Das Immunsystem: Basics

Artikel aktualisiert am 24. April 2024

Das Immunsystem ist ein komplexes Netzwerk von Immunzellen, Antikörpern und Mediatorsubstanzen, das der Abwehr von krank machenden Fremdstoffen, Mikroorganismen und Viren und der Gesunderhaltung des Körpers dient.

Allgemeines

Das Immunsystem ist das lebenswichtige Abwehrsystem, das den Körper vor Krankheiten schützt. Es besteht aus einem komplexen Netzwerk von Organen, Zellen und Molekülen, die zusammenarbeiten, um Infektionen zu bekämpfen. Die Fähigkeit des Immunsystems, eine Immunantwort zu erzeugen und Immunität aufzubauen, ist von entscheidender Bedeutung für unsere Gesundheit. Es formt sich individuell vor allem nach der Geburt in der ersten Auseinandersetzung mit Mikroben und Fremdstoffen. Wesentlich ist seine Fähigkeiten, Eigen von Fremd unterscheiden und sein Wissen in einem immunologischen Gedächtnis behalten zu können.

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Die Grundlagen des Immunsystems

Das Immunsystem besteht aus zwei Hauptkomponenten:

• dem angeborenen und
• dem adaptiven Immunsystem.

Das angeborene Immunsystem ist die erste Verteidigungslinie gegen Krankheitserreger und reagiert schnell auf eine Infektion. Es umfasst

• physikalische Barrieren, wie die Haut und Schleimhäute, die das Eindringen von Krankheitserregern und Fremdstoffen verhindern, sowie
• verschiedene Zellen und ihre Boten- und Vermittlerstoffe (Mediatoren), welche die angreifenden Infektionserreger und Fremdstoffe sofort als fremd und gefährlich erkennen und beseitigen und eine sofortige Entzündungsreaktion auslösen können.

Das adaptive Immunsystem ist an besondere Erreger und Fremdstoffe anpassungsfähig und bekämpft sie spezifisch. Es entwickelt sich im Laufe des Lebens und besteht aus Zellen wie

• T-Lymphozyten, die die zellulären Abwehrreaktionen koordinieren und
• B-Lymphozyten, die Antikörper produzieren, die auf die Angreifer spezifisch ausgerichtet sind.

Die an der spezifischen Immunabwehr beteiligten T-Zellen reifen im Thymus, einem besonders; daher der Name T-Zellen. Die Thymusdrüse ist während der Neugeborenen- und Vorpubertätsperiode am größten, anschließend wird die Aktivität geringer; das Organ wird kleiner und verfettet. die Entwicklung einiger T-Zellen bleibt jedoch das gesamte Leben bestehen. B-Zellen tragen ihren Namen, weil sie im Knochenmark reifen (bone marrow). An der adaptiven, spezifischen Immunabwehr sind eine Reihe weiterer Zellen und Organe beteiligt.

Das erworbene Immunsystem hat die bemerkenswerte Fähigkeit, sich (über memory cells) an bestimmte Erreger zu erinnern und eine schnellere und stärkere Immunantwort bei einer erneuten Exposition zu erzeugen.

Evolution des Immunsystems

Das inzwischen sehr komplexe Abwehrsystem des Körpers hat sich evolutionär aus einfachen Anfängen heraus entwickelt. Nach heutigen Erkenntnissen beruhte es zuerst auf einem „angeborenen Immunsystem“, also auf  vererbbaren Mechanismen. Entwickelt wurden im Laufe der Evolution

• antimikrobielle Peptide, die sich an Infektionserreger anlagern und diese einer Zerstörung durch spezielle Zellen (Phagozyten) zugänglich machen; dazu gehört auch das Komplementsystem,
• die Phagozytose, ein Mechanismus zur Aufnahme von Fremdsubstanzen in eine Zelle, damit sie dort in „Lysosomen“ abgebaut werden können,
• Toll-like Rezeptoren (TLR), mit denen Abwehrzellen Fremdmoleküle (z.B. von Krankheitserregern) erkennen können.

Das adaptive Immunsystem entwickelte sich erst mit dem Auftreten von Fischen vor etwa 450 Millionen Jahren. Erst bei ihm finden sich Lymphozyten mit ihrer Fähigkeit zur passgenauen Abwehr von Molekülen, Krankheitserregern und kranken Zellen. (1)Clin J Am Soc Nephrol. 2015 Jul 7;10(7):1274-81. doi: 10.2215/CJN.10031014

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Die Immunantwort

Wenn sich das Abwehrsystem des Körpers mit einem Infektionserreger oder toxischen Stoff auseinandersetzen muss, geschieht das in verschiedenen Schritten.

