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Immunsystem und Immunität beim Schwein: Die Immunzellen

Dieser Artikel gibt einen Überblick über die wichtigsten Immunzellen: Neutrophile, Makrophagen, NK-Zellen, Lymphozyten, dendritische Zellen, Mastzellen.

Zellen der angeborenen Immunabwehr

Neutrophile (N) werden am Entzündungs- bzw. Infektionsort aus dem Blut rekrutiert, wo sie die durch Komplement opsonisierten Pathogene prompt zerstören und phagozytieren. Ihre Aktivität lässt allerdings rasch wieder nach (24-48 Stunden); sie unterliegen dann der Apoptose und werden von den inflammatorischen Makrophagen phagozytiert.

Makrophagen (M) stammen primär von den Monozyten im Blut, die nach den Neutrophilen am Ort der Entzündung rekrutiert werden. Mittels Zytokin-Kaskade differenzieren sie zu aktivierten inflammatorischen Makrophagen. Die Makrophagen phagozytieren die opsonisierten Pathogene und die apoptotischen infizierten Zellen, töten sie ab und produzieren Zytokine, die die gesamte angeborene Immunabwehr modulieren. Makrophagen sind auch Effektorzellen der zellvermittelten Immunität und agieren bei der sekundären Immunantwort als antigenpräsentierende Zellen (APC).

Natürliche Killerzellen (NK-Zellen) erkennen zunächst am Infektionsort jene Zellen, die mit einem extrazellulären Pathogen (z.B. Virus), das die Expression von MHC (Major Histocompatibility Complex)-Produkten der Klasse I (MHC-I) auf ihrer Oberfläche reduziert, infiziert sind. Danach werden die infizierten Zellen durch Apoptose eliminiert. NK-Zellen haben auch eine Effektorfunktion bei der spezifischen zellvermittelten Immunität, da sie für die antikörperabhängige zellvermittelte Zytotoxizität (ADCC) zuständig sind.

ɣ/δ-T-Lymphozyten haben ɣ/δ-T-Zell-Rezeptoren (TCRs), die mittels eines nicht auf MHC-Restriktion basierenden Mechanismus eine Vielfalt an Antigenen erkennen. Sie sind vorwiegend an der angeborenen Immunabwehr gegen Infektionserreger, einschließlich Viren und Bakterien, beteiligt und stellen nach ihrer Aktivierung wichtige Produzenten von IFNɣ und IL-17 dar. Bei Schweinen sind diese Zellen zu einem hohen Prozentsatz in Blut, Haut, Darmepithel, Ösophagus, Trachea, Harnblase und Milchdrüse zu finden.

Natürliche Killer-T-Zellen (NKT-Zellen) weisen sowohl Charakteristika der angeborenen als auch der erworbenen Immunabwehr auf. NKT-Zellen sind in der Lage, die Immunreaktion durch Freisetzung von Zytokinen, Aktivierung anderer Komponenten des Immunsystems und zytolytische Attacken die Immunabwehr zu regeln. Insofern stellen NKT-Zellen die Grenze zwischen angeborenem und erworbenem Immunsystem dar.

Dendritische Zellen (DC) sind geweberesidente Zellen und werden nach TLR-vermittelter Erkennung des Pathogens, nach Antigen-Capture und Aktivierung durch angeborene Zytokine über einen Prozess, der als Reifung bezeichnet wird, zu "professionellen" antigenpräsentierenden Zellen (APC). Sie nehmen das exogene Antigen auf, verarbeiten es weiter und präsentieren den antigenspezifischen T-Helferzellen MHC-II-assoziierte (SLA II: Schweine-Leukozyten-Antigen II”) Antigenfragmente. APC produzieren Zytokine, die die Differenzierung von T-Helferzellen polarisieren und regulieren, ob ein Antigen eine humorale oder eine zellvermittelte Immunantwort auslösen wird. Zwei Untergruppen von dendritischen Zellen sind bislang identifiziert worden: Myeloide DC, die die Reifung von TH1 induzieren, und plasmazytoide DC, die bei hoher Viruslast in der Lage sind, eine TH1-Antwort zu induzieren.

