Selbstheilung und Selbstzerstörung - Teil 1

Selbstheilung und Selbstzerstörung – Teil 1

Veranstaltungsdaten

Datum
4. 4. 2017
Veranstalter
Mini-Med Studium
Ort
Van-Swieten-Saal der Medizinischen Universität Wien
Veranstaltungsart
Vortrag
Teilnehmer
Univ.-Prof. Mag. Dr. Wilfried Ellmeier, Institut für Immunologie, MedUni Wien
Ao. Univ.-Prof. Dr. Clemens Scheinecker, Universitätsklinik für Innere Medizin III, MedUni Wien/AKH Wien
Univ.-Prof. DI Dr. Hannes Stockinger, Institut für Hygiene und Angewandte Immunologie, MedUni Wien

Am Dienstag, dem 4. April 2017, fand im Van-Swieten-Saal ein weiterer Termin der Mini-Med-Reihe statt. Über das Thema des Abends „Faszinierendes Immunsystem: Die Balance zwischen Selbstheilung und Selbstzerstörung“ referierten die drei Professoren Wilfried Ellmeier, Clemens Scheinecker sowie Hannes Stockinger.

Definition des Immunsystems und einige Zahlen

Prof. Ellmeier begann seinen Vortrag mit einer Erklärung des Immunsystems, welches aus Immunzellen bestehe. Besonders bedeutsam für das Immunsystem sei das Blut. Das Blut sei zwar rot aufgrund der Erythrozyten (die roten Blutkörperchen, verantwortlich für Sauerstofftransport, 85% aller Zellen des menschlichen Körpers), beinhalte aber unter anderem auch weiße Blutkörperchen, sogenannte Leukozyten. Diese schützten uns als Teil des Immunsystems vor Pathogenen. Da Blut überall im Körper zirkuliere, seien auch diese überall im Körper zu finden. Von den Leukozyten seien ca. 4.000-10.000/μl Blut (im Vergleich: rote Blutkörperchen gibt es ca. 4-7 Mio/μl Blut) vorhanden. Wenn man dies hochrechne (auf ca. 5-6 Liter Blut) komme man ebenfalls in einen Milliardenbereich von Zellen. Zu den weißen Blutkörperchen in der Zirkulation gehörten unter anderem die Lymphozyten, Granulozyten, Monozyten (sog. „Blutimmunzellen“). Unterschiedliche Organe beinhalten ebenfalls Immunzellen, dazu gehören die Makrophagen, dendritische Zellen und Mastzellen.

Da Blut im gesamten Körper zirkuliere, könne man das Immunsystem auch als „mobiles Organ“ bezeichnen.

Neben dem Blut (Blutimmunzellen) gäbe es wie erwähnt bestimmte Organe, in denen eine Vielzahl von Immunzellen vorkämen.
Dazu gehörten beispielsweise die sog. Lymphknoten und die Milz. Weiters gäbe es viele Immunzellen in genau jenen Bereichen, die in großem Austausch mit der Umwelt stünden. Dazu gehörten die Mundschleimhaut, die Nase, die Lunge und auch der Darm. Ein weiteres Organ, das voller Immunzellen sei, sei die Haut.

Die Haut biete einen wichtigen Schutz, denn sie verhindere, dass Pathogene in unseren Körper eindringen können.

Aufgaben der Immunzellen

Zu den Immunzellen gehören:

  1. Neutrophile – diesen sei es möglich, Pathogene aufzufressen (Fachbegriff: „Phagozytose“).
  2. Makrophagen – auch dies seien wichtige Fresszellen
  3. Dendritische Zellen – Zellen mit Fortsätzen („Dendron“ von lat. „Baum“)
  4. Lymphozyten – von denen gäbe es unterschiedliche Arten:
  • B-Lymphozyten/B-Zellen – diese produzieren Antikörper
  • T-Lymphozyten/T-Zellen – dazu gehörten T-Helferzellen (helfen B-Zellen beim Erzeugen von Antikörpern) und T-Killerzellen (können andere Zellen abtöten, z.B. bei Virenbefall der Zelle)

Entstehung der Immunzellen

Der wichtige Ort im menschlichen Körper, wo Immunzellen (Vorläuferzellen, „Stammzellen“) entstehen, sei das Knochenmark. T-Zellen entstünden und reiften im Thymus, einem Organ oberhalb des Herzens – bei einem anderen Tier auch als „Kalbsbries“ bekannt.

