Bei einer Infektion oder dem Eindringen von Fremdkörpern wird eine Immunantwort im Körper ausgelöst. Auslöser können eingedrungene Substanzen und Krankheitserreger wie Bakterien, Viren, Antigene, Parasiten oder veränderte körpereigene Zellen (wie Krebszellen) sein. Dabei wird zwischen der angeborenen (unspezifischen) und der erworbenen (spezifischen) Immunantwort unterschieden. Wie die Reaktion des Immunsystems abläuft, lernst du hier!
Primäre Immunantwort – Ablauf
Die Immunantwort kann in die unspezifische bzw. angeborene Immunantwort und spezifische bzw. erworbene Immunantwort unterteilt werden. Das hat - wie die Namen bereits sagen - damit zu tun, wann sich diese Immunantwort entwickelt. Weiterhin wird auch zwischen humoraler und zellulärer Immunantwort unterschieden. Das hat mit den beteiligten Komponenten der Immunantwort zu tun.
Unspezifische Immunantwort – Ablauf
Bei der angeborenen Immunantwort (unspezifische Immunantwort) handelt es sich um angeborene Mechanismen und Abwehreinrichtungen, die sofort verfügbar sind. Die angeborene Immunreaktion reagiert auf Fremdkörper, kann diese erkennen und anschließend beseitigen. Sie kann auch körpereigene Zellen angreifen, wenn diese Mutationen aufweisen, wie das z.B. bei Krebszellen der Fall ist.
Werden gesunde körpereigene Zellen als fremd erkannt, spricht man von Autoimmunität.
Spezifische Immunantwort – Ablauf
Nicht alle Infektionen und Fremdkörper werden erfolgreich von der angeborenen Immunantwort beseitigt. Sie können sich weiterhin mehrere Tage im Körper aufhalten und zu Symptomen wie Fieber führen. Wenn spezielle Immunzellen diese Fremdkörper bekämpfen, spricht man von der erworbenen bzw. der spezifischen Immunabwehr. Die spezifische Immunabwehr richtet sich gezielt gegen spezifische Antigene. Diese kann weiter unterteilt werden in die humorale und zelluläre Immunantwort.
Ablauf der humoralen Immunantwort
Bei der humoralen Immunantwort (vom lat. humor = Flüssigkeit) geht es um Abwehrstoffe des Körpers, die sich in Körperflüssigkeiten wie dem Blut und der Lymphe befinden und im zellfreien Blutplasma nachgewiesen werden können.
Wie du an der Darstellung weiter unten siehst, nimmt eine B-Zelle ein passendes Antigen über B-Zell-Rezeptoren auf und wird aktiviert. Die B-Zell-Rezeptoren sind Transmembranproteine, die an der Zellmembran verankert und an Antikörper gebunden sind. Sie nehmen Antigen-Antikörper-Komplexe auf und aktivieren die B-Zellen. Das Antigen wird dann anschließend in den Lysosomen der B-Zelle von Proteasen in kurze Peptide zerlegt.
Im nächsten Schritt werden sie von MHC-II-Proteinen gebunden und an der Oberfläche der Zelle präsentiert. Diese aktiveren T-Helferzellen, die wiederum die B-Zellen aktivieren. Einige B-Zellen differenzieren sich dann zu Gedächtniszellen, die bei erneuter Infektion mit demselben Antigen die Immunreaktion rascher auslösen und Antikörper bilden.
MHC steht für major histocompatibility complex und bezeichnet einen Gencluster, der die MHC-Proteine codiert. Die Antigenpräsentation und Antigenerkennung durch T-Zellen erfolgt in der Regel über die MHC-Proteine, von denen es die Klasse-I und die Klasse-II gibt. Beim Menschen werden sie auch HLA (Humanes Leukozytenantigen) bezeichnet.
- MHC-Klasse-I: Diese Proteine befinden sich auf der Membran von kernhaltigen Zellen im Körper - an Erythrozyten sind sie also nicht zu finden, da die roten Blutkörperchen kernlos sind. Wird ein Antigen mit einem MHC-I-Rezeptor gebunden, wird es auf der Zelloberfläche den zytotoxischen T-Zellen präsentiert. Die zytotoxischen T-Zellen sind eine Untergruppe der T-Zellen, die zu den Killerzellen gezählt werden und für die Vernichtung der präsentierten Zelle zuständig sind (zelluläre Immunantwort).
