Interleukine stellen eine Möglichkeit der Immunzellen unseres Körpers dar, miteinander kommunizieren zu können. Als Untergruppe der Zytokine, der Sprache unseres Immunsystems, spielen sie damit eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung unserer Gesundheit. Dazu werden sie von den weißen Blutkörperchen gebildet und ausgeschüttet.
Neben ihrer Bedeutung im Immunsystem sind sie außerdem auch an einigen anderen Vorgängen beteiligt, die in unserem Körper täglich ablaufen. Einige Funktionen der Interleukine sind bis heute noch nicht ganz geklärt.
Interleukine – Definition Leukämie
Interleukine gehören per Definition zu den Zytokinen und sind damit Botenstoffe des Immunsystems.
Zytokine sind kleine, lösliche Proteine und dienen dem Immunsystem als lösliche Signalstoffe. Neben Interleukinen zählen auch Interferone, Wachstumsfaktoren und Chemokine zu den Zytokinen.
Als Interleukine bezeichnet man diejenigen Zytokine, die von den weißen Blutkörperchen (Leukozyten) unseres Körpers ausgeschüttet werden oder auf sie wirken. Um die verschiedenen Interleukine unterscheiden zu können, werden sie durchnummeriert (IL-1, IL-2, IL-3 usw.).
Die Nummerierung der verschiedenen Interleukine entspricht der Reihenfolge ihrer Entdeckung.
Interleukine – Produktion
Wie der Name bereits verrät, findet die Produktion der Interleukine in der Regel in den Leukozyten, also den im Blut vorliegenden Zellen unseres Immunsystems, statt. Hierbei spielen besonders die T-Zellen eine wichtige Rolle.
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Aber auch andere Zellen unseres Körpers, etwa die Stützzellen des Thymus (= Stromazellen), die auskleidenden Zellen unserer Blutgefäße (= Endothelzellen) oder die Hepatozyten können bestimmte Interleukine produzieren.
Das Hormon Cortisol hemmt die Synthese von Interleukinen. Dadurch wirkt es immunsuppressiv (= das Immunsystem unterdrückend), weil sich viele Zellen des Immunsystems ohne Interleukine nicht differenzieren und wachsen können. Das gilt insbesondere für die T-Helfer-Zellen, die eine wichtige Rolle bei der Aktivierung von B-Zellen spielen. Da diese nach Aktivierung Antikörpern produzieren, wird auf diese Weise ihre Bildung erheblich eingeschränkt und so die Immunantwort stark abgeschwächt.
Cortisol ist ein Glucocorticoid-Hormon und wird vom Körper in der Nebennierenrinde gebildet. Es wird vor allem bei Stress vermehrt ausgeschüttet.
Interleukine – Funktion
Ihre Funktion entfalten Interleukine als Botenstoffe des Immunsystems. Oft nehmen sie dabei Einfluss auf die Proliferation (= Wachstum und Vermehrung) oder die Differenzierung (= Entwicklung) von verschiedenen Zellen.
Für jedes Interleukin gibt es einen spezifischen Rezeptor auf den jeweiligen Zielzellen. So können die unterschiedlichen Interleukine nur sehr spezifisch gewisse Zellen beeinflussen und entfalten dort vielfältige Wirkungen.
Je nachdem, welche Zielzelle ein Interleukin beeinflusst, lassen sich die Unterschiede der Signalübertragung folgendermaßen beschreiben:
- Autokrin: wirkt auf die Interleukin-ausschüttende Zelle selbst.
- Parakrin: wirkt auf benachbarte Zelle.
- Endokrin: wirkt auf weiter entfernte Zellen ein.
Interleukine Entzündung
Eine wichtige Rolle spielen Interleukine bei Entzündungen. So locken sie bspw. als Chemokine Zellen des Immunsystems an den Ort des Geschehens. Außerdem sind manche von ihnen dazu in der Lage, Fieber herbeizuführen. Das ist zum Beispiel bei Interleukin-1 und Interleukin-6 der Fall, weshalb man hierbei auch von sogenannten endogenen Pyrogenen spricht.