• Zunächst tritt die zelluläre Immunantwort in Funktion. Sie richtet sich sofort und unspezifisch gegen Krankheitserreger, wie Viren und Bakterien, und die von ihnen infizierten Zellen. Die Reaktion erfolgt von spezialisierten Immunzellen, wobei den Killerzellen, den Makrophagen und den T-Lymphozyten eine zentrale Rolle zukommt. „Killerzellen“ töten die infizierte Zellen direkt ab, Makrophagen (Fresszellen) nehmen die Zellteile auf und T-Lymphozyten koordinieren und verstärken die Immunantwort. Sie setzen Mediatorstoffe frei, die eine Entzündungsreaktion auslösen und weitere spezialisierte der Immunzellen an den Ort der Infektion locken. Es entwickeln sich typische Symptome einer Entzündung, wie Rötung, Schwellung und Schmerzen. Diese Funktionalität wird als angeborenes Immunsystem bezeichnet.
• Zeitlich versetzt entwickelt sich die humorale Immunantwort. Für sie zuständig sind B-Lymphozyten und Plasmazellen. Sie nehmen einen Abdruck von den Krankheitserregern oder toxischen Stoffen und produzieren gegen diese dann spezifische Antikörper. Antikörper sind Proteine, die spezifisch an die Oberfläche und Struktur der Zielmoleküle angepasst sind. Daher wird diese Funktionalität auch als „adaptives Immunsystem“ bezeichnet. Spezifische Antikörper können Erreger neutralisieren, ihre Vermehrung hemmen und sie für die Aufnahme (Phagozytose) durch Makrophagen zugänglich machen. Die Antikörperbildung benötigt einige Zeit, etwa 10 bis 14 Tage, bevor sie effektiv wird. So lange muss die zelluläre Abwehr standhalten. Einige B-Lymphozyten werden zu sogenannten Gedächtniszellen, die eine immunologische Erinnerung an den Erreger oder toxischen Stoff bewahren und bei erneutem Kontakt eine schnellere und stärkere humorale Immunantwort ermöglichen.

Immunreaktion bei Tumoren

Das Immunsystem fängt normalerweise ständig Zellen ab, die abnormal sind, so auch maligne Zellen. Tumoren entwickeln jedoch oft einen „Immunescape“, sie machen sich für das Immunsystem unsichtbar bzw. unangreifbar.

Bei manchen soliden Tumoren ist dies darauf zurückzuführen, dass zu wenig Lymphozyten in den Tumor eindringen. Eine Erhöhung des Acetatspiegels in Brustkrebsmodellen kann dies laut einer Untersuchung ändern. Sie fördert die Antitumor-Reaktion des Immunsystems durch Einwanderung von Lymphozyten. Dies kann durch eine Blockierung des Acetat-abbauenden Enzyms Acetyl-CoA-Synthetase 2 (ACSS2) erfolgen. Sie macht Krebszellen von Acetatkonsumenten zu Acetatproduzenten. Die Zellen setzen jetzt Acetat frei und verbessern damit für Lymphozyten die Bedingungen für ihr Eindringen in den Tumor. (2)Nat Cancer. 2023 Sep 18. doi: 10.1038/s43018-023-00636-6.

Sauerstoffuntersättigung (Hypoxie) kennzeichnet die Tumormikroumgebung bei verschiedenen soliden Krebsarten. Sie schwächt die Funktion zytotoxischer T-Zellen und führt zur Rekrutierung regulatorischer T-Zellen. Damit wird die Tumorimmunogenität beeinträchtigt. Hypoxie-induzierbare Faktoren (HIF) sind zentrale Faktoren, die den Immunescape eines Tumors fördern. Einer der HIF, HIF1A, wird als ein molekulares Ziel für eine Immuntherapie von bestimmten Krebsarten angesehen. (3)J Hematol Oncol. 2022 Jun 3;15(1):77. doi: 10.1186/s13045-022-01292-6.

