Das Immunsystem ist in der Lage, zwischen „selbst“ und „nicht selbst“ zu unterscheiden und eliminiert potenziell schädliche fremde Moleküle und Zellen aus dem Körper. Darüber hinaus erkennt und zerstört es abnormale Zellen körpereigenen Gewebes. Jede Substanz, die vom Immunsystem erkannt werden kann, wird als Antigen (Ag) bezeichnet.
Die Haut, Hornhaut und Schleimhaut der Atemwege, des Gastrointestinal- und Urogenitaltrakts bilden eine physische Barriere, die dem Körper als erste Abwehr dient. Einige dieser Barrieren haben auch aktive Immunfunktionen:
Die äußeren Keratinozyten der Haut z. B. sezernieren antimikrobielle Peptide (Defensine) und talg- sowie schweißbildende Drüsen sondern Mikroben-hemmende Substanzen ab (z. B. Milchsäure, Fettsäuren). In der Haut finden sich auch verschiedene Zellen des Immunsystems (z. B. Mastzellen, intraepitheliale Lymphozyten, Antigen-präsentierende Langerhans-Zellen) (1).
Hornhaut: Tränen enthalten Defensine. Makrophagen und dendritische Zellen befinden sich in der Hornhaut, und andere Immunzellen, einschließlich T-Zellen und phagozytierende Neutrophile, werden während der Infektion durch das limbische Gefäßsystem rekrutiert (2).
Die Schleimhäute der Atemwege, des Gastrointestinal- und Urogenitaltrakts: Der von der Epithelauskleidung dieser Trakte sezernierte Schleim enthält antimikrobielle Substanzen wie Lysozym, Laktoferrin und sekretorische Immunglobulin-A-Antikörper (SIgA) (3, 4).
Das Durchbrechen der physikalischen Barrieren kann zwei unterschiedliche Immunantworten auslösen:
Angeboren
Erworben
Viele molekulare Komponenten (z. B. Komplement, Zytokine, Akute-Phase-Proteine) sind sowohl an der angeborenen als auch an der erworbenen Immunität beteiligt.
Angeborene Immunität
Die angeborene (natürliche) Immunität bezeichnet jene Komponenten des Immunsystems, die von Geburt an vorhanden sind und keinen vorherigen Kontakt mit einem Antigen (d. h. keine Entwicklung eines immunologischen Gedächtnisses) benötigen, um ihre volle Wirksamkeit zu entfalten (5). So kann es sofort auf einen Eindringling reagieren. Die angeborene Immunität nutzt Mustererkennungsrezeptoren (Pattern Recognition Receptors, PRRs), um fremde pathogen-assoziierte molekulare Muster (PAMPs) und schädigungsassoziierte molekulare Muster (DAMPs) des Wirts zu erkennen (6, 7). Zu den PRRs zählen beispielsweise Toll-like-Rezeptoren (TLRs), C-Typ-Lektin-Rezeptoren (CLRs), Nukleotid-bindende Oligomerisierungsdomänen-ähnliche Rezeptoren (NLRs) und AIM2-ähnliche Rezeptoren (ALRs).
Da das angeborene Immunsystem kein immunologisches Gedächtnis entwickelt, bleiben seine Reaktionen eher musterbezogen als antigenspezifisch.
Zu den Komponenten gehören:
Phagozytische Zellen (z. B. Neutrophile, Monozyten, Makrophagen)
Polymorphkernige Leukozyten (zusätzlich zu den phagozytierenden Neutrophilen, einschließlich Eosinophilen und Basophilen)
Angeborene lymphoide Zellen (z. B. natürliche Killer [NK] -Zellen)
Dendritische Zellen
Fresszellen (Neutrophile im Blut und Gewebe, Monozyten im Blut, Makrophagen im Gewebe) nehmen eindringende Antigene auf und zerstören sie. Der Angriff durch Phagozyten kann erleichtert werden, wenn Antigene mit Antikörpern (Ak) bedeckt sind, die im Rahmen der erworbenen Immunität gebildet werden, oder wenn Komplementproteine Antigene opsonisieren (d. h. immunogenes Material beschichten oder modifizieren, um die Phagozytose zu erleichtern).