Prof. Ellmeier über die Immunologie an der MUW

Und wie geht es dann weiter?

Nach der Entstehung strömen die Immunzellen aus dem Knochenmark und dem Thymus aus und wandern in die unterschiedlichen Organe, z.B.:

Bei Lymphknoten sowie der Milz handele es sich um Orte, wo Immunzellen sich träfen, um Informationen auszutauschen.

Immunzellen sei es möglich, fremde Pathogene zu erkennen – hier spielten insbesondere T-Zellen sowie dendritische Zellen („antigenpräsentierende Zellen“) eine wichtige Rolle. Den dendritischen Zellen sei es dabei möglich, Fragmente des Antigens auf der Oberfläche zu präsentieren (Anmerkung der Autorin: Bei Antigenen handelt es sich um Merkmale – meist Eiweiße, Kohlenhydrate oder Fette bzw. andere komplexe Moleküle – auf der Oberfläche von Pathogenen). Jene T-Zellen, welche das Antigen erkennen, vermehren sich daraufhin und können dann ihre Funktion ausführen.

Zell-Zell-Kommunikation

Dies sei nur über die Kommunikation mit anderen Zellen möglich. Kommunikation zwischen Zellen sei über das Freisetzen bestimmter Botenstoffe („Zytokine“) möglich. Dabei handele es sich um lösliche Eiweiße. Seien in der Umgebung Zellen vorhanden, welche diese Eiweiße aufgrund ihrer Oberflächenrezeptoren („Empfänger“) erkennen könnten, so gelinge die Kommunikation zwischen beiden. Die dabei ausgetauschte Information könne unterschiedlichster Art sein:

  • „Bitte aufwachen und arbeiten!“
  • „Bitte teilt euch!“
  • „Bitte produziert Antikörper!“
  • „Bitte aufhören, es ist genug!“
Die Möglichkeit zur letzten Information – zur Herunterregulation der Immunantwort – sei insbesondere im Rahmen der Abschaltung des Immunsystems bedeutsam. Ansonsten könne es zu beispielsweise chronisch entzündlichen Erkrankungen kommen bzw. körpereigene Strukturen angegriffen werden.

Prof. Ellmeier beendete seinen Vortragsschwerpunkt mit der Betonung, dass die immunologische Forschung einen der fünf Forschungsschwerpunkte der Medizinischen Universität Wien darstelle.

Als zweiter Referent trat Prof. Hannes Stockinger ans Podium, um über die spezifischen Abwehrmechanismen zu sprechen.

Die B- und T-Zellen gehören zum erworbenen bzw. voraussehenden Immunsystem.

Der menschliche Körper sei auf diese Zellen zwar angewiesen, allerdings können sie auch zu großen Schwierigkeiten führen. 22% der Bevölkerung leide an einer Immununterfunktion, 28% hätten eine Immunüberfunktion, zusammenfassend beträfen Immunfehlfunktionen somit die Hälfte der Bevölkerung.

Die immunologische Synapse

Die Lösung dieser Immunfehlfunktionen werde in der sog. „immunologischen Synapse“ vermutet. Dabei handele es sich um die „Kusszone“, in welcher die antigenpräsentierende Zelle („dendritische Zelle“) das Antigen (Oberflächenmerkmal) den T-Zellen präsentiere. Diese benötigten einen „Zünder“ zur Reaktion. Das Pathogen müsse also von der dendritischen Zelle verarbeitet werden, um die T-Zelle zum Wachstum und zur Entwicklung zur T-Killerzelle anzuregen.

Zur Kontrolle dieses Systems gäbe es natürlich auch Hemmer („Inhibitoren“). Sollten die dendritischen Zellen der T-Zelle mehr natürliche Hemmer als Aktivatoren präsentieren, so bleibe die T-Zelle ruhig und toleriere das präsentierte Antigen.
Prof. Stockinger spricht über die immunologische Synapse
Prof. Stockinger erläutert die immunologische Synapse

Am Beispiel der Haut sei die Wichtigkeit der dendritischen Zellen gut zu sehen. Dabei stünden die Zellen so dicht, dass kein Pathogen diese Barriere überwinden könne, also nichts passieren könne. Bei Verletzungen und folglichem Eindringen von Pathogenen würden die dendritischen Zellen rasch reagieren, das Antigen des Pathogens präsentieren und zur sofortigen Aktivierung der T-Zellen führen.