Die Apoptose (programmierter Zelltod) führt normalerweise zu einer Selbstausschaltung abnormer Zellen. Dabei spielt der PD-L1/PD-1-Signalweg eine entscheidende Rolle. Ist er defekt, kann die Immunreaktion, die die Apoptose auslöst, nicht aktiv werden. Dies ist bei einigen Tumoren der Fall. Daher ist die Beeinflussung des PD-L1/PD-1-Signalwegs daher bei manchen Tumoren eine therapeutische Option. (4)Mol Cancer. 2019 Jan 15;18(1):10. doi: 10.1186/s12943-018-0928-4

→ Programmierter Zelltod, Apoptose.

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Typen von spezialisierten Immunzellen

Die an der Immunabwehr des Körpers beteiligten Zelltypen arbeiten über Kommunikationssysteme in einem großen Netzwerk zusammen. Zu ihm gehören spezielle Zentren des Gehirns mit ihren Nervenverbindungen, Hormone (wie Kortison), Interleukine, und eine Reihe von Entzündungsmediatoren wie TNF-alpha und IL-1 und IL-6. Die immunologischen Regulationszentren des Gehirns sind über körperliche und psychische Signale beeinflussbar, so dass das gesamte System außerordentlich komplex ist.

CD4⁺-T-Zellen (CD4-Lymphozyten, Helferzellen): Sie spielen eine zentrale Rolle bei der Aktivierung und Koordination der Immunantwort. Sie erkennen Antigene auf den Oberflächen von antigenpräsentierenden Zellen und setzen Botenstoffe, sogenannte Zytokine (wie Interleukin (IL)-4, IL-5, IL-9, IL-13, IL-17), frei, um andere Immunzellen zu aktivieren. Es gibt verschiedene Untergruppen von T-Helferzellen, wie beispielsweise Th1-, Th2-, Th17- und Th9-Zellen, die spezifische Funktionen ausüben. Beispiele:

• Th1-Zellen helfen bei der Bekämpfung von intrazellulären Erregern,
• Th2-Zellen sind an der humoralen Immunantwort (Bildung von Antikörpern in B-Lymphozyten und Plasmazellen) und der Bekämpfung von Parasiten beteiligt, und
• Th17-Zellen spielen eine Rolle bei der Bekämpfung von extrazellulären Bakterien und Pilzen.

Zytotoxische CD8⁺ T-Zellen: Sie vermögen infizierte Zellen und auch Krebszellen abzutöten und zu eliminieren und tragen wesentlich zur adaptiven Immunität bei. Ein Teil der CD8+-T-Zellpopulationen kann sich zu speziellen Gedächtniszellen differenzieren und einen langfristigen Schutz vor einer erneuten Infektion gewährleisten. Sie sind in der Lage, spezifisch infizierte Zellen abzutöten und Zytokine wie Interferon-γ (IFN-gamma) und Tumornekrosefaktor-alpha (TNF-alpha) abzusondern. CD8⁺-T-Zellen beeinflussen CD4⁺-T-Zell-vermittelte Reaktionen im Zusammenhang mit Allergien, Autoimmunität und Infektionen. (5)Arch Immunol Ther Exp (Warsz). 2014 Dec;62(6):449-58. doi: 10.1007/s00005-014-0293-y

Regulatorische T-Zellen (Tregs): Sie sind eine spezielle Untergruppe von T-Lymphozyten, die dazu beitragen, das Immunsystem zu regulieren und (als „Suppressorzellen„) übermäßige Immunreaktionen zu verhindern. Tregs spielen eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der „Immunhomöostase“ (Gleichgewicht der Funktionen im Immunsystem) und der Vermeidung von Autoimmunerkrankungen. Sie wirken, indem sie andere Immunzellen unterdrücken und so überschießende Immunreaktionen kontrollieren. Tregs tragen zur Immuntoleranz bei und verhindern, dass das Immunsystem körpereigenes Gewebe angreift. (6)Oncotarget. 2022 Nov 17;13:1273-1285. doi: 10.18632/oncotarget.28303 (7)Immunology. 2008 Jan;123(1):20-7. doi: 10.1111/j.1365-2567.2007.02779.x. Tregs befinden sich meist in hoher Zahl in der Mikroumgebung von Tumoren und fördern dort eine lokale Immunsuppression, so dass Tumorzellen dem Immunsystem entkommen können. Sie sind daher in der Tumortherapie zu einem wichtigen Ziel geworden. (8)Mol Cancer. 2023 Feb 4;22(1):26. doi: 10.1186/s12943-023-01714-0. (9)Front Oncol. 2023 Apr 27;13:1157345. DOI: 10.3389/fonc.2023.1157345.