Polymorphonukleäre Leukozyten (Neutrophile, Eosinophile, Basophile) und mononukleäre Zellen (Monozyten, Makrophagen, Mastzellen) setzen ebenfalls Entzündungsmediatoren frei.
Angeborene lymphoide Zellen (ILC) sind eine Familie geweberesidenter Immunzellen, die zur lymphoiden Linie gehören und als angeborene Immunsystem-Gegenstücke zu T-Helferzellen fungieren. Natürliche Killerzellen sind eine Art von ILC (ILC1), die virusinfizierte Zellen und einige Tumorzellen abtöten.
Dendritische Zellen sind antigenpräsentierende Zellen, die für die Auslösung primärer Immunantworten verantwortlich sind, indem sie naiven T-Zellen Antigene präsentieren.
Die erworbene Immunität
Die erworbene (adaptive) Immunität umfasst die Komponenten des Immunsystems, die nach der Geburt erworben werden, spezifischer ausgerichtet sind und eine vorherige Exposition gegenüber einem Antigen erfordern, um ihre volle Wirksamkeit zu entfalten. Die erworbene Immunität benötigt Zeit, um sich nach dem ersten Kontakt mit einem neuen Eindringling zu entwickeln. Danach erfolgt die Reaktion schnell, da sich immunologische Gedächtnisreaktionen entwickeln und aktivieren.
Erworbene Immunantworten erinnern sich an frühere Expositionen und sind antigenspezifisch.
Zu den Komponenten gehören:
B-Zellen
T-Zellen
Die erworbene Immunität:
Humorale Immunität: Abgeleitet von B-Zell-Reaktionen (B-Zellen entwickeln sich zu Plasmazellen, die lösliche antigenspezifische Antikörper sezernieren)
Zell-vermittelte Immunität: von bestimmten T-Zell-Antworten abgeleitet
B-Zellen und T-Zellen reifen in den primären lymphatischen Geweben heran. B-Zellen reifen im Allgemeinen im Knochenmark, während T-Zellen in der Regel im Thymus reifen. Reife B-Zellen und T-Zellen arbeiten anschließend zusammen, um Eindringlinge zu vernichten. Gewebebasierte Antigen-präsentierende Zellen werden benötigt, um Antigene für die meisten T-Zell-Typen zu präsentieren.
Wie T-Zellen Antigene erkennen
T-Zellen sind Teil des Immunüberwachungssystems. Sie wandern durch den Blutkreislauf und das lymphatische System. Wenn T-Zellen einen Lymphknoten oder ein anderes, sekundäres Lymphorgan erreichen, suchen sie im Körper nach fremden Substanzen (Antigenen). Bevor sie allerdings ein fremdes Antigen vollständig erkennen und darauf reagieren können, muss das Antigen von einem anderen weißen Blutkörperchen namens Antigen-präsentierende Zelle (APZ) verarbeitet und der T-Zelle präsentiert werden. Antigen-präsentierende Zellen setzen sich aus dendritischen Zellen (die am effektivsten sind), Makrophagen und B-Zellen zusammen. |
Allgemeine Literatur
1. Fukuda K, Ito Y, Amagai M. Barrier Integrity and Immunity: Exploring the Cutaneous Front Line in Health and Disease. Annu Rev Immunol. 2025;43(1):219-252. doi:10.1146/annurev-immunol-082323-030832
2. Wu M, Fletcher EL, Chinnery HR, Downie LE, Mueller SN. Redefining our vision: an updated guide to the ocular immune system. Nat Rev Immunol. 2024;24(12):896-911. doi:10.1038/s41577-024-01064-y
3. Hockenberry A, Slack E, Stadtmueller BM. License to Clump: Secretory IgA Structure-Function Relationships Across Scales. Annu Rev Microbiol. 2023;77:645-668. doi:10.1146/annurev-micro-032521-041803
4. Pabst O, Izcue A. Secretory IgA: controlling the gut microbiota. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2022;19(3):149-150. doi:10.1038/s41575-021-00563-w
5. Carpenter S, O'Neill LAJ. From periphery to center stage: 50 years of advancements in innate immunity. Cell. 2024;187(9):2030-2051. doi:10.1016/j.cell.2024.03.036
6. Chen R, Zou J, Chen J, Zhong X, Kang R, Tang D. Pattern recognition receptors: function, regulation and therapeutic potential. Signal Transduct Target Ther. 2025;10(1):216. doi:10.1038/s41392-025-02264-1
7. Ma M, Jiang W, Zhou R. DAMPs and DAMP-sensing receptors in inflammation and diseases. Immunity. 2024;57(4):752-771. doi:10.1016/j.immuni.2024.03.002
Immunantwort
Für eine erfolgreiche Immunabwehr sind Aktivierung, Regulierung und Rückbildung der Immunantwort erforderlich.
