Immunbiologie

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an größere erreger und machen sie durch ausgeschiedene enzyme unschädlich Pocken, Grippe, Windpocken, Mumps, AIDS, Röteln, Masern, Tollwut, Kinderlähmung, Gelbsucht (Hepatitis) Tetanus (Wundstarrkrampf), Cholera, Pest, Tuberkulose, Salmonellen- Erkrankungen (Lebensmittelvergiftung), Typhus, Hirnhautentzündung, Keuchhusten, Scharlach, Diphtherie, Syphilis (Geschlechtskrankheit), Tripper (Geschlechtskrankheit) Malaria, Schlafkrankheit, Amöbenruhr Bilharziose (Erkrankungen der Lunge, Leber, Niere und Harnblase), Flussblindheit (tropische Augenkrankheit) Fußpilz, Pilzerkrankungen der Schleimhäute (v. a. Mund, Scheide) Spezifische/ Erworbene Immunreaktion infektion eindringen eines erregers in den organismus über offene wunden oder körperöffnungen inkubationszeit zeit zwischen infektion und ausbruch der krankheit -> Spezifische immunabwehr entwickelt sich beim menschen erst nach der geburt -> Sie läuft jedes mal dann ab, wenn der körper in kontakt mit infektiösen partikeln kommt und richtet sich Spezifisch gegen diesen einen erreger Spezifische Erkennung körperfremder Substanzen antigene diejenigen merkmale eines erregers, an denen das immunsystem diesen. als körperfremd und Potenziell bedrohlich erkennt und die spezifische immunreaktion einleitet als antigene können verschiedene verbindungen wirken: -Proteine oder Polysaccharide auf der Oberfläche von krankheitserregern, aber auch auf Pollen.... - Chemische Substanzen (9ifte) oder fremdeiweiße - mhc proteine auf der Oberfläche von Körperfremden zellen -> dem Körper unbekannten mhc-proteine finden sich auch auf krebszellen und auf zellen von transplantiertem gewebe Ablauf der spezifischen Immunreaktion Herkunft und Reifung des Immunsystems -> bildung von lymphozyten aus stammzellen im knochenmark -> ausreifen zu b-lymphozyten im knochenmark -> wanderung in thymusdrüse und differenzieren sich dort zu t-lymphozyten -> alle b- und +-lymphozyten unterscheiden sich -> reife b- und t-lymphozyten wandern in die lymphatischen organe (v.a. lymphknoten. milz) oder bewegen sich frei in der lymphe und im blut -> bereit für den kontakt mit passendem antigen -> reifung des immunsystems erst einige tage und wochen nach der geburt abgeschlossen -> verlauf der Spezifischen immunreaktion lässt sich in vier abschnitte unterteilen -> erkennungPhase -> differenzierungsphase Wirkungsphase -> abschaltPhase Erkennungsphase -> makrophagen erkennen erreger anhand ihrer antigene -> nehmen erreger durch Pha90zytoss auf und zersetzen es -> präsentieren antigen-fragmente auf ihrer oberfläche -> bei zell-zell-kontakt binden antigen-rezeptoren der passenden t-lymphozyten an die antigene auf der membran der makrophagen -> makrophage gibt botenstoff (interleukin 1) ab Differenzierungsphase -> +-lymphozyt wird durch kontakt mit passendem antigen zur teilung und differenzierung angeregt, es bilden sich: -> t-helferzellen (aktivieren sich durch interleukin 1) ->t-killer-zellen ->Passende b-lymphozyten binden an antigene, Phagozitieren den erreger und präsentieren. antigene auf ihrer oberfläche -> aktivierte t-helferzelle nimmt kontakt mir antigen-Präsentierendem b-lymphozyt auf -> t-helferzelle gibt botenstoff interleukin 2 ab und regt b-lymphozyten zur teilung und differenzierung zu Plasmazellen an -> zweiter kontrollmechanismus -> Plasmazellen bilden sofort antikörper gegen das betreffende antigen klonale selektion es teilen sich nur t-/b-lymphozyten, die für den entsprechenden erreger Passende antigen-rezeptoren besitzen. alle durch lymphozyten differenzierten zellen