Killerzellen: Dies sind spezialisierte Lymphozyten, die virusinfizierte Zellen und Krebszellen erkennen und unschädlich machen können. Es werden verschiedene Typen unterschieden. Zu ihnen gehören „natürliche Killerzellen (NK-Zellen), die 5-20% der im Blut vorhandenen Lymphozyten ausmachen, und natürliche Killer-T-Zellen, die etwa 1% ausmachen.

• Natürliche Killerzellen (NK-Zellen, large granular lymphocytes, LGL cells): Natürliche Killerzellen  machen etwa 5-20% der Lymphozyten des Bluts aus. Sie sind eine spezielle Art von zytotoxischen Immunzellen, die in der Lage sind, infizierte oder mutierte Zellen direkt abzutöten. NK-Zellen spielen eine wichtige Rolle bei der Bekämpfung von Virusinfektionen und der Erkennung und Eliminierung von Krebszellen. Im Gegensatz zu den meisten anderen Immunzellen benötigen NK-Zellen keine vorherige Aktivierung und können schnell reagieren. NK-Zellen spielen eine bedeutende Rolle bei der Beseitigung von schädlichen Zellen, denen MHC I-Marker („Selbst“-Marker) fehlen, die von anderen Immunzellen, wie z. B. zytotoxischen T-Lymphozyten, nicht erkannt und zerstört werden können. (10)Science. 2011 Jan 7;331(6013):44-9. doi: 10.1126/science.1198687 Nach einer Auseinandersetzung mit einem Infektionserreger verbleiben Gedächtnis-T-Zellen im Körper und stehen für eine nächste Auseinandersetzung zur Verfügung, bei der sie verstärkte Proliferations- und Effektorfunktionen aufweisen. (11)J Innate Immun. 2015;7(6):557-62. doi: 10.1159/000375494
• Natürliche Killer-T-Zellen (NKT-Zellen, zytotoxische T-Zellen mit CD1d-Expression): Sie machen etwa 1% der im Blut zirkulierenden Lymphozyten aus. Sie sind ebenfalls in der Lage, infizierte oder mutierte Zellen gezielt zu erkennen und abzutöten. Sie können starke Antitumorreaktionen auszulösen. Im Gegensatz zu klassischen T-Lymphozyten, die auf MHC-Anwesenheit angewiesen sind, erwerben NKT-Zellen ihre Effektorfunktionen erst während ihrer Entwicklung. und sind auf die Präsentation von CD1d-Molekülen angewiesen. Ihre Aktivierung führt zur schnellen Produktion großer Mengen an Effektorzytokinen, die schließlich zur Vernichtung der Zielzellen, z. B. von Krebszellen, beitragen. (12)Cells. 2021 May 27;10(6):1329. doi: 10.3390/cells10061329

Granulozyten: Granulozyten sind eine Gruppe von weißen Blutzellen, die granuläre Einschlüsse in ihrem Zytosol enthalten. Es gibt drei Hauptarten von Granulozyten: Neutrophile, Eosinophile und Basophile. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, Krankheitserreger zu erkennen, anzugreifen und zu eliminieren (siehe hier).

Neutrophile: Sie sind die häufigste Art von Granulozyten und spielen eine wichtige Rolle bei der Bekämpfung von bakteriellen Infektionen. Sie sind in der Lage, Erreger phagozytieren, was bedeutet, sie nehmen die Erreger in sich auf und verdauen sie anschließend. (Zu neutrophilen Granulozyten siehe hier.)

Eosinophile: Sie konzentrieren sich hauptsächlich auf die Abwehr von Parasiten (z. B. Würmer) und spielen auch eine Rolle bei allergischen Reaktionen. Sie produzieren toxische Substanzen, die Parasiten abtöten, und sind in der Lage, mit bestimmten allergischen Reaktionen zu interagieren. (Zu eosinophilen Granulozyten siehe hier.)

Basophile: Sie sind an allergischen Reaktionen beteiligt und spielen eine Rolle bei der Freisetzung von Entzündungsmediatoren, wie z.B. Histamin. Sie sind auch an der Bekämpfung von Parasiten beteiligt. (Zu Basophilen siehe hier.)

