Angeborene Immunität: Die erste Verteidigungslinie des Körpers

Willkommen zu einer Erkundung des evolutionären Verlaufs und der Bedeutung des angeborenen Immunsystems – der ersten Verteidigungslinie des Körpers gegen eindringende Krankheitserreger. Auf dieser wissenschaftlichen Reise werden wir uns mit den wesentlichen Komponenten befassen, die den robusten Abwehrmechanismus der angeborenen Immunität ausmachen

Darüber hinaus werden wir die Auswirkungen immunbedingter Störungen beleuchten und das empfindliche Gleichgewicht aufdecken, das die Wirksamkeit des Immunsystems bestimmt.

Wichtige Erkenntnisse

1. Das angeborene Immunsystem ist die erste Verteidigungslinie des Körpers und bietet einen schnellen und unspezifischen Schutz gegen Krankheitserreger.

2. Zu den Komponenten gehören physische Barrieren, Immunzellen (Makrophagen, NK-Zellen), Proteine (TLRs, Komplementsystem) und mehr.

3. Fehlregulationen oder Defizite der angeborenen Immunität können zu verschiedenen Störungen führen und die Fähigkeit des Körpers, Infektionen zu bekämpfen, beeinträchtigen.

4. Das Verständnis der Entwicklung und der Feinheiten der angeborenen Immunität beeinflusst die Forschung und Interventionen in der Immunologie.

Inhaltsverzeichnis

Zu einem Abschnitt springen:

- Entwicklung und Bedeutung

- Physische Barrieren

- Weiße Blutkörperchen

- Das Komplementsystem

- Schlüsselproteine

- Störungen der angeborenen Immunität

Das angeborene Immunsystem – Entwicklung und Bedeutung

Eine der grundlegenden Komponenten unserer Immunität ist das angeborene Immunsystem, das als erste Verteidigungslinie des Körpers gegen eindringende Krankheitserreger fungiert. Im Gegensatz zum adaptiven Immunsystem, das sich im Laufe der Zeit entwickelt und spezifische, gezielte Reaktionen liefert, ist die angeborene Immunität ein schneller und unspezifischer Abwehrmechanismus, der evolutionär alt ist.

Das angeborene Immunsystem wurde evolutionär in allen Organismen konserviert und hat seinen Ursprung in einfachen Lebensformen mit grundlegenden Abwehrmechanismen gegen Krankheitserreger. In einzelligen Organismen wurden antimikrobielle Substanzen produziert. Mit dem Aufkommen mehrzelliger Organismen entwickelten sich spezialisierte phagozytische Zellen wie Makrophagen und Neutrophile, die Krankheitserreger verschlingen. Im Laufe der Evolution entwickelten sich Rezeptorproteine wie Toll-like-Rezeptoren (TLRs), um pathogenspezifische Muster zu erkennen. Die Fähigkeit des angeborenen Immunsystems, durch Antigenpräsentation mit dem adaptiven Immunsystem zusammenzuarbeiten, formte ein hochwirksames Immunabwehrnetzwerk und demonstrierte seine grundlegende Bedeutung für den Schutz von Organismen vor Infektionen.

Das angeborene Immunsystem dient als schneller und unspezifischer Abwehrmechanismus des Körpers gegen eindringende Krankheitserreger. Seine unmittelbare Reaktion auf potenzielle Bedrohungen stellt eine entscheidende erste Verteidigungslinie dar und greift innerhalb von Minuten bis Stunden nach dem Auftreffen auf Krankheitserreger ein. Im Gegensatz zum adaptiven Immunsystem verfügt die angeborene Immunität über eine breite Spezifität, die es ihr ermöglicht, ein breites Spektrum konservierter molekularer Muster verschiedener Krankheitserreger ohne vorherige Exposition zu erkennen. Darüber hinaus umfasst das angeborene Immunsystem physische Barrieren wie Haut und Schleimhäute, die das Eindringen von Krankheitserregern in den Körper verhindern. Es spielt auch eine entscheidende Rolle bei der Auslösung und Gestaltung der adaptiven Immunantwort, indem es spezialisierten Immunzellen Antigene präsentiert. Die Bedeutung des angeborenen Immunsystems liegt in seiner Fähigkeit, schnell und frühzeitig vor Infektionen zu schützen und das gesamte Immunabwehrnetzwerk bei der Erhaltung der Gesundheit des Körpers zu unterstützen.