Aus medizinischer Sicht sei das Studium der natürlichen Aktivatoren und Hemmer der T-Zellen sehr bedeutsam. Bei einer Immununterfunktion seien die natürlichen Aktivatoren zu verstärken bzw. die Hemmer zu hemmen, im Falle von Immunüberfunktionen versuche man, die natürlichen Hemmer zu verstärken bzw. die Aktivatoren zu hemmen.

In den letzten Jahren sei man diesbezüglich relativ erfolgreich geworden. Unterschiedliche Pathogene, aber auch Krebszellen hätten sich diese Hemmer „ausgeborgt“ und versuchten damit die natürlichen menschlichen Immunzellen zu hemmen. Seit ungefähr 2013 läge das Prinzip der sehr erfolgreichen Krebstherapie der Melanome („schwarzer Hautkrebs“), Lungenkarzinome sowie – derzeit in Erprobung – Kolonkarzinome („Dickdarmkrebs“) in der Hemmung dieser Hemmung (durch die Krebszellen). Durch die Hemmung der Hemmer würden die T-Zellen beginnen, sich zu T-Killerzellen weiterzuentwickeln und mit der Zerstörung der Krebszellen beginnen.

Die Rezeptoren

Zur Zerstörung eines Feindes müsse man diesen auch erkennen können. Dafür hätten alle Zellen (z.B. Makrophagen, Granulozyten und dendritische Zellen) sogenannte Erkennungsstrukturen an der Oberfläche – diese würden (siehe oben) als „Rezeptoren“ bezeichnet. Die Zellen der Makrophagen, Granulozyten und auch der dendritischen Zellen hätten einige wenige „keimbahndeterminierte“ (Anm. der Autorin: bereits vorgeburtlich in der Genetik angelegte) Rezeptoren – das heißt, auf unserer DNA befände sich ein Genstück, welches in ein Protein übersetzt („transkribiert“) werde.

Bei den B- und T-Zellen sei dieser Vorgang völlig anders und lange nicht verstanden worden, so Prof. Stockinger. Diesen sei es möglich, eine unendliche Zahl an Rezeptoren in ihrer Vielfalt herzustellen. Wie das funktioniere, wisse man nicht ganz genau. Den B-Zellen sei es zudem möglich. ihre Antigenrezeptoren noch in löslicher Form abzugeben, diese würden dann „Antikörper“ genannt.

Wodurch werde nun so ein Antikörper ausgelöst? Die Auslösung erfolgt durch ein Pathogen (genauer: dem/den Antigen/en auf dem Pathogen).

Das Antigen sei somit eine Oberflächenstruktur, welche Antikörper generiere. Ein Antikörper könne ein Antigen umhüllen, wodurch dieses und somit in weiterer Folge das Pathogen unschädlich gemacht („neutralisiert“) werde. Es sei dem Pathogen in Folge nicht mehr möglich, z.B. in den Körper einzudringen, körpereigene Zellen zu befallen bzw. seine toxische Wirkung zu entfalten.

Nun gäbe es aber Millionen von Pathogenen – wie sei es möglich, dass die B- und T-Zellen so viele unterschiedliche Antigenrezeptoren herstellen könnten? Der Mensch besitze ja „nur“ 22.000 Gene und somit ein beschränktes Genom.

Wäre es für die B- und T-Zellen ebenfalls keimbahndeterminiert, dann wären diese „lediglich“ imstande, 22.000 Rezeptoren gegen verschiedene Pathogene herzustellen.

Wer dieses Geheimnis gelüftet hat, wie es es B- und T-Zellen möglich ist, eine viel größere Antigenrezeptorvariabilität zu erreichen – das und vieles mehr gibt es im 2. Teil über das menschliche Immunsystem zu erfahren.

Credits

Image Title Autor License
Selbstheilung und Selbstzerstörung - Teil 1 Selbstheilung und Selbstzerstörung – Teil 1 Johanna Bickel CC BY-SA 4.0
Prof. Stockinger spricht über die immunologische Synapse Prof. Stockinger spricht über die immunologische Synapse Johanna Bickel CC BY-SA 4.0
Prof. Ellmeier über die Immunologie an der MUW Prof. Ellmeier über die Immunologie an der MUW Johanna Bickel CC BY-SA 4.0

Diskussion (Keine Kommentare)

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.