in industriellen Herstellungsprozessen sind:
Produktion monoklonaler Antikörper für Diagnostik und Therapie
Immunoaffinitätsreinigung von Wirksubstanzen
Entwicklung von Impfstoffen
Die Unterscheidung zwischen harmlosen und potenziell schädlichen Mikroorganismen ist wichtig, um unnötige Immunreaktionen zu vermeiden und gleichzeitig effektiv gegen Pathogene vorgehen zu können. Ein Beispiel für diese Unterscheidung im Körper ist die Toleranz gegenüber der Darmflora bei gleichzeitiger Abwehr von pathogenen Darmbakterien
Grundsätzlich verfügen alle Eukaryoten über ein Immunsystem. Die beiden Großunterteilungen des Immunsystems sind:
Angeborenes (primäres) Immunsystem
Adaptives (sekundäres) Immunsystem
Das evolutiv jüngere adaptive Immunsystem wurde von den Wirbeltieren erworben.
Die basale Barriere des Immunsystems bei Pilzen wird als chemische Barriere bezeichnet. Die Klasse der Substanzen, die Pilze gegen Bakterien produzieren, sind Antibiotika. Ein Experiment zur Ermittlung der Produktion und Wirksamkeit solcher Substanzen könnte wie folgt aussehen:
Kultivierung von Pilzen und Bakterien auf Nährmedien
Extraktion der von Pilzen produzierten Substanzen
Zugabe der Extrakte zu Bakterienkulturen
Beobachtung und Quantifizierung der Wachstumshemmung der Bakterien
Die chemische Barriere in der Immunologie bezeichnet Substanzen, die Pathogene abtöten oder ihr Wachstum hemmen. Zwei Beispiele sind:
Magensäure: Der niedrige pH-Wert im Magen tötet viele Mikroorganismen ab
Antimikrobielle Peptide auf der Haut: Diese Moleküle können Bakterien und Pilze abtöten oder ihr Wachstum hemmen
Die mechanische Barriere des primären Immunsystems bezeichnet physikalische Strukturen, die das Eindringen von Pathogenen verhindern. Drei Beispiele sind:
Intakte Haut
Schleimhäute mit Flimmerhärchen in den Atemwegen
Tränenflüssigkeit, die Fremdkörper aus den Augen spült
Der Körper verwendet etwa 20-25% seiner Energie für das Immunsystem. Besonders "kostenintensiv" ist die Produktion und Erhaltung der Immunzellen, insbesondere der adaptiven Immunantwort. Dies ist notwendig, um eine effektive Abwehr gegen eine Vielzahl von Pathogenen aufrechtzuerhalten
Die ersten Abwehrmechanismen entstanden vor ca. 3,9 Mrd. Jahren mit dem Leben selbst. Das Konzept dahinter war der Schutz der genetischen Information und der zellulären Integrität. Genutzt wurden einfache chemische Substanzen wie antimikrobielle Peptide. Diese Substanzen finden wir auch noch beim Menschen, z.B. in Form von Defensinen auf der Haut und Schleimhäuten.
Etwa 95% der Infektionen werden durch das primäre System in Schach gehalten. Wenn das primäre System Hilfe vom sekundären System benötigt, kommuniziert es dies durch biochemische Hauptakteure:
Cytokine: Botenstoffe, die Immunzellen aktivieren
Antigenpräsentierende Zellen: Sie zeigen Bruchstücke von Pathogenen den Zellen des adaptiven Immunsystems
Der zeitliche Verlauf einer Infektion und die Reaktion des Immunsystems lässt sich grob wie folgt skizzieren:
Sofort: Chemisch-physikalische Abwehr (Barrieren)
0-4 Stunden: Aktivierung des primären Immunsystems
4-96 Stunden: Aktivierung des sekundären Immunsystems
Zuletzt geändertvor 2 Monaten