Beispiele für angeborene Immunität

Die angeborene Immunität besteht aus den natürlichen Abwehrmethoden unseres Körpers, die uns jeden Tag vor Infektionen schützen. Wenn wir husten oder niesen, hilft es dabei, schädliche Keime aus unseren Atemwegen zu vertreiben. Schleim fungiert als klebrige Falle und fängt und blockiert Eindringlinge in unserer Nase und unserem Rachen. Tränen enthalten spezielle Enzyme, die Bakterien abtöten können und so zum Schutz unserer Augen beitragen. Spezielle Zellen in unserem Blut, wie „Aufräumtrupps“, fressen und zerstören eindringende Keime. Betrachten Sie sie als kleine Soldaten, die patrouillieren, um uns gesund zu halten. Diese natürlichen Abwehrkräfte arbeiten zusammen, um uns vor schädlichen Krankheitserregern zu schützen und uns gesund zu halten.

Abb. 1. Die allgemeinen Prinzipien der angeborenen Immunität

Komponenten des angeborenen Immunsystems

Das angeborene Immunsystem umfasst entscheidende Komponenten, darunter physische Barrieren, Entzündungen, das Komplementsystem, Immunzellen und verschiedene Proteine. Diese Komponenten bilden zusammen ein schnelles und unspezifisches Abwehrnetzwerk, das den Körper vor einer Vielzahl potenzieller Bedrohungen schützt.

Physische Barrieren der angeborenen Immunität

Als erste Verteidigungslinie fungieren physische Barrieren im angeborenen Immunsystem als lebenswichtige Festungen, die den Körper vor potenziellen Eindringlingen schützen. Diese Barrieren bilden eine wesentliche Front, die verhindert, dass Krankheitserreger in die innere Umgebung des Körpers gelangen.

Abb. 2. Physische Barrieren, die Teil des angeborenen Immunsystems sind

Hautbarriere

Die Haut, das größte Organ unseres Körpers, dient als robuste und undurchlässige Barriere. Ihre äußerste Schicht, die Epidermis, bildet einen robusten Schutzschild, der verhindert, dass Mikroben in tiefere Gewebe eindringen. Der leicht saure pH-Wert der Haut und die Anwesenheit von Talgdrüsen, die antimikrobielle Substanzen produzieren, schaffen ein ungünstiges Umfeld für Krankheitserreger. Darüber hinaus trägt die Ablösung von Hautzellen dazu bei, anhaftende Krankheitserreger zu entfernen, was zu ihrer Schutzfunktion beiträgt.

Schleimhautmembran

Schleimhautoberflächen, die verschiedene Eintrittspunkte wie die Atemwege, den Magen-Darm-Trakt und den Urogenitaltrakt auskleiden, stellen eine weitere wesentliche physische Barriere dar. Diese feuchten und klebrigen Membranen scheiden Schleim aus, der als Falle fungiert und Krankheitserreger einfängt und immobilisiert, bevor sie gefährdete Gewebe erreichen können. Der Schleim enthält außerdem antimikrobielle Bestandteile, die einige Krankheitserreger neutralisieren und so seine Schutzwirkung noch verstärken.

Tränen

Unsere Augen sind mit einem natürlichen Abwehrmechanismus ausgestattet – Tränen. Tränen enthalten Lysozyme, Enzyme, die die Zellwände bestimmter Bakterien zerstören können. Wenn wir blinzeln, tragen die Tränen dazu bei, Ablagerungen und potenzielle Krankheitserreger von der Augenoberfläche abzuwaschen, wodurch das Infektionsrisiko verringert wird.

