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Zelluläre Immunantwort [spezifische Immunabwehr, Teil 1] - [Biologie, Oberstufe]

In diesem Video, welches eingebettet ist in eine Videoreihe rund um das Immunsystem, widmen wir uns der zellulären, adaptiven Immunabwehr. Die zwei wichtigsten adaptiven Antworten des Immunsystems sind die humorale Immunantwort, bei der Antikörper gebildet werden und die zelluläre Immunantwort mit dem Ziel, infizierte Zellen zu vernichten, und die wir uns nachfolgend genauer anschauen. Adaptive und angeborene Immunabwehr arbeiten nicht nur eng miteinander – es ist die angeborene Immunabwehr, die überhaupt erst die adaptive Immunabwehr und damit auch die zelluläre, adaptive Immunabwehr, aktiviert. Vielleicht erinnert ihr euch noch aus dem Video zur angeborenen Immunantwort daran, dass Makrophagen und dendritische Zellen als sogenannte Phagocyten in der Lage sind, pathogene – krankmachende - Erreger zu fressen – fachsprachlich nennt man dies „zu phagocytieren“. Damit nicht genug: Nachdem sie einen Krankheitserreger oder auch eine infizierte Wirtszelle aufgenommen haben, präsentieren Makrophagen und dendritische Zellen Komponenten des Pathogens auf ihrer Zelloberfläche. Genauer gesagt wandern Überreste der Erreger (sogenannte Antigene), während sie von den Makrophagen und dendritischen Zellen verdaut werden, an deren Zelloberfläche und können durch sogenannte MHC-Moleküle, Haupthistokompatibilitätskomplexe) auf der Zelloberfläche anderen Zellen des Immunsystems präsentiert werden. Während Makrophagen und dendritische Zellen Pathogene aktiv fressen, kann es natürlich auch dazu kommen, dass eine Zelle von einem Virus befallen wird. In einer infizierten Zelle werden ebenfalls virale Bestandteile zu Fragmenten abgebaut, die als Antigene auf deren Zelloberfläche präsentiert werden. Mit dieser Art Fahndungsfotos wird der erste Schritt der zellulären, adaptiven Immunabwehr eingeleitet: Makrophagen und dendritische Zellen präsentieren diese Fahndungsfotos (gemeint sind natürlich die Antigene) einem Zelltyp in den Lymphknoten, der bis dato inaktiv ist: Den sogenannten T-Zellen. Es gibt zwei Arten von T-Zellen, denen eine entscheidende Bedeutung bei der zellulären Immunabwehr beigemessen werden können: T-Helferzellen und cytotoxische-T-Zellen. Beide Zelltypen verfügen über T-Zell-Rezeptoren – Rezeptoren, die an Antigene auf der Zelloberfläche von Makrophagen und dendritische Zellen binden können. T-Helferzellen besitzen ein Oberflächenprotein namens CD4 – und dieses Oberflächenprotein kann ein Typ von MHC-Moleküle erkennen und an diesen binden, nämlich MHC-Klasse2-Proteine. Wenn es MHC-Klasse2-Proteine gibt, liegt nahe, dass auch MHC-Klasse1-Proteine existieren – und diese Proteine präsentieren den cytotoxischen T-Zellen Antigene. Dies ist möglich, weil Tc-Zellen ein Oberflächenprotein namens CD8 aufweisen, und dieses Protein erkennt MHC-Klasse-1-Proteine und bindet daran. Man kann also sagen – trägt eine T-Zelle den passenden Rezeptor für ein präsentiertes Antigen, dann bindet die T-Zelle an die antigenpräsentierende Zelle und wird dadurch aktiviert. Wir können also zusammenfassen: Die zwei T-Zell-Typen unterscheiden sich hinsichtlich ihres spezifischen Rezeptors: Während cytotoxische T-Zellen mithilfe ihres CD8-Oberflächenproteins an MHC-Proteine der Klasse 1 binden, binden T-Helferzellen über ihr CD4-Oberflächenprotein an MHC-Proteine der Klasse 2. Es gibt einen weiteren Unterschied zwischen T-Helferzellen und cytotoxische T-Zellen: Und zwar ist die Reaktion der Zelltypen auf die Bindung an ein entsprechendes Antigen unterschiedlich: Die Bindung von T-Helferzellen an das Antigen führt zur Aktivierung der humoralen Immunantwort – sie helfen nämlich bei der Aktivierung der Antikörperproduktion durch B-Zellen; die Bindung von cytotoxischen T-Zellen führt zum Tod der Zelle, die das Antigen trägt. Wenn eine cytotoxische T-Zelle an einen Komplex aus Antigen + MHC-1-Molekül bindet, wird sie zur Proliferation angeregt: Zur Reifung und bildet dabei Klone. Eine ganze Armee an Zellen zu haben, die die auf Fahndung nach infizierten Zellen geht, die ein für sie passendes Antigen tragen, ist natürlich praktisch. Auf diese Weise wird in der sogenannten Effektorphase eine Vielzahl von infizierten Zellen, die denselben Antigen-MHC-Komplex tragen, von den vielen cytotoxischen T-Zellen erkannt und gebunden. Daraufhin produzieren die cytotoxischen T-Zellen einen Stoff namens Perforin, das die Lyse – die Zersetzung - der gebundenen Zielzelle induziert. Bevor sich die Viren also vermehren können, werden sie zersetzt. Darüber hinaus gibt es einen spezifischen Rezeptor namens Fas auf der Zielzelle, an dem die cytotoxische T-Zelle binden kann, was dir Apoptose – den programmierten Zelltod – der Zielzelle auslöst. Beide Mechanismen – Zelllyse und programmierter Zelltod – wirken zusammen, um die antigentragende Wirtszelle zu zerstören.