Monozyten: Monozyten sind eine Art von weißen Blutzellen, die im Blut zirkulieren und zu Gewebemakrophagen differenzieren können. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, Erreger zu erkennen, zu phagozytieren (in sich aufzunehmen) und abgestorbene Zellen oder andere Abfälle zu beseitigen (siehe hier). Sie erkennen Infektionsherde, wandern aus dem Blut gezielt in das infizierte Gewebe ein und differenzieren sich dort in Makrophagen. Diese spielen eine Schlüsselrolle bei der Bekämpfung von Infektionen. Es sind sehr effektive Fresszellen und können große Mengen an Erregern aufnehmen und abbauen. Darüber hinaus produzieren sie entzündungsfördernde und entzündungshemmende Substanzen und Mediatorstoffe, welche die Immunantwort regulieren. (Zu Monozyten siehe hier.)

Mastzellen: Mastzellen sind spezialisierte Immunzellen, die in Geweben vorkommen, insbesondere in der Haut und den Schleimhäuten. Sie spielen eine wichtige Rolle bei allergischen Reaktionen und der Abwehr von Parasiten. Mastzellen enthalten Granula mit verschiedenen Substanzen wie Histamin, Zytokine und Enzymen. Bei Kontakt mit bestimmten Allergenen oder Infektionserregern werden die Mastzellen aktiviert und setzen ihre Inhaltsstoffe frei. Dies führt zur Entzündungsreaktion und kann Symptome wie Juckreiz, Rötung und Schwellung verursachen. Mastzellen spielen eine Rolle bei der Bekämpfung von Parasiten, indem sie chemische Substanzen freisetzen, die die Parasiten abtöten oder ihre Bewegung und Vermehrung hemmen (Zu Mastzellen siehe hier).

→ Allergisch-hypererge Reaktion

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Immunsystem des Darms

Das Immunsystem des Darms hat vorwiegend lokale Aufgaben mit Auswirkungen auf den gesamten Körper. Es spielt eine entscheidende Rolle bei der lokalen Abwehr von Krankheitserregern, der Aufrechterhaltung einer gesunden Darmflora und der Toleranz gegenüber Nahrungsmitteln und anderen nicht-infektiösen Substanzen. Es ist ein lokales hochkomplexes System, das aus verschiedenen Zelltypen und Immunmechanismen besteht, welches aber mit dem gesamten Abwehrsystem des Körpers in engem Austausch steht.

1. Darm-assoziiertes lymphatisches Gewebe (GALT): Das Immunsystem des Darms ist durch das Darm-assoziierte lymphatische Gewebe (GALT) gekennzeichnet. Dazu gehören Peyer’sche-Plaques (lokale Ansammlungen von Immunzellen) in der Darmschleimhaut, Lymphfollikel und die mesenterialen Lymphknoten. Das GALT beherbergt eine Vielzahl von Immunzellen, einschließlich Makrophagen, dendritischen Zellen und T- und B-Zellen (Lymphozyten). Es wird durch Gallensäuren beeinflusst, die eine regulierende Funktion übernehmen (siehe hier).
2. Gastrointestinale Immunglobuline: Eine wichtige Komponente des Darmimmunsystems sind die Immunglobulin-produzierenden Zellen, insbesondere die B-Zellen, die in der Darmschleimhaut lokalisiert sind. Die für die Abwehr im Darm produzierten Antikörper gehören vor allem dem IgA-Typ (Immunglobulin A) an. Sie sind dafür verantwortlich, Krankheitserreger zu neutralisieren und deren Eindringen in die Darmschleimhaut zu verhindern. Sie bilden auch eine Schutzbarriere gegen unerwünschte Giftstoffe, Antigene aus der Nahrung oder der Darmflora.
3. Toleranz und Immunregulation: Das Darmimmunsystem ist in der Lage, zwischen schädlichen Krankheitserregern und nützlichen Bakterien der Darmflora sowie Nahrungsmitteln und anderen harmlosen Substanzen zu unterscheiden. Es besitzt Mechanismen, um eine Toleranz gegenüber nicht-infektiösen Antigenen aufrechtzuerhalten und unnötige Entzündungen zu verhindern, oder auch um eine überschießende Reaktion zu vermeiden. T-Zellen, insbesondere regulatorische T-Zellen (Tregs), spielen dabei eine wichtige Rolle. Bei einer Nahrungsmittelallergie beispielsweise ist die Immunregulation ein wenig dereguliert.
4. Darm-Mikrobiom: Die Bakterien des Darms (Darmflora) beeinflusst das Darmimmunsystem. Ein Bakteriom, die Gesellschaft der verschiedenen Darmkeimspezies, an das sich der Darm gewöhnt hat, beeinflusst die Aktivität der Immunzellen. Eine „gesunde“ Darmflora wird toleriert; Keime, die als krankheitserregend (pathogen) erkannt werden, werden bekämpft. Eine ausgewogene und gesunde Darmflora ist entscheidend für die Entwicklung und Funktion und Aufrechterhaltung des immunologischen Abwehrsystems im Darm. Fehlfunktionen, wie sie durch schwer bekämpfbare Keime ausgelöst werden können, führen zu lang anhaltenden Entzündungen, z. B. auch zu einer chronisch entzündlichen Darmkrankheit.