Speichel

Speichel ist nicht nur für den anfänglichen Abbau von Nahrungsmitteln unerlässlich; es spielt auch eine defensive Rolle. Es enthält antimikrobielle Wirkstoffe wie Lysozyme und Antikörper, die dabei helfen können, schädliche Mikroben zu neutralisieren, bevor sie den Verdauungstrakt erreichen.

Blut-Hirn-Schranke

Die Blut-Hirn-Schranke ist eine einzigartige Struktur, die das Gehirn und das Zentral nerven system schützt. Es wird von dicht gepackten Zellen in den Blutgefäßen gebildet und verhindert, dass die meisten Krankheitserreger und Schadstoffe in das Gehirngewebe gelangen. Diese Barriere sorgt für eine stabile und geschützte Umgebung für die empfindlichen Funktionen des Gehirns.

Zellen, die an der angeborenen Immunität beteiligt sind

Das angeborene Immunsystem ist auf eine Vielzahl spezialisierter Zellen angewiesen, von denen jede eine entscheidende Rolle bei der Erkennung und Neutralisierung eindringender Krankheitserreger spielt. Diese Zellen fungieren als erste Verteidigungslinie des Körpers, indem sie umgehend auf potenzielle Bedrohungen reagieren und Schutzreaktionen einleiten. Lassen Sie uns einige der wichtigsten zellulären Komponenten der angeborenen Immunität untersuchen

Monozyten und Makrophagen

Monozyten sind zirkulierende weiße Blutkörperchen, die schnell zu infizierten Geweben wandern können, wo sie sich in Makrophagen umwandeln. Makrophagen sind vielseitige „Aufräumtrupps“, die Krankheitserreger durch Phagozytose verschlingen und verdauen. Sie kommen in verschiedenen Geweben und Organen vor und fungieren als Wächter, die eindringende Mikroben erkennen und zerstören. Makrophagen spielen auch eine wichtige Rolle bei der Gestaltung der adaptiven Immunantwort, indem sie T-Zellen Antigene präsentieren und so als Brücke zwischen angeborener und adaptiver Immunität fungieren.

Mastzellen

Mastzellen sind im Gewebe reichlich vorhanden, insbesondere in der Nähe von Blutgefäßen und Schleimhautoberflächen. Bei Aktivierung durch Immun signale oder körperliche Verletzungen setzen Mastzellen Histamin und andere Entzündungsmediatoren frei. Histamin führt dazu, dass sich die Blutgefäße erweitern und durchlässiger werden, was zu Entzündungen beiträgt und andere Immunzellen an die Infektionsstelle lockt. Auch bei Allergien und Überempfindlichkeitsreaktionen spielen Mastzellen eine Rolle.

Neutrophile

Neutrophile sind die am häufigsten vorkommende Art weißer Blutkörperchen und für eine schnelle Reaktion auf Infektionen unerlässlich. Wie Makrophagen sind sie phagozytische Zellen, die schnell zum Infektionsort wandern und eindringende Krankheitserreger verschlingen und zerstören. Neutrophile sind besonders wirksam gegen bakterielle Infektionen und spielen eine entscheidende Rolle bei der frühen Immunantwort.

Dendritische Zellen

Dendritische Zellen sind so etwas wie „Intelligenzagenten“ des Immunsystems. Sie kommen in Geweben vor, die mit der äußeren Umgebung in Kontakt stehen, wie zum Beispiel der Haut, den Atemwegen und dem Magen-Darm-Trakt. Dendritische Zellen fangen Antigene von Krankheitserregern ein und wandern dann zu nahegelegenen Lymphknoten, wo sie die Antigene T-Zellen präsentieren. Diese Antigenpräsentation ist entscheidend für die Auslösung einer adaptiven Immunantwort und für die Gestaltung der Fähigkeit des Körpers, bestimmte Krankheitserreger anzugreifen.

Natürliche Killerzellen

Natürliche Killerzellen sind starke zytotoxische Lymphozyten, die eine entscheidende Rolle bei der frühen Abwehr von Virusinfektionen und Tumorzellen spielen. Im Gegensatz zu anderen Immunzellen benötigen NK-Zellen keinen vorherigen Kontakt mit Krankheitserregern, um infizierte oder abnormale Zellen zu erkennen und zu eliminieren. Sie können Zellen mit veränderten Oberflächenproteinen identifizieren und deren Tod herbeiführen, wodurch sie als schnelle Reaktion Virusinfektionen eindämmen und das Tumorwachstum begrenzen können.