Aktivierung
Die Zellen des Immunsystems werden aktiviert, wenn ein fremdes Antigen (Ag) von Zelloberflächenrezeptoren erkannt wird. Diese Zelloberflächenrezeptoren können spezifisch sein für:
Strukturen (PAMPs), die mit einer Vielzahl unterschiedlicher Krankheitserreger assoziiert sind (z. B. Erkennung durch PRRs wie Toll-like-, Mannose- und Scavenger-Rezeptoren auf dendritischen Zellen, Makrophagen und anderen Phagozyten).
Strukturen, die spezifisch mit bestimmten Krankheitserregern assoziiert sind (Erkennung durch Transmembran-Antikörper, die auf B-Zellen exprimiert werden, oder durch T-Zell-Rezeptoren, die auf T-Zellen exprimiert werden)
PRR sind in der Keimbahn kodiert und erkennen gemeinsame mikrobielle PAMPs wie gramnegative Lipopolysaccharide, grampositive Peptidoglykane, bakterielles Flagellin, unmethylierte Cytosin-Guanosin-Dinukleotide (CpG-Motive) sowie virale doppelsträngige RNA (1). Diese Rezeptoren können auch Moleküle (DAMP) erkennen, die von gestressten, geschädigten oder absterbenden menschlichen Zellen freigesetzt werden (z. B. nach einer Infektion).
Eine Aktivierung kann auch erfolgen, wenn Antikörper-Antigen- und Komplement-Mikroorganismus-Komplexe an Oberflächenrezeptoren für die Fc-Region (Fc = kristallisierbares Fragment) von IgG (Fc-γ-Rezeptoren) sowie an C3b und inaktiviertes C3b (iC3b) binden; C3b und iC3b sind Proteinfragmente, die im Komplementsystem entstehen (2).
Sobald ein Antigen, ein Antigen-Antikörper-Komplex oder ein Komplement-Mikroorganismus-Komplex erkannt wurde, wird er phagozytiert. Die meisten Mikroorganismen können abgetötet werden, nachdem sie phagozytiert wurden, aber andere hemmen die intrazelluläre Abtötungsfähigkeit der Phagozyten (z. B. Mykobakterien, die von einem Makrophagen verschlungen wurden, hemmen die Abtötungsfähigkeit der Zelle). Zytokine, die von T-Zellen abstammen, insb. Interferon-gamma (IFN-gamma), stimulieren in solchen Fällen den Phagozyten zur vermehrten Produktion lytischer Enzyme und anderer mikrobenabtötender Produkte und erhöhen dadurch die Fähigkeit, Mikroorganismen zu zerstören oder abzukapseln.