Neben ihren Funktionen innerhalb der Entzündungsreaktion übernehmen Interleukine weitere Aufgaben. Insgesamt wurden bis jetzt über 30 Interleukin-Untergruppen entdeckt. Dabei funktionieren die einzelnen Untergruppen auf sehr unterschiedliche Art und Weise. Bis heute sind einige Funktionsweisen noch nicht vollständig aufgeklärt.
In den nachfolgenden Abschnitten lernst Du die wichtigsten Interleukine und ihre jeweiligen Funktionen genauer kennen. Einen Überblick über die Wirkung weiterer relevanter Interleukine erhältst Du in der sich anschließenden Tabelle.
Im Folgenden wird statt Interleukin die Abkürzung IL verwendet. IL-1 heißt also Interleukin-1.
Interleukin-1 (IL-1)
Interleukin-1 ist eines der am besten erforschten Zytokine. Es spielt nicht nur eine wichtige Rolle bei der angeborenen Immunantwort, sondern nimmt darüber hinaus auch Einfluss auf den Abbau der Knochen.
1. Angeborene Immunantwort
IL-1 ist zusammen mit IL-6 ein wichtiges Zytokin im Rahmen der primären Immunantwort, bei Entzündungen und Blutvergiftungen. Es übernimmt dabei vor allem als proinflammatorisches (= entzündungsförderndes) Zytokin gleich mehrere Aufgaben:
- Es rekrutiert Leukozyten aus dem Knochenmark und induziert zusammen mit dem Zytokin TNF-α die Produktion der Chemokine (z. B. IL-8).
- Wird genug IL-1 gebildet, gelangt es in unser Blut und wirkt auf diese Weise auf unseren gesamten Körper. Es lässt vor allem die Temperatur steigen (= Fieber), indem es den Sollwert für die Körpertemperatur im Hypothalamus verstellt. Deswegen wird es auch gerne endogenes Pyrogen genannt.
- Es initiiert die Synthese von IL-2 und dessen Rezeptor auf den T-Zellen und hilft B-Zellen bei der Bildung der Immunglobuline.
Unter Pyrogenen versteht man Substanzen, die dazu in der Lage sind, ein Fieber herbeizuführen. Je nach ihrer Herkunft unterscheidet man endogene Pyrogene, d. h. vom Körper selbst synthetisierte Substanzen, und exogene Pyrogene, die ihren Ursprung außerhalb des Körpers haben (z. B. bakterielle Pyrogene).
Das Fieber ist eine wichtige Reaktion unseres Immunsystems. Falls Du einen Überblick über das Immunsystem benötigst, schaue gerne bei der entsprechenden Erklärung zu diesem Thema vorbei! Auf StudySmarter findest Du weiterhin auch Erklärungen zu seinen verschiedenen Komponenten wie den B-Zellen.
Chemokine oder chemotaktische Zytokine sind Substanzen, die Zellen des Immunsystems an den Ort des Geschehens – also zum Ort der Entzündung – locken.
Meistens wird IL-1 von Makrophagen sezerniert. Es kann aber auch von anderen Zellen gebildet werden, z. B. Fibroblasten und Endothelzellen. Diese Zellen werden durch mehrere Reize zur Bildung von IL-1 angeregt. Meistens erfolgt die Stimulation durch eine charakteristische Struktur auf gramnegativen Bakterien. Aber auch TNF-α kann die Bildung von IL-1 stimulieren.
Neben Interleukinen gehören auch Tumor-Nekrose-Faktoren wie TNF-α zu den Zytokinen. Er wird bspw. von Makrophagen gebildet. Neben seiner Beteiligung an der Bildung anderer Zytokine, nimmt er auch Einfluss auf den programmierten Zelltod (Apoptose), sowie die Proliferation und Differenzierung bestimmter Zellen.Die bakteriellen Oberflächenstrukturen, die eine Ausschüttung von Interleukin-1 herbeiführen können, bezeichnet man als Lipopolysaccharide (kurz LPS). Dabei handelt es sich um Ketten aus Fett- und Zuckermolekülen, die beim Zerfall des Bakteriums toxisch wirken können. Daher werden Lipopolysaccharide auch als Endotoxine bezeichnet.