- MHC-Klasse-II: Sie werden nur von antigenpräsentierenden Zellen exprimiert, also spezialisierten Zellen des Immunsystems, wie den B-Lymphozyten und den Makrophagen (die Fresszellen). Ihre Funktion ist es, die Antigene den T-Helferzellen zu präsentieren, um die humorale Immunantwort (Synthese von Antikörpern) einzuleiten.
Abbildung 2: Darstellung eine MHC-Klasse I-Proteinkomplex
Abbildung 3: Darstellung eine MHC-Klasse II-Proteinkomplex
Zelluläre Immunantwort Ablauf
Die zelluläre Immunantwort richtet sich gegen Eindringlinge, die sich in Körperzellen befinden, wie Zellen, die von einem Virus infiziert sind. Die Zellen präsentieren die entsprechenden Antigene auf ihrer Zellmembran über MHC-Proteinkomplexe. Die spezifischen T-Killerzellen erkennen die Antigene über ihre Rezeptoren und vernichten dann die infizierten Zellen mithilfe von Enzymen.
Beide Abwehrreihen - die zelluläre und die humorale Immunreaktion - laufen im Körper parallel zueinander ab und ergänzen sich in ihrer Wirkung gegen Krankheitserreger.
Ablauf Antigen-Antikörper Reaktion
Dringt ein Antigen in den Körper ein, läuft die spezifische Immunantwort in mehreren Phasen ab.
Prozessierung und Präsentation
Zunächst wird das Antigen von einem Makrophagen (Fresszelle) oder einer B-Zelle eingefangen, teilweise im Zellinneren abgebaut und an MHC-I und MHC-II Proteinen gebunden. Die Zellen transportieren die Eindringlinge in das Lymphgewebe des Immunsystems und präsentieren sie dort den Zellen des spezifischen Immunsystems - genauer den B-Lymphozyten und den T-Lymphozyten. Das löst die sogenannte spezifische Immunreaktion aus. Die B-Lymphozyten sorgen für eine humorale Immunantwort. Die T-Lymphozyten sorgen für eine zelluläre Immunantwort.
Durch die Aktivierung der T-Lymphozyten, vermehren sich die T-Lymphozyten und bilden T-Helferzellen und T-Killerzellen, die die Krankheitserreger direkt zerstören können. Die T-Helferzellen beeinflussen den Ablauf der Immunreaktion und setzen vorwiegend Zytokine (regulatorische Proteine) frei. Die Zytokine wiederum aktivieren weitere Komponenten des Immunsystems, wie Makrophagen und zytotoxische T-Zellen.
Das infizierte Gewebe entzündet sich meist durch die Freisetzung von Stoffen wie Zytokinen, Histamin und dem Komplementsystem. Diese Stoffe führen dazu, dass sich Blutgefäße erweitern und die Zellen des Immunsystems schneller in das betroffene Gewebe eindringen können, um auf die Fremdkörper zu reagieren. Es kommt zu den typischen Entzündungszeichen wie Rötung, Schwellung und Schmerzen. Häufig führen Immunreaktionen durch die vermehrte Bildung von Lymphozyten und gesteigerter Durchblutung auch zu vergrößerten Lymphknoten und Milz.
Die B-Lymphozyten bilden die Antikörper gegen die Antigene. Die Antikörper bilden mit dem Antigen einen Antigen-Antikörper-Komplex. Dabei werden Antigene sozusagen neutralisiert und verlieren ihre schädigende Wirkung. Die Phagozyten (Fresszellen) nehmen diesen Antigen-Antikörper-Komplex auf und vernichten ihn.
Differenzierung
In der zweiten Phase der Differenzierung vermehren sich die B-Lymphozyten und differenzieren sich zu Plasmazellen. Einige der B-Lymphozyten und der T-Lymphozyten werden auch zu B- und T-Gedächtniszellen.
Die B- oder T-Gedächtniszellen sind in der Lage, sich bei erneutem Kontakt mit demselben Krankheitserreger an die Immunreaktion zu erinnern und den Ablauf der Immunreaktion schneller und effektiver einzuleiten - das ist die sogenannte sekundäre Immunantwort. Das wird als immunologisches Gedächtnis bezeichnet.