Sofern das Antigen nicht rasch phagozytiert und vollständig abgebaut wird (was selten vorkommt), wird die erworbene Immunantwort durch die Erkennung des Antigens durch die hochspezifischen Rezeptoren auf der Oberfläche der B- und T-Zellen ausgelöst. Diese Immunantwort beginnt in den sekundären lymphatischen Geweben:
Milz bei zirkulierendem Antigen
Regionale Lymphknoten bei Gewebe-Aantigen
Schleimhautassoziiertes lymphatisches Gewebe (z. B. Tonsillen, Adenoide, Peyer-Plaques) für Schleimhaut-Antigen
Langerhans'sche dendritische Zellen in der Haut zum Beispiel phagozytieren Antigene und wandern zu den lokalen Lymphknoten (3). In den Lymphknoten werden von dem Antigen abgeleitete Peptide auf der Oberfläche von dendritischen Zellen innerhalb der Haupthistokompatibilitätskomplex (MHC) -Moleküle der Klasse II exprimiert, die das Peptid den Cluster-of-Differentiation (CD) 4-Helfer-T-Zellen (Th-Zellen) präsentieren. Das CD-Nomenklatursystem dient der Identifizierung und Klassifizierung von Zelloberflächenrezeptoren. Nach der Bindung des MHC-peptischen Komplexes an die Th-Zelle, erhält sie verschiedene kostimulierende Signale (die durch einige immunsuppressive Medikamente gehemmt werden können), bildet die Rezeptoren für das Zytokin Interleukin-2 und sezerniert verschiedene Zytokine. Jede Untergruppe differenzierter T-Helferzellen (Th-Zellen) sezerniert unterschiedliche Kombinationen von Mediatoren und vermittelt, abhängig vom vorherrschenden Zytokinmilieu, verschiedene Immunantworten. Th1-Zellen scheiden IFN-gamma und IL-2 aus, um Infektionen zu bekämpfen, während Th2-Zellen IL-4, IL-5 und IL-13 produzieren, die für humorale, allergische und antiparasitäre Reaktionen verantwortlich sind. Eine weitere wichtige Untergruppe sind die Th17-Zellen (die IL-17A und IL-17F produzieren), die bei Autoimmunerkrankungen für Entzündungsreaktionen verantwortlich sind.
Einige der Th-Zellen spezialisieren sich als T-Follikel-Helferzellen (Tfh), die in die B-Zell-dominierten Bereiche des sekundären lymphatischen Gewebes einwandern (4). Während einer aktiven Immunreaktion entwickeln sich innerhalb des sekundären lymphatischen Gewebes Strukturen, die als Keimzentren bezeichnet werden und in denen die Tfh-Zellen an der B-Zell-Aktivierung, der Proliferation, dem Wechsel der Antikörperklasse, der Affinitätsreifung der Antikörperreaktion und der B-Zell-Differenzierung in Gedächtnis-B-Zellen und in die Vorläufer der Antikörper-sezernierenden Plasmazellen (5, 6) beteiligt sind. Ebenfalls in den Keimzentren befinden sich follikuläre dendritische Zellen (ein völlig anderer Zelltyp als herkömmliche dendritische Zellen), die den B-Zellen intaktes Antigen (in Antigen-Antikörper-Komplexen) präsentieren.
Klasse-II-MHC-Moleküle geben typischerweise Peptide, die von extrazellulären (exogenen) Antigenen (z. B. von vielen Bakterien) stammen an CD4-Th-Zellen ab. Im Gegensatz dazu geben Klasse I-MHC-Moleküle typischerweise Peptide, die von intrazellulären (endogene) Antigenen (z. B. von Viren) an CD8 zytotoxischen T-Zellen. Daraufhin vernichtet die aktivierte zytotoxische T-Zelle die infizierten Zelle.
Regulierung
Die Immunantwort muss angemessen reguliert werden, um eine überwältigende Schädigung des Wirtes zu verhindern (z. B. Anaphylaxie, Zytokinsturm, Zytokin-Release-Syndrom und weit verbreitete Gewebezerstörung). Durch die Sekretion immunsuppressiver Zytokine wie Interleukin-10 und transformierenden Wachstumsfaktor-beta (TGF-beta) oder auch durch zellkontaktabhängige Mechanismen (7) greifen Regulator-T-Zellen (von denen die meisten den Foxp3-Transkriptionsfaktor exprimieren) helfend in die Kontrolle der Immunantwort ein.
Diese regulatorischen Zellen tragen dazu bei, die Entstehung von Autoimmunreaktionen zu verhindern, und fördern die Auflösung persistierender Immunreaktionen auf körperfremde Antigene.
