Archiv der Kategorie: Neues vom Buch

Aufbau des Thymus

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Skizze für das Kapitel über die Organe des Immunsystems in Teil 2 des Buches: ein Thymus-Läppchen, bestehend aus Rinde (Kortex) und Mark (Medulla); Vorlagen: Janeway’s, 7th edition, S. 274, und eine Abbildung auf embryology.ch

P1170230_Thymus_Feinbau_Kapsel_schwarz_650Außer der Kapsel und den Septen, in denen auch – nicht dargestellte – Blutgefäße verlaufen, sehen wir

  • den Saum aus subkapsulären Epithelzellen (die „Augen“)
  • thymic nurse cells (oben, schwarz)
  • kortikale Thymus-Epithelzellen (schraffiert, heller Kern)
  • medulläre Thymus-Epithelzellen (mTEC; schraffiert, schwarzer Kern)
  • Makrophagen aus dem Knochenmark (blumenförmig, schwarzer Kern)
  • dendritische Zellen aus dem Knochenmark (weiße Seesterne)
  • ein Hassall-Körperchen (mitten im Mark; Funktion unklar).

In den Hohlräumen des Netzwerks, das die Thymus-Epithelzellen aufspannen, drängen sich T-Zellen – besonders dicht in der Rinde. Um die Abbildung nicht zu unübersichtlich zu machen, habe ich sie im mittleren Thymus-Läppchen weggelassen und ihre Verteilung im angeschnittenen rechten Läppchen angedeutet. Die positive Selektion in der Rinde und die negative Selektion im Mark sorgen für eine starke Ausdünnung, die zum Teil durch die Teilungen der T-Zellen während ihrer Wanderung von der Rinde ins Mark kompensiert wird – siehe nächster Beitrag.

Die negative Selektion habe ich im Mai schon mal im Comic-Stil skizziert.

Knochenmark unter dem Mikroskop

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Die Vorlage zu dieser Skizze kennt wohl jeder, der sich in der Wikipedia über das Knochenmark oder die Blutbildung schlau machen wollte: Sie stammt aus Gray’s Anatomy.

Knochenmark_Gray_Kerne_650Unter dem Mikroskop fällt im roten Knochenmark zunächst das Fett (weiße Bereiche) auf. Die vielkernige Zelle links ist ein Megakaryozyt: eine Riesenzelle, von der sich später zahlreiche Blutplättchen (Thrombozyten) abschnüren. Die übrigen schraffierten kernhaltigen Zellen sind verschiedene weiße Blutkörperchen (Leukozyten) und deren Vorläuferzellen. Unter ihnen finden sich einige vesikelgefüllte Granulozyten, z. B. ganz oben rechts. Die kleinen weißen kernhaltigen Zellen sind frühe Vorläufer roter Blutkörperchen (Erythrozyten). Wenn sie ihren Kern verlieren, werden sie zu Retikulozyten, also jungen Erythrozyten. Zwischen den Zellen sehen wir Bindegewebsfasern.

Rotes Knochenmark

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Noch eine nachgeholte „langweilige“ Skizze für den Buchteil über den Aufbau des Immunsystems:

P1170225_Statistik_rotes_Knochenmark_650

Die Knochen eines Menschen enthalten zusammen etwa 400 Gramm rotes Knochenmark. Davon sind etwa 180 Gramm mit der Produktion roter Blutkörperchen (Erythrozyten) und ebenfalls 180 Gramm mit der Produktion weißer Blutkörperchen (Leukozyten), also Immunzellen, beschäftigt. Die restlichen 40 Gramm stellen Blutplättchen her, die für die Gerinnung benötigt werden.

Bei Kindern enthalten die Röhrenknochen noch rotes Knochenmark. Bei Erwachsenen ist es durch gelbes Knochenmark ersetzt, das vor allem aus Fettzellen besteht. Bei ihnen stellt daher nur noch das Mark der Schulterblätter und der Beckenknochen Blutzellen her.

Lage der Autoimmun-Risikogenorte im Humangenom

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Skizze fürs Buch, nach Janeway’s (7th edition), S. 561; dort nach Cookson W Nat Rev Immunol 2004, 4: 978-988.

Humangenom_AIE_und_Asthma-Genorte_Janeways561_große_Augen_650Schwarze Punkte hinter den Chromosomen: gut etablierte Risikogenorte für Autoimmunerkrankungen. Kreise vor den Chromosomen: gute etablierte Risikogenorte für Asthma. Auf den Chromosomen 1, 6, 7, 11 und 16 gibt es deutliche Überschneidungen. Auf dem kurzen Arm von Chromosom 6 liegen die Gene des Haupthistokompatibilitätskomplexes (MHC). Weitere wichtige Autoimmun-Risikogenorte auf den Chromosomen 1 (langer Arm), 10, 12, 14, 17, 18 und 20.

Einzugsgebiete

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Skizze fürs Buch: die Organe des Immunsystems. Die Lymphgefäße leiten den Lymphknoten Lymphe und damit Informationen über Infektionen in ihren jeweiligen Einzugsgebieten zu.

