Kommunikation der Lymphocyten bei Immunabwehr
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Zusammenfassung
Kommunikation der Lymphocyten bei Immunabwehr
Der menschliche Körper besitzt ausgeklügelte Mechanismen zur Bekämpfung von viralen Infektionen. Ein komplexes Zusammenspiel zwischen verschiedenen Rezeptoren und Lymphocyten bewältigt eine an den Erreger und das Ausmass der Infektion optimierte Immunabwehr. Beteiligt sind verschiedene Ausgangszellen, Lymphocyten, Proteine, Antigene, MHC-Proteine und CD-Rezeptoren
| beteiligte Struktur | Funktion | Zusatzinfo |
| Virus | Infektion eines Wirtes. | Befall von Körperzellen und Einschleusen von viraler RNA. |
| Infizierte Körperzelle | Produziert Genprodukte für Virus. | Um Virenausbreitung zu stoppen, Induktion eigener Zerstörung. |
| MHC I-Protein | Auf allen Körper- und Immunzellen. | Major Histocompatibility Complex, |
| MHC II-Protein | Zusätzlich auf Immunzellen. | |
| Makrophage | Immunabwehr, Fresszelle | Gehören zu den Leukozyten, Phagozytose von Erregern. |
| T-Zellen | Immunabwehr | Überwachen Membranoberfläche der Zellen auf Veränderungen. |
| T-Helferzelle | Anlockung weiterer Immunzellen. | Mit CD4-Rezeptor, bei Erfassung von Erregerbefall Aussendung Botenstoffe. |
| T-Killerzelle | Zerstörung befallender Zellen. | Mit CD8-Rezeptor, direkte Zerstörung von befallenen Körperzellen. |
| T-Zell-Rezeptor | Rezeptor auf allen T-Zellen. | Hat je nach zugrunde liegender Zelle einen spezifischen CD-Co-Rezeptor. |
| CD4-Rezeptor | Co-Rezeptor des T-Zell-Rezeptors | An Oberfläche der T-Helferzellen. |
| CD8-Rezeptor | Co-Rezeptor des T-Zell-Rezeptors | An Oberfläche der T-Killerzellen. |
(1.) Virus (2.) Antigen des Virus (3.) Makrophage (4.) MHC-I-Rezeptor (5.) MHC-II-Rezeptor (6.) präsentiertes Antigen des Virus (7.) T-Zell-Rezeptor (8.) CD-4-Rezptor (9.) T-Helferzelle
(1.) Virus (2.) Antigen des Virus (3.) gebaute Virenbestandteile (4.) MHC-I-Rezeptor (5.) Körperzelle (6.) präsentiertes Antigen des Virus (7.) T-Zell-Rezeptor (8.) CD-8-Rezeptor (9.) T-Killerzelle
Virus-Infektion
Viren gelangen über Schleimhäute in den Körper. Dort angelangt befallen sie einzelne Körperzellen, um ihr virales Genom einzuschleusen, sodass die Wirtszelle die Produktion von ihren Genprodukten übernimmt. Die Genprodukte sind einzelne Bestandteile zum Bau weiterer neuer Viren, sie sich im Zytoplasma der Wirtszelle zusammenbauen und diese dann verlassen, um neue Körperzellen zu befallen.
Bei Infektion beteiligte Zellen
Körperzellen
Sie sind das Ziel der Viren. Es wird sich die Proteinbiosynthese der Körperzellen zunutze gemacht, da die Viren selbst keine eigene Möglichkeit dazu haben. Einmal befallen, befindet sich die virale RNA unwiderruflich im Zytoplasma und die Körperzelle kann sich nicht wieder regenerieren. Bleibt sie bestehen, ist sie ein Produktionsort und Reservoir für unzählige weitere Viren, die dann wiederum andere Körperzellen befallen können.
Auf ihrer Membranoberfläche befinden sich MHC-I-Rezeptoren.
- MHC-I-Rezeptoren können gebildete Virusbestandteile aus dem Zytoplasma der Körperzelle nach aussen zeigen und kommuniziert dadurch anderen Immunzellen, dass eine weitere Reaktion notwendig ist.
Makrophagen
Sie sind die Fresszellen der Immunabwehr und lassen sich zu den weissen Blutkörperchen (Leukocyten) dazu zählen. Sie entwickeln sich aus den Monozyten, die aus dem Knochenmark gebildetet werden.
Auf ihrer Membranoberfläche befinden sich MHC-I- und MHC-II-Rezeptoren.
- MHC-II-Rezeptoren erkennen körperfremdes Material und verbinden sich mit diesem nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip, das Virus wird dann endozytotisch als Vesikel aufgenommen und innerhalb der Makrophagen abgebaut. Dies wird auch als Phagozytose bezeichnet.
- Manche der teilweise abgebauten, in Vesikel verpackten Virusbestandteile werden erneut auf ein MHC-II-Rezeptor gesetzt und an der Oberfläche der Makrophage nach aussen gezeigt. Dies kommuniziert anderen Immunzellen, dass eine weitere Reaktion notwendig ist.
Hinweis: Die Virusbestandteile kann man auch als Antigenfragmente bezeichnen,
T-Lymphocyten
Sind Zellen der Immunabwehr und zählen ebenso wie die Makrophagen zu den Leukocyten. An der Oberfläche der T-Zellen befindet sich immer ein T-Zell-Rezeptor, gemeinsam mit einem CD-Rezeptor. Dabei kann es sich entweder um CD4 oder CD8 handeln.
- Ein CD4-Rezeptor liegt bei T-Helferzellen vor.
