Unser adaptives Immunsystem rettet uns vor dem sicheren Tod durch Infektion. Ein Säugling, der mit einem stark defekten adaptiven Immunsystem geboren wurde, wird bald sterben, es sei denn, außergewöhnliche Maßnahmen werden ergriffen, um es von einer Vielzahl von Infektionserregern, einschließlich Bakterien, Viren, Pilzen und Parasiten, zu isolieren. In der Tat müssen sich alle vielzelligen Organismen gegen Infektionen durch solche potenziell schädlichen Eindringlinge verteidigen, die gemeinsam als Krankheitserreger bezeichnet werden., Wirbellose verwenden relativ einfache Abwehrstrategien, die hauptsächlich auf Schutzbarrieren, toxischen Molekülen und phagozytischen Zellen beruhen, die eindringende Mikroorganismen (Mikroben) und größere Parasiten (wie Würmer) aufnehmen und zerstören. Auch Wirbeltiere sind von solchen angeborenen Immunantworten als erster Verteidigungslinie abhängig (diskutiert in Kapitel 25), können aber auch viel komplexere Abwehrkräfte aufbauen, die als adaptive Immunantworten bezeichnet werden. Die angeborenen Reaktionen rufen die adaptiven Immunantworten ins Spiel und beide arbeiten zusammen, um die Krankheitserreger zu eliminieren (Abbildung 24-1)., Im Gegensatz zu angeborenen Immunantworten sind die adaptiven Reaktionen sehr spezifisch für den jeweiligen Erreger, der sie induziert hat. Sie können auch lang anhaltenden Schutz bieten. Eine Person, die sich beispielsweise von Masern erholt, ist durch das adaptive Immunsystem lebenslang vor Masern geschützt, jedoch nicht vor anderen häufigen Viren, wie z. B. Mumps oder Windpocken. In diesem Kapitel konzentrieren wir uns hauptsächlich auf adaptive Immunantworten, und wenn wir nicht anders angeben, bezieht sich der Begriff Immunantworten auf sie. Wir diskutieren angeborene Immunantworten im Detail in Kapitel 25.,
Abbildung 24-1
Angeborene und adaptive Immunantworten. Angeborene Immunantworten werden direkt von Krankheitserregern aktiviert und verteidigen alle vielzelligen Organismen gegen Infektionen. Bei Wirbeltieren stimulieren Krankheitserreger zusammen mit den angeborenen Immunantworten, die sie aktivieren, adaptive (mehr…)
Die Funktion adaptiver Immunantworten besteht darin, eindringende Krankheitserreger und alle von ihnen produzierten toxischen Moleküle zu zerstören., Da diese Reaktionen destruktiv sind, ist es entscheidend, dass sie nur als Reaktion auf Moleküle erfolgen, die dem Wirt fremd sind und nicht den Molekülen des Wirts selbst. Die Fähigkeit, auf diese Weise Fremdes von sich selbst zu unterscheiden, ist ein grundlegendes Merkmal des adaptiven Immunsystems. Gelegentlich macht das System diese Unterscheidung nicht und reagiert destruktiv gegen die eigenen Moleküle des Wirts. Solche Autoimmunerkrankungen können tödlich sein.,
Natürlich sind viele fremde Moleküle, die in den Körper gelangen, harmlos, und es wäre sinnlos und potenziell gefährlich, adaptive Immunantworten gegen sie zu entwickeln. Allergische Zustände wie Heuschnupfen und Asthma sind Beispiele für schädliche adaptive Immunantworten gegen scheinbar harmlose Fremdmoleküle. Solche unangemessenen Reaktionen werden normalerweise vermieden, da das angeborene Immunsystem adaptive Immunantworten nur dann ins Spiel bringt, wenn es Moleküle erkennt, die für eindringende Krankheitserreger charakteristisch sind, die als pathogenassoziierte Immunstimulanzien bezeichnet werden (diskutiert in Kapitel 25)., Darüber hinaus kann das angeborene Immunsystem zwischen verschiedenen Klassen von Krankheitserregern unterscheiden und die effektivste Form der adaptiven Immunantwort rekrutieren, um sie zu eliminieren.
