Einführung in die Immunologie

Der Mensch steht in ständigem Austausch mit der Umwelt, bspw. im Rahmen der Atmung oder der Nahrungsaufnahme, und ist somit auch ständig Pathogenen aus der Umwelt ausgesetzt. Diese Grenzflächen zwischen Mensch und Umwelt werden durch verschiedene Mechanismen geschützt wie bspw. durch die Magensäure oder den Richtung Mund gerichteten Ziliarschlag des respiratorischen Epithels. Darüber hinaus existiert ein komplexes System aus löslichen Faktoren und Zellen, die den menschlichen Körper vor Pathogenen schützen – das Immunsystem. Es kann in zwei Systeme unterteilt werden: das schnell reagierende, jedoch unspezifische angeborene Immunsystem und das langsamer arbeitende, jedoch hoch spezifische erworbene Immunsystem. Beide Systeme sind untrennbar miteinander verbunden und arbeiten in der Pathogenabwehr zusammen. Das spezifische Immunsystem ist darüber hinaus in der Lage, ein immunologisches Gedächtnis auszubilden, um erneute Infektionen deutlich schneller bekämpfen zu können.

Das Immunsystem schützt den Körper vor Pathogenen und besteht aus Zellen und löslichen (= humoralen) Faktoren. Es kann in ein bereits bei der Geburt vorhandenes sog. unspezifisches Immunsystem und in ein spezifisches Immunsystem unterteilt werden, das sich während des gesamten Lebens weiterentwickelt. Das unspezifische Immunsystem nutzt einfache, aber schnelle Mechanismen, um Pathogene direkt nach ihrem Eindringen zu bekämpfen. Das spezifische Immunsystem benötigt hingegen Stunden bis Tage, bis es Pathogene bekämpfen kann. Es ist jedoch deutlich spezifischer und effektiver und kann ein immunologisches Gedächtnis ausbilden.

Die Zellen beider Teile des Immunsystems werden als Leukozyten bezeichnet. Diese entwickeln sich aus hämatopoetischen Stammzellen des Knochenmarks und reifen entweder dort oder in lymphatischen Organen wie dem Thymus heran. Nach ihrer Reifung zirkulieren Leukozyten entweder im Blut, der Lymphe oder im peripheren Gewebe.

Lymphatische Organe und Gefäße

• Primäre lymphatische Organe
  • Organe: Knochenmark und Thymus
  • Funktion: Produktion und Reifung von Immunzellen
• Sekundäre lymphatische Organe
  • Organe: Milz, Lymphknoten und MALT-System
  • Funktionen
    • Ort der Antigenpräsentation durch professionelle antigenpräsentierende Zellen sowie Antigenerkennung durch „patrouillierende“ naive Lymphozyten
    • Differenzierung von reifen, jedoch naiven Lymphozyten zu Effektorzellen
• Lymphgefäßsystem: Transportiert Lymphflüssigkeit sowie die darin enthaltenen Antigene und Immunzellen

Unspezifisches Immunsystem (= angeborenes Immunsystem)

• Definition: Umfasst eine Vielzahl von bereits bei Geburt vorhandenen physikalischen, chemischen, zellulären und löslichen (= humoralen) Abwehrmechanismen gegen Pathogene
• Funktionen
  • Initiale, schnelle und unspezifische (da antigenunabhängige) Pathogenabwehr
  • Ausführender Arm vieler Funktionen des spezifischen Immunsystems
• Zusammensetzung
  • Zellen
    • Granulozyten
      • Neutrophile Granulozyten
      • Eosinophile Granulozyten
      • Basophile Granulozyten
    • Professionelle antigenpräsentierende Zellen
      • Mononukleäres Phagozytensystem (= MPS): Monozyten/Makrophagen
      • Dendritische Zellen
      • B-Lymphozyten sind zwar auch antigenpräsentierende Zellen, werden jedoch dem spezifischen Immunsystem zugeordnet
    • Natürliche Killerzellen (= NK-Zellen)
    • Mastzellen
  • Lösliche (= humorale) Bestandteile
    • Gelöste Proteine auf Schleimhäuten (bspw. Lysozym, Lactoferrin, Defensine oder Surfactant-Proteine)
    • Komplementsystem
    • Akute-Phase-Proteine

Spezifisches Immunsystem (= adaptives oder erworbenes Immunsystem)

• Definition: Umfasst sowohl zelluläre als auch humorale Abwehrmechanismen, die erst einige Zeit nach der Geburt voll funktionstüchtig sind
• Funktionen
  • Langsamere, dafür jedoch hochspezifische (da antigenabhängige) und effektive Pathogenabwehr durch:
    • Direkte Neutralisierung (Bspw. die direkte Neutralisierung von freien Viruspartikeln durch Antikörper)
    • Steuerung und Steigerung der Fähigkeiten von Zellen des unspezifischen Immunsystems
  • Ausbildung eines immunologischen Gedächtnisses
• Zusammensetzung
  • Zellen
    • T-Lymphozyten
      • CD4⁺-T-Helferzellen
        • T_H1-Zellen
        • T_H2-Zellen
      • CD8⁺-Effektorzellen (= zytotoxische T-Zellen)
      • Weitere Subtypen sind u.a.: T_H17-Zellen, follikuläre T-Zellen (T_FH-Zellen) und regulatorische T-Zellen (T_reg-Zellen)
    • B-Lymphozyten : Plasmazellen
  • Lösliche (= humorale) Bestandteile: Antikörper (= Immunglobuline)

Beide Teile des Immunsystems müssen Pathogene erkennen, um sie abzuwehren. Sie nutzen hierfür unterschiedliche Mechanismen. Die Zellen des unspezifischen Immunsystems können Pathogene bereits bei Erstkontakt angreifen. Neben der direkten Abtötung von Pathogenen oder entarteten Zellen leiten sie auch die spezifische Immunantwort ein. Die Zellen des spezifischen Immunsystems erkennen Pathogene anhand sog. Antigene.

Vergleiche spezifisches und unspezifisches Immunsystem bezüglich der Geschwindigkeit ihrer Aktivierung bei erstmaligem bzw. erneutem Kontakt mit einem Antigen!

Welche Phasen der Immunantwort auf ein unbekanntes Antigen gibt es und in welchem Zeitrahmen laufen sie in etwa ab?

Welche Zellen lassen sich jeweils dem unspezifischen und spezifischen Immunsystem zuordnen?

Eine Sammlung von allgemeineren und offeneren Fragen zu den verschiedenen prüfungsrelevanten Themen findest du im Kapitel Beispielfragen aus dem mündlichen Physikum.