Grundlagen des Immunsystems

Die Leukozyten, auch als weiße Blutkörperchen bezeichnet, enthalten im Gegensatz zu den Erythrozyten einen Zellkern. Sie spielen eine entscheidende Rolle im Immunsystem. Der gesunde Mensch besitzt ca. 4.000–10.000 Leukozyten/μl. Dieser Wert wird im kleinen Blutbild gemessen. Anhand ihrer Morphologie lassen sich die Leukozyten weiter unterteilen. Die Unterteilung erfolgt anhand des Differenzialblutbildes.

• Lymphozyten:
  • B-Lymphozyten
  • T-Lymphozyten
  • Natürliche Killerzellen
• Granulozyten:
  • Neutrophile Granulozyten
  • Basophile Granulozyten
  • Eosinophile Granulozyten
• Monozyten
• Mastzellen
• Dendritische Zellen

Die Leukozyten werden ausgehend von Stammzellen im Knochenmark gebildet und bei Entzündungen ins Blut ausgeschwemmt.

Leukodiapedese:

Leukodiapedese bezeichnet den Prozess, durch den Leukozyten aus dem Blutkreislauf in das umgebende Gewebe wandern, um auf eine Infektion oder Entzündung zu reagieren.

Ablauf:

Rolling:

• Der erste Schritt der Leukodiapedese, bei dem Leukozyten entlang der Gefäßwand des Blutgefäßes "rollen"
• Dies wird durch Selektine vermittelt, die auf der Oberfläche der Endothelzellen (Zellen, die die Innenseite der Blutgefäße auskleiden) und Leukozyten exprimiert werden
• Selektine ermöglichen eine lockere Bindung zwischen Leukozyten und Endothelzellen, was zu einer verlangsamten Bewegung der Leukozyten führt

Adhäsion:

• Nach dem Rolling verstärken Integrine die Bindung zwischen den Leukozyten und den Endothelzellen, was zu einer festen Adhäsion führt
• Integrine sind Adhäsionsmoleküle, die auf der Oberfläche von Leukozyten exprimiert werden und spezifisch an Adhäsionsmoleküle auf Endothelzellen binden können
• Diese verstärkte Bindung ist notwendig für den nächsten Schritt der Leukodiapedese

Diapedese (Extravasation):

• In diesem Schritt verlassen die Leukozyten den Blutkreislauf, indem sie zwischen den Endothelzellen hindurchtreten
• Dies wird durch die Umstrukturierung der Zell-zu-Zell-Kontakte zwischen den Endothelzellen ermöglicht, was kleine Öffnungen erzeugt, durch die die Leukozyten schlüpfen können
• Die Diapedese wird durch chemische Signale, die von der Entzündungsstelle ausgehen, weiter stimuliert

Chemotaxis:

• Nachdem die Leukozyten in das umliegende Gewebe eingedrungen sind, werden sie durch Chemotaxis zur Entzündungs- oder Infektionsstelle geleitet
• Chemotaxis bezeichnet die gerichtete Bewegung von Zellen entlang eines chemischen Gradienten, in diesem Fall hin zu höheren Konzentrationen von Chemokinen, die von beschädigten oder infizierten Zellen freigesetzt werden
• Diese chemischen Signale leiten die Leukozyten gezielt zu den Orten, an denen ihre Funktionen benötigt werden

Granulozyten gehören zu den Leukozyten und spielen insbesondere in der angeborenen Immunantwort eine wichtige Rolle. Sie sind nach ihren granulären Zellinhalten benannt, die verschiedene Substanzen enthalten, welche bei der Bekämpfung von Infektionen helfen. Granulozyten können in drei Haupttypen unterteilt werden, die sich in ihrer Funktion und Färbung unterscheiden:

Neutrophile Granulozyten:

• Hauptfunktion: Schnelle Reaktion auf Bakterien; Phagozytose und Zerstörung von Pathogenen
• Besonderheiten: Bilden die Mehrheit der weißen Blutkörperchen im Blut; können in infiziertes Gewebe eindringen und dort Pathogene durch Freisetzung von Enzymen und Bildung von neutrophilen extrazellulären Fallen (NETs) neutralisieren

Eosinophile Granulozyten:

• Hauptfunktion: Bekämpfung von Parasiten und Beteiligung an allergischen Reaktionen
• Besonderheiten: Können Substanzen freisetzen, die Parasiten direkt schädigen und bei allergischen Reaktionen Entzündungen fördern. Weiterhin sind sie am Abbau von Fibrin bei Entzündungsreaktionen und bei der Reaktion auf Infektionen mit Viren beteiligt

Basophile Granulozyten:

