Die Abwehr gegen Krankheitserreger: Bakterien und Viren

Die unspezifische Immunabwehr beginnt mit dem Verständnis der verschiedenen Krankheitserreger. Bakterien und Viren sind die häufigsten Eindringlinge, gegen die unser Immunsystem kämpfen muss. Bakterien sind einzellige Mikroorganismen mit unterschiedlichen Formen und Eigenschaften. Sie können als Mikrokokken, Diplokokken, Streptokokken oder Pneumokokken auftreten.

Definition: Bakterien sind einzellige Lebewesen, die sich durch Zellteilung vermehren und einen eigenen Stoffwechsel besitzen. Sie werden pathogen $krankmachend$, wenn sie in menschliches Gewebe eindringen.

Die Phagozytose spielt eine zentrale Rolle bei der Bekämpfung von Bakterien. Diese mikroskopisch kleinen Eindringlinge können durch ihre Toxine und gewebeschädigenden Enzyme großen Schaden anrichten. Viren hingegen sind noch kleiner und bestehen hauptsächlich aus Erbgut $DNA oder RNA$ und einer Proteinhülle $Capsid$. Sie benötigen zwingend eine Wirtszelle zur Vermehrung.

Beispiel: Ein typisches Beispiel für Viren ist das Grippevirus. Es besitzt eine Hüllmembran mit Glykoproteinen und kann sich nur in menschlichen Zellen vermehren, bis diese platzen.

Der Immunsystem Aufbau ist darauf ausgerichtet, beide Erregertypen effektiv zu bekämpfen. Während Bakterien durch Antibiotika bekämpft werden können, ist dies bei Viren nicht möglich. Hier muss das Immunsystem selbst aktiv werden und Abwehrzellen produzieren.

Die erste Verteidigungslinie des Immunsystems

Das Immunsystem einfach erklärt beginnt mit der ersten Verteidigungslinie unseres Körpers. Diese besteht aus verschiedenen mechanischen, chemischen und mikrobiellen Barrieren, die das Eindringen von Krankheitserregern verhindern sollen.

Highlight: Zu den wichtigsten Barrieren gehören die Haut mit ihrem Säureschutzmantel, Tränenflüssigkeit, Nasenschleim, Magensäure und die natürliche Bakterienflora.

Die spezifische und unspezifische Immunabwehr arbeitet auf verschiedenen Ebenen. Die erste Verteidigungslinie ist Teil der unspezifischen Abwehr und funktioniert automatisch, ohne dass spezielle Antikörper gebildet werden müssen. Besonders wichtig sind dabei:

1. Die Haut mit ihrer verhornten Oberschicht und dem Säureschutzmantel
2. Die Schleimhäute mit Flimmerhärchen und Schleim
3. Körperflüssigkeiten wie Speichel, Magensäure und Urin

Fachbegriff: Die Darmperistaltik, also die Eigenbewegung des Darms, ist ein wichtiger mechanischer Abwehrmechanismus, der Krankheitserreger aus dem Körper transportiert.

Die zweite Verteidigungslinie und Entzündungsreaktion

Wenn Erreger die erste Verteidigungslinie durchbrechen, werden die weißen Blutkörperchen aktiv. Diese Leukozyten sind die Hauptakteure der zweiten Verteidigungslinie und können zwischen körpereigen und körperfremd unterscheiden.

Definition: Phagozyten sind spezielle weiße Blutkörperchen, die Krankheitserreger "auffressen" und verdauen können. Zu ihnen gehören Makrophagen $Riesenfresszellen$ und Granulozyten.

Die Phagozytose einfach erklärt für Kinder: Stellt euch die Fresszellen wie kleine Pac-Man-Figuren vor, die durch den Körper wandern und schädliche Eindringlinge aufspüren und verschlingen. Dieser Prozess läuft in mehreren Schritten ab:

1. Erkennung des Fremdkörpers
2. Umschließung des Erregers
3. Aufnahme in die Zelle
4. Verdauung des Fremdmaterials

Entzündungsreaktion und Heilungsprozess

Die Phagozytose Immunabwehr ist eng mit der Entzündungsreaktion verbunden. Wenn Gewebe geschädigt wird, setzen Mastzellen den Botenstoff Histamin frei, der eine lokale Entzündungsreaktion auslöst.