Basophile

Basophile sind eine Art Granulozyten, die eine wichtige Rolle bei der angeborenen Immunantwort spielen. Sie sind vor allem an allergischen Reaktionen und Reaktionen auf parasitäre Infektionen beteiligt. Bei Aktivierung setzen Basophile eine Vielzahl von Substanzen frei, darunter Histamin, Heparin und Zytokine. Obwohl Basophile nur einen kleinen Teil der gesamten weißen Blutkörperchen ausmachen, ist ihre Rolle bei der Förderung von Entzündungen und allergischen Reaktionen für die Immunabwehr des Körpers von entscheidender Bedeutung.

Eosinophile

Eosinophile sind eine weitere Art von Granulozyten, die am angeborenen Immunsystem beteiligt sind. Sie sind besonders wichtig bei der Abwehr parasitärer Infektionen und der Modulation allergischer Reaktionen. Eosinophile enthalten toxische Proteine, darunter das Hauptgrundprotein und die Eosinophilen-Peroxidase, die hochwirksam bei der Zerstörung von Parasiten sind. Diese Zellen werden durch Chemokine, die bei Immunreaktionen freigesetzt werden, zu Entzündungsherden gelockt. Sobald Eosinophile an der Stelle angekommen sind, setzen sie ihre toxischen Proteine frei, um eindringende Parasiten direkt anzugreifen und abzutöten. Darüber hinaus spielen Eosinophile eine Rolle bei allergischen Reaktionen, indem sie Substanzen freisetzen, die der Wirkung von Histamin entgegenwirken und so dazu beitragen, allergische Reaktionen zu regulieren und zu dämpfen.

Innate Immunity and Inflammation

Angeborene Immunität und Entzündungen sind miteinander verbundene Prozesse, die die erste Abwehr des Körpers gegen Infektionen und Verletzungen bilden. Wenn schädliche Krankheitserreger oder Gewebeschäden entdeckt werden, setzen Immunzellen entzündungsfördernde Moleküle frei und locken so andere Immunzellen an die betroffene Stelle. Dies löst eine Vasodilatation, eine erhöhte Permeabilität der Blutgefäße und die Rekrutierung von Immunzellen wie Neutrophilen und Monozyten aus. Diese Immunzellen arbeiten zusammen, um Krankheitserreger zu eliminieren und die Gewebereparatur einzuleiten. Sobald die Bedrohung neutralisiert ist, werden entzündungshemmende Moleküle freigesetzt, um die Entzündungsreaktion zu regulieren und aufzulösen. Während Entzündungen ein notwendiger und nützlicher Prozess sind, kann eine übermäßige oder anhaltende Entzündung zu verschiedenen Gesundheitsproblemen führen.

Das Komplementsystem

Das Komplementsystem ist ein wichtiger Bestandteil der angeborenen Immunantwort und besteht aus einer Gruppe von Proteinen, die in einer Kaskade von Reaktionen wirken, um die körpereigene Abwehr gegen Krankheitserreger zu stärken. Die Aktivierung des Komplementsystems kann über drei Hauptwege erfolgen: den klassischen Weg, den alternativen Weg und den Lektinweg. Sobald das Komplementsystem aktiviert ist, spielt es mehrere Schlüsselrollen bei der Immunabwehr. Es markiert Krankheitserreger zur Zerstörung durch Opsonisierung, wobei Komplementproteine Krankheitserreger umhüllen und ihre Erkennung und Eliminierung durch Immunzellen erleichtern. Das Komplementsystem bildet außerdem Membranangriffskomplexe (MACs), die bestimmte Krankheitserreger direkt lysieren. Darüber hinaus werden Entzündungsmediatoren freigesetzt, die Immunzellen anlocken, Entzündungen fördern und so zur schnellen und effizienten Beseitigung von Krankheitserregern beitragen. Eine strenge Regulierung des Komplementsystems ist entscheidend, um übermäßige Reaktionen zu verhindern und Wirtszellen zu schützen. Komplementkontrollproteine modulieren sorgfältig die Komplementaktivierung, um eine ausgewogene Immunantwort aufrechtzuerhalten.