2. Knochenabbau
IL-1 spielt eine zentrale Rolle im Knochenabbau, weswegen es früher auch Osteoklasten-aktivierender-Faktor genannt wurde.
Osteoklasten sind Zellen, die für den Knochenabbau verantwortlich sind.
Nach Stimulierung, beispielsweise durch das Parathormon, schütten Osteoblasten (= für den Knochenaufbau verantwortliche Zellen), aber auch Makrophagen bzw. Monozyten vermehrt IL-1 aus. Unter Mitarbeit eines Hilfsproteins löst IL-1 dann eine intrazelluläre Signalkaskade aus, durch die schlussendlich die Osteoklasten aktiviert werden und mit dem Knochenabbau beginnen.
Interleukin-2 (IL-2)
Interleukin-2 wird von Th1-Zellen sezerniert und wirkt hauptsächlich autokrin, also auf die Th1-Zelle selbst. IL-2 kann aber auch benachbarte Zellen beeinflussen (= parakrine Wirkung). Autokrin stimuliert wird hauptsächlich die klonalen Expansion sowie die Differenzierung von aktivierten T-Zellen und regt sie zur weiteren Zytokinfreisetzung (u. a. IL-4) an.
Th1-Zellen sind eine Untergruppe der T-Zellen. Wie auch die Th2-Zellen gehören sie zu den T-Helferzellen. Während Th1-Zellen vor allem bedeutend bei der zellulären Immunantwort sind, spielen Th2-Zellen eine wichtige Rolle bei der humoralen Immunantwort.
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Unter der klonalen Expansion versteht man einen Prozess, bei dem sich diejenigen Immunzellen im Rahmen einer Immunantwort vermehren, die gegen ein spezifisches Antigen gerichtet sind. Als Folge entsteht sozusagen eine Armee aus Immunzellen, deren Soldaten alle gegen das gleiche Antigen gerichtet sind und so den Krankheitserreger effektiv angreifen können.
Weiterhin regt dieses Zytokin zusammen mit Interferon-γ zusätzlich die Proliferation und Differenzierung von antigenpräsentierenden Zellen (z. B. dendritischen Zellen) und Plasmazellen an. So hilft es auch B-Zellen und aktivierten Makrophagen bei der Proliferation und Differenzierung und ist dadurch wichtig für unsere Antikörperbildung.
Ferner wirkt es auch als Wachstumsfaktor auf NK-Zellen und erhöht ihre zytolytische (= zellauflösende) Aktivität.
IL-2 im Zellzyklus
IL-2 bindet an IL-2 Rezeptoren autokrin. Es kommt – durch eine positiven Rückkoppelung – zur Hochregulierung (häufigeren Bildung) der IL-2 Rezeptoren auf der Zellmembran.
Durch die Rezeptor-Bindung werden zwei Kaskaden ausgelöst, die die Zellteilung fördern:
- Die Cyclin-abhängigen Kinasen werden stimuliert. Diese Enzyme aktivieren daraufhin mehrere Proteine und bewirken eine Weiterentwicklung aus der G1-Phase in die S-Phase im Zellzyklus.
- IL-2 sorgt dafür, dass die intrazelluläre Konzentration an P27 abnimmt. P27 hemmt die Arbeit von Cyclin-abhängigen Kinasen und hemmt so indirekt auch die Zellteilung.
P27 ist das Regulatorprotein, um Zellen von der G-0-Phase in die G-1-Phase zu bringen und damit die Zellteilung einzuleiten. Ist der P27 Spiegel in der Zelle hoch, so wird die Zellteilung gehemmt. Ist der P27 Spiegel hingegen niedrig (z. B. durch die Einwirkung von IL-2), wird die Zellteilung gefördert.