Ablauf: Bei einer Entzündung kommt es zu typischen Symptomen:

• Rötung $durch erweiterte Blutgefäße$
• Schwellung $durch austretendes Plasma$
• Wärme $durch verstärkte Durchblutung$
• Schmerz $durch Reizung der Nervenenden$

Der Phagozytose Ablauf ist ein wichtiger Teil des Heilungsprozesses. Makrophagen und Granulozyten wandern zum Entzündungsort und beginnen mit der Beseitigung von Erregern und Zelltrümmern. Dabei entsteht Eiter, der aus abgestorbenen weißen Blutkörperchen, Erregern und Geweberesten besteht.

Beispiel: Eine kleine Schnittwunde durchläuft genau diese Phasen: Erst rötet sich die Stelle, dann schwillt sie an, wird warm und schmerzt. Nach einiger Zeit bildet sich eventuell Eiter, der die "Aufräumarbeiten" des Immunsystems sichtbar macht.

Die spezifische Immunabwehr: Aufbau und Funktion

Die spezifische und unspezifische Immunabwehr arbeitet als komplexes Verteidigungssystem zusammen. Das Immunsystem entwickelt sich nach der Geburt kontinuierlich weiter und bildet die dritte Verteidigungslinie des Körpers. Diese erworbene Immunabwehr reagiert gezielt auf körperfremde Strukturen.

Definition: Die spezifische Immunabwehr ist ein adaptives System, das sich im Laufe des Lebens entwickelt und spezifische Abwehrmechanismen gegen Krankheitserreger aufbaut.

Die humorale und zelluläre Immunantwort bilden die Hauptkomponenten der spezifischen Abwehr. Bei der humoralen Abwehr spielen die Phagozyten eine zentrale Rolle. Die Phagozytose beginnt, wenn Makrophagen eingedrungene Erreger erkennen und aufnehmen. Diese Fresszellen präsentieren dann Virusbruchstücke $Antigene$ auf ihrer Oberfläche, wodurch T-Helferzellen aktiviert werden.

Der Prozess der Phagozytose läuft in mehreren Schritten ab: Zunächst erfolgt die Erkennung des Erregers, dann die Aufnahme und schließlich der Abbau. Die aktivierten T-Helferzellen stimulieren wiederum B-Zellen, die sich zu Plasmazellen entwickeln. Diese produzieren spezifische Antikörper gegen die Erreger.

Antikörper und ihre Funktionen im Immunsystem

Die Struktur der Antikörper ist hochkomplex und perfekt an ihre Aufgabe angepasst. Sie bestehen aus leichten und schweren Ketten, die durch Disulfidbrücken verbunden sind. Der variable Bereich enthält die Antigenbindungsstellen.

Highlight: Ein einzelner Mensch kann Antikörper gegen etwa 10 Milliarden verschiedene Antigene bilden - eine erstaunliche Anpassungsfähigkeit des Immunsystems.

Das menschliche Immunsystem verfügt über fünf verschiedene Antikörperklassen $IgG, IgE, IgA, IgM, IgD$, die unterschiedliche Funktionen erfüllen. Durch die Agglutination können Antikörper Krankheitserreger verklumpen lassen, was ihre Beseitigung erleichtert. Einige Plasmazellen entwickeln sich zu B-Gedächtniszellen, die bei erneutem Kontakt mit demselben Erreger eine schnelle Immunantwort ermöglichen.

Die zelluläre Immunantwort und T-Killerzellen

Die zelluläre Immunantwort ist ein weiterer wichtiger Mechanismus der spezifischen Immunabwehr. T-Killerzellen spielen dabei eine zentrale Rolle, indem sie bereits infizierte Zellen erkennen und eliminieren.

Beispiel: Wenn eine Körperzelle von einem Virus befallen ist, präsentiert sie virale Antigene auf ihrer Oberfläche. T-Killerzellen erkennen diese und leiten den programmierten Zelltod $Apoptose$ ein.

Die Aktivierung der T-Killerzellen erfolgt entweder direkt durch Antigenkontakt oder durch T-Helferzellen. Nach der Aktivierung vermehren sich die T-Killerzellen durch Zellteilung und bilden zahlreiche identische Klone. Einige dieser Zellen entwickeln sich zu T-Gedächtniszellen, die bei erneutem Kontakt eine schnellere Immunantwort ermöglichen.