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Immunreaktionen im Gehirn

Die Immunantwort im Gehirn, auch als Neuroimmunsystem bezeichnet, spielt eine wichtige Rolle bei der Abwehr von Infektionen, der Gewebeschädigung und der Aufrechterhaltung der neuronalen Funktionen. Das Gehirn war lange Zeit als Organ angesehen worden, welches vor Infektionen besonders geschützt ist, da es die sogenannte Blut-Hirn-Schranke besitzt. Diese wehrt nicht nur Infektionserreger ab, sondern behindert auch den Zugang von Immunzellen und Immunglobulinen des Bluts zum Gehirn. Dennoch ist es, wie sich herausgestellt hat, in besonderer Weise in das Abwehrsystem des Körpers einbezogen. Es gibt es eine komplexe Wechselwirkung zwischen dem Immunsystem und dem Gehirn.

1. Mikroglia: Die Hauptakteure des Immunsystems im Gehirn sind die Mikroglia. Mikroglia sind spezialisierte Immunzellen, die im Gehirn vorkommen und von der myeloiden Linie abstammen. Sie überwachen kontinuierlich das Gehirngewebe auf Schäden, Infektionen oder entzündliche Prozesse. Im Falle einer Bedrohung oder Gewebeschädigung werden Mikroglia aktiviert und übernehmen Funktionen wie Phagozytose, Freisetzung entzündlicher Mediatoren und die Interaktion mit anderen Immunzellen und Neuronen. (Siehe unter Mikroglia).
2. Blut-Hirn-Schranke: Die Blut-Hirn-Schranke ist eine Barriere zwischen dem Blutkreislauf und dem Gehirngewebe, die den Eintritt von Substanzen aus dem Blut in das Gehirn reguliert. Sie besteht aus spezialisierten Endothelzellen, die eng miteinander verbunden sind und selektiv den Transport von Molekülen ermöglichen. Während die Blut-Hirn-Schranke den Eintritt von potenziell schädlichen Substanzen begrenzt, können Immunzellen unter bestimmten Umständen diese Barriere überwinden und in das Gehirn eindringen.
3. Entzündliche Prozesse im Gehirn: Bei Infektionen, Verletzungen oder neurologischen Erkrankungen kann es zu Entzündungsreaktionen im Gehirn kommen. Diese Entzündungsprozesse werden von Immunzellen, einschließlich Mikroglia und infiltrierenden Immunzellen, wie T-Zellen oder Makrophagen, gesteuert. Entzündliche Mediatoren wie Zytokine, Chemokine und freie Radikale werden freigesetzt und können sowohl schützende als auch schädliche Wirkungen haben, je nach Kontext und Ausmaß der Entzündung.
4. Neuroinflammation: Der Begriff Neuroinflammation bezieht sich auf die Entzündungsreaktionen im Gehirn, die bei verschiedenen neurologischen Erkrankungen wie Alzheimer-Krankheit, Parkinson-Krankheit, Multipler Sklerose und Schlaganfall auftreten können, aber auch bei anderen psychiatrischen Krankheiten, wie einer schweren Depression, nachweisbar sein können. (13)Nat Rev Neurol. 2021 Mar;17(3):157-172. DOI: 10.1038/s41582-020-00435-y (14)Int J Mol Sci. 2021 Dec 28;23(1):305. doi: 10.3390/ijms23010305. Eine chronische Entzündung im Gehirn ist schwer zu diagnostizieren, aber führt auf längere Sicht zur Schädigung von Neuronen und zur Verschlechterung neurologischer Funktionen. Unter gesunden Umständen ist die Immunreaktion im Gehirn besonders gut austariert, so dass diese Schäden vermieden werden. Dafür gibt es effektive neuroprotektive Mechanismen.

