Gedächtniszellen konkurrieren miteinander um Überlebensnischen im Knochenmark und in der Milz.
Sie dürfen diese Zeichnung gerne in Folien etc. übernehmen, sofern Sie die Quelle angeben: Dr. Andrea Kamphuis, https://autoimmunbuch.de
Während naive B-Zellen (links) zahlreiche Rezeptoren tragen und folglich auf verschiedene Signale reagieren, sind Plasmazellen (rechts) »dumm«: Sie schwellen an, empfangen kaum noch Signale und widmen sich ganz der massenhaften Antikörper-Produktion.
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Der Immunglobulin-Klassenwechsel verändert nur das konstante Ende am »Stamm« der Y-förmigen Moleküle. Die Gene für diese Proteine sind auf unserem Chromosom 14 in zahlreichen ähnlichen Kopien aufgereiht, und zwar hinter den sogenannten VDJ-Genen für das variable Ende. Anfangs stellt die B-Zelle IgM her, ein sogenanntes Pentamer aus fünf gleichen Y-förmigen Molekülen, die am Stamm miteinander verbunden sind.
Die künftige Antikörper-Klasse wird durch Botenstoffe festgelegt, die wiederum von der Art der zu bekämpfenden Gefahr abhängen. Je nachdem schneiden Enzyme kleinere oder größere Teile aus der Gen-Perlenkette heraus, wobei sie die Schnitte in den S-Genen (für switch, also Wechsel) setzen. Die herausgeschnittenen, nicht mehr benötigten Gene bilden dabei einen funktionslosen DNA-Ring.
Unter dem Einfluss des Botenstoffs TGF-β kann zum Beispiel der vordere Teil des Gens Sμ mit dem hinteren Teil des Gens Sα2 verbunden werden. Von da an wird immer das dahinterliegende Gen Cα2 (für constant) abgelesen. Folglich entsteht Immunglobulin A (IgA), ein Antikörper aus zwei Y-förmigen Molekülen.
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In den Follikeln der Lymphknoten und des tertiären Lymphgewebes kommt es zur Affinitätsreifung. Sie erhöht die Antigen-Bindungsstärke der Immunglobuline, also der B-Zell-Rezeptoren und der Antikörper. Im Uhrzeigersinn, bei 4 Uhr beginnend:
A Eine B-Zelle, die bereits ein Antigen aufgenommen hat, präsentiert ihren Fund einer T-Helferzelle (TH) und wird vollends aktiviert, sofern der T-Zell-Rezeptor das Antigen erkennt. Sie erhält von der T-Helferzelle die Lizenz, in das Keimzentrum des Follikels einzutreten.
B Im Keimzentrum des Follikels vermehrt sich die B-Zelle stark durch Teilung. Währenddessen verändert ein Enzym nach dem Zufallsprinzip einzelne Basen (A, T, C, G) in dem Gen, das die antigenspezifische Bindungsstelle des Immunglobulins codiert. Diesen Vorgang nennt man somatische Hypermutation.
C Die mutierten B-Zellen treten aus der dunklen Zone des Keimzentrums in die helle Zone über, wo sie von dendritischen Zellen (DC) erwartet werden. Diese sind für die Selektion zuständig.
D Die dendritischen Zellen präsentieren ihnen das Antigen, um die Bindungsstärke des mutierten B-Zell-Rezeptors zu prüfen.
E Hat die Mutation die Bindung der Immunglobuline an das Antigen geschwächt, stirbt die B-Zelle durch Apoptose kontrolliert ab.
F Hat die Mutation die spezifische Bindung an das Antigen gestärkt, so führt die B-Zelle dieses Antigen nun auf ihrem MHC-Klasse-II-Molekül einer follikulären T-Helferzelle (TFH) vor, die es mit ihrem spezifischen T-Zell-Rezeptor erkennt. Durch diesen Kontakt wird der Klassenwechsel bei den Immunglobulinen ausgelöst, sodass die B-Zelle nun kein IgM mehr herstellt, sondern IgG, IgE oder IgA – je nachdem, welchen Botenstoff die follikuläre T-Helferzelle ausschüttet. Dazu mehr in der nächsten Abbildung. Je nach dem Ergebnis dieser zweiten Prüfung schlägt die B-Zelle einen von vier Wegen ein:
G Die B-Zelle ist unbrauchbar, weil sie der T-Zelle ihr Antigen nicht effizient präsentiert, und stirbt.
H Die B-Zelle ist zur humoralen Abwehr geeignet, verlässt das Keimzentrum und entwickelt sich zur Plasmazelle weiter, die massenhaft Antikörper erzeugt.
I Einige B-Zellen reifen stattdessen zu Gedächtniszellen heran, die mit ihrem Wissen um die aktuelle Infektion dafür sorgen, dass das Immunsystem auf ein späteres erneutes Auftreten desselben Antigens schneller und stärker reagiert.
J Einige besonders schlagkräftige B-Zellen erhalten die Order, erneut in das Keimzentrum einzutreten, um sich zu vermehren und durch Mutation und Selektion weiter zu verbessern. So steigert der Organismus die Affinität der Immunglobuline zu einem bestimmten Antigen mit der Zeit.