Rückbildung
Die Immunantwort ist typischerweise beendet, wenn das Antigen sequestriert oder aus dem Körper eliminiert ist. Ohne kontinuierliche Stimulation durch das Antigen kommt die Zytokinsekretion zum Erliegen, und aktivierte zytotoxische T-Zellen sterben durch den spezifischen Prozess der Apoptose ab. Diese markiert die Zellen für sofortige Phagozytose, wodurch die Ausschüttung des Zellinhalts mit Ausbildung einer Entzündungsreaktion verhindert wird. T- und B-Zellen, die sich zu Gedächtniszellen differenziert haben, bleibt dieses Schicksal erspart.
Tipps und Risiken
|
Literatur zur Immunantwort
1. Chen R, Zou J, Chen J, Zhong X, Kang R, Tang D. Pattern recognition receptors: function, regulation and therapeutic potential. Signal Transduct Target Ther. 2025;10(1):216. doi:10.1038/s41392-025-02264-1
2. Junker F, Gordon J, Qureshi O. Fc Gamma Receptors and Their Role in Antigen Uptake, Presentation, and T Cell Activation. Front Immunol. 2020;11:1393. doi:10.3389/fimmu.2020.01393
3. Zhu R, Yao X, Li W. Langerhans cells and skin immune diseases. Eur J Immunol. 2024;54(10):e2250280. doi:10.1002/eji.202250280
4. Crotty S. T Follicular Helper Cell Biology: A Decade of Discovery and Diseases. Immunity. 2019;50(5):1132-1148. doi:10.1016/j.immuni.2019.04.011
5. Heesters BA, Myers RC, Carroll MC. Follicular dendritic cells: dynamic antigen libraries. Nat Rev Immunol. 2014;14(7):495-504. doi:10.1038/nri3689
6. Victora GD, Nussenzweig MC. Germinal Centers. Annu Rev Immunol. 2022;40:413-442. doi:10.1146/annurev-immunol-120419-022408
7. Sumida TS, Cheru NT, Hafler DA. The regulation and differentiation of regulatory T cells and their dysfunction in autoimmune diseases. Nat Rev Immunol. 2024;24(7):503-517. doi:10.1038/s41577-024-00994-x
Geriatrics Essentials: Immune System
Mit zunehmendem Alter wird das Immunsystem auf folgende Weise weniger wirksam:
Das Immunsystem ist weniger in der Lage, sich von sich selbst zu unterscheiden, was die Entwicklung von Autoantikörpern und Autoimmunerkrankungen häufiger macht.
Makrophagen zerstören Bakterien, Tumorzellen und andere Antigene langsamer, was zur erhöhten Krebsinzidenz bei älteren Erwachsenen beiträgt (1).
T-Zellen reagieren weniger schnell auf Antigene.
Es gibt weniger Lymphozyten, die auf neue Antigene reagieren können (2).
Die älter werdende Körper produziert als Reaktion auf bakterielle Infektionen weniger Komplemente.
Obwohl die Gesamtkonzentration der Antikörper nicht signifikant abnimmt, ist die Bindungsaffinität von Antikörper zu Antigen vermindert, was möglicherweise zur erhöhten Inzidenz von Lungenentzündung, Grippe, infektiöser Endokarditis und Tetanus und dem erhöhten Risiko des Todes aufgrund dieser Erkrankungen bei älteren Menschen beiträgt. Diese Veränderungen können zum Teil auch erklären, warum Impfstoffe bei älteren Erwachsenen weniger wirksam zur Ausbildung eines immunologischen Gedächtnisses beitragen.
Literatur zu Grundlagen der Geriatrie
1. Dolan M, Libby KA, Ringel AE, van Galen P, McAllister SS. Ageing, immune fitness and cancer. Nat Rev Cancer. 2025;25(11):848-872. doi:10.1038/s41568-025-00858-z
2. Lagunas-Rangel FA. Neutrophil-to-lymphocyte ratio in aging: Trends and clinical implications. Exp Gerontol. Published online September 22, 2025. doi:10.1016/j.exger.2025.112908