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IL-2 initiiert zusätzlich die Produktion eines Apoptose-Schutzproteins (BCL-2). Dadurch überleben die Zellen länger.
Interleukin-4 (IL-4)
Th2-Zellen sezernieren hauptsächlich Interleukin-4. IL-4 unterstützt dann vorwiegend die humorale (= nicht-zelluläre) Abwehrreaktion gegen extrazelluläre Erreger. Genauer gesagt regt es B-Zellen zur Bildung von Antikörpern an und hilft bei der Differenzierung zu Plasma- oder Gedächtniszellen. Ferner stimuliert es einen Immunglobulin-Klassenwechsel zu IgE: z. B. von IgA zu IgE und von IgM zu IgE.
Es gibt verschiedene Arten von Antikörpern, die man als Isotypen bezeichnet. Dazu zählen beim Menschen IgA, IgD, IgE, IgG und IgM. Die verschiedenen Isotypen besitzen unterschiedliche Vorteile in Bezug auf ihre Funktionen. So ist IgM bspw. besonders gut darin, die Antigene von Krankheitserregern miteinander zu verklumpen (= Aggregation).
Bei einem Immunglobulin-Klassenwechsel produzieren B-Zellen andere Isotypen eines Immunglobulins, die Spezifität gegen ein bestimmtes Antigen ändert sich dabei jedoch nicht.
Außerdem fördert IL-4 die Proliferation von zytotoxischen T-Zellen und stimuliert die Differenzierung von Th-2-Zellen.
Zusätzlich kann es auch von Mastzellen sezerniert werden und kann diesen bei ihrer Proliferation helfen.
Es spielt auch eine wichtige Rolle bei Allergien, vor allem bei einer Hypersensitivität vom Typ 4. Hierbei schütten die Th2-Zellen IL-4 aus, woraufhin eosinophile Granulozyten rekrutiert werden. So kommt es zu einer Eosinophilie (= Erhöhung der eosinophilen Granulozyten).
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Interleukin-6 (IL-6)
Interleukin-6 wird von Th2-Zellen sezerniert. Es ist ein proinflammatorisches (=entzündungsförderndes) Zytokin und ist vor allem für seine Beteiligung an der “Akute-Phase-Reaktion” bekannt. Dabei steigert es die Synthese von Akute-Phase-Proteinen, indem die Proteinsynthese in den Leberzellen (Hepatozyten) beeinflusst wird.
Akute-Phase-Proteine sind vielfältige Gruppe von Proteine im Plasma, die das Immunsystem unterstützen. Diese Wirkung entfalten sie beispielsweise, indem sie die Ausbreitung der Entzündung verhindern oder einen Krankheitserreger besser für das Komplementsystem angreifbar machen.
Zusammen mit IL-1 ist es also sehr wichtig für die primäre Immunantwort und die Entstehung von Entzündungen.
Daneben hilft dieses Zytokin genau wie IL-1 bei der Rekrutierung von Leukozyten. Es regt Wachstum und Differenzierung von T und B-Zellen an. Wenn es ins Blut gelangt, kann es systemisch Fieber hervorrufen. Es ist also auch wieder ein endogenes Pyrogen.
IL-6 wird hauptsächlich von Monozyten bzw. Makrophagen sezerniert. Es kann aber auch von anderen Zellen gebildet werden, wie Fibroblasten und Endothelzellen (zusammen mit IL-1). Stimulierend wirken vor allem TNF-α und IL-1 auf die IL-6 Produktion. Ferner regt auch IL-6 Osteoklasten an.
Interleukin-8 (IL-8)
IL-8 gehört neben den Zytokinen TGF-β, PDGF und TNF-α zu den Chemokinen. Chemokine bilden bei einem Entzündungsprozess einen chemischen Gradienten aus und weisen so Leukozyten den Weg zum Ort der Entzündung. Unter dem Einfluss der Chemokine ändern Leukozyten auf dem Weg außerdem ihre Form.