Mastzellen (MC) sind ortsständige Zellen im Bindegewebe der Haut und des Peritoneums sowie an der Oberfläche der Schleimhautauskleidung von Darm und Lunge, wo sie als Wächterzellen agieren, die in der Lage sind, über Toll-like-Rezeptoren (TLR) Gefahrensignale zu erkennen und rasch Entzündungsmediatoren sowie proinflammatorische und immunmodulierende Zytokine und viele Chemokine freizusetzen.

Zellen der spezifischen Immunabwehr

T-Helferzellen (TH) sind wohl die wichtigsten Zellen der spezifischen Immunabwehr, weil sie die Immunantwort aktivieren, regulieren und orchestrieren. Naive T-Helferzellen erkennen die Antigene, die von den antigenpräsentierenden Zellen (APC) in Assoziation mit MCH-Klasse-II-Molekülen präsentiert werden. Je nach Art der APC, der initialen angeborenen Immunantwort und der Art der in der Mikroumwelt vorhandenen Zytokine können T-Helferzellen zu verschiedenen Untergruppen von Lymphozyten (TH1, TH2, TH17, TH9, TH22 und Treg) differenzieren. Diese fördern in Abhängigkeit von ihrer Produktion an unterschiedlichen Zytokinmustern die Entwicklung unterschiedlicher Arten der Immunantwort.

TH1-Zellen sind verantwortlich für die zellvermittelte Immunabwehr gegen intrazelluläre Pathogene.

TH2-Zellen kontrollieren die humorale Immunität. Manche dieser TH2-Zytokine bewirken die Herunterregulierung der TH1-Zytokin-Produktion, während andere die humoralen Reaktionen, insbesondere die IgA- und IgE-Produktion, vermitteln.

TH17-Zellen fördern die angeborene Abwehr gegen Bakterien und Pilze, meist auf Schleimhautebene.

TH22-Zellen spielen eine wichtige Rolle bei der epidermalen Immunität.

TH9-Zellen haben ähnliche Funktionen wie TH2-Zellen und arbeiten mit diesen bei der Regulierung allergischer Entzündungen und in der Abwehr intestinaler Nematoden zusammen.

Regulatorische T-Zellen (Treg) sind an der Unterdrückung einer Immunantwort beteiligt, fördern die Herstellung und Aufrechterhaltung der Immunhomöostase und der peripheren Selbsttoleranz und üben eine immunsuppressive Aktivität aus.

Naive B-Lymphozyten (B) exprimieren Oberflächen-IgM- und -IgD-Klassen. Sobald sie spezifische native Antigene erkennen, werden sie aktiviert und differenzieren zu Plasmazellen, die Antikörper sezernieren (antikörpersezernierende Zellen [ASC], Immunoglobuline [Ig]). Aktivierte B-Zellen verarbeiten die spezifischen Antigene, exprimieren sie zusammen mit MHC-Klasse-II-Molekülen und präsentieren sie den T-Helferzellen, wobei es zu einem Antikörperklassenwechsel (antibody isotypic switch) kommt. Dieser Isotyp-Wechsel stellt sicher, dass B-Zellen nur eine einzige Art von Immunglobulin zu exprimieren beginnen, und zwar je nachdem, welches Zytokinsignal sie von den T-Helferzellen erhalten haben.

Zytotoxische T-Lymphozyten (CTL) üben eine zytolytische Funktion aus, die über MHC-I-Moleküle erfolgt. Infizierte Zellen werden durch Apoptose abgetötet. Zielzellen der zytotoxischen T-Zellen sind jene Zellen, die mit Viren, intrazellulären Bakterien oder einzelligen Parasiten (Protozoen) infiziert sind, sowie Krebszellen. Nach der Reaktion auf die Infektion sterben die meisten CTL-Zellen ab und nur manche werden zu langlebigen Gedächtniszellen.

Angeborene Lymphozyten (Innate lymphoid cells, [ILC]) sind Lymphozyten, die keine Rezeptoren für die spezifische Antigenerkennung exprimieren und durch die von anderen Zellen (LTh) in der Mikroumwelt produzierten Zytokine aktiviert werden. ILC1, 2 und 3 wurden in mukosalen und als Barriere dienenden Oberflächen entdeckt. Sie regulieren die Immunantwort und die Gewebehomöostase und ähneln in dieser Reaktion den TH1-, TH2- und TH17-Zellen.

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