→ Das Gehirn
→ Neuroprotektion

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Über- und Unterfunktion des Immunsystems und Autoimmunkrankheiten.

Das Immunsystem ist ein hochkomplexes und fein aufeinander abgestimmtes Netzwerk von Abwehrmechanismen. Eine Fehlregulation dieses Netzwerks kann zu einer Überfunktion (Hyperaktivität), einer Unterfunktion (Hypoaktivität) und zu einer fehlerhaften Beurteilung von Substanzen und Molekülen bezüglich „eigen“ und „fremd“ führen.

Überfunktion des Immunsystems: Eine Überfunktion des Immunsystems tritt auf, wenn das Immunsystem übermäßig aktiv ist und eine übermäßige Immunantwort gegenüber harmlosen Substanzen oder körpereigenem Gewebe zeigt. Dies kann zu chronischen Entzündungen und Gewebeschäden führen. Beispiele für Überreaktionen des Immunsystems sind:

• Allergien: Bei Allergien reagiert das Immunsystem übermäßig auf normalerweise harmlose Substanzen wie Pollen, Hausstaubmilben oder bestimmte Nahrungsmittel. Dies führt zu allergischen Symptomen wie Hautausschlägen, Atembeschwerden oder Magen-Darm-Problemen.
• Asthma: Asthma ist eine chronische Erkrankung, die durch eine Überempfindlichkeit der Atemwege auf bestimmte Reize gekennzeichnet ist. Das Immunsystem reagiert auf diese Reize mit einer Entzündungsreaktion, die zu Atembeschwerden und Bronchospasmen führt.
• Entzündliche Darmerkrankungen: Bei entzündlichen Darmerkrankungen wie Morbus Crohn oder Colitis ulcerosa greift das Immunsystem die Auskleidung des Darms an, was zu anhaltenden Entzündungen und Gewebeschäden führt.

Unterfunktion des Immunsystems: Eine Unterfunktion des Immunsystems tritt auf, wenn das Immunsystem nicht ausreichend aktiv ist und Schwierigkeiten hat, Infektionen und Krankheitserreger effektiv zu bekämpfen. Dies kann zu wiederkehrenden Infektionen und einer erhöhten Anfälligkeit für Krankheiten führen. Ursachen für eine Unterfunktion des Immunsystems können sein:

• Primäre Immundefekte: Diese sind angeborene Erkrankungen, bei denen das Immunsystem von Geburt an nicht richtig funktioniert. Menschen mit primären Immundefekten haben ein erhöhtes Risiko für Infektionen und andere Komplikationen.
• Sekundäre Immundefekte: Sekundäre Immundefekte treten aufgrund von anderen medizinischen Bedingungen oder Behandlungen auf, wie z.B. HIV/AIDS, Krebs, Chemotherapie oder immunsuppressive Medikamente. Diese Bedingungen beeinträchtigen die Funktion des Immunsystems und machen den Körper anfälliger für Infektionen.

Autoimmunkrankheiten: Autoimmunkrankheiten treten auf, wenn das Immunsystem fälschlicherweise körpereigenes Gewebe als fremd erkennt und es angreift. Das Immunsystem produziert Antikörper oder reaktive T-Zellen, die körpereigene Zellen und Gewebe schädigen. Beispiele für Autoimmunkrankheiten sind:

• Rheumatoide Arthritis: Bei der rheumatoiden Arthritis greift das Immunsystem die Gelenke an und verursacht Entzündungen, Schmerzen und Schädigungen der Gelenke.
• Multiple Sklerose: Bei der Multiplen Sklerose greift das Immunsystem das zentrale Nervensystem an, was zu Entzündungen und Schädigungen der Nerven führt.
• Typ-1-Diabetes: Beim Typ-1-Diabetes greift das Immunsystem die Insulin produzierenden Zellen in der Bauchspeicheldrüse an, was zu einem Mangel an Insulin und einem Anstieg des Blutzuckerspiegels führt.
• Weitere Beispiele siehe hier.