Schlüsselproteine, die an der angeborenen Immunität beteiligt sind

Abgesehen von den Proteinen des Komplementsystems beruht die angeborene Immunität auf einer Vielzahl spezialisierter Proteine, die eine entscheidende Rolle bei der Erkennung und Neutralisierung von Krankheitserregern spielen. Diese Schlüsselproteine sind ein wesentlicher Bestandteil des angeborenen Immunsystems und sorgen gemeinsam für eine schnelle und unspezifische Abwehr von Infektionen. Lassen Sie uns einige der entscheidenden Proteine untersuchen, die an der angeborenen Immunität beteiligt sind, und ihre lebenswichtigen Funktionen beim Schutz der Gesundheit des Körpers.

Tollartige Rezeptoren

Toll-like-Rezeptoren sind eine Klasse von Mustererkennungsrezeptoren, die spezifische Strukturen erkennen, die häufig auf Krankheitserregern vorkommen, sogenannte pathogen-assoziierte molekulare Muster (PAMPs). TLRs sind auf Immunzellen wie Makrophagen und dendritischen Zellen vorhanden. Beim Nachweis von PAMPs lösen TLRs Signalwege aus, die zur Produktion von entzündungsfördernden Zytokinen und Typ-I-Interferonen führen, die für die Auslösung von Immunantworten gegen eindringende Krankheitserreger unerlässlich sind.

Interferone

Interferone sind eine Gruppe von Signalproteinen, die als Reaktion auf Virusinfektionen und andere mikrobielle Bedrohungen produziert werden. Sie spielen eine entscheidende Rolle bei der Aktivierung antiviraler Abwehrkräfte und der Stärkung der Immunantwort. Interferone helfen benachbarten Zellen, der Virusreplikation zu widerstehen, begrenzen die Ausbreitung von Infektionen und aktivieren Immunzellen, um infizierte Zellen zu eliminieren.

Defensine

Defensine sind antimikrobielle Peptide, die von verschiedenen Zellen produziert werden, darunter Epithelzellen und Immunzellen. Sie fungieren als erste Verteidigungslinie und greifen Krankheitserreger direkt an und zerstören sie, indem sie ihre Zellmembranen zerstören. Defensine haben ein breites Wirkungsspektrum gegen Bakterien, Viren und Pilze.

C-reaktives Protein (CRP)

C-reaktives Protein ist ein Akute-Phase-Protein, das von der Leber als Reaktion auf eine Entzündung produziert wird. CRP bindet an Phosphocholin, das auf bakteriellen Zellwänden und beschädigten Wirtszellen exprimiert wird, und markiert sie für die Zerstörung durch Komplementaktivierung. Erhöhte CRP-Werte im Blut weisen auf eine Entzündung und Infektion hin.

Kits im Zusammenhang mit der angeborenen Immunität

Störungen des angeborenen Immunsystems:

Während das angeborene Immunsystem darauf ausgelegt ist, den Körper vor Infektionen zu schützen und die allgemeine Gesundheit aufrechtzuerhalten, können Anomalien oder Fehlregulationen zu verschiedenen Störungen führen. Diese Störungen können auf genetische Mutationen, Immunschwächen oder überschießende Immunreaktionen zurückzuführen sein.

TLR-Mängel

Ein Mangel an TLRs, einschließlich eines MyD88-Mangels, führt zu einer beeinträchtigten Erkennung von Krankheitserregern und damit zu einer geschwächten Immunantwort. Personen mit TLR-Mangel sind anfälliger für schwere und wiederkehrende Infektionen, insbesondere virale und bakterielle Infektionen. Insbesondere ein MyD88-Mangel stört die TLR-Signalwege und beeinträchtigt mehrere TLR-Reaktionen. Diese Störungen unterstreichen die entscheidende Rolle von TLRs und MyD88 bei der frühen Erkennung von Krankheitserregern und der Auslösung von Immunantworten.