Wenn die Gedächtniszellen erneut mit ihrem Antigen in Kontakt treten und eine Immunantwort auslösen, spricht man übrigens auch von der sekundären Immunantwort. Sie ist wesentlich schneller als die primäre Immunantwort.
Diese Fähigkeit des Immunsystems kann die Abwehrfähigkeit so verändern, dass bei erneuter Infektion mit demselben Krankheitserreger keine Krankheitssymptome auftauchen, weil der Körper bereits eine Immunität aufgebaut hat. Deshalb treten einige Krankheiten (wie Mumps, Masern, Röteln) auch hauptsächlich im Kindesalter auf und anschließend nie wieder.
Das Prinzip des immunologischen Gedächtnisses nutzt man für Schutzimpfungen gegen Krankheitserreger. Bei einer Impfung bekommt man eine Menge an unschädlichen Antigenen (lebender, abgeschwächter oder toter Erreger), meist in Form einer Spritze. Das Immunsystem reagiert mit einer Immunreaktion und bildet Gedächtniszellen aus, die bei einer erneuten Infektion einen schnelleren und stärkeren Ablauf der Immunreaktion ermöglichen. Dies wird auch als aktive Immunisierung bezeichnet. Bei der passiven Immunisierung hingegen werden fertige Antikörper gegen spezifische Antigene geimpft. Die Immunität hält hierbei dann allerdings oft nur einige Monate an.
Wirkungsphase
In der Wirkungsphase läuft die Antigen-Antikörper-Reaktion ab und es wird ein Komplex aus Antigen und Antikörper - sogenannter Immunkomplex - gebildet. Immunkomplexe sind für die Aktivierung des Komplementsystems verantwortlich. Das führt dazu, dass die Proteine eine Reihe von Reaktionen auslösen: unter anderem stimulieren sie phagozytierende Zellen und den Abbau von Fremdproteinen mithilfe von Enzymen.
Das Komplementsystem ist ein System von Plasmaproteinen, die im Laufe der Immunantwort aktiviert werden. Sie ergänzen die spezifische und unspezifische Immunantwort bei der Bekämpfung von Krankheitserregern.
Abschaltphase
Sind keine Antigene mehr vorhanden, werden keine Antikörper gebildet. Die Immunreaktion ist beendet und leitet die Abschaltphase ein.
Übrigens können psychische Faktoren unser Immunsystem stark beeinflussen, da unser Immun-, Nerven- und Hormonsystem zusammen ein immunoneuroendokrines Netzwerk bilden. Deswegen kann auch Stress, die Produktion der Antikörper durch B-Lymphozyten beeinflussen.
Immunantwort Ablauf – Das Wichtigste
- Die Immunantwort wird in unspezifische bzw. angeborene und unspezifische bzw. erworbene Immunantwort unterteilt werden.
- Bei der spezifischen Immunantwort wird das Antigen von einer Makrophage oder B-Zelle eingefangen und teilweise abgebaut. Im Lymphgewebe wird sie den B-Lymphozyten und den T-Lymphozyten präsentiert, die jeweils eine humorale und eine zelluläre Immunantwort auslösen.
- T-Lymphozyten differenzieren sich zu T-Helferzellen und T-Killerzellen, die die Antigene direkt zerstören können.
- B-Lymphozyten bilden Antikörper, die sich zusammen mit den Antigenen zu einem Antigen-Antikörper-Komplex verbinden. Anschließend werden sie von Phagozyten vernichtet. Der Vorgang der Immunantwort läuft so lange ab, wie Antigene vorhanden sind.
- Die B- und T-Zellen differenzieren sich im Anschluss zu Gedächtniszellen, die die Immunreaktion bei erneuter Infektion rascher auslösen können.
Nachweise
- Abbildung 2: Darstellung eine MHC-Klasse I-Proteinkomplex (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:MHC_Class_1.svg) by Atropos235 (https://en.wikipedia.org/wiki/User:Atropos235) licensed by CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en).
- Abbildung 3: Darstellung eine MHC-Klasse II-Proteinkomplex (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:MHC_Class_2.svg) by Atropos235 (https://en.wikipedia.org/wiki/User:Atropos235) licensed by CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en).
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