• Hauptfunktion: Freisetzung von Histamin und anderen Mediatoren, die bei Entzündungen und allergischen Reaktionen eine Rolle spielen
• Besonderheiten: Am wenigsten häufig unter den Granulozyten; ihre Granula enthalten Histamin, welches Gefäße erweitert und die Durchlässigkeit von Kapillaren erhöht, sowie Heparin, ein Antikoagulans, das die Blutgerinnung hemmt

Gemeinsame Eigenschaften:

• Lebensdauer: Kurzlebig, besonders Neutrophile, die nach der Bekämpfung von Infektionen oft im Kampf sterben
• Rekrutierung: Werden von Zytokinen und chemischen Signalen zu Infektions- oder Entzündungsstellen gelockt
• Bildung und Reifung: Entstehen im Knochenmark und reifen dort, bevor sie ins Blut und zu den Infektionsstellen oder Entzündungsstellen gelangen

Monozyten sind eine Art von weißen Blutzellen, die insbesondere im Rahmen der angeborenen Immunität eine wichtige Rolle spielen. Sie zirkulieren im Blut und wandern in Gewebe, wo sie zu Makrophagen oder dendritischen Zellen differenzieren, je nach den Anforderungen des Immunsystems.

Schlüsselfunktionen von Monozyten:

• Phagozytose: Monozyten sind für ihre Fähigkeit zur Phagozytose bekannt, bei der sie Pathogene und abgestorbene Zellen aufnehmen und verdauen, was zur Reinigung des Blutes und der Gewebe beiträgt
• Differenzierung: Im Gewebe differenzieren sie zu Makrophagen oder dendritischen Zellen, die für die weitere Immunantwort entscheidend sind
  • Als Makrophagen: Sie werden zu einer Hauptkraft bei der Bekämpfung von Infektionen, indem sie Pathogene phagozytieren, Antigen-präsentierende Zellen werden und entzündliche Mediatoren freisetzen
  • Als dendritische Zellen: Sie sind wichtig für die Antigenpräsentation und die Aktivierung von T-Zellen, was den Übergang von der angeborenen zur erworbenen Immunantwort erleichtert

Immunregulation:

• Entzündungsreaktion: Monozyten produzieren und reagieren auf Zytokine und Chemokine, die entzündliche Reaktionen regulieren und die Rekrutierung weiterer Immunzellen zu Infektionsstellen steuern
• Heilung und Reparatur: Sie spielen eine Rolle bei der Heilung von Geweben und der Reparatur von Schäden, indem sie entzündliche Reaktionen abschwächen und zur Wiederherstellung der Gewebeintegrität beitrage

Die Lymphozyten werden hauptsächlich in zwei Haupttypen unterteilt: B-Lymphozyten (B-Zellen) und T-Lymphozyten (T-Zellen). Sie spielen eine zentrale Rolle in der spezifischen (erworbenen) Immunantwort. 

B-Lymphozyten (B-Zellen):

• Antikörperproduktion: B-Zellen sind verantwortlich für die Produktion von Antikörpern, die spezifisch an Antigene binden, um Pathogene zu neutralisieren oder sie für die Zerstörung durch andere Immunzellen zu markieren (Antikörper sind Proteine, die vom Immunsystem produziert werden, um spezifische Fremdstoffe, die Antigene, zu erkennen und zu neutralisieren)
• Gedächtnisfunktion: Einige B-Zellen entwickeln sich zu Gedächtniszellen, die bei einem erneuten Kontakt mit demselben Antigen eine schnellere und stärkere Immunantwort ermöglichen

T-Lymphozyten (T-Zellen):

• Helfer-T-Zellen (CD4+): Sie unterstützen die Aktivierung von B-Zellen, anderen T-Zellen und Makrophagen durch die Freisetzung von Zytokinen und fördern so die Immunantwort
• Zytotoxische T-Zellen (CD8+): Sie können direkt virusinfizierte Zellen oder Tumorzellen erkennen und zerstören
• Regulatorische T-Zellen: Sie helfen, das Immunsystem in Schach zu halten und Autoimmunität zu verhindern, indem sie die Aktivität von Immunzellen regulieren

Gemeinsame Eigenschaften und Funktionen:

• Antigenerkennung: Lymphozyten erkennen spezifische Antigene, was zu einer zielgerichteten Immunantwort führt
• Adaptive Immunität: Beide Zelltypen sind Schlüsselakteure in der adaptiven (erworbenen) Immunantwort, die spezifisch und langanhaltend ist
• Immunologisches Gedächtnis: Die Bildung von Gedächtniszellen ermöglicht eine schnellere und effektivere Antwort auf bekannte Pathogene bei zukünftigem erneutem Kontakt