sind identisch, da sie dieselbe mutterzelle haben Wirkungsphase humorale immunreaktion makrophagen interleukin 1 t-helferzellen -> b-lymphozyten bekämpfen erreger und fremdstoffe im gewebe und in den körperflüssigkeiten -> antikörper machen infektiöse partikel unschädlich oder bereiten sie für die vernichtung durch zelluläre oder unspezifische immunreaktion vor differenzieren sich zu Plasmazellen ㅅㅅㅅ kk zellteilung angeregt g interleukin 4 b-zellen b- gedächtniszellen Sobald eine t-helferzellen an eine b-zelle bindet gibt sie den botenstoff interleukin 4 ab und regt die b-zelle zur teilung an.. die b- zellen differenzieren zu Plasmazellen, die y-förmige antikörper entwickeln. die antikörper haben bindungsstellen für antigen fragmente, welche sie verklumpen und unschädlich zu machen. Lantikörper nur in körperflüssigkeiten =>humoral zelluläre immunreaktion körperzelle interleukin 4 -> t-killerzellen erkennen infizierte zellen oder krebszellen an der verändereung der mhc-proteine und zerstören die gesamte zelle. -> +-killerzelle bindet an antigene der membran der betroffenen zelle und Schüttet perforine aus die apoptose (Programmierter zelltod) auslösen. zelle wird befallen. Cytotoxische t-killerzellen +- helferzellen D t-gedächtniszellen apoptose wenn ein virus eine körperzelle infiziert, werden diese durch cytotoxische t-zellen erkannt. Sobald Sie sich an diese bindet wird sie von t-helferzellen durch interleukin 4 aktiviert und zur teilung angeregt. diese klone können befallene körperzellen zerstören (Programmierter zelltod) L erworbene immunreaktion durch cytotoxische t-zellen = zelluläre immunantwort. →t-gedächtnis zellen entwickeln sich dabei. Abschaltphase - t- unterdrücker-zellen erzeugen stoffe, die hemmend auf andere t-lymphozyten-arten und b-lymphozyten-arten wirken -> humorale und zelluläre immunreaktion wird eingestellt Das Immunologische Gedächtnis - bei der differenzierung von b-lymphozyten entstehen eine geringe zahl an b-9edächtniszellen - bei erneuter infektion mit dem gleichen erreger werden die gedächtniszellen direkt zu Plasmazellen umgewandelt und es werden schnell antikörper produziert (sekundäre immunantwort) →schnelles anlaufen der humoralen immunreaktion → Symptome bleiben oft aus, immunität gegen die erreger - die bei der zellvermittelten immunreaktion gebildeten t-gedächtniszellen sorgen ebenso für eine effektivere immunologische abwehr Zahl der Antikörper (willkürliche Einheiten) 104- 103 10² 101 10⁰ 0 erster Kontakt mit Antigen A T 7 primäre Immunantwort 14 zweiter Kontakt mit Antigen A 21 28 T 35 42 sekundäre Immunantwort 49 56 Tage Antikörper -> werden von b-lymphozyten gebildet => werden Plasmazellen gennant -> antigene sind proteine immunglobuline (ig) -> es gibt verschiedene typen. => das meist vorhandene im erwachsenen organismus = IgG-molekül (70-80%) Bau eines Antikörpers 1. Zuckerseitenketten 2. disulfidbrücken 3. varianle region 4. gelenkstelle 5. leichte proteinkette (-> arme) 6. Schwere proteinkette (-beine) 7. Stamm-abschnitt (konstante region) 2 Epitop 1 Antigen Epitop 2 -> 2 leichte proteinketten und zwei schwere Proteinketten sind über disulfidbrücken verbunden -> Schwere ketten tragen kurze Zuckerseiten. -> konstante region (c): in fastallen molekülen nahe zu gleich gebaut -> variable region (V): antigenbindungsstellen, epitopen-> Schlüssel-schlossprinzip -> FÜße: können sich nicht an antigene anlagern, jedoch an zellobeffläachen binden oder das komplementsystem aktivieren Antikörperklassen -> unterscheiden sich in größe, aufbau und in der art der verknüpfung der schweren ketten -> Spezialisiert