IL-8 rekrutiert speziell neutrophile Granulozyten und ist so für eine Neutrophilie (= Erhöhung der neutrophilen Granulozyten) in unserem Körper verantwortlich.
Alle Chemokine werden vor allem von Leukozyten und Gewebezellen gebildet. Stimuliert wird die Freisetzung dabei von IL-1 und TNF-alpha.
Interleukin-10 (IL-10)
IL-10 wird hauptsächlich von Th2-Zellen sezerniert, aber auch Makrophagen und Keratinozyten können IL-10 bilden.
Es beeinflusst mehrere Zellen auf komplexe, vielschichtige Weise:
- Es kann die Bildung von Th2-Zellen erhöhen, gleichzeitig aber Th2-Zellen auch reduzieren.
- Es kann die Wirkung von aktivierten T-Zellen vermindern und dadurch insbesondere die Produktion von Interferon-γ hemmen.
- Außerdem hemmt es aktivierte Makrophagen und reguliert so die angeborene Immunantwort. Denn Makrophagen produzieren nach ihrer Aktivierung IL-10 regulieren so ihre Immunantwort durch eine negative Rückkoppelung.
IL-10 wirkt deswegen auch allgemein gesagt immunsuppressiv (= das Immunsystem unterdrückend).
Interleukin-12 (IL-12)
IL-12 wird vor allem von aktivierten Makrophagen (also Makrophagen, die ein Pathogen phagozytiert haben) ausgeschüttet und nimmt Einfluss auf die Aktivierung von NK-Zellen und die Differenzierung von Th1-Zellen.
Zudem stimuliert es die Produktion von Interferon-γ in NK-Zellen. Interferon-γ wiederum wirkt auf Makrophagen. So werden die Mechanismen zur Elimination von Pathogenen verstärkt. Insgesamt wirkt dieses Zytokin immunmodulierend, d. h. es dämpft oder regt das Immunsystem an.
Interleukine Übersicht
In der nachfolgenden Tabelle erhältst Du eine Übersicht über alle relevanten Interleukine:
| Interleukin | gebildet von | Wirkung |
| Interleukin-1 (IL-1) | | - Aktivierung der Knochenabbauenden Zellen (Osteoklasten)
- entzündungsfördernd
- Hervorrufung von Fieber (endogenes Pyrogen)
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| Interleukin-2 (IL-2) | | - Wachstum und Differenzierung von T-Zellen (autokrin), B-Zellen und NK-Zellen
- Aktivierung von Makrophagen
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| Interleukin-3 (IL-3) | | - Anregung der Differenzierung und des Wachstums blutbildender Zellen (Hämatopoese)
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| Interleukin-4 (IL-4) | | - Wachstum von B-Zellen
- Stimulation der Antikörper-Synthese (IgE und IgG)
|
| Interleukin-5 (IL-5) | | - Stimulation der Differenzierung aktivierter B-Zellen zu Gedächtnis- und Plasmazellen
- Immunglobulin-Klassenwechsel zu IgA
- Wachstum und Differenzierung von eosinophilen Granulozyten
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| Interleukin-6 (IL-6) | - T-Zellen
- Makrophagen
- Endothelzellen
| - Wachstum und Differenzierung von T und B-Zellen,
- Produktion von Akute-Phase-Proteinen
- Hervorrufen von Fieber (endogenes Pyrogen)
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| Interleukin-7 (IL-7) | - Fibroblasten
- Endothelzellen
| - Wachstum von B- und T-Zell-Vorläufern
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| Interleukin-8 (IL-8) | | - Anlocken von neutrophilen Granulozyten zum Entzündungsort (Chemotaxis)
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| Interleukin-10 (IL-10) | - Makrophagen
- dendritische Zellen
- T- und B-Zellen
| - Hemmung aktivierter Makrophagen (immundepressive Wirkung)
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| Interleukin-12 (IL-12) | | - Aktivierung natürlicher Killerzellen
- Differenzierung von T-Zellen zu TH1-Helferzellen
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| Interleukin-13 (IL-13) | | - Wachstum und Differenzierung von B-Zellen