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Während der Antikörperproduktion enthalten B-Zellen viel Zytoplasma; sie werden daher Plasmazellen genannt. In dieser Phase sind sie ungefähr eiförmig. In meinen Zeichnungen sind alle B-Zellen, ganz gleich in welcher Phase, solche »Eiermännchen« mit einem B im Zellkern.
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Ganz oben: Aus vier Lokomotiven, drei Personenwagen und drei Güterwagen lassen sich 4*3*3 = 36 unterschiedliche Züge zusammenstellen, in denen jedes der drei Elemente einmal vorkommt.
Darunter: Einer der 36 Zugtypen. Wären die Elemente fest verbunden, bräuchte man gut zehnmal so viel Stellplatz, um alle 36 Typen anzubieten.
Die enorme Vielfalt an Lymphozyten, die mit ihren Rezeptoren und Antikörpern alle möglichen Antigene spezifisch erkennen, kommt ähnlich zustande: durch somatische Rekombination. Antikörper bestehen zum Beispiel aus zwei unterschiedlichen Bausteinen, den schweren und leichten Ketten. Schwere Ketten sind aus je einer V-, D- und J-Region zusammengesetzt. Auf unserem Chromosom 14 liegen hintereinander 40 unterschiedliche V-Elementen, 25 D-Elemente und 6 J-Elemente. In jeder B-Zelle, die im Knochenmark entsteht, findet eine Rekombination statt, bei der die Elemente zufällig ausgesucht und zusammengeschnitten werden. So entstehen aus relativ wenig Erbgut 40*25*6 = 6000 unterschiedliche schwere Ketten. Von den leichten Ketten gibt es 320 Varianten. Durch zufällige Paarung je einer schweren und einer leichten Kette kommen 6000*320, also knapp zwei Millionen unterschiedliche Kombinationen zustande.
Außerdem werden beim Zusammenschneiden der Genelemente einzelne Basen zusätzlich eingebaut oder weggelassen (somatische Hypermutation). Dadurch erhöht sich die Antikörper-Vielfalt theoretisch auf etwa 10 Billionen (1013). Bei den T-Zell-Rezeptoren sorgen diese beiden Mechanismen – somatische Rekombination und Hypermutation – sogar für ein noch breiteres Spektrum.
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Teil 2 des hämatopoetischen Stammbaums; siehe auch Abb. 105
Nach heutigem Kenntnisstand entstehen aus den multilineage progenitors (MLP), auch common lymphoid progenitors (CLP) genannt, nicht nur die klassischen B- und T-Lymphozyten, sondern auch die innate lymphoid cells (ILCs), die noch keinen etablierten deutschen Namen haben. Aus einem B-Zell-Progenitor (BP) können B1-Zellen, follikuläre B-Zellen (FOB) oder Marginalzonen-B-Zellen (MZB) werden.
Aus einem T-Zell-Progenitor (TP) entwickeln sich entweder Gamma-Delta-T-Zellen (γδT) oder Alpha-Beta-T-Zellen (αβT). Letztere tragen zunächst zwei typische Oberflächenmarker, CD4 und CD8, und heißen daher »doppelt positiv« (DP). Im Thymus reifen sie zu einfach positiven CD4+– oder CD8+– oder aber zu weiterhin doppelt positiven CD4+CD8+-T-Zellen heran. Aus den CD4+-Zellen werden T-Helferzellen des Typs Th1, Th2, Th17 oder Th22. Die CD8+-T-Zellen heißen auch zytotoxische T-Zellen. Aus den doppelt positiven T-Zellen werden entweder regulatorische T-Zellen (Treg) oder natürliche Killer-T-Zellen (NKT).
Die Entwicklungswege der ILCs sind noch nicht ganz aufgeklärt. Natürliche Killerzellen (NK) gehören offenbar zur ILC1-Gruppe. Die nuocytes, die auf Deutsch Nyozyten heißen müssten, sind ILC2-Zellen. Zu den ILC3-Zellen gehören die lymphgewebsinduzierenden Zellen (lymphoid tissue-inducing cells = LTiC) und sowohl eine NCR-negative als auch eine NCR-positive Subpopulation, wobei NCR für natürliche zytotoxische Rezeptoren steht. NCR+-Zellen können sich offenbar zu ILC1-Zellen weiterentwickeln.
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Die dendritischen Zellen gehören zu den antigenpräsentierenden Zellen, in diesem Buch an ihren Präsentiertellern zu erkennen.
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Multitasking: Mikroglia übernehmen mit ihren tentakelartigen Ausläufern im Gehirn Überwachungs-, Aufräum-, Wartungs- und Umbauaufgaben. Sie bauen überflüssige Synapsen ab, stärken viel genutzte Synapsen, heilen verletzte Nervenzellen, bekämpfen Krankheitserreger und rufen bei Bedarf andere Immunzellen zur Hilfe.
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Säugetier-Embryonen ernähren sich anfangs von Dotter. Aus dem Dottersack – hier links – wandern auch Makrophagen-Vorläufer in den Embryo ein, solange es noch kein Knochenmark gibt.
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