auf die einleitung unterschiedlicher abwehrprozesse häufigster Antikörper im Blut und Lymphe: Schutz vor zirkulierenden Bakterien, Viren und Toxine: Komplement aktivierung Wirkungsweise * nach Infektionen erster Antikörper im Blut; hohe Effizienz durch viele Bindungsstellen; Agglutination von Antigenen; Kom- plementaktivierung in allen Körper sekreten wie Speichel, Schweiß und Tränen: auf Schleimhäuten und im Darm; verhindert Anheftung von Viren und Bakterien an Epithelien Antigenrezeptor der 3-Lymphocyten; notwendig für Differenzierung dieser in Plasma-und Gedächtnis zellen bindet mit Fuß region an Mastzel sowie basophile Granulocyten (→ Histamin ausschüttung → allergische Reaktion); Wurm parasiten abwehr - verbinden sich Spezifisch mit dem antigen - jeder antikörper besitzt mindestens zwei identische bindungsstellen - antigen- antikörper- komplex- immunkomplex. -> verknüpfung von antigen und antikörper -> meist noch nicht Chädlich, leitet je IgE abwehrmechanism ein Neutralisation - besetzen die antikörper sensible stellen von erregern, beispielsweise die zum andocken an die wirtszelle erforderlichen virus-rezeptoren XI Agglutination - verklumpung von erregern -> bewegungsfähig = leichte beute für Phagocyten Präzipitation - ausfällung, wird durch das lösen von bindungen erzielt Vielfalt und Spezifität der Antikörper körper enthält sehr viele verschiedene typen von b-lymphozyten -> können jeweils nur eine art antikörper bilden - b-lymphozyten unterscheiden sich in ihren antigen-rezeptoren -> welche zum antigen des Speziellen erregers passen - antikörper unterscheiden sich in ihrer abfolge der aminosäuren in der variablen region. seiner eiweißketten Bildung der Antikörper 1. ein antigen, das sich an einen antigen-rezeptor gebunden hat, regt die b-lymphozyten dazu an, sich mehrmals zu teilen 2. die zur teilung angeregten b-lymphozytenwandeln sich in Plasmazellen und gedächtniszellen um -> Plasmazellen bilden spezifisch gegen das antigen wirkende antikörper -> gedächtniszellen als grundlage des immunologischen erinnerungsvermögens Baukastenprinzip ->inder ana vorliegende v+j abschnitte werden bei der differenzierung zu einer b-zelle Zufällig kombiniert (somatische rekombination) -> die dna der b-zelle wird transkripiert => prä-m-rna -> wenn die daraus entstandene dna translatiert wird entsteht ein Protein => antikörper Immunisierung Aktive Immunisierung. -> die fähigkeit zur "immunologischen erinnerung" lässt sich für vorbeugende schutzimpfungen gegen infektionskrankheiten nutzen: abgeschwächte erreger werden dem Körper injiziert →immunsystem des Körpers reagiert mit Spezifischer immunantwort und bildet im verlauf gedächtniszellen - bei einer eventuell späteren infektion mit dem erreger reagiert körper schneller Erreger . Abgeschwächter Erreger Y Antikörper Gedächtniszelle Passive Immunisierung -> wenn eine infektionskrankheit bereits ausgebrochen ist kann eine aktive immunisierung nicht mehr helfen vorgebildete passende antikörper werden einem erkrankten Patienten injiziert → erreger werden durch antikörper zerstört darf nur einmal mit denselben antikörpern injiziert werden, da mensch antikörper gegen die fremden antikörper gebildet hat und die immunreaktion darauf tödlich sein kann Zellkommunikation bei der Spezialisierten Immunabwehr virus-infektion im körper makrophagen (b-zellen) Präsentieren antigen fragmente L bleiben unversehrt körpereigene zellen präsentieren antigen fragmente Lwerden von den killerzellen zerstört wie unterscheiden t-zellen zw. der zelltypen? denn nur" die körpereigenen zellen sollen zerstört werden makrophagen : makrophagen : körperzellen mit zellkern: mhc 1 => präsentieren moleküle aus dem zellplasma mhc 1 => präsentieren moleküle aus dem zellplasma mhc 2 => präsentieren moleküle aus veskieln mit Phagoziertem material => t-killerzellen viren-/bakterien fragmente am mhc1 und leiten apoptose => t-helferzellen werden durch die bindung an mhc2 aktiviert und induziert die humorale oder zelluläre immunantwort => einige parasiten (z.b malaria-erreger-Plasmodium) können, da sie keinen zellkern besitzen, also auch keine mhc1 proteine, nicht von t-killerzellen erkannt werden. - t-zellen haben auf ihrer zellmembran rezeptorproteine die an mhc-proteine der körpereigenen zellen binden kann (t-zell-rezeptor + Cd4 oder cd8 rezeptor) an mhc1 proteine mit virusfragmenten binden nur t-zell-rezeptoren mit cd8 rezeptor => zelltod - an mhc2 proteine mit antigenfragmenten binden nur t-zellrezeptoren mit cd4 rezeptor => interleukin 1 wird ausgeschüttt => t-helferzelle wird aktiviert => zellantwort eingeleitet Schutz vor dem eigenem Immunsystem tyhmusdrüse präsentiert den t-lymphozyten sämtliche körpereigene proteine --> bei angriff dieser, wird der t-lymphozyt direkt zertstört Zelltyp Krebs Störung des Immunsystems Kortikale Epithelzellen Funktion Prüfen, ob T-Zellen mit MHC-Rezeptor interagieren können → sollte positiv verlaufen Doppelt negative T-Zelle/ (DN2) Kapillare Kortikale Epithelzellen Dendritische 202 Zellen Doppelt positive T-Zelle (DP) Mark-Epithelzellen Dendritische Zellen Präsentieren den T-Zellen körpereigene Peptide und prüfen, ob diese darauf reagieren → sollte negativ verlaufen Thymozyt Einfach positive T-Zelle (SP) Markepithel- zellen nhveinlonia rr Kapsel Trabekel Präsentieren den T-Zellen körpereigene Peptide und prüfen, ob diese darauf reagieren → sollte negativ verlaufen Rinde Mark -> krebszellen entstehen durch mutation -> undifferenzierte, nicht mehr für spezielle aufgaben eingerichtete zellen -> teilen sich rasch und unkontrolliert -> gewebsantigene (mhc-Proteine) verändern sich bei krebszellen -> krebszelle wird zerstört, mit t-killer zellen -> krebszellen können dem immunsystem jedoch entgehen -> Z.b durch keine oder eine geringe präsentation von mhc-proteine Aids (viren) -> wird durch hi-viren hervorgerufen Aufbau eines Virus -> infektiöse partikel, die weder einen eigenen replikationsapparat noch einen eigenen Stoffwechsel besitzen -> bestehen immer aus nukleinsäure (dna oder rna) und einer Proteinhülle (capsid) -> zusätzlich können sie eine lipidhülle und zusätzliche strukturen auf außenhülle aufweisen (glykoproteine) ->haben weder zytoplasma noch organellen Vermehrung von Viren HI-Virus RNA- EnzymA Phagen Viren, die Bakterien befallen Adsorption Zellwand des Wirtsbakteriums wird enzymatisch aufgelöst und Phagennucleinsäure gelangt bei Injektion durch das hohle Schwanzrohr in die Bakterienzelle Retroviren Behüllte Viren mit Einzelsträngigen-RNA-Genom, deren Erbinformation dementsprechend in Form von Ribonukleinsäure vorliegt Reverse Transkriptase Lipidmembran Glykoprotein Proteinkapseln - tritt Phage zufällig auf ein bakterium, findet zunächst ein erkennungsprozess statt → Phage haftet sich an geeigneten strukturen des bakteriums-> adsorption enzymatisch wirksame proteine, die als rna- abhängige dna-Polymerase eine transkription in umgekehrter richtung (reverse), nämlich von rna in dna katalysieren; damit rna in dna Umschreiben. Vermehrungszyklus des Hi-virus -> hi-viren befallen und zerstören t-helferzellen (immunsystem kann keine antikörper mehr bilden) 1. andocken an zielzelle -> hi-virus bindet sich mit seinen 19lykoproteinen an cd4-rezeptoren (andockstelle für das virus) der zelle -> andocken bewirkt eine konformstionsänderung der glykoproteine 2. fusion -> transmembranprotein wird frei, wirkt wie ein ..enterhaken" und rückt membran von virus und Wirtszelle so zusammen, dass sie verschmelzen -> virus capsid gelangt ins cytoplasma der zelle (endozytose) 3. uncoating -> Proteinhülle des virus wird in zielzelle abgebaut. --> virusgenom (aus zwei einzelnen, identischen (rna-molekülen) und eine reihe viraler enzyme werden ins cytoplasma freigesetzt 4. reverse transkription -> im cytoplasma der wirtszelle wandeln retroviren ihren einzelstrang rna-genom in ein doppelstrang-dna-genom mit hilfe von reverse transkriptase um 1. reverse transkriptase synthetisiert einen zum rna-einzelstrang komplimentären dna-strang 2. rna strang wird aus dem rna/dna-doppelstrang abgebaut und zu dem so gebildeten dna- einzelstrang ein komplementärer dna-strang synthetisiert -> ein Provirus entsteht 5. einbau des Provirus -> provirale dna wird in zellkern der wirtszelle eingeschleust und mit intergrase in die dna der Wirtszelle eingebaut -> provirus nun sicher vor angriffen des immunsystems 6. transkription -> transkription der viralen gene durch die rna-Polymerase der wirtszelle -> Kopien dienen als m-rna zur synthese von neuen viren-proteinen und -rna 7. translation -> an ribosomen wird die virale mrna in lange Polypeptidketten übersetzt -> Polyproteine (unreife vorläuferproteine) 8. bearbeitung der Proteine -> virale prtease schneidet die vorläufer Proteine in funktionsfähige einzelstücke (Strukturproteine und enzyme) 9. Zusammensetzung -> im cytoplasma an der wirtszelle neu synthetisierten einzelsträngigen rna-genome, virale enzyme und capsid-Proteine fügen sich zum innenlebene never hi-viren zusammen -> virale membranproteine werden in die Plasmamembran der wirtszelle eingebaut -> wechselwirkungen zwischen den hüllproteinen des capsids und den viralen membranproteinen zellmembran Stülpt Sich über den capsiden aus die sich bildenden viren sprießen sich an der zellmembran hervor → membran, die die viruspartikel umhüllt wird schließlich von zelle abgeschnürt HI-Virus RNA Enzym đ Rezeptor Lipidmembran Glykoprotein Wirtszelle (T-Helferzelle) Proteinkapseln Zellmembran mana Ⓡ 100000002 xxx Kernhülle (Doppelmembran) ܐܐܐܐܐ www Autoimmunerkrankungen -> autoimmunkrankheiten entstehen, wenn das immunsystem die fähgkeit verliert, körpereigene von körperfremden Substanzen zu unterscheiden ->Z.b multiple sklerose -> es bilden sich antikörper und t-killerzellen, die gegen die gewebsantigene der zellen des eigenen körpers wirken. Transplantation von Geweben und Organen -> nach einer organtransplantation ohne gegenmaßnahmen kommt es nach wenigen wochen zur abstoßungsreaktion → Körper bemerkt die fremden mhc-proteine und das immunsystem greift das organ an und Stirbt ab -> mögliche maßnahmen: transplantation von geweben mit ähnlichen mhc-proteinen - medikamente (immunsuppressive stoffe), welche die lymphozyten unfähig machen →generelle schwächung des immunsystems Allergien allergie übermäßige immunreaktion gegen eigentlich harmlose fremdstoffe, die eine Überempfindlichkeit gegen deren gene hervorruft (fehlaktion des immunsystems) Vorgänge bei einer allergischen Reaktion sensibilisierung: 1. makrophage Phagocytiert allergen und präsentiert antigene 2. Präsentierende makrophage bindet an t-helferzelle, welche b-lymphozyten aktiviert 3. b-lymphozyte differeziert sich zu Plasmazelle und bildet antikörper 4. antikörper bindet an mastzelle (rezeptor-antikörper-komplex) allergische reaktion: 5. bei erneutem kontakt binden allergene an rezeptor-antikörper-komplex der mastzelle (ein allergen muss an zwei antikörpern binden, damit das signal für die histaminausschüttung erscheint). 