NK-Zelldefizite

Ein Mangel an NK-Zellen kann auf genetische Defekte zurückzuführen sein, die die Entwicklung oder Funktion von NK-Zellen beeinträchtigen. Personen mit NK-Zell-Mangel sind anfälliger für Virusinfektionen und haben ein erhöhtes Risiko für bestimmte bösartige Erkrankungen. Das Fehlen oder die Beeinträchtigung der NK-Zellaktivität beeinträchtigt die frühe Reaktion auf infizierte oder abnormale Zellen und verringert die Fähigkeit des Körpers, Infektionen und Tumorwachstum zu kontrollieren.

IFN-Gamma/IL-2-Mängel:

Interferon-gamma (IFN-γ) und Interleukin-2 (IL-2) sind essentielle Zytokine, die an der Regulierung von Immunantworten beteiligt sind. Mängel in der IFN-γ- oder IL-2-Produktion oder der Rezeptorfunktion führen zu einer erhöhten Anfälligkeit für schwere Infektionen, insbesondere mykobakterielle Infektionen. Darüber hinaus beeinträchtigen diese Mängel die Entwicklung und Funktion anderer Immunzellen, beeinträchtigen die gesamte Immunantwort und erhöhen das Risiko opportunistischer Infektionen.

Störungen des Komplementsystems

Störungen des Komplementsystems umfassen eine Reihe von Erkrankungen, die auf einen Mangel an bestimmten Komplementproteinen oder regulatorischen Proteinen zurückzuführen sind. Defekte im Komplementsystem können zu einer erhöhten Anfälligkeit für Infektionen, insbesondere bei bekapselten Bakterien, führen und zu Autoimmunerkrankungen wie systemischem Lupus erythematodes (SLE) und komplementvermittelten Nierenerkrankungen beitragen. Eine Fehlregulation des Komplementsystems kann das Gleichgewicht zwischen Immunreaktionen und Entzündungen stören und zu verschiedenen immunbedingten Störungen führen.

Makrophagen-Aktivierungssyndrom (MAS)

MAS ist eine schwere und lebensbedrohliche Komplikation bestimmter rheumatischer und autoinflammatorischer Erkrankungen, von der vor allem pädiatrische Patienten betroffen sind. Dabei kommt es zu einer übermäßigen Aktivierung und Proliferation von Immunzellen, insbesondere Makrophagen und T-Zellen. Diese unkontrollierte Immunantwort führt zu systemischen Entzündungen, hohem Fieber und Organschäden. MAS erfordert eine schnelle und aggressive Behandlung, um die Immunantwort zu kontrollieren und schwerwiegende Komplikationen zu verhindern. Frühzeitiges Erkennen und Eingreifen sind entscheidend für die Verbesserung der Ergebnisse für Personen mit MAS.

Abschluss

Die Entwicklung des Immunsystems von seinen antiken Ursprüngen zu dem komplexen Abwehrmechanismus, der es heute ist, zeigt die Bedeutung des angeborenen Immunsystems für den sofortigen Schutz vor Krankheitserregern. Seine Komponenten, darunter physikalische Barrieren, Entzündungen, Komplementproteine, Immunzellen und Schlüsselproteine wie Toll-like-Rezeptoren (TLRs) und natürliche Killerzellen (NK), tragen zu seiner robusten Abwehr bei. Diese Reise offenbart jedoch auch ein Spektrum an Störungen und verdeutlicht die Folgen einer Fehlregulation oder eines Mangels an angeborener Immunität. Das Verständnis dieser Feinheiten bietet Möglichkeiten für gezielte Interventionen, eine verbesserte Diagnostik und ein tieferes Verständnis der Widerstandsfähigkeit des menschlichen Körpers. Wenn wir in die Zukunft blicken, inspiriert unsere Erforschung des angeborenen Immunsystems zu Fortschritten in der Immunologie

18th Sep 2024 Shanza Riaz

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