- Ein CD8-Rezeptor liegt bei T-Killerzellen, auch genannt cytotoxische T-Zellen vor.
MHC-Proteine
Sie werden auch MHC-Rezeptoren genannt. MHC bedeutet major histocompatibility complex und diese Rezeptoren befinden sich auf den Zellen, die als Erstes in Kontakt mit Erregern kommen, das sind Körperzellen und Makrophagen.
| | MHC-I-Rezeptor | MHC-II-Rezeptor |
| Wo | Auf allen Zellen. | Nur auf Immunzellen. |
| Wofür | Präsentation des aus dem Cytoplasma stammenden Antigenfragments nach aussen. | Präsentation des aus phagozytierten Vesikeln stammenden Antigenfragmentes nach aussen. |
| Verbindung mit | Komplex aus CD8- und T-Zell-Rezeptor. | Komplex aus CD4- und T-Zell-Rezeptor. |
| Folge | Induktion von cytotoxischen T-Killerzellen. | Induktion von T-Helferzellen, die dann wiederum eine weitere (zelluläre oder humorale) Immunantwort induzieren. |
Rezeptoren auf T-Zellen
| | T-Zell-Rezeptor | CD-4-Rezeptor | CD-8-Rezeptor |
| Wo | Auf allen T-Zellen. | Nur auf T-Helferzellen. | Nur auf (cytotoxische) T-Killerzellen. |
| Wofür | Co-Rezeptor von CD-Rezeptoren. | Co-Rezeptor des T-Zell-Rezeptors. | Co-Rezeptor des T-Zell-Rezeptors. |
| Verbindung mit | MHC-I- und MHC-II-Rezeptor. | nur MHC-II auf Makrophage. | nur MHC-I auf Körperzelle. |
| Folge | Unterschied für CD4/CD8. | Induktion einer weiteren Immunantwort. | Induktion einer Apoptose bei der befallenen Zelle. |
Ablauf der Immunabwehr
| Makrophage | Körperzelle |
| Es befinden sich beispielsweise Viren im Gewebe und einige haben bereits Wirtszellen befallen. | |
| Die auf der Oberfläche befindlichen MHC-II-Proteine erkennen Viren im Blut und Gewebe und verbinden sich mit ihnen nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip. Das Virus wird durch Vesikelbildung phagozytiert und im Zellinnern in einzelne Bestandteile abgebaut. | Viren dringen in die Zelle ein und schleusen ihre RNA zur Proteinbiosynthese ins Cytoplasma, die Wirtszelle bildet nun Virusbestandteile. |
| Viruspartikel (vom Abbau) werden auf ein MHC-II Molekül gesetzt und über die Membranoberfläche nach aussen gezeigt. | Viruspartikel (vom Aufbau) werden auf ein MHC-I- Molekül gesetzt und über die Membranoberfläche nach aussen gezeigt. |
| Andere Immunzellen, wie die T-Helfer und die T-Killerzelle, werden durch das von Makrophage bzw. Körperzelle nach aussen gezeigte Viruspartikel auf dem MHC-Rezeptor alarmiert und es werden dadurch verschiedene Immunzellen induziert. | |
| Induktion T-Helferzelle | Induktion T-Killerzelle |
| T-Helferzellen erkennen Viruspartikel auf dem MHC-II-Protein und lösen je nach Erreger eine entsprechende zelluläre oder humorale Immunreaktion aus.
Die Makrophage wird nicht abgetötet. | T-Killerzellen erkennen Viruspartikel auf dem MHC-I-Protein und töten die virusinfizierte Körperzelle ab (Apoptose). |
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Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Was ist der Unterschied zwischen MHC-I und MHC-II Protein?
MHC bedeutet major histocompatibility und es werden zwei verschiedene Proteine bzw. Rezeptoren unterschieden. MHC-I sitzt als Rezeptor an der Membranoberfläche aller Zellen (Körperzellen, Immunzellen, etc.) und kann sich mit dem Komplex aus CD-8-Rezeptor und T-Zell-Rezeptor an der Membranoberfläche der T-Killerzellen verbinden. MHC-II sitzt als Rezeptor an der Membranoberfläche der Makrophagen (die haben zusätzlich aber auch noch das MHC-I Protein). Das MHC-II kann sich mit dem Komplex CD4-Rezeptor und T-Zell-Rezeptor an der Membranoberfläche von T-Helferzellen verbinden.
Auf welchen Zellen sitzen die CD-4- bzw. CD-8-Rezeptoren?
Der CD-4-Rezeptor ist auf den T-Helferzellen und der CD-8-Rezeptor auf den T-Killerzellen zu finden.
Wie kommunizieren die Lymphocyten untereinander?
Eine Makrophage präsentiert ein Antigenfragment über ihr MHC-II Protein an die Umgebung, woraufhin T-Helferzellen (mit ihrem CD4- und T-Zell-Rezeptor) über das Schlüssel-Schloss-Prinzip eine Verbindung mit dem MHC-II Protein eingehen können. Die Kommunikation erfolgt also über die Rezeptoren an der Membranoberfläche. Körperzellen können dank ihres MHC-I-Proteins auch mit den Lymphocyten kommunizieren. Präsentiert eine Körperzelle Antikörper über ihr MHC-I-Protein kann sich ebenso nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip eine T-Killerzelle mit ihrem CD-8- und T-Zell-Rezeptorkomplex verbinden. Hier erfolgt die Kommunikation durch das selbe Prinzip der Schlüssel-Schloss-Verbindungen von Rezeptoren und Antigenfragmenten.