6. histaminausschüttung (führt zu allergischen symptomen) Erster Kontakt Pollen (Allergen) Sensibilisierung Antikörper Mastzelle Histamin Antikörper Antikörper werden heften sich gebildet an Mastzellen Emneuter Kontakt 1 ELISA-Test (Beispiel HIV-Test) Pollen. (Allergen) 2 Zugabe von Blutserum; anschließend Auswaschen Immunologisches Nachweisverfahren ELISA-Test verfahren mit dem sehr geringe konzentrationen von Proteinen, viren aber auch von hormonen und Schadstoffen in flüssigkeiten nachgewiesen werden können (oft nachweis von hiv) Zugabe von monoklonalen Antikörpern, die sich an die Anti-HIV-Antikörper binden; anschließend Auswaschen Allergie Zugabe der Vorstufe eines Farbstoffs; Enzym wandelt Vorstufe in sichtbaren Farbstoff um Pollen binden an die Antikörper Mastzelle schüttet Histamin aus HIV-Protein Enzym Antigen Vorstufe des Farbstoffs Unterlage des Test-Gefäßes fill Anti-HIV-Antikörper Monoklonaler Antikörper Sichtbarer Farbstoff -Angeborene Immunabwehr Entzündungsreaktion - gewebe wird geschädigt -geschädigte zellen geben cytokine ab - locken makroPhagen und granulocyten an => Phagocytieren bakterienzellen granulocyten sterben bei verdauung der bakterien ab => eiter - makrophagen können viele bakterien Phagocytieren - makrophagen geben auch Cytokine ab => Cytokine machen blutwände durchlässiger => locken mehr fresszellen an mastzellen geben histamin ab => erhöht den blutfluss => typischen entzündungsmerkmale (wärme, schwellungen...) - wenn alle bakterien beseitigt wurden geben die fresszellen keine botenstoffe mehr ab Erreger Bakterien/Prokaryoten resistenzmechanismen gegen antibiotikum = - veränderung der zielstruktur des antibiotikums (z.b die ribosomen) - veränderung der membranpermeabilität => anitbiotische Substanz kann nicht durch veränderte zellmembran - penicilinbindungsproteine werden so verändert, dass dieses nicht mehr andocken kann (z.b mrsa) - multidrug-effluxPumpen Pumpen antibiotische Substanzen aus der zelle heraus enzyme, die das antibiotikum Spalten, bevor es seine wirkung entfaltet. Virus Proteinhülle (Kapsid) Nukleotid (RNA oder DNA) Ja s Virusproteine (Spikes) Lipidmembran Neue Phagen werden freige- setzt, um einen neuen Zyklus zu beginnen. y o Lytischer und Lysogener Zylkus OF T Der Zusammenbau der neuen Phagen ist abgeschlossen; ein vom Phagen codiertes Enzym verursacht clie Lyse der Zelle. lytischer Zyklus Die Wirtszelle transkribiert und translatiert die Phagen-DNA und erzeugt so Phagen proteine. 3 Die DNA der Wirts- zelle wird abgebaut Neue Phagen-DNA wird aus den Nucleotiden der ehemaligen Wirtszellen-DNA gebildet. Will 11 Start Die Bakteriophage bindet an das Bakterium Bakterien- zelle 2 Die Phagen-DNA dringt in die Wirtszelle ein. lysogener Zyklus Prophage In seltenen Fällen kann der Prophage aus dem Wirtschromosom herausge Schnitten werden, und die Zelle tritt in den lytischen Zyklus ein. 3 Die Phagen-DNA wird in das Bakterien- chromosom integriert und dadurch zu einem inaktiven Prophagen. Das Chromosom mit dem inte- grierten Prophagen wird repliziert, das kann sich über viele Zell- teilungen fortsetzen. beim lytischen Zyklus führt die Infektion mit der Virus-DNA direkt zur Vervielfältigung des Virus und zur Lyse der bakteriellen Wirtszellen, und man unterscheidet folgende Stadien: (1) Adsorptionsphase, (2)- Injektionsphase, (3,4,5)- Latenzphase und (6,7)-lytische Phase Beim lysogenen Zyklus wird ein inaktiver prophage als teil des Wirtschromosom repliziert