Lymphsystem_Flusseinzugsgebiete_sw_ergänzt_650Die Tonsillen oder Mandeln bilden den lymphatischen Rachenring, in dem vor allem Infektionen der oberen Atemwege entdeckt werden. Die auf Infektionen des Verdauungstrakts spezialisierten Ansammlungen von Lymphknoten in der Darmschleimhaut, vor allem im Ileum oder Krummdarm und im Appendix oder Wurmfortsatz, werden als Peyer-Plaques bezeichnet. Weitere Lymphknoten-Ansammlungen finden sich in der Leistengegend und unter den Achseln, also dort, wo die Gliedmaßen in den Rumpf übergehen.

Zwischenstand beim Buch

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Kurz innehalten und innerlich jubeln: Heute habe ich den ersten Entwurf von „Teil 0“ des Autoimmunbuchs abgeschlossen. Na ja, es fehlen noch etliche Bildlegenden und Zeichnungen, aber der Haupttext, zahlreiche Zeichnungen und einige Infokästen liegen in einer ersten Fassung vor:

2013-11_Scrivener_Screenshot

Dieser Teil des Manuskripts enthält bereits gut 400.000 Anschläge; meine ersten Entwürfe sind immer viel zu lang. Ich werde diesen „Teil 0“, der ursprünglich nur eine Einleitung sein sollte, splitten und in Teil I und Teil II umbenennen. Es gibt eine schöne Sollbruchstelle: Der Überblick über das Immunsystem (seine Organe, seine Zellen und seine Moleküle), mit dem ich die letzten Monate zugebracht habe, ist gut 200.000 Anschläge lang – genau wie alle anderen schon geschriebenen Kapitel zusammen.

Für die restlichen drei Teile liegen schon etliche Zeichnungen, Gliederungen und Notizen vor. Da ich im Überblick über das Immunsystem (jetzt Teil II) schon vieles vorweggenommen habe, was ursprünglich für den nächsten (nun dritten) Teil vorgesehen war, hoffe ich, dass ich mit diesem flott vorankomme. In Teil III wird zum einen der normale Ablauf einer Immunreaktion geschildert, vom ersten Alarmzeichen bis zum Herunterfahren des Systems am Schluss, und zum anderen dargestellt, an welchen Stationen bei Autoimmunerkrankungen etwas schiefgehen kann.

Im Idealfall werden das auch wieder etwa 200.000 Anschläge, ebenso wie in Teil IV (individuelle Entwicklung des Immunsystems, von der Wiege – genau genommen der Zeugung – bis  zur Bahre) und Teil V (Evolution des Immunsystems, vom Einzeller bis zur modernen Menschheit). Die Kürzungsorgie kommt ganz am Schluss, wenn die Entwürfe aller fünf Teile vorliegen.

Natürliche Killerzellen

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Zwei Nachzügler-Skizzen für das Buchkapitel über die Immunzellen:

P1150936_NK-Zelle_Abakus_500Natürliche Killerzellen (NK-Zellen) zählen zu den ILCs. Sie tragen zahlreiche aktivierende und inhibierende Rezeptoren und verrechnen deren Signale, um angemessen zu reagieren – zum Beispiel bei der Begegnung mit einer Zelle, die von Viren infiziert sein könnte.

P1150936_NK-Zellen_aktiv_inhib_Rezeptoren_2_400In den Atemwegen wäre eine Überreaktion besonders schädlich für den Organismus. Daher sind die NK-Zellen dort weniger zytotoxisch (weniger Granula im unteren Bild), und sie haben mehr inhibierende Rezeptoren (-). Folglich ist ihre Aktivierungsschwelle höher, und selbst wenn sie aktiv werden, schaden sie dem umliegenden Gewebe weniger.

Immunzellen-Lebensstationen

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Skizze fürs Buch:

P1150930_Lebenslauf_Immunzellen_650

(1) Fast alle Immunzellen kommen im Knochenmark zur Welt.

(2) T-Zellen gehen im Thymus zur Schule.

(3) Sobald sie reif sind, wandern Immunzellen über die Blutbahn an ihren Einsatzort.

(4) Lymphknoten sind so etwas wie Speed-Dating-Lokale, in denen dendritische Zellen die gerade benötigten T- und B-Zellen finden.

(5) Im ganzen Körper verrichten Immunzellen ihre Arbeit – manche direkt nach der Entstehung im Knochenmark, andere nach ihrer Aktivierung in den Lymphknoten.

(6) In derMilz und zum Teil auch in der Leber werden alte Immunzellen abgebaut.

(7) Nur einige wenige Immunzellen – die Gedächtniszellen – verbringen ihren langen Lebensabend in Überlebensnischen, z. B. im Knochenmark.

Leukozyten-Volkszählung

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Und noch eine Grundlagenskizze fürs Buch:

P1150844_Blutzusammensetzung_schwarz2_500Unter den etwa 7400 Leukozyten (weißen Blutkörperchen) in einem MilliMikroliter Blut eines gesunden Menschen sind ungefähr 2500 Lymphozyten.

Von diesen wiederum sind etwa 46% T-Helferzellen, 19% zytotoxische T-Zellen, 7% natürliche Killerzellen, 5% γδ-T-Zellen und 23% B-Zellen.

Einige Leukozytentypen wie die dendritischen Zellen kommen im Blut kaum vor, da sie nach ihrer Entstehung gleich ins Gewebe einwandern und dort bleiben.

Die roten Blutkörperchen oder Erythrozyten und die Blutplättchen oder Thrombozyten sind viel zahlreicher als die Leukozyten.

(All diese Werte haben auch bei Gesunden eine große Spannbreite; Abweichungen von den hier genannten Zahlen sind noch kein Grund zur Sorge.)