Jede Substanz, die eine adaptive Immunantwort auslösen kann, wird als Antigen(Antikörpergenerator) bezeichnet. Das meiste, was wir über solche Reaktionen wissen, stammt aus Studien, in denen ein Experimentator das adaptive Immunsystem eines Labortieren (normalerweise einer Maus) dazu bringt, auf ein harmloses Fremdmolekül wie ein Fremdprotein zu reagieren., Der Trick besteht darin, das harmlose Molekül zusammen mit Immunstimulanzien (normalerweise mikrobiellen Ursprungs), sogenannten Adjuvantien, zu injizieren, die das angeborene Immunsystem aktivieren. Dieser Prozess wird als Immunisierung bezeichnet. Wenn es auf diese Weise verabreicht wird, kann fast jedes Makromolekül, solange es dem Empfänger fremd ist, eine adaptive Immunantwort induzieren, die spezifisch für das verabreichte Makromolekül ist., Bemerkenswerterweise kann das adaptive Immunsystem zwischen Antigenen unterscheiden, die sehr ähnlich sind—wie zwischen zwei Proteinen, die sich nur in einer einzigen Aminosäure unterscheiden, oder zwischen zwei optischen Isomeren desselben Moleküls.
Adaptive Immunantworten werden von weißen Blutkörperchen, sogenannten Lymphozyten, durchgeführt. Es gibt zwei breite Klassen solcher Reaktionen—Antikörperreaktionen und zellvermittelte Immunantworten, und sie werden von verschiedenen Klassen von Lymphozyten durchgeführt, die als B-Zellen bzw., In Antikörperreaktionen werden B-Zellen aktiviert, um Antikörper abzusondern, die Proteine sind, die Immunglobuline genannt werden. Die Antikörper zirkulieren im Blutkreislauf und durchdringen die anderen Körperflüssigkeiten, wo sie spezifisch an das fremde Antigen binden, das ihre Produktion stimuliert (Abbildung 24-2). Die Bindung von Antikörpern inaktiviert Viren und mikrobielle Toxine (wie Tetanustoxin oder Diphtherietoxin), indem sie ihre Fähigkeit blockiert, an Rezeptoren auf Wirtszellen zu binden., Die Antikörperbindung markiert auch eindringende Krankheitserreger zur Zerstörung, hauptsächlich indem sie es phagozytischen Zellen des angeborenen Immunsystems erleichtert, sie aufzunehmen.
Abbildung 24-2
Die beiden Hauptklassen adaptiver Immunantworten. Lymphozyten führen beide Klassen von Reaktionen aus. Hier reagieren die Lymphozyten auf eine Virusinfektion. In einer Klasse von Reaktionen sezernieren B-Zellen Antikörper, die das Virus neutralisieren. In der anderen, (mehr…,)
In zellvermittelten Immunantworten, der zweiten Klasse der adaptiven Immunantwort, reagieren aktivierte T-Zellen direkt gegen ein fremdes Antigen, das ihnen auf der Oberfläche einer Wirtszelle präsentiert wird. Die T-Zelle könnte beispielsweise eine virusinfizierte Wirtszelle töten, die virale Antigene auf ihrer Oberfläche hat, wodurch die infizierte Zelle eliminiert wird, bevor das Virus eine Chance zur Replikation hatte (siehe Abbildung 24-2). In anderen Fällen produziert die T-Zelle Signalmoleküle, die Makrophagen aktivieren, um die eindringenden Mikroben zu zerstören, die sie phagozytiert haben.,
Wir beginnen dieses Kapitel mit der Diskussion der allgemeinen Eigenschaften von Lymphozyten. Wir betrachten dann die funktionellen und strukturellen Merkmale von Antikörpern, die es ihnen ermöglichen, extrazelluläre Mikroben und die Toxine, die sie bilden, zu erkennen und zu neutralisieren. Als nächstes diskutieren wir, wie B-Zellen eine nahezu unbegrenzte Anzahl verschiedener Antikörpermoleküle produzieren können. Schließlich betrachten wir die Besonderheiten von T-Zellen und die zellvermittelten Immunantworten, für die sie verantwortlich sind., Bemerkenswerterweise können T-Zellen Mikroben erkennen, die sich in Wirtszellen verstecken, und entweder die infizierten Zellen abtöten oder anderen Zellen helfen, die Mikroben zu eliminieren.