Ursächlich für Über- und Unterfunktionen des Immunsystems und von Autoimmunkrankheiten ist eine Kombination von genetischen Faktoren und Umweltfaktoren. Die Behandlung von Immunstörungen und Autoimmunkrankheiten zielt darauf ab, das Immunsystem in eine Balance zwischen der Abwehr von Krankheitserregern und der Vermeidung einer Überreaktionen oder einer Abwehr körpereigener Bestandteile zu bringen. Dies kann durch Medikamente, Immuntherapien und Änderungen des Lebensstils erreicht werden.

→ Autoimmunkrankheiten

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Immunität und Impfungen

Ein bemerkenswerter Aspekt des Immunsystems ist seine Memoryfunktion, also seine Fähigkeit, sich an vorangegangene Angreifer, Bakterien, Viren oder Fremdmoleküle (Antigene), zu erinnern. Es ist dadurch in der Lage, bei einer erneuten Exposition eine schnellere und effektivere Immunantwort zu erzeugen. Diese Eigenschaft ist die Grundlage für Impfungen. Bei einer Impfung wird dem Körper ein abgeschwächter oder inaktiver Erreger oder ein spezifisches Antigen verabreicht. Dadurch wird das Immunsystem aktiviert, um eine Immunantwort zu erzeugen, ohne dass eine tatsächliche Infektion stattfindet. Im Falle einer späteren tatsächlichen Infektion kann es so schnell und effizient reagieren. Es gibt sowohl T- wie B-Lymphozyten, die sich zu „memory-cells“ umformen können, so dass sowohl die zelluläre wie die humorale (über Antikörper funktionierende) Immunantwort profitiert.

→ Impfung

Gene, die das Immunsystem regulieren

Das Immunsystem wird genetisch kontrolliert. Gene kodieren für Proteine, die bei der Steuerung und Regulation der Immunantwort eine entscheidende Rolle spielen. Einige Beispiele:

1. HLA-Gene: Die Gene des HLA-Systems (Humanes Leukozytenantigen-System) sind wichtig für die Erkennung von körpereigenen und fremden Antigenen durch das Immunsystem. Sie kodieren für Proteine, die die Antigene auf der Oberfläche von Zellen präsentieren und somit die Immunantwort beeinflussen.
2. Cytokine-Gene: Cytokine sind Proteine, die als Signalmoleküle zwischen Immunzellen fungieren. Sie spielen eine zentrale Rolle bei der Kommunikation und Regulation der Immunantwort. Gene wie das Interleukin-Gen IL-10 und das Tumornekrosefaktor-Gen TNF-α kodieren für wichtige Zytokine, die die Entzündungsreaktion und die Immunantwort beeinflussen.
3. Toll-like-Rezeptor-Gene: Toll-like-Rezeptoren (TLRs) sind Proteine, die auf Immunzellen vorkommen und die Erkennung von pathogenen Mikroorganismen ermöglichen. Die Gene, die für Toll-like-Rezeptoren kodieren, sind an der Regulation der angeborenen Immunantwort beteiligt.
4. Foxp3-Gen: Das Foxp3-Gen kodiert für den Transkriptionsfaktor Foxp3, der eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung und Funktion von regulatorischen T-Zellen (Tregs) spielt. Tregs sind eine spezielle Art von T-Zellen, die die Immunantwort unterdrücken und eine Toleranz gegenüber körpereigenen Geweben aufrechterhalten (s. o.).
5. Autoimmunassoziierte Gene: Es wurden auch bestimmte Gene identifiziert, die mit einem erhöhten Risiko für Autoimmunerkrankungen assoziiert sind. Zum Beispiel gibt es spezifische Gene, die mit Typ-1-Diabetes, rheumatoider Arthritis, systemischem Lupus erythematodes und anderen Autoimmunerkrankungen in Verbindung gebracht wurden.

Ein Verständnis der verantwortlichen Gene und ihrer Funktionen sowie der Beeinflussbarkeit durch Umweltfaktoren und Faktoren des Lebensstils kann dazu beitragen, Immunstörungen und Autoimmunerkrankungen zu verstehen und geeignete therapeutische Ansätze auszuwählen oder zu entwickeln.

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Verweise

• Die Zelle – Basics
• Entzündungsreaktionen
• Immunsystem und Krebs
• Immunsuppressiva
• Toll-like-Rezeptoren
• Transkriptionsfaktoren

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