- Hemmung von TH1-Zellen
- Hemmung der Aktivierung von Makrophagen
- Aktivierung der Becherzellen (erhöhte Schleimproduktion)
- Beteiligung an Asthma- und Allergiegeschehen
- Immunglobulin-Klassenwechsel zu IgE
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| Interleukin-16 (IL-16) | - T-Zellen
- Mastzellen
- eosinophile Granulozyten
| - Anlocken von T-Zellen, Monozyten und eosinophilen Granulozyten zum Entzündungsort (Chemotaxis)
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| Interleukin-17 (IL-17) | - T-Zellen
- NK-Zellen
- neutrophile Granulozyten
| - proinflammatorische Wirkung (erhöht Produktion von Zytokinen)
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| Interleukin-18 (IL-18) | - aktivierte Makrophagen
- Kupffer-Zellen
| - erhöht Produktion von Zytokinen durch T-Zellen und NK-Zellen (IFN-γ)
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| Interleukin-22 (IL-22) | - dendritische Zellen
- T-Zellen
| - regt Haut- und Schleimhautzellen zur Produktion antimikrobieller Peptide an
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| Interleukin-23 (IL-23) | - Makrophagen
- dendritische Zellen
| - induziert Proliferation von T-Gedächtniszellen
- erhöht Produktion von Zytokinen (IFN-γ)
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Interleukine – in der Therapie
Schon seit mehreren Jahren werden Interleukine auch immer mehr in der Medizin verwendet. Da sie vor allem Zellen der Immunabwehr beeinflussen, werden sie in der Immuntherapie genutzt.
Anwendung finden Interleukine z. B. in der Krebstherapie. Hier soll es die körpereigene Immunabwehr stärken und bei der Krebsbekämpfung helfen.
In Deutschland ist unter anderem IL-2 als Arzneimittel für Nierenkrebs zugelassen. Es wird häufig zusammen mit anderen Substanzen verabreicht.
Die Gabe von Interleukinen sollte man sich aber immer gut überlegen, da die Nebenwirkungen sehr vielfältig und stark sein können. Von Fieber, über Hautausschläge, bis zu Ödemen und Herzrasen ist alles dabei.
Daneben hat man mehrere Anti-Interleukine zur Bekämpfung von Autoimmunerkrankungen entwickelt. Vor allem bei autoimmun-bedingten Entzündungen werden sie gerne eingesetzt, da sie schnell und zuverlässig wirken.
Interleukine – Das Wichtigste
- Interleukine Definition: Interleukine sind Botenstoffe unseres Immunsystems.
- Zytokine Interleukine: Die Zytokine sind eine Gruppe kleiner, löslicher Proteine. Hierzu zählen neben den Interleukinen z. B. Interferone, Wachstumsfaktoren und Chemokine.
- Interleukine Produktion: Die Bildung und Ausschüttung der Interleukine geht in der Regel von Leukozyten, den weißen Blutkörperchen, aus.
- Interleukine Funktion: Es gibt eine Vielzahl unterschiedlicher Interleukine, die im Körper viele unterschiedliche Funktionen erfüllen. Sie können u. a. andere Zellen des Immunsystems aktivieren, anlocken oder Fieber herbeiführen.
- Interleukine Entzündung: Durch ihre Fähigkeit Einfluss auf andere Zellen des Immunsystems und physiologische Prozesse im Körper zu nehmen, spielen Interleukine eine wichtige Rolle bei Entzündungsprozessen.
- Interleukin 2: Eines der wichtigsten Interleukine ist Interleukin 2. Es stimuliert u. a. das Wachstum und die Differenzierung von T-Zellen.
- Interleukin 6: Eine tragende Rolle spielt auch Interleukin 6 im Immunsystem, da es an der Akute-Phase-Reaktion beteiligt ist und als endogenes Pyrogen Fieber herbeiführen kann.
Nachweise
- Kenneth Murphy et al. (2018). Janeway Immunologie. Springer.
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