Immunisierung: Aktive und passive Schutzmechanismen

Die Immunisierung ist eine wichtige Präventivmaßnahme zum Schutz vor Krankheitserregern. Bei der aktiven Immunisierung erhält der Körper abgeschwächte oder tote Erreger, die eine Immunantwort auslösen, ohne die Krankheit zu verursachen.

Vokabular: Aktive Immunisierung führt zur Bildung von eigenen Antikörpern und Gedächtniszellen, während bei der passiven Immunisierung fertige Antikörper verabreicht werden.

Die passive Immunisierung kommt zum Einsatz, wenn bereits eine Infektion vorliegt. Dabei werden spezifische Antikörper verabreicht, die sofort wirken können. Diese Schutzwirkung hält allerdings nur wenige Wochen an, da keine eigenen Gedächtniszellen gebildet werden. Die aktive Immunisierung bietet dagegen einen langfristigen, oft lebenslangen Schutz.

Die Immunantwort und Virusmutationen: Ein detaillierter Einblick

Die spezifische und unspezifische Immunabwehr reagiert unterschiedlich auf Erstinfektionen und wiederholte Kontakte mit Krankheitserregern. Bei der ersten Begegnung mit einem Antigen zeigt unser Immunsystem eine charakteristische primäre Immunantwort. Diese erste Abwehrreaktion verläuft verhältnismäßig langsam, da das Immunsystem den Erreger zunächst als fremd identifizieren muss.

Definition: Die primäre Immunantwort ist die erste Reaktion des Immunsystems auf ein bisher unbekanntes Antigen. Dabei werden spezifische B-Zellen aktiviert, die sich zu Antikörper-produzierenden Plasmazellen entwickeln.

Die Antikörperproduktion erreicht etwa vier Wochen nach der Erstinfektion ihren Höhepunkt. Diese zeitliche Verzögerung erklärt, warum wir bei einer ersten Infektion oft deutlichere Krankheitssymptome entwickeln. Während dieser Phase bilden sich auch sogenannte Gedächtniszellen, die für einen langanhaltenden Immunschutz sorgen. Die Antikörperkonzentration im Blut sinkt nach etwa fünf Wochen wieder ab, bleibt aber auf einem niedrigen Niveau bestehen.

Ein besonderes Problem stellen Viren mit hoher Mutationsrate dar, wie beispielsweise Grippeviren. Diese Viren verändern kontinuierlich ihre Oberflächenproteine, wodurch sie vom Immunsystem nicht mehr erkannt werden können. Dies erklärt, warum Grippeimpfungen regelmäßig angepasst werden müssen. Die Immunabwehr muss sich bei jeder Mutation neu auf den veränderten Erreger einstellen.

Hinweis: Grippeviren können ihr Erscheinungsbild so stark verändern, dass bereits erworbene Immunität wirkungslos wird. Daher ist eine jährliche Anpassung des Grippeimpfstoffs notwendig.

Sekundäre Immunantwort und Immungedächtnis

Bei einem zweiten Kontakt mit demselben Antigen reagiert das Immunsystem deutlich schneller und effektiver. Diese sekundäre Immunantwort wird durch die bereits vorhandenen Gedächtniszellen ermöglicht. Die Antikörperproduktion startet nahezu sofort und erreicht einen wesentlich höheren Konzentrationsspiegel als bei der Erstinfektion.

Die weiße Blutkörperchen Aufgabe besteht darin, diese Immunantwort zu koordinieren. Dabei spielen verschiedene Arten von Leukozyten zusammen: B-Lymphozyten produzieren Antikörper, T-Lymphozyten unterstützen die Immunantwort, und Phagozyten beseitigen die markierten Erreger. Der Immunsystem Aufbau ist dabei perfekt auf diese Zusammenarbeit abgestimmt.

Beispiel: Bei einer zweiten Infektion mit demselben Virus kann die Krankheit oft so schnell bekämpft werden, dass wir gar nicht erst erkranken. Dies ist auch das Prinzip, auf dem Impfungen basieren.

Die Effektivität des Immungedächtnisses zeigt sich besonders im Vergleich verschiedener Antigene. Während bei einem neuen Antigen $B$ wieder eine langsame primäre Immunantwort erfolgt, reagiert das Immunsystem auf ein bekanntes Antigen $A$ mit einer schnellen und starken sekundären Immunantwort. Diese Fähigkeit des Immunsystems, sich Erreger zu "merken", ist die Grundlage für einen langfristigen Immunschutz.